WICZENIE 5

KINETYKA ENZYMÓW

Wyci g z kart charakterystyki substancji niebezpiecznych

Kwas octowy – C

Triton X-100 – Xn, Rakotw. kat.3

Wyznaczanie stałej Michaelisa-Menten dla N-acetylo-β-D-glukozaminidazy ze linianek szczura

N-acetylo-β-D-glukozaminidaza (EC.3.2.1.30) hydrolizuje wi zanie β-N-acetyloglukoz-aminylowe (na nieredukuj cym ko cu ła cucha cukrowego) w oligosacharydach takich jak kwas hialuronowy czy siarczan chondroityny. W celu wyznaczenia aktywno ci acetylo-glukozaminidazy stosuje si substraty syntetyczne: glikozydy np. fenylowe lub p-nitrofenylo-we.

CH2OH

CH

O

2OH

H

O

OH

2O

+

O

HO

NO

O

NO

2

2

OH

HO

OH

NHAc

NHAc

p-nitrofenol

p-nitrofenylo-N-acetylo-β-D-glukozamina

N-acetylo-β-D-glukozamina

Uwolniony p-nitrofenol wykazuje charakterystyczne maksimum absorbancji przy długo ci fali λ = 405 nm.

Bufor do reakcji enzymatycznej:

st enie ko cowe ilo 58 mM kwas cytrynowy

1,520 g

41 mM NaH2PO4

0,707 g

100 ml, doprowadzi przy u yciu

0,1% Triton X-100

0,1 ml

NaOH do pH 4.2

Substrat:

p-nitrofenylo-N-acetylo-β-D-glukozamina

2 mg/ml buforu

Stoper:

0,4 M glicyna – NaOH pH 10.7

Wykonanie:

Przygotowa kolejne rozcie czenia wyj ciowego roztworu substratu o st eniu 2mg/ml – w tym celu pobra do oddzielnej probówki 200 µl wyj ciowego roztworu substratu i uzupełni buforem do obj to ci 400 µl. Cało wymiesza . Z tak przygotowanego rozcie czenia pobra obj to 200 µl i uzupełni buforem do obj to ci 400 µl. Otrzymany roztwór wymiesza .

Post powa analogicznie, a do otrzymania 5 kolejnych rozcie cze .

Do pi ciu oddzielnych probówek odpipetowa po: 600 µl buforu i 180 µl homogenatu.

Nast pnie do ka dej mieszaniny doda substratu o innym st eniu w ilo ci 180 µl.

Wymiesza . Mieszaniny inkubowa w temp. 37°C i po czasie 1, 2, 4, 6 i 8 min pobiera po

160 µl mieszaniny i przenosi do uprzednio przygotowanych probówek zawieraj cych 0.5 ml stopera. Absorbancj powstałego produktu zmierzy wobec lepych odczynnikowych (przygotowanych dla ka dego st enia substratu) przy długo ci fali λ = 405 nm w spektrofotometrze Bio-Rad. lepe odczynnikowe przygotowa nast puj co: do pi ciu kolejnych probówek odpipetowa po 130 µl buforu i 30 µl odpowiedniego st enia substratu, inkubowa w temp. 37°C przez 5 min, a nast pnie zatrzyma reakcje dodaj c po 0,5 ml stopera. Mno c warto absorbancji przez stał k = 1007 otrzymujemy st enie rozło onego substratu/powstałego produktu w nmol/ml. Masa 1 mola substratu = 342.3 g.

Opracowanie wyników:

Dla ka dego z u ytych st e substratu s wykre li krzywe kinetyczne wyra aj ce zale no przyrostu produktu c od czasu inkubacji t. Znale graficzne szybko ci pocz tkowe V0 i po sporz dzeniu wykresu Lineweavera-Burka wyznaczy graficznie warto ci Km i Vmax.

s = 0,125 (mg/ml) =

(mmol/l)

nr

A 405

c

t

v0

1/v0

1/s

Km

Vmax

próbki

(µM)

(min) (µM/min) (min/µM) (1/mM) (mM) (µM/min)

1

1

2

2

3

4

4

6

5

8

s = 0,250 (mg/ml) =

(mmol/l)

6

1

7

2

8

4

9

6

10

8

s = 0,500 (mg/ml) =

(mmol/l)

11

1

12

2

13

4

14

6

15

8

s = 1,000 (mg/ml) =

(mmol/l)

16

1

17

2

18

4

19

6

20

8

s = 2,000 (mg/ml) =

(mmol/l)

21

1

22

2

23

4

24

6

25

8

Oznaczanie aktywno ci trypsyny na substracie syntetycznym – wpływ pH i temperatury na aktywno enzymatyczn .

Trypsyna (EC 3.4.21.4; enzym proteolityczny soku trzustkowego, endopeptydaza z klasy hydrolaz) katalizuje m.in. reakcj hydrolizy wi za peptydowych, utworzonych przez grupy karboksylowe argininy (Arg) lub lizyny (Lys), w ła cuchu polipeptydów i białek.

