Qual a relação entre a energia de ativação e a facilidade na ocorrência de Umareação?

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uma enzima sob essas condições.
„„ Descrever a aplicação das formas lineares da equação de Michaelis-Menten para 
estimar Km e Vmáx.
„„ Fornecer uma razão pela qual a forma linear da equação de Hill é utilizada para 
avaliar como a ligação do substrato infl uencia o comportamento cinético de 
certas enzimas multiméricas.
„„ Diferenciar os efeitos de uma concentração crescente de substrato sobre a ciné-
tica da inibição competitiva e da inibição não competitiva simples.
„„ Descrever como os substratos são adicionados a, e os produtos são formados 
de, uma enzima que segue o mecanismo em pingue-pongue.
„„ Descrever como os substratos são adicionados a, e os produtos são formados 
de, uma enzima que segue o mecanismo de equilíbrio rápido.
„„ Fornecer exemplos da utilidade da cinética enzimática em determinar o meca-
nismo de ação de fármacos.
74 SeÇÃO II Enzimas: cinética, mecanismo, regulação e bioinformática
AS REAÇÕES QUÍMICAS SÃO 
DESCRITAS UTILIZANDO EQUAÇÕES 
BALANCEADAS
Uma equação química balanceada lista as espécies químicas 
iniciais (substratos) presentes e as novas espécies químicas (pro-
dutos) formadas em uma determinada reação química, todas em 
suas respectivas proporções ou estequiometria. Por exemplo, a 
equação balanceada (1) indica que uma molécula de cada um 
dos substratos A e B reage para formar uma molécula de cada 
um dos produtos P e Q:
 (1)
As setas duplas indicam a reversibilidade, uma propriedade 
intrínseca de todas as reações químicas. Assim, para a rea-
ção (1), se A e B podem formar P e Q, então P e Q também 
podem formar A e B. A designação de um determinado rea-
gente como um “substrato” ou “produto” é, então, um tanto 
arbitrária, pois os produtos para uma reação escrita em uma 
direção são os substratos para a reação inversa. Contudo, o 
termo “produto” é frequentemente utilizado para designar os 
reagentes cuja formação é favorecida do ponto de vista termo-
dinâmico. As reações para as quais os fatores termodinâmicos 
favorecem fortemente a formação dos produtos para os quais 
a seta aponta geralmente são representadas com uma seta úni-
ca, como se elas fossem “irreversíveis”: 
 (2)
As setas unidirecionais também são utilizadas para descrever 
as reações em células vivas em que os produtos da reação (2) 
são imediatamente consumidos por uma reação catalisada por 
uma enzima subsequente ou escapam rapidamente da célu-
la, como, por exemplo, o CO2. Portanto, a rápida remoção do 
produto P ou Q impede efetivamente a ocorrência da reação 
inversa, tornando a equação (2) funcionalmente irreversível 
sob condições fisiológicas.
AS VARIAÇÕES NA ENERGIA 
LIVRE DETERMINAM A DIREÇÃO 
E O ESTADO DE EQUILÍBRIO DAS 
REAÇÕES QUÍMICAS
A variação de energia livre ΔG de Gibbs (também chamada de 
energia livre ou energia de Gibbs) descreve tanto a direção para a 
qual uma reação química tende a prosseguir quanto as concentra-
ções dos reagentes e produtos que estão presentes no equilíbrio. 
A ΔG de uma reação química é igual à soma das energias livres 
de formação dos produtos de reação, ΔGp, subtraída pela soma 
das energias livres de formação dos substratos, ΔGs. Um termo 
semelhante, mas diferente, designado ΔG0, indica a variação da 
energia livre que acompanha a transição do estado-padrão, no 
qual a concentração de substratos e produtos é de um molar até 
o equilíbrio. Um termo bioquímico mais útil é ΔG0′, que de-
fine ΔG0 em um estado-padrão de 10–7 M de prótons, pH 7,0. 
Quando a energia livre da formação dos produtos é menor que 
aquela dos substratos, os sinais de ΔG0 e ΔG0′ serão negativos, 
indicando que a reação, conforme escrita, é favorecida na dire-
ção da esquerda para a direita. Essas reações são referidas como 
espontâneas. O sinal e a magnitude da variação de energia li-
vre determinam até onde prosseguirá a reação.
A equação (3) ilustra a relação entre a constante de equilí-
brio, Keq, e ΔG0: 
 (3)
em que R é a constante gasosa (1,98 cal/moloK ou 8,31 J/mo-
loK) e T é a temperatura absoluta em graus Kelvin. A Keq é 
igual ao produto das concentrações dos produtos da reação, 
cada um elevado à potência de sua estequiometria, dividido 
pelo produto dos substratos, cada um elevado à potência de 
sua este quiometria:
Para a reação 
 
