ENTSYYMIAKTIIVISUUS: YKSIKKÖ, MITTAUS, SÄÄTELY JA TEKIJÄT - KEMIA - 2026

Entsymaattinen aktiivisuus on tapa ilmaista olevaa entsyymimäärää, tiettynä ajankohtana. Osoittaa tuotteeseen transformoidun substraatin määrän entsyymin katalyyttisellä vaikutuksella aikayksikköä kohti.

Siihen vaikuttavat olosuhteet, joissa entsymaattinen reaktio tapahtuu, minkä vuoksi se yleensä viittaa lämpötilaan, jossa se mitataan. Mutta mitä ovat entsyymit? Ne ovat biologisia katalyyttejä, jotka kykenevät nopeuttamaan reaktion nopeutta tekemättä peruuttamattomia muutoksia katalysoidun prosessin aikana.

Ananas tai ananas, hedelmät, jotka sisältävät bromelainentsyymiä ja joilla on siksi korkea entsymaattinen aktiivisuus Lähde: H. Zell

Entsyymit ovat yleensä proteiineja, lukuun ottamatta ribosomeja, RNA-molekyylejä, joilla on entsymaattista aktiivisuutta.

Entsyymit lisäävät reaktion nopeutta vähentämällä energiaestettä (aktivointienergiaa); joka on vanhennettava siirtymätilan saavuttamiseksi ja siten reaktio tapahtuu.

Substraattimolekyylit, jotka saavuttavat siirtymätilan, käyvät läpi rakenteellisia muutoksia, jotka johtavat niiden tuotemiseen tuotemolekyyleihin. Entsyymit luokitellaan suorittamiensa toimintojen perusteella kuuteen suureen ryhmään: oksireduktaasit, transferaasit, hydrolaasit, lyaasit, isomeraasit ja ligaasit.

Esimerkiksi bromelain- ja papaiini-entsyymit ovat proteolyyttisiä entsyymejä (hydrolaaseja), joita löytyy ananaksesta tai ananasesta, ja vastaavasti papaijaa tai papaijaa.

Tiedetään, että sekä ananas että papaija helpottavat ruuansulatuksia, koska toimimalla niiden sisältämiä proteolyyttisiä entsyymejä ne auttavat sulattamaan proteiineja, ts. Lihasta ja jyvistä.

Entsyymiaktiivisuusyksikkö

Entsyymiyksikkö (IU) on entsyymimäärä, joka katalysoi 1 umol: n substraatin muutosta minuutissa.

Myöhemmin kansainvälinen yksikköjärjestelmä (SI) määritteli entsyymin aktiivisuusyksikön entsyymin määränä, joka muuntaa 1 moolia substraattia tuotteeksi sekunnissa. Tämä yksikkö sai nimen katal (kat).

1 mooli = 10 ⁶ umol ja 1 minuutti = 60 sekuntia.

Siksi 1 katal vastaa 60,10 ⁶ IU. Koska katal on suuri yksikkö, käytetään usein pienempiä yksiköitä, kuten: mikrokatal (µkat), 10 - ⁶ katal ja nanokatal (πkat), 10 - ⁹ katal.

Erityinen toiminta

Se on entsyymiaktiivisuusyksiköiden lukumäärä jaettuna milligrammilla proteiinia testissä olevasta näytteestä. Spesifinen aktiivisuus liittyy suoraan entsyymin puhdistustasoon.

Kuinka entsyymiaktiivisuus mitataan?

Entsyymin aktiivisuuden määrittämiseksi on olemassa useita menetelmiä. Tietyn menetelmän valinta riippuu entsyymimäärityksen tavoitteesta; menetelmän sovellettavuus; pääsy kokeen suorittamiseen tarvittaviin laitteisiin; tietyn menetelmän käytön kustannukset jne.

On spektrofotometrisiä, fluorometrisiä, kemiluminesenssi-, kalorimetrisiä, radiometrisiä ja kromatografisia menetelmiä.

Spektrofotometriset menetelmät voivat olla kolorimetrisiä ja lukea sähkömagneettisen säteilyn ultravioletti (UV) -alueelta.

-Kolorimetrinen menetelmä

Se perustuu kromoforin muodostamiseen entsymaattisella vaikutuksella. Entsyymiaktiivisuutta voidaan seurata jatkuvasti tai epäjatkuvasti.

Jatkuva muoto

Jatkuvassa muodossa reagenssit sijoitetaan kyvettiin spektrofotometrissä halutulla aallonpituudella, joka vastaa sitä, jolla kromoforin suurin optinen tiheysarvo on; ja että lisäksi ei aiheudu häiriöitä toiseen aineeseen, joka voi syntyä.

