AKTIVITAS ENZIM: UNIT, PENGUKURAN, REGULASI DAN FAKTOR - KIMIA - 2025

The aktivitas enzimatik merupakan cara untuk mengekspresikan jumlah yang hadir enzim pada waktu tertentu. Menunjukkan jumlah substrat yang diubah menjadi produk, dengan aksi katalitik enzim per unit waktu.

Ini dipengaruhi oleh kondisi di mana reaksi enzimatik terjadi, itulah sebabnya biasanya mengacu pada suhu saat diukur. Tapi apakah enzim itu? Mereka adalah katalis biologis, yang mampu mempercepat kecepatan reaksi tanpa mengalami perubahan yang tidak dapat diubah selama proses katalis.

Nanas atau nanas, buah yang mengandung enzim bromelain, dan karena itu menunjukkan aktivitas enzimatik yang tinggi Sumber: H. Zell

Enzim pada umumnya adalah protein dengan pengecualian ribosom, molekul RNA dengan aktivitas enzimatis.

Enzim meningkatkan kecepatan reaksi dengan mengurangi penghalang energi (energi aktivasi); yang harus dikeluarkan untuk mencapai keadaan transisi dan dengan demikian reaksi terjadi.

Molekul substrat yang mencapai keadaan transisi mengalami perubahan struktural, yang menyebabkannya menghasilkan molekul produk. Berdasarkan fungsi yang dimilikinya, enzim diklasifikasikan menjadi enam kelompok besar: oksreduktase, transferase, hidrolase, lyase, isomerase, dan ligase.

Enzim bromelain dan papain, misalnya, adalah enzim proteolitik (hidrolase) yang ditemukan pada nanas atau nanas, dan pepaya atau pepaya.

Diketahui bahwa nanas dan pepaya memfasilitasi proses pencernaan, karena dengan menjalankan enzim proteolitik yang dikandungnya, mereka membantu mencerna protein dari, yaitu, daging dan biji-bijian.

Unit aktivitas enzim

Enzim unit (IU) adalah jumlah enzim yang mengkatalisis transformasi 1 µmol substrat dalam satu menit.

Selanjutnya, Sistem Satuan Internasional (SI) mendefinisikan satuan aktivitas enzim sebagai jumlah enzim yang mengubah 1 mol substrat menjadi produk per detik. Unit ini diberi nama katal (kat).

1 mol = 10 ⁶ µmol dan 1 menit = 60 detik.

Oleh karena itu, 1 katal sama dengan 60 · 10 ⁶ IU. Karena katal merupakan satuan yang besar maka sering digunakan satuan yang lebih kecil, seperti: mikrokatal (µkat), katalis 10 ^-6 , dan katalis nanokatal (πkat), katalis 10 ^-9 .

Aktivitas tertentu

Ini adalah jumlah unit aktivitas enzim dibagi dengan miligram protein dalam sampel yang diuji. Aktivitas spesifik berhubungan langsung dengan derajat pemurnian enzim.

Bagaimana aktivitas enzim diukur?

Ada beberapa metode untuk menentukan aktivitas suatu enzim. Pilihan metode tertentu akan bergantung pada tujuan pengujian enzim; penerapan metode; akses ke peralatan yang diperlukan untuk melakukan percobaan; biaya penggunaan metode tertentu, dll.

Ada metode spektrofotometri, fluorometri, chemiluminescence, kalorimetrik, radiometrik dan kromatografi.

Metode spektrofotometri dapat bersifat kolorimetri dan dibaca di daerah radiasi elektromagnetik ultraviolet (UV).

Metode -Colorimetric

Ini didasarkan pada pembentukan kromofor melalui aksi enzimatik. Aktivitas enzim dapat diikuti terus menerus atau terputus-putus.

Bentuk kontinyu

Dalam bentuk kontinu, reagen ditempatkan dalam kuvet dalam spektrofotometer pada panjang gelombang yang diinginkan, yang sesuai dengan panjang gelombang di mana kromofor memiliki nilai densitas optik maksimumnya; dan sebagai tambahan, tidak ada interferensi dengan zat lain yang dapat dihasilkan.

Reaksi enzimatis dimulai dengan penambahan sampel yang mengandung enzim, yang aktivitasnya akan ditentukan. Secara bersamaan, stopwatch dimulai, dan dari waktu ke waktu, nilai kerapatan optik dicatat.

