BM_TP_11_12_25 - Enzimas.pdf

# Cinética enzimática básica e modelo de Michaelis-Menten Esta seção explora os fundamentos da cinética enzimática, focando na formação do complexo enzima-substrato, o conceito de estado estacionário e a dedução da equação de Michaelis-Menten, incluindo a interpretação dos parâmetros V0, Vmax e Km. ### 1.1 Conceitos fundamentais da cinética enzimática A cinética enzimática estuda a velocidade das reações catalisadas por enzimas e os fatores que a influenciam. Uma reação enzimática típica envolve as seguintes etapas [3](#page=3): 1. **Formação do complexo enzima-substrato (ES):** A enzima (E) liga-se ao substrato (S) para formar o complexo ES. Esta etapa é reversível, com constantes de velocidade $k_1$ (formação de ES) e $k_{-1}$ (dissociação de ES) [3](#page=3). $$ E + S \xrightleftharpoons[k_{-1}]{k_1} ES $$ 2. **Conversão de ES em produto:** O complexo ES é convertido em enzima livre (E) e produto (P). Esta etapa possui uma constante de velocidade $k_2$ [3](#page=3). $$ ES \xrightarrow{k_2} E + P $$ ### 1.2 O estado estacionário O conceito de estado estacionário é crucial na cinética enzimática e postula que, após um breve período inicial, a concentração do complexo enzima-substrato ([ES]) permanece constante ao longo do tempo. Isso ocorre porque a velocidade de formação do complexo ES é igual à sua velocidade de decomposição (seja por dissociação para E + S ou por formação de produto) [13](#page=13) [3](#page=3) [9](#page=9). $$ \text{velocidade de formação de } ES = \text{velocidade de decomposição de } ES $$ $$ k_1[E][S = k_{-1}[ES + k_2[ES $$ No início da reação, a concentração de produto é desprezível, o que simplifica a análise [3](#page=3). ### 1.3 Parâmetros da cinética enzimática #### 1.3.1 Velocidade inicial (V0) A velocidade inicial (V0) refere-se à taxa de formação de produto ou consumo de substrato em unidades de concentração por tempo (e.g., μM/min) nos momentos iniciais da reação. É definida sob a suposição de que a concentração da enzima ([E]) é mantida constante [4](#page=4) [7](#page=7). * **Baixas concentrações de substrato ([S]):** V0 aumenta de forma aproximadamente linear com o aumento de [S [4](#page=4). * **Altas concentrações de substrato ([S]):** V0 aumenta muito pouco em resposta ao aumento de [S, aproximando-se de um valor máximo [4](#page=4). A vantagem de medir V0 é que, nesse ponto, a [S ainda é alta em relação ao substrato consumido, tornando as alterações na [S desprezíveis para que possa ser tratada como constante [6](#page=6). > **Tip:** Medir a velocidade inicial (V0) é vantajoso porque, no início da reação, a concentração de substrato ([S]) permanece praticamente constante devido ao seu consumo mínimo para formar o produto [6](#page=6). #### 1.3.2 Velocidade máxima (Vmax) A velocidade máxima (Vmax) é a velocidade de catálise atingida pela enzima quando esta está completamente saturada com substrato. Isso significa que todos os centros ativos da enzima estão ocupados por substrato. Neste ponto, um aumento adicional na [S leva a um aumento insignificante em V0, pois a enzima está operando na sua capacidade máxima. A enzima está predominantemente na forma de complexo ES, e a concentração de enzima livre ([E]) é muito baixa [4](#page=4). > **Tip:** Quando uma enzima está saturada com substrato, ela atinge sua velocidade máxima (Vmax) [4](#page=4). #### 1.3.3 Constante de Michaelis-Menten (Km) A constante de Michaelis-Menten (Km) é uma medida da afinidade de uma enzima pelo seu substrato. Ela é definida como a concentração de substrato ([S]) na qual a velocidade inicial da reação (V0) é igual à metade da velocidade máxima (½ Vmax) [10](#page=10) [15](#page=15) [4](#page=4) [7](#page=7) [9](#page=9). $$ Km = [S \text{ quando } V0 = \frac{Vmax}{2} $$ * **Relação