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Universidade AgrícolaUppsala - Suécia
Julho - 2003
ENZIMAS
W.J.Melo
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W.J.Melo
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Cinética Enzimática
EFEITO DA CONCENTRAÇÃO DO SUBSTRATO
!Como avaliar?
!Realiza-se experimento com as seguintes características:#A varios tubos de ensaio, colocam-se a mesma concen-
tração da enzima em estudo.#Adiciona-se, a cada tubo, uma concentração diferente
do substrato, partindo-se de um tubo em que não se co-loca subs trato (testemunha ou branco).
#Incuba-se por um certo tempo em um pH e uma tempe-ratura ideal.
#Mede-se a quantidade de produto formado ou a de subs-trato que sobrou.
#Com os resultados obtidos, elabora-se um gráfico emsistema cartesiano.
W.J.Melo
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CINÉTICA ENZIMÁTICAEFEITO DA CONCENTRAÇÃO DO SUBSTRATO
T1 T2 T3 T4 T5
EnzimaTampão
adicionar substrato
H2O S1 S2 S3 S4
Substrato
incubarTemperaturaTempo t
Medir Substratoou
ProdutoGRÁFICO
W.J.Melo
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CINÉTICA ENZIMÁTICAEFEITO DA CONCENTRAÇÃO DO SUBSTRATO
Vmax
Vmax2
KM
W.J.Melo
II I I
-
-
-
concentração do substrato
20
0
40
60
0 32 64 12896
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ATIVIDADE DA UREASE NO SOLOEFEITO DA CONCENTRAÇÃO DO SUBSTRATO
Longo & Melo (2005)
W.J.Melo
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Cinética Enzimática
CINÉTICA ENZIMÁTICA - CONCEITOS
!Equação de Michaelis-Mentem#Equação que descreve a velocidade de uma reação en-
zimatica em função da concentraçao do substrato.
!Velocidade máxima#Qantidade máxima de produto formado por unidade
de tempo e por unidade de enzima nas mesmas con-dições experimentais.
!Constante de Michaelis (KM)#Concentração de substrato que determina que a veloci-
dade de uma ração enzimática ocorra com a metade davelocidade máxima.
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Cinética Enzimática
CINÉTICA ENZIMÁTICAEFEITO DA CONCENTRAÇÃO DO SUBSTRATO
#Equação de Michaelis-Menten
� A velocidade de reação das enzimas não alos-téricas segue a equação de Michaelis-Menten
� A velocidade da reação em um ponto qualqueré dada pela equação
V=Vmax S
KM + S
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Cinética Enzimática
A EQUAÇÃO DE MICHAELIS-MENTEN
!V= velocidade da reação
!Vmax= velocidade máxima da reação
!S= concentração do substrato
!KM= constante de Michael#Indica a concentração do substrato que deter-mina que
a velocidade da reção seja a metade da velocidade máxima.#Reflete a afinidade entre a enzima e o substrato
� Quanto menor KM, maior afinidade.
V=Vmax*[S]
KM + [S]
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Cinética Enzimática
A EQUAÇÃO DE MICHAELIS-MENTENINTERPRETAÇÃO
!Para baixas concentrações de substrato, a velocidade da reação aumenta linearmente com o aumento da concentra-ção do substrato.#Esta é uma reação de primeira ordem.
!Para concentrações intermediárias do substrato o aumento da velocidade não é linear com o aumento da concentra-ção do substrato.#Esta é uma reação de segunda ordem.
!Para altas concentrações do substrato, a velocidade da reação não se altera com o aumento da concentração dosubstrato.
� Esta é uma reação de ordem zero
� O sítio ativo está saturado pelo substrato
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Cinética Enzimática
A EQUAÇÃO DE LINEWEAVER-BURKE
!Lineweaver e Burke trabalharam com os inversos davelocidade e da concentração do substrato.
!Verificaram que, ao plotarem o inverso da concentra-ção do substrato (eixo x) com o inverso da velocida-de (eixo y), obtinha-se uma equação de reta.
