Cofatores inorgânicos

Cofatores orgânicos ou metalo-orgânicos = coenzimas

Quimotripsina Substrato “modelo” Sítio ativo

Caminho energético de uma reação química não-catalizada

Caminho energético de uma reação química catalizada por uma enzima

Reações são espontâneas se DG < 0 DG = DGo + RTln([produtos]/[reagentes]) DG é uma função de: i) Concentração relativa de reagentes e produtos ii) Temperatura iii) Tendência intrínseca da reação ocorrer, expressa explicitamente pelo valor de Keq ou DGo

Relação entre DGo e Keq DG = DGo + RTln([produtos]/[reagentes]) No equilíbrio: i) DG = 0 ii) [produtos]/[reagentes] = Keq Logo, no equilíbrio: 0 = DGo + RTlnKeq ou DGo = - RTlnKeq Keq = exp (-DGo/RT)

DGo = - RTlnKeq Keq = exp (-DGo/RT)

Mecanísmos de catálise: vide Voet capitulo 11, parte 3 (seção 11-3) 1) Catálise ácido-base 2) Catálise covalente 3) Catálise por íons metálicos 4) Catálise eletrostático 5) Efeitos de proximidade e orientação 6) Ligação preferencial do complexo de estado de transição

Complementaridade entre o sítio ativo e o substrato Diidrofolato redutase e seus substratos tetraidrofolato e NADP+

Energia livre do estado de transição é necessária para torçer o bastão no caminho até sua quebra

Energia livre de ligação (DGM) do bastão com a enzima neste exemplo estabiliza a forma não torcida do bastão. Logo a energia livre do estado de transição necessária para torçer o bastão aumenta

Energia livre de ligação (DGM) neste exemplo estabiliza a forma torcida do bastão. Logo a energia livre do estado de transição necessária para torçer o bastão diminui

Enzimas utilizam a energia de ligação para diminuir a energia livre do estado de transição.

Mudanças conformacionais associadas com ligação do substrato

hexoquinase

Hexoquinase + D-glicose

Catálise por redução de entropia

Catálise por Ácidos e Bases – Uma tema Central para Catálise Enzimática Ácido específico = H3O+ Base específica = OH- Ácido geral = HA Base geral: B:

Estabilização do estado de transição e catálise por íons metálicos Catálise básico geral (remoção de H+) Catálise ácido geral (eliminação de OH-)

Alosteria ou Regulação alostérica

Aspartato transcarbamoilase - moduladora + moduladora (ie CTP)

Autoregulação de vias metabólicas Inibição “feedback”

Hiperbólica: Lembra de curva de ligação de O2 para mioglobina

Concentração do substrato Velocidade máxima Velocidade naquela [S] Kdiss aparente do Complexo enzima-substrato Lembra de : Y = [L]/(Kdiss + [L])

Ks = [E][S]/[ES]= k-1/k1 k1 kcat E + S  ES  E + P k-1 Velocidade de reação = d[P]/dt = kcat[ES] Podemos assumir que d[ES]/dt = 0 (assunção de estado estacionário) Logo: taxa de formação de ES = taxa de sua destruição k1[E][S] = (k-1 + kcat)[ES] k1{[ETOT]-[ES]}[S] = (k-1 + kcat)[ES] k1[ETOT] [S] - k1 [ES][S] = (k-1 + kcat)[ES] k1[ETOT] [S] = k1 [ES][S] + (k-1 + kcat)[ES] k1[ETOT] [S] = [ES]{k1[S] + (k-1 + kcat)} [ES]= k1[ETOT] [S]/{k1[S] + (k-1 + kcat)} [ES]= [ETOT] [S]/{[S] + (k-1 + kcat)/ k1} [ES]= [ETOT] [S]/{[S] + KM} onde KM = (k-1 + kcat)/ k1 Logo: velocidade = kcat[ETOT][S]/(KM + [S])

k1 kcat Ks = [E][S]/[ES]= k-1/k1 E + S  ES  E + P k-1 velocidade = kcat[ETOT] [S]/(KM + [S]) Vo = kcat[ETOT][S]/(KM + [S]) Vo = Vmax[S]/(KM + [S]) onde Vmax = kcat[ETOT] Notar que KM = (k-1 + kcat)/ k1 Logo, se k-1 >> kcat  KM = k-1/ k1 = Ks = [E][S]/[ES] = Constante de dissociação do complexo ES (ezima-substrato) Condição de equilíbrio rápido Entre E, S e ES.

Quando [S] >>KM Quando [S] << KM

Lineweaver-Burke

Vo = kcat[ETOT][S]/(KM + [S]) Quando [S] << KM : Vo = kcat[ETOT][S]/KM = (kcat/KM) x [ETOT][S] Logo, kcat/KM é um aparente constante cinético bimolecular da reação E + S  E + P E tem um limite máximo de 108 – 109 M-1s-1

= 1 + [I]/KI

a’ = 1 + [I]/K’I

a = 1 + [I]/KI a’ = 1 + [I]/K’I

Vo = Vmax[S] aKM + [S] a = 1 + [I]/KI Inibição Competitiva

Vo = Vmax[S] KM + a’[S] a’ = 1 + [I]/K’I Inibição não-competitiva (“uncompetitive”)

a = 1 + [I]/KI a’ = 1 + [I]/K’I Vo = Vmax[S] aKM + a’[S] Inibição Mista (Quando a = a’, “non-competitive” Intercepto no eixo X)

Inibidora suicida

EH+  E + H+ ativa inativa pKa = 3

EH22+  EH+ + H+  E + 2H+ inativa pKa ativa pKa inativa = 6,5 = 9,2

Hidrólise de amidas catalizada por quimotripsina

quimotripsina

quimotripsina

qumiotripsina

Sítio ativo de quimotripsina

Cooperatividade e alosteria Exemplo: enzima homotrópica (substrato é um modulador positivo ou ativador)

Exemplo: enzima alostérica (moduladores positivos ou negativos mudam KM)

Exemplo: enzima alostérica (moduladores positivos ou negativos mudam Vmax)

REGULAÇÃO POR MODIFICAÇÃO COVALENTE