A velocidade das reações enzimáticas varia com diversos fatores: pH temperatura concentração de substrato concentração de enzima inibidores

CINÉTICA ENZIMÁTICA Efeito da concentração de substrato na velocidade da reação [S] varia no decorrer da reação [S] V aumenta quase linearmente com os aumentos da [S]. Será alcançado um ponto acima do qual ocorrem apenas aumentos insignificantes em V. (Vmáx [S]) Velocidade (V) Concentração de substrato

Estudo do efeito da concentração do substrato medida da velocidade da reação.

1913 Leonor Michaelis e Maul Menten consideram que uma reação enzimática ocorre em dois passos: LENTA onde k1, k2, k3 e k4 são as constantes de velocidade de cada etapa.

podemos simplificar a reação: (eq. 1) Portanto: A velocidade de formação de produto é dependente de [ES].

V reflete o estado estacionário. Como [ES] não é facilmente medida, precisamos descobrir uma expressão alternativa para [ES]. Excesso de substrato ESTADO ESTACIONÁRIO [ES] permanece praticamente constante durante todo o tempo. V reflete o estado estacionário.

No estado estacionário: Velocidade de formação de ES = Velocidade de decomposição de ES

Para simplificar a equação 4, foi definida uma constante, KM, conhecida como Constante de Michaelis: Note que KM é a razão da soma das taxas de desaparecimento do complexo ES pela taxa de formação deste.

desaparecimento formação quando KM é pequeno, k1 é relativamente grande e a barreira de energia livre para a formação do complexo é pequena, portanto a ligação do substrato à enzima será forte e a enzima irá catalisar a reação com baixas concentrações. KM, assim, reflete uma habilidade da enzima a se ligar aos substratos e realizar a catálise.

Substituindo a eq. 5 na eq. 4, teremos:

Na reação, pode-se assumir que o sítio da enzima pode estar ocupado ou livre. Assim a enzima existe em duas formas: A forma livre E, e a forma ligada ES.

Substituindo a eq. 7 em 6, temos: Que pode ser transformada em:

Podemos substituir esta eq. 9 na da velocidade inicial da reação Em que situação teremos V= k3[E]TOTAL? Quando a concentração de substrato for MUITO MAIOR que Km!

Como a velocidade máxima todas as enzimas estão na forma de complexo ES [E]TOTAL= [ES] a velocidade da reação não pode ser mais rápida do que quando todas as moléculas de enzimas estão na forma de complexo ES. Portanto, enquanto houver E livre, pode-se aumentar a [S] até chegar em um ponto em que tudo estará como [ES], que é a velocidade máxima VMAX. Vmáx = k3[E]TOTAL (eq. 11)

Então a equação 10, pode ser representada por: Vmáx = k3[Et] (eq. 11) Equaçao de Michaelis-Menten

Se a velocidade de reação for igual à metade da velocidade máxima, ou seja, V0=Vmáx/2, como fica a equação 12? Temos: KM = [S]. Ou seja, KM corresponde à concentração de S necessária para se atingir a metade da velocidade máxima!

• Como será a velocidade da reação quando a concentração de substrato estiver muito baixa ([S]<<<Km)? •Se [S]<<<Km, o termo [S] no denominador da eq. 12 torna-se insignificante e pode ser simplificada para: V varia linearmente com [S]

•E quando a concentração de substrato estiver muito alta ([S]>> Km) ? • Se [S] >>>> KM, o termo KM no denominador da eq. 12 torna-se insignificante, e pode ser simplificada para Sendo consistente com o patamar observado em [S] grandes

Portanto, esta equação nos diz que: [S] = KM quando a velocidade da reação é a metade da velocidade máxima. Quando KM é grande a [S] deve ser maior para atingir a máxima velocidade de catálise. KM pequeno exige menos S para atingir a VMAX e portanto é mais eficiente.

A equação de Michaelis-Menten pode ser representada na forma inversa (eq. 13) que representa uma equação do tipo y =ax+ b: Essa é uma equação de reta (y = ax + b) em que a inclinação (a) é igual a KM/Vmáx e o intercepto (b) é igual a 1/Vmáx, Essa é a forma mais comum de se determinar os parâmetros cinéticos (KM e Vmáx).

O gráfico dos duplos recíprocos determinação precisa de KM e Vmáx já que na extrapolação dos dados experimentais, chegamos a uma situação em que 1/V= 1/Vmáx quando 1/[S] = 0; ou seja, quando a concentração de substrato for muito alta!!!!

Efeito da Concentração de Enzima na Velocidade da Reação concentração de substrato seja alta aumento na concentração de enzima um aumento na velocidade de reação

Quando fazemos o gráfico da velocidade da reação (V) em função da concentração de enzima, podemos observar uma relação linear: Como vimos:

Ao se utilizar uma concentração maior de enzima, VMAX será maior utilizando-se a mesma concentração de substrato Vmax é maior em [E] maior, utilizando a mesma [S]