com afinidade:** Km é inversamente proporcional à afinidade da enzima pelo substrato [4](#page=4). * Um **Km alto** indica **baixa afinidade** da enzima pelo substrato, necessitando de uma maior [S para atingir ½ Vmax [4](#page=4). * Um **Km baixo** indica **alta afinidade** da enzima pelo substrato, necessitando de uma menor [S para atingir ½ Vmax. Km é uma propriedade intrínseca da enzima e não varia durante a reação, refletindo as propriedades catalíticas e de ligação da enzima ao substrato [6](#page=6). > **Example:** Se uma enzima tem um Km de 10 mM para um determinado substrato, isso significa que a velocidade inicial da reação será metade da Vmax quando a concentração do substrato for de 10 mM [10](#page=10). ### 1.4 A equação de Michaelis-Menten A equação de Michaelis-Menten descreve a relação entre a velocidade inicial de uma reação enzimática (V0) e a concentração de substrato ([S]). Ela é derivada sob a aproximação do estado estacionário e considerando que, no início da reação, a concentração de produto é desprezível [12](#page=12) [4](#page=4) [5](#page=5) [7](#page=7). A dedução leva à seguinte equação: $$ V0 = \frac{Vmax [S]}{Km + [S]} $$ Onde: * $V0$ é a velocidade inicial da reação. * $Vmax$ é a velocidade máxima da reação. * $[S]$ é a concentração de substrato. * $Km$ é a constante de Michaelis-Menten. Esta equação descreve uma curva hiperbólica quando V0 é plotado contra [S [7](#page=7). > **Tip:** A equação de Michaelis-Menten é fundamental para entender como a concentração de substrato afeta a velocidade das reações enzimáticas [4](#page=4). ### 1.5 Análise gráfica: Gráfico de Michaelis-Menten e Lineweaver-Burk #### 1.5.1 Gráfico V0 vs. [S (Michaelis-Menten) Este gráfico mostra uma relação hiperbólica entre a velocidade inicial (V0) e a concentração de substrato ([S]). A curva aumenta rapidamente no início (baixas [S]), depois se achata e se aproxima assintoticamente de Vmax em altas [S, indicando saturação da enzima. A intersecção com o eixo dos x representa a concentração de substrato. A curva se aproxima de Vmax, mas teoricamente não a atinge [4](#page=4) [7](#page=7). #### 1.5.2 Gráfico 1/V0 vs. 1/[S (Lineweaver-Burk) A equação de Michaelis-Menten pode ser linearizada para facilitar a análise e a determinação de Vmax e Km usando o gráfico de Lineweaver-Burk. Tomando o inverso da equação de Michaelis-Menten [5](#page=5): $$ \frac{1}{V0} = \frac{Km + [S]}{Vmax [S]} $$ $$ \frac{1}{V0} = \frac{Km}{Vmax [S]} + \frac{[S]}{Vmax [S]} $$ $$ \frac{1}{V0} = \frac{Km}{Vmax} \cdot \frac{1}{[S]} + \frac{1}{Vmax} $$ Esta equação tem a forma de $y = mx + b$: * $y = \frac{1}{V0}$ * $x = \frac{1}{[S]}$ * $m = \frac{Km}{Vmax}$ (declive da reta) * $b = \frac{1}{Vmax}$ (intersecção com o eixo dos y - ordenada na origem) > **Tip:** O gráfico de Lineweaver-Burk é uma ferramenta útil para determinar precisamente os valores de Vmax e Km a partir de dados experimentais [5](#page=5). No gráfico de Lineweaver-Burk: * A intersecção com o eixo y (ordenada na origem) é $\frac{1}{Vmax}$ [5](#page=5). * A intersecção com o eixo x (abcissa) é $-\frac{1}{Km}$ [5](#page=5). * O declive da reta é $\frac{Km}{Vmax}$ [5](#page=5). ### 1.6 Considerações sobre as aproximações Na dedução da equação de Michaelis-Menten, duas aproximações principais são utilizadas [12](#page=12): 1. **Aproximação do estado estacionário:** A concentração do complexo ES é constante ao longo do tempo [13](#page=13) [3](#page=3). 