Capítulo 5 | Enzimas

4. Assinale o item correto:

A energia liberada na reação de hidrólise do ATP a) é derivada da quebra de ligações; b) é consequência da formação de ligações novas; c) é o saldo das energias liberadas e consumidas nas quebras e

formações de ligações dos componentes da reação;

d) é a soma das energias liberadas nas quebras e formações de

ligações.

5. Com relação às reações:

 

pode-se afirmar que apenas

a) a reação (1) ocorre;

b) a reação (2) ocorre;

c) a reação (3) ocorre;

d) as reações (2) e (3) ocorrem; e) as reações (1) e (2) ocorrem.

 

Capítulo 5 | Enzimas

Os dados de velocidade da reação enzimática referem-se à velocidade inicial

de reação (v ) 0

1. Foram medidas as velocidades em condições diferentes de

temperatura e pH, mantidas constantes as concentrações de enzima e de substrato. Os resultados dos experimentos estão apresentados na tabela a seguir. Com base nas interações que estabelecem a conformação espacial da enzima, explicar a diferença de resultados dos tubos:

a) 4, 5 e 6;

b) 1, 4 e 7.

Prever resultados aproximados para a velocidade de reação dos tubos 6, 8 e 9, compatíveis com os demais resultados apresentados.

 

Tubo pH Temperatura (°C) Velocidade da

reação(mmols de

produto/min)

1 3,4 10 10

2 7,4 10 3

3 9,4 10 2

4 3,4 30 80

5 7,4 30 9

6 9,4 30 ?

7 3,4 70 8

8 7,4 70 ?

9 9,4 70 ?

 

2. Sabendo que a urease catalisa a decomposição da ureia em CO2 e

NH , um estudante preparou uma série de tubos, incubou-os a 30°C 3

por 10 minutos e dosou amônia nos tubos. A composição dos tubos (com volume final de 1 mL) e os resultados das dosagens estão na tabela seguinte.

 

Tubo Ureia(mM) Urease(µg) NH3(µmols)

1 2,5 0,1 0,21

2 5,0 0,1 0,42

3 10 0,1 0,59

4 15 0,1 0,67

5 25 0,1 0,73

6 50 0,1 0,78

7 100 0,1 0,79

8 200 0,1 0,78

9 200 – 0,00

 

a) Por que não houve formação de NH3 no tubo 9? Por que foi

preparado um tubo sem enzima?

b) Qual foi a velocidade de reação nos tubos 5 a 8? c) De que dependeu a velocidade de reação neste experimento?

d) Quais seriam os resultados se as dosagens de amônia fossem

feitas após 48 h de incubação?

e) Que modificações poderiam ser feitas na composição dos tubos

para conseguir velocidades maiores do que as que foram medidas?

3. Classificar as afirmações seguintes como verdadeiras ou falsas.

a) Quando o número de moléculas de substrato é 10 vezes maior

do que o número de moléculas de enzimas, só é possível encontrar enzimas livres no final da reação.

b) Uma reação irreversível só termina quando todo o substrato for

transformado em produto, independente da quantidade de enzima presente.

c) Ao incubar uma determinada concentração de enzima com uma

dada concentração de substrato por 20 e 30 minutos, obtiveram-se 4 e 6 mmols de produto, respectivamente. É possível afirmar que, após 10 minutos de reação, tenham sido formados 2 mmols de produto?

d) Um inibidor competitivo reduz mais a velocidade da reação do

que um inibidor não competitivo.

e) Um inibidor não competitivo reduz mais a velocidade da

reação do que um inibidor competitivo.

f) Quanto maior a temperatura, maior a velocidade da reação

enzimática.

g) Supondo uma concentração de substrato infinitamente grande,

a velocidade da reação enzimática é diretamente proporcional à

concentração de enzima.

h) Ao final da reação enzimática, todas as moléculas de enzima

encontram-se exatamente na forma em que estavam antes do início da reação.

4. A sequência de aminoácidos de uma enzima isolada de um

indivíduo apresenta uma diferença em relação à sequência normalmente encontrada: a lisina na posição 145 é substituída por glutamato. Que hipótese(s) pode(m) ser feita(s) sobre a atividade da enzima alterada?

5. O gráfico a seguir apresenta o resultado de experimentos feitos com

duas enzimas, A e B.

 

a) O grupo essencial para a catálise da enzima A é aspartato

protonado, aspartato desprotonado, histidina protonada, histidina desprotonada, lisina protonada ou lisina desprotonada? E da enzima B?

b) Desenhar um gráfico aproximado (com quaisquer valores de

velocidades) para uma enzima C que tenha como grupos essenciais para a catálise um resíduo de aspartato desprotonado e uma lisina protonada.