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Cinética Enzimática
A EQUAÇÃO DE LINEWEAVER-BURKE
1
Vmax
-
Y=aX + bb= 1/VmaxSe Y=0, X=-1/KM
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Cinética Enzimática
EFEITO DA TEMPERATURA
!Efeitos da temperatura#Aumenta a velocidade da reação.#Causa desnaturação da proteína enzimática.#A conjugação dos dois efeitos determina o comporta-
mento da velocidade em função da temperatura.#No caso de enzimas do solo, o efeito é m pouco dife-
rente, devido à proteção dos colóides do solo.
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Temperatura
-
-
-
II I I I I
CINÉTICA ENZIMÁTICAEFEITO DA TEMPERATURA
Vmax
W.J.Melo
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--
------
0
10
20
30
40
II I I II I I
10 20 30 40 50 60 70 800
Temperatura (oC)
ATIVIDADE DA UREASE NO SOLOEFEITO DA TEMPERATURA
LVd
LVef
Longo & Melo (2005)W.J.Melo
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Cinética Enzimática
CINÉTICA ENZIMÁTICA EFEITO DO pH
!Desnaturação da proteína enzimática#Em pH muito baixo ou muito alto, tende a ocorrer a des-
naturação da proteína enzimática, resultando em uma diminuição na atividade catalítica.
!A curva de resposta da velocidade da reação enzimáti-ca tende a assumir a forma de um sino, mas é variável emfunção do tipo de enzima.
!As enzimas do solo apresentam um comportamento dife-rente, em função da interação com os colóides do solo.
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CINÉTICA ENZIMÁTICA EFEITO DO pH
pH
Vmax
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--
-
-
--
-
II I I II
pH
0
2 -
4
6
8
10
12
14
2,2 3,2 4,2 5,2 6,2 7,2 8,2
LVd
LVef
Longo & Melo (2005) W.J.Melo
ATIVIDADE DA UREASE NO SOLOEFEITO DO pH
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Cinética Enzimática
CINÉTICA ENZIMÁTICAEFEITO DA CONCENTRAÇÃO DA ENZIMA
!A velocidade de uma reação enzimática aumenta com oaumento da concentração da enzima.
!Condição#Não haver falta de substrato#As demais condições são as ideais para a atividade da
enzima
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EFEITO DA CONCENTRAÇÃO DA ENZIMA
E
W.J.Melo
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Cinética Enzimática
CINÉTICA ENZIMÁTICAEFEITO DA LUZ
!Algumas enzimas, caso da redutase do nitrato, são sen-síveis à presença da luz.
!Quando isto ocorre, há necessdade de se traba-lhar naausência da luz.
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Enzimas
UNIDADES PARA EXPRESSAR A ATIVIDADEENZIMÁTICA
!Quantidade do substrato ou da enzima#Pode ser expressa em miligrama, micrograma, mol, milimol.#A unidade do SI é o mol.
!Quantidade da enzima#Pode ser expressa em quantidade do material que contém
a enzima (por exemplo g de solo), quantidade de proteí-na, quantidade de enzima, número de moléculas enzimáti-cas.
!Tempo de incubação#Pode ser expresso em horas, minutos ou segundos.
!Deve-se usar unidades do Sistema Internacional (SI).W.J.Melo
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Enzimas
UNIDADES PARA EXPRESSAR A ATIVIDADEENZIMÁTICA
!Katal (kat)
#Unidade definida pela EC (Enzyme Comission) em 1961.#É derivada do SI para expressar a atividade catalítica das
enzimas.#Seu uso é recomendado pela Conferência Geral de Pesos
e Medidas (outubro de 1999).#1 kat equivale à transformação de 1 mol do substrato ou
a formação de 1 mol do produto em 1 segundo.
Kat mol/segundo
W.J.Melo
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Enzimas
FORMAS DE EXPRESSAR A ATIVIDADEENZIMÁTICA
!Unidade Internacional (IU ou U)
#Definida pela International Union of Biochemistry (1964)#Atividade que catalisa a transformação de 1 micromol do
substrato ou a produção de 1 micromol do produto em 1minuto sob condições padrões.
