ENZIM AKTIVITESI: BIRIM, ÖLÇÜM, DÜZENLEME VE FAKTÖRLER - KIMYA - 2025

Enzim etkinliği, belirli bir zamanda enzim miktarını ifade etmek için bir yöntemdir. Birim zamanda enzimin katalitik etkisiyle ürüne dönüştürülen substrat miktarını gösterir.

Enzimatik reaksiyonun gerçekleştiği koşullardan etkilenir, bu nedenle genellikle ölçüldüğü sıcaklığı ifade eder. Peki enzimler nelerdir? Katalize edilmiş işlem sırasında geri döndürülemez bir değişikliğe uğramadan bir reaksiyonun hızını hızlandırabilen biyolojik katalizörlerdir.

Ananas veya ananas, bromelain enzimini içeren ve bu nedenle yüksek enzimatik aktivite gösteren meyve Kaynak: H. Zell

Enzimler, genel olarak, enzimatik aktiviteye sahip RNA molekülleri olan ribozomlar dışındaki proteinlerdir.

Enzimler, enerji bariyerini (aktivasyon enerjisi) azaltarak reaksiyonun hızını artırır; geçiş durumuna ulaşmak için süresinin dolması gerekir ve böylece reaksiyon meydana gelir.

Geçiş durumuna ulaşan substrat molekülleri yapısal değişikliklere uğrar ve bu da onların ürün moleküllerini oluşturmasına neden olur. Enzimler, yerine getirdikleri işlevlere göre altı büyük gruba ayrılır: oksidüktazlar, transferazlar, hidrolazlar, liyazlar, izomerazlar ve ligazlar.

Örneğin bromelain ve papain enzimleri, sırasıyla ananas veya ananasta ve papaya veya papayada bulunan proteolitik enzimlerdir (hidrolazlar).

Hem ananas hem de papayanın, içerdikleri proteolitik enzimleri harekete geçirerek, et ve tahıllardan proteinleri sindirmeye yardımcı oldukları için sindirim sürecini kolaylaştırdığı bilinmektedir.

Enzim aktivitesi birimi

Enzim birimi (IU), 1 µmol substratın bir dakika içinde dönüşümünü katalize eden enzim miktarıdır.

Daha sonra, Uluslararası Birim Sistemi (SI), enzim aktivitesi birimini, 1 mol substratı saniyede ürüne dönüştüren enzim miktarı olarak tanımladı. Bu birim katal (kat) adını almıştır.

= 10: 1 mol ⁶ umol ve 1 dakika = 60 saniye.

Dolayısıyla 1 katal 60 · 10 ⁶ IU'ya eşittir . Katal büyük bir birim olduğundan, genellikle mikrokatal (µkat), 10 ^-6 katal ve nanokatal (πkat), 10 ^-9 katal gibi daha küçük birimler kullanılır .

Spesifik aktivite

Test edilen numunedeki enzim aktivitesi birimlerinin miligram proteine ​​bölünmesiyle elde edilen sayıdır. Spesifik aktivite doğrudan enzimin saflaştırma derecesi ile ilgilidir.

Enzim aktivitesi nasıl ölçülür?

Bir enzimin aktivitesini belirlemek için birkaç yöntem vardır. Belirli bir yöntemin seçimi, enzim tahlilinin amacına bağlı olacaktır; yöntemin uygulanabilirliği; deneyi gerçekleştirmek için gerekli ekipmana erişim; belirli bir yöntemi kullanmanın maliyeti vb.

Spektrofotometrik, florometrik, kemilüminesans, kalorimetrik, radyometrik ve kromatografik yöntemler vardır.

Spektrofotometrik yöntemler kolorimetrik olabilir ve elektromanyetik radyasyonun ultraviyole (UV) bölgesinde okunabilir.

-Kolorimetrik yöntem

Enzimatik etki ile bir kromofor oluşumuna dayanır. Enzim aktivitesi sürekli veya kesintili olarak takip edilebilir.

Şimdiki zaman

Sürekli formda, reaktifler, kromoforun maksimum optik yoğunluk değerine sahip olduğu duruma karşılık gelen, istenen dalga boyunda spektrofotometrede bir küvete yerleştirilir; ve buna ek olarak, başka bir maddeyle oluşabilecek herhangi bir etkileşim yoktur.

Enzimatik reaksiyon, aktivitesi belirlenecek enzimi içeren numunenin eklenmesiyle başlatılır. Eş zamanlı olarak kronometre başlatılır ve zaman zaman optik yoğunluk değeri not edilir.

