FERMENTA AKTIVITĀTE: MĒRVIENĪBA, MĒRĪŠANA, REGULĒŠANA UN FAKTORI - ĶĪMIJA - 2025

Enzimātiskā aktivitāte ir veids, kā izteikt fermenta daudzums klāt dotajā brīdī. Norāda substrāta daudzumu, kas pārveidots produktā ar fermenta katalītisko darbību laika vienībā.

To ietekmē apstākļi, kādos notiek fermentatīvā reakcija, tāpēc tas parasti attiecas uz temperatūru, kurā to mēra. Bet kas ir fermenti? Tie ir bioloģiski katalizatori, kas spēj paātrināt reakcijas ātrumu, neizdarot neatgriezeniskas izmaiņas katalizētā procesa laikā.

Ananāsi vai ananāsi, augļi, kas satur enzīmu bromelaīnu un tāpēc uzrāda augstu fermentatīvo aktivitāti Avots: H. Zell

Fermenti kopumā ir olbaltumvielas, izņemot ribosomas, RNS molekulas ar fermentatīvu aktivitāti.

Fermenti palielina reakcijas ātrumu, samazinot enerģijas barjeru (aktivizācijas enerģiju); kam jābūt noilgtam, lai sasniegtu pārejas stāvokli, un tādējādi notiek reakcija.

Substrāta molekulās, kas sasniedz pārejas stāvokli, notiek strukturālas izmaiņas, kas liek tām radīt produkta molekulas. Balstoties uz funkcijām, kuras viņi pilda, fermentus iedala sešās lielās grupās: oksireduktāzes, transferāzes, hidrolāzes, lizāzes, izomerāzes un ligas.

Fermenti, piemēram, bromelaīns un papaiīns, ir, piemēram, proteolītiski enzīmi (hidrolāzes), kas atrodami attiecīgi ananāsos vai ananāsos, un papaijā vai papaijā.

Ir zināms, ka gan ananāsi, gan papaija atvieglo gremošanas procesu, jo, darbojoties ar tiem esošajiem proteolītiskajiem fermentiem, tie palīdz sagremot olbaltumvielas no, tas ir, gaļas un graudiem.

Fermentu aktivitātes vienība

Fermentu vienība (SV) ir fermenta daudzums, kas vienā minūtē katalizē 1 µmol substrāta pārveidošanu.

Pēc tam Starptautiskā mērvienību sistēma (SI) definēja fermenta aktivitātes vienību kā fermenta daudzumu, kas sekundē pārveido 1 mol substrāta produktā. Šī vienība saņēma katal (kat) nosaukumu.

1 mols = 10 ⁶ nmol un 1 minūte = 60 sekundes.

Tāpēc 1 katal ir vienāds ar 60 · 10 ⁶ SV. Tā kā katal ir liela vienība, bieži tiek izmantotas mazākas vienības, piemēram: mikrokatalāls (µkat), 10 ^-6 katal un nanokatal (πkat), 10 ^-9 katal.

Īpaša aktivitāte

Tas ir fermenta aktivitātes vienību skaits, dalīts ar olbaltumvielu miligramiem testējamajā paraugā. Īpašā aktivitāte ir tieši saistīta ar fermenta attīrīšanas pakāpi.

Kā mēra fermentu aktivitāti?

Fermenta aktivitātes noteikšanai ir vairākas metodes. Konkrētas metodes izvēle būs atkarīga no fermentu noteikšanas mērķa; metodes pielietojamība; piekļuvi aprīkojumam, kas nepieciešams eksperimenta veikšanai; noteiktas metodes izmantošanas izmaksas utt.

Pastāv spektrofotometriskās, fluorometriskās, ķīmiski luminiscences, kalorimetriskās, radiometriskās un hromatogrāfijas metodes.

Spektrofotometriskās metodes var būt kolorimetriskas un nolasīt elektromagnētiskā starojuma ultravioletā (UV) apgabalā.

-Kolorimetriskā metode

Tā pamatā ir hromofora veidošanās fermentatīvā darbībā. Enzīma aktivitāti var sekot nepārtraukti vai ar pārtraukumiem.

Nepārtraukta forma

Nepārtrauktā formā reaģentus ievieto kivetē spektrofotometrā vēlamajā viļņa garumā, kas atbilst tam, pie kura hromoforam ir maksimālā optiskā blīvuma vērtība; un ka turklāt nav nekādu traucējumu ar citu vielu, kas var rasties.

