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Universidade Federal de Santa Catarina Cinética Enzimática Estágio de Docência Juliana Ribeiro Mariotto.

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1 Universidade Federal de Santa Catarina Cinética Enzimática Estágio de Docência Juliana Ribeiro Mariotto

2 Objetivos Medir velocidade das transformações; Estudar a influência das condições de trabalho; Correlacionar: velocidades fatores; Otimização do processo; Critérios para o controle; Projetar o reator mais adequado.

3 Influência do Substrato Concentração de substrato [S]: afeta a velocidade da reação; Efeito de [S]: varia durante o curso de uma reação S P; Velocidade inicial (V 0 ): [S] >> [E] tempo muito curto [S] = constante.

4 Influência do Substrato [E] = cte [S] = V 0 linear [S] = V 0 V 0 = V máx

5 Influência do Substrato Alguns casos a V 0 não pode ser medida Não existe técnica experimental; Equação química não representa a transformação; Velocidade da reação: Velocidade média de consumo ou produção; Variação de uma propriedade no sistema.

6 Influência do Substrato Vitor Henri (1903): E liga-se ao S para formar ES passo obrigatório; Leonor Michaelis e Maud Menten (1913) E combina-se reversivelmente com S ES k 1 E + S ES k -1 ES se rompe E e P k 2 ES E + P

7 Influência do Substrato Qualquer instante da reação: E e ES; [S] = velocidade da reação [S]; V máx = todas as moléculas de E estiverem na forma ES enzima saturada; [S]: estado pré-estacionário ES; Estado estacionário [ES] = cte; V 0 estado estacionário.

8 Equação Michaelis-Menten Curva: possui a mesma forma para a maioria das enzimas; Expressa pela Equação de Michaelis e Menten; Hipótese: limitante quebra de ES E + P.

9 Equação Michaelis-Menten Equação da velocidade para uma reação catalisada enzimaticamente e com um único substrato; Relação quantitativa entre a V 0, a V máx e a [S] inicial relacionadas através de K m.

10 Equação Michaelis-Menten Relação numérica: V 0 é metade de V máx ; k m = afinidade pelo substrato; K m afinidade K m afinidade V máx é proporcional à [E].

11 Significado de K m e V máx Equação Michaelis e Menten = dependência hiperbólica; Mecanismos de reação diferentes catalisam reações com 6 ou 8 passos; Significado e magnitude de V máx e K m varia; K m : depende de aspectos específicos do mecanismo de reação.

12 Significado de K m e V máx K 2 << K -1 afinidade da enzima; K 2 >> K -1 ; K 2 e K -1 são comparáveis a K m função complexa; V máx : número de passos da reação e identidade dos passos limitantes.

13 Significado de K m e V máx Enzima na saturação: EP e V máx = k 3.[Et]; K cat = velocidade limitante de qualquer reação enzimas saturadas; K cat e K m = ambiente celular, concentração do substrato e química da reação. E + S ES EP E + P K 1 K 2 K 3 K -1 K -2

14 Reação de 1ª Ordem [S] << K m k = constante de velocidade de 1ª ordem (min -1 ) [S] V 0 Fração constante de S P

15 Reação de 1ª Ordem Determinar S utilizado ou P formado durante qualquer intervalo de tempo Equação integrada de 1ª ordem.

16 Reação de 1ª Ordem t 1/2 = tempo de meia vida tempo necessário para converter em P metade do S presente.

17 Reação de Ordem Zero [S] >> K m

18 Parâmetros Cinéticos Lineweaver-Burk

19 Parâmetros Cinéticos Método de Hanes

20 Parâmetros Cinéticos Método de Eadie-Scatchard

21 Parâmetros Cinéticos Forma integrada

22 Parâmetros Cinéticos Exemplo: [S] (g/L) V o (g/L.h) 0,25 0,78 0,51 1,25 1,03 1,66 2,52 2,19 4,33 2,35 7,25 2,57

23 Parâmetros Cinéticos Exemplo: Lineweaver-Burk

24 Parâmetros Cinéticos Exemplo: Método de Hanes

25 Inibidores Competitivos Forma estrutural = substrato competição; Porcentual de inibição concentrações e afinidade pela enzima.