Optik yoğunluğun substratın molleriyle veya enzimatik etkinin ürünüyle eşdeğerliği bilindiğinden, kullanılan tekniğe bağlı olarak tüketilen substratın molleri veya üretilen moller hesaplanabilir.

Ayrıca, enzimatik reaksiyonun geçen süresi ölçüldüğünden, saniyede tüketilen veya üretilen moller elde edilebilir. Böylece enzimatik aktivite katal birimlerde oluşturulur.

Süreksiz şekil

Enzimatik aktiviteyi belirlemek için kesikli formda, enzim veya başka bir bileşen içeren numune dışında, reaksiyon bileşenlerinin bulunduğu test tüpleri 37ºC'de banyoya yerleştirilir. Reaksiyon daha sonra eksik bileşenin eklenmesiyle başlatılır.

Tekniğin gösterdiği sürenin oluşmasına izin verilir ve reaksiyon, reaksiyonu durduran bir bileşiğin eklenmesiyle sona erdirilir. Optik yoğunluk o anda okunur ve nihayet enzimatik aktiviteyi belirlemek için sürekli yolla aynı şekilde ilerler.

-Ultraviyole ışıkta okuma yöntemi

Örneğin koenzim nikotinamidadinükleotidin iki formu vardır: NADH (indirgenmiş) ve NAD ⁺ (oksitlenmiş). Ayrıca, koenzim nikotinamitinükleotidfosfat , sırasıyla indirgenmiş ve oksitlenmiş iki NADPH ve NADP ⁺ formuna sahiptir.

Koenzimin hem indirgenmiş hem de oksitlenmiş formları, ultraviyole ışıktan 260 nm'lik bir uzunlukta okunur; bu arada, morötesi ışıktan 340 nm'lik bir uzunlukta sadece indirgenmiş formlar okunur.

Bu nedenle, adlandırılan koenzimlerin yer aldığı hem oksidasyon hem de indirgeme reaksiyonlarında 340 nm'de okunurlar.

Enzimatik aktivitenin belirlenmesi, özünde, kolorimetrik yöntemin sürekli formunda takip edilenle aynıdır; 340 nm'de optik yoğunluğun NADH veya NADPH oluşumunu gözlemlemek veya bu koenzimlerin tüketimini ölçmek için okunması dışında.

Bu, ölçülen reaksiyonun oksidasyon mu yoksa indirgeme mi olduğuna bağlı olacaktır. Optik yoğunluk ile NADH ve NADPH molleri arasındaki uygunluk vasıtasıyla, duruma göre, enzimatik aktivite, koenzimin mollerini saniye cinsinden geçen süreye bölerek hesaplanabilir.

Enzim aktivitesinin düzenlenmesi

Alt tabaka veya ürün seviyesinde kontrol

Substratın konsantrasyonu arttıkça enzim aktivitesi artar. Ancak substratın belirli bir konsantrasyonunda, enzimin aktif bölgesi veya aktif bölgeleri doyurulur, böylece enzim aktivitesi sabit hale gelir.

Bununla birlikte, enzimatik etkinin ürünü, enzimatik aktivitenin bir inhibisyonunu üreterek enzimin aktif bölgeleri ile de etkileşime girebilir.

Ürün, rekabetçi bir inhibitör olarak hareket edebilir; örneğin enzim heksokinazdan bahsedilebilir. Bu enzim, glikozun fosforilasyonunu üretir ve biriktiğinde heksokinazı inhibe eden bir bileşik olan glikoz-6-fosfata yol açar.

Geri bildirim kontrolü

Bir grup enzimin (A, B, C, D, E ve F) metabolik bir yolda sırayla hareket etmesi gerçekleşebilir. Enzim B, substrat olarak Enzim A ürününü kullanır ve bu böyle devam eder.

Hücre, metabolik gereksinimlerine bağlı olarak, enzimatik aktivite dizilerini aktive edebilir veya inhibe edebilir. Örneğin, enzim F ürününün birikmesi, enzim A'yı veya sekanstaki herhangi bir enzimi inhibe ederek etki edebilir.

Allosterik enzimler

Bir enzim, her biri ilgili aktif bölgelere sahip birkaç alt birimden oluşabilir. Ancak bu alt birimler bağımsız olarak hareket etmez, bu nedenle alt birimlerden birinin aktivitesi geri kalanının eylemini etkinleştirebilir veya engelleyebilir.

