ENCIMSKA AKTIVNOST: ENOTA, MERITEV, REGULACIJA IN FAKTORJI - KEMIJA - 2025

Encimska aktivnost je način za izražanje količina encima je v določenem času. Označuje količino substrata, pretvorjenega v izdelek s katalitičnim delovanjem encima na enoto časa.

Nanjo vplivajo pogoji, v katerih poteka encimska reakcija, zato se običajno nanaša na temperaturo, pri kateri se meri. Toda kaj so encimi? So biološki katalizatorji, ki lahko pospešijo hitrost reakcije, ne da bi pri tem katalizirali nepopravljivo spremembo.

Ananas ali ananas, sadje, ki vsebuje encim bromelain in zato ima visoko encimsko aktivnost Vir: H. Zell

Encimi so na splošno beljakovine, z izjemo ribosomov, RNA molekul z encimsko aktivnostjo.

Encimi povečajo hitrost reakcije z zmanjšanjem energetske ovire (energija aktivacije); ki mora poteči, da dosežemo prehodno stanje in tako pride do reakcije.

Molekule substrata, ki dosežejo prehodno stanje, so podvržene strukturnim spremembam, zaradi katerih nastajajo molekule izdelka. Na podlagi funkcij, ki jih opravljajo, encime razvrstimo v šest velikih skupin: oksireduktaze, transferaze, hidrolaze, liaze, izomeraze in ligaze.

Encima bromelain in na primer papain sta proteolitična encima (hidrolaze), ki ju najdemo v ananasu ali ananasu, oziroma papaji oz.

Znano je, da tako ananas kot papaja olajšata prebavni proces, saj z delovanjem proteolitičnih encimov, ki jih vsebujeta, pomagata pri prebavi beljakovin iz, torej mesa in zrn.

Enota aktivnosti encimov

Encimska enota (IU) je količina encima, ki katalizira transformacijo 1 µmol substrata v eni minuti.

Nato je Mednarodni sistem enot (SI) določil enoto encimske aktivnosti kot količino encima, ki pretvori 1 mol substrata v proizvod na sekundo. Ta enota je dobila ime katal (kat).

1 mol = 10 ⁶ µmol in 1 minuta = 60 sekund.

Zato je 1 katal enako 60 · 10 ⁶ ie. Ker je katal velika enota, se pogosto uporabljajo manjše enote, kot so: mikrokatal (µkat), 10 ^-6 katal in nanokatal (πkat), 10 ^-9 katal.

Specifična dejavnost

Je število enot encimske aktivnosti, deljeno z miligrami beljakovin v preskusnem vzorcu. Specifična aktivnost je neposredno povezana s stopnjo prečiščenosti encima.

Kako se meri aktivnost encimov?

Obstaja več metod za določanje aktivnosti encima. Izbira določene metode bo odvisna od cilja analize encimov; uporabnost metode; dostop do opreme, potrebne za izvedbo poskusa; stroški uporabe določene metode itd.

Obstajajo spektrofotometrične, fluorometrične, kemiluminiscenčne, kalorimetrične, radiometrične in kromatografske metode.

Spektrofotometrične metode so lahko kolorimetrične in odčitane v ultravijoličnem (UV) območju elektromagnetnega sevanja.

-Klorimetrična metoda

Temelji na tvorbi kromofore z encimskim delovanjem. Encimski aktivnosti lahko sledimo neprekinjeno ali neprekinjeno.

Nenehna oblika

V neprekinjeni obliki se reagenti namestijo v kiveto v spektrofotometru na želeni valovni dolžini, ki ustreza tisti, pri kateri ima kromofor največjo vrednost optične gostote; in da poleg tega ne sme biti noben poseg v drugo snov, ki bi se lahko ustvarila.

Encimatska reakcija se začne z dodatkom vzorca, ki vsebuje encim, katerega aktivnost je treba določiti. Hkrati se začne štoparica in občasno se zabeleži vrednost optične gostote.

