ENZYMAKTIVITET: ENHED, MÅLING, REGULERING OG FAKTORER - KEMI - 2025

Den enzymatiske aktivitet er en måde at udtrykke mængden af ​​enzym til stede på et givet tidspunkt. Angiver mængden af ​​substrat, der er omdannet til produkt ved den katalytiske virkning af enzymet pr. Tidsenhed.

Det påvirkes af de forhold, hvor den enzymatiske reaktion finder sted, hvorfor det normalt henviser til den temperatur, hvorpå den måles. Men hvad er enzymer? De er biologiske katalysatorer, der er i stand til at fremskynde reaktionshastigheden uden at gennemgå en irreversibel ændring under den katalyserede proces.

Ananas eller ananas, frugt der indeholder enzymet bromelain og derfor udviser høj enzymatisk aktivitet Kilde: H. Zell

Enzymer er generelt proteiner med undtagelse af ribosomer, RNA-molekyler med enzymatisk aktivitet.

Enzymer øger reaktionens hastighed ved at reducere energibarrieren (aktiveringsenergi); der skal udløber for at nå overgangstilstanden, og reaktionen sker således.

Substratmolekylerne, der når overgangstilstanden, gennemgår strukturelle ændringer, hvilket får dem til at give anledning til produktmolekylerne. Baseret på de funktioner, de udfører, klassificeres enzymer i seks store grupper: oxyreduktaser, transferaser, hydrolaser, lyaser, isomeraser og ligaser.

Enzymerne bromelain og papain er for eksempel proteolytiske enzymer (hydrolaser), der findes i henholdsvis ananas eller ananas, henholdsvis papaya eller papaya.

Det er kendt, at både ananas og papaya letter fordøjelsesprocessen, da de ved at udføre de proteolytiske enzymer, de indeholder, hjælper med at fordøje proteinerne fra, dvs. kød og korn.

Enhed enzymaktivitet

Enzymenheden (IU) er mængden af ​​enzym, der katalyserer omdannelsen af ​​1 umol substrat på et minut.

Derefter definerede det internationale system af enheder (SI) enheden enzymaktivitet som mængden af ​​enzym, der omdanner 1 mol substrat til produkt pr. Sekund. Denne enhed modtog navnet på katal (kat).

1 mol = ¹⁰⁶ µmol og 1 minut = 60 sekunder.

Derfor er 1 katal lig med 60 · 10 ⁶ IE. Da katal er en stor enhed, bruges ofte mindre enheder, såsom: mikrokatal (µkat), ^10-6 katal og nanokatal (πkat), ^10-9 katal.

Specifik aktivitet

Det er antallet af enheder af enzymaktivitet divideret med milligram protein i prøven under test. Den specifikke aktivitet er direkte relateret til graden af ​​oprensning af enzymet.

Hvordan måles enzymaktivitet?

Der er flere metoder til bestemmelse af aktiviteten af ​​et enzym. Valget af en bestemt metode afhænger af målet med enzymassayet; metodens anvendelighed adgang til det udstyr, der er nødvendigt for at gennemføre eksperimentet; omkostningerne ved at bruge en bestemt metode osv.

Der er spektrofotometriske, fluorometriske, kemiluminescens, kalorimetriske, radiometriske og kromatografiske metoder.

Spektrofotometriske metoder kan være kolorimetriske og læses i det ultraviolette (UV) område af elektromagnetisk stråling.

-Kolorimetrisk metode

Det er baseret på dannelsen af ​​en kromofor ved enzymatisk handling. Enzymaktivitet kan følges kontinuerligt eller diskontinuerligt.

Kontinuerlig form

I kontinuerlig form anbringes reagenserne i en kuvette i spektrofotometeret ved den ønskede bølgelængde, hvilket svarer til den, hvor kromoforen har sin maksimale optiske densitetsværdi; og at der desuden ikke er nogen interferens med et andet stof, der kan genereres.

Den enzymatiske reaktion initieres ved tilsætning af prøven indeholdende enzymet, hvis aktivitet skal bestemmes. Samtidig startes stopuret, og fra tid til anden bemærkes den optiske densitetsværdi.

