酶活性：单位，量度，调节及因素 - 化学 - 2025

所述酶活性是表达在给定时间存在的酶的量的一种方式。表示每单位时间通过酶的催化作用转化为产物的底物的量。

它受发生酶促反应的条件的影响，这就是为什么它通常指测量它的温度。但是什么是酶？它们是生物催化剂，能够加速反应速度，而在催化过程中不会发生不可逆的变化。

菠萝或菠萝，含有菠萝蛋白酶的水果，因此具有很高的酶活性来源：H. Zell

通常，酶是蛋白质，除了核糖体（具有酶活性的RNA分子）外。

酶通过减少能垒（活化能）来提高反应速度。必须过期才能达到过渡状态，然后发生反应。

达到过渡态的底物分子发生结构变化，这导致它们产生产物分子。根据它们实现的功能，酶可分为六大类：氧化还原酶，转移酶，水解酶，裂解酶，异构酶和连接酶。

菠萝蛋白酶和木瓜蛋白酶是分别在菠萝或菠萝，木瓜或木瓜中发现的蛋白水解酶（水解酶）。

众所周知，菠萝和木瓜都促进消化过程，因为它们通过发挥蛋白质水解酶的作用，有助于从肉类和谷物中消化蛋白质。

酶活性单位

酶单位（IU）是在一分钟内催化1 µmol底物转化的酶量。

随后，国际单位制（SI）将酶活性的单位定义为每秒将1摩尔底物转化为产物的酶量。这个单位的名称为katal（kat）。

1摩尔= 10 ⁶ µmol ，1分钟= 60秒。

因此，1 katal等于60·10 ⁶ IU。由于katal是一个大单位，因此经常使用较小的单位，例如：micro katal（µkat），10 ^-6 katal和nanokatal（πkat），10 ^-9 katal。

具体活动

它是酶活性单位除以被测样品中蛋白质的毫克数。比活性与酶的纯化程度直接相关。

酶活性如何测量？

有几种确定酶活性的方法。具体方法的选择取决于酶测定的目的。该方法的适用性；使用进行实验所需的设备；使用特定方法的成本等

有分光光度法，荧光法，化学发光法，量热法，辐射法和色谱法。

分光光度法可以是比色法，可以在电磁辐射的紫外线（UV）区域中读取。

-比色法

它基于通过酶促作用生色团。酶活性可以连续或不连续地跟踪。

连续形式

在连续形式下，将试剂以所需的波长置于分光光度计的小杯中，该波长对应于生色团具有其最大光密度值的波长；另外，不会干扰可能产生的其他物质。

通过添加含有酶的样品来启动酶反应，该酶的活性待确定。同时，启动秒表，并不时记录光密度值。

由于已知光密度与底物的摩尔数或酶作用产物的当量相等，因此根据所使用的技术，可以计算消耗的底物摩尔数或产生的摩尔数。

此外，由于已经测量了酶促反应的经过时间，因此可以获得每秒消耗或产生的摩尔数。因此，以katal单位建立酶活性。

不连续形状

以分批形式确定酶活性，将带有反应成分的试管（含有酶或其他成分的样品除外）置于37ºC的浴中。然后通过添加缺失的组分开始反应。

允许发生该技术指示的时间，并且通过添加终止反应的化合物来终止反应。那时读取光密度，最后以与连续方式相同的方式进行以确定酶活性。

-紫外线下的读数方法

例如，辅酶烟碱酰胺二核苷酸具有两种形式：NADH（还原）和NAD ⁺（氧化）。同样地，辅酶烟碱亚氨基核苷酸磷酸具有分别被还原和氧化的两种形式的NADPH和NADP ⁺。

从紫外线读取长度为260 nm的还原型和氧化型辅酶。同时，从紫外线在340nm的长度仅读取还原的形式。

因此，在参与命名的辅酶的氧化或还原反应中，都在340 nm处读取它们。

本质上，酶活性的测定与比色法的连续形式中的测定相同。除了读取340nm处的光密度以观察NADH或NADPH的产生或测量这些辅酶的消耗外。

这将取决于测得的反应是氧化反应还是还原反应。视情况而定，通过光密度与NADH和NADPH的摩尔数之间的对应关系，可以通过将辅酶的摩尔数除以经过的时间（秒）来计算酶活性。

