ENZYMAKTIVITET: ENHET, MÄTNING, REGLERING OCH FAKTORER - KEMI - 2026

Den enzymatiska aktiviteten är ett sätt att uttrycka mängden enzym närvarande vid en given tidpunkt. Indikerar mängden substrat som transformerats till produkt genom enzymens katalytiska verkan per tidsenhet.

Det påverkas av de förhållanden under vilka den enzymatiska reaktionen äger rum, varför den vanligtvis avser temperaturen vid vilken den mäts. Men vad är enzymer? De är biologiska katalysatorer som kan påskynda reaktionens hastighet utan att genomgå en irreversibel förändring under den katalyserade processen.

Ananas eller ananas, frukt som innehåller enzymet bromelain och därför uppvisar hög enzymatisk aktivitet Källa: H. Zell

Enzymer är i allmänhet proteiner med undantag av ribosomer, RNA-molekyler med enzymatisk aktivitet.

Enzymer ökar reaktionens hastighet genom att minska energibarriären (aktiveringsenergi); som måste löpt ut för att nå övergångstillståndet och därmed uppstår reaktionen.

Substratmolekylerna som når övergångstillståndet genomgår strukturella förändringar, vilket får dem att ge upphov till produktmolekylerna. Baserat på de funktioner de uppfyller, klassificeras enzymer i sex stora grupper: oxyreduktaser, transferaser, hydrolaser, lyaser, isomeraser och ligaser.

Enzymerna bromelain och papain är till exempel proteolytiska enzymer (hydrolaser) som finns i ananas respektive ananas respektive papaya eller papaya.

Det är känt att både ananas och papaya underlättar matsmältningsprocessen, eftersom de genom att verka de proteolytiska enzymerna som de innehåller hjälper till att smälta proteinerna, det vill säga kött och korn.

Enhetsaktivitetsenhet

Enzymenheten (IU) är mängden enzym som katalyserar transformationen av 1 umol substrat på en minut.

Därefter definierade International System of Units (SI) enheten enzymaktivitet som mängden enzym som omvandlar 1 mol substrat till produkt per sekund. Denna enhet fick namnet katal (kat).

1 mol = 10 ⁶ umol och 1 minut = 60 sekunder.

Därför, en katal lika med 60 · 10 ⁶ IE. Som katal är en stor enhet, är mindre enheter används ofta, till exempel: den microkatal (μkat), 10 ^-6 katal, och nanokatal (πkat), 10 ^-9 katal.

Specifik aktivitet

Det är antalet enheter av enzymaktivitet dividerat med milligram protein i provet som testas. Den specifika aktiviteten är direkt relaterad till reningsgraden av enzymet.

Hur mäts enzymaktivitet?

Det finns flera metoder för att bestämma aktiviteten hos ett enzym. Valet av en viss metod beror på syftet med enzymanalysen; metodens tillämpbarhet; tillgång till utrustningen som är nödvändig för att genomföra experimentet; kostnaden för att använda en viss metod, etc.

Det finns spektrofotometriska, fluorometriska, kemiluminescens, kalorimetriska, radiometriska och kromatografiska metoder.

Spektrofotometriska metoder kan vara kolorimetriska och läsas i det ultravioletta (UV) området för elektromagnetisk strålning.

-Kolorimetrisk metod

Det är baserat på generering av en kromofor genom enzymatisk verkan. Enzymaktivitet kan följas kontinuerligt eller diskontinuerligt.

Kontinuerlig form

I kontinuerlig form placeras reagensen i en kyvett i spektrofotometern vid den önskade våglängden, vilket motsvarar den där kromoforen har sitt maximala optiska densitetsvärde; och att det dessutom inte finns någon störning med ett annat ämne som kan genereras.

Den enzymatiska reaktionen initieras genom tillsats av provet innehållande enzymet, vars aktivitet ska bestämmas. Samtidigt startas stoppuret och från tid till annan noteras det optiska densitetsvärdet.