6. Um bioquímico desastrado fez experimentos com uma enzima,

variando a concentração do substrato, na presença ou ausência de inibidores. Outras variáveis (quantidade de enzima, temperatura, tempo de reação etc.) foram mantidas fixas. Foram utilizados dois

tipos de inibidores e duas concentrações de substrato (S) iguais a 5 mM e 50 mM. Por acidente, foram perdidos os rótulos dos tubos de ensaio. Sabia, porém, que os tubos com a mesma marca (* ou ** ou ***) eram de mesma composição, isto é, ou não tinham inibidor ou tinham o mesmo tipo de inibidor. Os resultados encontrados estão na tabela a seguir, expressos como velocidade inicial de reação (v0) O bioquímico pede auxílio para verificar se, com estes resultados, é possível descobrir:

a) os tubos (* ou ** ou ***) que continham inibidor; b) o tipo de cada inibidor (competitivo ou não competitivo).

 

v0

(µmols de produto/min)

Tubos [S] = 5 mM [S] = 50 mM

* 4 630

** 20 700

*** 10 350

Para cada inibidor, compare a porcentagem de inibição obtida com a concentração 5 mM de substrato com a obtida com a concentração 50 mM. Justificar os valores encontrados.

7. Um bioquímico azarado fez experimentos para testar dois

inibidores, usando a mesma quantidade de enzima. Por acidente, perdeu muitos dos tubos de ensaio que havia utilizado, restando apenas aqueles cujas velocidades de reação estão apresentadas no gráfico seguinte. Sabia, porém, que os tubos com a mesma marca (∘ ou • ou □ ) eram do mesmo tipo, isto é, ou não tinham inibidor ou tinham o mesmo inibidor. O bioquímico quer saber se é possível descobrir

a) que tubos (∘ ou • ou □) estavam sem inibidor; b) se um dos dois inibidores é não competitivo; c) se um dos dois inibidores é competitivo.

Ajudar o cientista, apresentando os argumentos necessários para convencê-lo.

 

8. Fazer os seguintes gráficos:

a) velocidade da reação em função da concentração do complexo

enzima-substrato (v0 × [ES]);

b) concentração de ES em função da concentração do substrato

([ES] × [S]);

c) concentração de ES em função da concentração de enzima

([ES] × [E]);

d) concentração de enzima livre em função do tempo ([E ] × t); livre e) concentração de enzima livre em função da concentração de

substrato ([Elivre] × [S]);

f) velocidade máxima em função da concentração de inibidor não

competitivo (V × [I ]); máx. NC

g) velocidade máxima em função da concentração de inibidor

competitivo (Vmáx × [IC]).

9. Indicar a porcentagem de enzima livre (em relação à concentração

total de enzima) e de substrato livre (em relação à sua concentração inicial) nos pontos A, B, C e D do seguinte gráfico:

10. A velocidade de uma reação, utilizando-se uma concentração de

substrato igual a 10–2 M e de enzima igual a 0,01 mg/mL é igual a 20 nmols de produto por minuto. Sabendo que o K da enzima é 10– M 5 M, indicar a:

a) quantidade de produto formado após 5 minutos de reação; b) velocidade da reação, usando-se a mesma concentração da

enzima e uma concentração de substrato igual a 10–5 M;

c) velocidade da reação, dobrando-se a concentração da enzima.

11. Foram medidas as velocidades de uma reação enzimática em função

da concentração de substrato, mantendo-se fixos o pH e a temperatura. Que alterações poderiam ter sido introduzidas na experiência representada pela curva 1, de modo a obter os resultados expressos pela curva 2 do gráfico a seguir?

 

12. As enzimas A, B, C e D têm as seguintes características:

A: grande afinidade pelo substrato e alta velocidade de catálise; B: pequena afinidade pelo substrato e baixa velocidade de catálise; C: grande afinidade pelo substrato e baixa velocidade de catálise; D: pequena afinidade pelo substrato e alta velocidade de catálise. Supondo que os valores das constantes de velocidade k 1, k–1 e k2 para a enzima A sejam, respectivamente, 1.000, 100 e 1, estabelecer valores comparativos para as constantes de velocidades das enzimas B, C e D, compatíveis com as suas características.

13. A reação [Glicose + ATP → Glicose 6-fosfato + ADP] pode ser

catalisada por duas isoenzimas: hexoquinase e glicoquinase. A partir dos resultados apresentados na tabela a seguir: a) indicar a enzima que tem maior afinidade pela glicose; b) justificar a diferença das velocidades de reação.

 

Hexoquinase Glicoquinase

Velocidade de Velocidade de

Tubo Glicose (mM) reação(µmols/min) Tubo Glicose (mM) reação(µmols/min)

1 0,01 0,07 1 5 80

2 0,02 0,14 2 10 160

3 0,05 0,36 3 20 250

4 0,10 0,72 4 50 300

5 0,20 1,20 5 100 320

6 0,50 1,45 6 150 310

7 1,00 1,44 7 200 320

8 2,00 1,44 8 500 320

14. Orlistate, comercializado como Xenical®, inibe a lipase digestiva,

diminuindo a absorção de lipídios, sem afetar a digestão de proteínas e carboidratos. Que hipótese(s) poderia(m) explicar a ação diferencial do fármaco?

