Enzymatische activiteitseenheid, meting, regulering en factoren

De Enzymatische activiteit Het is een manier om de hoeveelheid enzym op een bepaald moment uit te drukken. Geeft de hoeveelheid substraat aan in een product, door de katalytische werking van het enzym per tijdseenheid.

Het wordt beïnvloed door de omstandigheden waarin de enzymatische reactie plaatsvindt, en daarom wordt deze meestal verwezen naar de temperatuur waarmee deze wordt gemeten. Maar wat zijn enzymen? Het zijn biologische katalysatoren, in staat om de snelheid van een reactie te versnellen zonder een onomkeerbare verandering te ervaren tijdens het gekatalyseerde proces.

Ananas of ananás, fruit dat het broomlijnzym bevat, en vertoont daarom een ​​hoge enzymatische activiteit .Bron: H. Zell [CC BY-SA 3.0 (https: // creativeCommons.Org/licenties/by-sa/3.0)]

Enzymen zijn in het algemeen eiwitten met uitzondering van ribosomen, RNA -moleculen met enzymatische activiteit. 

Enzymen verhogen de snelheid van de reactie door de energiebarrière te verminderen (activeringsenergie); dat de overgangsstatus moet worden verlopen en de reactie optreedt.

De substraatmoleculen die de overgangsstatus bereiken, ervaren structurele veranderingen, waardoor ze de productmoleculen ontstaan. Op basis van de functies die ze vervullen, worden enzymen ingedeeld in zes grote groepen: oxyReductasen, transfrases, hydrolasen, liasas, isomerappen en competities.

Bromeline en papain -enzymen zijn bijvoorbeeld proteolytische (hydrolase) enzymen gevonden in anana of ananá, en respectievelijk in papaja of melkachtig.

Het is bekend dat zowel ananas als papaja het spijsverteringsproces vergemakkelijken, omdat door het handelen van de proteolytische enzymen die ze bevatten, helpen eiwitten te digesteren van bijvoorbeeld vlees en granen.

[TOC]

Enzimatische activiteitseenheid

De enzymatische eenheid (UI) is de hoeveelheid enzym die de transformatie van 1 µmol substraat in een minuut katalyseert.

Vervolgens definieerde het internationale systeem van eenheden (SI) de eenheid van enzymatische activiteit als de hoeveelheid enzym die 1 mol substraat omzet in een product per seconde. Deze eenheid heette Katal (Kat).

1 mol = 10⁶ µmoles en 1 minuut = 60 seconden.

Daarom is 1 katal gelijk aan 60 · 10⁶ Ui. Omdat de katal een grote eenheid is, worden er meestal kleine eenheden gebruikt, zoals: de microkatale (µkat), 10^-6 Katal en de nanokatale (πkat), 10^-9 Kataal.

Specifieke activiteit

Het is het aantal eenheden van enzymatische activiteit gedeeld door de milligram eiwit van het monster dat wordt onderworpen aan test. De specifieke activiteit is direct gerelateerd aan de mate van enzymzuivering.

Hoe wordt enzymatische activiteit gemeten?

Er zijn verschillende methoden om de activiteit van een enzym te bepalen. De keuze van een bepaalde methode hangt af van het doel van het enzymatische essay; de toepasbaarheid van de methode; toegang tot de benodigde apparatuur om het experiment uit te voeren; De kosten voor het gebruik van een bepaalde methode, enz.

Kan u van dienst zijn: chroomzuur: structuur, eigenschappen, verkrijgen, gebruik

Er zijn spectropometrische, fluorometrische, chemoluminescentie-, calorimetrische, radiometrische en chromatografische methoden.

Spectrofotometrische methoden kunnen colorimetrisch zijn en metingen in het ultraviolet (UV) gebied van elektromagnetische straling.

-Colorimetrische methode

Het is gebaseerd op het genereren van een chromofoor door enzymatische actie. Enzymatische activiteit kan continu of discontinu worden gevolgd.

Continue vorm

In de continue vorm worden de reagentia in een emmer in de spectrofotometer op de gewenste golflengte geplaatst, wat overeenkomt met dat de chromofoor zijn maximale waarde van optische dichtheid heeft; en dat bovendien geen interferentie is met een andere stof die kan worden gegenereerd.

