La activité enzymatique c'est une manière d'exprimer la quantité d'enzyme présente à un instant donné. Indique la quantité de substrat transformé en produit, par l'action catalytique de l'enzyme par unité de temps.
Il est influencé par les conditions dans lesquelles la réaction enzymatique a lieu, c'est pourquoi il se réfère généralement à la température à laquelle il est mesuré. Mais que sont les enzymes? Ce sont des catalyseurs biologiques, capables d'accélérer la vitesse d'une réaction sans subir de changement irréversible au cours du processus catalysé.
Les enzymes, en général, sont des protéines à l'exception des ribosomes, des molécules d'ARN à activité enzymatique.
Les enzymes augmentent la vitesse de la réaction en réduisant la barrière énergétique (énergie d'activation); qui doit être expiré pour atteindre l'état de transition et ainsi la réaction se produit.
Les molécules de substrat qui atteignent l'état de transition subissent des changements structurels, qui les amènent à créer les molécules du produit. En fonction des fonctions qu'elles remplissent, les enzymes sont classées en six grands groupes: les oxyréductases, les transférases, les hydrolases, les lyases, les isomérases et les ligases..
Les enzymes bromélaïne et papaïne, par exemple, sont des enzymes protéolytiques (hydrolases) trouvées dans l'ananas ou l'ananas, et la papaye ou la papaye, respectivement..
Il est connu que l'ananas et la papaye facilitent le processus digestif, car en agissant les enzymes protéolytiques qu'ils contiennent aident à digérer les protéines provenant, c'est-à-dire des viandes et des céréales..
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L'unité enzymatique (UI) est la quantité d'enzyme qui catalyse la transformation de 1 µmol de substrat en une minute.
Par la suite, le Système international d'unités (SI) a défini l'unité d'activité enzymatique comme la quantité d'enzyme qui convertit 1 mole de substrat en produit par seconde. Cette unité a reçu le nom de katal (kat).
1 mole = 106 µmol et 1 minute = 60 secondes.
Par conséquent, 1 katal équivaut à 60106 UI. Comme le katal est une grande unité, des unités plus petites sont souvent utilisées, telles que: le microkatal (µkat), 10-6 katal et le nanokatal (πkat), 10-9 katal.
C'est le nombre d'unités d'activité enzymatique divisé par les milligrammes de protéines dans l'échantillon à tester. L'activité spécifique est directement liée au degré de purification de l'enzyme.
Il existe plusieurs méthodes pour déterminer l'activité d'une enzyme. Le choix d'une méthode particulière dépendra de l'objectif du dosage enzymatique; l'applicabilité de la méthode; accès à l'équipement nécessaire pour mener l'expérience; le coût d'utilisation d'une méthode particulière, etc..
Il existe des méthodes spectrophotométriques, fluorométriques, chimioluminescentes, calorimétriques, radiométriques et chromatographiques..
Les méthodes spectrophotométriques peuvent être colorimétriques et lues dans la région ultraviolette (UV) du rayonnement électromagnétique..
Il est basé sur la génération d'un chromophore par action enzymatique. L'activité enzymatique peut être suivie de manière continue ou discontinue.
Sous forme continue, les réactifs sont placés dans une cuvette du spectrophotomètre à la longueur d'onde souhaitée, qui correspond à celle à laquelle le chromophore a sa valeur de densité optique maximale; et qu'en plus, il n'y a pas d'interférence avec une autre substance qui pourrait être générée.
La réaction enzymatique est initiée par l'addition de l'échantillon contenant l'enzyme dont l'activité doit être déterminée. Simultanément, le chronomètre est démarré et de temps en temps, la valeur de densité optique est notée..
L'équivalence de la densité optique avec les moles de substrat ou le produit de l'action enzymatique étant connue, selon la technique utilisée, il est possible de calculer les moles du substrat consommées ou les moles produites..
De plus, comme le temps écoulé de la réaction enzymatique a été mesuré, les moles consommées ou produites par seconde peuvent être obtenues. Ainsi, l'activité enzymatique s'établit en unités katales.
Dans la forme par lots pour la détermination de l'activité enzymatique, les tubes à essai avec les composants de la réaction, à l'exception de l'échantillon contenant l'enzyme ou un autre composant, sont placés dans un bain à 37 ° C. La réaction commence alors par l'ajout du composant manquant..
On laisse le temps indiqué par la technique se produire et la réaction est terminée par l'addition d'un composé qui arrête la réaction. La densité optique est lue à ce moment-là, et enfin procède de la même manière que de manière continue pour déterminer l'activité enzymatique..
Le coenzyme nicotinamityinucléotide, par exemple, a deux formes: NADH (réduit) et NAD+ (rouillé). De même, le coenzyme nicotinamityinucléotide phosphate a deux formes NADPH et NADP+, réduit et oxydé, respectivement.
Les formes réduites et oxydées de la coenzyme sont lues à une longueur de 260 nm à partir de la lumière ultraviolette; pendant ce temps, seules les formes réduites sont lues à une longueur de 340 nm à partir de la lumière ultraviolette.
Par conséquent, aussi bien dans les réactions d'oxydation que de réduction dans lesquelles interviennent les coenzymes nommées, elles sont lues à 340 nm.
