AKTIBIDAD NG ENZIM: YUNIT, PAGSUKAT, REGULASYON AT MGA KADAHILANAN - CHEMISTRY - 2025

Ang aktibidad ng enzymatic ay isang paraan upang maipahayag ang dami ng enzyme na naroroon sa isang oras. Ipinapahiwatig ang dami ng substrate na nagbago sa produkto, sa pamamagitan ng catalytic aksyon ng enzyme bawat yunit ng oras.

Ito ay naiimpluwensyahan ng mga kundisyon kung saan nagaganap ang reaksyon ng enzymatic, kung bakit ito ay karaniwang tumutukoy sa temperatura kung saan ito nasukat. Ngunit ano ang mga enzyme? Ang mga ito ay biological catalysts, na may kakayahang pabilisin ang bilis ng isang reaksyon nang hindi sumasailalim sa hindi maibabalik na pagbabago sa panahon ng proseso ng catalyzed.

Ang pinya o pinya, prutas na naglalaman ng bromelain ng enzyme, at samakatuwid ay nagpapakita ng mataas na aktibidad ng enzymatic Source: H. Zell

Ang mga enzim, sa pangkalahatan, ay mga protina na may pagbubukod sa mga ribosom, RNA molekula na may aktibidad na enzymatic.

Ang mga enzyme ay nagdaragdag ng bilis ng reaksyon sa pamamagitan ng pagbawas ng barrier ng enerhiya (enerhiya ng pag-activate); dapat itong mag-expire upang maabot ang estado ng paglipat at sa gayo’y nangyayari ang reaksyon.

Ang mga molekula ng substrate na umaabot sa estado ng paglipat ay sumasailalim sa mga pagbabago sa istruktura, na humahantong sa kanila upang bigyan ang mga molekula ng produkto. Batay sa mga pag-andar na kanilang tinutupad, ang mga enzyme ay inuri sa anim na malalaking grupo: ang mga oxyreductases, transferases, hydrolases, lyases, isomerases, at ligases.

Ang mga enzymes bromelain at papain, halimbawa, ay mga proteolytic enzymes (hydrolases) na matatagpuan sa pinya o pinya, at papaya o papaya, ayon sa pagkakabanggit.

Ito ay kilala na ang parehong pinya at papaya ay pinadali ang proseso ng pagtunaw, dahil sa pamamagitan ng pag-arte ng mga proteolytic enzymes na naglalaman ng mga ito, nakakatulong sila sa pagtunaw ng mga protina mula sa, iyon ay, karne at butil.

Yunit ng aktibidad ng enzyme

Ang yunit ng enzyme (IU) ay ang halaga ng enzyme na catalyzes ang pagbabagong-anyo ng 1 µmol ng substrate sa isang minuto.

Kasunod nito, tinukoy ng International System of Units (SI) ang yunit ng aktibidad ng enzyme bilang ang dami ng enzyme na nagpalit ng 1 mole ng substrate sa produkto bawat segundo. Natanggap ng yunit na ito ang pangalan ng katal (kat).

1 nunal = 10 ⁶ µmol at 1 minuto = 60 segundo.

Samakatuwid, 1 katal ay katumbas ng 60 · 10 ⁶ IU. Bilang ang katal ay isang malaking yunit, ang mga maliliit na yunit ay madalas na ginagamit, tulad ng: ang microkatal (µkat), 10 ^-6 katal, at ang nanokatal (πkat), 10 ^-9 katal.

Tiyak na aktibidad

Ito ang bilang ng mga yunit ng aktibidad ng enzyme na hinati ng mga milligrams ng protina sa sample sa ilalim ng pagsubok. Ang tiyak na aktibidad ay direktang nauugnay sa antas ng paglilinis ng enzyme.

Paano sinusukat ang aktibidad ng enzyme?

Mayroong maraming mga pamamaraan para sa pagtukoy ng aktibidad ng isang enzyme. Ang pagpili ng isang partikular na pamamaraan ay depende sa layunin ng assay ng enzyme; ang kakayahang magamit ng pamamaraan; pag-access sa kagamitan na kinakailangan upang magsagawa ng eksperimento; ang gastos ng paggamit ng isang partikular na pamamaraan, atbp.

