Enzymatyczna jednostka aktywności, pomiar, regulacja i czynniki

Aktywność enzymatyczna Jest to sposób na wyrażenie ilości enzymu obecnego w danym momencie. Wskazuje ilość substratu przekształconego w produkt, przez katalityczne działanie enzymu na jednostkę czasu.

Wpływają na to warunki, w których zachodzi reakcja enzymatyczna, dlatego zwykle odnosi się do temperatury, w której jest mierzona. Ale jakie enzymy? Są to katalizatory biologiczne, zdolne do przyspieszenia prędkości reakcji bez doświadczania nieodwracalnej zmiany podczas katalizowanego procesu.

Ananas lub Ananás, owoce, które zawierają enzym bromeline, a zatem wykazuje wysoką aktywność enzymatyczną .Źródło: h. Zell [CC BY-SA 3.0 (https: // creativeCommons.Org/licencje/by-sa/3.0)]

Ogólnie enzymy są białkami, z wyjątkiem rybosomów, cząsteczek RNA z aktywnością enzymatyczną. 

Enzymy zwiększają prędkość reakcji poprzez zmniejszenie bariery energii (energia aktywacyjna); że status przejścia musi zostać wygasł, a w ten sposób reakcja.

Cząsteczki podłoża, które osiągają status przejścia, doświadczają zmian strukturalnych, co prowadzi ich do pochodzenia cząsteczek produktu. W oparciu o funkcje, które wypełniają, enzymy są podzielone na sześć dużych grup: oksyredyktazy, transfrazy, hydrolazy, liaje, izomerie i ligi.

Na przykład enzymy Bromeline i Papain to enzymy proteolityczne (hydrolazy) występujące w ananasa lub Ananá, a odpowiednio w papai lub mlecznej.

Wiadomo, że zarówno ananasa, jak i papai ułatwiają proces trawienny, ponieważ poprzez działanie enzymów proteolitycznych zawierają one pomagają trawić białka z, powiedzieć, mięso i ziarna.

[TOC]

Enzimatyczna jednostka aktywności

Jednostka enzymatyczna (UI) to ilość enzymu, który katalizuje transformację 1 µmol substratu w ciągu minuty.

Następnie międzynarodowy system jednostek (SI) zdefiniował jednostkę aktywności enzymatycznej jako ilość enzymu, która przekształca 1 kret podłoża w produkt na sekundę. Ta jednostka nazywała się Katal (KAT).

1 mol = 10⁶ µmole i 1 minuta = 60 sekund.

Dlatego 1 Katal jest równoważny 60,10⁶ UI. Ponieważ Katal jest dużą jednostką, zwykle stosuje się mniejsze jednostki, takie jak: mikrokatal (µkat), 10^-6 Katal i Nanokatal (πKat), 10^-9 Katal.

Konkretna czynność

Jest to liczba jednostek aktywności enzymatycznej podzielonych przez miligramy białka próbki poddawane do testu. Działanie specyficzne jest bezpośrednio związane ze stopniem oczyszczania enzymów.

Jak mierzona jest aktywność enzymatyczna?

Istnieje kilka metod określania aktywności enzymu. Wybór konkretnej metody będzie zależeć od celu eseju enzymatycznego; zastosowanie metody; dostęp do niezbędnego sprzętu do przeprowadzenia eksperymentu; Koszt zastosowania danej metody itp.

Może ci służyć: kwas chromowy: struktura, właściwości, uzyskiwanie, zastosowania

Istnieją spektropometryczne, fluorometryczne, chemoluminescencyjne, kalorymetryczne, radiometryczne i chromatograficzne.

Metody spektrofotometryczne mogą być kolorymetryczne i odczytu w regionie ultrafioletowym (UV) promieniowania elektromagnetycznego.

-Metoda kolorymetryczna

Opiera się na generowaniu chromoforu przez działanie enzymatyczne. Aktywność enzymatyczną można śledzić w sposób ciągły lub nieciągle.

Forma ciągła

W postaci ciągłej odczynniki są umieszczane w wiadrze w spektrofotometrze do pożądanej długości fali, co odpowiada, że ​​chromofor ma swoją maksymalną wartość gęstości optycznej; a ponadto nie ma zakłóceń w innej substancji, którą można wygenerować.

