معلومة

ما هي وحدات نشاط الانزيم؟

ما هي وحدات نشاط الانزيم؟


We are searching data for your request:

Forums and discussions:
Manuals and reference books:
Data from registers:
Wait the end of the search in all databases.
Upon completion, a link will appear to access the found materials.

كنت أنظر إلى هذا الرسم البياني لنشاط بيروكسيداز اللفت ورأيت أنهم يستخدمون وحدات من 1 / ثانية لنشاط الإنزيم. ماذا تمثل هذه الوحدة بشكل حدسي وكيف يتم حسابها؟


يشير هذا إلى رقم الدوران (ويعرف أيضًا باسم kقط أو ك2) من إنزيم وعادة ما يتم حسابه باستخدام حركية Michaelis-Menten. انتقل إلى الملخص في النهاية إذا كنت تريد إجابة بسيطة. إذا كنت تريد إجابة أكثر شمولاً ، ففكر في المعادلة الكيميائية التالية:

[E] + [S] ⇌ [ES] → [E] + [P]

يشير هذا إلى أن تركيزًا معينًا من الإنزيم الممزوج بتركيز معين من الركيزة سوف يتحد أولاً ويشكل معقدًا اعتمادًا على تقارب الإنزيم مع الركيزة. ثم سينتج مركب الإنزيم منتجًا اعتمادًا على قدرة الإنزيم على تحويل حالة الانتقال إلى منتج. ك1 الثابت هو السهم المتحرك من [E] + [S] → [ES] و k-1 هو السهم المتحرك من [ES] → [E] + [S] (يعارض كل منهما الآخر). ك2 الثابت هو السهم المتحرك من [ES] → [E] + [P].

الخامسا = [ES] ك2

  • الخامسا - هذا هو معدل تكوين المنتج ، والذي يمكن قياسه.
  • [ES] - هذا هو تركيز مجمعات الركيزة الإنزيمية.
  • ك2 - هذه قيمة ثابتة تقارن بين الاثنين.

يمكن التعبير عن هذا أيضًا من حيث الحد الأقصى للمعدل:

الخامسالأعلى = [E]تيك2

  • الخامسالأعلى - الخامسالأعلى هو معدل تحفيزي عندما [E]تي = [ES] (عندما يرتبط كل الإنزيم الموجود بالركيزة / المشبعة).
  • [E]تي - [E]تي هو تركيز الانزيم الكلي. [E]تي = [E] + [ES].
  • ك2 - ال kقط هو الثابت الحفاز. إنه ثابت يشير إلى مدى السرعة التي يمكن بها للإنزيم تحويل الركائز إلى منتجات. يمكن ملاحظته بسهولة من خلال هذه المعادلة.

ملخص

هكذا k2 هو في الأساس مؤشر على مدى كفاءة أو سرعة عمل الإنزيم. ليست كل الإنزيمات تتبع حركية ميكايليس مينتين القياسية. على سبيل المثال ، تتسبب الخصائص الخيفية لبعض الإنزيمات في منحنى تشبع غير خطي. وبسبب هذا ، يشار عادة إلى رقم الدوران. وحدات رقم الدوران من s-1 أشر إلى جزيء منتج واحد في الثانية ، لذا فإن معدل الدوران 3000 يعني أنه يمكنك إنشاء 3000 منتج في ثانية واحدة عند V.الأعلى.


ما هو الفرق بين نشاط الانزيم والنشاط المحدد

ال الفرق الرئيسي بين نشاط الانزيم ونشاط معين هو ذلك نشاط الإنزيم هو مولات الركيزة المحولة بواسطة الإنزيم لكل وحدة زمنية بينما النشاط المحدد هو نشاط الإنزيم لكل مليغرام من الإنزيم الكلي. علاوة على ذلك ، يقيس نشاط الإنزيم كمية الإنزيمات النشطة الموجودة في ظل حالة معينة بينما يقيس نشاط معين نقاء الإنزيم في الخليط.

نشاط الإنزيم والنشاط المحدد هما وحدتان إنزيميتان تقيسان النشاط الإنزيمي. يعد قياس النشاط الإنزيمي بواسطة فحوصات الإنزيم مهمًا لدراسة حركية الإنزيم وكذلك تثبيط الإنزيم.

المجالات الرئيسية التي تمت تغطيتها

الشروط الاساسية

نشاط الإنزيم ، نقاء الإنزيم ، وحدات الإنزيم ، نشاط محدد ، تركيز الركيزة


يعمل الليباز على ثلاثي الجلسرين ويطلق الأحماض الدهنية. يتم حساب تحديد نشاطها عن طريق معايرة الأحماض الدهنية الحرة.