Mayroong spectrophotometric, fluorometric, chemiluminescence, calorimetric, radiometric at chromatographic na pamamaraan.

Ang mga pamamaraan ng Spectrophotometric ay maaaring colorimetric at mabasa sa ultraviolet (UV) na rehiyon ng electromagnetic radiation.

Pamamaraan -Colorimetric

Ito ay batay sa henerasyon ng isang chromophore sa pamamagitan ng pagkilos ng enzymatic. Ang aktibidad ng enzyme ay maaaring sundin nang patuloy o walang tigil.

Patuloy na form

Sa patuloy na form, ang mga reagents ay inilalagay sa isang cuvette sa spectrophotometer sa nais na haba ng daluyong, na tumutugma sa isa kung saan ang kromophore ay may pinakamataas na halaga ng optical density; at bilang karagdagan, walang pagkagambala sa isa pang sangkap na maaaring mabuo.

Ang reaksyon ng enzymatic ay sinimulan ng pagdaragdag ng sample na naglalaman ng enzyme, ang aktibidad na kung saan ay matutukoy. Kasabay nito, ang segundometro ay sinimulan, at paminsan-minsan, ang nabanggit na halaga ng density ng optiko.

Tulad ng pagkakapareho ng optical density kasama ang mga moles ng substrate o ang produkto ng pagkilos ng enzymatic ay kilala, depende sa pamamaraan na ginamit, ang mga moles ng substrate na natupok o ang mga moles na ginawa ay maaaring kalkulahin.

Bukod dito, dahil ang lumipas na oras ng reaksyon ng enzymatic ay sinusukat, ang mga moles natupok o ginawa bawat segundo ay maaaring makuha. Kaya, ang aktibidad ng enzymatic ay itinatag sa mga yunit ng katal.

Walang tigil na hugis

Sa form ng batch upang matukoy ang aktibidad ng enzymatic, ang mga tubo ng pagsubok na may mga sangkap ng reaksyon, maliban sa sample na naglalaman ng enzyme o ibang sangkap, ay inilalagay sa isang paliguan sa 37ºC. Ang reaksyon ay pagkatapos ay nagsimula sa pagdaragdag ng nawawalang sangkap.

Ang oras na ipinahiwatig ng pamamaraan ay pinapayagan na mangyari, at ang reaksyon ay natapos sa pamamagitan ng pagdaragdag ng isang tambalan na humihinto sa reaksyon. Ang optical density ay binabasa sa sandaling iyon, at sa wakas ay nagpapatuloy sa parehong paraan tulad ng sa patuloy na paraan upang matukoy ang aktibidad ng enzymatic.

-Method ng mga pagbasa sa ultraviolet light

Ang coenzyme nicotinamidadinucleotide, halimbawa, ay may dalawang anyo: NADH (nabawasan), at NAD ⁺ (na-oxidized). Gayundin, ang coenzyme nicotinamityinucleotidephosphate ay may dalawang anyo na NADPH at NADP ⁺ , nabawasan at na-oxidized, ayon sa pagkakabanggit.

Ang parehong mga nabawasan at na-oxidized na form ng coenzyme ay binabasa sa haba ng 260 nm mula sa ultraviolet light; Samantala, tanging ang mga nabawasan na form ay mabasa sa haba ng 340 nm mula sa ilaw ng ultraviolet.

Samakatuwid, kapwa sa oksihenasyon o pagbawas ng mga reaksyon kung saan nakakuha ng bahagi ang pinangalanang coenzymes, nabasa sila sa 340 nm.

Ang pagpapasiya ng aktibidad ng enzymatic, sa kakanyahan, ay pareho sa sumunod sa patuloy na anyo ng paraan ng colorimetric; maliban na ang optical density sa 340 nm ay binabasa upang obserbahan ang henerasyon ng NADH o NADPH, o upang masukat ang pagkonsumo ng mga coenzymes na ito.