Entsymaattinen reaktio aloitetaan lisäämällä näyte, joka sisältää entsyymin, jonka aktiivisuus on määritettävä. Samanaikaisesti sekuntikello käynnistetään ja ajoittain optisen tiheyden arvo merkitään.

Koska optisen tiheyden substraatin moolien tai entsymaattisen vaikutuksen tuotteen vastaavuus tunnetaan, käytetystä tekniikasta riippuen voidaan laskea kulutetun substraatin moolit tai tuotetut moolit.

Lisäksi koska entsymaattisen reaktion kulunut aika on mitattu, voidaan saada sekunneissa kuluneet tai tuotetut moolit. Siten entsymaattinen aktiivisuus määritetään katal-yksiköinä.

Epäjatkuva muoto

Erämuodossa entsymaattisen aktiivisuuden määrittämiseksi koeputket, joissa on reaktion komponentit, paitsi näytteessä, joka sisältää entsyymin tai muun komponentin, asetetaan kylpyyn 37 ° C: seen. Sitten reaktio aloitetaan lisäämällä puuttuva komponentti.

Tekniikan osoittaman ajan annetaan tapahtua, ja reaktio lopetetaan lisäämällä yhdistettä, joka pysäyttää reaktion. Optinen tiheys luetaan sillä hetkellä, ja etenee lopulta samalla tavalla kuin jatkuvalla tavalla entsymaattisen aktiivisuuden määrittämiseksi.

-Mittausmenetelmä ultraviolettivalossa

Esimerkiksi koentsyymi-nikotinamidadinukleotidillä on kaksi muotoa: NADH (pelkistetty) ja NAD ⁺ (hapetettu). Samoin koentsyymi-nikotiinisyysinukleotidifosfaatissa on kaksi muotoa NADPH ja NADP ⁺, pelkistetyt ja hapettuneet, vastaavasti.

Koentsyymin sekä pelkistetyt että hapettuneet muodot luetaan 260 nm: n pituudella ultraviolettivalosta; sillä välin vain pelkistetyt muodot luetaan 340 nm: n pituudella ultraviolettivalosta.

Siksi sekä hapetus- tai pelkistysreaktioissa, joihin nimetyt koentsyymit osallistuvat, ne luetaan aallonpituudella 340 nm.

Entsymaattisen aktiivisuuden määritys on pohjimmiltaan sama kuin mitä jatkettiin kolorimetrisen menetelmän jatkuvassa muodossa; paitsi, että optinen tiheys 340 nm: ssä luetaan NADH: n tai NADPH: n muodostumisen tarkkailemiseksi tai näiden koentsyymien kulutuksen mittaamiseksi.

Tämä riippuu siitä, onko mitattu reaktio hapettumista vai pelkistystä. Entsymaattinen aktiivisuus voidaan laskea optisen tiheyden ja NADH: n ja NADPH: n moolien välisellä vastaavuudella, jakamalla koentsyymin moolit kuluneella ajalla sekunneissa.

Entsyymiaktiivisuuden säätely

Ohjaus substraatti- tai tuotetasolla

Kun substraatin konsentraatio kasvaa, entsyymiaktiivisuus kasvaa. Mutta tietyssä substraatin konsentraatiossa entsyymin aktiivinen kohta tai aktiiviset kohdat kyllästyvät siten, että entsyymin aktiivisuus muuttuu vakiona.

Entsymaattisen vaikutuksen tuote voi kuitenkin myös olla vuorovaikutuksessa entsyymin aktiivisten kohtien kanssa tuottaen entsymaattisen aktiivisuuden inhiboinnin.

Tuote voi toimia kilpailun estäjänä; esimerkiksi heksokinaasi-entsyymi voidaan mainita. Tämä entsyymi tuottaa glukoosin fosforylaatiota, jolloin syntyy glukoosi-6-fosfaattia, yhdistettä, joka akkumuloituneena estää heksokinaasia.

Palautteen hallinta

Voi tapahtua, että ryhmä entsyymejä (A, B, C, D, E ja F) toimivat peräkkäin metaboliareitillä. Entsyymi B käyttää entsyymin A tuotetta substraattina ja niin edelleen.

Solu voi aineenvaihduntavaatimuksistaan ​​riippuen aktivoida tai estää entsymaattisten aktiivisuuksien sekvenssejä. Esimerkiksi entsyymi F -tuotteen kertyminen voi toimia estämällä entsyymiä A tai mitä tahansa muuta sekvenssin entsyymejä.

Allosteeriset entsyymit

Entsyymi voi koostua useista alayksiköistä, jokaisella on vastaavat aktiiviset kohdat. Mutta nämä alayksiköt eivät toimi itsenäisesti, joten yhden alayksiköiden aktiivisuus voi aktivoida tai estää muiden toimien.