De enzymatische reactie begint door de verslaving van het monster in het enzym, waarvan de activiteit gewenst is om te bepalen. Tegelijkertijd wordt de stopwatch bediend en te allen tijde wordt de optische dichtheidswaarde opgemerkt.

Aangezien de gelijkwaardigheid van optische dichtheid met de mol substraat of het product van de enzymatische werking bekend is, kan afhankelijk van de gebruikte techniek, de mol van het geconsumeerde substraat of van de geproduceerde mol worden berekend.

Bovendien, naarmate de tijd is verstreken van de enzymatische reactie is gemeten, kunnen de mol worden geconsumeerd of geproduceerd per seconde worden verkregen. Aldus wordt enzymatische activiteit vastgesteld in katale eenheden.

Discontinue vorm

In de discontinue vorm van het bepalen van de enzymatische activiteit worden de testbuizen geplaatst met de reactiecomponenten, met uitzondering van het monster in het enzym of andere component, in een bad bij 37 ° C. De reactie begint dan met de verslaving van de ontbrekende component.

De tijd die de techniek aangeeft, treedt op en de reactie wordt voltooid door de verslaving van een verbinding die de reactie stopt. De optische dichtheid wordt op dat moment gelezen en verloopt uiteindelijk op dezelfde manier als op de continue manier om de enzymatische activiteit te bepalen.

-Methode van metingen in ultraviolet licht

Het co -enzym nicotinamidadinucleótido heeft bijvoorbeeld twee vormen: NADH (gereduceerd) en NAD⁺ (geoxideerd). Ook heeft het co -enzym nicotinamidadinucleódofosfaat twee NADPH- en NADP -vormen⁺, respectievelijk verminderd en geoxideerd.

Zowel de gereduceerde als geoxideerde vormen van het co -enzym worden gelezen op een lengte van 260 nm ultraviolet licht; Ondertussen worden alleen gereduceerde vormen gelezen op een lengte van 340 nm ultraviolet licht.

Daarom worden zowel in de oxidatie- als reductiereacties waarin de benoemde co -enzymen ingrijpen, 340 nm gelezen.

De bepaling van de enzymatische activiteit is in wezen dezelfde als die welke wordt gevolgd in de continue vorm van de colorimetrische methode; Behalve dat de optische dichtheid wordt gelezen bij 340 nm om het genereren van NADH of NADPH te observeren, of om de consumptie van deze co -enzymen te meten.

Kan u van dienst zijn: kopersulfide: structuur, eigenschappen, gebruik

Dit hangt af of de gemeten reactie oxidatie of reductie is.  Door de correspondentie tussen de optische dichtheid en de mol NADH en NADPH, zoals het geval kan zijn, kan de enzymatische activiteit worden berekend door het mol van het co -enzym te delen tussen de tijd die in seconden verstreken is.

Regulering van enzymactiviteit

Controle op het substraat of productniveau

Naarmate de substraatconcentratie toeneemt, neemt de enzymatische activiteit toe. Maar tot een bepaalde concentratie van het substraat is de actieve plaats of de actieve plaatsen van het enzym verzadigd, zodat de enzymatische activiteit constant wordt.

Het product van enzymatische werking kan echter ook interageren met actieve enzymlocaties, waardoor een enzymatische activiteitsremming wordt geproduceerd.

Het product kan als een concurrerende remmer fungeren; Hexoquinase -enzym kan bijvoorbeeld worden genoemd. Dit enzym produceert de fosforylering van glucose die glucose-6-fosfaat veroorzaakt, samenstelling die wanneer geaccumuleerd hexoquinase remt.

Retroaction Control

Het kan gebeuren dat een groep enzymen (A, B, C, D, E en F) opeenvolgend op een metabolisch pad werkt. Enzym B gebruikt als een substraat het product van enzym A, enzovoort.

De cel kan, afhankelijk van zijn metabole vereisten, de sequenties van enzymatische activiteiten activeren of remmen. De accumulatie van het enzymproduct F kan bijvoorbeeld werken door het enzym A of een andere van de enzymen van de sequentie te remmen.

Alosterische enzymen

Een enzym kan worden gevormd door verschillende subeenheden, elk met hun respectieve actieve sites. Maar deze subeenheden werken niet onafhankelijk, zodat de activiteit van een van de subeenheden de werking van de resterende kan activeren of remmen.

Hoewel hemoglobine niet als een enzym wordt beschouwd, is het een prachtig model van het fenomeen van het alosterisme. Hemoglobine bestaat uit vier eiwitketens, twee α -ketens en twee β -ketens, elk van hen samen met een hemobroep.