تحضير القاعدة

  • يتم تحضير محلول منظم يحتوي على Na2HPO4 / NaH2PO4 50 ملي ، الرقم الهيدروجيني = 7.
  • بعد ذلك يتم تحضير مستحلب زيت الزيتون (يضاف 40 مل من زيت الزيتون إلى 60 مل من الصمغ العربي - محلول مستحلب 5٪ ، وزن / حجم) ويتم تجانس الخليط في المجانس المختبري.
  • تتكون ركيزة الإنزيم من 50 مل من مستحلب زيت الزيتون في 45 مل من محلول عازل.

تحديد النشاط الأنزيمي

  • يضاف 0.5 مل من محلول الإنزيم الخام إلى 9.5 مل من الركيزة.
  • يحضن الخليط في شاكر لمدة ساعة عند T = 28 درجة مئوية
  • يتبع ذلك معايرة الخليط بمحلول هيدروكسيد الصوديوم 50 ملي مولار حتى الرقم الهيدروجيني = 9

وحدة نشاط الليباز هي كمية الإنزيم الذي يطلق 1ميكرومترمول من الأحماض الدهنية في ساعة واحدة عند T = 28 درجة مئوية.


الانزيمات

جميع الإنزيمات عبارة عن بروتينات كروية ذات بنية ثلاثية محددة ، والتي تحفز التفاعلات الأيضية في جميع الكائنات الحية. هذا يعني أنها تسرع التفاعلات الكيميائية ، لكنها ليست & # 8216 مستخدمة & # 8217 كجزء من التفاعل.

الإنزيمات عبارة عن جزيئات كبيرة نسبيًا ، تتكون من مئات الأحماض الأمينية المسؤولة عن الحفاظ على البنية الثلاثية المحددة للإنزيم. كل إنزيم له شكل موقع نشط محدد ، يتم الحفاظ عليه من خلال البنية الثلاثية العامة المحددة. لذلك لا يجب تغيير الهيكل الثالث.

(ب) ذكر أن عمل الإنزيم قد يكون داخل الخلايا أو خارجها

يحدث عمل إنزيم خارج الخلية في الخارج الخلية التي تنتج البروتين. على سبيل المثال ، تكون بعض الإنزيمات في الجهاز الهضمي خارج الخلية حيث يتم إطلاقها من الخلايا التي تصنعها على الطعام داخل مساحات الجهاز الهضمي.

يحدث عمل إنزيم داخل الخلايا داخل الخلية التي تنتج الانزيم. على سبيل المثال ، توجد بعض الإنزيمات في الجهاز الهضمي في سيتوبلازم الخلايا أو متصلة بأغشية الخلية ويحدث التفاعل داخل الخلية.

(ج) وصف ، بمساعدة المخططات ، آلية عمل جزيئات الإنزيم ، مع الإشارة إلى الخصوصية ، والموقع النشط ، وفرضية القفل والمفتاح ، وفرضية الملاءمة المستحثة ، ومركب ركيزة الإنزيم ، ومركب منتج الإنزيم ، وخفض التنشيط طاقة.

طاقة التنشيط هي الحد الأدنى من الطاقة المطلوبة لتمكين التفاعل. تعمل الإنزيمات عن طريق خفض طاقة تنشيط التفاعلات. هذا يعني أن التفاعلات يمكن أن تستمر بسرعة عند درجات حرارة أقل بكثير من درجة الغليان حيث أن التفاعل يتطلب طاقة أقل.

(د) وصف وشرح تأثيرات الأس الهيدروجيني ودرجة الحرارة وتركيز الإنزيم وتركيز الركيزة على نشاط الإنزيم

(هـ) وصف كيف يمكن استقصاء تأثيرات الأس الهيدروجيني ودرجة الحرارة وتركيز الإنزيم وتركيز الركيزة على نشاط الإنزيم بشكل تجريبي

(و) شرح تأثيرات المثبطات التنافسية وغير التنافسية على معدل التفاعلات التي يتحكم فيها الإنزيم ، مع الإشارة إلى كل من المثبطات القابلة للعكس وغير القابلة للعكس

مثبط الإنزيم هو أي مادة أو جزيء يعمل على إبطاء معدل تفاعل يتحكم فيه الإنزيم عن طريق التأثير على جزيء الإنزيم بطريقة ما.

المثبطات العكوسة هي مثبطات ترتبط بالموقع النشط لفترة قصيرة ثم تغادر. إزالة المثبط من الخليط المتفاعل يترك جزيئات الإنزيم غير متأثرة.

المثبطات التي لا رجعة فيها هي مثبطات ترتبط بشكل دائم بجزيء الإنزيم. يتم تغيير طبيعة أي جزيئات إنزيم مرتبطة بجزيئات المثبط بشكل فعال.

