Enzymanalyse

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WAS IST ENZYMANALYSE? Die Enzymanalyse oder „enzymatische Analyse“ im Blutserum ist die Messung der Aktivität des spezifischen Enzyms in einer Blutserumprobe, normalerweise um eine Krankheit zu identifizieren. Es ist auch für die Untersuchung der Enzymkinetik und Enzymhemmung von entscheidender Bedeutung. MASSEINHEIT Die Menge (Konzentration) eines Enzyms… Weiterlesen

Enzymanalyse

WAS IST ENZYMANALYSE?

Die Enzymanalyse oder „enzymatische Analyse“ im Blutserum ist die Messung der Aktivität des spezifischen Enzyms in einer Blutserumprobe, normalerweise um eine Krankheit zu identifizieren. Es ist auch für die Untersuchung der Enzymkinetik und Enzymhemmung von entscheidender Bedeutung.

MASSEINHEIT

Die Menge (Konzentration) eines Enzyms in einer bestimmten Reaktion (Enzymaktivität) kann wie bei jeder anderen Chemikalie in molaren Mengen oder als Aktivität in Enzymeinheiten ausgedrückt werden.

Die Aktivität von Enzymen (bekannt als "Enzymaktivität") kann nach (oder basierend auf) der Menge des Substrats bewertet werden, die es innerhalb eines bestimmten Zeitraums umwandeln kann, der normalerweise von bestimmten Bedingungen abhängt.

Enzymaktivität = Mol Substrate, die pro Zeiteinheit umgewandelt werden = Geschwindigkeit × Reaktionsvolumen. 

Die SI-Einheit der Enzymaktivität ist als Katal bekannt.

1 Katal = 1 mol/s.

Da eine Katal-Einheit alarmierend groß ist, ist ein praktischerer und häufiger verwendeter Wert:

Enzymeinheit (U) = 1 Mikromol/min.

1 Enzymeinheit = 16.67 Nanokatal (ungefähr).

Die in Katal wiedergegebene Enzymaktivität bezieht sich im Allgemeinen auf die des potenziellen natürlichen Zielsubstrats, auf das das Enzym vermutlich einwirkt. Außerdem kann die Enzymaktivität als die bestimmter standardisierter Substrate wie Gelatine angegeben und in Gelatine-Verdauungseinheiten (GDU) oder Milchproteinen und in Milchgerinnungseinheiten (MCU) gemessen werden. 

Diese Einheiten GDU und MCU basieren auf der Geschwindigkeit, mit der ein Gramm des Enzyms Gelatine bzw. Milchprotein verdaut.

1 GDU = 1.5 MCU (ungefähr).

Es sollte beachtet werden, dass eine erhöhte Substratmenge eine entsprechende Erhöhung der Enzymreaktionsgeschwindigkeit bewirkt, bis ein Peak erreicht ist, bei dem eine weitere Erhöhung der Substratmenge die Reaktionsgeschwindigkeit nicht verändert, aber die Reaktionsgeschwindigkeit sich einpendelt weil die Anzahl der verfügbaren aktiven Seiten konstant geblieben ist; ein Sättigungspunkt.

Die spezifische Aktivität eines Enzyms ist die Aktivität eines Enzyms pro Milligramm Gesamtprotein (ausgedrückt in Mikromol pro Minute pro Milligramm). Die spezifische Aktivität ist eine weitere gebräuchliche Einheit und gibt ein Maß für die Enzymreinheit in der Mischung. 

Spezifische Aktivität sind die Mikromol Produkt, die von einem Enzym in einer bestimmten Zeitspanne (Minuten) unter bestimmten Bedingungen pro Milligramm Gesamtprotein gebildet werden. Sie ist gleich der Reaktionsgeschwindigkeit multipliziert mit dem Reaktionsvolumen dividiert durch die Menge an Gesamtprotein. 

Die SI-Einheit für besondere Aktivität ist Katal/kg, aber eine geübtere Einheit ist Mikromol/mg × min. Die spezifische Aktivität ist für ein reines Enzym normalerweise konstant.

Fehler können durch unterschiedliche Kultivierungschargen und/oder falsch gefaltete Enzyme und ähnliche Probleme entstehen. Um diese Fehler zu eliminieren, kann ein Titrationsprozess an der aktiven Stelle durchgeführt werden. Dies ist ein Maß für die Menge an aktivem Enzym. Die spezifische Aktivität sollte dann als Mikromol/mg × min aktives Enzym ausgedrückt werden. 

