AKTIVNOST ENZIMA: JEDINICA, MJERENJE, REGULACIJA I FAKTORI - KEMIJA - 2026

Enzimska aktivnost je način za izražavanje količine enzim prisutan u određenom trenutku. Označava količinu supstrata pretvorenog u proizvod katalitičkim djelovanjem enzima po jedinici vremena.

Na njega utječu uvjeti u kojima se odvija enzimska reakcija, zbog čega se obično odnosi na temperaturu na kojoj se mjeri. Ali što su enzimi? Oni su biološki katalizatori, sposobni ubrzati brzinu reakcije bez podvrgavanja nepovratnih promjena tijekom kataliziranog postupka.

Ananas ili ananas, voće koje sadrži enzim bromelain i stoga pokazuje visoku enzimsku aktivnost Izvor: H. Zell

Enzimi su općenito proteini s izuzetkom ribosoma, RNA molekula s enzimskim djelovanjem.

Enzimi povećavaju brzinu reakcije smanjujući energetsku barijeru (energija aktivacije); kojemu se treba isteći kako bi se dostiglo prijelazno stanje i tako nastaje reakcija.

Molekule supstrata koje dođu u prijelaznom stanju prolaze strukturne promjene, koje ih dovode do stvaranja molekula proizvoda. Na temelju funkcija koje ispunjavaju, enzimi su klasificirani u šest velikih skupina: oksireduktaze, transferaze, hidrolaze, lizaze, izomeraze i ligaze.

Enzimi bromelain i papain, na primjer, su proteolitički enzimi (hidrolaze) koji se nalaze u ananasu ili ananasu, odnosno papaji ili papaji.

Poznato je da i ananas i papaja olakšavaju probavni proces, jer djelovanjem proteolitičkih enzima koje sadrže pomažu u probavi proteina iz, odnosno mesa i žitarica.

Jedinica enzimske aktivnosti

Enzimska jedinica (IU) je količina enzima koja katalizira transformaciju 1 µmol supstrata u jednoj minuti.

Nakon toga, Međunarodni sustav jedinica (SI) definirao je jedinicu enzimske aktivnosti kao količinu enzima koja pretvara 1 mol supstrata u proizvod u sekundi. Ova je jedinica dobila ime katal (kat).

1 mol = 10 ⁶ umol i 1 minuta = 60 sekundi.

Stoga je 1 katal jednak 60 · 10 ⁶ IU. Kako je katal velika jedinica, često se rabe manje jedinice, kao što su: mikrokatal (µkat), 10 ^-6 katal i nanokatal (πkat), 10 ^-9 katal.

Specifična aktivnost

To je broj jedinica enzimske aktivnosti podijeljen s miligramima proteina u uzorku koji se testira. Specifična aktivnost izravno je povezana sa stupnjem pročišćavanja enzima.

Kako se mjeri aktivnost enzima?

Postoji nekoliko metoda za određivanje aktivnosti enzima. Izbor određene metode ovisit će o cilju ispitivanja enzima; primjenjivost metode; pristup opremi potrebnoj za provođenje eksperimenta; trošak korištenja određene metode itd.

Postoje spektrofotometrijske, fluorometrijske, hemiluminescencijske, kalorimetrijske, radiometrijske i kromatografske metode.

Spektrofotometrijske metode mogu biti kolorimetrijske i očitane u ultraljubičastom (UV) području elektromagnetskog zračenja.

-Klorimetrična metoda

Temelji se na stvaranju kromofora enzimatskim djelovanjem. Aktivnost enzima može se pratiti kontinuirano ili prekidno.

Kontinuirani oblik

U kontinuiranom obliku, reagensi su smješteni u kiveti u spektrofotometru na željenoj valnoj duljini, što odgovara onome u kojem kromofor ima svoju maksimalnu vrijednost optičke gustoće; i da pored toga, ne postoji miješanje s drugom tvari koja se može stvoriti.

Enzimska reakcija pokreće se dodavanjem uzorka koji sadrži enzim, čija se aktivnost treba utvrditi. Istovremeno se pokreće štoperica, a s vremena na vrijeme primjećuje se vrijednost optičke gustoće.