(ز) شرح أهمية العوامل المساعدة والإنزيمات المساعدة في التفاعلات التي يتحكم فيها الإنزيم

العامل المساعد هو أي مادة يجب أن تكون موجودة لضمان أن التفاعلات التي يتحكم فيها الإنزيم يمكن أن تحدث بالمعدل المناسب. بعض العوامل المساعدة هي جزء من الإنزيمات (المجموعات الاصطناعية) والبعض الآخر يؤثر على الإنزيم على أساس مؤقت (الإنزيمات المساعدة والعوامل المساعدة الأيونية غير العضوية).

(ح) ذكر أن السموم الأيضية قد تكون مثبطات إنزيمية ، ووصف عمل سم واحد مسمى

(ط) ذكر أن بعض الأدوية الطبية تعمل عن طريق تثبيط نشاط الإنزيمات


برنت كورنيل


قد تؤثر عوامل مختلفة على نشاط الإنزيمات ، إما عن طريق التأثير على تواتر تصادمات الركيزة الإنزيمية أو عن طريق التأثير على قدرة الإنزيم والركيزة على التفاعل (على سبيل المثال ، تمسخ)

  • تؤثر درجة الحرارة ودرجة الحموضة وتركيز الركيزة على معدل نشاط الإنزيم

درجة حرارة

  • تؤدي درجات الحرارة المنخفضة إلى طاقة حرارية غير كافية لتفعيل تفاعل محفز بالإنزيم للمضي قدمًا
  • ستؤدي زيادة درجة الحرارة إلى زيادة سرعة وحركة كل من الإنزيم والركيزة ، مما يؤدي إلى زيادة نشاط الإنزيم
  • وذلك لأن الطاقة الحركية الأعلى ستؤدي إلى تصادمات متكررة بين الإنزيمات والركائز
  • عند درجة الحرارة المثلى (قد تختلف باختلاف الإنزيمات) ، يكون معدل نشاط الإنزيم في ذروته
  • ستؤدي درجات الحرارة المرتفعة إلى انخفاض استقرار الإنزيم ، حيث تعمل الطاقة الحرارية على تعطيل روابط الإنزيم الهيدروجينية
  • يؤدي هذا إلى فقدان الإنزيم (خاصة الموقع النشط) لشكله ، مما يؤدي إلى فقدان النشاط (تمسخ)

تأثير درجة الحرارة على نشاط الانزيم

  • سيؤدي تغيير الأس الهيدروجيني إلى تغيير شحنة الإنزيم ، والذي بدوره سيغير قابلية ذوبان البروتين والشكل العام
  • سيؤدي تغيير شكل أو شحن الموقع النشط إلى تقليل قدرته على ربط الركيزة وإلغاء وظيفة الإنزيم
  • تحتوي الإنزيمات على درجة حموضة مثالية (قد تختلف بين الإنزيمات) ويقلل التحرك خارج هذا النطاق من نشاط الإنزيم

تأثير الأس الهيدروجيني على نشاط الإنزيم


تركيز الركيزة

  • ستؤدي زيادة تركيز الركيزة إلى زيادة نشاط الإنزيم المقابل
  • يعني المزيد من الركائز أن هناك فرصة متزايدة لتصادم الإنزيم والركيزة والتفاعل خلال فترة معينة
  • بعد نقطة معينة ، سيتوقف معدل النشاط عن الارتفاع بغض النظر عن أي زيادات أخرى في مستويات الركيزة
  • وذلك لأن البيئة مشبعة بالركيزة وجميع الإنزيمات مرتبطة وتتفاعل (V. الأعلى )

تأثير تركيز الركيزة على نشاط الإنزيم


نشاط الانزيم

نشاط تحويل ناقص تشخيص تمريضي معتمد من قبل جمعية تشخيص التمريض في أمريكا الشمالية ، والذي يُعرَّف بأنه يعاني الفرد من انخفاض التحفيز من الأنشطة الترفيهية أو الترفيهية أو الاهتمام بها أو المشاركة فيها. كان يُطلق عليه سابقًا عجز نشاط التحويل. تشمل الأسباب المحتملة الاستشفاء لفترات طويلة أو عدم الحركة في المنزل ، والعلاجات المتكررة والمطولة مثل غسيل الكلى ، وبيئة رتيبة وغير محفزة. عادة ما يعطي المريض دليلًا شخصيًا على أن هذه الحالة موجودة عن طريق التعبير عن الشعور بالملل أو إبداء الرغبة في القيام بشيء ما أو تقديم دليل موضوعي من خلال التصرف بالاكتئاب أو القلق.