2. **Aproximação de substrato em excesso:** A concentração de substrato é muito maior do que a concentração de enzima ([S >> [E]). Isso garante que, mesmo quando a enzima está saturada, a [S não muda significativamente e permanece alta em relação à quantidade de substrato consumido [13](#page=13) [6](#page=6). ### 1.7 Outros parâmetros e observações * **Concentração de enzima livre:** No início da reação, a concentração de enzima livre ([E]) diminui à medida que se liga ao substrato [3](#page=3). * **Concentração de ES:** O complexo ES aumenta inicialmente e atinge um platô quando a enzima está saturada [3](#page=3). * **Concentração de substrato ([S]) diminui ao longo do tempo:** Conforme a reação avança, [S diminui [14](#page=14). * **Concentração de produto ([P]) aumenta ao longo do tempo:** Conforme a reação avança, [P aumenta [14](#page=14). * A velocidade de gasto de ES considera as etapas de sua decomposição [8](#page=8). * A regulação de uma enzima por cofatores é relacionada ao seu funcionamento geral, não diretamente à Km [9](#page=9). * No início da reação (V0), o substrato ainda não saturou completamente a enzima, então V0 é menor que Vmax. V0 = Vmax apenas quando a enzima está totalmente saturada [6](#page=6). --- # Métodos gráficos para análise de cinética enzimática Os métodos gráficos, como os de Michaelis-Menten e Lineweaver-Burk, são ferramentas essenciais para a visualização e quantificação de parâmetros cinéticos de enzimas e para a compreensão do efeito de inibidores [5](#page=5). ### 2.1 O modelo de Michaelis-Menten A equação de Michaelis-Menten descreve a relação entre a velocidade inicial da reação enzimática ($V_0$) e a concentração do substrato ($[S]$). Embora a forma original da equação não seja linear, sua representação gráfica revela características importantes da cinética enzimática [5](#page=5). > **Tip:** A curva de Michaelis-Menten exibe um padrão hiperbólico onde a velocidade inicial aumenta com a concentração de substrato até atingir um platô, que representa a velocidade máxima ($V_{max}$). ### 2.2 O gráfico de Lineweaver-Burk O gráfico de Lineweaver-Burk é uma transformação linear da equação de Michaelis-Menten, representada pela seguinte equação: $$ \frac{1}{V_0} = \frac{K_m}{V_{max}} \cdot \frac{1}{[S]} + \frac{1}{V_{max}} $$ Esta equação corresponde à forma de uma reta ($y = mx + b$), onde: * $y = \frac{1}{V_0}$ * $x = \frac{1}{[S]}$ * $m = \frac{K_m}{V_{max}}$ (declive) * $b = \frac{1}{V_{max}}$ (interseção com o eixo y, ordenada na origem) [5](#page=5). #### 2.2.1 Determinação de parâmetros cinéticos A linearização oferecida pelo gráfico de Lineweaver-Burk permite uma determinação mais precisa dos parâmetros cinéticos chave: * **$V_{max}$ (Velocidade Máxima):** É determinada pela interseção da reta com o eixo das ordenadas (eixo y), correspondendo ao valor de $\frac{1}{V_{max}}$. Para obter o valor de $V_{max}$, inverte-se este valor [5](#page=5). $$ V_{max} = \frac{1}{b} $$ * **$K_m$ (Constante de Michaelis):** A $K_m$ pode ser determinada de duas maneiras: * **Pelo declive:** O declive da reta ($m$) é igual a $\frac{K_m}{V_{max}}$. Assim, $K_m = m \cdot V_{max}$ [5](#page=5). * **Pela interseção com o eixo das abcissas (eixo x):** A interseção da reta com o eixo x ocorre quando $V_0$ é infinito (ou $\frac{1}{V_0} = 0$). Nesse ponto, $\frac{1}{[S]} = -\frac{1}{K_m}$. O valor de $x$ nesta interseção é igual a $-\frac{1}{K_m}$. Portanto, $K_m$ é o inverso do valor absoluto da abscissa no eixo x [11](#page=11) [5](#page=5). $$ K_m = -\frac{1}{x_{interseção}} $$ > **Tip:** O gráfico de Lineweaver-Burk é particularmente útil para visualizar e analisar o efeito de inibidores sobre a cinética enzimática, pois diferentes tipos de inibição resultam em alterações distintas nas interceções e no declive da reta. ### 2.3 Análise de inibidores enzimáticos através de métodos gráficos Os métodos gráficos são fundamentais para distinguir entre os diferentes tipos de inibição reversível de enzimas. #### 2.3.1 Inibição competitiva Na inibição competitiva, o inibidor liga-se ao sítio ativo da enzima, competindo com o substrato [19](#page=19). * **Curva