Kako je poznata ekvivalentnost optičke gustoće s molovima supstrata ili proizvodom enzimatskog djelovanja, ovisno o primijenjenoj tehnici, mogu se izračunati molovi supstrata koji se konzumiraju ili proizvedeni molovi.

Nadalje, kako je izmjereno proteklo vrijeme enzimske reakcije, mogu se dobiti molovi konzumirani ili proizvedeni u sekundi. Tako se uspostavlja enzimska aktivnost u katal jedinicama.

Prekinuti oblik

U obliku šarže za određivanje enzimske aktivnosti epruvete s komponentama reakcije, osim uzorka koji sadrži enzim ili neku drugu komponentu, se stavljaju u kupelj na 37 ° C. Reakcija je tada započeta dodatkom komponente koja nedostaje.

Dopušteno je nastupiti vrijeme naznačeno tehnikom, a reakcija se završava dodavanjem spoja koji zaustavlja reakciju. U tom se trenutku očitava optička gustoća i na kraju se nastavlja na isti način kao u kontinuiranom načinu da se odredi enzimska aktivnost.

-Metoda očitanja u ultraljubičastoj svjetlosti

Na primjer, koenzim nikotinamidadinukleotid ima dva oblika: NADH (reduciran) i NAD ⁺ (oksidira). Isto tako, koenzim nikotinaminuinukleotidefosfat ima dva oblika NADPH i NADP ⁺, reducirani i oksidirani.

I reducirani i oksidirani oblici koenzima očitavaju se na duljini od 260 nm iz ultraljubičastog svjetla; u međuvremenu se očitavaju samo reducirani oblici na duljini od 340 nm iz ultraljubičastog svjetla.

Stoga se u reakcijama oksidacije ili redukcije u kojima sudjeluju imenovani koenzimi očitava pri 340 nm.

Određivanje enzimske aktivnosti, u biti, je isto što je uslijedilo u kontinuiranom obliku kolorimetrijske metode; osim što se očitava optička gustoća pri 340 nm radi promatranja stvaranja NADH ili NADPH ili za mjerenje potrošnje tih koenzima.

To će ovisiti o tome je li izmjerena reakcija oksidacija ili redukcija. Pomoću podudaranja između optičke gustoće i mola NADH i NADPH, ovisno o slučaju, enzimatska aktivnost može se izračunati dijeljenjem molova koenzima na proteklo vrijeme u sekundama.

Regulacija aktivnosti enzima

Kontrola na razini podloge ili proizvoda

Kako koncentracija supstrata raste povećava se aktivnost enzima. Ali pri određenoj koncentraciji supstrata, aktivno mjesto ili aktivna mjesta enzima su zasićena, tako da aktivnost enzima postaje konstantna.

Međutim, produkt enzimskog djelovanja također može komunicirati s aktivnim mjestima enzima, stvarajući inhibiciju enzimske aktivnosti.

Proizvod može djelovati kao konkurentni inhibitor; na primjer može se spomenuti enzim hekokinaza. Ovaj enzim stvara fosforilaciju glukoze dovodeći do glukoze-6-fosfata, spoja koji, kada se akumulira, inhibira hekokinazu.

Kontrola povratnih informacija

Može se dogoditi da skupina enzima (A, B, C, D, E i F) djeluje uzastopce metaboličkim putem. Enzim B koristi proizvod Enzima A kao supstrat i tako dalje.

Stanica, ovisno o svojim metaboličkim potrebama, može aktivirati ili inhibirati sekvence enzimskih aktivnosti. Na primjer, nakupljanje enzima F proizvoda može djelovati inhibiranjem enzima A ili bilo kojeg drugog enzima u slijedu.

Alosterni enzimi

Enzim se može sastojati od više podjedinica, od kojih svaka ima svoja aktivna mjesta. Ali ove podjedinice ne djeluju neovisno, tako da aktivnost jedne od podjedinica može aktivirati ili inhibirati djelovanje ostalih.