تشمل تدخلات التمريض التي يمكن أن تكون مناسبة لعجز النشاط المتنوع إجراء مقابلات مع المريض لتقييم الوضع الحالي وللمساعدة في وضع خطط للأنشطة التي توفر الاهتمام والتحفيز. يمكن أن تشمل هذه الأنشطة الموسيقى أو الألعاب أو القراءة أو العمل اليدوي أو أي أنشطة ترفيهية أخرى يستمتع بها المريض. قد يحتاج المرضى إلى المساعدة في تحديد الموارد المتاحة والدافع للاستفادة من الأنشطة التي يقدمونها.


يمكن التعبير عن كمية أو تركيز الإنزيم بكميات مولارية ، كما هو الحال مع أي مادة كيميائية أخرى ، أو من حيث النشاط في وحدات الإنزيم.

تعديل نشاط الإنزيم

نشاط الإنزيم = تحويل مولات الركيزة لكل وحدة زمنية = المعدل × حجم التفاعل. نشاط الإنزيم هو مقياس لكمية الإنزيم النشط الموجود وبالتالي يعتمد على الظروف ، التي يجب تحديدها. وحدة SI هي katal ، 1 katal = 1 mol s −1 ، لكن هذه وحدة كبيرة جدًا. القيمة الأكثر عملية والمستخدمة بشكل شائع هي وحدة الإنزيم (U) = 1 ميكرولتر دقيقة −1. 1 يو يتوافق مع 16.67 نانوكتالس. [1]

يشير نشاط الإنزيم كما هو مذكور في الكاتال عمومًا إلى نشاط الركيزة المستهدفة الطبيعية للإنزيم. يمكن أيضًا إعطاء نشاط الإنزيم مثل نشاط بعض الركائز المعيارية ، مثل الجيلاتين ، ثم قياسه في وحدات هضم الجيلاتين (GDU) ، أو بروتينات الحليب ، ثم تقاس بـ وحدات تخثر الحليب (MCU). تعتمد وحدتا GDU و MCU على مدى سرعة غرام واحد من الإنزيم في هضم الجيلاتين أو بروتينات الحليب ، على التوالي. 1 GDU يساوي تقريبًا 1.5 MCU. [2]

ستؤدي زيادة كمية الركيزة إلى زيادة معدل التفاعل مع الإنزيمات ، ولكن بمجرد تجاوز نقطة معينة ، فإن معدل التفاعل سيتلاشى لأن كمية المواقع النشطة المتاحة ظلت ثابتة.

تحرير نشاط معين

النشاط المحدد للإنزيم هو وحدة شائعة أخرى. هذا هو نشاط إنزيم لكل مليغرام من البروتين الكلي (معبرًا عنه في ميكرو مول دقيقة -1 مجم -1 مجم). يعطي النشاط المحدد قياسًا لنقاء الإنزيم في الخليط. هي المولات الدقيقة للمنتج الذي يتكون من إنزيم في فترة زمنية معينة (دقائق) في ظل ظروف معينة لكل مليغرام من البروتينات الكلية. النشاط المحدد يساوي معدل التفاعل مضروبًا في حجم التفاعل مقسومًا على كتلة البروتين الكلي. وحدة SI هي katal / kg ، لكن الوحدة الأكثر عملية هي μmol / mgmin.

نشاط معين هو مقياس عملية انزيم (قدرة الإنزيم على المعالجة) ، بتركيز ركيزة محدد (مشبع عادة) ، وعادة ما يكون ثابتًا للإنزيم النقي.

يمكن إجراء عملية معايرة بالموقع النشط لإزالة الأخطاء الناشئة عن الاختلافات في مجموعات الزراعة و / أو الإنزيم غير المطوي والمشكلات المماثلة. هذا مقياس لمقدار الإنزيم النشط ، محسوبًا على سبيل المثال معايرة كمية المواقع النشطة الموجودة باستخدام مثبط لا رجعة فيه. يجب بعد ذلك التعبير عن النشاط المحدد على أنه إنزيم نشط μmol min −1 mg −1. إذا كان الوزن الجزيئي للإنزيم معروفًا ، فيمكن حساب رقم الدوران ، أو منتج ميكرولتر في الثانية لكل ميكرولتر من الإنزيم النشط ، من النشاط المحدد. يمكن تصور رقم الدوران بعدد المرات التي ينفذ فيها كل جزيء إنزيم دورته التحفيزية في الثانية.

تحرير المصطلحات ذات الصلة

ال معدل التفاعل هو تركيز الركيزة المختفية (أو المنتج المنتج) لكل وحدة زمنية (مول L −1 s −1).

