AKTIVITI ENZIM: UNIT, PENGUKURAN, PERATURAN DAN FAKTOR - KIMIA - 2026

The aktiviti enzim adalah satu cara untuk menyatakan jumlah yang hadir enzim pada masa yang diberikan. Menunjukkan jumlah substrat yang diubah menjadi produk, dengan tindakan pemangkin enzim per unit masa.

Ini dipengaruhi oleh keadaan di mana reaksi enzimatik berlaku, itulah sebabnya biasanya merujuk pada suhu di mana ia diukur. Tetapi apa itu enzim? Mereka adalah pemangkin biologi, mampu mempercepat kelajuan tindak balas tanpa mengalami perubahan yang tidak dapat dipulihkan semasa proses pemangkin.

Nanas atau nanas, buah yang mengandungi enzim bromelain, dan oleh itu menunjukkan aktiviti enzimatik yang tinggi Sumber: H. Zell

Enzim, secara amnya, adalah protein kecuali ribosom, molekul RNA dengan aktiviti enzimatik.

Enzim meningkatkan kelajuan tindak balas dengan mengurangkan penghalang tenaga (tenaga pengaktifan); yang mesti habis untuk mencapai keadaan peralihan dan dengan itu reaksi berlaku.

Molekul substrat yang mencapai keadaan peralihan mengalami perubahan struktur, yang menyebabkan mereka menimbulkan molekul produk. Berdasarkan fungsi yang mereka tunaikan, enzim diklasifikasikan ke dalam enam kumpulan besar: oxyreductases, transferases, hydrolases, lyases, isomerases, and ligases.

Enzim bromelain dan papain, misalnya, adalah enzim proteolitik (hidrolase) yang masing-masing terdapat dalam nanas atau nanas, dan betik atau betik.

Telah diketahui bahawa nanas dan betik mempermudah proses pencernaan, kerana dengan bertindak enzim proteolitik yang dikandungnya, mereka membantu mencerna protein dari, yaitu daging dan biji-bijian.

Unit aktiviti enzim

Unit enzim (IU) adalah jumlah enzim yang menjadi pemangkin kepada transformasi 1 µmol substrat dalam satu minit.

Selepas itu, Sistem Unit Antarabangsa (SI) mendefinisikan unit aktiviti enzim sebagai jumlah enzim yang mengubah 1 mol substrat menjadi produk per saat. Unit ini menerima nama katal (kat).

1 mol = 10 ⁶ µmol dan 1 minit = 60 saat.

Oleh itu, 1 katal sama dengan 60 · 10 ⁶ IU. Oleh kerana katal adalah unit besar, unit yang lebih kecil sering digunakan, seperti: mikrokatal (µkat), 10 ^-6 katal, dan nanokatal (πkat), 10 ^-9 katal.

Aktiviti khusus

Ini adalah jumlah unit aktiviti enzim dibahagi dengan miligram protein dalam sampel yang diuji. Aktiviti khusus berkaitan secara langsung dengan tahap pemurnian enzim.

Bagaimana aktiviti enzim diukur?

Terdapat beberapa kaedah untuk menentukan aktiviti enzim. Pemilihan kaedah tertentu akan bergantung pada objektif pengujian enzim; keberkesanan kaedah; akses ke peralatan yang diperlukan untuk menjalankan eksperimen; kos menggunakan kaedah tertentu, dll.

Terdapat kaedah spektrofotometri, fluorometrik, chemiluminescence, kalorimetrik, radiometrik dan kromatografi.

Kaedah spektrofotometri boleh menjadi kolorimetrik dan dibaca di kawasan ultraviolet (UV) sinaran elektromagnetik.

-Kolorimetrik kaedah

Ia berdasarkan penghasilan kromofor dengan tindakan enzimatik. Aktiviti enzim dapat diikuti secara berterusan atau tidak teratur.

Bentuk berterusan

Dalam bentuk berterusan, reagen ditempatkan dalam cuvette di spektrofotometer pada panjang gelombang yang diinginkan, yang sesuai dengan yang di mana kromofor mempunyai nilai ketumpatan optik maksimumnya; dan bahawa di samping itu, tidak ada gangguan dengan bahan lain yang mungkin dihasilkan.

Reaksi enzimatik dimulakan dengan penambahan sampel yang mengandungi enzim, yang mana aktivitasnya harus ditentukan. Pada masa yang sama, jam randik dimulakan, dan dari semasa ke semasa, nilai ketumpatan optik diperhatikan.