de Michaelis-Menten:** A $K_m$ aparente aumenta (o que significa que é necessária uma maior concentração de substrato para atingir metade da $V_{max}$), enquanto a $V_{max}$ se mantém inalterada. Isso ocorre porque, em concentrações elevadas de substrato, a probabilidade de ligação do inibidor à enzima é minimizada [19](#page=19). * **Gráfico Lineweaver-Burk:** * As linhas para a reação sem e com inibidor cruzam-se no eixo das ordenadas em $\frac{1}{V_{max}}$ confirmando que a $V_{max}$ não é afetada [19](#page=19). * A interseção com o eixo das abcissas ($-\frac{1}{K_m}$) desloca-se para a direita (tornando-se menos negativa), indicando um aumento na $K_m$ aparente ($\alpha K_m$) [19](#page=19). * O declive da reta aumenta [31](#page=31). > **Example:** Um inibidor competitivo para a enzima desidrogenase lática poderia ser o malonato, que é estruturalmente semelhante ao succinato (substrato da succinato desidrogenase, outra enzima). #### 2.3.2 Inibição anticompetitiva Na inibição anticompetitiva, o inibidor liga-se exclusivamente ao complexo enzima-substrato (ES), impedindo a sua catálise. * **Curva de Michaelis-Menten:** Tanto a $K_m$ quanto a $V_{max}$ diminuem. A diminuição da $K_m$ aparente significa que é necessária uma menor concentração de substrato para atingir metade da nova $V_{max}$. A $V_{max}$ diminui porque a presença do inibidor prejudica a atividade catalítica do complexo ES. A curva de Michaelis-Menten desloca-se para baixo [21](#page=21). * **Gráfico Lineweaver-Burk:** * A linha com o inibidor é paralela e acima da linha sem inibidor [21](#page=21). * A $V_{max}$ diminui, o que resulta num aumento do valor de $\frac{1}{V_{max}}$ (interseção com o eixo y aumenta) [21](#page=21). * A $K_m$ diminui, o que significa que $-\frac{1}{K_m}$ aumenta (deslocando-se para a direita), mas a inclinação da reta muda de forma a manter as linhas paralelas. #### 2.3.3 Inibição mista (não competitiva) Na inibição mista, o inibidor pode ligar-se tanto à enzima livre (E) quanto ao complexo enzima-substrato (ES), afetando a atividade catalítica e a afinidade pelo substrato. A inibição não competitiva pura é um caso especial onde a $K_m$ não varia. * **Curva de Michaelis-Menten:** A $V_{max}$ diminui, pois o número de complexos funcionais enzima-substrato diminui. A curva de Michaelis-Menten desloca-se para baixo. Na inibição não competitiva pura, a $K_m$ não varia mantendo a curva sem deslocamento no eixo x [23](#page=23). * **Gráfico Lineweaver-Burk:** * A $V_{max}$ diminui, resultando num aumento de $\frac{1}{V_{max}}$, o que significa que a interseção com o eixo das ordenadas ocorre em um ponto superior [23](#page=23). * Na inibição não competitiva pura, a $K_m$ não varia. Consequentemente, a interseção com o eixo das abcissas em $-\frac{1}{K_m}$ permanece inalterada. O declive da reta muda [23](#page=23) [35](#page=35) [36](#page=36). > **Example:** Dados experimentais para inibição não competitiva mostram que a $V_{max}$ diminui (ex: de 0.49 mg/min para 0.21 mg/min), enquanto a $K_m$ se mantém relativamente constante (ex: de 1.98 mM para 2.31 mM). Isso é refletido nas interceções do gráfico Lineweaver-Burk [35](#page=35) [36](#page=36). > **Tip:** Ao analisar gráficos de Lineweaver-Burk com inibidores, preste atenção especial aos pontos de interseção com os eixos e ao declive, pois eles fornecem informações diretas sobre como a $V_{max}$ e a $K_m$ são afetadas. --- # Mecanismos de regulação da atividade enzimática A atividade enzimática é finamente controlada por diversos mecanismos que ajustam a sua eficiência catalítica em resposta às necessidades celulares. ## 3 Mecanismos de regulação da atividade enzimática A atividade enzimática pode ser regulada por vários fatores, incluindo pH, temperatura, alosteria, modificações