ال نقاوة ٪ هي 100٪ × (نشاط محدد لعينة الإنزيم / نشاط محدد للإنزيم النقي). العينة غير النقية لها نشاط محدد أقل لأن بعض الكتلة ليست في الواقع إنزيمًا. إذا كان النشاط المحدد للإنزيم النقي 100٪ معروفًا ، فإن العينة غير النقية سيكون لها نشاط محدد أقل ، مما يسمح بحساب النقاء ثم الحصول على نتيجة واضحة.

تقيس جميع فحوصات الإنزيم إما استهلاك الركيزة أو إنتاج المنتج بمرور الوقت. [3] يوجد عدد كبير من الطرق المختلفة لقياس تركيزات الركائز والمنتجات ويمكن اختبار العديد من الإنزيمات بعدة طرق مختلفة. يدرس علماء الكيمياء الحيوية عادةً التفاعلات المحفزة بالإنزيم باستخدام أربعة أنواع من التجارب: [4]

  • تجارب المعدل الأولي. عندما يتم خلط إنزيم مع فائض كبير من الركيزة ، تتراكم المادة الوسيطة للركيزة الإنزيمية في عابر أولي سريع. [3] ثم يحقق التفاعل حالة حركية مستقرة حيث تظل ركيزة الإنزيم الوسيطة ثابتة تقريبًا بمرور الوقت ويتغير معدل التفاعل ببطء نسبيًا. يتم قياس المعدلات لفترة قصيرة بعد الوصول إلى حالة شبه ثابتة ، عادة عن طريق مراقبة تراكم المنتج مع مرور الوقت. نظرًا لأن القياسات يتم إجراؤها لفترة قصيرة جدًا وبسبب الزيادة الكبيرة في الركيزة ، يمكن إجراء التقريب بأن كمية الركيزة الحرة تساوي تقريبًا كمية الركيزة الأولية. [5] [6] تجربة المعدل الأولي هي الأبسط من حيث الأداء والتحليل ، فهي خالية نسبيًا من المضاعفات مثل رد الفعل العكسي وتدهور الإنزيم. لذلك فهو إلى حد بعيد النوع الأكثر استخدامًا من التجارب في حركية الإنزيم.
  • تجارب منحنى التقدم. في هذه التجارب ، يتم تحديد المعلمات الحركية من تعبيرات لتركيزات الأنواع كدالة للوقت. يتم تسجيل تركيز الركيزة أو المنتج في الوقت المناسب بعد الانتقال السريع الأولي ولمدة طويلة بما يكفي للسماح للتفاعل بالاقتراب من التوازن. تم استخدام تجارب منحنى التقدم على نطاق واسع في الفترة المبكرة من حركية الإنزيم ، ولكنها أقل شيوعًا الآن.
  • تجارب حركية عابرة. في هذه التجارب ، يتم تتبع سلوك التفاعل خلال الفترة الانتقالية السريعة الأولية حيث يصل الوسيط إلى فترة حركية الحالة المستقرة. يصعب إجراء هذه التجارب أكثر من أي من الفئتين المذكورتين أعلاه لأنها تتطلب تقنيات متخصصة (مثل التحلل الضوئي الضوئي للمركبات المحبوسة) أو الخلط السريع (مثل التدفق المتوقف أو التدفق المخمد أو التدفق المستمر).
  • تجارب الاسترخاء. في هذه التجارب ، يتم اضطراب خليط التوازن من الإنزيم والركيزة والمنتج ، على سبيل المثال بسبب درجة الحرارة أو الضغط أو قفزة الأس الهيدروجيني ، ويتم مراقبة العودة إلى التوازن. يتطلب تحليل هذه التجارب النظر في رد الفعل القابل للانعكاس بالكامل. علاوة على ذلك ، فإن تجارب الاسترخاء غير حساسة نسبيًا للتفاصيل الميكانيكية وبالتالي لا تُستخدم عادةً لتحديد الآلية ، على الرغم من أنها يمكن أن تكون في ظل ظروف مناسبة.

يمكن تقسيم فحوصات الإنزيم إلى مجموعتين وفقًا لطريقة أخذ العينات الخاصة بهم: المقايسات المستمرة، حيث يعطي الفحص قراءة مستمرة للنشاط ، و المقايسات غير المستمرةحيث يتم أخذ العينات ، يتوقف التفاعل ثم يتم تحديد تركيز الركائز / المنتجات.

تعتبر المقايسات المستمرة هي الأكثر ملاءمة ، حيث يعطي اختبار واحد معدل التفاعل دون الحاجة إلى مزيد من العمل. هناك العديد من الأنواع المختلفة للمقايسات المستمرة.