Onder de subeenheden kunnen twee fenomenen optreden: homoalosterisme en heteroalosterismo.

Homoalosterisme

De vereniging van het substraat tegen een van de subeenheden verhoogt de affiniteit van de andere subeenheden door het substraat, waardoor de enzymatische activiteit van elk van de resterende subeenheden wordt verhoogd.

Evenzo heeft de remming van enzymatische activiteit in een van de subeenheden hetzelfde effect op de resterende.

In het geval van hemoglobine, de unie van zuurstof tot een hemo -groep van een van de eiwitketens, zal het een toename van de aviditeit veroorzaken als gevolg van zuurstof in de resterende ketens.

Evenzo veroorzaakt de afgifte van de zuurstof van een hemobroep de afgifte van zuurstof uit de resterende groepen van de eiwitketens.

Kan u van dienst zijn: Ionische link: kenmerken, hoe het is gevormd en voorbeelden

Heterolosterisme

De vereniging van een activerende of remmende stof, anders dan het substraat, tot een van de subeenheden zal een activering of remming van de enzymatische activiteit in de andere subeenheden veroorzaken.

In het geval van hemoglobine, de Hemo de H Union⁺, CO₂ en 2,3-diffoglyceraat tot een van de subeenheden, vermindert de affiniteit van de Hemo-groep door zuurstof, waardoor de afgifte wordt veroorzaakt. Deze zuurstofafgifte wordt ook geproduceerd in de andere ketens van hemoglobine.

Factoren die de enzymatische activiteit beïnvloeden

-Substraatconcentratie

Naarmate de substraatconcentratie toeneemt, neemt de enzymatische activiteit ook toe. Dit komt door een grotere toegang van de substraatmoleculen tot de actieve plaatsen van het enzym.

Maar voor een bepaalde concentratie van het substraat zijn alle actieve plaatsen van het enzym verzadigd, waardoor enzymatische activiteit niet toeneemt, zelfs als de concentratie van het substraat is verhoogd.

-pH van de enzymatische reactie

Enzymen hebben een optimale pH waarin de affiniteit van het enzym door het substraat maximaal is. De maximale waarde van de enzymatische activiteit wordt bereikt tot deze pH.

De overmaat aan zuurgraad of basiciteit van het milieu kan een denaturatie van het enzym veroorzaken, waardoor de activiteit ervan wordt verminderd.

Het pH -profiel van de enzymatische activiteit is gevarieerd. Aldus heeft pepsine bijvoorbeeld een maximale activiteit tussen 1-2 pH-eenheden; Tripsin heeft een optimale pH van 8; En papaine heeft een constante activiteit tussen een pH -bereik tussen 4 en 8.

-Enzymatische reactietemperatuur

Enzymatische activiteit neemt toe naarmate de temperatuur toeneemt. Over het algemeen verdubbelt de enzymatische activiteit voor elke 10 graden van toename, totdat de optimale temperatuur van de enzymatische activiteit is bereikt.

Door de optimale temperatuur te overschrijden, daalt de enzymatische activiteit echter naarmate de reactietemperatuur toeneemt. Dit komt omdat eiwitten, en dus enzymen, lijden aan een denaturatie vanwege een overmatige temperatuurstijging.

-Ionische concentratie van de reactie

Over het algemeen hebben enzymen een optimale activiteit in een concentratiebereik, tussen 0 en 500 mmols/l. Voor belangrijke concentraties neemt de enzymatische activiteit echter de neiging af.

Onder deze omstandigheden zijn bepaalde ionische interacties in enzymen geblokkeerd, noodzakelijk voor maximale activiteit.

Referenties

1. Segel, ik. H. (1975). Biochemische berekeningen. (2^Nd Editie). John Wiley & Sons, Inc
2. Lehninger, een. L. (1975). Biochemie. (2^Nd Editie). Worth Publishers, Inc.
3. Mathews, c. K., Van Holde, K. EN. En ahern, k. G. (2002). Biochemie. (3^ra Editie). Pearson Addison Wehley.
4. Wikipedia. (2019). Enzym -test. Opgehaald uit: in.Wikipedia.borg
5. González Juan Manuel. (S.F.)). Kinetisch enzym. Biomoleculen cursus. Hersteld van: ehu.EUS