Karena kesetaraan densitas optik dengan mol substrat atau produk dari aksi enzimatik diketahui, tergantung pada teknik yang digunakan, mol substrat yang dikonsumsi atau mol yang dihasilkan dapat dihitung.

Lebih lanjut, karena waktu yang telah berlalu dari reaksi enzimatis telah diukur, jumlah mol yang dikonsumsi atau diproduksi per detik dapat diperoleh. Dengan demikian, aktivitas enzimatis ditetapkan dalam unit katal.

Bentuknya terputus-putus

Dalam bentuk batch untuk mengetahui aktivitas enzimatis, tabung reaksi dengan komponen reaksi, kecuali sampel yang mengandung enzim atau komponen lain, ditempatkan dalam bak pada suhu 37ºC. Reaksi kemudian dimulai dengan penambahan komponen yang hilang.

Waktu yang ditunjukkan oleh teknik dibiarkan terjadi, dan reaksi diakhiri dengan penambahan senyawa yang menghentikan reaksi. Kepadatan optik dibaca pada saat itu, dan akhirnya berlanjut dengan cara yang sama seperti cara terus menerus untuk menentukan aktivitas enzimatik.

-Metode pembacaan dalam sinar ultraviolet

Koenzim nicotinamidadinucleotide, misalnya, memiliki dua bentuk: NADH (tereduksi), dan NAD ⁺ (teroksidasi). Demikian pula, koenzim nicotinamityinucleotidephosphate memiliki dua bentuk NADPH dan NADP ⁺ , masing-masing tereduksi dan teroksidasi.

Baik bentuk tereduksi maupun teroksidasi dari koenzim dibaca pada panjang 260 nm dari sinar ultraviolet; Sementara itu, hanya bentuk tereduksi yang terbaca pada panjang 340 nm dari sinar ultraviolet.

Oleh karena itu, baik dalam reaksi oksidasi atau reduksi yang melibatkan koenzim bernama, keduanya terbaca pada 340 nm.

Penentuan aktivitas enzimatik pada dasarnya sama dengan yang diikuti dalam metode kolorimetri bentuk kontinu; kecuali bahwa kerapatan optik pada 340 nm dibaca untuk mengamati pembentukan NADH atau NADPH, atau untuk mengukur konsumsi koenzim ini.

Ini akan tergantung pada apakah reaksi yang diukur adalah oksidasi atau reduksi. Dengan menggunakan korespondensi antara densitas optik dan mol NADH dan NADPH, aktivitas enzimatik dapat dihitung dengan membagi mol koenzim dengan waktu yang telah berlalu dalam hitungan detik.

Pengaturan aktivitas enzim

Kontrol di tingkat media atau produk

Ketika konsentrasi substrat meningkat, aktivitas enzim meningkat. Tetapi pada konsentrasi substrat tertentu, tapak aktif atau tapak aktif enzim sudah jenuh, sehingga aktivitas enzim menjadi konstan.

Namun, produk dari aksi enzimatik juga dapat berinteraksi dengan situs aktif enzim, menghasilkan penghambatan aktivitas enzimatik.

Produk dapat bertindak sebagai penghambat kompetitif; misalnya, enzim heksokinase dapat disebutkan. Enzim ini menghasilkan fosforilasi glukosa yang menghasilkan glukosa-6-fosfat, suatu senyawa yang, ketika terakumulasi, menghambat heksokinase.

Kontrol umpan balik

Hal ini dapat terjadi bahwa sekelompok enzim (A, B, C, D, E dan F) bertindak secara berurutan dalam jalur metabolisme. Enzim B menggunakan produk dari Enzim A sebagai substrat, dan seterusnya.

Sel, tergantung pada kebutuhan metaboliknya, dapat mengaktifkan atau menghambat rangkaian aktivitas enzimatik. Misalnya, akumulasi produk enzim F dapat bertindak dengan menghambat enzim A atau enzim lainnya dalam urutan tersebut.

Enzim alosterik

Enzim dapat terdiri dari beberapa subunit, masing-masing dengan situs aktifnya masing-masing. Tetapi subunit ini tidak bertindak secara independen, sehingga aktivitas salah satu subunit dapat mengaktifkan atau menghambat tindakan subunit lainnya.

