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Cinética enzimática Estudo da velocidade da reação enzimática bem como os fatores que a influença Pode ser medido por: - Quantidade de produto formado.

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1 Cinética enzimática Estudo da velocidade da reação enzimática bem como os fatores que a influença Pode ser medido por: - Quantidade de produto formado por unidade de tempo ou Quantidade de substrato transformado por unidade de tempo V = S/ t = P/ t

2 Cinética enzimática Atividade enzimática pode ser medida pela velocidade da reação catalisada 2[S] [S] 3[S] 4[S] 5[S] tempo [produto] [S] Velocidade da reação

3 V0 varia com a concentração de substrato
V0 sobe linearmente a medida que se aumenta a concentração de substrato, e então começa a se nivelar e se aproximar e um ponto máximo onde a velocidade não aumenta mesmo em concentrações maiores de substrato. Velocidade da reação é proporcional a S Substrato satura todas as moléculas de enzima

4 Após curto tempo - estabilidade dinâmica com relação a [E]
Cinética enzimática com único substrato K1 K2 E ES E + P S K -1 K -2 Hipótese: segunda reação é a étapa limitante Após curto tempo - estabilidade dinâmica com relação a [E] e [ES] é alcançado

5 Cinética enzimática com único substrato
K1 K2 E + S ES E + P K -1 V0 – Velocidade Inicial Estado estacionário – [ES] constante Então Formação de [ES] = Degradação de [ES] Vo = K2 [ES] [Et]=[E] + [ES] V de Formação de ES = K1 [E] [S] V de degradação de ES = K –1[ES] + K2 [ES] Já que Formação de [ES] = Degradação de [ES] K1 ([Et]-[ES]) [S] = K –1[ES] + K2 [ES] K1[S][Et] - K1[S][ES] = (K –1+ K2) [ES] [ES] = [Et] [S] [S] + (K –1+ K2) / k1) Km

6 Então: V0 = k2 [Et] [S] [ES] = [Et] [S] Se, V0 = k2 [ES] Km + [S]
Em V máxima [Et] = [ES] Então V max = k2 [Et] Sendo assim Vo = Vmax [S]

7 Uma propriedade importante:
Vmax = 2 Vmax . [S] Km +[S] Quando V = Vmax 2 2 . [S] Km +[S] = 2 . [S] - [S] Km = Km= [S] Propriedades importantes de Km: É numericamente igual a [S] na qual a velocidade da reação é metade da Vmax. Característico de cada enzima. Reflete a afinidade da enzima pelo seu substrato. Km = [S]

8 Gráfico Linewevear-Burk

9 v0 [E] A VELOCIDADE DA REAÇÃO É PROPORCIONAL À CONCENTRAÇÃO DA ENZIMA
FACILITA A DETERMINAÇAO DA CONCENTRACAO DE UMA ENZIMA DOSAGENS (transaminases, LDH, amilase, fosfatase alcalina) v0 [E]

10 Reações enzimáticas com mais de um substrato
hexocinase Ex: ATP + Glicose ADP + Glicose 6- P Reações em que há 2 substratos envolvem a transferência de átomos ou grupos funcionais de um substrato para o outro: Sequencial (formação do complexo ternário) Pingue-pongue ou duplo deslocamento

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12 ex: sulfonamidos (sulfadoxina, ...)
Inibidores A atividade das enzimas pode ser diminuida ou parada por várias substâncias chamadas de inibidores. Tem inibidores naturais fazendo parte dos constituintes da célula e outros estranhos ao organismo que podem provocar alterações do metabolismo celular. Aqueles encontrados nas células são fundamentais para a fiosiologia. Esses inibidores permitem ás células um controle preciso da velocidade de algumas reações chaves permetindo uma resposta integrada à mudanca das condições fisiológicas. Inhibição específica de certas enzimas permita as aplicações farmacológicas ex: sulfonamidos (sulfadoxina, ...) Usados para combater as infecções bacterianas Pneumonia a pneumocystis (Pneumocystis jirovici, P. carinii) IO em pacientes HIV + Infecção do tracto urinário Shigelose (Desinteria) Algumas infecções por protozoários (Plasmodium falciparum) Sulfonamidos são inibidores competitivos da dihidropteroato sintetase (dhps) enzima importante envolvida no metabolismo dos folatos de muitos organismos menos o homem. Os folatos nos serem humanos são fornecidos pela dieta. Toxicidade seletiva para bactérias. Largo campo de aplicaçacão para o combate de insetos Ex: enzimas digestivas de insetos como as a-amilases catalisam a hidrólise de ligações glicosídicas a-1,4 do amido, glicogênio e outros carboidratos. Essas enzimas são muito importantes para os insetos, especialmente para aqueles que se desenvolvem em grãos ricos em amido. (No feijao foram identificados 4 desses inhibidores) Desenvolvimento de plantas mais resistentes ao ataque das pragas contribuindo para a redução do uso de inseticidas químicos.