Ker je znana enakovrednost optične gostote z moli substrata ali produktom encimskega delovanja, je odvisno od uporabljene tehnike mogoče izračunati molove porabljene podlage ali proizvedene molove.

Poleg tega, ker je bil izmerjen čas encimske reakcije, je mogoče dobiti molove, porabljene ali proizvedene na sekundo. Tako se encimska aktivnost vzpostavi v katalskih enotah.

Prekinjena oblika

V obliki šarže za določitev encimske aktivnosti se epruvete s sestavinami reakcije, razen vzorca, ki vsebuje encim ali drugo komponento, dajo v kopel pri 37 ° C. Nato se reakcija začne z dodatkom manjkajoče komponente.

Dovoli se čas, naveden s tehniko, in reakcija se konča z dodatkom spojine, ki reakcijo ustavi. V tem trenutku se odčita optična gostota in končno nadaljuje enako kot neprekinjeno za določanje encimske aktivnosti.

-Metoda odčitkov v ultravijolični svetlobi

Koencim nikotinamidadinukleotid ima na primer dve obliki: NADH (zmanjšan) in NAD ⁺ (oksidira). Prav tako ima koencim nikotinamitiinukleotidefosfat dve obliki NADPH in NADP ⁺ , reducirano in oksidirano.

Tako zmanjšane kot oksidirane oblike koencima se odčitavajo na dolžini 260 nm iz ultravijolične svetlobe; medtem se od ultravijolične svetlobe odčitajo le zmanjšane oblike na dolžini 340 nm.

Zato se v reakcijah oksidacije ali redukcije, v katerih sodelujejo imenovani koencimi, beremo pri 340 nm.

Določitev encimske aktivnosti je v bistvu enaka tisti, ki je sledila neprekinjeni obliki kolorimetrične metode; le da se optična gostota pri 340 nm odčita za opazovanje nastajanja NADH ali NADPH ali za merjenje porabe teh koencimov.

To je odvisno od tega, ali je izmerjena reakcija oksidacija ali redukcija. Z ustreznostjo med optično gostoto in moli NADH in NADPH, odvisno od primera, lahko encimsko aktivnost izračunamo tako, da delimo molove koencima na pretečeni čas v sekundah.

Uravnavanje aktivnosti encimov

Nadzor na ravni podlage ali izdelka

Ko se koncentracija substrata povečuje, se aktivnost encimov poveča. Toda pri določeni koncentraciji substrata sta aktivno mesto ali aktivna mesta encima nasičena, tako da aktivnost encima postane konstantna.

Vendar lahko produkt encimskega delovanja medsebojno deluje tudi z aktivnimi mesti encima, kar povzroči inhibicijo encimske aktivnosti.

Izdelek lahko deluje kot konkurenčni zaviralec; na primer lahko omenimo encim hekokinazo. Ta encim proizvaja fosforilacijo glukoze, kar povzroča glukozo-6-fosfat, spojino, ki se, ko se kopiči, zavira hekokinazo.

Nadzor povratnih informacij

Lahko se zgodi, da skupina encimov (A, B, C, D, E in F) zaporedno deluje na metabolični poti. Encim B uporablja izdelek Encima A kot substrat ipd.

Celica lahko, odvisno od svojih potreb po presnovi, aktivira ali zavira zaporedja encimskih aktivnosti. Na primer, lahko kopičenje produkta encima F deluje tako, da zavira encim A ali katerikoli izmed encimov v zaporedju.

Alosterni encimi

Encim je lahko sestavljen iz več podenot, vsaka s svojimi aktivnimi mesti. Toda te podenote ne delujejo neodvisno, zato lahko aktivnost ene od podenot aktivira ali zavira delovanje ostalih.