Iako se hemoglobin ne smatra enzimom, veličanstven je model fenomena alosterizma. Hemoglobin se sastoji od četiri lanca proteina, dva α lanca i dva β lanca, od kojih je svaki povezan u heme grupi.

Između podjedinica mogu se dogoditi dvije pojave: homoalosterizam i heteroalosterizam.

Homoalosterism

Vezivanje supstrata na jednu od podjedinica povećava afinitet ostalih podjedinica za supstrat, zauzvrat povećavajući enzimatsku aktivnost svake od preostalih podjedinica.

Isto tako, inhibicija enzimske aktivnosti u jednoj od podjedinica daje isti učinak i u ostalom.

U slučaju hemoglobina, vezanje kisika na hem skupinu jednog od proteinskih lanaca uzrokovat će porast avidnosti za kisikom u ostalim lancima.

Isto tako, oslobađanje kisika iz hemske skupine uzrokuje oslobađanje kisika iz preostalih skupina proteinskih lanaca.

Heterolosterism

Vezivanje aktivirajuće ili inhibirajuće tvari, osim supstrata, na jednu od podjedinica uzrokovat će aktiviranje ili inhibiciju enzimske aktivnosti u ostalim podjedinicama.

U slučaju hemoglobina, vezanjem za hem skupine H ⁺, CO ₂ i 2,3-diphosphoglycerate jednog od podjedinica, smanjuje afinitet hem skupine za kisik, uzrokujući njegovo oslobađanje. Ovo oslobađanje kisika proizvodi se i u ostalim lancima hemoglobina.

Čimbenici koji utječu na aktivnost enzima

-Koncentracija supstrata

Kako se koncentracija supstrata povećava, povećava se i aktivnost enzima. To je zbog povećanog pristupa molekula supstrata aktivnim mjestima enzima.

Ali, za određenu koncentraciju supstrata, sva aktivna mjesta enzima zasićena su njime, što uzrokuje da se enzimska aktivnost ne poveća, čak i ako je koncentracija supstrata povećana.

-pH iz enzimske reakcije

Enzimi imaju optimalan pH pri kojem je afinitet enzima za supstrat najviši. Pri ovom pH dostiže se maksimalna vrijednost enzimske aktivnosti.

Višak kiselosti ili bazičnost medija može uzrokovati denaturaciju enzima, posljedično smanjujući njegovu aktivnost.

PH profil enzimske aktivnosti je raznolik. Tako, na primjer, pepsin ima maksimalnu aktivnost između 1-2 pH jedinice; tripsin ima optimalan pH od 8; a papain ima konstantnu aktivnost između pH vrijednosti između 4 i 8.

- Temperatura enzimske reakcije

Aktivnost enzima povećava se kako temperatura raste. Općenito, aktivnost enzima udvostručuje se na svakih 10 stupnjeva porasta, sve dok se ne postigne optimalna temperatura za aktivnost enzima.

Međutim, kada se prekorači optimalna temperatura, aktivnost enzima ima tendenciju smanjenja kako temperatura reakcije raste. To je zbog činjenice da proteini, a time i enzimi, podliježu denaturaciji zbog prekomjernog porasta temperature.

-Jonska koncentracija reakcije

Enzimi općenito imaju optimalnu aktivnost u rasponu koncentracija između 0 i 500 mmol / L. Međutim, za veće koncentracije aktivnost enzima ima tendenciju smanjenja.

Pod tim okolnostima, neke ionske interakcije u enzimima, neophodne za njihovu maksimalnu aktivnost, blokiraju se.

Reference

1. Segel, IH (1975). Biokemijski proračuni. (^2. izdanje). John Wiley & Sons, INC
2. Lehninger, AL (1975). Biokemija. (^2. izdanje). Vrijedni izdavači, inc.
3. Mathews, CK, van Holde, KE i Ahern, KG (2002). Biokemija. (3 ^ra izdanje). Pearson Addison Weshley.
4. Wikipedia. (2019). Enzimski test. Oporavilo sa: en.wikipedia.org
5. González Juan Manuel. (SF). Kinetički enzim. Tečaj biomolekula. Oporavak od: ehu.eus