Ito ay depende sa kung ang sinusukat na reaksyon ay oksihenasyon o pagbawas. Sa pamamagitan ng pagsusulat sa pagitan ng optical density at moles ng NADH at NADPH, tulad ng kaso, ang aktibidad ng enzymatic ay maaaring kalkulahin sa pamamagitan ng paghati sa mga moles ng coenzyme ng mga lumipas na oras sa ilang segundo.

Regulasyon ng aktibidad ng enzyme

Kontrol sa antas ng substrate o produkto

Habang tumataas ang konsentrasyon ng substrate, tumataas ang aktibidad ng enzyme. Ngunit sa isang tiyak na konsentrasyon ng substrate, ang aktibong site o aktibong mga site ng enzyme ay puspos, upang ang aktibidad ng enzyme ay nagiging pare-pareho.

Gayunpaman, ang produkto ng pagkilos ng enzymatic ay maaari ring makipag-ugnay sa mga aktibong site ng enzyme, na gumagawa ng isang pagsugpo sa aktibidad ng enzymatic.

Ang produkto ay maaaring kumilos bilang isang mapagkumpitensya inhibitor; halimbawa, ang nabanggit na hexokinase ng enzyme. Ang enzyme na ito ay gumagawa ng phosphorylation ng glucose na nagbibigay ng pagtaas sa glucose-6-phosphate, isang tambalan na, kapag naipon, pinipigilan ang hexokinase.

Kontrol ng feedback

Maaaring mangyari na ang isang pangkat ng mga enzyme (A, B, C, D, E at F) ay kumilos nang sunud-sunod sa isang metabolic path. Ginagamit ng Enzyme B ang produkto ng Enzyme A bilang isang substrate, at iba pa.

Ang cell, depende sa mga kinakailangan ng metabolic nito, ay maaaring buhayin o pigilan ang mga pagkakasunud-sunod ng mga aktibidad na enzymatic. Halimbawa, ang akumulasyon ng produkto ng enzyme F ay maaaring kumilos sa pamamagitan ng pagpigil sa enzyme A o anumang iba pang mga enzymes sa pagkakasunud-sunod.

Allosteric enzymes

Ang isang enzyme ay maaaring binubuo ng maraming mga subunits, bawat isa ay may kani-kanilang aktibong mga site. Ngunit ang mga subunits na ito ay hindi kumikilos nang nakapag-iisa, kaya't ang aktibidad ng isa sa mga subunits ay maaaring mag-aktibo o mapigilan ang pagkilos ng pahinga.

Bagaman ang hemoglobin ay hindi itinuturing na isang enzyme, ito ay isang kahanga-hangang modelo para sa hindi pangkaraniwang bagay ng allosterism. Ang Hemoglobin ay binubuo ng apat na chain chain, dalawang chain chain at dalawang β chain, ang bawat isa sa kanila ay naka-attach sa isang pangkat ng heme.

Dalawang mga phenomena ang maaaring mangyari sa pagitan ng mga subunits: homoalosterism at heteroalosterism.

Homoalosterism

Ang pagbubuklod ng substrate sa isa sa mga subunits ay nagdaragdag ng pagkakaugnay ng iba pang mga subunits para sa substrate, sa turn pagtaas ng aktibidad ng enzymatic ng bawat natitirang mga subunits.

Gayundin, ang pagsugpo sa aktibidad ng enzymatic sa isa sa mga subunits ay gumagawa ng parehong epekto sa natitira.

Sa kaso ng hemoglobin, ang pagbubuklod ng oxygen sa isang pangkat ng heme ng isa sa mga kadena ng protina ay magdudulot ng pagtaas sa pagiging epektibo para sa oxygen sa natitirang mga tanikala.

Gayundin, ang paglabas ng oxygen mula sa isang pangkat ng heme ay nagiging sanhi ng pagpapalabas ng oxygen mula sa natitirang mga grupo ng mga chain chain.

Heterolosterism

Ang pagbubuklod ng isang pag-activate o pag-inhibit ng sangkap, maliban sa substrate, sa isa sa mga subunits ay magiging sanhi ng isang pagsasaaktibo o pagsugpo sa aktibidad ng enzymatic sa iba pang mga subunits.

