Unité d'activité enzymatique, mesure, régulation et facteurs

La activité enzymatique C'est une façon d'exprimer la quantité d'enzyme présente à un moment donné. Indique la quantité de substrat transformé en produit, par l'action catalytique de l'enzyme par unité de temps.

Il est influencé par les conditions dans lesquelles la réaction enzymatique a lieu, c'est pourquoi il est généralement référé à la température à laquelle il est mesuré. Mais quelles sont les enzymes? Ce sont des catalyseurs biologiques, capables d'accélérer la vitesse d'une réaction sans subir un changement irréversible pendant le processus catalysé.

Ananas ou ananás, fruits qui contient l'enzyme de la bromline, et présente donc une activité enzymatique élevée .Source: H. Zell [cc by-sa 3.0 (https: // CreativeCommons.Org / licences / by-sa / 3.0)]

Les enzymes, en général, sont des protéines à l'exception des ribosomes, des molécules d'ARN à activité enzymatique. 

Les enzymes augmentent la vitesse de la réaction en réduisant la barrière d'énergie (énergie d'activation); que l'état de transition doit être expiré et que la réaction se produit ainsi.

Les molécules de substrat qui atteignent le statut de transition font l'expérience des changements structurels, ce qui les amène à créer les molécules du produit. Sur la base des fonctions qu'ils remplissent, les enzymes sont classées en six grands groupes: oxyréductases, transfrases, hydrolases, liasas, isomérafts et ligues.

Les enzymes de bromline et de papaïne, par exemple, sont des enzymes protéolytiques (hydrolase) trouvées dans l'ananas ou l'ananá, et en papaye ou laiteux, respectivement.

Il est connu que l'ananas et la papaye facilitent le processus digestif, car en agissant les enzymes protéolytiques, ils contiennent pour digérer les protéines, pour dire, la viande et les grains.

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Unité d'activité enzimatique

L'unité enzymatique (UI) est la quantité d'enzyme qui catalyse la transformation de 1 µmol de substrat en une minute.

Par la suite, le système international d'unités (SI) a défini l'unité d'activité enzymatique comme la quantité d'enzyme qui convertit 1 mole de substrat en produit par seconde. Cette unité s'appelait Katal (Kat).

1 mol = 10⁶ µmoles et 1 minute = 60 secondes.

Par conséquent, 1 katal équivaut à 60 · 10⁶ Ui. Comme le katal est une grande unité, les unités mineures sont généralement utilisées, comme: le microkatal (µkat), 10^-6 Katal, et le nanokatal (πkat), 10^-9 Katal.

Activité spécifique

C'est le nombre d'unités d'activité enzymatique divisées par les milligrammes de protéine de l'échantillon soumis à un test. L'activité spécifique est directement liée au degré de purification enzymatique.

Comment l'activité enzymatique est-elle mesurée?

Il existe plusieurs méthodes pour déterminer l'activité d'une enzyme. Le choix d'une méthode particulière dépendra de l'objectif de l'essai enzymatique; L'applicabilité de la méthode; accès à l'équipement nécessaire pour effectuer l'expérience; Le coût de l'utilisation d'une méthode donnée, etc.

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Il existe des méthodes spectropométriques, fluorométriques, chimioluminescence, calorimétriques, radiométriques et chromatographiques.

Les méthodes spectrophotométriques peuvent être colorimétriques et les lectures dans la région ultraviolette (UV) du rayonnement électromagnétique.

-Méthode colorimétrique

Il est basé sur la génération d'un chromophore par action enzymatique. L'activité enzymatique peut être suivie en continu ou discontinue.

Forme continue

Sous la forme continue, les réactifs sont placés dans un seau dans le spectrophotomètre à la longueur d'onde souhaitée, ce qui correspond à ce que le chromophore a sa valeur maximale de densité optique; et qu'en plus, il n'y a aucune interférence avec une autre substance qui peut être générée.

La réaction enzymatique commence par la dépendance de l'échantillon contenu dans l'enzyme, dont l'activité est souhaitée pour déterminer. Simultanément, le chronomètre est opéré, et à tout moment, la valeur de densité optique est notée.

Comme l'équivalence de la densité optique avec les moles de substrat ou le produit de l'action enzymatique est connue, selon la technique utilisée, les moles du substrat consommées ou des moles produites peuvent être calculées.

De plus, comme le temps écoulé à partir de la réaction enzymatique a été mesuré, les moles consommées ou produites par seconde peuvent être obtenues. Ainsi, l'activité enzymatique est établie en unités katales.

Forme discontinue

Dans la forme discontinue de déterminer l'activité enzymatique, les tubes à essai sont placés avec les composants de réaction, à l'exception de l'échantillon contenu dans l'enzyme ou un autre composant, dans un bain à 37 ° C. La réaction commence alors par la dépendance du composant manquant.

Le temps que la technique indique se produit, et la réaction est complétée par la dépendance d'un composé qui arrête la réaction. La densité optique est lue à ce moment-là et se déroule enfin de la même manière que de la manière continue pour déterminer l'activité enzymatique.

-Méthode de lecture en lumière ultraviolette

La coenzyme nicotinamidadinucleótido, par exemple, a deux formes: NADH (réduit) et NAD⁺ (oxydé). De plus, la coenzyme nicotinamidadinucléódophosphate a deux formes NADPH et NADP⁺, réduit et oxydé, respectivement.

Les formes réduites et oxydées de la coenzyme sont lues à une longueur de 260 nm de lumière ultraviolette; Pendant ce temps, seules les formes réduites sont lues à une longueur de 340 nm de lumière ultraviolette.

