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Rafael Mesquita
Enzimas
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Enzimas - Intrudução
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Poder catalítico de algumas enzimas
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Classificação das enzimas
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Cofatores e coenzimas
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Exemplo de uso de coenzima Álcool desidrogenase
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As enzimas são estereoespecíficas
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Enzimas – Catálise
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Relação entre ΔG0 e constante de equilíbrio
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Relação entre ΔG0 e constante de equilíbrio
Relação entre ΔG, ΔG0
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As enzimas aceleram as reações químicas mas não alteram a constante de equilíbrio
ou o ΔG de reação
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Modelos catalíticos
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Formação do complexo ES
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http://www.wiley.com/legacy/college/boyer/0470003790/animations/animations.htm
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Enzimas – Cinética
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Cinética enzimática
Ordem de reação:
A+B→P
Velocidade ∝[A][B]
A+2B→P
Vel ∝ [A] [B] [B]
Vel ∝ [A] [B ]2
nA+mB→P
Vel ∝[A]n [B]m
Vel1 = k An Bm
Vel−1= k−1 [P]
Vel1= Vel−1
No equilíbrio:
k An Bm = k−1 [P]
k [P]
k−1 An Bm =
[P]
An Bm K eq =
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As enzimas são estudadas em condições de velocidade inicial
v0 = k2[ES] = velocidade inicial
[P]
0
S1
tempoti
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[P]
0
Sn
S1
S2
S3
tta ti
Efeito da [S] na velocidade inicial de reação
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Efeito da [S] na velocidade inicial de reação
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• Km é uma medida que inclui a afinidade e a capacidade catalítica de uma enzima por um dado substrato
• Km é a [S] necessária para uma catálise em que V0 = Vmax/2
Constante de Michaelis Menten (Km)
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Em condições de velocidade inicial: • Taxa de formação e consumo de ES é constante.
• Km = (K2+K-1)/k1
• Se [S]é : [ES] = [Et] : V0 = Vmax
Entendendo a equação de Michaelis-Menten
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Em condições de velocidade inicial:
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Número de renovação (Kcat)
• Kcat é a quantidade de produto formado por tempo por enzima
• Kcat = Vmax / [Et]
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Linearizando a equação de Michaelis e Menten
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Efeito da [E] na velocidade inicial de reação
Curva de Progresso - Invertase
0
2
4
6
8
10
12
0 20 40 60 80
Tempo (min)
[Pro
duto
] (m
M)
E=25 µg /mL
E=33 ,34 µg /mL
E=41 ,67 µg /mLE=50 µg /mLE=66 ,67µg /mL
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Efeito do pH na velocidade inicial de reação
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Vmax = k2 [Et]
k = F . e -Ea/RT (eq de Arrhenius) F = Fator de frequência Ea = Energia de ativação R = constante dos gases T = temperatura absoluta
Vmax = [Et].F. e -Ea/RT
Vm
T
Efeito da temperatura na velocidade inicial de reação
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Vm
Vm’3
Vm 2
Vm 3 Vm 1
T1 T2 TO T3 T
Efeito da temperatura na velocidade inicial de reação Efeito da desnaturação
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Enzimas – Inibidores
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Controle da atividade enzimática por efetores
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Inibição competitiva
]['][SmKSVmv+
=
mKKIKmI
'][1 =⎟⎟⎠
⎞⎜⎜⎝
⎛+
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Inibição não competitiva
⎟⎟⎠
⎞⎜⎜⎝
⎛+
=
IKI
VmmV][1
'
][]['SKmSmVv
+=
][][][
][][][
ESIIES
EIIEK I ==
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v1
][1SKm
1−
Vm1
mV´1
com inibiçãonão competitiva
sem inibição
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Inibição acompetitiva
][']['SmKSmVv+
=
( )
][][1
][][1
][][1
][
][][1
][][ 03
S
KI
Km
S
KI
Vm
SKIKm
SVm
SKIKm
SEkv
I
I
II!!"
#$$%
&+
!!"
#$$%
&+
=
!!"
#$$%
&++
=
!!"
#$$%
&++
= V0
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http://www.wiley.com/legacy/college/boyer/0470003790/animations/animations.htm
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Regulação da atividade enzimática por efetores alostéricos
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Enzimas – Extra
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PURIFICAÇÃO E QUANTIFICAÇÃO DE ENZIMAS
Na maior parte dos extratos ou preparações a concentração molar real da enzima não é conhecida e a quantificação da enzima presente é feita por medida de sua atividade.
Para a expressão da atividade das enzimas a Enzyme Comission International Union of Biochemistry, definiu uma unidade padrão de enzima:
1U =quantidade de enzima que catalisa a formação de 1 µmol de produto por
minuto sob condição definida.
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• A concentração de enzima em uma preparação impura é expressa em unidades/mL.
• A atividade específica da preparação é dada em unidades/mg de proteína.
Como a velocidade da reação enzimática é função da concentração de substrato, temperatura e pH, procura-se determinar a atividade da enzima nas condições ótimas de ensaio, com uma temperatura constante (geralmente entre 25º a 37oC) e com concentração de substrato saturante.
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À medida que se purifica observa-se um aumento na atividade específica, ou seja, um enriquecimento da enzima em questão naquela fração. Por outro lado, é importante que, em cada etapa de purificação, haja a menor perda possível de enzima. A percentagem de recuperação da enzima é dada pela relação:
Bruto Extrato no totalAtividadePurificada Fração na totalAtividade% =orecuperaçãde
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A atividade total é determinada multiplicando-se a atividade da enzima na fração pelo volume total desta fração.
O grau de purificação é dado pela relação:
Bruto Extrato no Específica AtividadePurificada Fração na Específica Atividade
=oPurificaçãdeGrau