covalentes e inibidores [16](#page=16). ### 3.1 Fatores físico-químicos #### 3.1.1 pH O pH ótimo é aquele em que a enzima exibe a máxima atividade catalítica. As cadeias laterais de aminoácidos com grupos ionizáveis são cruciais para determinar este pH ótimo, pois o seu estado de ionização afeta tanto o local ativo quanto a conformação geral da enzima [16](#page=16). #### 3.1.2 Temperatura Cada enzima possui uma temperatura ótima para a sua atividade catalítica máxima [16](#page=16). ### 3.2 Inibição enzimática Inibidores são compostos que reduzem ou bloqueiam a atividade catalítica de uma enzima [17](#page=17). #### 3.2.1 Inibição reversível Neste tipo de inibição, o inibidor liga-se fracamente à enzima, permitindo a sua dissociação. Os inibidores reversíveis podem ser análogos estruturais dos substratos ou produtos. Eles podem atuar de duas formas: impedindo a ligação do substrato à enzima livre, ou ligando-se ao complexo enzima-substrato e prevenindo a reação [17](#page=17). #### 3.2.2 Inibição irreversível O inibidor liga-se covalentemente à enzima, destruindo um grupo funcional essencial para a atividade catalítica, ou forma uma associação não covalente estável. Frequentemente, o inibidor liga-se ao local ativo, resultando numa inativação definitiva da enzima [25](#page=25). ### 3.3 Modificações covalentes #### 3.3.1 Modificação covalente reversível A atividade enzimática pode ser regulada por modificações covalentes reversíveis em um ou mais resíduos de aminoácidos, como fosforilação, metilação ou acetilação. As cinases adicionam grupos fosfato, enquanto as fosfatases removem esses grupos [26](#page=26). #### 3.3.2 Modificação covalente irreversível Este tipo de modificação leva à inativação permanente da enzima [25](#page=25). ### 3.4 Alosteria A atividade enzimática é regulada pela ligação não covalente reversível de modeladores/reguladores alostéricos a um local regulatório específico na enzima (#page=26, 27). Essa ligação induz uma alteração conformacional na enzima (#page=26, 27) [26](#page=26) [27](#page=27). #### 3.4.1 Tipos de enzimas alostéricas * **Enzima homotrópica:** O substrato atua como modelador, e o local ativo e o local regulatório são os mesmos [27](#page=27). * **Enzima heterotrópica:** O modelador é diferente do substrato, e existem locais regulatórios específicos para cada modelador heterotrópico [27](#page=27). #### 3.4.2 Estrutura e função Enzimas alostéricas são frequentemente compostas por várias subunidades, podendo ter diferentes modeladores ligados a subunidades distintas. O local regulador (onde o modelador se liga) e o local catalítico (onde o substrato se liga e a reação ocorre) podem estar em subunidades diferentes [27](#page=27). #### 3.4.3 Modeladores alostéricos Os modeladores podem ser ativadores (moduladores positivos) ou inibidores (moduladores negativos). A ligação de um modelador a um local regulatório induz uma mudança conformacional na enzima, passando de um estado T (tenso/inativo) para um estado R (relaxado/ativo), e vice-versa. Por exemplo, a ligação de um ativador a uma subunidade regulatória pode aumentar a afinidade do local ativo pelo substrato, tornando a enzima mais ativa. A dissociação do modelador retorna a enzima ao seu estado menos ativo [28](#page=28). #### 3.4.4 Cinética das enzimas alostéricas Enzimas alostéricas não seguem a cinética de Michaelis-Menten. A sua curva de saturação é sigmoidal, em contraste com a curva hiperbólica das enzimas não regulatórias. Em vez de $K_m$, utiliza-se $K_{0.5}$ para representar a concentração de substrato que fornece metade da $V_{max}$ [29](#page=29). * **Ativador alostérico:** Diminui o $K_{0.5}$, aumentando a afinidade da enzima pelo substrato e a velocidade de reação para uma dada concentração de substrato, sem