HOẠT ĐỘNG CỦA ENZYME: ĐƠN VỊ, ĐO LƯỜNG, QUY ĐỊNH VÀ CÁC YẾU TỐ - HÓA HỌC - 2026

Các hoạt động của enzyme là một cách để thể hiện số lượng enzyme có mặt tại một thời gian nhất định. Cho biết lượng cơ chất được biến đổi thành sản phẩm, nhờ sự xúc tác của enzim trong một đơn vị thời gian.

Nó bị ảnh hưởng bởi các điều kiện diễn ra phản ứng enzym, đó là lý do tại sao nó thường đề cập đến nhiệt độ mà nó được đo. Nhưng enzyme là gì? Chúng là chất xúc tác sinh học, có khả năng đẩy nhanh tốc độ của phản ứng mà không trải qua sự thay đổi không thể đảo ngược trong quá trình xúc tác.

Dứa hoặc dứa, trái cây có chứa enzyme bromelain, do đó có hoạt tính enzyme cao Nguồn: H. Zell

Nói chung, enzyme là những protein, ngoại trừ ribosome, các phân tử RNA có hoạt tính enzyme.

Enzyme làm tăng tốc độ của phản ứng bằng cách giảm hàng rào năng lượng (năng lượng hoạt hóa); mà phải được hết để đạt được trạng thái chuyển tiếp và do đó phản ứng xảy ra.

Các phân tử cơ chất đạt đến trạng thái chuyển tiếp trải qua những thay đổi cấu trúc, dẫn đến chúng tạo ra các phân tử sản phẩm. Dựa trên các chức năng mà chúng thực hiện, các enzym được phân thành sáu nhóm lớn: oxyreductase, transferase, hydrolase, lyases, isomerase và ligases.

Ví dụ, enzym bromelain và papain là enzym phân giải protein (hydrolase) được tìm thấy trong dứa hoặc dứa, và đu đủ hoặc đu đủ, tương ứng.

Được biết, cả dứa và đu đủ đều tạo điều kiện thuận lợi cho quá trình tiêu hóa, vì bằng cách hoạt động của các enzym phân giải protein mà chúng chứa, chúng giúp tiêu hóa các protein từ thịt và ngũ cốc.

Đơn vị hoạt động của enzym

Đơn vị enzym (IU) là lượng enzym xúc tác quá trình biến đổi 1 µmol cơ chất trong một phút.

Sau đó, Hệ thống Đơn vị Quốc tế (SI) đã định nghĩa đơn vị hoạt động của enzym là lượng enzym chuyển 1 mol cơ chất thành sản phẩm mỗi giây. Đơn vị này nhận được tên là katal (kat).

1 mol = 10 ⁶ µmol và 1 phút = 60 giây.

Do đó, 1 katal bằng 60 · 10 ⁶ IU. Vì katal là một đơn vị lớn nên các đơn vị nhỏ hơn thường được sử dụng, chẳng hạn như: microkatal (µkat), 10 ^-6 katal và nanokatal (πkat), 10 ^-9 katal.

Hoạt động cụ thể

Nó là số đơn vị hoạt động của enzym chia cho miligam protein trong mẫu thử. Hoạt tính cụ thể liên quan trực tiếp đến mức độ tinh sạch của enzym.

Hoạt động của enzym được đo như thế nào?

Có một số phương pháp để xác định hoạt tính của một enzym. Việc lựa chọn một phương pháp cụ thể sẽ phụ thuộc vào mục tiêu của thử nghiệm enzym; khả năng áp dụng của phương pháp; tiếp cận các thiết bị cần thiết để tiến hành thí nghiệm; chi phí sử dụng một phương pháp cụ thể, v.v.

Có các phương pháp đo quang phổ, đo huỳnh quang, hóa phát quang, nhiệt lượng, đo bức xạ và sắc ký.

Phương pháp đo quang phổ có thể được đo màu và đọc trong vùng cực tím (UV) của bức xạ điện từ.

-Phương pháp đo nhiệt độ

Nó dựa trên việc tạo ra một nhóm mang màu bằng tác động của enzym. Hoạt động của enzyme có thể được theo dõi liên tục hoặc không liên tục.

Dạng tiếp diễn

Ở dạng liên tục, thuốc thử được đặt trong cuvet trong máy quang phổ ở bước sóng mong muốn, tương ứng với bước sóng mà tại đó mang màu có giá trị mật độ quang lớn nhất; và ngoài ra, không có sự can thiệp với chất khác có thể được tạo ra.

Phản ứng enzym được bắt đầu bằng cách thêm vào mẫu có chứa enzym, hoạt tính của enzym này sẽ được xác định. Đồng thời, đồng hồ bấm giờ được khởi động và theo thời gian, giá trị mật độ quang học được ghi nhận.

