Cofatores inorgânicos

Cofatores orgânicos ou metalo-orgânicos = coenzimas

Quimotripsina

Sítio ativo

Substrato “modelo”

Caminho energético de uma reação química não-catalizada

Caminho energético de uma reação química catalizada por uma enzima

G = Go + RTln([produtos]/[reagentes])

Reações são espontâneas se G < 0

G é uma função de:

i) Concentração relativa de reagentes e produtosii) Temperaturaiii) Tendência intrínseca da reação ocorrer, expressa explicitamentepelo valor de Keq ou Go

G = Go + RTln([produtos]/[reagentes])

No equilíbrio: i) G = 0 ii) [produtos]/[reagentes] = Keq

Logo, no equilíbrio:

0 = Go + RTlnKeq

ou

Go = - RTlnKeq

Keq = exp (-Go/RT)

Relação entre Go e Keq

Go = - RTlnKeq

Keq = exp (-Go/RT)

Mecanísmos de catálise: vide Voet capitulo 11, parte 3 (seção 11-3)

1) Catálise ácido-base2) Catálise covalente3) Catálise por íons metálicos4) Catálise eletrostático5) Efeitos de proximidade e orientação6) 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 obastão no caminho até sua quebra

Energia livre de ligação (GM) 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 (GM) 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 porÁcidos e Bases – Uma tema Central paraCatáliseEnzimática

Ácido específico = H3O+

Base específica = OH-

Ácido geral = HABase geral: B:

Estabilização do estado de transiçãoe catálise por íons metálicos

Catálise básicogeral (remoção de H+)

Catálise ácidogeral (eliminação de OH-)

Alosteria ou Regulação alostérica

Aspartato transcarbamoilase

- moduladora + moduladora (ie CTP)

Autoregulação de viasmetabólicas

Inibição “feedback”

Hiperbólica: Lembra de curva de ligação de O2 para mioglobina

Lembra de : Y = [L]/(Kdiss + [L])

Velocidadenaquela [S]

Velocidade máximaConcentraçãodo substrato

Kdiss aparente do Complexo enzima-substrato

E + S ES E + P

Ks = [E][S]/[ES]= k-1/k1kcat

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

k-1

E + S ES E + P

Ks = [E][S]/[ES]= k-1/k1kcat

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)

k1

k-1

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

’ = 1 + [I]/K’I

= 1 + [I]/KI

’ = 1 + [I]/K’I

Inibição Competitiva

Vo = Vmax[S] KM + [S]

= 1 + [I]/KI

Inibição não-competitiva(“uncompetitive”)

Vo = Vmax[S] KM + ’[S]

’ = 1 + [I]/K’I

Inibição Mista

Vo = Vmax[S] KM + ’[S]

= 1 + [I]/KI

’ = 1 + [I]/K’I

(Quando = ’,

“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