Nachdem das Molekulargewicht des Enzyms bekannt ist, kann die Turnover-Zahl oder Mikromol-Produkt pro Sekunde pro Mikromol aktives Enzym aus der spezifischen Aktivität berechnet werden. Die Umsatzzahl gibt an, wie oft jedes Enzymmolekül seinen katalytischen Zyklus pro Sekunde durchführt.

ENZYMANALYSEMETHODEN

Zur Messung der Konzentrationen vorhandener Substrate und Produkte werden verschiedene Methoden der enzymatischen Analyse verwendet, und viele Enzyme können mit verschiedenen Methoden analysiert werden.

Enzymkatalysierte Reaktionen können mit den Versuchstypen untersucht werden.

  • Anfangsratenexperimente

Wenn ein Enzym mit einem großen Überschuss des Substrats gemischt wird, baut sich das Enzym-Substrat-Zwischenprodukt in einem schnellen anfänglichen Übergang auf. Dann verzichtet die Reaktion auf eine Steady-State-Kinetik, bei der Enzym-Substrat-Zwischenprodukte über die Zeit ungefähr konstant bleiben und sich die Reaktionsgeschwindigkeit relativ langsam ändert.

  • Fortschrittskurven-Experimente

Dabei werden die Kinetikparameter aus Ausdrücken für die Spezieskonzentration als Funktion der Zeit bestimmt. Fortschrittskurven-Experimente sind heute weniger verbreitet.

  • Transiente Kinetik-Experimente

In diesem Experiment wird das Reaktionsverhalten während des anfänglichen schnellen Übergangs verfolgt, wenn das Zwischenprodukt die stationäre Kinetikperiode erreicht. Das Experiment ist zu schwierig durchzuführen, da es spezielle Techniken erfordert. Es ist nicht beliebt.

  • Entspannungsexperimente

Ein Gleichgewichtsgemisch aus Enzym, Substrat und Produkt wird gestört, beispielsweise durch Temperatur, Druck, pH-Sprung, und nur die Rückkehr zum Gleichgewicht wird überwacht. Es ist unempfindlich gegenüber mechanistischen Details und wird daher normalerweise nicht verwendet.

FAKTOREN, DIE DIE ENZYMAKTIVITÄT BEEINFLUSSEN

Einige physikalische Faktoren beeinflussen die Enzymaktivität. Diese schließen ein:

  • Temperaturen.

Enzyme streben gut bei bestimmten Temperaturen an. Bei niedrigen Temperaturen verringert sich die Anzahl erfolgreicher Kollisionen zwischen Enzym und Substrat aufgrund der verringerten Molekülbewegung. Die Reaktion ist langsam. 

Unser menschlicher Körper hat eine kontrollierte Temperatur von 37°C. Bei dieser Temperatur arbeiten unsere Körperenzyme am besten. Dies gilt jedoch nicht für unsere körpereigenen Enzyme in allen Organismen. Höhere Temperaturen stören die Form der aktiven Größe und verringern so ihre Aktivität oder verhindern, dass sie funktioniert. 

Das Enzym wird denaturiert (verliert seine ursprüngliche Natur), Proteine ​​sind verdrehte Ketten von Aminosäuremolekülen in der Kette, bei hohen Temperaturen werden diese Kräfte gebrochen, und das Enzym, einschließlich seines aktiven Zentrums, ändert seine Form. Bei dieser Entwicklung passt das Substrat nicht mehr, die Reaktionsgeschwindigkeit wird beeinträchtigt oder die Reaktion stoppt.

  • Umgebungs-pH

Enzyme werden auch durch ph beeinflußt. Eine Änderung des pH-Werts seiner Umgebung verändert auch die Form des aktiven Zentrums eines Enzyms. 

Viele Aminosäuren in einem Enzymmolekül tragen eine Veränderung (positiv oder negativ) innerhalb des Enzymmoleküls. Positiv und negativ geladene Aminosäuren ziehen eine pH-Änderung an (dies trägt zur Faltung des Enzymmoleküls, seiner Form und der Form seines aktiven Zentrums bei). 

Es wird auch die Ladungen auf den Aminosäuremolekülen beeinflussen, Aminosäuren, die sich gegenseitig angezogen haben, können nicht mehr sein, zweitens wird sich die Form der Enzyme zusammen mit ihrem aktiven Zentrum ändern, das Extrem des pH-Werts denaturiert auch Enzyme, die Änderungen kann dauerhaft sein oder nicht. 

Enzyme wirken sowohl innerhalb als auch außerhalb der Zellen, im Verdauungssystem, wo der Zell-pH-Wert zwischen 7.0 pH und 7.4 pH liegt. Zelluläre Enzyme funktionieren am besten innerhalb dieses pH-Bereichs, aber verschiedene Enzyme, die unterschiedliche optimale pH-Werte haben. 

