Bioquímica: Aula 8 - Enzimas - Cinética enzimática

salve salve meus queridos amigos e amigas que acompanham a escola de ciências da vida pelo facebook e pelo YouTube só alegria nesta oitava aula de bioquímica nós ainda continuaremos na parte das enzimas e nessa aula em específico eu vou falar para vocês da cinética enzimática mostrar resumidamente aí como ela ocorre as informações mais apuradas sobre cinética enzimática vocês vão ver aí na referência do lenninger nos princípios de bioquímica nessa aula em específica eu vou mostrar para vocês os mecanismos Gerais que nós precisamos entender para dar prosseguimento aí na aula pra cinética enzimática vou mostrar a

determinação da velocidade da enzima A partir da equação de meles enten certo tem todo um processo de derivação para chegar nessa equação mas eu vou mostrar a equação já pronta que não precisa e perder todo esse tempo pra gente ir deduzindo a equação de acordo com os princípios Lógico vou mostrar a determinação da velocidade de catálise que é o cakat que tem uma outra denominação um pouquinho diferente da equação de Micael is menten que pode resolver algumas condições de velocidades que a equação de meles menten Não consegue resolver e por fim vou falar do diagrama

do duplo recíproco que é um diagrama simplificado para conseguir obter determinados valores que a gente vai ver aí na cinética enzimática bom para começar nós vamos definir o que é cinética enzimática a cinética enzimática é a velocidade com que o substrato é convertido em produto de acordo com o tempo então não tem mistério né a velocidade com que o substrato é convertido em produto de acordo com o tempo mediado por uma catálise de uma enzima é chamado de cinética enzimática pra gente entender a cinética enzimática nós temos que rever aqui novamente essa imagem que nós

vimos na aula passada né que é a enzima mais o substrato formando o complexo enzima substrato que forma o complexo enzima produto que forma a enzima e o produto livre cada etapa é reversível uma em relação à outra se nós quisermos mensurar a velocidade de uma enzima com base na equação de Micael e menten que eu vou explicar para vocês essa etapa aqui de formação de enzima e produto ela pode ser desconsiderada até mesmo porque a etapa de Formação enzima produto ela é extremamente mais rápida do que a etapa de formação de enzima substrato então

a gente pode desconsiderar essa parte aqui desse diagrama e reescrevê-lo novamente então nós temos a enzima mais substrato formando do complexo enzima substrato que forma a enzima e o produto livre novamente cada etapa reversível em uma em relação a outra e veja como nós temos essas etapas de Formação nós temos também uma velocidade com que isso é formado a partir disso e isso é formado a partir disso e isso é formado a partir disso e disso a velocidade com que o complexo enzima substrato é formado a partir da enzima e substrato livre é chamado de

velocidade k1 e a velocidade de dissociação do complexo enzima substrato em substrato e enzima livre é chamado de k -1 a formação de enzima e produto livre a partir do complexo enzima substrato é chamado de K2 e a formação da enzima complexada com substrato a partir do produto e enzima livre é chamado de k-2 veja esse k -2 ele depende da velocidade de formação do complexo enzima produto mas como nós removemos ele da equação aqui desse diagrama nós podemos também remover esta velocidade K2 porque ela vai ser irrisória e pouquíssimas diferenças causadas por essa velocidade

não altera a velocidade da enzima numa condição final então para mensurar a cinética de uma enzima o que que nós temos que levar em consideração nós temos que levar em consideração as concentrações de cada constituinte enzima substrato complexo enzima substrato e o produto e as velocidades de formação e dissociação do complexo enzima substrato e a partir disso que nós vamos mensurar a cinética enzimática Tá certo e quando a gente fala nessa parte cinética uma coisa importante é que a velocidade da enzima né o fator que vai afetar essa velocidade é a concentração de substrato porque

quando nós mensuramos cinética de uma enzima nós fixamos a concentração da enzima então a única coisa que vai variar é a concentração do substrato Porém para medir a velocidade né estudar os efeitos da concentração do substrato é complicado pois o mesmo se altera no curso de uma reação enzimática né então se você vai medindo a conversão do substrato em produto de acordo com tempo você precisa dosar o substrato e muitas vezes dosar o substrato é muito complicado para tanto é muito mais fácil mensurar a velocidade inicial o v0 quando a concentração de substrato é muito

