$$\rightleftharpoonup{xx}$$
$$\longleftharp{xx}$$,
$$\longrightharp{xx}$$,
Enzimler, yaşam için gerekli olan biyokimyasal katalizörlerdir. Enzim tahlilleri, enzimlerin katalitik etkilerini aydınlatan enzimatik reaksiyonların kinetik özelliklerini incelemek için kullanılır. Bu videoda enzim kinetiği ve tahlilleri ele alınacak, genel bir prosedür gözden geçirilecek ve bazı uygulamalar gösterilecektir.
Enzimler, substrat olarak adlandırılan spesifik bir reaktan üzerinde hareket eden proteinler veya daha az sıklıkla RNA'lardır. Bir enzim, biyokimyasal bir reaksiyonu başlatmak için gereken aktivasyon enerjisini azaltarak reaksiyonun daha hızlı gerçekleşmesine neden olur.
Enzimatik reaksiyonlar üç temel bileşene ayrılabilir. Birincisi, substratın enzim aktif bölgesine bağlanmasıyla oluşan enzim-substrat kompleksinin oluşumudur. Kompleks, orijinal bileşenlerine ayrışabilir. Bu ikinci temel reaksiyondur. Alternatif olarak, kompleks ürünü oluşturabilir ve üçüncü temel reaksiyon olan enzimi geri kazanabilir.
Bir temel reaksiyonun kinetiği, temel hız yasası denklemi ile verilir. Hız yasası denklemleri, reaktanların konsantrasyonu ve bir hız sabiti cinsinden hızı verir. Temel reaksiyonların her biri, kendi hız sabiti olan bireysel bir hız yasası denklemine sahiptir. Bu denklemler, Michaelis-Menten denklemi olarak bilinen kinetik bir modele indirgenebilir. Bu, substrat konsantrasyonu cinsinden reaksiyon hızını verir; deneysel olarak belirlenebilir. Enzim reaksiyonları için bazı genel eğilimler Michaelis-Menten denklemi kullanılarak tanımlanabilir. Yüksek substrat konsantrasyonunda, Vmax adı verilen bir doyma noktasına ulaşılır. Burada hız, toplam enzim konsantrasyonu ve bir enzimin belirli bir süre içinde ürüne dönüştürdüğü substrat moleküllerinin sayısı ile sınırlıdır, aynı zamanda kcat olarak da bilinir. Michaelis-Menten kinetiğinde kcat, reaksiyon hızını yöneten iki sabitten biridir. Diğer sabit olan KM, afinite sabiti olarak bilinir. KM ayrıca reaksiyon hızının yarım Vmax'a eşdeğer olduğu konsantrasyona eşdeğerdir. Daha yüksek afiniteye sahip bir enzim daha düşük bir KM'ye sahip olacak ve Vmax'a daha hızlı ulaşacak, daha düşük afiniteye sahip bir enzim daha yüksek bir KM'ye sahip olacak ve Vmax'a ulaşması daha uzun sürecektir. Kcat ve KM'nin bilinmesi enzimlerin karşılaştırılmasını sağlar. Bunu yapmak için enzim verimliliği adı verilen bir oran kullanıyoruz. Daha yüksek kcat ve daha düşük KM, daha yüksek verimlilikle sonuçlanırken, daha düşük kcat ve daha yüksek KM, daha düşük verimlilikle sonuçlanır.
Enzim kinetiğini aydınlatmak için kullanılan faktörler deneysel olarak belirlenmelidir. Bu tahliller tipik olarak kontrollü bir ortamda bir enzim ve substrat çözeltisinin karıştırılmasıyla gerçekleştirilir. Gözlemler, substratın, ürünün veya yan ürünlerin konsantrasyonundaki zamana göre değişikliklerin ölçülmesiyle yapılır.