=K [P][Q]
[A][B]eq (4) 
e para a reação (5) 
 (5)
 =K
[P]
[A]eq 2 (6)
a ΔG0 pode ser calculada a partir da equação (3) quando as 
concentrações molares dos substratos e produtos presentes 
em equilíbrio são conhecidas. Quando ΔG0 é um número ne-
gativo, Keq será maior que uma unidade, e as concentrações 
dos produtos em equilíbrio superarão aquelas dos substratos. 
Quando ΔG0 é positivo, a Keq será inferior a uma unidade, e a 
formação de substratos será favorecida.
Observe que, como ΔG0 é uma função exclusivamente dos 
estados inicial e final das espécies reagentes, ela pode fornecer 
informações apenas sobre a direção e o estado de equilíbrio da 
reação. A ΔG0 independe do mecanismo da reação e, assim, 
não fornece informações a respeito das velocidades das rea-
ções. Consequentemente – e como explicado adiante –, em-
bora uma reação possa ter ΔG0 ou ΔG0′ negativos grandes, ela 
pode, apesar disso, ocorrer em uma velocidade desprezível.
AS VELOCIDADES DAS REAÇÕES 
SÃO DETERMINADAS pELAS SUAS 
ENERGIAS DE ATIVAÇÃO
As reações prosseguem via estados de 
transição
O conceito do estado de transição é fundamental para com-
preender as bases químicas e termodinâmicas da catálise. 
A equação (7) demonstra uma reação de transferência de gru-
pamento em que o grupo de entrada E desloca o grupo de 
saí da L, inicialmente ligado a R: 
 (7)
CAPÍTuLO 8 Enzimas: cinética 75
O resultado líquido desse processo é a transferência do grupa-
mento R de L para E. Na trajetória desse deslocamento, a liga-
ção entre R e L foi enfraquecida, mas ainda não foi totalmente 
desfeita, sendo que a nova ligação entre E e R ainda não está 
completamente formada. Esse intermediário transitório – em 
que nem o substrato livre nem o produto existem – é chamado 
de estado de transição, E…R…L. As linhas pontilhadas re-
presentam as ligações “parciais” que estão sofrendo formação 
e ruptura. A Figura 8­1 fornece uma ilustração mais detalhada 
do intermediário do estado de transição formado durante a 
transferência de um grupamento fosforil.
Pode-se pensar na reação (7) como sendo composta por 
duas “reações parciais”, com a primeira correspondendo à for-
mação (F), e a segunda, ao decaimento (D) subsequente do 
intermediário do estado de transição. Assim como para todas 
as reações, as alterações características na energia livre, ΔGF e 
ΔGD, estão associadas a cada reação parcial: 
 (8)
 (9)
 (10)
Para a reação geral (10), ΔG é o somatório de ΔGF e ΔGD. 
Como para qualquer equação de dois termos, não é possível 
deduzir de sua ΔG resultante o sinal ou a magnitude de ΔGF 
ou ΔGD.
Muitas reações envolvem vários estados de transição su-
cessivos, cada um com uma mudança associada de energia li-
vre. Para essas reações, o ΔG total representa o somatório de 
todas as mudanças na energia livre associadas à formação e ao 
decaimento de todos os estados de transição. Portanto, não é 
possível inferir do ΔG geral o número ou o tipo de estados 
de transição pelos quais a reação prossegue. Ou seja, a ter-
modinâmica geral da reação não diz nada sobre o mecanismo 
ou a cinética.
ΔGF define a energia de ativação
Independentemente do sinal ou da magnitude de ΔG, para a 
imensa maioria das reações químicas, a ΔGF possui sinal po-
sitivo, que indica que a formação do estado de transição exi-
ge superar uma ou mais barreiras de energia. Por isso, a ΔGF 
necessária para alcançar um estado de transição é frequente-
mente denominada energia de ativação, Eat. A facilidade – e, 
consequentemente, a frequência – com que essa barreira é su-
perada

Qual a relação entre energia de ativação é a facilidade na ocorrência de uma reação?

O que é a energia de ativação por que ela é importante para a ocorrência de reações químicas?

Por que a energia de ativação indica se a reação será lenta ou rápida?

O que é energia de ativação Qual sua relação com o complexo ativado?