Cofatores inorgânicos
Cofatores orgânicos ou metalo-orgânicos = coenzimas
Quimotripsina
Substrato “modelo”
Sítio
ativo
Caminho energético de uma reação química não-catalizada
Caminho energético de uma reação química catalizada por uma enzima
Reações são espontâneas se
DG < 0
DG = DGo + RTln([produtos]/[reagentes])
DG é uma função de:
i) Concentração relativa de reagentes e produtos
ii) Temperatura
iii) Tendência intrínseca da reação ocorrer, expressa explicitamente
pelo valor de Keq ou DGo
Relação entre DGo e Keq
DG = DGo + RTln([produtos]/[reagentes])
No equilíbrio: i) DG = 0
ii) [produtos]/[reagentes] = Keq
Logo, no equilíbrio:
0 = DGo + RTlnKeq
ou
DGo = - RTlnKeq
Keq = exp (-DGo/RT)
DGo = - RTlnKeq
Keq = exp (-DGo/RT)
Mecanísmos de catálise:
vide Voet capitulo 11, parte 3 (seção 11-3)
1) Catálise ácido-base
2) Catálise covalente
3) Catálise por íons metálicos
4) Catálise eletrostático
5) Efeitos de proximidade e orientação
6) Ligação preferencial do complexo de estado de transição
Complementaridade entre o sítio ativo e o substrato
Diidrofolato redutase e seus substratos tetraidrofolato e NADP+
Energia livre do estado de transição é necessária para torçer o
bastão no caminho até sua quebra
Energia livre de ligação (DGM) do
bastão com a enzima neste exemplo
estabiliza a forma não torcida do
bastão.
Logo a energia livre do estado de
transição necessária para torçer o
bastão aumenta
Energia livre de ligação (DGM)
neste exemplo estabiliza a forma
torcida do bastão.
Logo a energia livre do estado de
transição necessária para torçer o
bastão diminui
Enzimas utilizam a energia de ligação para diminuir a energia
livre do estado de transição.
Mudanças conformacionais associadas com ligação do substrato
hexoquinase
Hexoquinase + D-glicose
Catálise por redução de entropia
Catálise por
Ácidos e
Bases –
Uma tema
Central para
Catálise
Enzimática
Ácido específico = H3O+
Base específica = OH-
Ácido geral = HA
Base geral: B:
Estabilização do estado de transição
e catálise por íons metálicos
Catálise básico
geral (remoção de H+)
Catálise ácido
geral (eliminação de OH-)
Alosteria ou Regulação alostérica
Aspartato transcarbamoilase
- moduladora
+ moduladora (ie CTP)
Autoregulação de
vias
metabólicas
Inibição “feedback”
Hiperbólica: Lembra de curva de ligação de O2 para mioglobina
Velocidade
naquela [S]
Velocidade máxima
Kdiss aparente do
Complexo enzima-substrato
Concentração
do substrato
Lembra de : Y = [L]/(Kdiss + [L])
Ks = [E][S]/[ES]= k-1/k1
k1
kcat
E + S 
ES  E + P
k-1
Velocidade de reação = d[P]/dt = kcat[ES]
Podemos assumir que d[ES]/dt = 0 (assunção de estado
estacionário)
Logo: taxa de formação de ES = taxa de sua destruição
k1[E][S] = (k-1 + kcat)[ES]
k1{[ETOT]-[ES]}[S] = (k-1 + kcat)[ES]
k1[ETOT] [S] - k1 [ES][S] = (k-1 + kcat)[ES]
k1[ETOT] [S] = k1 [ES][S] + (k-1 + kcat)[ES]
k1[ETOT] [S] = [ES]{k1[S] + (k-1 + kcat)}
[ES]= k1[ETOT] [S]/{k1[S] + (k-1 + kcat)}
[ES]= [ETOT] [S]/{[S] + (k-1 + kcat)/ k1}
[ES]= [ETOT] [S]/{[S] + KM} onde KM = (k-1 + kcat)/ k1
Logo: velocidade = kcat[ETOT][S]/(KM + [S])
E+S
k1

k-1
ES
kcat

Ks = [E][S]/[ES]= k-1/k1
E+P
velocidade = kcat[ETOT] [S]/(KM + [S])
Vo = kcat[ETOT][S]/(KM + [S])
Vo = Vmax[S]/(KM + [S]) onde Vmax = kcat[ETOT]
Notar que KM = (k-1 + kcat)/ k1
Logo, se k-1 >> kcat
 KM = k-1/ k1 = Ks = [E][S]/[ES] =
Constante de dissociação
do complexo ES (ezima-substrato)
Condição de
equilíbrio rápido
Entre E, S e ES.
Quando
[S] >>KM
Quando
[S] << KM
Lineweaver-Burke
Vo = kcat[ETOT][S]/(KM + [S])
Quando [S] << KM : Vo = kcat[ETOT][S]/KM = (kcat/KM) x [ETOT][S]
Logo, kcat/KM é um aparente constante cinético
bimolecular da reação E + S  E + P
E tem um limite máximo de 108 – 109 M-1s-1
= 1 + [I]/KI
’ = 1 + [I]/K’I
 = 1 + [I]/KI
’ = 1 + [I]/K’I
Inibição Competitiva
Vo = Vmax[S]
KM + [S]
 = 1 + [I]/KI
Inibição não-competitiva
(“uncompetitive”)
Vo = Vmax[S]
KM + ’[S]
’ = 1 + [I]/K’I
Inibição Mista
(Quando  = ’,
“non-competitive”
Intercepto no eixo X)
Vo = Vmax[S]
KM + ’[S]
 = 1 + [I]/KI
’ = 1 + [I]/K’I
Inibidora suicida
EH+  E + H+
ativa
inativa
pKa = 3
EH22+  EH+ + H+  E + 2H+
inativa pKa ativa pKa inativa
= 6,5
= 9,2
Hidrólise de amidas catalizada por quimotripsina
quimotripsina
quimotripsina
qumiotripsina
Sítio ativo de quimotripsina
Cooperatividade e alosteria
Exemplo: enzima homotrópica
(substrato é um modulador positivo ou ativador)
Exemplo: enzima alostérica
(moduladores positivos ou negativos mudam KM)
Exemplo: enzima alostérica
(moduladores positivos ou negativos mudam Vmax)
REGULAÇÃO POR MODIFICAÇÃO COVALENTE