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Juliana Ribeiro Mariotto
Universidade Federal de Santa Catarina Cinética Enzimática Estágio de Docência Juliana Ribeiro Mariotto
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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.
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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 (V0): [S] >> [E] tempo muito curto [S] = constante.
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Influência do Substrato
[E] = cte [S] = V0 linear [S] = V0 V0 = Vmáx
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Influência do Substrato
Alguns casos a V0 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.
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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 k1 E + S ES k-1 ES se rompe E e P k2 ES E + P
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Influência do Substrato
Qualquer instante da reação: E e ES; [S] = velocidade da reação [S]; Vmáx = todas as moléculas de E estiverem na forma ES enzima “saturada”; [S]: estado pré-estacionário ES; Estado estacionário [ES] = cte; V0 estado estacionário.
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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.
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Equação Michaelis-Menten
Equação da velocidade para uma reação catalisada enzimaticamente e com um único substrato; Relação quantitativa entre a V0, a Vmáx e a [S] inicial relacionadas através de Km.
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Equação Michaelis-Menten
Relação numérica: V0 é metade de Vmáx; km = “afinidade” pelo substrato; Km afinidade Vmáx é proporcional à [E].
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Significado de Km e Vmáx
Equação Michaelis e Menten = dependência hiperbólica; Mecanismos de reação diferentes catalisam reações com 6 ou 8 passos; Significado e magnitude de Vmáx e Km varia; Km: depende de aspectos específicos do mecanismo de reação.
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Significado de Km e Vmáx
K2 << K-1 afinidade da enzima; K2 >> K-1; K2 e K-1 são comparáveis a Km função complexa; Vmáx: número de passos da reação e identidade dos passos limitantes.
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Significado de Km e Vmáx
K K K3 E + S ES EP E + P K K-2 Enzima na saturação: EP e Vmáx = k3.[Et]; Kcat = velocidade limitante de qualquer reação enzimas saturadas; Kcat e Km = ambiente celular, concentração do substrato e química da reação.
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Reação de 1ª Ordem [S] << Km
k = constante de velocidade de 1ª ordem (min-1) [S] V0 Fração constante de S P
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Reação de 1ª Ordem Determinar S utilizado ou P formado durante qualquer intervalo de tempo Equação integrada de 1ª ordem.
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Reação de 1ª Ordem t1/2 = tempo de “meia vida” tempo necessário para converter em P metade do S presente.
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Reação de Ordem Zero [S] >> Km
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Parâmetros Cinéticos Lineweaver-Burk
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Parâmetros Cinéticos Método de Hanes
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Parâmetros Cinéticos Método de Eadie-Scatchard
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Parâmetros Cinéticos Forma integrada
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Parâmetros Cinéticos Exemplo: 0,25 0,78 0,51 1,25 1,03 1,66 2,52 2,19
[S] (g/L) Vo (g/L.h) 0, ,78 0, ,25 1, ,66 2, ,19 4, ,35 7, ,57
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Parâmetros Cinéticos Exemplo: Lineweaver-Burk
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Parâmetros Cinéticos Exemplo: Método de Hanes
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Inibidores Competitivos
Forma estrutural = substrato competição; Porcentual de inibição concentrações e afinidade pela enzima.
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Inibidores Competitivos
[S] Vmáx = Km Experimento 1º [E], [S] = cte 2º [E], [I] = cte 1/V0 x 1/[S]
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Inibidores Competitivos
Equação de Michaelis e Menten Lineweaver-Burk
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Inibidores Competitivos
Relação entre as velocidades com e sem inibidor [S] = influência do [I] desprezível.
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Inibidores Não-Competitivos
Ocupa outro sítio ES, EI e EIS; [S] = não leva todas as E produtiva; Vmáx e Km normal.
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Inibidores Não-Competitivos
Equação da velocidade: Lineweaver-Burk
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Inibidores Incompetitivos
Bloqueio de ES; 2 sítios ativos I se fixa no complexo ES; ESI = não forma P; Vmáx e Km
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Inibidores Incompetitivos
Equação da velocidade: Lineweaver-Burk:
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Inibidores Incompetitivos
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Inibidores Irreversíveis
Combinam-se com um grupo funcional destruição; União covalente inibidor e enzima. Vmáx e Km =
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Inibidores Irreversíveis
Equação de Michaelis e Menten:
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Inibidores Irreversíveis
Lineweaver-Burk:
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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+.
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Influência do pH HA A + H+ pH HA A Aminoácidos:
pH -COO- captam prótons = -COOH; pH -NH3+ são dissociados = NH2; Ligação eletrostática = -COO- -- NH3+.
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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.
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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.
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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.
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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.
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Influência da Temperatura
K é função da T Lei de Arrhenius
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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.
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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.
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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.
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Enzimas Alostéricas Modulador = substrato homotrópicas;
Modulador substrato heterotrópicas; Sítio alostérico específico para o modulador; Curva de saturação sigmóide subunidades múltiplas.
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Enzimas Alostéricas curvas de variação de atividade moduladores inibidores, ativadores ou os dois tipos.
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Modificação Covalente
Ligação covalente de um grupo químico à sua estrutura; Metabolismo alterado aciona vias inativas e inibem vias ativas.
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