Agradecería si alguien me enviara un enlace a un artículo o una enciclopedia/manual que contenga una explicación del concepto de actividad enzimática. Sorprendentemente, no logré encontrar nada más que una breve definición.
Una introducción a las enzimas (pdf) se puede encontrar aquí .
Extraído de una publicación muy popular de Worthington que se publicó originalmente en 1972 como el Manual de mediciones clínicas de enzimas. Si bien parte de la presentación puede parecer algo anticuada, los conceptos básicos aún son útiles para los investigadores que deben usar enzimas pero que tienen poca experiencia en enzimología .
Fuente: Corporación Bioquímica de Worthington.
La cantidad o concentración de una enzima se puede expresar en términos de actividad en unidades de enzima. Ver Wikipedia :
Actividad enzimática = moles de sustrato convertidos por unidad de tiempo = velocidad × volumen de reacción. La actividad enzimática es una medida de la cantidad de enzima activa presente y, por lo tanto, depende de las condiciones, que deben especificarse. La unidad SI es el katal, 1 katal = 1 mol s−1, pero esta es una unidad excesivamente grande. Un valor más práctico y de uso común es la unidad de enzima (U) = 1 μmol min−1. 1 U corresponde a 16,67 nanokatales.
Aquí hay algunos videos simples y útiles adicionales que explican la actividad enzimática:
La entrada de Enzimas en Wikipedia contiene 28 instancias de la palabra 'actividad'. Solo puedo suponer, por lo tanto, que el problema es el hecho de que este término no está definido explícitamente, uno por el cual un novato en el campo no necesita disculparse. La responderé en términos elementales, pero no evidentes.
Las enzimas son catalizadores biológicos, por lo que la catálisis es su propiedad o cualidad fundamental. En este contexto mi definición es:
La actividad enzimática es la manifestación de la capacidad catalítica de una enzima.
Mi uso de la palabra "manifestación" es deliberado e importante: la esencia de la actividad enzimática es la acción o el funcionamiento de la enzima, porque esta es la forma en que somos conscientes de su presencia y, por lo tanto, cómo sacamos conclusiones cuantitativas o cualitativas. sobre su comportamiento o función.
Detección de actividad enzimática
La actividad enzimática se detecta observando una reacción que cataliza, es decir, observando, y normalmente midiendo, la conversión de algún reactivo químico (denominado sustrato de la enzima) en un producto. Esto permite responder ciertas preguntas:
1. ¿Está presente o no la enzima o, si está presente, es capaz de manifestar su potencial?
La pregunta más básica para la que se usa la medición de la actividad enzimática es si hay enzima presente o no, por ejemplo, en un tejido. De hecho, la ausencia de actividad enzimática puede tener otras interpretaciones además de la ausencia de proteína enzimática: la enzima puede estar presente pero desnaturalizada o envenenada, o puede estar presente en forma inactiva por ausencia de algún agente secundario (cofactor, regulador). molécula) necesaria para su funcionamiento.
2. ¿Cuánta enzima hay?
En el trabajo experimental en el que se desea comparar cantidades de una enzima en diferentes tejidos, controlar su purificación a partir de otras proteínas o estudiar los efectos de los agentes y las condiciones sobre su funcionamiento, es necesario no solo detectarla (p. ej., observando que una sustancia coloreada se forma) sino para medir cuánta enzima o enzima en funcionamiento hay. Para cuantificar la actividad enzimática, medimos la cantidad de sustrato convertido en producto en un tiempo determinado en condiciones adecuadas.
La explicación de las unidades utilizadas y las condiciones adecuadas están disponibles en textos estándar y en la web. Mi propio material de autoaprendizaje sobre este tema se puede encontrar aquí .
3. ¿Cuál es la naturaleza de la reacción catalizada o hay más de una enzima allí?
Estas son otras preguntas que puede responder la medición de la actividad de una enzima o preparación impura. Lo importante aquí es qué reacción precisa se está catalizando. Si una enzima puede catalizar la fosforilación de D-glucosa a glucosa 6-fosfato, ¿puede también catalizar la fosforilación de L-glucosa, es decir, es específica para un rotámero? Si la preparación también puede fosforilar la fructosa (por ejemplo), ¿hay realmente dos enzimas diferentes presentes en la preparación? Si fosforila algún otro azúcar 50 veces mejor que la glucosa, quizás su función dentro de la célula sea diferente de la supuesta anteriormente.
La actividad como concepto general en ciencia y biología.
La medición de la actividad en lugar de la cantidad no se limita a las enzimas. Uno también se ocupa de la actividad de las hormonas , fármacos , neurotransmisores , etc. (por ejemplo, para determinar qué tejidos afectan y cuáles son sus efectos). Y, de manera más general, en la ciencia, deducimos la existencia de las cosas por su capacidad para hacer algo: la gravedad es un ejemplo de la física.