Da ekvivalensen af ​​den optiske tæthed med molerne substrat eller produktet af den enzymatiske virkning er kendt, afhængigt af den anvendte teknik, kan molerne af det forbrugte substrat eller de producerede mol beregnes.

Eftersom den forløbne tid for den enzymatiske reaktion er blevet målt, kan de mol, der konsumeres eller produceres pr. Sekund, også opnås. Således etableres den enzymatiske aktivitet i katal enheder.

Diskontinuerlig form

I batchformen til bestemmelse af den enzymatiske aktivitet anbringes prøverørene med reaktionskomponenterne bortset fra prøven indeholdende enzymet eller en anden komponent i et bad ved 37 ° C. Reaktionen startes derefter med tilsætningen af ​​den manglende komponent.

Den tid, der er angivet med teknikken, tillades at forekomme, og reaktionen afsluttes ved tilsætning af en forbindelse, der stopper reaktionen. Den optiske tæthed læses på det øjeblik og fortsætter til sidst på samme måde som på den kontinuerlige måde at bestemme den enzymatiske aktivitet.

-Metode af aflæsninger i ultraviolet lys

Koenzymet nicotinamidadinucleotid har for eksempel to former: NADH (reduceret) og NAD ⁺ (oxideret). Ligeledes har coenzymet nicotinamityinucleotidephosphat to former NADPH og NADP ⁺, henholdsvis reduceret og oxideret.

Både de reducerede og oxiderede former af coenzymet læses i en længde på 260 nm fra ultraviolet lys; I mellemtiden læses kun de reducerede former i en længde på 340 nm fra det ultraviolette lys.

Derfor læses de både i oxidations- eller reduktionsreaktioner, hvor de nævnte coenzymer deltager, ved 340 nm.

Bestemmelsen af ​​den enzymatiske aktivitet er i det væsentlige den samme som fulgt i den kontinuerlige form af den kolorimetriske metode; bortset fra at den optiske densitet ved 340 nm læses for at observere genereringen af ​​NADH eller NADPH eller for at måle forbruget af disse koenzymer.

Dette afhænger af, om den målte reaktion er oxidation eller reduktion. Ved anvendelse af korrespondance mellem den optiske tæthed og molerne af NADH og NADPH, som tilfældet kan være, kan den enzymatiske aktivitet beregnes ved at dividere molerne af coenzymet med den forløbne tid i sekunder.

Regulering af enzymaktivitet

Styring på underlaget eller produktniveau

Når koncentrationen af ​​substratet øges, stiger enzymaktiviteten. Men ved en bestemt koncentration af substratet er det aktive sted eller aktive steder i enzymet mættet, så enzymaktiviteten bliver konstant.

Produktet af den enzymatiske virkning kan imidlertid også interagere med de aktive steder i enzymet, hvilket frembringer en hæmning af den enzymatiske aktivitet.

Produktet kan fungere som en konkurrencebegrænsende hæmmer; for eksempel kan enzymet hexokinase nævnes. Dette enzym producerer phosphorylering af glukose, der giver anledning til glucose-6-phosphat, en forbindelse, der, når det er akkumuleret, hæmmer hexokinase.

Feedback kontrol

Det kan ske, at en gruppe enzymer (A, B, C, D, E og F) handler sekventielt i en metabolisk vej. Enzym B bruger produktet af enzym A som et underlag og så videre.

Afhængigt af dets metaboliske behov kan cellen aktivere eller hæmme sekvenserne af enzymatiske aktiviteter. F.eks. Kan akkumuleringen af ​​enzym F-produkt virke ved at hæmme enzym A eller en hvilken som helst anden af ​​enzymerne i sekvensen.

Allosteriske enzymer

Et enzym kan bestå af flere underenheder, hver med sine respektive aktive steder. Men disse underenheder fungerer ikke uafhængigt, så aktiviteten af ​​en af ​​underenhederne kan aktivere eller hæmme resten af ​​handlingen.