Čeprav hemoglobin ne velja za encim, je veličasten model pojava alosterizma. Hemoglobin sestavljajo štiri beljakovinske verige, dve α verigi in dve β verigi, od katerih je vsaka pritrjena na hemsko skupino.

Med podenotami se lahko pojavi dva pojava: homoalosterizem in heteroalosterizem.

Homoalosterizem

Vezava substrata na eno od podenot poveča afiniteto drugih podenot za substrat, kar posledično poveča encimsko aktivnost vsake od preostalih podenot.

Prav tako inhibicija encimske aktivnosti v eni od podenot ustvari enak učinek tudi v ostalih.

V primeru hemoglobina bo vezava kisika na hemsko skupino ene od beljakovinskih verig povzročila povečanje avidnosti za kisik v preostalih verigah.

Prav tako sproščanje kisika iz hemske skupine povzroči sproščanje kisika iz preostalih skupin beljakovinskih verig.

Heterolosterizem

Vezava aktivirajoče ali inhibirajoče snovi, razen substrata, na eno od podenot povzroči aktiviranje ali inhibicijo encimske aktivnosti v drugih podenotah.

V primeru hemoglobina vezava na hemsko skupino H ⁺ , CO ₂ in 2,3-difosfoglicerata na eno od podenot zmanjšuje pripadnost hemske skupine kisiku, kar povzroči njegovo sproščanje. To sproščanje kisika nastaja tudi v drugih verigah hemoglobina.

Dejavniki, ki vplivajo na delovanje encimov

-Koncentracija podlage

Ko se koncentracija substrata povečuje, se poveča tudi aktivnost encimov. To je posledica povečanega dostopa molekul substrata do aktivnih mest encima.

Toda pri določeni koncentraciji substrata so vsa aktivna mesta encima nasičena z njim, kar povzroča, da se encimska aktivnost ne poveča, tudi če se poveča koncentracija substrata.

-pH iz encimske reakcije

Encimi imajo optimalen pH, pri katerem je pripadnost encimu za substrat najvišja. Pri tem pH dosežemo največjo vrednost encimske aktivnosti.

Prevelika kislost ali bazičnost medija lahko povzroči denaturacijo encima, kar posledično zmanjša njegovo aktivnost.

Profil pH encimske aktivnosti je pester. Tako ima na primer pepsin največjo aktivnost med 1-2 pH enotami; optimalni pH - 8; in papain ima konstantno aktivnost med pH vrednostjo med 4 in 8.

-Temperatura encimske reakcije

Encimska aktivnost se povečuje s povečanjem temperature. Na splošno se aktivnost encimov podvoji za vsakih 10 stopinj povečanja, dokler ne dosežemo optimalne temperature za aktivnost encimov.

Ko pa je prekoračena optimalna temperatura, se aktivnost encimov zmanjšuje, ko se temperatura reakcije zvišuje. To je posledica dejstva, da se beljakovine in s tem encimi podvržejo denaturaciji zaradi čezmernega zvišanja temperature.

-Ionska koncentracija reakcije

Na splošno imajo encimi optimalno aktivnost v območju koncentracij med 0 in 500 mmol / L. Vendar se pri višjih koncentracijah aktivnost encima ponavadi zmanjša.

V teh okoliščinah se nekatere ionske interakcije v encimih, potrebne za njihovo največjo aktivnost, blokirajo.

Reference

1. Segel, IH (1975). Biokemijski izračuni. ( ^2. izdaja). John Wiley & Sons, INC
2. Lehninger, AL (1975). Biokemija. ( ^2. izdaja). Vredno založnikov, vklj.
3. Mathews, CK, van Holde, KE in Ahern, KG (2002). Biokemija. ( Izdaja 3 ^ra ). Pearson Addison Weshley.
4. Wikipedija. (2019). Encimski test. Pridobljeno: en.wikipedia.org
5. González Juan Manuel. (sf). Kinetični encim. Tečaj biomolekule. Pridobljeno: ehu.eus