Sa kaso ng hemoglobin, ang pagbubuklod sa pangkat ng heme ng H ⁺ , CO ₂ at 2,3-diphosphoglycerate sa isa sa mga subunits, binabawasan ang pagkakaugnay ng pangkat ng heme para sa oxygen, na nagiging sanhi ng paglabas nito. Ang paglabas ng oxygen na ito ay ginawa din sa iba pang mga kadena ng hemoglobin.

Ang mga salik na nakakaimpluwensya sa aktibidad ng enzyme

-Pagsasama-sama ng substrate

Habang tumataas ang konsentrasyon ng substrate, tumataas din ang aktibidad ng enzyme. Ito ay dahil sa pagtaas ng pag-access ng mga molekula ng substrate sa mga aktibong site ng enzyme.

Ngunit, para sa isang naibigay na konsentrasyon ng substrate, ang lahat ng mga aktibong site ng enzyme ay saturated kasama nito, na nagdudulot na ang aktibidad ng enzymatic ay hindi tataas kahit na ang konsentrasyon ng substrate ay nadagdagan.

-pH mula sa reaksyon ng enzymatic

Ang mga enzyme ay may isang pinakamabuting kalagayan na pH kung saan ang pagkakaugnay ng enzyme para sa substrate ay pinakamataas. Sa pH na ito ang maximum na halaga ng aktibidad ng enzymatic ay naabot.

Ang labis na kaasiman o pangunahing kaalaman ng daluyan ay maaaring magdulot ng isang denaturation ng enzyme, dahil dito mababawasan ang aktibidad nito.

Ang profile ng pH ng aktibidad ng enzyme ay iba-iba. Kaya halimbawa, ang pepsin ay may isang maximum na aktibidad sa pagitan ng mga 1-2 pH unit; Ang trypsin ay may isang pinakamabuting kalagayan na PH ng 8; at ang papain ay may palaging aktibidad sa pagitan ng isang saklaw ng pH sa pagitan ng 4 at 8.

-Temperature ng reaksyon ng enzymatic

Ang aktibidad ng enzyme ay tumataas habang tumataas ang temperatura. Sa pangkalahatan, ang aktibidad ng enzyme ay nagdodoble para sa bawat 10 degree ng pagtaas, hanggang sa naabot ang pinakamabuting kalagayan na temperatura para sa aktibidad ng enzyme.

Gayunpaman, kapag ang optimum na temperatura ay lumampas, ang aktibidad ng enzyme ay may posibilidad na bumaba habang tumataas ang temperatura ng reaksyon. Ito ay dahil sa ang katunayan na ang mga protina, at samakatuwid ang mga enzyme, ay sumasailalim sa denaturation dahil sa labis na pagtaas ng temperatura.

-Ionic konsentrasyon ng reaksyon

Sa pangkalahatan, ang mga enzyme ay may pinakamainam na aktibidad sa isang saklaw ng konsentrasyon, sa pagitan ng 0 at 500 mmol / L. Gayunpaman, para sa mas mataas na konsentrasyon, ang aktibidad ng enzyme ay may posibilidad na bumaba.

Sa ilalim ng mga sitwasyong ito, ang ilang mga ionic na pakikipag-ugnay sa mga enzymes, kinakailangan para sa kanilang maximum na aktibidad, ay naharang.

Mga Sanggunian

1. Segel, IH (1975). Mga Pagkalkula ng Biochemical. (2 ^nd Edition). John Wiley & Sons, INC
2. Lehninger, AL (1975). Biochemistry. (2 ^nd Edition). Worth Publisher, inc.
3. Mathews, CK, van Holde, KE at Ahern, KG (2002). Biochemistry. (3 ^ra Edition). Pearson Addison Weshley.
4. Wikipedia. (2019). Enzyme assay. Nabawi mula sa: en.wikipedia.org
5. González Juan Manuel. (sf). Kinetic enzyme. Kurso ng Biomolecules. Nabawi mula sa: ehu.eus