Unità di attività enzimatica, misurazione, regolazione e fattori

IL attività enzimatica È un modo per esprimere la quantità dell'enzima presente in un determinato momento. Indica la quantità di substrato trasformato in un prodotto, dall'azione catalitica dell'enzima per unità di tempo.

È influenzato dalle condizioni in cui avviene la reazione enzimatica, motivo per cui di solito è indicato alla temperatura alla quale viene misurata. Ma cosa sono gli enzimi? Sono catalizzatori biologici, in grado di accelerare la velocità di una reazione senza sperimentare un cambiamento irreversibile durante il processo catalizzato.

Ananas o ananás, frutta che contiene l'enzima di bromeline e quindi presenta un'alta attività enzimatica .Fonte: h. Zell [CC BY-SA 3.0 (https: // creativeCommons.Org/licenze/by-sa/3.0)]

Gli enzimi, in generale, sono proteine ​​ad eccezione dei ribosomi, molecole di RNA con attività enzimatica. 

Gli enzimi aumentano la velocità della reazione riducendo la barriera energetica (energia di attivazione); che lo stato di transizione deve essere scaduto e la reazione si verifica così.

Le molecole del substrato che raggiungono lo stato di transizione sperimentano cambiamenti strutturali, che li portano ad originare le molecole del prodotto. Sulla base delle funzioni che svolgono, gli enzimi sono classificati in sei grandi gruppi: ossiduttasi, transfrasi, idrolasi, liasas, isomerati e campionati.

Gli enzimi di bromeline e papaina, ad esempio, sono enzimi proteolitici (idrolasi) trovati nell'ananas o Ananá, rispettivamente in papaia o lattiginia.

È noto che sia l'ananas che la papaia facilitano il processo digestivo, poiché agendo gli enzimi proteolitici contengono aiutano le proteine ​​a digerire, per dire, carne e cereali.

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Unità di attività enzimatica

L'unità enzimatica (UI) è la quantità di enzima che catalizza la trasformazione di 1 µmol di substrato in un minuto.

Successivamente, il sistema internazionale di unità (SI) ha definito l'unità di attività enzimatica come la quantità di enzima che converte 1 mole di substrato in un prodotto al secondo. Questa unità si chiamava Katal (Kat).

1 mol = 10⁶ µmoles e 1 minuto = 60 secondi.

Pertanto, 1 katal equivale a 60 · 10⁶ UI. Poiché il katal è una grande unità, vengono solitamente utilizzate unità minori, come: il microkatale (µkat), 10^-6 Katal e nanokatal (πkat), 10^-9 Katal.

Attività specifica

È il numero di unità di attività enzimatica divisa per i milligrammi di proteina del campione sottoposti a test. L'attività specifica è direttamente correlata al grado di purificazione enzimatica.

Come viene misurata l'attività enzimatica?

Esistono diversi metodi per determinare l'attività di un enzima. La scelta di un metodo particolare dipenderà dall'obiettivo del saggio enzimatico; l'applicabilità del metodo; Accesso alle attrezzature necessarie per eseguire l'esperimento; Il costo dell'utilizzo di un determinato metodo, ecc.

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Esistono metodi spettropometrici, fluorometrici, chemoluminescenza, calorimetrici, radiometrici e cromatografici.

I metodi spettrofotometrici possono essere colorimetrici e letture nella regione ultravioletta (UV) di radiazione elettromagnetica.

-Metodo colorimetrico

Si basa sulla generazione di un cromoforo mediante azione enzimatica. L'attività enzimatica può essere seguita continuamente o discontinua.

Forma continua

Nella forma continua, i reagenti sono posizionati in un secchio nello spettrofotometro alla lunghezza d'onda desiderata, che corrisponde a ciò il cromoforo ha il suo valore massimo di densità ottica; e che inoltre, non vi è alcuna interferenza con un'altra sostanza che può essere generata.

La reazione enzimatica inizia con la dipendenza del campione contenuto nell'enzima, la cui attività è desiderata per determinare. Contemporaneamente, il cronometro è azionato e in ogni momento viene notato il valore della densità ottica.