La actividad enzimática se refiere al proceso dinámico de una enzima que cataliza una reacción y es una medida de la cantidad de enzima catalíticamente competente presente en una preparación.
Medimos la actividad enzimática haciendo un ensayo de la reacción enzimática, es decir, analizamos la enzima. El ensayo, o ensayo, se realiza ante todo en condiciones en las que funciona la enzima. El pH, por ejemplo, puede tener una importancia crítica, al igual que la presencia o ausencia de inhibidores o activadores. Además, el ensayo se lleva a cabo en condiciones en las que el experimentador puede detectar directa o indirectamente la transformación catalítica, quizás controlando la producción de un producto o el consumo de un sustrato.
Por ejemplo, si quiero medir la actividad de una deshidrogenasa, podría medir la disminución de la absorbancia a 340 nm, donde el NADH pero no el NAD(+) absorbe fuertemente. En un espectrofotómetro, esto se puede hacer continuamente con el tiempo y es un ejemplo de un ensayo continuo .
Sin embargo, puede que no haya un cambio conveniente en la absorbancia, pero es posible que tengamos un sustrato radiactivo. En este caso, podríamos realizar nuestro ensayo en condiciones en las que esperaríamos que la enzima funcionara durante, digamos, 30 minutos, detuviera la reacción (por ejemplo, desnaturalizando la enzima con ácido) y aislara un producto radiactivo . Este sería un ejemplo de un ensayo discontinuo .
En ambos casos, estamos observando un cambio debido a que la enzima cataliza una reacción específica, es decir, estamos midiendo la actividad de la enzima.
Llegamos ahora a una distinción importante. Un ensayo enzimático es una medida de la actividad catalítica, que puede o no estar relacionada con la cantidad total de proteína enzimática presente. Considere una enfermedad genética que resulta en una actividad enzimática particular que está totalmente ausente de un órgano. Analizamos una muestra de hígado para lactato deshidrogenasa, por ejemplo, y no encontramos ninguno presente (para tomar un ejemplo trivial). Esto podría significar que la enzima no se está produciendo: no hay enzima allí. Pero también podría significar que la enzima está presente pero se produce en un estado inactivo. Tal vez la enzima 'normal' tenga una tirosina esencial en el sitio activo, pero una mutación genética la ha cambiado a una fenilalanina en el caso bajo estudio.
Si tenemos un anticuerpo dirigido contra la enzima en estudio, podríamos desarrollar un inmunoensayo ligado a enzimas (ELISA) que ( si es bueno) medirá específicamente la cantidad total de proteína presente, ya sea activa o no , incluso en un hígado crudo. extracto. (Un Western blot, por supuesto, también podría detectar la presencia de proteína inactiva). Es decir, un ensayo enzimático proporciona una estimación de la cantidad de enzima presente en función de la actividad enzimática , mientras que un ELISA proporciona una estimación de la cantidad total de proteína enzimática presente.
La actividad enzimática generalmente se informa en términos de cantidad de sustrato o producto transformado por minuto o por segundo: en micromoles/min, por ejemplo. También es habitual medir la cantidad total de proteína presente y reportar la actividad enzimática en términos de micromoles/min por miligramo de proteína (total). Esta es la actividad específica y permite una fácil comparación. Casi invariablemente, la parte 'por miligramo' de una medida de actividad específica se refiere a la cantidad total de proteína presente (medida con el ensayo de proteína de Lowry o similar).
(Si, por ejemplo, el laboratorio A informa que 20 microlitros de su extracto de hígado tienen una actividad de a-deshidrogenasa de 5 micromoles/min y el laboratorio B informa que 20 microlitros de su extracto de hígado tienen una actividad de a-deshidrogenasa de 50 micromoles/min, estas mediciones bien pueden ser idénticos cuando se comparan con base en proteínas (micromol/min por mg) y que la única diferencia es que el hígado A se extrajo en 100 volúmenes de tampón pero que el hígado B se extrajo en 10 volúmenes de tampón).
Las unidades de actividad enzimática se refieren invariablemente a condiciones de ensayo específicas, y esto puede ser una consideración muy importante al diseñar un experimento. Además, las enzimas son lábiles y la actividad puede disminuir con el tiempo (en almacenamiento prolongado, por ejemplo). Si, por ejemplo, un protocolo requiere que agregue 10 mg de una preparación enzimática con una actividad específica de 100 unidades/mg (100 micromoles/min por mg), pero la congelación de la preparación enzimática ha provocado la desnaturalización, está agregando 10 mg de proteína enzimática pero sin actividad enzimática . Esto también puede ser importante.
Por último, una gran referencia:
Principios de ensayos enzimáticos y estudios cinéticos por KF Tipton en Ensayos enzimáticos: un enfoque práctico
roland
David