Unidade de atividade enzimática, medição, regulação e fatores

O atividade enzimática É uma maneira de expressar a quantidade de enzima presente em um determinado momento. Indica a quantidade de substrato transformada em um produto, pela ação catalítica da enzima por unidade de tempo.

É influenciado pelas condições em que a reação enzimática ocorre, e é por isso que geralmente é referida à temperatura em que é medida. Mas o que são enzimas? São catalisadores biológicos, capazes de acelerar a velocidade de uma reação sem experimentar uma mudança irreversível durante o processo catalisado.

Abacaxi ou ananás, frutas que contêm a enzima de bromine e, portanto, exibe uma alta atividade enzimática .Fonte: h. Zell [CC BY-SA 3.0 (https: // CreativeCommons.Org/licenças/BY-SA/3.0)]

As enzimas, em geral, são proteínas com exceção dos ribossomos, moléculas de RNA com atividade enzimática. 

As enzimas aumentam a velocidade da reação, reduzindo a barreira energética (energia de ativação); que o status de transição deve ser expirado e a reação ocorre assim.

As moléculas de substrato que atingem o estado de transição experimentam mudanças estruturais, o que os leva a originar as moléculas do produto. Com base nas funções que eles desempenham, as enzimas são classificadas em seis grandes grupos: oxiredutases, transfrases, hidrolases, liasas, isomerafts e ligas.

As enzimas Bromeline e Papain, por exemplo, são enzimas proteolíticas (hidrolase) encontradas em abacaxi ou ananá, e em mamão ou leitosa, respectivamente.

Sabe -se que tanto o abacaxi quanto o mamão facilitam o processo digestivo, pois, ao agir as enzimas proteolíticas de que contêm ajuda para digerir proteínas, para dizer, carne e grãos.

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Unidade de atividade enzimática

A unidade enzimática (UI) é a quantidade de enzima que catalisa a transformação de 1 µmol de substrato em um minuto.

Posteriormente, o sistema internacional de unidades (SI) definiu a unidade de atividade enzimática como a quantidade de enzima que converte 1 mole de substrato em um produto por segundo. Esta unidade foi chamada de Katal (KAT).

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

Portanto, 1 Katal é equivalente a 60,10⁶ Ui. Como o Katal é uma unidade grande, geralmente são usadas unidades menores, como: o microkatal (µkat), 10^-6 Katal e o nanokatal (πkat), 10^-9 Katal.

Atividade específica

É o número de unidades de atividade enzimática dividida pelos miligramas da proteína da amostra submetida a teste. A atividade específica está diretamente relacionada ao grau de purificação enzimática.

Como a atividade enzimática é medida?

Existem vários métodos para determinar a atividade de uma enzima. A escolha de um método específico dependerá do objetivo do ensaio enzimático; a aplicabilidade do método; acesso ao equipamento necessário para realizar o experimento; O custo de usar um determinado método, etc.

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Existem métodos espectropométricos, fluorométricos, quimoluminescência, calorimétricos, radiométricos e cromatográficos.

Os métodos espectrofotométricos podem ser colorimétricos e leituras na região ultravioleta (UV) da radiação eletromagnética.

-Método colorimétrico

É baseado na geração de um cromóforo por ação enzimática. A atividade enzimática pode ser seguida de forma contínua ou descontínua.

Forma contínua

Na forma contínua, os reagentes são colocados em um balde no espectrofotômetro no comprimento de onda desejado, que corresponde a que o cromóforo tem seu valor máximo de densidade óptica; e que, além disso, não há interferência em outra substância que possa ser gerada.

A reação enzimática começa pelo vício da amostra contida na enzima, cuja atividade é desejada para determinar. Simultaneamente, o cronômetro é operado e, em todos os momentos, o valor da densidade óptica é observado.

Como a equivalência da densidade óptica com as moles de substrato ou o produto da ação enzimática é conhecida, dependendo da técnica usada, os moles do substrato consumidos ou das moles produzidos podem ser calculados.

Além disso, à medida que o tempo decorrido da reação enzimática foi medido, as toupeiras consumidas ou produzidas por segundo podem ser obtidas. Assim, a atividade enzimática é estabelecida em unidades Katal.

Forma descontínua

Na forma descontínua de determinar a atividade enzimática, os tubos de teste são colocados com os componentes da reação, com exceção da amostra contida na enzima ou outro componente, em um banho a 37 ° C. A reação começa então com o vício do componente que falta.

O tempo que a técnica indica ocorre e a reação é concluída pelo vício de um composto que impede a reação. A densidade óptica é lida naquele momento e finalmente prossegue da mesma maneira que da maneira contínua de determinar a atividade enzimática.

-Método de leituras em luz ultravioleta

A coenzima nicotinamidadinucleótido, por exemplo, tem duas formas: NADH (reduzido) e NAD⁺ (oxidado). Além disso, a coenzima nicotinamidadinucleorofosfato tem duas formas NADPH e NADP⁺, reduzido e oxidado, respectivamente.

As formas reduzidas e oxidadas da coenzima são lidas a um comprimento de 260 nm de luz ultravioleta; Enquanto isso, apenas formas reduzidas são lidas a um comprimento de 340 nm de luz ultravioleta.

Portanto, tanto nas reações de oxidação quanto de redução nas quais as coenzimas designadas intervêm, 340 nm são lidos.