Eftersom ekvivalensen av den optiska densiteten med molens substrat eller produkten av den enzymatiska verkan är känd, beroende på den använda tekniken, kan molerna av det konsumerade substratet eller de producerade molema beräknas.

Eftersom den förflutna tiden för den enzymatiska reaktionen har uppmättts kan dessutom de mol som konsumeras eller produceras per sekund erhållas. Således etableras den enzymatiska aktiviteten i katala enheter.

Diskontinuerlig form

I satsformen för att bestämma den enzymatiska aktiviteten placeras provrören med komponenterna i reaktionen, med undantag av provet som innehåller enzymet eller en annan komponent, i ett bad vid 37 ° C. Reaktionen startas sedan med tillsatsen av den saknade komponenten.

Den tid som indikeras med tekniken får ske och reaktionen avslutas genom tillsats av en förening som stoppar reaktionen. Den optiska densiteten läses i det ögonblicket och fortsätter slutligen på samma sätt som på det kontinuerliga sättet för att bestämma den enzymatiska aktiviteten.

-Metod av avläsningar i ultraviolett ljus

Koenzymet nikotinamidadinukleotid har till exempel två former: NADH (reducerat) och NAD ⁺ (oxiderat). På samma sätt har koenzymet nicotinamityinucleotidephosphate två former NADPH och NADP ⁺ , reducerade respektive oxiderade.

Både de reducerade och oxiderade formerna av koenzym avläses i en längd av 260 nm från ultraviolett ljus; under tiden läses endast de reducerade formerna med en längd på 340 nm från ultraviolett ljus.

Därför läses de både vid oxidations- eller reduktionsreaktioner, i vilka de nämnda koenzymema deltar, vid 340 nm.

Bestämningen av den enzymatiska aktiviteten är i huvudsak densamma som den följde i den kontinuerliga formen av den kolorimetriska metoden; förutom att den optiska densiteten vid 340 nm avläses för att observera genereringen av NADH eller NADPH eller för att mäta förbrukningen av dessa koenzym.

Detta beror på om den uppmätta reaktionen är oxidation eller reduktion. Med användning av korrespondensen mellan den optiska tätheten och molerna NADH och NADPH, beroende på vad som är fallet, kan den enzymatiska aktiviteten beräknas genom att dividera molen av koenzym med den förflutna tiden i sekunder.

Reglering av enzymaktivitet

Kontroll på underlag eller produktnivå

När koncentrationen av substratet ökar ökar enzymaktiviteten. Men vid en viss koncentration av substratet är det aktiva stället eller de aktiva ställena för enzymet mättat, så att enzymaktiviteten blir konstant.

Produkten från den enzymatiska verkan kan emellertid också interagera med enzymets aktiva platser, vilket ger en hämning av den enzymatiska aktiviteten.

Produkten kan fungera som en konkurrenshämmare; till exempel kan enzymet hexokinas nämnas. Detta enzym producerar fosforylering av glukos som ger upphov till glukos-6-fosfat, en förening som, när den ackumuleras, hämmar hexokinas.

Feedbackkontroll

Det kan hända att en grupp enzymer (A, B, C, D, E och F) agerar sekventiellt i en metabolisk väg. Enzym B använder produkten från enzym A som ett underlag, och så vidare.

Cellen kan, beroende på dess metabola behov, aktivera eller hämma sekvenserna av enzymatiska aktiviteter. Exempelvis kan ansamlingen av enzym F-produkt verka genom att hämma enzym A eller något annat av enzymerna i sekvensen.

Allosteriska enzymer

Ett enzym kan bestå av flera underenheter, var och en med sina respektive aktiva platser. Men dessa underenheter fungerar inte oberoende, så aktiviteten hos en av underenheterna kan aktivera eller hämma resten av handlingen.

