De enzymatische activiteit het is een manier om de hoeveelheid van het enzym op een bepaald moment uit te drukken. Geeft de hoeveelheid substraat aan die in product wordt omgezet door de katalytische werking van het enzym per tijdseenheid.
Het wordt beïnvloed door de omstandigheden waarin de enzymatische reactie plaatsvindt, daarom verwijst het meestal naar de temperatuur waarbij het wordt gemeten. Maar wat zijn enzymen? Het zijn biologische katalysatoren die de reactiesnelheid kunnen versnellen zonder een onomkeerbare verandering te ondergaan tijdens het gekatalyseerde proces..
Enzymen zijn over het algemeen eiwitten met uitzondering van ribosomen, RNA-moleculen met enzymatische activiteit.
Enzymen verhogen de reactiesnelheid door de energiebarrière (activeringsenergie) te verminderen; die moet zijn verlopen om de overgangstoestand te bereiken en dus vindt de reactie plaats.
De substraatmoleculen die de overgangstoestand bereiken, ondergaan structurele veranderingen, waardoor ze de productmoleculen voortbrengen. Op basis van de functies die ze vervullen, worden enzymen ingedeeld in zes grote groepen: oxyreductases, transferases, hydrolases, lyases, isomerases en ligases..
De enzymen bromelaïne en papaïne zijn bijvoorbeeld proteolytische enzymen (hydrolasen) die worden aangetroffen in respectievelijk ananas of ananas en papaja of papaja..
Het is bekend dat zowel ananas als papaja het spijsverteringsproces vergemakkelijken, omdat door de proteolytische enzymen die ze bevatten te werken, helpen de eiwitten van vlees en granen te verteren..
Artikel index
De enzymeenheid (IU) is de hoeveelheid enzym die de transformatie van 1 µmol substraat in één minuut katalyseert.
Vervolgens definieerde het International System of Units (SI) de eenheid van enzymactiviteit als de hoeveelheid enzym die 1 mol substraat per seconde omzet in product. Deze eenheid kreeg de naam katal (kat).
1 mol = 106 µmol en 1 minuut = 60 seconden.
Daarom is 1 katal gelijk aan 60106 UI. Omdat de katal een grote eenheid is, worden vaak kleinere eenheden gebruikt, zoals: de microkatal (µkat), 10-6 katal en de nanokatal (πkat), 10-9 katal.
Het is het aantal eenheden enzymactiviteit gedeeld door de milligram proteïne in het te testen monster. De specifieke activiteit is direct gerelateerd aan de mate van zuivering van het enzym.
Er zijn verschillende methoden om de activiteit van een enzym te bepalen. De keuze van een bepaalde methode hangt af van het doel van de enzymtest; de toepasbaarheid van de methode; toegang tot de apparatuur die nodig is om het experiment uit te voeren; de kosten van het gebruik van een bepaalde methode, enz..
Er zijn spectrofotometrische, fluorometrische, chemiluminescentie-, calorimetrische, radiometrische en chromatografische methoden..
Spectrofotometrische methoden kunnen colorimetrisch zijn en worden gelezen in het ultraviolette (UV) gebied van elektromagnetische straling..
Het is gebaseerd op het genereren van een chromofoor door enzymatische werking. Enzymactiviteit kan continu of discontinu worden gevolgd.
In de continue vorm worden de reagentia in een cuvet in de spectrofotometer geplaatst op de gewenste golflengte, die overeenkomt met die waarbij de chromofoor zijn maximale optische dichtheidswaarde heeft; en dat er bovendien geen interferentie is met een andere stof die kan worden gegenereerd.
De enzymatische reactie wordt op gang gebracht door de toevoeging van het monster dat het enzym bevat, waarvan de activiteit moet worden bepaald. Tegelijkertijd wordt de stopwatch gestart en van tijd tot tijd wordt de waarde van de optische dichtheid genoteerd..
Aangezien de gelijkwaardigheid van de optische dichtheid met het aantal molen substraat of het product van de enzymatische werking bekend is, is het, afhankelijk van de gebruikte techniek, mogelijk om het aantal molen van het verbruikte substraat of de geproduceerde molen te berekenen..
Bovendien, aangezien de verstreken tijd van de enzymatische reactie is gemeten, kunnen de molen die per seconde worden verbruikt of geproduceerd worden verkregen. De enzymatische activiteit wordt dus vastgesteld in katal-eenheden.
In de batchvorm voor het bepalen van de enzymatische activiteit worden de reageerbuizen met de reactiecomponenten, behalve het monster dat het enzym of een andere component bevat, in een bad van 37 ° C geplaatst. De reactie begint dan met het toevoegen van de ontbrekende component..
De door de techniek aangegeven tijd mag optreden en de reactie wordt beëindigd door de toevoeging van een verbinding die de reactie stopt. De optische dichtheid wordt op dat moment afgelezen en verloopt tenslotte op dezelfde manier als bij de continue manier om de enzymatische activiteit te bepalen..
Het co-enzym nicotinamityinucleotide heeft bijvoorbeeld twee vormen: NADH (gereduceerd) en NAD+ (roestig). Evenzo heeft het co-enzym nicotinamityinucleotide-fosfaat twee vormen NADPH en NADP+, respectievelijk gereduceerd en geoxideerd.
Zowel de gereduceerde als de geoxideerde vormen van het co-enzym worden bij een lengte van 260 nm uit ultraviolet licht afgelezen; ondertussen worden alleen de gereduceerde vormen op een lengte van 340 nm uit het ultraviolette licht gelezen.
Daarom worden ze zowel bij de oxidatie- als bij de reductiereacties waarin de genoemde co-enzymen tussenkomen, afgelezen bij 340 nm.
