Enzymatische Aktivitätseinheit, Messung, Regulierung und Faktoren

Der enzymatische Aktivität Es ist eine Möglichkeit, die Menge des zu einem bestimmten Zeitpunkts vorhandenen Enzyms auszudrücken. Gibt die Menge an Substrat an, die durch die katalytische Wirkung des Enzyms pro Zeiteinheit in ein Produkt transformiert wird.

Es wird von den Bedingungen beeinflusst, unter denen die enzymatische Reaktion stattfindet, weshalb sie normalerweise auf die Temperatur verwiesen wird, bei der sie gemessen wird. Aber was sind Enzyme? Sie sind biologische Katalysatoren, die die Geschwindigkeit einer Reaktion beschleunigen können.

Ananas oder Ananás, Früchte, die das Bromelin -Enzym enthält und daher eine hohe enzymatische Aktivität aufweist .Quelle: h. Zell [CC BY-SA 3.0 (https: // creativecommons.Org/lizenzen/by-sa/3.0)]]

Enzyme sind im Allgemeinen Proteine ​​mit Ausnahme von Ribosomen, RNA -Molekülen mit enzymatischer Aktivität. 

Enzyme erhöhen die Geschwindigkeit der Reaktion, indem sie die Energiebarriere (Aktivierungsenergie) verringert; dass der Übergangsstatus abgelaufen sein muss und die Reaktion daher auftritt.

Die Substratmoleküle, die die Übergangsstatus erleben, erleben strukturelle Veränderungen, die dazu führen,. Basierend auf den Funktionen, die sie erfüllen, werden Enzyme in sechs große Gruppen eingeteilt.

Bromeline- und Papain -Enzyme sind beispielsweise proteolytische (Hydrolase) Enzyme, die in Ananas oder Ananá bzw. in Papaya oder Milchky zu finden sind.

Es ist bekannter.

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Enzimatische Aktivitätseinheit

Die enzymatische Einheit (UI) ist die Menge des Enzyms, die die Transformation von 1 µmol Substrat in einer Minute katalysiert.

Anschließend definierte das internationale System der Einheiten (SI) die Einheit der enzymatischen Aktivität als die Menge an Enzym, die 1 Mol Substrat in ein Produkt pro Sekunde umwandelt. Diese Einheit hieß Katal (KAT).

1 mol = 10⁶ µmol und 1 Minute = 60 Sekunden.

Daher entspricht 1 Katal 60 · 10⁶ Ui. Da das Katal eine große Einheit ist, werden normalerweise kleinere Einheiten verwendet, wie z. B. die Mikrokatal (µkat), 10^-6 Katal und die Nanokatal (πkat), 10^-9 Katal.

Spezielle Aktivität

Es ist die Anzahl der Einheiten der enzymatischen Aktivität geteilt durch die Milligramm Protein der Probe, die einer Prüfung ausgesetzt ist. Die spezifische Aktivität steht in direktem Zusammenhang mit dem Grad der Enzymreinigung.

Wie wird die enzymatische Aktivität gemessen??

Es gibt verschiedene Methoden zur Bestimmung der Aktivität eines Enzyms. Die Wahl einer bestimmten Methode hängt vom Ziel des enzymatischen Aufsatzes ab. die Anwendbarkeit der Methode; Zugang zu den erforderlichen Geräten, um das Experiment durchzuführen; Die Kosten für die Verwendung einer bestimmten Methode usw.

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Es gibt spektropometrische, fluorometrische, chemolumineszenz-, kalorimetrische, radiometrische und chromatographische Methoden.

Spektrophotometrische Methoden können kolorimetrisch sein und Messwerte im UV -Bereich (UViolet) der elektromagnetischen Strahlung (UViolet).

-Kolorimetrische Methode

Es basiert auf der Erzeugung eines Chromophors durch enzymatische Wirkung. Die enzymatische Aktivität kann kontinuierlich oder diskontinuierlich befolgt werden.

Kontinuierliche Form

In der kontinuierlichen Form werden die Reagenzien in einen Eimer im Spektrophotometer zur gewünschten Wellenlänge platziert, was entspricht, dass das Chromophor seinen maximalen Wert der optischen Dichte aufweist; und darüber hinaus gibt es keine Störung einer anderen Substanz, die erzeugt werden kann.