Även om hemoglobin inte betraktas som ett enzym, är det en magnifik modell för fenomenet allosterism. Hemoglobin består av fyra proteinkedjor, två α-kedjor och två β-kedjor, var och en av dem kopplade till en hemgrupp.

Två fenomen kan uppstå mellan subenheterna: homoalosterism och heteroalosterism.

Homoalosterism

Bindning av substratet till en av underenheterna ökar affiniteten hos de andra underenheterna för substratet, vilket i sin tur ökar den enzymatiska aktiviteten hos var och en av de återstående underenheterna.

På samma sätt ger hämningen av den enzymatiska aktiviteten i en av underenheterna samma effekt i resten.

I fallet med hemoglobin kommer bindning av syre till en hemgrupp i en av proteinkedjorna att orsaka en ökning av syftet i syre i de återstående kedjorna.

På samma sätt orsakar frisättningen av syre från en hemgrupp frisättningen av syre från de återstående grupperna av proteinkedjorna.

Heterolosterism

Bindningen av en aktiverande eller inhiberande substans, annan än substratet, till en av underenheterna kommer att orsaka en aktivering eller hämning av den enzymatiska aktiviteten i de andra underenheterna.

I fallet med hemoglobin, minskar bindningen till hemgruppen av H ⁺ , CO ₂ och 2,3-difosfoglycerat till en av underenheterna affiniteten för hemgruppen för syre, vilket orsakar dess frisättning. Denna frisättning av syre produceras också i de andra hemoglobinkedjorna.

Faktorer som påverkar enzymaktiviteten

-Koncentration av underlaget

När substratkoncentrationen ökar ökar även enzymaktiviteten. Detta beror på ökad tillgång av substratmolekylerna till enzymets aktiva platser.

Men för en given koncentration av substratet är alla de aktiva platserna för enzymet mättade med det, vilket orsakar att den enzymatiska aktiviteten inte ökar även om koncentrationen av substratet ökar.

-pH från den enzymatiska reaktionen

Enzymer har ett optimalt pH vid vilket enzymets affinitet för substratet är högst. Vid detta pH uppnås det maximala värdet för den enzymatiska aktiviteten.

Mediets överskottssyra eller basalitet kan orsaka en denaturering av enzymet, vilket följaktligen minskar dess aktivitet.

PH-profilen för enzymaktivitet är varierad. Således har exempelvis pepsin en maximal aktivitet mellan 1-2 pH-enheter; trypsin har ett optimalt pH av 8; och papain har en konstant aktivitet mellan ett pH-intervall mellan 4 och 8.

-Temperatur för den enzymatiska reaktionen

Enzymaktiviteten ökar när temperaturen ökar. I allmänhet fördubblas enzymaktiviteten för varje 10-graders ökning, tills den optimala temperaturen för enzymaktivitet har uppnåtts.

När den optimala temperaturen överskrids tenderar emellertid enzymaktiviteten att minska när temperaturen på reaktionen ökar. Detta beror på att proteiner, och därför enzymer, genomgår denaturering på grund av en överdriven temperaturökning.

-Jonisk koncentration av reaktionen

I allmänhet har enzymer optimal aktivitet i ett koncentrationsintervall mellan 0 och 500 mmol / L. För högre koncentrationer tenderar emellertid enzymaktiviteten att minska.

Under dessa omständigheter blockeras vissa joniska interaktioner i enzymer, nödvändiga för deras maximala aktivitet.

referenser

1. Segel, IH (1975). Biokemiska beräkningar. (2: ^e upplagan). John Wiley & Sons, INC
2. Lehninger, AL (1975). Biokemi. (2: ^e upplagan). Worth Publishers, inc.
3. Mathews, CK, van Holde, KE och Ahern, KG (2002). Biokemi. (3 ^ra upplagan). Pearson Addison Weshley.
4. Wikipedia. (2019). Enzymanalys. Återställd från: en.wikipedia.org
5. González Juan Manuel. (Sf). Kinetiskt enzym. Biomolekylkurs. Återställd från: ehu.eus