Selvom hæmoglobin ikke betragtes som et enzym, er det en storslået model for fænomenet allosterisme. Hemoglobin består af fire proteinkæder, to a-kæder og to β-kæder, der hver er knyttet til en heme-gruppe.

To fænomener kan forekomme mellem underenhederne: homoalosterisme og heteroalosterisme.

Homoalosterism

Binding af underlaget til en af ​​underenhederne øger affiniteten af ​​de andre underenheder for underlaget, hvilket igen øger den enzymatiske aktivitet af hver af de resterende underenheder.

Ligeledes giver hæmningen af ​​den enzymatiske aktivitet i en af ​​underenhederne den samme virkning i resten.

I tilfælde af hæmoglobin vil binding af ilt til en hemmegruppe i en af ​​proteinkæder forårsage en stigning i aviditeten for ilt i de resterende kæder.

På lignende måde forårsager frigivelse af ilt fra en hæmgruppe frigørelsen af ​​ilt fra de resterende grupper af proteinkæderne.

Heterolosterism

Bindingen af ​​et aktiverende eller inhiberende stof, bortset fra substratet, til en af ​​underenhederne vil forårsage en aktivering eller inhibering af den enzymatiske aktivitet i de andre underenheder.

I tilfælde af hæmoglobin formindsker bindingen til heme-gruppen af ​​H ⁺, CO ₂ og 2,3-diphosphoglycerat til en af ​​underenhederne hemmegruppens affinitet for ilt, hvilket forårsager dens frigivelse. Denne frigivelse af ilt produceres også i de andre hæmoglobinkæder.

Faktorer, der påvirker enzymaktiviteten

-Koncentration af underlaget

Når substratkoncentrationen stiger, stiger enzymaktiviteten også. Dette skyldes øget adgang af substratmolekylerne til de aktive steder i enzymet.

Men for en given koncentration af substratet er alle de aktive steder i enzymet mættet med dette, hvilket bevirker, at den enzymatiske aktivitet ikke forøges, selvom koncentrationen af ​​substratet øges.

-pH fra den enzymatiske reaktion

Enzymer har en optimal pH-værdi, hvor enzymets affinitet for underlaget er højest. Ved denne pH nås den maksimale værdi af den enzymatiske aktivitet.

Overskydende surhedsgrad eller basicitet af mediet kan forårsage en denaturering af enzymet og følgelig reducere dets aktivitet.

PH-profilen for enzymaktivitet varieres. Således har for eksempel pepsin en maksimal aktivitet mellem 1-2 pH-enheder; trypsin har en optimal pH på 8; og papain har en konstant aktivitet mellem et pH-område mellem 4 og 8.

-Temperatur af den enzymatiske reaktion

Enzymaktivitet stiger, når temperaturen stiger. Generelt fordobles enzymaktivitet for hver stigning i 10 grader, indtil den optimale temperatur for enzymaktivitet er nået.

Når den optimale temperatur imidlertid overskrides, har enzymaktiviteten en tendens til at falde, efterhånden som reaktionens temperatur stiger. Dette skyldes det faktum, at proteiner, og derfor enzymer, gennemgår denaturering på grund af en overdreven temperaturstigning.

-Jonisk koncentration af reaktionen

Generelt har enzymer optimal aktivitet i et koncentrationsområde mellem 0 og 500 mmol / L. Ved højere koncentrationer har enzymaktiviteten imidlertid en tendens til at falde.

Under disse omstændigheder blokeres visse ioniske interaktioner i enzymer, der er nødvendige for deres maksimale aktivitet.

Referencer

1. Segel, IH (1975). Biokemiske beregninger. (^2. udgave). John Wiley & Sons, INC
2. Lehninger, AL (1975). Biokemi. (^2. udgave). Værd forlag, inkl.
3. Mathews, CK, van Holde, KE og Ahern, KG (2002). Biokemi. (3 ^ra Edition). Pearson Addison Weshley.
4. Wikipedia. (2019). Enzymassay. Gendannet fra: en.wikipedia.org
5. González Juan Manuel. (Sf). Kinetisk enzym. Biomolekyler kursus. Gendannes fra: ehu.eus