13 Inibidores Irreversíveis
Importância: Agentes farmacêuticos Ferramentas no estudo de mecanismo de funcionamento das enzimas Ferramenta nos estudos das vias metabólicas Inib. Competitiva (freqüente) Inib. Acompetitiva (quando o inibidor liga-se ao complexo ES , mas não a enzima livre) Inib. Mista Inib. Não-competitiva (caso particular de inib. Mista) Irreversíveis Inibidores Reversíveis Inibidores Irreversíveis

14 1-Reagentes específicos para grupo (R) 2- Análogos de substrato
Inibidor irreversível 1-Reagentes específicos para grupo (R) 2- Análogos de substrato 3- inibidor suicida 1 2

15 Inibição Reversível Semelhança estrutural entre S e I
Não há semelhança estrutural entre S e I = inib. acompetitiva Não há semelhança estrutural entre S e I

16 Inibição não-Competitiva
•Inibidor não tem semelhança estrutural com o substrato •NÃO se liga no sítio ativo da enzima •Aumento da [substrato] não diminui a inibição •Km da enzima NÃO se altera •A VMAX DIMINUI na presença do inibidor Inibidor competitivo • Estrutura semelhante à do substrato • Liga-se ao Sítio Ativo da Enzima • Aumento da [substrato] diminui a inibição • A Vmax NÃO se altera •Km da enzima AUMENTA Na presença do inibidor

17 Exemplo: Succinato desidrogenase
Inibição competitiva Exemplo: Succinato desidrogenase

18 Inibição competitiva Inibição não-competitiva

19 Inibição acompetitiva
O inibidor se liga somente no complexo ES em sítio próprio.

20 Analgésicos... inibidores de Prostaglandinas
Interações sem ligação covalente Inibidor competitivo e reversível – Ponstan Ligação covalente Inibidor irreversível (suicída) - Aspirina

21 Regulação de perfusão renal
Agregação plaquetária Protetora de mucosa gástrica Inflamação

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23 Sítio Ativo da Ciclooxigenase
Inibidor irreversível Ligação covalente Ácido acetil salicílico Inibidor competitivo e reversível Interações sem ligação covalente Ácido mefenâmico

24 Inibidor competitivo e reversível da COX-1/2 Interação iônica
Dipirona sódica Inibidor competitivo e reversível da COX-2 Meloxicam

25 Inibidores Competitivos de proteases do vírus HIV
Gag e Gag Pol são clivados pela protease do vírus HIV em 9 pontos específicos para produzir proteínas funcionais. O precursor Gag vai originar proteínas estruturais e o precursor Pol vai originar enzimas como transcriptase reversa, integrase e proteases. Amprenavir Processing of the env protein is carried out by a host cell enzyme, whereas the gag and gag-pol proteins are processed only by the viral aspartic protease (HIV-PR).

26 Ciclo de Replicação do Vírus HIV
* Inibidores de proteases Protease produz partículas virais infecciosas

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28 Inibidores Competitivos de proteases do vírus HIV
Gag e Gag Pol são clivados pela protease do vírus HIV em 9 pontos específicos para produzir proteínas funcionais. O precursor Gag vai originar proteínas estruturais e o precursor Pol vai originar enzimas como transcriptase reversa, integrase e proteases. Amprenavir Processing of the env protein is carried out by a host cell enzyme, whereas the gag and gag-pol proteins are processed only by the viral aspartic protease (HIV-PR).

29 Regulação da atividade enzimática das enzimas alostéricas
Enz. alostéricas analogia com protéina alostérica (ex: Hb) Moduladores alostéricos (≠ de inibidores não-competitivos ou mistos!!) Mudanças conformacionais entre forma ativa e inativa e parámetros cinéticos diferentes (≠ do Michaelis-Menten) Dois tipos: enzimas homotrópicas (reguladas pelo substrato) e heterotrópicas Hiperbole Sigmoide

30 Enzimas alostéricas... O que é isso?
Sistema multienzimático sequencial

31 Enzimas alostéricas... O que é isso?
-Reguladas por moduladores alostéricos => envolvendo ou não o sítio ativo -Várias subunidades - Inibição por retroalimentação Ex: Aspartato Transcarbamilase (AtCase) -síntese de pirimidinas AtCase Aspartato + carbamil-fosfato N-carbamil aspartato Citidina trifosfato Uridina trifosfato

32 Um modulador alostérico pode ser tanto um inibidor quanto um ativador.

33 Enzimas Alostéricas Michaellis-Menten Enzima Homotrópica
Efeito moduladores

34 Exemplos de enzimas regulatórias
Fosfofrutokinase –1 (PFK-1): ALOSTERIA Glicogênio Fosforilase ALOSTERIA MODIFICAÇÃO COVALENTE

35 Modificação covalente reversível
Ativação Proteolítica

36 Fatores que afetam a velocidade enzimática
pH Temperatura Concentração de substratos Concentração de cofatores Presença de Inibidores e/ou ativadores Modificações químicas: fosforilações, adenilações, etc Concentração de enzima


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