A catálise enzimática é descrita pelo mecanismo de Michaelis-Menten que é mostrado abaixo:
Observa-se que, para concentrações elevadas de substrato ([S]), a velocidade da reação depende apenas da concentração da enzima. Explique porque isso acontece.
Fórmulas e dados
Fórmulas e dados
Passo 1
Beleza, vamos dar uma olhada no que a questão está nos pedindo. A gente está falando sobre catálise enzimática, especificamente usando o modelo de Michaelis-Menten. O enunciado nos mostra um mecanismo onde a enzima (E) se liga ao substrato (S) formando o complexo E.S, que depois se transforma em produto § liberando a enzima novamente. A equação da velocidade da reação é dada por:
A pergunta quer que a gente explique por que, quando a concentração de substrato ([S]) é muito alta, a velocidade da reação depende apenas da concentração da enzima ([E]₀). Para resolver isso, vamos precisar entender como essa equação funciona e o que acontece quando [S] é grande.
Passo 2
Primeiro, vamos olhar para a equação da velocidade:
Aqui, $ V $ representa a velocidade da formação do produto, $ k_{2} $ é a constante de taxa para a formação do produto, $ [E]0 $ é a concentração inicial da enzima, $ [S] $ é a concentração de substrato, e $ K{M} $ é a constante de Michaelis.
Quando a concentração de substrato
é muito alta, ou seja,
, a soma $ K_{M} + [S] $ praticamente é igual a $[S] $, porque $ K_{M} $ se torna negligenciável frente a $[S] $ grande.
Passo 3
Com isso em mente, podemos simplificar a equação substituindo $ K_{M} + [S] $ por $ [S] $:
Ao fazer essa simplificação, vemos que a concentração de substrato
cancela no numerador e no denominador, restando:
Passo 4
Agora, o que essa equação simplificada nos diz? Que a velocidade $ V $ depende apenas de $ k_{2} $ e da concentração inicial da enzima $ [E]_0 $. Isso significa que, quando
é muito grande, a enzima está sempre ocupada catalisando a reação, e a disponibilidade de substrato não limita mais a velocidade. Assim, a taxa máxima da reação é determinada apenas pela quantidade de enzima presente.
Resposta
Portanto, para concentrações elevadas de substrato
, a velocidade da reação $ V $ depende apenas da concentração da enzima $ [E]_0 $, já que a presença abundante de substrato faz com que a enzima trabalhe em sua capacidade máxima, tornando a velocidade independente da quantidade de substrato.