Vì đã biết sự tương đương của mật độ quang học với số mol cơ chất hoặc sản phẩm của phản ứng enzym, nên tùy thuộc vào kỹ thuật được sử dụng, người ta có thể tính được số mol cơ chất tiêu thụ hoặc số mol được tạo ra.

Hơn nữa, vì thời gian trôi qua của phản ứng enzym đã được đo, nên có thể thu được số mol tiêu thụ hoặc tạo ra mỗi giây. Do đó, hoạt động của enzym được thiết lập theo đơn vị katal.

Hình dạng không liên tục

Ở dạng mẻ để xác định hoạt tính của enzym, các ống nghiệm có các thành phần của phản ứng, trừ mẫu có chứa enzym hoặc thành phần khác, được đặt trong bể ở 37ºC. Phản ứng sau đó được bắt đầu với việc bổ sung thành phần còn thiếu.

Thời gian được chỉ định bởi kỹ thuật được phép xảy ra, và phản ứng được kết thúc bằng cách thêm hợp chất làm dừng phản ứng. Mật độ quang học được đọc tại thời điểm đó, và cuối cùng tiến hành theo cách tương tự như trong phương pháp liên tục để xác định hoạt tính của enzym.

-Phim số đo trong ánh sáng cực tím

Ví dụ, coenzyme nicotinamidadinucleotide có hai dạng: NADH (bị khử) và NAD ⁺ (bị oxy hóa). Tương tự như vậy, coenzym nicotinamityinucleotidephosphat có hai dạng NADPH và NADP ⁺ , bị khử và bị oxy hóa tương ứng.

Cả dạng khử và dạng oxy hóa của coenzyme đều được đọc ở độ dài 260 nm từ ánh sáng tử ngoại; trong khi đó, chỉ những dạng rút gọn mới được đọc ở độ dài 340 nm từ ánh sáng tử ngoại.

Do đó, cả trong phản ứng oxy hóa hoặc phản ứng khử trong đó các coenzyme được đặt tên tham gia, chúng đều được đọc ở bước sóng 340 nm.

Về bản chất, việc xác định hoạt tính của enzym cũng giống như được thực hiện ở dạng liên tục của phương pháp so màu; ngoại trừ việc đọc mật độ quang ở bước sóng 340 nm để quan sát sự tạo ra NADH hoặc NADPH, hoặc để đo mức tiêu thụ của các coenzyme này.

Điều này sẽ phụ thuộc vào việc phản ứng đo được là phản ứng oxi hóa hay khử. Sử dụng sự tương ứng giữa mật độ quang và số mol của NADH và NADPH, tùy từng trường hợp, hoạt tính của enzym có thể được tính bằng cách chia số mol của coenzyme cho thời gian trôi qua tính bằng giây.

Quy định hoạt động của enzym

Kiểm soát ở cấp độ chất nền hoặc sản phẩm

Khi tăng nồng độ cơ chất thì hoạt tính của enzym tăng. Nhưng ở một nồng độ nhất định của cơ chất, vị trí hoạt động hoặc các vị trí hoạt động của enzym được bão hòa, do đó hoạt tính của enzym trở nên không đổi.

Tuy nhiên, sản phẩm của hoạt động enzym cũng có thể tương tác với các vị trí hoạt động của enzym, tạo ra sự ức chế hoạt động của enzym.

Sản phẩm có thể hoạt động như một chất ức chế cạnh tranh; ví dụ, có thể đề cập đến enzyme hexokinase. Enzyme này tạo ra quá trình phosphoryl hóa glucose tạo ra glucose-6-phosphate, một hợp chất mà khi tích lũy sẽ ức chế hexokinase.

Kiểm soát thông tin phản hồi

Có thể xảy ra trường hợp một nhóm các enzym (A, B, C, D, E và F) hoạt động tuần tự trong một con đường trao đổi chất. Enzyme B sử dụng sản phẩm của Enzyme A làm chất nền, v.v.

Tế bào, tùy thuộc vào yêu cầu trao đổi chất của nó, có thể kích hoạt hoặc ức chế các chuỗi hoạt động của enzym. Ví dụ, sự tích tụ của sản phẩm enzym F có thể hoạt động bằng cách ức chế enzym A hoặc bất kỳ enzym nào khác trong trình tự.

Các enzym allosteric

Một enzym có thể được tạo thành từ một số đơn vị con, mỗi đơn vị có các vị trí hoạt động tương ứng. Nhưng các đơn vị con này không hoạt động độc lập, do đó hoạt động của một trong các đơn vị con có thể kích hoạt hoặc ức chế hoạt động của phần còn lại.