Die Abspaltung von Salzsäure bestimmt das pH-Optimum im Magen, während das pH-Optimum im Zwölffingerdarm durch die Sekretion von Natriumhydrogencarbonat erzeugt wird. 

Die optimalen pH-Werte anderer Enzyme im Verdauungssystem sind:

    1. Pankreasprotease (Trypsin) 7.5 pH bis 8.0 pH
    2. Magenprotease (Pepsin) 1.5 pH bis 2.0 pH
    3. Speichelamylase 6.8pH
  • Substratkonzentration

Enzyme wirken am besten in übermäßigem Substratmedium. Mit zunehmender Konzentration des Substrats nimmt die Aktivität des Enzyms zu. Das bedeutet, dass bei mehr Substratverfügbarkeit mehr Substrat durch das Enzym abgebaut werden kann. 

Diese Aktivität kann jedoch bei einem einsetzenden Enzymmangel behindert werden, dh das Enzym kann nicht mehr schneller arbeiten, obwohl genügend Substrate zur Verfügung stehen. Wenn also die Zahl der Enzyme zunimmt, kann kein Substrat mehr abgebaut werden. An dieser Verbindungsstelle ist die Enzymkonzentration der limitierende Faktor, der die Reaktion verlangsamt.

  • Enzymkonzentration

Mit zunehmender Konzentration der Enzyme steigt auch die Enzymaktivität. Dies bedeutet, dass bei Zugabe von mehr Enzymen mehr Substrat abgebaut wird und wiederum eine Erhöhung der Enzymaktivität unter Bedingungen behindert werden kann. 

Wenn die Menge an verfügbarem Enzym die Menge an Substrat übersteigt, kann kein Substrat mehr abgebaut werden, der Kontakt des Substrats ist erschöpft, vollständig verbraucht, die Substratkonzentration ist der limitierende Faktor, der die Reaktion verlangsamt.

FAZIT

Die Enzymanalyse basiert auf der Messung, wie schnell eine bestimmte Menge an Enzymen mit einem Substrat interagiert, um ein Produkt zu ergeben. 

Beispiele sind spezialisierte Proteine ​​und biologische Katalysatoren, die für die Aktivierung chemischer Reaktionen in Zellen verantwortlich sind. Sie führen erstaunliche chemische Reaktionen mit hoher Geschwindigkeit unter den milden Bedingungen von Temperatur, pH-Wert und Druck der Zellen durch. Ihre Aktivität ist mit bemerkenswerter Effizienz und Spezifität. 

Sie funktionieren über die aktiven Zentren, eine spezifische Stelle, an der Substrate im Enzym-Substrat-Komplex gebunden sind. Die Enzymaktivität wird bestimmt, indem die Anzahl der gebildeten Produkte oder des in einer Reaktion in einer bestimmten Zeit verbrauchten Substrats gemessen wird. Substrate sind die Substanzen, auf die Enzyme einwirken.

FAQs

  • Wozu dient eine enzymatische Analyse?

Die Enzymanalyse dient zwei verschiedenen Zwecken, von denen einer darin besteht, ein bestimmtes Enzym zu identifizieren, seine Anwesenheit oder Abwesenheit in einer bestimmten Probe, wie einem Organismus oder Gewebe, zu bestätigen, sowie die Menge der Enzyme in der gegebenen Probe zu bestimmen.

  • Was sind die drei Faktoren von Enzymen?

Enzyme helfen bei der Beschleunigung der chemischen Reaktionen im menschlichen Körper. Sie binden an Moleküle (Substrate) an aktiven Stellen und verändern diese auf spezifische Weise. Sie sind für die Verdauung, Atmung, Muskel- und Nervenfunktion usw. im menschlichen Körpersystem unerlässlich.

  • Was ist die Enzymaktivität eines Enzyms?

Enzymaktivität = Mol Substrat, umgewandelt pro Zeiteinheit = Geschwindigkeit × Reaktionsvolumen.

  • Welche vier Dinge können die Wirkungsweise von Enzymen beeinflussen?

Mehrere Faktoren beeinflussen die Geschwindigkeit, mit der Enzymreaktionen ablaufen. Dazu gehören Temperatur, pH-Wert, Enzymkonzentration und Substratkonzentration; wie vorhin besprochen.

  • Welche Eigenschaften haben Enzyme?

Enzyme sind hochspezifisch für ein bestimmtes Substrat. Sie bleiben auch bei jeder weiteren Reaktion unverändert. Darüber hinaus sind sie sehr effektiv und katalysieren etwa 1 von 10,000 Substratmolekülen pro Sekunde. Schließlich beeinflussen sie die Gleichgewichtskonstante nicht; K.