Die enzymatische Reaktion beginnt durch die Sucht der im Enzym enthaltenen Probe, deren Aktivität zu bestimmen ist. Gleichzeitig wird die Stoppuhr betrieben, und jederzeit wird der optische Dichtewert festgestellt.

Da die Äquivalenz der optischen Dichte mit den Mol des Substrats oder des Produkts der enzymatischen Wirkung bekannt ist, können die verwendeten Techniken oder der produzierten Mol berechnet werden.

Zusätzlich können die Maulwürfe, die pro Sekunde aus der enzymatischen Reaktion abgebrochen wurden, in der Zeit gemessen werden. Somit wird die enzymatische Aktivität in Katal -Einheiten festgelegt.

Diskontinuierliche Form

In der diskontinuierlichen Form der Bestimmung der enzymatischen Aktivität werden die Testrohre mit den Reaktionskomponenten mit Ausnahme der im Enzym oder einer anderen Komponente enthaltenen Probe in einem Bad bei 37 ° C platziert. Die Reaktion beginnt dann mit der Sucht der fehlenden Komponente.

Die Zeit, in der die Technik angibt, tritt auf, und die Reaktion wird durch die Sucht einer Verbindung abgeschlossen, die die Reaktion stoppt. Die optische Dichte wird zu dieser Zeit gelesen und erfolgt schließlich auf die gleiche Weise wie auf kontinuierliche Weise, um die enzymatische Aktivität zu bestimmen.

-Messmethode im ultravioletten Licht

Das Coenzym Nicotinamidadinucleótido zum Beispiel hat zwei Formen: NADH (reduziert) und NAD⁺ (oxidiert). Auch das Coenzym Nicotinamidadinucleódophosphat hat zwei NADPH- und NADP -Formen⁺, reduziert bzw. oxidiert.

Sowohl die reduzierten als auch die oxidierten Formen des Coenzyms werden mit einer Länge von 260 nm ultraviolettem Licht gelesen; In der Zwischenzeit werden nur reduzierte Formen mit einer Länge von 340 nm Ultraviolettlicht gelesen.

Daher werden sowohl in den Oxidation als auch bei Reduktionsreaktionen, bei denen die festgelegten Coenzyme eingreifen, 340 nm gelesen.

Die Bestimmung der enzymatischen Aktivität ist im Wesentlichen die gleiche wie die in der kontinuierlichen Form der kolorimetrischen Methode; Außer dass die optische Dichte bei 340 nm gelesen wird, um die Erzeugung von NADH oder NADPH zu beobachten oder den Verbrauch dieser Coenzyme zu messen.

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Dies hängt, wenn die gemessene Reaktion Oxidation oder Reduktion ist.  Durch die Korrespondenz zwischen der optischen Dichte und den Mol von NADH und NADPH kann die enzymatische Aktivität berechnet werden.

Regulation der Enzymaktivität

Kontrolle auf Substrat oder Produktebene

Wenn die Substratkonzentration zunimmt, nimmt die enzymatische Aktivität zu. Zu einer bestimmten Konzentration des Substrats ist der aktive Zentrum oder die aktiven Stellen des Enzyms gesättigt, sodass die enzymatische Aktivität konstant wird.

Das Produkt der enzymatischen Wirkung kann jedoch auch mit aktiven Enzymstellen interagieren und eine enzymatische Aktivitätshemmung erzeugen.

Das Produkt kann als wettbewerbsfähiger Inhibitor fungieren; Zum Beispiel kann das Hexoquinase -Enzym erwähnt werden. Dieses Enzym produziert die Phosphorylierung von Glucose, die Glucose-6-phosphat verursacht, die bei der Ansammlung Hexoquinase hemmt.

Retroaktionskontrolle

Es kann passieren, dass eine Gruppe von Enzymen (A, B, C, D, E und F) nacheinander auf einem Stoffwechselweg handelt. Enzym B verwendet als Substrat das Produkt des Enzyms A und so weiter.

Die Zelle kann abhängig von ihren Stoffwechselanforderungen die Sequenzen enzymatischer Aktivitäten aktivieren oder hemmen. Zum Beispiel kann die Akkumulation des Enzymprodukts F durch die Hemmung des Enzyms A oder eines anderen der Enzyme der Sequenz wirken.