Meskipun hemoglobin tidak dianggap sebagai enzim, ini adalah model yang luar biasa untuk fenomena alosterisme. Hemoglobin terdiri dari empat rantai protein, dua rantai α dan dua rantai β, masing-masing terikat pada gugus heme.

Dua fenomena dapat terjadi antara subunit: homoalosterisme dan heteroalosterisme.

Homoalosterisme

Pengikatan substrat ke salah satu subunit meningkatkan afinitas subunit lain untuk substrat, yang pada gilirannya meningkatkan aktivitas enzimatik dari setiap subunit yang tersisa.

Demikian juga, penghambatan aktivitas enzimatik di salah satu subunit menghasilkan efek yang sama di subunit lainnya.

Dalam kasus hemoglobin, pengikatan oksigen ke kelompok heme dari salah satu rantai protein akan menyebabkan peningkatan keranjingan oksigen di rantai yang tersisa.

Demikian juga, pelepasan oksigen dari gugus heme menyebabkan pelepasan oksigen dari gugus rantai protein yang tersisa.

Heterolosterisme

Pengikatan suatu zat pengaktif atau penghambat, selain substrat, ke salah satu subunit akan menyebabkan aktivasi atau penghambatan aktivitas enzimatis di subunit lainnya.

Dalam kasus hemoglobin, pengikatan kelompok heme H ⁺ , CO ₂ dan 2,3-difosfogliserat ke salah satu subunit, menurunkan afinitas kelompok heme terhadap oksigen, menyebabkan pelepasannya. Pelepasan oksigen ini juga diproduksi di rantai hemoglobin lainnya.

Faktor yang mempengaruhi aktivitas enzim

-Konsentrasi substrat

Ketika konsentrasi substrat meningkat, aktivitas enzim juga meningkat. Hal ini disebabkan oleh peningkatan akses molekul substrat ke situs aktif enzim.

Tetapi, untuk konsentrasi substrat tertentu, semua situs aktif enzim jenuh dengan ini, menyebabkan aktivitas enzimatik tidak meningkat bahkan jika konsentrasi substrat ditingkatkan.

-pH dari reaksi enzimatik

Enzim memiliki pH optimum dimana afinitas enzim terhadap substrat paling tinggi. Pada pH ini nilai maksimum aktivitas enzimatik tercapai.

Keasaman atau kebasaan yang berlebihan dari media dapat menyebabkan denaturasi enzim, sehingga mengurangi aktivitasnya.

Profil pH aktivitas enzim bervariasi. Jadi misalnya, pepsin memiliki aktivitas maksimum antara 1-2 unit pH; tripsin memiliki pH optimal 8; dan papain memiliki aktivitas konstan antara kisaran pH antara 4 dan 8.

-Temperatur reaksi enzimatis

Aktivitas enzim meningkat seiring dengan peningkatan suhu. Secara umum, aktivitas enzim berlipat ganda untuk setiap 10 derajat kenaikan, hingga suhu optimum untuk aktivitas enzim tercapai.

Namun, bila suhu optimum terlampaui, aktivitas enzim cenderung menurun seiring dengan peningkatan suhu reaksi. Hal ini disebabkan oleh fakta bahwa protein, dan juga enzim, mengalami denaturasi karena peningkatan suhu yang berlebihan.

Konsentrasi ionik dari reaksi

Secara umum enzim memiliki aktivitas yang optimal pada kisaran konsentrasi antara 0 dan 500 mmol / L. Akan tetapi, untuk konsentrasi yang lebih tinggi, aktivitas enzim cenderung menurun.

Dalam keadaan ini, interaksi ionik tertentu dalam enzim, yang diperlukan untuk aktivitas maksimumnya, diblokir.

Referensi

1. Segel, IH (1975). Perhitungan Biokimia. (2 ^nd Edition). John Wiley & Sons, INC
2. Lehninger, AL (1975). Biokimia. (2 ^nd Edition). Worth Publishers, inc.
3. Mathews, CK, van Holde, KE dan Ahern, KG (2002). Biokimia. ( Edisi 3 ^ra ). Pearson Addison Weshley.
4. Wikipedia. (2019). Uji enzim. Dipulihkan dari: en.wikipedia.org
5. González Juan Manuel. (sf). Enzim kinetik. Kursus biomolekul. Diperoleh dari: ehu.eus