Reakcja enzymatyczna rozpoczyna się od uzależnienia próbki zawartej w enzymie, którego aktywność jest pożądana do ustalenia. Jednocześnie obsługiwana jest stopwatch, a przez cały czas odnotowano wartość gęstości optycznej.

Ponieważ równoważność gęstości optycznej z moczami substratu lub produktu działania enzymatycznego jest znana, w zależności od zastosowanej techniki, mole zużytego substratu lub wytworzonych moli można obliczyć.

Ponadto, w miarę zmierzonej czasu wynikającego z reakcji enzymatycznej, mole spożywane lub wytwarzane na sekundę można uzyskać. Zatem aktywność enzymatyczna jest ustalana w jednostkach Katal.

Nieciągły forma

W nieciągłej formie określania aktywności enzymatycznej rurki testowe są umieszczane ze składnikami reakcji, z wyjątkiem próbki zawartej w enzymie lub innym składniku, w kąpieli w 37 ° C. Reakcja zaczyna się od uzależnienia brakującego komponentu.

Czas wskazany przez technikę, a reakcja jest zakończona uzależnieniem związku, który zatrzymuje reakcję. Gęstość optyczna jest w tym czasie odczytywana i wreszcie przebiega w taki sam sposób, jak w sposób ciągły w celu ustalenia aktywności enzymatycznej.

-Metoda odczytów w świetle ultrafioletowym

Coenzyme Nicotinamidadadinucleótido, na przykład, ma dwie formy: NADH (zredukowany) i NAD⁺ (utleniony). Również koenzym nikotynamidadadinuklenodofosforan ma dwie formy NADPH i NADP⁺, odpowiednio zmniejszone i utlenione.

Zarówno zredukowane, jak i utlenione formy koenzymu są odczytywane na długości 260 nm światła ultrafioletowego; Tymczasem tylko zredukowane formy są odczytywane na długości 340 nm światła ultrafioletowego.

Dlatego zarówno w reakcjach utleniania lub redukcji, w których odczytane są wyznaczone koenzymy, czytane są 340 nm.

Określenie aktywności enzymatycznej jest w istocie takie same jak ta, którą stosuje się w ciągłej formie metody kolorymetrycznej; Z wyjątkiem tego, że gęstość optyczna jest odczytywana przy 340 nm w celu obserwowania wytwarzania NADH lub NADPH lub pomiaru zużycia tych koenzymów.

Może ci służyć: siarczek miedzi: struktura, właściwości, zastosowania

Będzie to zależeć, jeśli zmierzona reakcja to utlenianie lub redukcja.  Poprzez korespondencję między gęstością optyczną a mole NADH i NADPH, jak to możliwe, aktywność enzymatyczną można obliczyć, dzieląc mole koenzymu między czasem upływem czasu w sekundach.

Regulacja aktywności enzymatycznej

Kontrola na poziomie podłoża lub produktu

Wraz ze wzrostem stężenia substratu zwiększa się aktywność enzymatyczna. Ale do pewnego stężenia substratu, miejsce aktywne lub aktywne miejsca enzymu jest nasycone, więc aktywność enzymatyczna staje się stała.

Jednak iloczyn działania enzymatycznego może również oddziaływać z aktywnymi miejscami enzymatycznymi, wytwarzając enzymatyczne hamowanie aktywności.

Produkt może działać jako konkurencyjny inhibitor; Na przykład można wymienić enzym heksochinazy. Ten enzym wytwarza fosforylację glukozy powodującą glukozę-6-fosforan, związek, który nagromadzi hamuje heksochinazę.

Kontrola retroakcji

Może się zdarzyć, że grupa enzymów (A, B, C, D, E i F) działa sekwencyjnie na szlaku metabolicznym. Enzym B używa jako substratu produktu enzymu A i tak dalej.

Komórka, w zależności od wymagań metabolicznych, może aktywować lub hamować sekwencje aktywności enzymatycznej. Na przykład akumulacja produktu enzymu F może działać poprzez hamowanie enzymu A lub dowolnego innego enzymów sekwencji.

Enzymy alosteryczne

Enzym może być utworzony przez kilka podjednostek, każdy z odpowiednimi aktywnymi miejscami. Ale te podjednostki nie działają niezależnie, więc aktywność jednej z podjednostek może aktywować lub hamować działanie pozostałych.

Chociaż hemoglobina nie jest uważana za enzym, jest to wspaniały model zjawiska alosterizmu. Hemoglobina składa się z czterech łańcuchów białkowych, dwóch łańcuchów α i dwóch łańcuchów β, z których każdy wraz z grupą HEMO.