Hemoglobin bir enzim olarak kabul edilmese de, allosterizm fenomeni için muhteşem bir modeldir. Hemoglobin, her biri bir hem grubuna bağlı olan dört protein zinciri, iki a zinciri ve iki zincirinden oluşur.

Alt birimler arasında iki fenomen meydana gelebilir: homoalosterizm ve heteroalosterizm.

Homoalosterism

Substratın alt birimlerden birine bağlanması, diğer alt birimlerin substrat için afinitesini arttırır, bu da kalan alt birimlerin her birinin enzimatik aktivitesini artırır.

Benzer şekilde, enzimatik aktivitenin alt birimlerden birinde inhibisyonu, geri kalanında da aynı etkiyi üretir.

Hemoglobin durumunda, oksijenin protein zincirlerinden birinin bir hem grubuna bağlanması, kalan zincirlerdeki oksijen için aviditede bir artışa neden olacaktır.

Benzer şekilde, bir hem grubundan oksijen salınımı, protein zincirlerinin geri kalan gruplarından oksijen salınmasına neden olur.

Heterolosterism

Substrat dışında bir aktifleştirici veya inhibe edici maddenin alt ünitelerden birine bağlanması, diğer alt ünitelerde enzimatik aktivitenin aktivasyonuna veya inhibisyonuna neden olacaktır.

Hemoglobin durumda, H hema grubuna bağlanır ⁺ , CO ₂ ve alt ünitesinden birine 2,3-difosfogliserat, onun serbest neden oksijen hema grubunun afinitesi azalır. Bu oksijen salınımı, diğer hemoglobin zincirlerinde de üretilir.

Enzim aktivitesini etkileyen faktörler

Substratın konsantrasyonu

Substrat konsantrasyonu arttıkça enzim aktivitesi de artar. Bunun nedeni, substrat moleküllerinin enzimin aktif bölgelerine artan erişimidir.

Ancak, belirli bir substrat konsantrasyonu için, enzimin tüm aktif bölgeleri onunla doyurulur ve bu, substratın konsantrasyonu artırılsa bile enzimatik aktivitenin artmamasına neden olur.

Enzimatik reaksiyondan -pH

Enzimler, enzimin substrata afinitesinin en yüksek olduğu optimum bir pH'a sahiptir. Bu pH'ta enzimatik aktivitenin maksimum değerine ulaşılır.

Ortamın aşırı asitliği veya bazlığı, enzimin denatürasyonuna neden olabilir ve sonuç olarak aktivitesini azaltır.

Enzim aktivitesinin pH profili çeşitlidir. Bu nedenle örneğin, pepsin 1-2 pH birimi arasında maksimum aktiviteye sahiptir; tripsin optimum pH 8'e sahiptir; ve papain, 4 ile 8 arasında bir pH aralığı arasında sabit bir aktiviteye sahiptir.

-Enzimatik reaksiyonun sıcaklığı

Sıcaklık arttıkça enzim aktivitesi artar. Genel olarak enzim aktivitesi için optimum sıcaklığa ulaşılana kadar, enzim aktivitesi her 10 derecelik artışta iki katına çıkar.

Bununla birlikte, optimum sıcaklık aşıldığında, enzim aktivitesi, reaksiyonun sıcaklığı arttıkça azalma eğilimi gösterir. Bunun nedeni, proteinlerin ve dolayısıyla enzimlerin aşırı sıcaklık artışından dolayı denatürasyona uğramasıdır.

- Reaksiyonun iyonik konsantrasyonu

Genel olarak enzimler, 0 ile 500 mmol / L arasındaki bir konsantrasyon aralığında optimal aktiviteye sahiptir. Bununla birlikte, daha yüksek konsantrasyonlar için enzim aktivitesi düşme eğilimindedir.

Bu koşullar altında, enzimlerdeki maksimum aktiviteleri için gerekli olan belirli iyonik etkileşimler engellenir.

Referanslar

1. Segel, IH (1975). Biyokimyasal Hesaplamalar. ( ^2. Baskı). John Wiley & Sons, INC
2. Lehninger, AL (1975). Biyokimya. ( ^2. Baskı). Worth Publishers, inc.
3. Mathews, CK, van Holde, KE ve Ahern, KG (2002). Biyokimya. (3 ^ra Sürümü). Pearson Addison Weshley.
4. Vikipedi. (2019). Enzim deneyi. En.wikipedia.org adresinden kurtarıldı
5. González Juan Manuel. (Sf). Kinetik enzim. Biyomoleküller kursu. Kurtarıldı: ehu.eus