Explique a Influência da Concentração do Substrato na Cinética Enzimática

EXERCICIOS DE REVISÃO:

1) Explique a influência da concentração do substrato na cinética enzimática.

O modelo cinético de Michaelis e Menten é utilizado para explicar matematicamente a influência da concentração do substrato na cinética da reação enzimática. Essa teoria admite que inicialmente, a enzima e o substrato reagem reversívelmente, formando um composto intermediário denominado “complexo enzima-substrato” que por sua vez decompõe ou regenera a enzima e forma os produtos da reação.

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À medida que se aumenta a concentração inicial do substrato, as velocidades de formação do produto se tornarão cada vez maiores. No equilíbrio da 1ª etapa existirá cada vez mais complexo ES. Nestas condições haverá a maior concentração possível do complexo ES; a reação será processada na máxima velocidade possível. Existirá uma determinada concentração de substrato que provocará a formação de uma concentração de ES igual à metade da máxima possível. Nestas condições, a velocidade será, naturalmente, a metade da maior velocidade possível. Esta concentração definida de substrato é igual à Constante de Michaelis-Menten ou Km.

2) Quais fatores interferem na atividade enzimática?

Vários fatores afetam a atividade de uma enzima – pH, temperatura, substrato e tempo. Parâmetro mais importante para comparar a atividade e o tipo de reação das enzimas é a concentração do substrato.

pH: O pH pode influenciar a atividade de uma enzima através de maneiras distintas. Primeiramente, o pH pode levar à desnaturação proteica. O pH também pode interferir na atividade de uma enzima alterando o padrão de cargas de um determinado sítio ativo ou catalítico, ou alterando a conformação geral da proteína.

Temperatura: Inicialmente, com o aumento de temperatura, a atividade molecular aumenta, aumentando assim a formação do complexo enzimático; no entanto, com o aumento contínuo da temperatura, pode haver uma inativação gradativa da enzima, até inativação total, causada pela desnaturação da proteína pelo calor.

Concentração: Existe uma taxa máxima na qual certa quantidade de enzima pode catalisar uma reação específica. Apenas quando a concentração de substrato é extremamente alta, esta taxa máxima pode ser alcançada. Sob condições de alta concentração de substrato, a enzima está em saturação, isto é, seus sítios ativos estão todos ocupados por moléculas de substrato ou produto. Nesta condição, um aumento na concentração de substrato não afetará a taxa de reação porque todos os sítios ativos já estarão sendo utilizados.

Tempo: A atividade enzimática é influenciada diretamente pela ação do tempo. Quanto mais tempo a enzima estiver em contato com o substrato, mais produtos serão produzidos, enquanto houver substrato.

3) Explique a influência da temperatura na cinética enzimática.

Temperatura: Inicialmente, com o aumento de temperatura, a atividade molecular aumenta, aumentando assim a formação do complexo enzimático; no entanto, com o aumento contínuo da temperatura, pode haver uma inativação gradativa da enzima, até inativação total, causada pela desnaturação da proteína pelo calor.

4) O que são cofatores enzimáticos? Cite alguns cofatores metálicos e coenzimas

Cofatores enzimáticos- São pequenas moléculas orgânicas ou inorgânicas, fraca ou fortemente ligadas a enzimas, que podem ser necessárias para a função catalítica de uma enzima. Estes cofatores não estão ligados permanentemente à molécula da enzima mas, na ausência deles, a enzima é inativa.

A fração proteica de uma enzima, na ausência do seu cofator, é chamada de APOENZIMA. Enzima + Cofator, chamamos de HOLOENZIMA.

A atividade das enzimas em questão muitas vezes depende da participação de cofatores enzimáticos, especialmente antioxidantes de origem dietética. Tais co-fatores podem diferir de acordo com os compartimentos celulares de ação das enzimas.Um terço de todas as enzimas conhecidas requer íons metálicos para a atividade catalítica. Esse grupo de enzimas inclui as metaloenzimas, que contem cofatores de íons metálicos fortemente ligados, mais comumente íons de metais de transição como Fe2+, Fe3+, Cu2+, Zn2+, Mn2+ ou Co2+. Esses íons metálicos cataliticamente essenciais são distintos de íons como Na+, K+ ou Ca2+, que, às vezes, desempenham papel estrutural, em vez de catalítico, nas enzimas. Íons como Mg2+ e Zn2+ podem ser tanto estruturais como catalíticos.

Como exemplo explanatório, consideramos a coenzima dinucleotídeo nicotinamida de adenina (NAD+). Esta molécula contém duas principais partes: a porção difostato adenosina, ligando uma ribose a uma nicotinamida. A outra porção é a parte final da molécula do NAD onde o anel de nicotinamida será imediatamente reduzido e ainda servir como agente oxidante. Uma reação típica que o NAD participa é na conversão do álcool em aldeídos e cetonas, o qual age como agente oxidante.

5) Explique como atuam os inibidores competitivos.

Inibidores competitivos- Competem com o substrato pelo sitio ativo da enzima. À medida que o inibidor ocupa o sítio ativo, ele impede que o substrato se ligue a enzima. Muitos inibidores competitivos tem estrutura similar a estrutura do substrato e combina-se com a enzima formando um complexo, mas sem levar a catálise. Mesmo ligações deste tipo que sejam transitórias reduzem a eficiência da enzima. Considerando-se a geometria molecular dos inibidores, pode-se chegar a conclusões sobre quais as partes do substrato se ligam á enzima.

http://www.joinville.udesc.br/portal/professores/karine/materiais/Aula_09.pdf

http://www.debiq.eel.usp.br/~joaobatista/aula2cineticaenzimatica.pdf

http://www.ufrgs.br/alimentus1/pao/ingredientes/ing_enzimas_atividade.htm

http://www.fcav.unesp.br/Home/departamentos/tecnologia/luciamariacararetoalves/aula-7---cinetica-enzimatica.pdf

http://www.vitafor.com.br/OLD/upload/artigos/Enzimas.pdf

Lista 2 : QUESTÕES

1. Dê dois motivos pelos quais catalisadores enzimáticos são 103 a 105 vezes mais eficazes do que as reações catalisadas, por exemplo, por H+ ou OH- simples.

As reações catalisadas por enzimas são na sua maioria, altamente eficientes ocorrendo de 103 a 108 vezes mais rapidamente que as reações catalisadas por catalisadores sintéticos ou inorgânicos. Elas apresentam um alto grau de especificidade por seus substratos, tipicamente cada molécula de enzima é capaz de transformar de 100 a 1000 moléculas de substrato em produto por segundo. (número de renovação “turnover”). Além de funcionar em soluções aquosas sob condições muito suaves de temperatura e pH. Poucos catalisadores não-biológicos apresentam tais propriedades.

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