A velocidade das reações enzimáticas varia com diversos fatores:

• pH

• temperatura

• concentração de substrato

• concentração de enzima

• inibidores

CINÉTICA ENZIMÁTICA

• Efeito da concentração de substrato na velocidade da reação

• [S] varia no decorrer da reação

• [S] V aumenta quase linearmente com os aumentos da [S].

• Será alcançado um ponto acima do qual ocorrem apenas aumentos insignificantes em V. (Vmáx [S])Concentração de substrato

Vel

oci

dad

e (V

)

Estudo do efeito da concentração do substrato

medida da velocidade da reação.

1913 Leonor Michaelis e Maul Menten

consideram que uma reação enzimática ocorre em dois passos:

onde k1, k2, k3 e k4 são as constantes de velocidade de cada etapa.

RÁPIDA

LENTA

podemos simplificar a reação:

Portanto:

A velocidade de formação de produto é dependente de [ES].

(eq. 1)

Como [ES] não é facilmente medida, precisamos descobrir uma expressão alternativa para [ES].

Excesso de substrato ESTADO ESTACIONÁRIO

[ES] permanece praticamente constante durante todo o tempo.

V reflete o estado estacionário.

No estado estacionário:

Velocidade de formação de ES = Velocidade de decomposição de ES

Para simplificar a equação 4, foi definida uma constante, KM, conhecida como Constante de Michaelis:

Note que KM é a razão da soma das taxas de desaparecimento do complexo ES pela taxa de formação deste.

quando KM é pequeno, k1 é relativamente grande e a

barreira de energia livre para a formação do complexo é

pequena, portanto a ligação do substrato à enzima será

forte e a enzima irá catalisar a reação com baixas

concentrações.

KM, assim, reflete uma habilidade da enzima a se ligar

aos substratos e realizar a catálise.

desaparecimento

formação1

32 )(

k

kkKM

Substituindo a eq. 5 na eq. 4, teremos:

Na reação, pode-se assumir que o sítio da enzima pode estar ocupado ou livre. Assim a enzima existe em duas formas:

A forma livre E, e a forma ligada ES.

Substituindo a eq. 7 em 6, temos:

Que pode ser transformada em:

Podemos substituir esta eq. 9 na da velocidade inicial da reação

Em que situação teremos V= k3[E]TOTAL?

Quando a concentração de substrato for MUITO MAIOR que Km!

Como a velocidade máxima todas as enzimas estão na forma de complexo ES

[E]TOTAL= [ES]

a velocidade da reação não pode ser mais rápida do que quando todas as moléculas de enzimas estão na forma de complexo ES.

Portanto, enquanto houver E livre, pode-se aumentar a [S] até chegar em um ponto em que tudo estará como [ES], que é a velocidade máxima VMAX.

Vmáx = k3[E]TOTAL (eq. 11)

Então a equação 10, pode ser representada por:

Equaçao de Michaelis-Menten

Vmáx = k3[Et] (eq. 11)

Se a velocidade de reação for igual à metade da velocidade máxima, ou seja, V0=Vmáx/2, como fica a equação 12?

][

][2][

][

][

2

1

)(][

][

2 maxmaxmax

SK

SKS

KS

S

VKS

SVV

m

m

m

m

Temos: KM = [S]. Ou seja, KM corresponde à concentração de S necessária para se atingir a metade da velocidade máxima!

• Como será a velocidade da reação quando a concentração de substrato estiver muito baixa ([S]<<<Km)?

•Se [S]<<<Km, o termo [S] no denominador da eq. 12 torna-se insignificante e pode ser simplificada para:

V varia linearmente com [S]

•E quando a concentração de substrato estiver muito alta ([S]>> Km) ?

• Se [S] >>>> KM, o termo KM no denominador da eq. 12 torna-se insignificante, e pode ser simplificada para

Sendo consistente com o patamar observado em [S] grandes

maxVV

Portanto, esta equação nos diz que:

• [S] = KM quando a velocidade da reação é a metade da velocidade máxima.

• Quando KM é grande a [S] deve ser maior para atingir a máxima velocidade de catálise.

• KM pequeno exige menos S para atingir a VMAX e portanto é mais eficiente.

A equação de Michaelis-Menten pode ser representada na forma inversa (eq. 13) que representa uma equação do tipo y =ax+ b:

• Essa é uma equação de reta (y = ax + b) em que a inclinação (a) é igual a KM/Vmáx e o intercepto (b) é igual a 1/Vmáx,

• Essa é a forma mais comum de se determinar os parâmetros cinéticos (KM e Vmáx).

O gráfico dos duplos recíprocos determinação precisa de KM e Vmáx já que na extrapolação dos dados experimentais, chegamos a uma situação em que 1/V= 1/Vmáx quando 1/[S] = 0; ou seja, quando a concentração de substrato for muito alta!!!!

• Efeito da Concentração de Enzima na Velocidade da Reação

• concentração de substrato seja alta

aumento na concentração de enzima

um aumento na velocidade de reação

Quando fazemos o gráfico da velocidade da reação (V) em função da concentração de enzima, podemos observar uma relação linear:

Como vimos:

Ao se utilizar uma concentração maior de enzima, VMAX será maior utilizando-se a mesma concentração de substrato

Vmax é maior em [E] maior, utilizando a mesma [S]