Poiché è noto l'equivalenza della densità ottica con le moli del substrato o il prodotto dell'azione enzimatica, a seconda della tecnica utilizzata, è possibile calcolare le moli del substrato consumato o delle moli prodotti.

Inoltre, poiché è stato misurato il tempo trascorso dalla reazione enzimatica, è possibile ottenere le moli consumate o prodotte al secondo. Pertanto, l'attività enzimatica è stabilita nelle unità katali.

Forma discontinua

Nella forma discontinua di determinazione dell'attività enzimatica, i tubi di prova sono posizionati con i componenti di reazione, ad eccezione del campione contenuto nell'enzima o in altri componenti, in un bagno a 37 ° C. La reazione inizia quindi con la dipendenza del componente mancante.

Si verifica il tempo in cui si verifica la tecnica e la reazione è completata dalla dipendenza di un composto che interrompe la reazione. La densità ottica viene letta in quel momento e infine procede allo stesso modo del modo continuo per determinare l'attività enzimatica.

-Metodo di letture nella luce ultravioletta

Il coenzima nicotinamidadinucleótido, per esempio, ha due forme: NADH (ridotto) e NAD⁺ (ossidato). Inoltre, il coenzima nicotinamidadinucleódofosfato ha due forme NADPH e NADP⁺, ridotto e ossidato, rispettivamente.

Entrambe le forme ridotte e ossidate del coenzima vengono lette a una lunghezza di 260 nm di luce ultravioletta; Nel frattempo, solo le forme ridotte vengono lette a una lunghezza di 340 nm di luce ultravioletta.

Pertanto, sia nelle reazioni di ossidazione che di riduzione in cui intervengono i coenzimi nominati, vengono letti 340 nm.

La determinazione dell'attività enzimatica, in sostanza, è la stessa di quella seguita nella forma continua del metodo colorimetrico; Tranne che la densità ottica viene letta a 340 nm per osservare la generazione di NADH o NADPH o per misurare il consumo di questi coenzimi.

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Ciò dipenderà se la reazione misurata è ossidazione o riduzione.  Attraverso la corrispondenza tra la densità ottica e le moli di NADH e NADPH, a seconda dei casi, l'attività enzimatica può essere calcolata dividendo le moli del coenzima tra il tempo trascorso in pochi secondi.

Regolazione dell'attività enzimatica

Controllo a livello di substrato o prodotto

All'aumentare della concentrazione di substrato, l'attività enzimatica aumenta. Ma a una certa concentrazione del substrato, il sito attivo o i siti attivi dell'enzima è saturo, quindi l'attività enzimatica diventa costante.

Tuttavia, il prodotto dell'azione enzimatica può anche interagire con i siti enzimatici attivi, producendo un'inibizione di attività enzimatica.

Il prodotto può fungere da inibitore competitivo; Ad esempio, può essere menzionato l'enzima esochinasi. Questo enzima produce la fosforilazione del glucosio causando glucosio-6-fosfato, composto che quando accumulato inibisce esochinasi.

Controllo della retroazione

Può succedere che un gruppo di enzimi (A, B, C, D, E e F) agisca in sequenza su un percorso metabolico. L'enzima B utilizza come substrato il prodotto dell'enzima A e così via.

La cellula, a seconda dei suoi requisiti metabolici, può attivare o inibire le sequenze di attività enzimatiche. Ad esempio, l'accumulo del prodotto enzimatico F, può agire inibendo l'enzima A o qualsiasi altro degli enzimi della sequenza.

Enzimi alosterici

Un enzima può essere formato da diverse subunità, ognuna con i rispettivi siti attivi. Ma queste subunità non agiscono in modo indipendente, quindi l'attività di una delle subunità può attivare o inibire l'azione del restante.

Sebbene l'emoglobina non sia considerata un enzima, è un magnifico modello del fenomeno dell'alosterismo. L'emoglobina è composta da quattro catene proteiche, due catene α e due catene β, ognuna di esse insieme a un gruppo di Hemo.