A determinação da atividade enzimática, em essência, é a mesma que a seguida seguiu na forma contínua do método colorimétrico; Exceto que a densidade óptica é lida a 340 nm para observar a geração de NADH ou NADPH, ou para medir o consumo dessas coenzimas.

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Isso dependerá se a reação medida for oxidação ou redução.  Através da correspondência entre a densidade óptica e as moles de NADH e NADPH, conforme o caso, a atividade enzimática pode ser calculada dividindo as moles da coenzima entre o tempo decorrido em segundos.

Regulação da atividade enzimática

Controle no nível do substrato ou produto

À medida que a concentração de substrato aumenta, a atividade enzimática aumenta. Mas a uma certa concentração do substrato, o local ativo ou os locais ativos da enzima é saturado, de modo que a atividade enzimática se torna constante.

No entanto, o produto da ação enzimática também pode interagir com locais de enzimas ativas, produzindo uma inibição de atividade enzimática.

O produto pode atuar como um inibidor competitivo; Por exemplo, a enzima hexoquinase pode ser mencionada. Esta enzima produz a fosforilação da glicose que causa glicose-6-fosfato, composto que, quando acumulado, inibe a hexoquinase.

Controle da retroação

Pode acontecer que um grupo de enzimas (A, B, C, D, E e F) atue sequencialmente em uma via metabólica. A enzima B usa como substrato o produto da enzima A, e assim por diante.

A célula, dependendo de seus requisitos metabólicos, pode ativar ou inibir as seqüências de atividades enzimáticas. Por exemplo, o acúmulo do produto enzimático F pode agir inibindo a enzima a ou qualquer outra das enzimas da sequência.

Enzimas alostéticas

Uma enzima pode ser formada por várias subunidades, cada uma com seus respectivos sites ativos. Mas essas subunidades não agem de forma independente, portanto a atividade de uma das subunidades pode ativar ou inibir a ação do restante.

Embora a hemoglobina não seja considerada uma enzima, é um modelo magnífico do fenômeno do alosterismo. A hemoglobina é composta por quatro cadeias de proteínas, duas cadeias α e duas cadeias β, cada uma delas junto com um grupo Hemo.

Entre as subunidades, dois fenômenos podem ocorrer: homoalosterismo e heteroalosterismo.

Homoalosterismo

A união do substrato a uma das subunidades aumenta a afinidade das outras subunidades pelo substrato, aumentando a atividade enzimática de cada uma das subunidades restantes.

Da mesma forma, a inibição da atividade enzimática em uma das subunidades produz o mesmo efeito no restante.

No caso da hemoglobina, a união de oxigênio para um grupo Hemo de uma das cadeias de proteínas, causará um aumento na avidez devido ao oxigênio nas cadeias restantes.

Da mesma forma, a liberação do oxigênio de um grupo Hemo causa a liberação de oxigênio dos demais grupos das cadeias de proteínas.

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Heterolosterismo

A união de uma substância ativadora ou inibitória, exceto o substrato, a uma das subunidades causará uma ativação ou inibição da atividade enzimática nas outras subunidades.

No caso da hemoglobina, a Hemo de H Union⁺, Co₂ e 2.3-Diffoglicerate a uma das subunidades, diminui a afinidade do grupo Hemo por oxigênio, causando sua liberação. Esta liberação de oxigênio também é produzida nas outras cadeias de hemoglobina.

Fatores que influenciam a atividade enzimática

-Concentração do substrato

À medida que a concentração de substrato aumenta, a atividade enzimática também aumenta. Isso se deve a um maior acesso das moléculas de substrato aos locais ativos da enzima.

Mas, para uma certa concentração do substrato, todos os locais ativos da enzima são saturados, fazendo com que a atividade enzimática não aumente, mesmo que a concentração do substrato seja aumentada.

-pH da reação enzimática

As enzimas têm um pH ideal no qual a afinidade da enzima pelo substrato é máxima. O valor máximo da atividade enzimática é atingida a este pH.

O excesso de acidez ou basicidade do meio ambiente pode causar uma desnaturação da enzima, reduzindo consequentemente sua atividade.

O perfil de pH da atividade enzimática é variada. Assim, por exemplo, a pepsina possui uma atividade máxima entre 1-2 unidades de pH; Tripsin tem um pH ideal de 8; E papaína tem uma atividade constante entre uma faixa de pH entre 4 e 8.

-Temperatura da reação enzimática

A atividade enzimática aumenta à medida que a temperatura aumenta. Em geral, a atividade enzimática dobra para cada 10 graus de aumento, até que a temperatura ideal da atividade enzimática seja alcançada.

No entanto, ao exceder a temperatura ideal, a atividade enzimática tende a diminuir à medida que a temperatura da reação aumenta. Isso ocorre porque as proteínas e, portanto, enzimas, sofrem de uma desnaturação devido a um aumento excessivo de temperatura.

-Concentração iônica da reação

Em geral, as enzimas têm uma atividade ideal em uma faixa de concentração, entre 0 e 500 mmols/L. No entanto, para grandes concentrações, a atividade enzimática tende a diminuir.

Nessas circunstâncias, certas interações iônicas nas enzimas são bloqueadas, necessárias para a atividade máxima.

Referências

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