maior que a concentração da enzima Então o que eu falei para vocês em experimentos de cinética enzimática nós fixamos a concentração da enzima e variamos a concentração de substrato mas numa condição Inicial nós sempre colocamos muito mais substrato do que enzima e sempre fica muito mais fácil realizar apenas uma única medida ou seja nos primeiros 60 segundos de cinética enzimática e essa primeira medida com diferentes concentrações de substrato nós falamos que cada medida é uma medida de velocidade inicial em relação à concentração de substrato mensurada naquele momento e pra gente entender melhor isso a gente

tem que olhar este gráfico e se é um gráfico clássico de uma enzima de primeira ordem eu não vou explicar para vocês agora o que é isso mas é um gráfico clássico pra gente entender as velocidades iniciais de acordo com as diferentes concentrações de substrato ela tem essa característica hiperbólica Tá certo então o que que nós temos no eixo x nós temos a concentração do substrato milimolar aqui e no eixo Y nós temos a velocidade inicial de catálise da enzima que é a concentração e em micromolar dividido por minuto certo então aqui a quantidade de

enzima está fixa e nós vamos variar a concentração do substrato e é apenas uma única medida então se eu medir aqui essa concentração de substrato eu vou ter essa velocidade para essa concentração aqui essa velocidade para essa concentração e nota o seguinte quando nós vamos aumentando a concentração de substrato nós vamos vendo que essa curva ela vai se lariz vai ficando uma reta e quando ela chega numa condição que ela fica linear nós falamos que a velocidade inicial numa condição de platô a gente diz que é a velocidade máxima pois a enzima não vai conseguir

catalizar uma concentração maior de substratos por minuto Independente se nós irmos aumentando a concentração do substrato Por que que isso acontece lembra se nós não temos inicialmente a enzima e substrato livre e a formação do complexo enzima substrato nesse ponto aqui bem baixo nós temos uma quantidade pequena de substrato e nós temos aqui o substrato enzima livre e um pouquinho só do complexo enzima substrato formado ou seja ocupou pouco do sítio catalítico conforme nós vamos aumentando a concentração do substrato o sítio catalítico da enzima começa a ser mais ocupado também porque o substrato vai se

ligando a ele vai chegar num ponto que o sídio catalítico vai ficar saturado ou seja não cabe mais substrato ali e nessa condição primeiro nós tínhamos a enzima e o substrato livre nessa condição praticamente toda a enzima está complexada com o substrato nós temos ali o deslocamento pra direita para formação do complexo enzima substrato dessa maneira a velocidade ela não vai aumentar certo e veja que para chegar na velocidade máxima muitas vezes precisa de muito substrato e essa medida é uma medida complicada de ser feita Mas pode se medir o que nós chamamos de metade

da velocidade máxima ou seja concentração de substrato necessária para a enzima atingir metade da sua velocidade máxima e a partir disso né Essa metade da velocidade máxima essa concentração de substrato nós falamos que é o Km que é também uma a medida da Constante da velocidade de uma enzima e quando se chega nesse valor o km ele é utilizado para comparar diferentes velocidades aí de diferentes enzimas é uma medida de eficiência de catálise da enzima muitas pessoas confundem o km como sendo uma medida de afinidade Mas de fato o km é apenas uma medida de

velocidade ele não vai influenciar na afinidade de formação do complexo enzima substrato beleza bom vamos agora pra parte de da equação de Micael e menten pra gente conseguir entender como aquele gráfico vai se formar para a gente entender a equação de mikel zima a gente tem que entender que a chave para o entendimento do comportamento cinético de uma enzima se baseia na concentração do complexo enzima substrato lembra na imagem anterior quando eu falei que a concentração baixa do substrato nós temos a enzima livre em maior quantidade se nós vamos aumentando a concentração do substrato a

enzima vai se Complex com substrato para formar o complexo enzima substrato e a partir disso que nós vamos conseguir mensurar a velocidade inicial de uma enzima A partir de um cálculo então para isso nós temos que levar novamente em consideração esse diagrama então como eu falei para vocês a concentração do substrato tá bem elevada ela vai aumentando aí conforme cada medida que você vai fazendo Inicial ou seja colocou um tanto mediu colocou outro tanto mediu colocou outro tanto mediu como substrato está numa quantidade muito maior do que a enzima ocorre um deslocamento do equilíbrio para

a direita paraa formação do complexo enzima substrato então conforme vai aumentando o substrato vai aumentando o complexo enzima substrato Porém esse complexo quando ele se forma ele também vai se dissociar para formar o formar a enzima e o produto livre então a concentração do produto vai aumentando E se nós não variarmos o substrato esse complexo enzima substrato vai diminuindo para deslocar a formação de produto mas veja se a concentração de substrato estiver bem alta que geralmente ela é sempre bem alta para mensurar a cinética de uma enzima a formação do complexo enzima substrato a velocidade

de formação e dissociação começa a ficar constante então isso daqui começa a não variar de acordo com o tempo e a partir dessa não variação que é possível nós medirmos a velocidade de uma enzima com base na equação de el mente então num primeira condição quando nós colocamos a enzima e o substrato numa solução que é o momento zero colocou no exato momento Então nesse ponto zero da enzima tá complexado com substrato nenhuma enzima se Complex com substrato que nós chamamos de estado pré estacionário aí a enzima vai começar a se complexar com substrato E

vai formar o complexo enzima substrato e ele também vai se transformar aqui e no na enzima e o produto livre mas conforme ele vai captando esse substrato isso daqui a velocidade de Formação disso vai ficar igual à velocidade de dissociação pra formação do produto então nós dizemos que este estado de Equilíbrio aí constante da concentração do complexo enzima substrato nós chamamos de estado estacionário é estado estacionário porque isso não vai variar de acordo com o tempo conforme a cinética vai se escorrendo por conta do excesso de substrato bom como a equação de mcel mentem vai

se basear no complexo enzima substrato nós falamos que essa cinética é uma cinética do Estado estacionário e a partir desses dados né Nós temos o qu as velocidades de formação do complexo enzima substrato as velocidades de dissociação e as concentrações do substrato que é o ponto importante para mensurar a velocidade de uma enzima então a equação de Micael ment o que que ela é nós podemos falar que a velocidade Inicial é igual a velocidade máxima vezes a concentração de substrato dividido pelas constantes de dissociação e formação do complexo enzima substrato mais a concentração do substrato

como eu falei para vocês no início da aula tem toda uma forma de se deduzir essa equação a partir daquilo que eu mostrei lá atrás para vocês mas eu já mostrei a fórmula praticamente pronto Então veja esse ponto aqui a somatória das velocidades de dissociação dividido pela velocidade de produção do complexo enzima substrato nós podemos substituir pelo km que é uma medida constante aí da velocidade da enzima para ela chegar na metade da sua velocidade máxima Então dependendo se você variar a concentração do substrato veja quanto mais aumentar a concentração do substrato maior será a

velocidade inicial da enzima porém quanto menor o km mais rápida a enzima será só que isso não tem a ver com afinidade afinidade é a força de ligação que um substrato tem com o sítio ativo Então isso que é importante nós entendemos aí na equação de Micael e ment certo mas Se nós formos ver a equação de Micael menten assume que a atividade enzimática ocorre em duas etapas enzima substrato formando complexo enzima substrato e o complexo enzima substrato formando enzima e produto livre porém muitas enzimas possuem mais que duas etapas isso faz com que a

velocidade máxima e o km possam diferir muito de uma enzima para outra que que isso quer dizer bom nós temos ali as etapas que eu falei para vocês mas partindo do suposto que nós temos complexo enzima substrato formado nós podemos formar um segundo ponto que é enzima intermediário um nós podemos formar a enzima intermediário 2 enzima intermediário 3 enzima intermediário 4 isso pode variando de enzima para enzima e isso pode mexer na velocidade máxima de uma enzima e no km dela então utilizar a velocidade máxima como um parâmetro para medir a velocidade de uma enzima

que tem mais de duas etapas dificulta muito a sua mensuração para tanto se utiliza a velocidade de catálise que pode ser aplicado para determinar a velocidade de uma enzima na na saturação Ou seja quando a enzima se satura ou seja ela tá com seu sítio totalmente ocupado você pode medir a velocidade de uma enzima sem necessariamente ter o ponto limitante da reação Ou seja a etapa limitante de uma cinética enzimática então o que que nós temos aqui nós temos a equação de Micael e menten a única diferença que vai acontecer é que nós vamos substituir

a velocidade máxima pelo cacate vezes a concentração da enzima Total então a concentração de enzima total é a concentração da enzima seja ela livre seja ela complexada com substrato ou com seus intermediários e o kakate também é uma constante então Observe o seguinte quanto maior for o cacate maior será a velocidade inicial de uma enzima e o kakate ele é inversamente proporcional ao Km por quanto menor o km maior será a velocidade inicial de uma enzima e isso pode ser utilizado como eu falei para vocês por qualquer enzima A aí que siga uma equação de

primeira ordem que eu vou explicar para vocês na aulas posteriores certo que tenha mais de duas etapas beleza e para fechar essa aula falar do duplo recíproco que na equação de Micael menten a mensuração da velocidade máxima é extremamente complicada Devido as altas concentrações de substrato desta forma criou-se o diagrama do duplo recíproco que é uma derivação da equação de Micael e m lembram-se naquele gráfico de hipérbole quando a curva começa a ficar reta a concentração do substrato ela tem que ser muito grande e esse diagrama do duplo recíproco permite a gente chegar no valor

de velocidade máxima com concentrações baixas de substrato e não só isso permite nós determinar a velocidade máxima e determinar o km com poucas medidas porque é esta equação transforma aquela hipérbole numa reta como é que é essa equação vamos pegar aqui novamente a equação de melent e a equação do duplo nada mais é do que inverter aqui a estrutura da equação então nós jogamos tudo que está embaixo para cima e no fim das contas a equação Fica assim então embaixo do v0 tem o 1 nós jogamos o um para cima então ficou 1 dividido por

v0 o km mais o substrato foi para cima e ficou dividido pela velocidade máxima vezes o substrato e se você simplifica essa equação você chega Nessa condição é uma simplificação Matemática Simples você chega Nessa condição que o k M dividido pela velocidade máxima vezes a concentração do substrato mais 1 dividido pela velocidade máxima é igual 1 dividido pela velocidade inicial e quando a gente tem essa coisa do 1 dividido por alguma coisa nós produzimos um gráfico na forma de reta e essa equação é chamada de equação de linear Wave burk esse gráfico na forma de

reta é isso que vocês estão observando nessa condição nós jamais Iremos chegar no zero e a difer diena é que quanto mais pra direita está o ponto menos concentrado é o produto por qu porque Se nós formos ver aqui no eixo X lembra-se naquela equação nós tínhamos substrato medida em milimolar nessa condição nós apenas temos o um dividido pelo substrato apenas colocamos o um aqui para ser dividido por este fator e aqui no eixo Y A mesma coisa que a velocidade inicial em micromolar por minuto porém o 1 pela velocidade inicial então tudo que estiver

mais pra direita está menos concentrado do que na esquerda e como é uma reta se a gente fizer poucas medidas nós podemos determinar a estrutura dessa reta a partir da equação da reta que é y = a x x + b e cada condição cada ponto da reta tem um significado por exemplo a inclinação que é o a né a tangente de Alfa corresponde a o k pela velocidade máxima o intercepto aqui do eixo Y quando eixo Y intercep o eixo X no zer nós conseguimos mensurar aoci máxim e quando o eo x intercepta o

eo Y no z nós temos aí a mensuração do km então com TRS qu medidas nós conseguimos determinar facilmente a velocidade máxima e o km aí é só resolver essa equação que nós chegamos nesses valores naquela equação de hipérbole nós teríamos que fazer várias medidas vários pontos para conseguir determinar o km e a velocidade máxima e isso dispender muito trabalho por isso se criou essa equação aí do duplo recíproco Beleza Pura bom foi essa referência então que eu utilizei para vocês novamente os princípios de bioquímica aqui do lenninger tá h o ele tem mais informações

sobre essa parte cinética enzimática Então se vocês tiverem algumas dúvidas consultem os livros mas também vocês podem me consultar mandem informações dúvidas sugestões críticas aqui no YouTube ou lá na página ou no grupo da escola de ciências da vida no Facebook ou no meu próprio Facebook todas as informações estão aqui no descritivo desse vídeo Tá certo então participem se vocês gostaram do vídeo curtam ele compartilhem se inscrevam no canal quanto mais vocês fizerem isso mais os senhores me ajudam a divulgar os vídeos aqui da escola de ciências da vida Beleza então é isso aí Espero

que vocês tenham gostado dessa aula forte abraço a todos e fiquem com Deus e até a próxima aula