CINÉTICA ENZIMÁTICA

Cinética Enzimática Estudo da velocidade de uma reação química que ocorre na presença de uma enzima

Velocidade vs. Concentração A concentração de substrato influencia a velocidade de uma reação Estudo da relação entre a concentração e a velocidade: . No início da reação a quantidade de substrato é constante, já que a quantidade de substrato é muito maior do que a de enzima. .Determina-se a velocidade inicial de reação, Vo ,para uma determinada [S]. .Obtêm-se valores para várias concentrações de substrato, mantendo constante a concentração de enzima. Assim podemos traçar os valores num gráfico, em que exprimimos Vo como função de [S]

Velocidade vs. Concentração Dados: Para [S] baixas, Vo aumenta quase linearmente Para [S] maiores, Vo aumenta mais gradualmente Para [S] mais elevadas, atinge-se uma velocidade máxima, Vmáx.

Equação de Michaelis-Menten Comportamento é explicado pela formação do complexo enzima-substrato ES 1. O enzima liga-se ao substrato reversivelmente formando o complexo ES E + S ES k1 k2 Reação rápida 2. O complexo ES dissocia-se em enzima livre e produto da reação k3 Reação mais lenta ES E + P .A reação 2, mais lenta, limita a velocidade global da reação. .A velocidade é proporcional à concentração do complexo ES. .A cada momento a enzima existe na forma livre e no complexo ES. .A velocidade máxima (Vmáx) da reação ocorre quando todos as enzimas estão associadas as moléculas de substrato.

Dedução da Equação Michaelis-Menten A curva que representa a relação entre [S] e Vo tem forma idêntica para a maioria das enzimas. Esta curva pode ser descrita algebricamente pela equação de Michaelis-Menten. A equação de Michaelis-Menten é O passo limitante da velocidade das reações enzimáticas é a quebra do complexo ES para formar o produto e a enzima livre.

Dedução da Equação Michaelis-Menten Pressuposto: não há transformação de produto em substrato Reações de formação e desassociação do complexo ES: E + S ES P + E k1 k2 k3 onde [E] e [S] são as concentrações da enzima e do substrato livres. [ET] - concentração total da enzima A concentração de enzima livre é, assim, [ET]-[ES]

Dedução da Equação Michaelis-Menten E + S ES P + E k1 k2 k3 Etapa 1: velocidade de formação de ES = k1[E][S] Etapa 2: velocidade de decomposição de ES = k2[ES] Etapa 3: velocidade de consumo de ES = k3[ES] velocidade de formação de P = k3[ES] Velocidade de formação de ES é formada na etapa 1 e consumida nas etapas 2 e 3. velocidade de formação ES = k1[E][S] - k2[ES] - k3[ES] [ES] é constante, ou seja, a velocidade de degradação e formação de ES são iguais. Aplicando a aproximação do estado estacionário. k1[E][S] = k2[ES] + k3[ES]

Dedução da Equação Michaelis-Menten [E] = [ET]-[ES] e [S] ≈ [ST] [S] = [ST] - [ES] porque [ST] >>> [ET] Substituindo na equação: k1 ([ET] – [ES]) [S] = k2 [ES] + k3 [ES] k1 [ET] [S] - k1 [ES] [S] = [ES] (k2 + k3) k1 [ET] [S] = [ES] (k2 + k3) + k1 [ES] [S] k1 [ET] [S] = [ES] {(k2 + k3) + k1 [S]}  k1 É uma medida da estabilidade do complexo enzima-substrato Km = constante de Michaelis

Dedução da Equação Michaelis-Menten velocidade inicial de formação de P é V0 = k3 [ES], então: Vmáx A velocidade é máxima quando [ES]=[ET]! Esta forma da equação de Michaelis-Menten chama-se equação de Lineweaver-Burk

Equação de Lineweaver-Burk Gráfico de 1/[V0] em função de 1/[S] Coeficiente angular: Km/Vmáx A intersecção da reta no eixo 1/V0 corresponde ao valor 1/Vmáx Qdo y=0 1/V0 = 0; então a intersecção com o eixo 1/[S] corresponde a -1/Km