酶活性的调节

在基材或产品层面进行控制

随着底物浓度的增加，酶活性增加。但是在底物的一定浓度下，酶的一个或多个活性位点是饱和的，因此酶的活性变得恒定。

但是，酶促作用的产物也可以与酶的活性位点相互作用，从而抑制酶促活性。

该产品可作为竞争性抑制剂；例如，可以提及己糖激酶。该酶产生葡萄糖的磷酸化，生成葡萄糖6-磷酸，该葡萄糖在积累时会抑制己糖激酶。

反馈控制

可能会发生一组酶（A，B，C，D，E和F）在代谢途径中依次起作用的情况。酶B使用酶A的产物作为底物，依此类推。

细胞根据其代谢要求，可以激活或抑制酶促活性的序列。例如，酶F产物的积累可以通过抑制酶A或序列中的任何其他酶来起作用。

变构酶

酶可以由几个亚基组成，每个亚基都有其各自的活性位点。但是这些亚基不是独立起作用的，因此一个亚基的活性可以激活或抑制其余亚基的作用。

尽管血红蛋白不被认为是一种酶，但它是变构现象的宏伟模型。血红蛋白由四个蛋白质链，两个α链和两个β链组成，它们各自连接到血红素基团上。

在亚基之间可能发生两种现象：同型变构和异型变构。

同构

底物与一个亚基的结合增加了其他亚基对底物的亲和力，进而增加了其余每个亚基的酶促活性。

同样，抑制亚基之一中的酶活性在其余亚基中产生相同的作用。

在血红蛋白的情况下，氧与蛋白质链之一的血红素基团的结合将导致其余链中氧的亲合力增加。

同样，从血红素基团释放的氧导致从蛋白质链的其余基团释放氧。

异体癖

除底物外，活化或抑制物质与一个亚基的结合将引起其他亚基中酶活性的活化或抑制。

在血红蛋白的情况下，与H ⁺，CO ₂和2,3-二磷酸甘油酸酯的血红素基团与亚基之一的结合降低了血红素基团对氧的亲和力，导致其释放。氧的释放也在血红蛋白的其他链中产生。

影响酶活性的因素

-底物浓度

随着底物浓度增加，酶活性也增加。这是由于底物分子更接近酶的活性位点。

但是，对于给定浓度的底物，酶的所有活性位点都被其饱和，导致即使增加底物的浓度酶活性也不会增加。

-酶促反应的pH值

酶具有最佳pH，在该pH下酶对底物的亲和力最高。在此pH下，达到了酶活性的最大值。

培养基的酸度或碱度过高会导致酶的变性，从而降低其活性。

酶活性的pH曲线是变化的。因此，例如，胃蛋白酶在1-2个pH单位之间具有最大活性；胰蛋白酶的最佳pH值为8；木瓜蛋白酶在4至8的pH范围内具有恒定的活性。

-酶促反应的温度

酶活性随温度升高而增加。通常，酶活性每升高10度就会增加一倍，直到达到酶活性的最佳温度。

然而，当超过最佳温度时，酶活性倾向于随着反应温度的升高而降低。这是由于以下事实：由于温度的过度升高，蛋白质（进而是酶）会发生变性。

-反应的离子浓度

通常，酶在0至500 mmol / L的浓度范围内具有最佳活性。然而，对于更高的浓度，酶活性倾向于降低。

在这种情况下，某些酶的最大活性所必需的离子相互作用被阻止了。

参考文献

1. 塞格尔（IH）（1975）。生化计算。（^第二版）。约翰·威利父子公司
2. Lehninger，AL（1975）。生物化学。（^第二版）。值得出版社，公司。
3. Mathews，CK，van Holde，KE和Ahern，KG（2002）。生物化学。（3 ^ra版）。皮尔逊·艾迪生·韦斯莱。
4. 维基百科。（2019）。酶测定。从以下位置恢复：en.wikipedia.org
5. 冈萨雷斯·胡安·曼努埃尔。 （sf）。动酶。生物分子课程。从以下网站恢复：ehu.eus