التحرير الطيفي

في المقايسات الطيفية ، يمكنك اتباع مسار التفاعل عن طريق قياس التغيير في مقدار الضوء الذي يمتصه محلول الفحص. إذا كان هذا الضوء في المنطقة المرئية ، يمكنك في الواقع رؤية تغيير في لون المقايسة ، وتسمى هذه المقايسات اللونية. يعتبر اختبار MTT ، وهو اختبار الأكسدة والاختزال باستخدام صبغة تترازوليوم كركيزة ، مثالاً على الفحص اللوني.

غالبًا ما يستخدم ضوء الأشعة فوق البنفسجية ، نظرًا لأن الإنزيمات المساعدة الشائعة NADH و NADPH تمتص ضوء الأشعة فوق البنفسجية في أشكالها المختصرة ، ولكنها لا تفعل ذلك في أشكالها المؤكسدة. وبالتالي ، يمكن تقييم أوكسيدوروكتاز الذي يستخدم NADH كركيزة باتباع النقص في امتصاص الأشعة فوق البنفسجية بطول موجة 340 نانومتر حيث يستهلك الإنزيم المساعد. [7]

المقايسات المباشرة مقابل المقايسات المزدوجة

حتى عندما لا يؤدي تفاعل الإنزيم إلى تغيير في امتصاص الضوء ، فلا يزال من الممكن استخدام مقايسة طيفية للإنزيم باستخدام الفحص المقترن. هنا ، يتم استخدام ناتج تفاعل واحد كركيزة لتفاعل آخر يمكن اكتشافه بسهولة. على سبيل المثال ، يوضح الشكل 1 المقايسة المقترنة لإنزيم هيكسوكيناز ، والذي يمكن معايرته عن طريق اقتران إنتاجه من الجلوكوز 6 فوسفات بإنتاج NADPH ، باستخدام نازعة هيدروجين الجلوكوز 6 فوسفات.

تحرير فلوروميتريك

الإسفار هو عندما يصدر جزيء ضوء بطول موجي واحد بعد امتصاص ضوء بطول موجة مختلف. تستخدم المقايسات الفلورية فرقًا في مضان الركيزة من المنتج لقياس تفاعل الإنزيم. تعتبر هذه المقايسات بشكل عام أكثر حساسية من المقايسات الطيفية ، ولكنها يمكن أن تعاني من التداخل الناجم عن الشوائب وعدم استقرار العديد من المركبات الفلورية عند تعرضها للضوء.

مثال على هذه المقايسات هو مرة أخرى استخدام الإنزيمات المساعدة للنيوكليوتيدات NADH و NADPH. هنا ، الأشكال المختصرة هي الفلورية والأشكال المؤكسدة غير الفلورية. وبالتالي يمكن أن يتبع تفاعلات الأكسدة انخفاض في التألق وتفاعلات الاختزال بزيادة. [8] تتوفر أيضًا ركائز اصطناعية تطلق صبغة فلورية في تفاعل محفز بالإنزيم ، مثل 4-methylumbelliferyl-β-D-galactoside لمعايرة β-galactosidase أو 4-methylumbelliferyl-butyrate للمعايرة المبيضات روجوزا الليباز. [9]

تحرير المسعرات

قياس المسعرات هو قياس الحرارة المنبعثة أو الممتصة من التفاعلات الكيميائية. هذه المقايسات عامة جدًا ، نظرًا لأن العديد من التفاعلات تتضمن بعض التغيير في الحرارة وباستخدام مقياس ميكروكالوريمتر ، لا يتطلب الأمر الكثير من الإنزيم أو الركيزة. يمكن استخدام هذه الاختبارات لقياس التفاعلات التي يستحيل اختبارها بأي طريقة أخرى. [10]

تحرير كيميائي

اللمعان الكيميائي هو انبعاث الضوء عن طريق تفاعل كيميائي. تنتج بعض تفاعلات الإنزيم الضوء ويمكن قياس ذلك للكشف عن تكوين المنتج. يمكن أن تكون هذه الأنواع من المقايسة حساسة للغاية ، حيث يمكن التقاط الضوء الناتج بواسطة فيلم فوتوغرافي على مدار أيام أو أسابيع ، ولكن قد يكون من الصعب تحديد كميته ، لأنه لن يتم اكتشاف كل الضوء المنبعث من التفاعل.

يعد الكشف عن بيروكسيداز الفجل عن طريق التلألؤ الكيميائي الأنزيمي طريقة شائعة للكشف عن الأجسام المضادة في النشاف الغربي. مثال آخر هو إنزيم لوسيفيراز ، الموجود في اليراعات وينتج الضوء بشكل طبيعي من ركائزه لوسيفيرين.