Par conséquent, à la fois dans les réactions d'oxydation ou de réduction dans lesquelles les coenzymes nommés interviennent, 340 nm sont lus.

La détermination de l'activité enzymatique, en substance, est la même que celle suivie sous la forme continue de la méthode colorimétrique; Sauf que la densité optique est lue à 340 nm pour observer la génération de NADH ou NADPH, ou pour mesurer la consommation de ces coenzymes.

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Cela dépendra si la réaction mesurée est l'oxydation ou la réduction.  Par la correspondance entre la densité optique et les moles de NADH et NADPH, comme le cas peut l'être, l'activité enzymatique peut être calculée en divisant les moles de la coenzyme entre le temps écoulé en secondes.

Régulation de l'activité enzymatique

Contrôle au niveau du substrat ou du produit

À mesure que la concentration du substrat augmente, l'activité enzymatique augmente. Mais à une certaine concentration du substrat, le site actif ou les sites actifs de l'enzyme sont saturés, donc l'activité enzymatique devient constante.

Cependant, le produit d'une action enzymatique peut également interagir avec des sites enzymatiques actifs, produisant une inhibition de l'activité enzymatique.

Le produit peut agir comme un inhibiteur compétitif; Par exemple, l'enzyme de l'hexoquinase peut être mentionnée. Cette enzyme produit la phosphorylation du glucose provoquant du glucose-6-phosphate, le composé qui, lorsqu'il est accumulé, inhibe l'hexoquinase.

Contrôle de rétroaction

Il peut arriver qu'un groupe d'enzymes (A, B, C, D, E et F) agisse séquentiellement sur une voie métabolique. L'enzyme B utilise comme substrat le produit de l'enzyme A, et ainsi de suite.

La cellule, selon ses besoins métaboliques, peut activer ou inhiber les séquences des activités enzymatiques. Par exemple, l'accumulation du produit enzymatique F peut agir en inhibant l'enzyme A ou toute autre des enzymes de la séquence.

Enzymes alostérales

Une enzyme peut être formée par plusieurs sous-unités, chacune avec ses sites actifs respectifs. Mais ces sous-unités n'agissent pas indépendamment, donc l'activité de l'une des sous-unités peut activer ou inhiber l'action de la.

Bien que l'hémoglobine ne soit pas considérée comme une enzyme, il s'agit d'un magnifique modèle du phénomène d'alostérisme. L'hémoglobine est composée de quatre chaînes de protéines, de deux chaînes α et de deux chaînes β, chacune d'entre elles avec un groupe Hemo.

Parmi les sous-unités, deux phénomènes peuvent se produire: l'homoalostéralité et l'hétéroalostérisme.

Homoalostéralité

L'union du substrat à l'une des sous-unités augmente l'affinité des autres sous-unités par le substrat, augmentant l'activité enzymatique de chacune des sous-unités restantes.

De même, l'inhibition de l'activité enzymatique dans l'une des sous-unités produit le même effet sur le reste.

Dans le cas de l'hémoglobine, l'union d'oxygène à un groupe hémo de l'une des chaînes de protéines, elle entraînera une augmentation de l'avidité due à l'oxygène dans les chaînes restantes.

De même, la libération de l'oxygène d'un groupe hémo provoque la libération d'oxygène des groupes restants des chaînes protéiques.

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Hétérolostéralité

L'union d'une substance activatrice ou inhibitrice, autre que le substrat, à l'une des sous-unités provoquera une activation ou une inhibition de l'activité enzymatique dans les autres sous-unités.

Dans le cas de l'hémoglobine, l'hémo de H Union⁺, CO₂ et 2.3-diffoglycérate dans l'une des sous-unités, diminue l'affinité du groupe Hemo par l'oxygène, provoquant sa libération. Cette libération d'oxygène est également produite dans les autres chaînes d'hémoglobine.

Facteurs qui influencent l'activité enzymatique

-Concentration de substrat

À mesure que la concentration du substrat augmente, l'activité enzymatique augmente également. Cela est dû à un meilleur accès des molécules de substrat aux sites actifs de l'enzyme.

Mais, pour une certaine concentration du substrat, tous les sites actifs de l'enzyme sont saturés, provoquant une augmentation de l'activité enzymatique même si la concentration du substrat augmente.

-pH de la réaction enzymatique

Les enzymes ont un pH optimal dans lequel l'affinité de l'enzyme par le substrat est maximale. La valeur maximale de l'activité enzymatique est atteinte à ce pH.

L'excès d'acidité ou de basicité de l'environnement peut provoquer une dénaturation de l'enzyme, réduisant par conséquent son activité.

Le profil de pH de l'activité enzymatique est varié. Ainsi, par exemple, la pepsine a une activité maximale entre 1 à 2 unités de pH; Tripsin a un pH optimal de 8; Et la papaïne a une activité constante entre une plage de pH entre 4 et 8.

-Température de réaction enzymatique

L'activité enzymatique augmente à mesure que la température augmente. En général, l'activité enzymatique double pour 10 degrés d'augmentation, jusqu'à ce que la température optimale de l'activité enzymatique soit atteinte.

Cependant, en dépassant la température optimale, l'activité enzymatique a tendance à diminuer à mesure que la température de réaction augmente. En effet.

-Concentration ionique de la réaction

En général, les enzymes ont une activité optimale dans une plage de concentration, entre 0 et 500 mmols / L. Cependant, pour les concentrations majeures, l'activité enzymatique a tendance à diminuer.

Dans ces circonstances, certaines interactions ioniques dans les enzymes sont bloquées, nécessaires pour une activité maximale.

Les références

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