Cinética Enzimática

Cinética Enzimática

1. A concentração do substrato influi na velocidade das reações catalisadas por enzimas.

   • Um fator-chave que afeta a velocidade das reações catalisadas por enzimas é a concentração do substrato, [S].
   • Em concentrações relativamente baixas de substrato, V0 aumenta quase linearmente com o aumento de [S]. Em altas concentrações de substrato, V0 aumenta em pequenas quantidades em resposta ao aumento da [S].
   • a velocidade é proporcional à [S] porque o equilíbrio da equação é deslocado na direção da formação de mais ES à medida que [S] aumenta.
   • A velocidade inicial máxima de uma reação catalisada (Vmáx) ocorre quando quase toda a enzima estiver presente como complexo ES e [E] é desprezível. Nessas condições, a enzima está “saturada” com o substrato, e então um incremento de [S] não produz efeito na velocidade. Essa condição ocorre quando [S] for alta o suficiente para que essencialmente toda a enzima livre se converta na forma ES. Após o rompimento do complexo ES, fornecendo produto (P), a enzima fica livre para catalisar a reação de mais uma molécula do substrato (e sob condições saturantes segue fazendo isso rapidamente).

2. A relação entre a concentração do substrato e a velocidade da reação pode ser expressa quantitativamente

   • A equação de Michaelis-Menten, descreve a equação da velocidade da reação com um único substrato, catalisada por uma enzima. Ela define a relação quantitativa entre a velocidade inicial, V0, a velocidade máxima, Vmáx, e a concentração inicial de substrato, [S], todas em relação à constante de Michaelis, Km.
   • A regra prática é válida para todas as enzimas que seguem a cinética de Michaelis-Menten. (As enzimas regulatórias são as exceções mais importantes à cinética de Michaelis-Menten)
   • Os parâmetros kcat e Km também possibilitam que se avalie a eficiência cinética das enzimas. Do ponto de vista experimental, o Km de uma enzima tende a ser similar à concentração do substrato presente na célula. O Km de uma enzima que atue sobre um substrato presente em concentrações muito baixas na célula geralmente é menor do que o Km de uma enzima que age sobre um substrato mais abundante. A melhor maneira de comparar as eficiências catalíticas de enzimas diferentes, ou o número de vezes que diferentes substratos são catalisados por uma mesma enzima, é comparar a relação kcat/Km para as duas reações. Esse parâmetro, algumas vezes denominado constante de especificidade, é a constante de velocidade para a conversão de E + S em E + P.

3. Muitas enzimas catalisam reações com dois ou mais substratos

   • As reações enzimáticas com dois substratos geralmente envolvem a transferência de um átomo de um grupo funcional de um substrato para o outro.
     • Em alguns casos, ambos os substratos ligam-se à enzima simultaneamente em algum ponto do curso da reação, formando um complexo não covalente ternário. Os substratos ligam-se segundo uma sequência aleatória ou em uma sequência com ordem específica.
     • Em outros casos, o primeiro substrato é convertido em um produto que se dissocia antes que o segundo substrato se ligue, de modo que não há formação de um complexo ternário.

4. A atividade enzimática depende do pH

   • As enzimas têm um pH (ou uma faixa de pH) ótimo no qual a atividade catalítica é máxima; a atividade decresce em pH maior ou menor.
   • As cadeias laterais dos aminoácidos do sítio ativo podem funcionar como ácidos ou bases fracas em funções críticas que dependem da manutenção de certo estado de ionização, e em outras partes da proteína as cadeias laterais ionizáveis podem ter uma participação essencial nas interações que mantêm a estrutura proteica.
   • A faixa de pH na qual uma enzima sofre mudança na atividade pode fornecer uma pista para o tipo de resíduo de aminoácido envolvido

5. As enzimas estão sujeitas à inibição

   • Inibição reversível
     • Um inibidor competitivo compete com o substrato pelo sítio ativo da enzima. À medida que o inibidor (I) ocupa o sítio ativo, ele impede que o substrato se ligue à enzima.
     • Um inibidor incompetitivo liga-se em um sítio distinto do sítio ativo do substrato e, ao contrário do inibidor competitivo, liga-se apenas ao complexo ES.
     • um inibidor misto há ligação a um sítio distinto do sítio ativo, ao qual o substrato se liga. Nesse caso, o inibidor pode ligar-se tanto à enzima quanto a ES.
   • Inibição irreversível
     • Os inibidores irreversíveis ligam-se covalentemente com ou destroem um grupo funcional da enzima essencial à atividade da enzima ou então formam uma associação não covalente estável.