Seperti yang diketahui kesetaraan kepadatan optik dengan mol substrat atau produk tindakan enzimatik, bergantung pada teknik yang digunakan, mol substrat yang dimakan atau tahi lalat yang dihasilkan dapat dihitung.

Selanjutnya, sejak masa berlalu reaksi enzimatik telah diukur, tahi lalat yang dimakan atau dihasilkan per saat dapat diperoleh. Oleh itu, aktiviti enzimatik ditetapkan dalam unit katal.

Bentuk tidak berterusan

Dalam bentuk kumpulan untuk menentukan aktiviti enzimatik, tabung uji dengan komponen tindak balas, kecuali sampel yang mengandungi enzim atau komponen lain, diletakkan di dalam mandi air pada suhu 37ºC. Reaksi kemudian dimulakan dengan penambahan komponen yang hilang.

Masa yang ditunjukkan oleh teknik dibiarkan berlaku, dan reaksi ditamatkan dengan penambahan sebatian yang menghentikan reaksi. Ketumpatan optik dibaca pada masa itu, dan akhirnya berjalan dengan cara yang sama seperti cara berterusan untuk menentukan aktiviti enzimatik.

-Metode bacaan dalam cahaya ultraviolet

Koenzim nikotinamidadinucleotide, misalnya, mempunyai dua bentuk: NADH (dikurangkan), dan NAD ⁺ (teroksidasi). Begitu juga, koenzim nicotinamityinucleotidephosphate mempunyai dua bentuk NADPH dan NADP ⁺ , masing-masing dikurangkan dan dioksidakan.

Kedua-dua bentuk koenzim yang dikurangkan dan teroksidasi dibaca pada panjang 260 nm dari sinar ultraviolet; sementara itu, hanya bentuk yang dikurang dibaca pada jarak 340 nm dari sinar ultraviolet.

Oleh itu, baik dalam tindak balas pengoksidaan atau pengurangan di mana koenzim bernama mengambil bahagian, ia dibaca pada 340 nm.

Penentuan aktiviti enzimatik, pada dasarnya, adalah sama dengan yang diikuti dalam bentuk berterusan kaedah kolorimetrik; kecuali bahawa ketumpatan optik pada 340 nm dibaca untuk memerhatikan penjanaan NADH atau NADPH, atau untuk mengukur penggunaan koenzim ini.

Ini bergantung pada sama ada tindak balas yang diukur adalah pengoksidaan atau pengurangan. Melalui korespondensi antara ketumpatan optik dan mol NADH dan NADPH, mengikut keadaannya, aktiviti enzimatik dapat dihitung dengan membagi mol koenzim dengan masa yang berlalu dalam beberapa saat.

Peraturan aktiviti enzim

Kawal pada tahap substrat atau produk

Apabila kepekatan substrat meningkat, aktiviti enzim meningkat. Tetapi pada kepekatan substrat tertentu, tapak aktif atau tapak aktif enzim tepu, sehingga aktiviti enzim menjadi tetap.

Walau bagaimanapun, produk tindakan enzimatik juga dapat berinteraksi dengan tapak aktif enzim, menghasilkan penghambatan aktiviti enzimatik.

Produk boleh bertindak sebagai perencat daya saing; sebagai contoh, enzim heksokinase boleh disebut. Enzim ini menghasilkan fosforilasi glukosa yang menghasilkan glukosa-6-fosfat, sebatian yang, apabila terkumpul, menghalang heksokinase.

Kawalan maklum balas

Ia boleh berlaku bahawa sekumpulan enzim (A, B, C, D, E dan F) bertindak secara berurutan dalam jalur metabolik. Enzim B menggunakan produk Enzim A sebagai substrat, dan sebagainya.

Sel, bergantung pada keperluan metaboliknya, dapat mengaktifkan atau menghalang urutan aktiviti enzimatik. Contohnya, pengumpulan produk enzim F dapat bertindak dengan menghalang enzim A atau enzim lain dalam urutan.

Enzim Allosteric

Enzim boleh terdiri dari beberapa subunit, masing-masing dengan laman aktif masing-masing. Tetapi subunit ini tidak bertindak secara bebas, jadi aktiviti salah satu subunit dapat mengaktifkan atau menghalang tindakan yang lain.

