CINÉTICA ENZIMÁTICA
Cinética Enzimática
Velocidade de Reação Enzima e Substratos
Para entender a interação entre enzima e substrato e o produto gerado foi necessário desvendar os mistérios sobre como ocorrem essas interações. Hoje, sabemos que a velocidade da reação de uma enzima ligada ao substrato é diretamente proporcional a concentração dos reagentes (o substrato), dessa maneira podemos dizer que na medida em que um reagente (A) vai se transformando em (B) durante a catálise enzimática, a concentração de (A) vai diminuindo, logo, a velocidade da reação também diminui. Michaelis e Menten estabeleceram algumas definições:
*As concentrações de Enzimas serão sempre muito menores do que as concentrações de Substrato. Muito devido a diferença absurda de tamanho e peso, do qual as enzimas são muito maiores e pesadas que os substratos.
CINÉTICA DA REAÇÃO ENZIMÁTICA
A catálise é processada em duas etapas: na primeira, a enzima (E) liga-se ao substrato (S), formando um complexo enzima-substrato (ES). Na segunda fase é liberado o produto (P) e a enzima volta a sua forma livre e conformação original apta para uma nova catálise. É possível também que enzimas operam sobre mais de um substrato, neste caso a enzima possui dois sítios atívos onde se ligarão dois substratos gerando dois produtos: A + B -> C + D.
Agora sabemos que primeiro de tudo em uma reação é a formação do complexo enzimático (ES), ocorre o processo gerando o produto (P) e posteriormente esse complexo se desfaz, se dissocia em (E + P), onde a enzima (E) fica livre para realizar uma nova catálise. Assim definiram-se as constantes K1, K2 e K3.
K1 - Constante de velocidade de reação da formação do complexo E.S = Diz respeito a velocidade em que é construído esse complexo enzima + substrato.
K2 - Constante de velocidade da formação do produto (P) = Diz respeito a velocidade em que o complexo enzima-substrato processa a reação e gera o produto.
K3 - Constante de velocidade de dissociação do complexo enzima-substrato (E+P): Diz respeito a velocidade em que o complexo enzima-substrato é desfeito após o processamento do produto.
Assim estabeleceram que as velocidades de reação em cada passo são respectivamente:
K1 > K3 > K2
Isso significa que: a velocidade de formação do complexo enzima-substrato é maior que a velocidade quando se processa a formação do produto, porém, este processo de formação de produto é também mais lento do que a dissociação do complexo enzima-substrato após a formação do produto.
Entenda melhor:
No início da reação (entre T1 e T2) os níveis de enzima (E) e do complexo enzima-substrato (ES) permanecem constantes. Apesar dos níveis do substrato (S) diminuírem durante a reação considera-se constante pois sempre estará em uma quantidade absurdamente maior em comparação a quantidade de enzima, tendo uma leve queda dos seus níveis somente após o término da reação. A concentração do produto (P) cresce constantemente sempre enquanto a enzima estiver operando.
VELOCIDADE DE REAÇÃO
Podemos afirmar de forma geral que, a velocidade das reações é diretamente proporcional a concentração de enzimas independente da concentração de substrato que está sempre em quantidade maior.
Veja no gráfico ao lado que existem duas enzimas: E e 2E, cada uma em concentrações diferentes. Foi testado a velocidade de reação de cada uma em uma mesma quantidade de substrato. Podemos ler nesse gráfico que a enzima E2 atinge a velocidade máxima primeiro que a enzima E. Isso aconteceu devido a diferença significativa das suas concentrações naquela quantidade X de substrato.
Em toda reação, sempre existirá um momento em que a concentração de substrato, enzima e complexo enzima-substrato estará em 50%. Chamamos este ponto de metade da velocidade máxima. Logo, se usarmos essa mesma concentração de substrato podemos atingir o equilíbrio de 50% das enzimas na forma livre e outros 50% em complexo enzima-substrato. Nesse ponto, como dito, a velocidade da reação será: metade da velocidade máxima.
CONSTANTE DE MICHAELIS MENTEN (Km)
Basicamente, testa a afinidade de uma enzima por seu substrato. Por exemplo, a Hexoquinase é uma enzima que atua no metabolismo de carboidratos metabolizando os substratos: glicose e frutose. Como saber qual destes dois substratos a Hexoquinase possui maior afinidade? Resposta: Calculando a metade da velocidade máxima das 2 e comparando. Não iremos entrar no mérito dos cálculos aqui nesse tópico. Mas se sabe que:
Glicose - Atinge a metade da velocidade máxima na concentração 0,15mM.
Frutose - Atinge a metade da velocidade máxima na concentração de 1,5mM.
Logo, Hexoquinase tem mais afinidade pela glicose pois necessita de uma concentração menor do que a frutose para atingir a metade da sua velocidade máxima de reação.
O gráfico acima trata-se de uma enzima desconhecida, mas sabemos que a reação só atingirá a metade da velocidade máxima na concentração onde está B.
REFERÊNCIA:
- Anita Marzzoco: Bioquímica Básica 4°edição;