alterar a $V_{max}$ [29](#page=29). > **Tip:** Um ativador alostérico permite que a enzima atinja metade da sua capacidade catalítica máxima com uma menor concentração de substrato, indicando uma ligação mais forte. * **Inibidor alostérico:** Aumenta o $K_{0.5}$, diminuindo a afinidade da enzima pelo substrato, o que requer uma concentração maior de substrato para atingir metade da $V_{max}$. O $V_{max}$ pode permanecer inalterado [29](#page=29). > **Tip:** A análise da curva de saturação sigmoidal é fundamental para identificar e caracterizar a regulação alostérica. > **Example:** Numa enzima alostérica heterotrópica, um ativador pode aumentar a $V_{max}$ sem alterar o $K_{0.5}$ (afinidade pelo substrato), enquanto um inibidor pode alterar o $K_{0.5}$ (afinidade) sem afetar a $V_{max}$ (capacidade catalítica máxima). A interpretação depende se o modelador afeta primariamente a afinidade ou a capacidade catalítica [29](#page=29). --- # Tipos de inibição enzimática A inibição enzimática ocorre quando um composto diminui ou impede a atividade catalítica de uma enzima. A inibição reversível envolve a ligação fraca do inibidor à enzima, permitindo a sua dissociação. Estes inibidores são frequentemente análogos estruturais de substratos ou produtos. Dependendo do momento e do local de ligação, os inibidores reversíveis podem ser classificados como competitivos, anticompetitivos ou mistos (não competitivos) [17](#page=17). ### 4.1 Inibição competitiva Na inibição competitiva, o inibidor liga-se reversivelmente apenas à enzima livre, competindo com o substrato pelo local ativo. Devido à semelhança estrutural entre o inibidor e o substrato, a sua ligação impede que o substrato se ligue, formando um complexo enzima-inibidor não reativo [18](#page=18). * **Características Cinéticas:** * A inibição pode ser revertida pelo aumento da concentração de substrato [18](#page=18). * O $K_m$ aparente aumenta (denotado como $\alpha K_m$). Isso significa que é necessária uma maior concentração de substrato para atingir metade da $V_{max}$ [19](#page=19). * A $V_{max}$ permanece inalterada pois em concentrações muito altas de substrato, a ligação do inibidor é minimizada [19](#page=19) [30](#page=30). * **Gráficos:** * **Curva de Michaelis-Menten:** A curva desloca-se para a direita, indicando um aumento no $K_m$ [19](#page=19). * **Gráfico de Lineweaver-Burk:** As linhas com e sem inibidor cruzam-se no eixo dos y em $1/V_{max}$. A interseção no eixo x ($-1/K_m$) desloca-se para a direita. A inclinação da reta é alterada [19](#page=19) [31](#page=31). > **Tip:** Na inibição competitiva, pense que o inibidor "ocupa o lugar" do substrato no centro ativo. Aumentar a quantidade de substrato pode "desocupar o lugar" do inibidor. > **Example:** Muitos fármacos funcionam como inibidores competitivos, por exemplo, inibidores da xantina oxidase que tratam a gota. ### 4.2 Inibição anticompetitiva Na inibição anticompetitiva, o inibidor liga-se exclusivamente ao complexo enzima-substrato (ES), e não à enzima livre. Por isso, não interfere diretamente com a ligação do substrato ao local ativo, mas sim com a catálise subsequente [20](#page=20). * **Características Cinéticas:** * Tanto o $K_m$ quanto a $V_{max}$ diminuem. A diminuição no $K_m$ aparente significa que é necessária uma menor concentração de substrato para atingir metade da $V_{max}$ aparente. A diminuição na $V_{max}$ reflete a inibição da atividade catalítica [21](#page=21). * Um fator $\alpha'$ descreve o efeito do inibidor sobre o complexo ES, geralmente levando à diminuição da $V_{max}$ e também do $K_m$ [24](#page=24). * **Gráficos:** * **Curva de Michaelis-Menten:** A curva desloca-se para baixo e para a esquerda, indicando diminuição tanto do $K_m$ quanto da $V_{max}$ [21](#page=21). * **Gráfico