Walaupun hemoglobin tidak dianggap sebagai enzim, ia adalah model yang luar biasa untuk fenomena alosterisme. Hemoglobin terdiri daripada empat rantai protein, dua rantai α dan dua rantai β, masing-masing melekat pada kumpulan heme.

Dua fenomena boleh berlaku antara subunit: homoalosterism dan heteroalosterism.

Homoalosterisme

Mengikat substrat ke salah satu subunit meningkatkan pertalian subunit lain untuk substrat, seterusnya meningkatkan aktiviti enzimatik setiap subunit yang tinggal.

Begitu juga, penghambatan aktiviti enzimatik di salah satu subunit menghasilkan kesan yang sama pada yang lain.

Dalam kes hemoglobin, pengikatan oksigen ke kumpulan heme salah satu rantai protein akan menyebabkan peningkatan ketersediaan oksigen pada rantai yang tinggal.

Begitu juga, pembebasan oksigen dari kumpulan heme menyebabkan pembebasan oksigen dari kumpulan rantai protein yang tinggal.

Heterolosterisme

Pengikatan bahan pengaktifan atau penghambat, selain substrat, ke salah satu subunit akan menyebabkan pengaktifan atau penghambatan aktiviti enzimatik pada subunit lain.

Dalam kes hemoglobin, pengikatan dengan kumpulan heme H ⁺ , CO ₂ dan 2,3-diphosphoglycerate ke salah satu subunit, mengurangkan pertalian kumpulan heme untuk oksigen, menyebabkan pembebasannya. Pembebasan oksigen ini juga dihasilkan dalam rantai hemoglobin yang lain.

Faktor-faktor yang mempengaruhi aktiviti enzim

-Pusat substrat

Apabila kepekatan substrat meningkat, aktiviti enzim juga meningkat. Ini disebabkan oleh peningkatan akses molekul substrat ke tempat aktif enzim.

Tetapi, untuk kepekatan substrat tertentu, semua lokasi aktif enzim tepu dengan ini, menyebabkan aktiviti enzimatik tidak meningkat walaupun kepekatan substrat meningkat.

-pH dari tindak balas enzimatik

Enzim mempunyai pH optimum di mana pertalian enzim untuk substrat paling tinggi. Pada pH ini nilai maksimum aktiviti enzimatik dicapai.

Keasidan atau keasidan medium yang berlebihan boleh menyebabkan denaturasi enzim, seterusnya mengurangkan aktivitinya.

Profil pH aktiviti enzim bervariasi. Sebagai contoh, pepsin mempunyai aktiviti maksimum antara 1-2 unit pH; trypsin mempunyai pH optimum 8; dan papain mempunyai aktiviti berterusan antara julat pH antara 4 dan 8.

Suhu tindak balas enzimatik

Aktiviti enzim meningkat apabila suhu meningkat. Secara amnya, aktiviti enzim meningkat dua kali ganda setiap kenaikan 10 darjah, sehingga suhu optimum untuk aktiviti enzim tercapai.

Walau bagaimanapun, apabila suhu optimum dilampaui, aktiviti enzim cenderung menurun ketika suhu tindak balas meningkat. Ini disebabkan oleh fakta bahawa protein, dan oleh itu enzim, mengalami denaturasi kerana peningkatan suhu yang berlebihan.

-Konsentrasi tindak balas ion

Secara amnya, enzim mempunyai aktiviti yang optimum dalam julat kepekatan, antara 0 dan 500 mmol / L. Walau bagaimanapun, untuk kepekatan yang lebih tinggi, aktiviti enzim cenderung menurun.

Dalam keadaan ini, interaksi ionik tertentu dalam enzim, yang diperlukan untuk aktiviti maksimumnya, disekat.

Rujukan

1. Segel, IH (1975). Pengiraan Biokimia. (2 ^nd Edition). John Wiley & Sons, INC
2. Lehninger, AL (1975). Biokimia. (2 ^nd Edition). Penerbit Bernilai, termasuk
3. Mathews, CK, van Holde, KE dan Ahern, KG (2002). Biokimia. ( Edisi 3 ^ra ). Pearson Addison Weshley.
4. Wikipedia. (2019). Ujian enzim. Dipulihkan dari: en.wikipedia.org
5. González Juan Manuel. (sf). Enzim kinetik. Kursus biomolekul. Dipulihkan dari: ehu.eus