Fermentatīvo reakciju sāk, pievienojot paraugu, kas satur fermentu, kura aktivitāte ir jānosaka. Vienlaicīgi tiek iedarbināts hronometrs un laiku pa laikam tiek atzīmēta optiskā blīvuma vērtība.

Tā kā ir zināma optiskā blīvuma ekvivalence ar substrāta vai fermentatīvās iedarbības produktiem, atkarībā no izmantotā paņēmiena var aprēķināt patērētās substrāta vai saražoto molu.

Turklāt, tā kā ir izmērīts fermentatīvās reakcijas laiks, var iegūt sekundē patērētos vai saražotos molus. Tādējādi fermentatīvā aktivitāte tiek noteikta katalvienībās.

Nepārtraukta forma

Partijas veidā, lai noteiktu fermentatīvo aktivitāti, mēģenes ar reakcijas komponentiem, izņemot paraugu, kas satur fermentu vai citu komponentu, ievieto vannā 37 ° C temperatūrā. Pēc tam reakciju sāk ar trūkstošā komponenta pievienošanu.

Ļauj notikt tehnikas norādītajam laikam, un reakciju izbeidz, pievienojot savienojumu, kas aptur reakciju. Tajā brīdī tiek nolasīts optiskais blīvums, un beidzot tas notiek tāpat, kā nepārtrauktā veidā, lai noteiktu fermentatīvo aktivitāti.

-Nolasījumu metode ultravioletā gaismā

Koenzīma nikotinamidadinukleotīdam, piemēram, ir divas formas: NADH (reducēts) un NAD ⁺ (oksidēts). Tāpat koenzīma nikotinamicinukleotidfosfāts ir divās formās - NADPH un NADP ⁺ , attiecīgi samazināts un oksidēts.

Gan reducētās, gan oksidētās koenzīma formas tiek nolasītas 260 nm garumā no ultravioletās gaismas; tikmēr no ultravioletās gaismas 340 nm garumā nolasa tikai reducētās formas.

Tāpēc gan oksidācijas, gan reducēšanās reakcijās, kurās piedalās nosauktie koenzīmi, tos nolasa pie 340 nm.

Fermentatīvās aktivitātes noteikšana būtībā ir tāda pati kā nepārtrauktajā kolorimetriskās metodes formā; izņemot to, ka optisko blīvumu pie 340 nm nolasa, lai novērotu NADH vai NADPH rašanos vai izmērītu šo koenzīmu patēriņu.

Tas būs atkarīgs no tā, vai izmērītā reakcija ir oksidēšanās vai reducēšanās. Izmantojot korespondenci starp optisko blīvumu un NADH un NADPH moliem, fermentatīvo aktivitāti var aprēķināt, dalot koenzīma molu ar pagājušo laiku sekundēs.

Fermentu aktivitātes regulēšana

Kontrole pamatnes vai izstrādājuma līmenī

Palielinoties substrāta koncentrācijai, palielinās enzīmu aktivitāte. Bet noteiktā substrāta koncentrācijā fermenta aktīvā vai aktīvās vietas ir piesātinātas, lai fermenta aktivitāte kļūtu nemainīga.

Tomēr fermentatīvās darbības produkts var mijiedarboties arī ar fermenta aktīvajām vietām, izraisot fermentatīvās aktivitātes kavēšanu.

Produkts var darboties kā konkurences inhibitors; piemēram, var minēt fermentu heksokināzi. Šis ferments rada glikozes fosforilēšanos, veidojot glikozes-6-fosfātu - savienojumu, kas, uzkrājoties, kavē heksokināzi.

Atsauksmju kontrole

Var gadīties, ka enzīmu grupa (A, B, C, D, E un F) secīgi darbojas vielmaiņas ceļā. Enzīms B kā substrātu izmanto fermenta A produktu utt.

Šūna, atkarībā no vielmaiņas vajadzībām, var aktivizēt vai inhibēt fermentatīvo darbību secību. Piemēram, F fermenta akumulācija var darboties, nomācot fermentu A vai jebkuru citu no šajā secībā esošajiem fermentiem.

Alosterīni enzīmi

Fermentu var veidot vairākas subvienības, katrai no tām ar attiecīgajām aktīvajām vietām. Bet šīs apakšvienības nedarbojas patstāvīgi, tāpēc vienas apakšvienības darbība var aktivizēt vai kavēt pārējo darbību.

Kaut arī hemoglobīns netiek uzskatīts par enzīmu, tas ir lielisks allosterisma fenomena modelis. Hemoglobīns sastāv no četrām olbaltumvielu ķēdēm, divām α ķēdēm un divām β ķēdēm, no kurām katra ir pievienota hema grupai.