Zaman içinde konsantrasyondaki değişim, reaksiyon hızını belirlemek için kullanılır. Kinetiği belirlemek için, oran verileri birden fazla konsantrasyonda elde edilmelidir. Lineweaver-Burk grafiği olarak bilinen ters başlangıç hızına karşı ters başlangıç konsantrasyonunun bir grafiği doğrusal ise, reaksiyon Michaelis-Menten kinetiğini takip eder. Hattın eğimi ve kesişmesi, daha sonra kcat ve enzim verimliliğini hesaplamak için kullanılabilen KM ve Vmax kinetik parametrelerinin belirlenmesine izin verir.
Artık enzim kinetiğinin ilkeleri tartışıldığına göre, tipik bir enzim testinin nasıl yapıldığına bakalım.
Bu prosedürde kolorimetrik bir test gösterilmiştir. ? İlk adım, absorbansı substrat konsantrasyonu ile ilişkilendirecek standart bir eğri oluşturmaktır. Bilinen konsantrasyondaki çözeltiler, bir kontrol numunesi ile birlikte hazırlanır. Renkli bir bileşik üretmek için substrat ile reaksiyona giren bir geliştirici solüsyon eklenir. Absorbans, standart eğriyi oluşturmak için konsantrasyona karşı ölçülür ve çizilir.
Testi gerçekleştirmek için, uygun miktarda enzim ile birlikte bilinen bir substrat konsantrasyonu hazırlanır. Enzim ve substrat karıştırılır ve belirli bir zaman aralığı boyunca inkübe edilmesine izin verilir. pH ve sıcaklık, tampon çözeltiler ve ısıtma blokları ile kontrol edilir. Reaksiyonu durdurmak için bir söndürme maddesi eklenir. Geliştirici solüsyon daha sonra reaksiyonlara eklenir ve karıştırılır. Çözeltiler daha sonra küvetlere yerleştirilir ve absorbans ölçülür. Tüketilen substrat miktarı, ölçülen absorbansın standart eğri ile karşılaştırılmasıyla belirlenir. Toplanan veriler kullanılarak, ilk reaksiyon hızları, zaman içindeki konsantrasyonun çizilmesiyle belirlenir. Son olarak, oran verileri ve konsantrasyon ile Michaelis-Menten grafiği yapılır. Bu, enzim için devir sayısı ve enzim verimliliği gibi kinetik özelliklerin belirlenmesine izin verir.
Artık bir tahlil prosedürünü gözden geçirdiğimize göre, tahlillerin gerçekleştirildiği diğer yollara ve uygulamalarına bakalım.
Bu prosedürde, FRET analizi, bir proteinin bir peptit bağını hidrolize eden bir proteazın kinetiğini incelemek için kullanılır. Bu emisyonlar ölçülebilir, bu da substrat tüketiminin ve üretiminin sürekli ve nicel bir analizine olanak tanıyarak reaksiyon kinetiğinin belirlenmesine yardımcı olur.
Enzim tahlilleri, çevre biliminde çevredeki hücre dışı enzim aktivitesinin seviyelerini belirlemek için kullanılabilir. Sular, topraklar ve tortular çevreden toplanabilir ve laboratuvarda işlenebilir. Bu malzemelerin hücre dışı enzimatik aktivitesi daha sonra enzim tahlilleri kullanılarak karakterize edilebilir. Bu, çevrenin organik materyali nasıl işlediğini anlamak için yararlı bir araçtır.
Bir hücrenin DNA onarım mekanizması, çekirdekte bulunan enzimlerin kinetiği incelenerek değerlendirilebilir. Bir enzimin DNA lezyonlarını veya hasarlarını uzaklaştırma hızı, yalnızca benzersiz DNA dizilerine bağlandığında floresan floresan moleküler işaretler kullanılarak ölçülebilir. DNA onarım seviyesi, floresan etiketli bölünme ürünlerini tespit ederek gerçek zamanlı olarak ölçülebilir.
JoVE'nin enzim kinetiği ve tahlilleri hakkındaki videosunu izlediniz. Bu videoda enzim kinetiği açıklandı, tahlil kavramları ele alındı, genel bir prosedür gözden geçirildi ve bazı uygulamalar açıklandı.
İzlediğiniz için teşekkürler!