Wśród podjednostek mogą wystąpić dwa zjawiska: homoalosterizm i heteroalosterismo.

Homoalosterizm

Związek substratu do jednego z podjednostek zwiększa powinowactwo innych podjednostek przez substrat, zwiększając aktywność enzymatyczną każdej z pozostałych podjednostek.

Podobnie, hamowanie aktywności enzymatycznej w jednej z podjednostek daje ten sam wpływ na pozostałe.

W przypadku hemoglobiny, zjednoczenia tlenu do grupy hemo jednego z łańcuchów białkowych, spowoduje to wzrost krawcowości z powodu tlenu w pozostałych łańcuchach.

Podobnie, uwalnianie tlenu z grupy hemo powoduje uwalnianie tlenu z pozostałych grup łańcuchów białkowych.

Może ci służyć: link joniczny: Charakterystyka, sposób, w jaki jest tworzone i przykłady

Heterolostizm

Związek substancji aktywującej lub hamującej, innej niż substrat, do jednej z podjednostek spowoduje aktywację lub hamowanie aktywności enzymatycznej w innych podjednostkach.

W przypadku hemoglobiny, hemo de h Union⁺, WSPÓŁ₂ i 2,3-diffoglikate do jednej z podjednostek, zmniejsza powinowactwo grupy hemo przez tlen, powodując jej uwalnianie. To uwalnianie tlenu jest również wytwarzane w innych łańcuchach hemoglobiny.

Czynniki wpływające na aktywność enzymatyczną

-Stężenie substratu

Wraz ze wzrostem stężenia substratu, aktywność enzymatyczna również wzrasta. Wynika to z większego dostępu cząsteczek substratu do aktywnych miejsc enzymu.

Ale dla pewnego stężenia substratu wszystkie aktywne miejsca enzymu są nasycone, powodując, że aktywność enzymatyczna nie wzrasta, nawet jeśli stężenie substratu jest zwiększone.

-pH reakcji enzymatycznej

Enzymy mają optymalne pH, w którym powinowactwo enzymu przez podłoże jest maksymalne. Maksymalna wartość aktywności enzymatycznej jest osiągana do tego pH.

Nadmiar kwasowości lub zasadowość środowiska może powodować denaturacja enzymu, w konsekwencji zmniejszając jego aktywność.

Profil pH aktywności enzymatycznej jest zróżnicowany. Zatem na przykład pepsin ma maksymalną aktywność między jednostkami 1-2 pH; Tripsin ma optymalne pH 8; A papaina ma stałą aktywność między zakresem pH między 4 a 8.

-Temperatura reakcji enzymatycznej

Aktywność enzymatyczna wzrasta wraz ze wzrostem temperatury. Ogólnie rzecz biorąc, aktywność enzymatyczna podwaja się na każde 10 stopni wzrostu, aż do osiągnięcia optymalnej temperatury aktywności enzymatycznej.

Jednak przez przekroczenie optymalnej temperatury aktywność enzymatyczna ma tendencję do zmniejszania się wraz ze wzrostem temperatury reakcji. Wynika to z tego, że białka, a zatem enzymy, cierpią z powodu denaturacji z powodu nadmiernego wzrostu temperatury.

-Stężenie jonowe reakcji

Zasadniczo enzymy mają optymalną aktywność w zakresie stężenia, od 0 do 500 mmolów/l. Jednak dla głównych stężeń aktywność enzymatyczna ma tendencję do zmniejszania.

W tych okolicznościach niektóre interakcje jonowe w enzymach są zablokowane, niezbędne do maksymalnej aktywności.

Bibliografia

1. Segel, ja. H. (1975). Obliczenia biochemiczne. (2^Nd Wydanie). John Wiley & Sons, Inc
2. Lehninger, a. L. (1975). Biochemia. (2^Nd Wydanie). Worth Publishers, Inc.
3. Mathews, c. K., Van Holde, K. I. I ahern, k. G. (2002). Biochemia. (3^Ra Wydanie). Pearson Addison Wehley.
4. Wikipedia. (2019). Test enzymatyczny. Źródło: w:.Wikipedia.org
5. González Juan Manuel. (S.F.). Enzym kinetyczny. Kurs biomolekuli. Odzyskane z: ehu.EUS