26 Inibidores Competitivos [S] V máx = K m Experimento 1º [E], [S] = cte 2º [E], [I] = cte 1/V 0 x 1/[S]

27 Inibidores Competitivos Equação de Michaelis e Menten Lineweaver-Burk

28 Inibidores Competitivos Relação entre as velocidades com e sem inibidor [S] = influência do [I] desprezível.

29 Inibidores Não-Competitivos Ocupa outro sítio ES, EI e EIS; [S] = não leva todas as E produtiva; V máx e K m normal.

30 Inibidores Não-Competitivos Equação da velocidade: Lineweaver-Burk

31 Inibidores Incompetitivos Bloqueio de ES; 2 sítios ativos I se fixa no complexo ES; ESI = não forma P; V máx e K m

32 Inibidores Incompetitivos Equação da velocidade: Lineweaver-Burk:

33 Inibidores Incompetitivos

34 Inibidores Irreversíveis Combinam-se com um grupo funcional destruição; União covalente inibidor e enzima. V máx e K m =

35 Inibidores Irreversíveis Equação de Michaelis e Menten:

36 Inibidores Irreversíveis Lineweaver-Burk:

37 Influência do pH Valor de pH ótimo = atividade máxima; Velocidade da reação: pH afasta do ótimo; Influência do pH: análise dos grupos dissociáveis; Ácidos (Brönsted): compostos capazes de dissociar-se, liberando H +.

38 Influência do pH HA A + H + pH HA A Aminoácidos: pH -COO - captam prótons = -COOH; pH -NH 3 + são dissociados = NH 2 ; Ligação eletrostática = -COO - -- NH 3 +.

39 Influência do pH pH ótimo depende do número e tipo de grupos ionizáveis estrutura primária; Variações do pH afeta substrato com grupos ionizáveis; Estabilidade da enzima: temperatura, força iônica, concentração de substratos ou cofatores da enzima e concentração da enzima, entre outros.

40 Influência do pH pH 5 e 8 = não afeta a atividade; Declínio entre pH 6,8-8 e 6,8-5 = forma iônica não adequada; 5 > pH > 8 = inativação irreversível.

41 Influência da Temperatura T velocidade de reação = energia cinética; T muito elevadas = desnaturação da enzima Rompidas as pontes de hidrogênio alterações estruturas = nova conformação; T desnaturação pouco acima da T ótima.

42 Influência da Temperatura Enzimas PM 1 cadeia polipeptídica e pontes dissulfeto = estáveis ao calor; Efeito da T = pH, força iônica e a presença ou ausência de ligantes; Substratos protegem a enzima da desnaturação.

43 Influência da Temperatura K é função da T Lei de Arrhenius

44 Influência da Temperatura Enzimas são termolábeis reação enzimática = inativação términa Efeito da T na velocidade das reações coeficiente de temperatura Velocidade quando a T 10ºC.

45 Regulação da Atividade Sistema enzimático: produto da reação da 1ª enzima substrato da enzima subseqüente; Enzimas reguladoras determina a velocidade da seqüência; Atividade catalítica ou sinais; Moléculas sinalizadoras pequenos metabólitos ou cofatores.

46 Enzimas Alostéricas Ligação não-covalente e reversível modulador; Inibição por retroalimentação Enzima reguladora inibida pelo P final da via reequilibra as necessidades celulares; Moduladores: inibidores ou estimuladores.

47 Enzimas Alostéricas Modulador = substrato homotrópicas; Modulador substrato heterotrópicas; Sítio alostérico específico para o modulador; Curva de saturação sigmóide subunidades múltiplas.

48 Enzimas Alostéricas curvas de variação de atividade moduladores inibidores, ativadores ou os dois tipos.

49 Modificação Covalente Ligação covalente de um grupo químico à sua estrutura; Metabolismo alterado aciona vias inativas e inibem vias ativas.


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