De bepaling van de enzymatische activiteit is in wezen dezelfde als die gevolgd in de continue vorm van de colorimetrische methode; behalve dat de optische dichtheid wordt afgelezen bij 340 nm om de generatie van NADH of NADPH te observeren, of om het verbruik van deze co-enzymen te meten.
Dit hangt ervan af of de gemeten reactie oxidatie of reductie is. Door middel van de overeenkomst tussen de optische dichtheid en de mol NADH en NADPH, al naargelang het geval, kan de enzymatische activiteit worden berekend door de mol van het co-enzym te delen door de verstreken tijd in seconden..
Naarmate de substraatconcentratie toeneemt, neemt de enzymactiviteit toe. Maar bij een bepaalde concentratie van het substraat, zijn de actieve plaats of actieve plaatsen van het enzym verzadigd, zodat de enzymactiviteit constant wordt..
Het product van de enzymatische werking kan echter ook een interactie aangaan met de actieve plaatsen van het enzym, waardoor de enzymatische activiteit wordt geremd..
Het product kan als een competitieve remmer werken; het enzym hexokinase kan bijvoorbeeld worden genoemd. Dit enzym produceert de fosforylering van glucose afkomstig van glucose-6-fosfaat, een verbinding die, wanneer geaccumuleerd, hexokinase remt.
Het kan gebeuren dat een groep enzymen (A, B, C, D, E en F) opeenvolgend in een metabolische route werken. Enzym B gebruikt het product van enzym A als substraat, enzovoort.
De cel kan, afhankelijk van zijn metabolische vereisten, de sequenties van enzymatische activiteiten activeren of remmen. De accumulatie van het product van enzym F kan bijvoorbeeld werken door enzym A of een ander van de enzymen van de sequentie te remmen.
Een enzym kan bestaan uit verschillende subeenheden, elk met zijn respectievelijke actieve sites. Maar deze subeenheden werken niet onafhankelijk, dus de activiteit van een van de subeenheden kan de werking van de overige subeenheden activeren of remmen..
Hoewel hemoglobine niet als een enzym wordt beschouwd, is het een prachtig model voor het fenomeen allosterisme. Hemoglobine bestaat uit vier eiwitketens, twee α-ketens en twee β-ketens, elk gekoppeld aan een heemgroep..
Er kunnen twee verschijnselen optreden tussen de subeenheden: homoalosterisme en heteroalosterisme.
Binding van het substraat aan een van de subeenheden verhoogt de affiniteit van de andere subeenheden voor het substraat, waardoor de enzymatische activiteit van elk van de resterende subeenheden toeneemt..
Evenzo produceert de remming van de enzymatische activiteit in een van de subeenheden hetzelfde effect bij de overige..
In het geval van hemoglobine zal de binding van zuurstof aan een heemgroep van een van de eiwitketens een verhoging van de zuurstofbereidheid in de overige ketens veroorzaken..
Evenzo veroorzaakt de afgifte van zuurstof uit een heemgroep de afgifte van zuurstof uit de resterende groepen eiwitketens..
De binding van een activerende of remmende stof, anders dan het substraat, aan een van de subeenheden zal een activering of remming van de enzymatische activiteit in de andere subeenheden veroorzaken..
In het geval van hemoglobine is de binding aan de heemgroep van H+, COtwee en 2,3-difosfoglyceraat voor een van de subeenheden, verlaagt de affiniteit van de heemgroep voor zuurstof, waardoor de afgifte ervan wordt veroorzaakt. Deze afgifte van zuurstof wordt ook geproduceerd in de andere ketens van hemoglobine.
Naarmate de concentratie van het substraat toeneemt, neemt ook de enzymactiviteit toe. Dit komt door een verhoogde toegang van de substraatmoleculen tot de actieve plaatsen van het enzym..
Maar voor een bepaalde concentratie van het substraat zijn alle actieve plaatsen van het enzym ermee verzadigd, waardoor de enzymatische activiteit niet toeneemt, zelfs niet als de concentratie van het substraat toeneemt..
Enzymen hebben een optimale pH waarbij de affiniteit van het enzym voor het substraat het hoogst is. Bij deze pH wordt de maximale waarde van enzymatische activiteit bereikt.
De overmatige zuurgraad of basiciteit van het medium kan een denaturatie van het enzym veroorzaken, waardoor de activiteit ervan afneemt..
Het pH-profiel van enzymactiviteit is gevarieerd. Zo heeft pepsine bijvoorbeeld een maximale activiteit tussen 1-2 pH-eenheden; trypsine heeft een optimale pH van 8; en papaïne heeft een constante activiteit tussen een pH-bereik tussen 4 en 8.
Enzymactiviteit neemt toe naarmate de temperatuur stijgt. In het algemeen verdubbelt de enzymactiviteit bij elke 10 graden toename, totdat de optimale temperatuur voor enzymactiviteit is bereikt..
Wanneer de optimale temperatuur echter wordt overschreden, heeft de enzymactiviteit de neiging af te nemen naarmate de temperatuur van de reactie toeneemt. Dit komt door het feit dat eiwitten, en dus enzymen, denaturatie ondergaan als gevolg van een overmatige temperatuurstijging..
Over het algemeen hebben enzymen een optimale activiteit in een concentratiebereik tussen 0 en 500 mmol / L. Bij hogere concentraties neigt de enzymactiviteit echter af te nemen.
Onder deze omstandigheden worden bepaalde ionische interacties in enzymen, die nodig zijn voor hun maximale activiteit, geblokkeerd..
Niemand heeft nog op dit artikel gereageerd.