Alosterische Enzyme

Ein Enzym kann durch mehrere Untereinheiten gebildet werden, die jeweils mit ihren jeweiligen aktiven Stellen. Diese Untereinheiten wirken jedoch nicht unabhängig, sodass die Aktivität einer der Untereinheiten die Wirkung der verbleibenden Aktivitäten aktivieren oder hemmen kann.

Obwohl Hämoglobin nicht als Enzym angesehen wird, ist es ein großartiges Modell des Aloosterismus -Phänomens. Hämoglobin besteht aus vier Proteinketten, zwei α -Ketten und zwei β -Ketten, die jeweils zusammen mit einer Hämogruppe.

Unter den Untereinheiten können zwei Phänomene auftreten: Homoalosterismus und Heteroalosterismo.

Homoalosterismus

Die Vereinigung des Substrats zu einer der Untereinheiten erhöht die Affinität der anderen Untereinheiten durch das Substrat und erhöht die enzymatische Aktivität jeder der verbleibenden Untereinheiten.

Ebenso erzeugt die Hemmung der enzymatischen Aktivität in einer der Untereinheiten den gleichen Effekt auf die verbleibenden.

Im Fall von Hämoglobin, der Vereinigung von Sauerstoff zu einer Hämogruppe einer der Proteinketten, wird dies aufgrund von Sauerstoff in den verbleibenden Ketten zu einer Zunahme der Avidität führen.

Ebenso verursacht die Freisetzung des Sauerstoffs einer Hämogruppe die Freisetzung von Sauerstoff aus den verbleibenden Gruppen der Proteinketten.

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Heterolosterismus

Die Vereinigung einer aktivierenden oder inhibitorischen Substanz, außer dem Substrat zu einer der Untereinheiten, verursacht eine Aktivierung oder Hemmung der enzymatischen Aktivität in den anderen Untereinheiten.

Im Fall von Hämoglobin, der Hemo de H Union⁺, CO₂ und 2,3-diffoglyceration zu einer der Untereinheiten verringert die Affinität der Hämogruppe durch Sauerstoff und verursacht ihre Freisetzung. Diese Sauerstofffreisetzung wird auch in den anderen Hämoglobinketten produziert.

Faktoren, die die enzymatische Aktivität beeinflussen

-Substratkonzentration

Wenn die Substratkonzentration zunimmt, nimmt auch die enzymatische Aktivität zu. Dies ist auf einen größeren Zugang der Substratmoleküle zu den aktiven Stellen des Enzyms zurückzuführen.

Für eine bestimmte Konzentration des Substrats sind alle aktiven Stellen des Enzyms gesättigt, was dazu führt.

-pH der enzymatischen Reaktion

Enzyme haben einen optimalen pH -Wert, bei dem die Affinität des Enzyms durch das Substrat maximal ist. Der maximale Wert der enzymatischen Aktivität wird zu diesem pH -Wert erreicht.

Der Überschuss an Säure oder Basizität der Umwelt kann eine Denaturierung des Enzyms verursachen und damit seine Aktivität verringert.

Das pH -Profil der enzymatischen Aktivität ist variiert. So hat Pepsin beispielsweise eine maximale Aktivität zwischen 1-2 pH-Einheiten; Tripsin hat einen optimalen pH -Wert von 8; Und Papaine hat eine konstante Aktivität zwischen einem pH -Bereich zwischen 4 und 8.

-Enzymatische Reaktionstemperatur

Die enzymatische Aktivität steigt mit zunehmender Temperatur. Im Allgemeinen verdoppelt sich die enzymatische Aktivität für alle 10 Grad Zunahme, bis die optimale Temperatur der enzymatischen Aktivität erreicht ist.

Durch die optimale Temperatur nimmt die enzymatische Aktivität jedoch tendenziell ab, wenn die Reaktionstemperatur zunimmt. Dies liegt daran, dass Proteine ​​und damit Enzyme aufgrund einer übermäßigen Temperaturerhöhung unter einer Denaturierung leiden.

-Ionenkonzentration der Reaktion

Im Allgemeinen haben Enzyme eine optimale Aktivität in einem Konzentrationsbereich zwischen 0 und 500 mmol/l. Bei größeren Konzentrationen nimmt die enzymatische Aktivität jedoch tendenziell ab.

Unter diesen Umständen sind bestimmte ionische Wechselwirkungen in Enzymen blockiert und für die maximale Aktivität erforderlich.

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