Tra le subunità possono verificarsi due fenomeni: omoalosterismo ed eteroalosterismo.

Omoalosterismo

L'unione del substrato in una delle subunità aumenta l'affinità delle altre subunità dal substrato, aumentando l'attività enzimatica di ciascuna delle rimanenti subunità.

Allo stesso modo, l'inibizione dell'attività enzimatica in una delle subunità produce lo stesso effetto sul restante.

Nel caso dell'emoglobina, l'unione di ossigeno a un gruppo di Hemo di una delle catene proteiche, causerà un aumento dell'avidità dovuta all'ossigeno nelle catene rimanenti.

Allo stesso modo, il rilascio dell'ossigeno di un gruppo Hemo provoca il rilascio di ossigeno dai gruppi rimanenti delle catene proteiche.

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Eterolosterismo

L'unione di una sostanza attivante o inibitoria, diversa dal substrato, a una delle subunità causerà un'attivazione o inibizione dell'attività enzimatica nelle altre subunità.

Nel caso dell'emoglobina, l'Unione di Hemo de H⁺, Co₂ e 2,3-diffogliceto in una delle subunità, riduce l'affinità del gruppo Hemo per ossigeno, causando il suo rilascio. Questo rilascio di ossigeno è anche prodotto nelle altre catene dell'emoglobina.

Fattori che influenzano l'attività enzimatica

-Concentrazione del substrato

All'aumentare della concentrazione di substrato, anche l'attività enzimatica. Ciò è dovuto a un maggiore accesso alle molecole del substrato ai siti attivi dell'enzima.

Ma, per una certa concentrazione del substrato, tutti i siti attivi dell'enzima sono saturi, causando l'aumento dell'attività enzimatica non aumenta anche se la concentrazione del substrato è aumentata.

-pH della reazione enzimatica

Gli enzimi hanno un pH ottimale in cui l'affinità dell'enzima per il substrato è massima. Il valore massimo dell'attività enzimatica è raggiunto a questo pH.

L'eccesso di acidità o basicità dell'ambiente può causare una denaturazione dell'enzima, riducendo di conseguenza la sua attività.

Il profilo pH dell'attività enzimatica è variata. Pertanto, ad esempio, la pepsina ha una massima attività tra 1-2 unità di pH; Tripsin ha un pH ottimale di 8; E la papaina ha una costante attività tra un intervallo di pH tra 4 e 8.

-Temperatura di reazione enzimatica

L'attività enzimatica aumenta all'aumentare della temperatura. In generale, l'attività enzimatica raddoppia per ogni 10 gradi di aumento, fino a raggiungere la temperatura ottimale dell'attività enzimatica.

Tuttavia, superando la temperatura ottimale, l'attività enzimatica tende a diminuire all'aumentare della temperatura di reazione. Questo perché le proteine, e quindi gli enzimi, soffrono di una denaturazione a causa di un eccessivo aumento della temperatura.

-Concentrazione ionica della reazione

In generale, gli enzimi hanno un'attività ottimale in una gamma di concentrazione, tra 0 e 500 mmol/L. Tuttavia, per le concentrazioni importanti, l'attività enzimatica tende a diminuire.

In queste circostanze, alcune interazioni ioniche negli enzimi sono bloccate, necessarie per la massima attività.

Riferimenti

1. Segel, i. H. (1975). Calcoli biochimici. (2^Nd Edizione). John Wiley & Sons, Inc
2. Lechinger, a. L. (1975). Biochimica. (2^Nd Edizione). Worth Publishers, Inc.
3. Mathews, c. K., Van Holde, K. E. E Ahern, K. G. (2002). Biochimica. (3^RA Edizione). Pearson Addison Wehley.
4. Wikipedia. (2019). Saggio enzimatico. Recuperato da: in.Wikipedia.org
5. González Juan Manuel. (S.F.). Enzima cinetico. Corso di biomolecole. Recuperato da: ehu.EUS