#U - micromol/minuto
1 kat= 6x107 U
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Enzimas
FORMAS DE EXPRESSAR A ATIVIDADEENZIMÁTICA
!Atividade específica
#Atividade que representa a massa ou o número de mo-les de substrato transformado ou do produto formado por umidade de enzima ou do material que a contém e por unidade de tempo.
#Exemplo
� Na hidrólise total do amido< Atividade= mg de glicose/g de folha * hora< Atividade= kat/mg folha< Atividade= kat/mg de proteína
W.J.Melo
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Enzimas
FORMAS DE EXPRESSAR A ATIVIDADEENZIMÁTICA
!Atividade molar ou molecular
#É o antigo turnover.#Expressa a quantidade de substrato transformado
ou de produto produzido por molécula de enzimaou por sítio ativo.
W.J.Melo
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![Page 28: ENZIMAS - Wanderley José de Meambientenet.eng.br/AULAS/AULA 07.pdf · Metabolismo CONCEITOS-ENERGIA LIVRE!Avaliação #A energia livre de um sistema pode ser avaliada em u-ma bomba](https://reader033.fdocumentos.tips/reader033/viewer/2022060509/5f24fd9ceeaee3174d2fd882/html5/thumbnails/28.jpg)
Metabolismo Intermediário de X
X a b c d ... ... YE1 E2 E3 E4 En
X= substrato
Y= produto
a, b, c, d= metabólitos
E1, E2, ... En= enzimas
E1= enzima reguladoraW.J.Melo
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Metabolismo
CONCEITOS
!Sistema e ambiente
#Em termodinâmica, sistema é a matéria contida dentrode uma região definida. Ambiente, por seu turno, é a matéria que resta no universo.
!Energia livre
#Símbolo: F ou G#Conceito
� Quantidade de energia existente em um siste-ma.
W.J.Melo
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Metabolismo
CONCEITOS-ENERGIA LIVRE
!Avaliação#A energia livre de um sistema pode ser avaliada em u-
ma bomba calorimétrica.
!Constância#A energia livre de um sistema é constante (1ª lei da ter-
modinâmica).
!Variação em uma reação química#É a diferença entre a energia dos produtos e dos rea-
gentes, independentemente do caminho seguido.
W.J.Melo
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Metabolismo
reagente produto
E = Ep - Ei
E = variação de energia do sistema
Ep= energia dos produtos
Ei= energia do substrato inicialW.J.Melo
A B
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Metabolismo
CONCEITOS
! Entropia#Símbolo: S#Diz respeito ao grau de organização de um sistema.#Quanto mais desorganizado é um sistema, maior sua
entropia.
!Entalpia#Símbolo: H#Diz respeito ao conteúdo de energia interna de um
sistema.
� A unidade no SI é o J/mol
W.J.Melo
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Metabolismo
CONCEITOS
!Expontaneidade das reações
#Uma reação somente ocorre expontaneamen-te se a soma das entropias do sistema e do ambiente au-mentar.
#Uma reação em que a entropia do sistema dimi-nui pode ocorrer, desde que a entropia do ambien-te aumente.
W.J.Melo
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Metabolismo
CONCEITOS
!Energia de ativação
#É a quantidade de energia que se necessita fornecerao substrato para que o mesmo atinja a barreira e-nergética da transformação.
!Reação endergônica
#É a que ocorre com consumo de energia.#A energia do produto é maior que a do substrato.#A variação de energia é positiva.
W.J.Melo
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Metabolismo
CONCEITOS
!Reação exergônica
#É aquela que ocorre com liberação de energia.#A energia do produto é menor que a do substrato.#A variação de energia é negativa.#A energia liberada pode ser perdida na forma de
calor ou usada para realização de trabalho.
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TIPOS DE REAÇÕES
XEx
Y1aEy1
Ebt
E+
Y2
b
Ey2E-
a= reação endergônica b= reação exergônica W.J.Melo