تحرير تشتت الضوء

يقيس تشتت الضوء الساكن ناتج الكتلة المولية ذات الوزن المتوسط ​​وتركيز الجزيئات الكبيرة في المحلول. بالنظر إلى التركيز الكلي الثابت لنوع واحد أو أكثر خلال وقت القياس ، فإن إشارة التشتت هي مقياس مباشر للكتلة المولية ذات الوزن المتوسط ​​للمحلول ، والتي ستختلف عندما تتشكل المجمعات أو تنفصل. ومن ثم ، فإن القياس يحدد الكميات المتكافئة للمجمعات وكذلك الخواص الحركية. فحوصات تشتت الضوء من حركية البروتين هي تقنية عامة جدًا لا تتطلب إنزيمًا.

تحرير الرحلان الحراري المجهري

الرحلان الحراري المجهري (MST) [11] يقيس حجم وشحنة وانتروبيا الترطيب للجزيئات / الركائز عند التوازن. [12] تتغير الحركة الحرارية للركيزة ذات العلامات الفلورية بشكل كبير حيث يتم تعديلها بواسطة إنزيم. يمكن قياس هذا النشاط الأنزيمي بدقة عالية في الوقت الفعلي. [13] استهلاك المواد لطريقة MST البصرية بالكامل منخفض جدًا ، وهناك حاجة فقط لحجم عينة يبلغ 5 ميكرولتر وتركيز إنزيم 10 نانومتر لقياس ثوابت المعدل الإنزيمي للنشاط والتثبيط. يسمح MST للمحللين بقياس تعديل ركيزتين مختلفتين في وقت واحد (تعدد الإرسال) إذا تم تصنيف كلتا الركائزين بفلوروفورات مختلفة. وهكذا يمكن إجراء تجارب المنافسة الركيزة.

تكون المقايسات غير المستمرة عندما يتم أخذ عينات من تفاعل إنزيم على فترات ، ويتم قياس كمية إنتاج المنتج أو استهلاك الركيزة في هذه العينات.

تحرير راديومترية

تقيس المقايسات الإشعاعية دمج النشاط الإشعاعي في الركائز أو إطلاقه من الركائز. النظائر المشعة الأكثر استخدامًا في هذه المقايسات هي 14 درجة مئوية ، و 32 درجة مئوية ، و 35 درجة مئوية ، و 125 درجة مئوية. وبما أن النظائر المشعة يمكن أن تسمح بوضع علامات محددة على ذرة واحدة من الركيزة ، فإن هذه المقايسات حساسة للغاية ومحددة. غالبًا ما يتم استخدامها في الكيمياء الحيوية وغالبًا ما تكون الطريقة الوحيدة لقياس تفاعل معين في المستخلصات الخام (الخلائط المعقدة من الإنزيمات التي يتم إنتاجها عند تحليل الخلايا).

يُقاس النشاط الإشعاعي عادةً في هذه الإجراءات باستخدام عداد وميض.

التحرير الكروماتوغرافي

تقيس المقايسات الكروماتوغرافية تكوين المنتج عن طريق فصل خليط التفاعل إلى مكوناته بواسطة كروماتوغرافيا. يتم ذلك عادةً عن طريق كروماتوغرافيا سائلة عالية الأداء (HPLC) ، ولكن يمكن أيضًا استخدام التقنية الأبسط المتمثلة في كروماتوغرافيا الطبقة الرقيقة. على الرغم من أن هذا النهج قد يحتاج إلى الكثير من المواد ، إلا أنه يمكن زيادة حساسيته عن طريق وضع علامات على الركائز / المنتجات بعلامة مشعة أو فلورية. تمت زيادة حساسية الفحص أيضًا عن طريق تبديل البروتوكولات إلى أدوات كروماتوغرافيا محسنة (مثل كروماتوغرافيا السائل عالية الضغط) التي تعمل عند ضغط المضخة أعلى بعدة أضعاف من أدوات HPLC (انظر الكروماتوغرافيا السائلة عالية الأداء # ضغط المضخة). [14]

هناك عدة عوامل تؤثر على نتيجة الفحص وتلخص المراجعة الأخيرة المعلمات المختلفة التي يجب مراقبتها للحفاظ على الفحص وتشغيله. [15]