Vaikka hemoglobiinia ei pidetä entsyyminä, se on upea malli allosterismin ilmiölle. Hemoglobiini koostuu neljästä proteiiniketjusta, kahdesta a-ketjusta ja kahdesta p-ketjusta, joista kukin on kiinnittynyt heemaryhmään.

Alayksiköiden välillä voi esiintyä kahta ilmiötä: homoalosterismi ja heteroalosterismi.

Homoalosterism

Substraatin sitominen yhteen alayksiköistä lisää muiden alayksiköiden affiniteettia substraattia kohtaan, mikä puolestaan ​​lisää kunkin jäljellä olevan alayksikön entsymaattista aktiivisuutta.

Samoin entsymaattisen aktiivisuuden estäminen yhdessä alayksiköissä antaa saman vaikutuksen muissa.

Hemoglobiinin tapauksessa hapen sitoutuminen yhden proteiiniketjujen hemiryhmään aiheuttaa lisääntynyttä happea aviditeetissä jäljellä olevissa ketjuissa.

Samoin hapen vapautuminen hemiryhmästä aiheuttaa hapen vapautumisen proteiiniketjujen jäljellä olevista ryhmistä.

Heterolosterism

Aktivoivan tai estävän aineen, muun kuin substraatin, sitoutuminen yhteen alayksiköistä aiheuttaa entsymaattisen aktiivisuuden aktivoitumisen tai inhiboitumisen muissa alayksiköissä.

Hemoglobiinin tapauksessa sitoutuminen H ⁺, CO _{2: n} ja 2,3-difosfogllysyraatin hemiryhmään yhdeksi alayksiköistä vähentää hemiryhmän affiniteettia happea vastaan, aiheuttaen sen vapautumisen. Tämä hapen vapautuminen syntyy myös muissa hemoglobiinin ketjuissa.

Entsyymien aktiivisuuteen vaikuttavat tekijät

-Substraatin pitoisuus

Substraattipitoisuuden kasvaessa myös entsyymiaktiivisuus kasvaa. Tämä johtuu substraattimolekyylien paremmasta pääsystä entsyymin aktiivisiin kohtiin.

Mutta tietyssä substraatin konsentraatiossa kaikki entsyymin aktiiviset kohdat ovat kyllästyneet sillä, mikä aiheuttaa sen, että entsymaattinen aktiivisuus ei lisää, vaikka substraatin konsentraatio nousisi.

-pH entsymaattisesta reaktiosta

Entsyymeillä on optimaalinen pH, jossa entsyymin affiniteetti substraattia kohtaan on suurin. Tässä pH: ssa entsymaattisen aktiivisuuden maksimiarvo saavutetaan.

Elatusaineen liiallinen happamuus tai emäksisyys voi aiheuttaa entsyymin denaturoitumisen, mikä vähentää sen aktiivisuutta.

Entsyymiaktiivisuuden pH-profiili vaihtelee. Siten esimerkiksi pepsiinillä on maksimiaktiivisuus välillä 1-2 pH-yksikköä; trypsiinin optimaalinen pH on 8; ja papaiinilla on vakioaktiivisuus pH-alueen välillä 4 - 8.

- Entsymaattisen reaktion lämpötila

Entsyymiaktiivisuus kasvaa lämpötilan noustessa. Yleensä entsyymiaktiivisuus kaksinkertaistuu jokaista 10 lisäysastetta kohden, kunnes entsyymiaktiivisuuden optimaalinen lämpötila saavutetaan.

Kuitenkin, kun optimaalinen lämpötila ylitetään, entsyymiaktiivisuus pyrkii laskemaan reaktion lämpötilan noustessa. Tämä johtuu tosiasiasta, että proteiinit ja siten entsyymit denaturoituvat lämpötilan liiallisen nousun takia.

-Reaktion ioninen konsentraatio

Yleensä entsyymien aktiivisuus on optimaalinen pitoisuusalueella, välillä 0 - 500 mmol / L. Suuremmissa konsentraatioissa entsyymiaktiivisuus kuitenkin pyrkii heikkenemään.

Näissä olosuhteissa tietyt entsyymien ionivaikutukset, jotka ovat välttämättömiä niiden maksimaaliseksi aktiivisuudeksi, estetään.

Viitteet

1. Segel, IH (1975). Biokemialliset laskelmat. (^2. painos). John Wiley & Sons, Inc.
2. Lehninger, AL (1975). Biokemia. (^2. painos). Worth Publishers, Inc.
3. Mathews, CK, van Holde, KE ja Ahern, KG (2002). Biokemia. (3 ^ra- painos). Pearson Addison Weshley.
4. Wikipedia. (2019). Entsyymimääritys. Palautettu osoitteesta: en.wikipedia.org
5. González Juan Manuel. (SF). Kineettinen entsyymi. Biomolekyylien kurssi. Palautettu: ehu.eus