Concentratie van enzymen, de katal en de Unit

In de biochemie was, net als voor alles wat gemeten kan worden, een algemeen aanvaarde concentratiemaat nodig voor enzymen. Enzymen zijn biokatalysatoren. Enzymen hebben echter een aantal vervelende eigenschappen in relatie met hun concentratie.
Om de concentratie van een enzym, of je die nu in mol/L, g/L of % meet, te berekenen moet je wel steeds op een of andere manier de massa ervan weten. Enzymen komen voor in levende cellen, en zijn eigenlijk gespecialiseerde eiwitten. En levende cellen zitten vol met ...... eiwitten. In elke levende cel kunnen zomaar zo'n tweeduizend verschillende eiwitten voorkomen. Welke wil je hebben? Het zuiver in handen krijgen van één bepaald enzym was en is nog steeds een ingewikkelde klus.

Zeker in de beginjaren van het enzym-onderzoek, maar ook nu nog, was en is de zuiverheid van het enzym ook lastig vast te stellen. Was een twee keer beter werkende variëteit van het enzym een ander, echt twee keer beter werkend, enzym, of het zelfde enzym maar dan met veel minder andere eiwitten er doorheen?

Zuiverheidsproblemen

In 1964 hakte de International Union of Biochemistry de knoop door en besloot om niet meer te kijken naar de echte enzym-concentratie, maar naar het effect van het enzym. Het effect van een enzym is namelijk vaak relatief makkelijk te meten. Één enzym-molecuul is in staat miljoenen substraat-moleculen te verwerken. Een enzym-molecuul is vaak een stof met een molaire massa die in de honderdduizenden kan lopen, maar de substraten zijn vaak relatief kleine moleculen, die goed waarneembaar zijn met behulp van diverse analytische technieken. Enzymen zouden in het vervolg gemeten worden in Units, gedefinieerd als:

Een Unit enzym is de hoeveelheid enzym die in staat is in 1 minuut de omzetting van 1 μmol = 10^-6mol substraat te verzorgen.

Unit

Hoewel het vastleggen van een internationaal erkende eenheid een grote vooruitgang was in het onderzoek naar de activiteit van enzymen, leverde de gekozen definitie uiteindelijk ook weer problemen op:

de minuut is geen erkende tijdseeneid in het SI-stelsel, dat moet een seconde zijn.
ook de μmol komt niet in de SI-lijst voor, dat hoort de mol te zijn.

Door de General Conference on Weights and Measures werd al in 1978 de katal, symbool kat, als eenheid voor enzymactiviteit voorgesteld. Zowel het symbool als de naam worden met een kleine letter "k" gespeld. Het heeft daarna nog tot 1999 geduurd voor dit ook een internationaal geaccepteerde eenheid was. Er geldt:

1\ U\ =\ {\frac {1\mu mol}{minuut}}

Er gaan 60 seconden in een minuut, dus:

1\ U\ =\ {\frac {1\mu mol}{minuut}}\ =\ {\frac {1}{60}}\ *\ {\frac {1\mu mol}{seconde}}\ =\ 0,01667\ {\frac {1\mu mol}{seconde}}\ =16,67{\frac {nmol}{s}}

Een katal is de omzetting van 1 mol per seconde, dus:

1\ U\ =\ 16,67*10^{-9}{\frac {mol}{s}}

katal
kat

Basiskennis chemie 4/unit

Concentratie van enzymen, de katal en de Unit