La détermination de l'activité enzymatique, en substance, est la même que celle suivie sous la forme continue de la méthode colorimétrique; sauf que la densité optique est lue à 340 nm pour observer la génération de NADH ou NADPH, ou pour mesurer la consommation de ces coenzymes.
Cela dépendra du fait que la réaction mesurée est une oxydation ou une réduction. Au moyen de la correspondance entre la densité optique et les moles de NADH et de NADPH, selon le cas, l'activité enzymatique peut être calculée en divisant les moles de la coenzyme par le temps écoulé en secondes.
Lorsque la concentration en substrat augmente, l'activité enzymatique augmente. Mais à une certaine concentration du substrat, le site actif ou les sites actifs de l'enzyme sont saturés, de sorte que l'activité enzymatique devient constante..
Cependant, le produit de l'action enzymatique peut également interagir avec les sites actifs de l'enzyme, produisant une inhibition de l'activité enzymatique..
Le produit peut agir comme un inhibiteur compétitif; par exemple, l'enzyme hexokinase peut être mentionnée. Cette enzyme produit la phosphorylation du glucose-6-phosphate d'origine glucose, un composé qui, une fois accumulé, inhibe l'hexokinase.
Il peut arriver qu'un groupe d'enzymes (A, B, C, D, E et F) agisse séquentiellement dans une voie métabolique. L'enzyme B utilise le produit de l'enzyme A comme substrat, etc..
La cellule, en fonction de ses besoins métaboliques, peut activer ou inhiber les séquences d'activités enzymatiques. Par exemple, l'accumulation du produit de l'enzyme F, peut agir en inhibant l'enzyme A ou toute autre des enzymes de la séquence.
Une enzyme peut être constituée de plusieurs sous-unités, chacune avec ses sites actifs respectifs. Mais ces sous-unités n'agissent pas indépendamment, de sorte que l'activité de l'une des sous-unités peut activer ou inhiber l'action des autres..
Bien que l'hémoglobine ne soit pas considérée comme une enzyme, c'est un magnifique modèle du phénomène d'allostérisme. L'hémoglobine est composée de quatre chaînes protéiques, deux chaînes α et deux chaînes β, chacune d'elles liée à un groupe hème..
Deux phénomènes peuvent se produire entre les sous-unités: l'homoalostérisme et l'hétéroalostérisme.
La liaison du substrat à l'une des sous-unités augmente l'affinité des autres sous-unités pour le substrat, augmentant à son tour l'activité enzymatique de chacune des sous-unités restantes..
De même, l'inhibition de l'activité enzymatique dans l'une des sous-unités produit le même effet dans les autres..
Dans le cas de l'hémoglobine, la liaison de l'oxygène à un groupe hème d'une des chaînes protéiques entraînera une augmentation de l'avidité pour l'oxygène dans les chaînes restantes..
De même, la libération d'oxygène à partir d'un groupe hème provoque la libération d'oxygène à partir des groupes restants des chaînes protéiques..
La liaison d'une substance activatrice ou inhibitrice, autre que le substrat, à l'une des sous-unités provoquera une activation ou une inhibition de l'activité enzymatique dans les autres sous-unités.
Dans le cas de l'hémoglobine, la liaison au groupe hème de H+, COdeux et le 2,3-diphosphoglycérate à l'une des sous-unités, diminue l'affinité du groupe hème pour l'oxygène, provoquant sa libération. Cette libération d'oxygène est également produite dans les autres chaînes d'hémoglobine.
Au fur et à mesure que la concentration du substrat augmente, l'activité enzymatique augmente également. Cela est dû à un accès accru des molécules de substrat aux sites actifs de l'enzyme..
Mais, pour une concentration donnée du substrat, tous les sites actifs de l'enzyme en sont saturés, ce qui fait que l'activité enzymatique n'augmente pas même si la concentration du substrat est augmentée..
Les enzymes ont un pH optimal auquel l'affinité de l'enzyme pour le substrat est la plus élevée. À ce pH, la valeur maximale de l'activité enzymatique est atteinte.
L'excès d'acidité ou de basicité du milieu peut provoquer une dénaturation de l'enzyme, réduisant par conséquent son activité..
Le profil de pH de l'activité enzymatique est varié. Ainsi, par exemple, la pepsine a une activité maximale comprise entre 1 et 2 unités de pH; la trypsine a un pH optimal de 8; et la papaïne a une activité constante entre un pH compris entre 4 et 8.
L'activité enzymatique augmente à mesure que la température augmente. En général, l'activité enzymatique double tous les 10 degrés d'augmentation, jusqu'à ce que la température optimale pour l'activité enzymatique soit atteinte..
Cependant, lorsque la température optimale est dépassée, l'activité enzymatique a tendance à diminuer à mesure que la température de la réaction augmente. Cela est dû au fait que les protéines, et donc les enzymes, subissent une dénaturation en raison d'une augmentation excessive de la température..
En général, les enzymes ont une activité optimale dans une plage de concentration comprise entre 0 et 500 mmol / L. Cependant, pour des concentrations plus élevées, l'activité enzymatique a tendance à diminuer.
Dans ces circonstances, certaines interactions ioniques dans les enzymes, nécessaires à leur activité maximale, sont bloquées..
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