Mặc dù hemoglobin không được coi là một enzym, nhưng nó là một mô hình tuyệt vời cho hiện tượng dị ứng. Hemoglobin được tạo thành từ bốn chuỗi protein, hai chuỗi α và hai chuỗi β, mỗi chuỗi liên kết với một nhóm heme.

Hai hiện tượng có thể xảy ra giữa các tiểu đơn vị: đồng chất và dị phân tử.

Thuyết đồng tính

Liên kết của cơ chất với một trong các tiểu đơn vị làm tăng ái lực của các tiểu đơn vị khác đối với cơ chất, do đó làm tăng hoạt tính enzym của từng tiểu đơn vị còn lại.

Tương tự như vậy, sự ức chế hoạt động của enzym ở một trong các tiểu đơn vị tạo ra hiệu ứng tương tự ở phần còn lại.

Trong trường hợp haemoglobin, sự liên kết của oxy với nhóm heme của một trong các chuỗi protein sẽ gây ra sự tăng ham muốn oxy trong các chuỗi còn lại.

Tương tự như vậy, việc giải phóng oxy từ một nhóm heme gây ra sự giải phóng oxy từ các nhóm còn lại của chuỗi protein.

Thuyết dị bản

Sự gắn kết của một chất hoạt hóa hoặc ức chế, không phải là cơ chất, với một trong các tiểu đơn vị sẽ gây ra sự hoạt hóa hoặc ức chế hoạt động của enzym trong các tiểu đơn vị kia.

Trong trường hợp hemoglobin, liên kết với nhóm heme của H ⁺ , CO ₂ và 2,3-diphosphoglycerate vào một trong các tiểu đơn vị, làm giảm ái lực của nhóm heme đối với oxy, gây ra sự giải phóng oxy. Quá trình giải phóng oxy này cũng được tạo ra trong các chuỗi khác của hemoglobin.

Các yếu tố ảnh hưởng đến hoạt động của enzym

- Sự tập trung của chất nền

Khi nồng độ cơ chất tăng lên thì hoạt tính của enzym cũng tăng lên. Điều này là do sự tiếp cận của các phân tử cơ chất đến các vị trí hoạt động của enzym tăng lên.

Tuy nhiên, đối với một nồng độ nhất định của cơ chất, tất cả các vị trí hoạt động của enzym đều bị bão hòa với điều này, khiến cho hoạt tính của enzym không tăng ngay cả khi tăng nồng độ của cơ chất.

-pH từ phản ứng enzym

Enzyme có pH tối ưu tại đó ái lực của enzyme đối với cơ chất là cao nhất. Ở pH này, giá trị tối đa của hoạt tính enzym đạt được.

Độ axit hoặc tính bazơ dư thừa của môi trường có thể gây ra sự biến tính của enzym, do đó làm giảm hoạt tính của nó.

Hồ sơ pH của hoạt động enzyme rất khác nhau. Vì vậy, ví dụ, pepsin có hoạt độ tối đa trong khoảng 1-2 đơn vị pH; trypsin có độ pH tối ưu là 8; và papain có hoạt tính không đổi trong khoảng pH từ 4 đến 8.

-Nhiệt độ của phản ứng enzym

Hoạt động của enzym tăng khi nhiệt độ tăng. Nói chung, hoạt động của enzym tăng gấp đôi sau mỗi 10 độ tăng, cho đến khi đạt được nhiệt độ tối ưu cho hoạt động của enzym.

Tuy nhiên, khi vượt quá nhiệt độ tối ưu, hoạt tính của enzym có xu hướng giảm khi nhiệt độ của phản ứng tăng lên. Điều này là do thực tế là protein, và do đó là các enzym, bị biến tính do nhiệt độ tăng quá mức.

-Nồng độ ion của phản ứng

Nói chung, các enzym có hoạt tính tối ưu trong một khoảng nồng độ, từ 0 đến 500 mmol / L. Tuy nhiên, đối với nồng độ cao hơn, hoạt tính của enzym có xu hướng giảm.

Trong những trường hợp này, các tương tác ion nhất định trong các enzym, cần thiết cho hoạt động tối đa của chúng, bị chặn lại.

Người giới thiệu

1. Segel, IH (1975). Tính toán sinh hóa. ( Ấn bản ^{thứ 2} ). John Wiley & Sons, INC
2. Lehninger, AL (1975). Hóa sinh. ( Ấn bản ^{thứ 2} ). Nhà xuất bản Worth, inc.
3. Mathews, CK, van Holde, KE và Ahern, KG (2002). Hóa sinh. ( Phiên bản 3 ^ra ). Pearson Addison Weshley.
4. Wikipedia. (2019). Thử nghiệm enzyme. Khôi phục từ: en.wikipedia.org
5. González Juan Manuel. (sf). Enzyme động học. Khóa học về phân tử sinh học. Phục hồi từ: ehu.eus