التسمية

سيتفاعل الإنزيم مع نوع واحد فقط من المواد أو مجموعة من المواد ، تسمى الركيزة ، لتحفيز نوع معين من التفاعل. بسبب هذه الخصوصية ، غالبًا ما يتم تسمية الإنزيمات عن طريق إضافة اللاحقة "-ase" إلى اسم الركيزة (كما هو الحال في اليورياز ، الذي يحفز تكسير اليوريا). لم يتم تسمية جميع الإنزيمات بهذه الطريقة ، ومع ذلك ، ولتخفيف الارتباك المحيط بتسمية الإنزيم ، تم تطوير نظام تصنيف بناءً على نوع التفاعل الذي يحفزه الإنزيم. هناك ست فئات رئيسية وتفاعلاتها: (1) أكسدة الأكسدة ، والتي تشارك في نقل الإلكترون (2) ترانسالات ، والتي تنقل مجموعة كيميائية من مادة إلى أخرى (3) هيدروليسات ، والتي تشق الركيزة عن طريق امتصاص جزيء الماء (التحلل المائي) (4) ليات ، والتي تشكل روابط مزدوجة عن طريق إضافة أو إزالة مجموعة كيميائية (5) أيزوميراز ، والتي تنقل مجموعة داخل جزيء لتشكيل أيزومر و (6) ليجازات ، أو تركيبات ، والتي تقترن بتكوين مختلف روابط كيميائية لتفكك رابطة بيروفوسفات في أدينوسين ثلاثي الفوسفات أو نيوكليوتيد مماثل.


رسومات الإنزيمات

الطاقة هي واحدة من & # 8220Big Ideas & # 8221 من AP Biology وهي مدرجة أيضًا في معايير علوم الجيل التالي. لا يتعرف الطلاب عادة على قوانين الديناميكا الحرارية حتى يأخذوا كيمياء الفيزياء. تحتوي معظم كتب علم الأحياء على فصل عن التمثيل الغذائي الخلوي ، وعادة ما يكون بالقرب من فصول عن التنفس الخلوي. يمكن أن يشعر طلاب البيولوجيا المبتدئون بالارتباك إذا تم التركيز بشكل كبير على الجوانب الكيميائية للمعادلات ، لكنني وجدت أنه حتى الطالب الجديد يمكنه استيعاب المفاهيم الأساسية لـ الانزيمات, ركائز وطاقة التنشيط للتفاعل. يتضمن نشاط إنزيم شائع في صفي Intro Bio وضع بيروكسيد الهيدروجين على الكبد ومراقبة الفقاعات ، وهي المنتجات.

يجب أن تدخل فصول علم الأحياء في AP في مزيد من التفاصيل حول معدلات التفاعل وكيفية عمل الإنزيمات في درجات الحرارة المثلى ودرجة الحموضة. بالنسبة لتلك الفصول ، أستخدم اللاكتاز باعتباره إنزيمًا مركّزًا أثناء استكشاف الطلاب لخصائص الإنزيمات. HHMI لديها موارد ممتازة في التطور البشري و استدامة اللاكتيز والتي أدرجها أيضًا في الوحدة.

يمكن استخدام ورقة العمل هذه كمكمل لأنشطة الإنزيم الأخرى ، حيث يفحص الطلاب رسومات توضح خصائص الإنزيمات. أولاً ، يقومون بتسمية الإنزيم والركيزة والموقع النشط والمنتجات. ثم يعرضون رسمًا بيانيًا يوضح تغيرات الطاقة مع وجود إنزيم وبدونه ، مما يكشف عن كيفية خفض الإنزيمات لطاقة التنشيط. يفحص الطلاب أيضًا رسمًا بيانيًا يوضح ملف الأمثل pH من البيبسين والليباز. أخيرًا ، رسم يوضح كيف تثبيط المنافسة و تثبيط خيفي يمكن أن تقلل من سرعة التفاعلات الأنزيمية.


مصادر الانزيمات

شراء الإنزيمات
يوفر المركز الوطني لتعليم التكنولوجيا الحيوية بجامعة ريدينغ في المملكة المتحدة مجموعة من الإنزيمات الهضمية المختلفة التي يمكن استخدامها لإجراء التجارب. والإنزيمات التي يستخدمونها هي: سافيناز وألكالاز (كلاهما بروتياز) ، وترميميل (أميليز) ، وليبولاز (ليباز) ، وسيلوزيم (سلولاز).

مصادر طبيعية
يمكنك الحصول على نشاط الأنزيم البروتيني من المنتجات الطبيعية مثل فاكهة الكيوي والأناناس. نقترح عليك سحق الثمار في مخزن مؤقت ثم تصفيتها لإزالة لب الفاكهة. سيحتوي المحلول المفلتر على مجموعة من الجزيئات الخلوية ، بما في ذلك بعض البروتياز.

مصدر طبيعي آخر للإنزيمات الهضمية هو البنكرياس ، والذي يمكن جمعه من مسلخ وخلطه مع المخزن المؤقت.


شاهد الفيديو: تأثير تركيز الانزيم وتركيز السوبسترات على نشاط الانزيم (ديسمبر 2022).