de Lineweaver-Burk:** A linha de inibição é paralela à linha sem inibidor, mas posicionada acima dela. A diminuição do $K_m$ leva a um $-1/K_m$ maior (mais próximo de zero no eixo x), e a diminuição da $V_{max}$ leva a um $1/V_{max}$ maior (interseção com o eixo y a valores superiores) [21](#page=21). > **Tip:** A inibição anticompetitiva é mais eficaz quando a concentração de substrato é alta, pois há mais complexos ES para o inibidor se ligar. ### 4.3 Inibição mista (não competitiva) Na inibição mista (também referida como não competitiva em alguns contextos), o inibidor pode ligar-se tanto à enzima livre quanto ao complexo enzima-substrato (ES). Crucialmente, o inibidor liga-se a um local alostérico, distinto do local ativo. Embora o substrato possa ligar-se ao local ativo, a ligação do inibidor inibe a catálise [22](#page=22). * **Características Cinéticas:** * A $V_{max}$ diminui porque o número de complexos enzima-substrato funcionais é reduzido [23](#page=23). * O $K_m$ pode variar. Na inibição *não competitiva pura*, o $K_m$ permanece inalterado. Na inibição *mista*, o inibidor pode alterar a afinidade do substrato pela enzima. A ligação de um inibidor ao complexo ES pode deslocar o equilíbrio para a formação de mais complexo ES, diminuindo o $K_m$ aparente [23](#page=23) [24](#page=24) [35](#page=35) [36](#page=36). * **Gráficos:** * **Curva de Michaelis-Menten:** A curva desloca-se para baixo. Se o $K_m$ não variar (inibição não competitiva pura), o deslocamento é puramente vertical [23](#page=23) [35](#page=35) [36](#page=36). * **Gráfico de Lineweaver-Burk:** A $V_{max}$ diminui, resultando numa interseção com o eixo y num ponto superior. Se o $K_m$ não variar, a interseção com o eixo x permanece em $-1/K_m$. Se o $K_m$ variar, a linha interceptará o eixo x num ponto diferente [23](#page=23) [35](#page=35) [36](#page=36). > **Tip:** A inibição mista é um tipo mais geral que engloba a competitiva e a anticompetitiva como casos específicos. Na inibição não competitiva pura, o inibidor afeta a capacidade catalítica da enzima, mas não a sua afinidade pelo substrato. ### 4.4 Inibição irreversível A inibição irreversível ocorre quando um inibidor se liga covalentemente à enzima, formando uma ligação permanente. Esta ligação inativa a enzima de forma permanente, pois o inibidor não se dissocia [17](#page=17). * **Características Cinéticas:** * A inibição irreversível leva a uma perda permanente de atividade enzimática. A cinética aparente pode depender da concentração de enzima ativa remanescente. Em muitos casos, a $V_{max}$ efetiva diminui significativamente, e o $K_m$ pode permanecer o mesmo se a enzima ativa restante não for afetada. * **Gráficos:** * **Curva de Michaelis-Menten:** A curva de velocidade versus concentração de substrato será mais baixa, indicando uma $V_{max}$ menor. * **Gráfico de Lineweaver-Burk:** A linha exibirá uma $V_{max}$ aparente menor, resultando em uma maior interceção no eixo y ($1/V_{max}$). > **Tip:** A inibição irreversível é frequentemente utilizada em estudos para identificar resíduos de aminoácidos cruciais no local ativo de uma enzima. > **Example:** O gás sarin, um agente neurotóxico, é um inibidor irreversível da acetilcolinesterase. --- ## Erros comuns a evitar - Revise todos os tópicos cuidadosamente antes dos exames - Preste atenção às fórmulas e definições chave - Pratique com os exemplos fornecidos em cada seção - Não memorize sem entender os conceitos subjacentes

| Termo | Definição | |------|------------| | Complexo Enzima-Substrato (ES) | Intermediário formado quando a enzima se liga ao seu substrato, preparando-o para a catálise. A concentração deste complexo é considerada constante no estado estacionário. | | Estado Estacionário | Condição em que a concentração do complexo enzima-substrato ([ES]) permanece constante ao longo do tempo, pois a velocidade de formação de ES é igual à velocidade de sua decomposição (em produto ou dissociação). | | Constante de Velocidade (k) | Valor que quantifica a velocidade de uma reação química específica, indicando quão rápido os reagentes se transformam em produtos. Diferentes constantes (k1, k-1, k2) descrevem as etapas individuais de uma reação enzimática. | | Cinética Enzimática | Estudo da velocidade das reações catalisadas por enzimas, analisando como fatores como concentração de substrato, enzima, pH e temperatura afetam essa velocidade. | | Enzimas Alostéricas | Enzimas reguladas pela ligação de moléculas (modeladores) a um sítio alostérico, distinto do sítio ativo. Essa ligação induz mudanças conformacionais que alteram a atividade catalítica da enzima. | | V0 (Velocidade Inicial) | A velocidade de uma reação enzimática medida nos primeiros momentos, quando a concentração de substrato é alta e as alterações em sua concentração são desprezíveis. É crucial para a análise da cinética de Michaelis-Menten. | | Vmax (Velocidade Máxima) | A velocidade máxima que uma reação enzimática pode atingir sob condições específicas, ocorrendo quando a enzima está completamente saturada com substrato e todos os sítios ativos estão ocupados. | | Km (Constante de Michaelis-Menten) | A concentração de substrato na qual a velocidade inicial da reação (V0) é igual à metade da velocidade máxima (Vmax/2). Km é um indicador da afinidade da enzima pelo substrato; um Km menor indica maior afinidade. | | Gráfico de Michaelis-Menten | Representação gráfica da relação entre a velocidade inicial (V0) e a concentração de substrato ([S]), geralmente apresentando uma curva hiperbólica. | | Gráfico de Lineweaver-Burk | Uma representação linearizada da equação de Michaelis-Menten, plotando o inverso da velocidade inicial (1/V0) contra o inverso da concentração de substrato (1/[S]). Facilita a determinação de Vmax e Km e a análise de inibição. | | Inibição Reversível | Tipo de inibição em que o inibidor se liga à enzima de forma não covalente e pode se dissociar, permitindo que a enzima recupere sua atividade. | | Inibição Competitiva | Inibição onde o inibidor compete diretamente com o substrato pelo sítio ativo da enzima. Geralmente, o inibidor é estruturalmente semelhante ao substrato. | | Inibição Anticompetitiva | Inibição onde o inibidor se liga apenas ao complexo enzima-substrato (ES), e não à enzima livre. | | Inibição Mista (Não Competitiva) | Inibição em que o inibidor pode se ligar tanto à enzima livre quanto ao complexo enzima-substrato, em um sítio distinto do ativo, afetando tanto a ligação do substrato quanto a catálise. | | Inibição Irreversível | Tipo de inibição em que o inibidor se liga à enzima de forma covalente, causando uma modificação permanente e inativando a enzima definitivamente. | | Modificação Covalente Reversível | Processo de regulação enzimática onde grupos químicos são adicionados ou removidos covalentemente de resíduos de aminoácidos da enzima, alterando sua atividade. Exemplos incluem fosforilação e metilação. | | Sítio Alostérico | Região de uma enzima, distinta do sítio ativo, onde moduladores (ativadores ou inibidores) se ligam para regular a atividade catalítica da enzima através de mudanças conformacionais. | | Curva Sigmoide | Uma curva em forma de "S" observada em enzimas alostéricas, representando a relação entre a velocidade da reação e a concentração de substrato. Indica cooperação entre sítios de ligação. | | K0.5 | Parâmetro cinético utilizado para enzimas alostéricas, representando a concentração de substrato que resulta na metade da velocidade máxima (Vmax). Corresponde ao Km em enzimas que seguem a cinética de Michaelis-Menten. |