Starp apakšvienībām var notikt divas parādības: homoalosterisms un heteroalosterism.

Homoalosterisms

Substrāta saistīšana ar vienu no apakšvienībām palielina citu apakšvienību afinitāti pret substrātu, savukārt palielinot katras atlikušās apakšvienības fermentatīvo aktivitāti.

Tāpat fermentatīvās aktivitātes kavēšana vienā no apakšvienībām rada tādu pašu efektu arī pārējās.

Hemoglobīna gadījumā skābekļa saistīšanās ar vienas olbaltumvielu ķēdes hema grupu izraisīs skābekļa aviditātes palielināšanos atlikušajās ķēdēs.

Tāpat skābekļa izdalīšanās no hema grupas izraisa skābekļa izdalīšanos no atlikušajām olbaltumvielu ķēžu grupām.

Heterolosterisms

Aktivizējošas vai inhibējošas vielas, kas nav substrāts, saistīšanās ar vienu no apakšvienībām izraisīs fermentatīvās aktivitātes aktivizēšanu vai kavēšanu citās apakšvienībās.

Hemoglobīna gadījumā saistīšanās ar H ⁺ , CO ₂ un 2,3-difosfogllicerāta hemu grupām pie vienas no apakšvienībām samazina hema grupas afinitāti pret skābekli, izraisot tā izdalīšanos. Šī skābekļa izdalīšanās notiek arī citās hemoglobīna ķēdēs.

Fermentu darbību ietekmējošie faktori

-Pubstrāta koncentrācija

Palielinoties substrāta koncentrācijai, palielinās arī fermentu aktivitāte. Tas ir saistīts ar paaugstinātu substrāta molekulu piekļuvi enzīma aktīvajām vietām.

Bet noteiktā substrāta koncentrācijā visas enzīma aktīvās vietas ar to ir piesātinātas, izraisot to, ka fermentatīvā aktivitāte nepalielinās pat tad, ja substrāta koncentrācija tiek palielināta.

-pH no fermentatīvās reakcijas

Fermentiem ir optimāls pH līmenis, pie kura enzīma afinitāte pret substrātu ir visaugstākā. Pie šī pH tiek sasniegta fermentatīvās aktivitātes maksimālā vērtība.

Barotnes pārmērīgais skābums vai sārmainība var izraisīt fermenta denaturāciju, tādējādi samazinot tā aktivitāti.

Fermentu aktivitātes pH profils ir mainīgs. Tā, piemēram, pepsīnam ir maksimālā aktivitāte starp 1-2 pH vienībām; tripsīna optimālais pH ir 8; un papaiīnam ir nemainīga aktivitāte starp pH diapazonu no 4 līdz 8.

- Fermentatīvās reakcijas temperatūra

Fermenta aktivitāte palielinās, palielinoties temperatūrai. Parasti fermentu aktivitāte divkāršojas par katriem 10 pieauguma grādiem, līdz tiek sasniegta optimālā fermentu aktivitātes temperatūra.

Tomēr, kad tiek pārsniegta optimālā temperatūra, fermenta aktivitātei ir tendence samazināties, paaugstinoties reakcijas temperatūrai. Tas ir saistīts ar faktu, ka pārmērīgas temperatūras paaugstināšanās dēļ proteīni un līdz ar to arī enzīmi tiek denaturēti.

-Reakcijas jonu koncentrācija

Parasti fermentiem ir optimāla aktivitāte koncentrācijas diapazonā no 0 līdz 500 mmol / L. Tomēr lielākām koncentrācijām fermentu aktivitātei ir tendence samazināties.

Šajos apstākļos tiek bloķēta noteikta jonu mijiedarbība fermentos, kas nepieciešami to maksimālai aktivitātei.

Atsauces

1. Segels, IH (1975). Bioķīmiskie aprēķini. (2 ^nd izdevums). Džons Vileijs un dēli, INC
2. Lehninger, AL (1975). Bioķīmija. (2 ^nd izdevums). Vērts izdevējs, inc.
3. Mathews, CK, van Holde, KE un Ahern, KG (2002). Bioķīmija. (3 ^ra izdevums). Pīrsons Addisons Veslijs.
4. Wikipedia. (2019. gads). Fermentu pārbaude. Atgūts no: en.wikipedia.org
5. Gonzalezs Huans Manuels. (sf). Kinētiskais enzīms. Biomolekulu kurss. Atgūts no: ehu.eus