Trypsyna katalizuje równie hydroliz wi zania estrowego czy amidowego w substratach syntetycznych b d cych pochodnymi Arg lub Lys. Je li substratem jest benzoilo-L-argininy p-nitroanilid (BAPNA) to po reakcji hydrolizy uwalnia si wolna p-nitroanilina, która wykazuje charakterystyczne maksimum absorbancji przy długo ci fali λ = 405 nm.

NH2

C

NH +

2 Cl-

NH2

(CH2)3

C

NH +

2 Cl-

C

NH

CH COOH

trypsin

(CH2)3

H2O

C

NH

CH C

NH

NO2

+

BAPNA (bezbarwny)

H2N

NO2

p-nitroanilina (zólty)

Wykonanie:

1. Do jednej probówki odpipetowa 100 µl roztworu trypsyny roboczej a do drugiej 100 µl 1 mM HCl. Do obu probówek doda po 1 ml 0,2 M buforu Tris-HCl o pH 8,0 i po 20 µl roztworu substratu BAPNA. Wymiesza i inkubowa 15 min w temp. 37°C.

Reakcj zatrzyma dodaj c 100 µl st onego kwasu octowego i zmierzy , wzgl dem wody destylowanej, absorbancj powstałej p-nitroaniliny przy długo ci fali λ = 405

nm w spektrofotometrze Bio-Rad. Oceni przydatno metody.

2. Do siedmiu probówek odpipetowa po 100 µl roboczego roztworu trypsyny, a do ósmej 100 µl 1 mM HCl. Do siedmiu pierwszych probówek doda po 1 ml buforów o pH 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, a do ostatniej probówki doda 1 ml buforu o pH 7. Nast pnie do ka dej probówki doda po 20 µl substratu BAPNA i inkubow w temp. 37°C przez 15

min. Reakcje zatrzyma dodaj c po 100 µl st onego kwasu octowego i dokona pomiaru absorbancji wzgl dem próby lepej (ósma probówka) przy długo ci fali λ =

405 nm w spektrofotometrze Bio-Rad.

Opracowanie wyników:

Wykre li wykres zale no ci aktywno ci wła ciwej od pH roztworu i wyznaczy optimum działania trypsyny dla BAPNA jako substratu, przyjmuj c jako jednostk aktywno ci przyrost absorbancji o 0,1 w warunkach do wiadczenia. Aktywno wła ciwa to ilo jednostek aktywno ci przypadaj ca na 1 mg enzymu.

pH A (405 nm) Aktywo enzymatyczna Aktywno wła ciwa U (µmol/min)

U/mg

4

5

6

7

8

9

10

3. Do pi ciu probówek odpipetowa po 50 µl roboczego roztworu trypsyny a do szóstej probówki 50 µl 1 mM HCl. Nast pnie do wszystkich probówek doda po 1 ml 0,2 M

buforu Tris-HCl o pH 8,0 i po 20 µl roztworu substratu BAPNA. Wymiesza i inkubowa 30 min w temp. 0, 25, 37, 48 i 60°C. Reakcj zatrzyma dodaj c po 100 µl st onego kwasu octowego i zmierzy absorbancj wzgl dem próby lepej (szósta probówka) przy długo ci fali λ = 405 nm w spektrofotometrze Bio-Rad.

Opracowanie wyników:

Wykre li wykres zale no ci aktywno ci wła ciwej trypsyny od temperatury inkubacji.

Przedyskutowa wyniki.

Temp. A (405 nm) Aktywo enzymatyczna Aktywno wła ciwa

(°C)

U (µmol/min)

U/mg

0

25

37

48

60

Odczynniki:

0,01 mM trypsyna (2,4 mg trypsyny w 10 ml 1 mM HCl) – przechowywana w lodzie.

Roztwór trypsyny roboczej – rozcie czy trypsyn 10 razy przy pomocy 1 mM HCl tzn.

odpipetowa 100 µl wyj ciowego roztworu trypsyny i doda 900 µl 1 mM HCl. Roztwór roboczy enzymu przechowywa w lodzie. Substrat – 25 mM benzoilo-L-argininy p-nitroanilid (BAPNA) w dimetylosulfotlenku (DMSO) (11 mg/ml). St ony kwas octowy do przerywania reakcji enzymatycznej. Bufory: 0,2 M Tris-HCl o pH 4, 5, 6, 7, 8, 9 i 10.

Materiały i sprz t laboratoryjny:

pipety automatyczne, termostatowana ła nia wodna, spekrofotometr, probówki, lód Literatura:

1) B.D. Hames, N.M.Hooper: „Krótkie wykłady. Biochemia” (red. J. Michajda, A.

Augustyniak, K. Ziemnicki), Wydawnictwo naukowe PWN, Warszawa 2004, str. 95-104.

2) „Techniki bada fizjologicznych” (red. A. Lity ska, M.H. Lewandowski), str. 78-79.