15. O gráfico a seguir representa a cinética de uma reação enzimática na

presença de um inibidor competitivo, um inibidor não competitivo e sem inibidores. Os pontos A, B e C das curvas mostram os resultados obtidos com três tubos contendo a mesma concentração de substrato e de enzima. Para que pontos — A e/ou B e/ou C — são válidas as seguintes afirmações:

a) v0 = k2 [ES]

b) [S] = KM

c) [ES] > [Elivre]

d) [S] limitante

e) v = V 0máx.

f) v0 = k [Etotal]

g) [E ] > [ES] + [E ] total livre h) [ES] < [Etotal]

i) [ES] = [E ] livre

 

16. O gráfico a seguir mostra os resultados obtidos em experiências

realizadas com a mesma concentração de enzima, na ausência e presença de inibidores. Indicar as porcentagens, em relação ao total de enzima, de:

a) complexo enzima-substrato (ES) correspondentes aos pontos

A, B, C, D e F;

b) enzima livre nos pontos A, B e F.

 

17. Uma enzima, cuja conformação espacial é estável entre pH 3 e 9,

somente é ativa quando um determinado resíduo de histidina (pKa = 6,0) de sua estrutura encontra-se protonado. Faça no mesmo gráfico as curvas aproximadas da velocidade inicial de reação (v ) em 0 função da concentração do substrato para a reação em: a) pH 3;

b) pH 6;

c) pH 3, em presença de concentração de inibidor não competitivo

tal que 25% das enzimas encontrem-se na forma EI.

18. Mediu-se a velocidade de uma reação em tubos preparados segundo

a tabela seguinte, contendo a mesma concentração da enzima e volume de 100 mL.

 

Inibidor não

Tubos Substrato(mM) Tempo(minutos) competitivo Velocidade(µmols/min)

1 3 100 – 1,0

2 30 100 – 1,5

3 3 10 – 1,5

4 6 10 – 1,5

5 3 10 1 0,7

6 8 10 1

7 1

a) Justificar a diferença das velocidades medidas nos tubos 1 e 3

com base na quantidade de produto formado. Qual das duas medidas refere-se a velocidade inicial?

b) Justificar a diferença das velocidades medidas nos tubos 1 e 2

com base na quantidade de produto formado. Qual das duas medidas refere-se à velocidade inicial?

c) Qual a velocidade da reação no tubo 6? d) A um tubo 7, contendo a mesma concentração de enzima e de

inibidor não competitivo usada no tubo 5, foi adicionada uma certa quantidade de inibidor competitivo. Qual a maior velocidade que pode ser obtida neste tubo? Como fazer para obtê-la?

e) Ao final da reação, qual será razão entre as concentrações de

produto nos tubos 3 e 4?

19. A tabela a seguir refere-se a uma experiência utilizando a mesma

concentração de enzima.

 

Velocidade da

Tubo Substrato(mM) Inibidor(mM) reação(nmols/min) % de ES

1 0,02 0,1

2 0,1 – 10

3 1,0 – 20

4 2,0 – 20

5 desconhecida 0,1 8

6 desconhecida 0,3 18

a) Completar a última coluna com os valores do percentual de

enzima presente como complexo ES durante os tempos em que a velocidade da reação foi medida.

b) Sob que forma(s) apresenta-se a fração de enzima restante?

20. A tabela a seguir mostra os valores de velocidade de uma reação

enzimática em presença e ausência de um inibidor. Planejar a composição do tubo 5, de modo que a velocidade obtida indique o tipo de inibição provocada.

 

Tubo Enzima(µg) Substrato(mM) Inibidor(µg) Velocidade(nmols/min)

1 1 1 – 18

2 1 2 – 20

3 1 3 – 20

4 1 3 1 15

5

21. A tabela a seguir apresenta valores de velocidade de reação

(µmols/min) para as enzimas A, B e C.

a) Completá-la, admitindo que as enzimas são estáveis de pH 3 a

11, seus substratos não têm grupos ionizáveis e outras variáveis (concentração de enzima e de substrato etc.) são mantidas fixas.

b) Fazer gráficos relacionando velocidade de reação e pH, para as

três enzimas.

 

pH

Grupos do centro ativo essenciais para

Enzima a catálise 3 4 5 6 7 8 9 10 11

A Carboxila (pK a = 5) desprotonada 40

B Amino (pK = 9) protonado 80 a

C Carboxila (pK a = 5) desprotonada e amino 80

(pK = 9) protonado a

22. Experimentos de cinética enzimática foram feitos de acordo com a

tabela seguinte, usando a mesma concentração de enzima.

Experimentos

A B C D

Substrato S1 S1 S2 S1

Inibidor I1 I2 – –

Os resultados obtidos são apresentados no gráfico:

 

a) Os inibidores I1 e I2 são competitivos ou não competitivos? b) O que pode ser deduzido sobre as constantes de velocidade k2

pelos resultados dos experimentos C e D?

c) Preencher a tabela seguinte, indicando as porcentagens em

relação ao total de enzimas utilizadas nos ensaios.

S = Substrato; EL = Enzima livre; ES = Complexo enzima-substrato; EI = Complexo enzima-inibidor; ESI = Complexo enzima-substrato-inibidor.

 

Experimento [S] [EL]* [ES] [EI + ESI]*

A x

B y

C w