Bioquímica/Cinética enzimática: diferenças entre revisões

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O estudo da função de enzimas envolve uma aproximação multidisciplinar. Por um lado, a determinação da estrutura, usando técnicas espectroscópicas como a difracção de raios-X em proteínas cristalizadas ou a ressonância magnética nuclear (RMN) em proteínas em solução, permite localizar a posição dos diferentes resíduos no espaço. Este tipo de estudo revela muitas vezes detalhes sobre o mecanismo da reacção, ou seja, a forma e sequência de ligações do substrato ao centro activo para ser catalisado. Por outro lado, é importante conhecer parâmetros cinéticos, como a velocidade da reacção catalisada, o efeito de inibidores nessa velocidade, quantas moléculas a enzima consegue catalisar por segundo, etc, para poder ser aferida a eficiência dessa enzima e a forma como é regulada.

 

Esta última aproximação ao estudo de enzimas, a '''cinética enzimática''', é um dos campos de estudo mais clássicos da Bioquímica. Nenhum estudo sobre uma enzima se encontra completo sem estudos cinéticos.

 

 

Para que uma reacção enzimática se dê, a enzima (E) e o substrato (S) têm de se encontrar e formar o '''complexo enzima-substrato''' (ES). Como referido anteriormente, embora este possa parecer um formalismo, a formação deste complexo é uma peça chave na compreensão da progressão de uma catálise. O complexo ES é lábil: a enzima pode dissociar-se do seu substrato sem ter havido reacção. Este equilíbrio é expresso sob a forma:

A reacção de formação de ES é normalmente mais rápida que a reacção de dissociação de EP, ou seja, a libertação do produto da reacção é normalmente um '''passo limitante''' da reacção.

 

 

O estudo de uma reacção enzimática ''in vitro'' não reflecte a verdadeira situação das enzimas em células, mas possibilita a simplificação da determinação de parâmetros cinéticos. Dentro de uma célula, o substrato pode estar confinado a um dado compartimento e não sofrer facilmente difusão: por exemplo, pode ser o produto de uma reacção anterior numa via metabólica, pelo que passa directamente de uma enzima para a outra. Normalmente, os estudos ''in vitro'' usam uma concentração de substrato muito superior à concentração de enzima, para que a probabilidade de uma enzima encontrar uma molécula de substrato seja o mais elevada possível.

A que se deve este comportamento? A baixas concentrações de substrato, a maior parte da enzima em solução encontra-se na forma livre, E; usando concentrações suficientemente elevadas de S, toda a enzima se encontrará, num dado instante, em complexo com molécula(s) de substrato, isto é, na forma ES. Por maior que seja a concentração de substrato utilizada, as moléculas de enzima não têm capacidade de catalisar o substrato, por todos os centros activos se encontrarem ocupados. Nestas condições, diz-se que a enzima se encontra '''saturada'''.

 

 

A semi-hipérbole correspondente ao comportamento da velocidade de uma enzima em função da concentração do substrato pode ser descrita matematicamente pela '''equação de Michaelis-Menten''':

::[E]_t = [E]_l + [ES]

 

 

Embora o gráfico obtido directamente da equação de Michaelis-Menten seja de interpretação relativamente simples, existem tratamentos matemáticos que simplificam a representação gráfica da equação e permitem a obtenção rápida de parâmetros cinéticos.