O Resumo Enzimas

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Coordenada de reação:

Para qualquer reação de transformação de substrato em produto ou vice-versa, deve-se fornecer energia livre ao sistema.

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Coordenada de reação: fases de transformação de uma molécula em outra

Estado Fundamental: estado normal do produto e do substrato, isso significa que não precisa mais fornecer energia nesses 2 estados.

Estado de transição: estado em que determina se o substrato vira produto ou se ele volta a sua condição inicial de substrato.

ΔG S→P: variação da quantidade de energia livre no estado de transição para transformar o substrato em produto.

ΔG P→S: variação da quantidade de energia livre no estado de transição para transformar o produto em substrato.

ΔG’o: mostra a espontaneidade da reação*

A variação de energia para transformar o produto em substrato é maior, pois a energia livre do produto é menor do que a do substrato, ou seja, o produto é menos energético que o substrato.

*Se o substrato é mais energético que o produto, a variação de energia livre para formação de um produto, será negativa (↓ΔG’o). Isso é uma reação espontânea.

[pic 2]

Em uma catálise enzimática, a energia de ativação(ΔG±) é muito menor do que um processo não catalisado. Tanto em uma condição catalisada como uma condição não catalisada, a variação de energia livre(ΔG’o) continua a mesma, ou seja, a energia do produto e do substrato continuam a mesma.

Velocidade e equilíbrio:

As enzimas apenas são capazes de alterar a velocidade da reação(ΔG±). Porém, o equilíbrio obedece a variação de energia livre padrão(ΔG’o). Ou seja, a enzima não muda o equilíbrio.

Para o equilíbrio:

K’eq: [P]/[S]

*Quando se atinge o equilíbrio, ele não muda pela ação da enzima, ou seja, se aumentar a concentração de produtos, aumenta a de substrato e vice-versa.

Para a velocidade:

*A velocidade é inversamente proporcional a variação de energia livre do estado de transição(ΔG±). Ou seja, quando essa energia for grande a velocidade é pequena e quando ela for pequena a velocidade é bem maior. Isso explica a catálise enzimática.

Mecanismo de catálise:

As enzimas catalisam os substratos em produtos através de interações covalentes e não covalentes do sítio ativo com o substrato específico.

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Quando o complexo enzima-substrato(ES) é formado, a enzima diminui a entropia do substrato no meio, essa diminuição de entropia facilita a transformação do substrato num produto. Para se transformar um substrato num produto, a enzima começa interagir através de ligações covalentes ou não covalentes com o substrato e começa alterar os seus grupamentos funcionais. Dessa forma, a enzima forma o produto só que ainda ligado a ela, pra que o produto seja liberado ela necessita regenerar suas ligações e assim o produto se desprende dela.

Tipos de catálise enzimáticas:

• Ácido-base: a enzima pode ter um sítio ativo ácido e o substrato básico.

• Covalente: promove a quebra ou formação de uma nova ligação covalente

• Mediada por íon metálico: enzimas que necessitam de um cofator/coenzima para promover a catálise.

Fatores que afetam a velocidade da reação enzimática:

- Temperatura: Dentro de um parâmetro, a reação enzimática aumenta com o aumento da temperatura. Porém, a partir de uma determinada temperatura, a velocidade diminui bruscamente pois a enzima desnatura, ou seja, ela perde sua estrutura tridimensional e sua atividade é inerente a sua estrutura, logo a atividade da enzima acaba.

- pH: A variação do pH, relaciona-se com o ajuste dos sítios da enzima para facilitar a interação química do substrato com a enzima. Ou seja, quando o pH varia, altera a carga dos aminoácidos. Isso pois os grupos laterais dos aminoácidos podem se encontrar positivos/negativos ou neutros, a partir daí a conformação da enzima e sua atividade podem ser alteradas.

- Concentração de enzima [E]: ao aumentarmos [E], com o excesso de substrato, há um aumento na velocidade da reação. Caso o substrato não esteja em excesso, a velocidade da reação atinge um valor máximo e permanece constante.

- Tempo: Quanto mais tempo a enzima estiver em contato com o substrato, mais produtos serão produzidos, enquanto houver substratos. No início da reação, a [E] livre cai e há um aumento da [ES] que atinge um máximo. Quando não há mais [E] livre no meio, diz-se que a enzima está saturada.

- Concentração de substrato[S]: Em uma concentração alta de substrato, todos os centros catalíticos estão preenchidos e então a velocidade da reação não pode aumentar e fica saturada.

- Equação de Michaelis-Menten: mais a baixo

Mecanismos Gerais:

A cinética enzimática é a velocidade com que o substrato é convertido em produto de acordo com o tempo.

O fator que afeta a velocidade da cinética da enzima é a [S]. Porém, estudar os efeitos da [S] é complicado pois o mesmo altera no curso de uma reação. Com isso, é muito mais fácil medir a velocidade inicial, v0, quando [S] é muito maior que [E].

A medida em que formamos muito complexo enzima-substrato(ES), o sítio ativo da enzima começa a ficar saturado. Nesse momento v0=vmax, ou seja, a enzima não irá mais conseguir catalisar mais substratos, mesmo que aumente a concentração.

Pode-se medir a metade da velocidade máxima(1/2Vmax), ou seja, a concentração de substrato necessária pra enzima atingir metade da sua velocidade máxima(Vmáx) e a partir disso infere-se o Km. Quanto menor o Km, maior a especificidade e vice versa.

Eq. Michaelis-Menten: