A Química Somando Forças: Ensino e Pesquisa com Empreendedorismo e Inovação
Determinação dos mecanismos cinéticos de reação para a inibição de urease
por dimetilditiocarbamato e dietilditiocarbamato
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E. Borges , M.F. Torres , D.C. Menezes , A.P. Guimarães e J.P. Braga
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Departamento de Química – Centro de Ciências Exatas (CCE) Universidade Federal de Viçosa
Departamento de Química – Instituto de Ciências Exatas (ICEx) Universidade Federal de Minas Gerais
*e-mail: [email protected]
Palavras chave: cinética química, inibição enzimática, urease, ditiocarbamatos.
INTRODUÇÃO
A urease é uma enzima que pode ser
encontrada em plantas e tem um fundamental papel na
germinação de sementes de leguminosas. Entretanto,
em altas concentrações no solo essa enzima pode
induzir à produção de amônia (durante a fertilização do
solo com ureia, por exemplo) aumentado o pH do
mesmo e tornando-o inapropriado para o plantio. Essa
enzima também está presente em bactérias como H.
pylori e S. aureus relacionando-se a mecanismos
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biológicos de patologias diversas. Nesse contexto, a
busca por novos agentes inibidores de urease tem sido
um campo de intensa discussão nos últimos tempos.
Assim, nesse trabalho relata-se a ação de dois derivados
ditiocarbamatos na forma de sais de sódio,
dimetilditiocarbamato (dmt) e dietilditiocarbamato (det),
como inibidores de urease. Apresenta-se também o
mecanismo de reação cinético obtido através da filosofia
de problemas inversos mal-colocados (utilizando-se uma
rede neural artificial do tipo Hopfield) em que os dados
experimentais foram as concentrações da enzima
desnaturada monitoradas ao longo do tempo por
espectroscopia UV.
RESULTADOS E DISCUSSÕES
Um espectrofotômetro modelo USB4000 com
fibra óptica foi utilizado para obter a curva de progressão
de desnaturação da enzima (Jack-Bean Urease) na
presença de cada agente inibidor. A lei de Beer-Lambert
juntamente com o coeficiente de absorção da urease a
-2 -1
-1
280nm (6.2 x 10 M cm ) foram utilizados para obter as
concentrações experimentais para a urease nativa, as
quais decaem ao longo do tempo na presença do
inibidor. O modelo cinético obtido para os sistemas
Urease/Dmt e Urease/Det foi,
d [ NU ]
 k1[ NU ]
dt
Compatível com o mecanismo de reação do tipo
pseudo-ordem zero em que o decaimento da
concentração da enzima é linear,
(antes da reação com o inibidor) e a mesma enzima
desnaturada. A rede neural de Hofield cujos detalhes
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computacionais são relatados na literatura encontrou
8 1
as respectivas constantes: k1  1.640  10 s (Dmt) e
k1  5.156  10 8 s1 (Det).
As constantes de velocidade obtidas reproduzem
o perfil experimental da desnaturação enzimática dentro
do erro experimental (±2%). As energias de ativação
para as reações podem ser calculadas pela expressão
da teoria do estado de transição
 kh 
Gko1#   RT ln  1 
 k BT 
em que h , k B e T (298K) são respectivamente as
constantes de Planck, de Boltzmann e a temperatura.
o#
1
Os valores encontrados foram Gk  116.2kJmol
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para
o
sistema
Urease/Dmt
e
Gko1#  114.6kJmol 1 para o sistema Urease/Det.
Essas energias estão consistentes com aquelas obtidas
para a desnaturação de urease por n-dodecil sulfato de
sódio e por um novo complexo de bismuto relatado na
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literatura.
CONCLUSÕES
O efeito inibitório frente a urease de dois
compostos ditiocarbamatos foi verfificado, assim como a
determinação dos mecanismos cinéticos de reação. A
velocidade
de
inibição
induzida
por
Det
k1  1.640  10 8 s 1 é aproximadamente três vezes
8 1
maior do que a do Dmt, k1  5.156  10 s .
AGRADECIMENTOS
Ao CNPq.
REFERÊNCIAS
1
Mobley, H. L. T.; Island, M. D.; Hausinger, R. P. Microbiol. Rev. 1995, 59, 451.
Hopfield, J. J. Proc. Natl. Acad. Sci. 1984, 81, 3088. Hopfield, J. J.; Tank, D. W.
Biol. Cybern. 1985, 52, 141. Lemes, N. H. T.; Borges, E.; Braga, J. P. Chemom.
Intell. Lab. Syst. 2009, 96, 84.
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Menezes, D.C.; Borges, E.; Torres, M. F.; Braga, J. P. Chem. Phys. Lett. 2012,
548, 85.
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k1
NU 
 DU
em que k1 , NU e DU são respectivamente a
constante de velocidade da reação, a enzima nativa
XXVIII Encontro Regional da Sociedade Brasileira de Química – MG, 10 a 12 de Novembro de 2014, Poços de Caldas - MG