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酵素活性單位與換算

科目:生物化學與臨床生化學|題數:14
酵素活性單位與換算
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建立於 2026年10月31日

學習重點 熟記定義:1 U=1 IU=1 μmol/min;1 katal(kat)=1 mol/s。 掌握換算:1 U=1.67×10⁻⁸ kat;1 kat=6×10⁷ U;1 nkat/L=0.06 U/L。 區分活性與活性濃度:U、kat 表示酵素活性;U/L、kat/L 表示每公升檢體所含的酵素活性。 會算兩類題型:由產物量除以時間求活性,或由吸光度變化配合莫耳吸光係數、光徑及體積比求原檢體活性濃度。 核心觀念 一、酵素活性單位的意義 酵素活性描述酵素催化反應的能力,必須在指定的溫度、pH、受質濃度等條件下測定。活性高,表示在該條件下每單位時間可催化較多受質轉變;不能直接把活性換成酵素的重量。 比較項目國際單位 U/IUSI 單位 katal(kat) 定義每分鐘催化 1 μmol 受質轉變所需的酵素量每秒催化 1 mol 受質轉變所需的酵素量 物質量基準μmol,微莫耳mol,莫耳 時間基準min,分鐘s,秒 等式1 U=1 IU=1 μmol/min1 kat=1 mol/s 活性濃度U/L 或 IU/Lkat/L 本單元中 U 與 IU 可視為相同。若受質消耗與產物生成的化學計量比為 1:1,也可將 1 U 表述為每分鐘催化產生 1 μmol 產物所需的酵素量。若監測物與受質並非 1:1,則須另依反應計量關係換算。 二、U 與 kat 的換算 換算需同時處理物質量與時間:1 μmol=10⁻⁶ mol,1 min=60 s。 1 U=1 μmol/min=10⁻⁶ mol/60 s=1.67×10⁻⁸ kat。 反向換算時,1 mol/s=60 mol/min,再將 mol 換成 μmol: 1 kat=60×10⁶ μmol/min=6×10⁷ U。 若兩側均為每公升的活性濃度,換算倍率相同:U/L 換成 kat/L,乘以 1.67×10⁻⁸;kat/L 換成 U/L,乘以 6×10⁷。例如: 2×10⁻⁶ kat/L×6×10⁷ U/kat=120 U/L=120 IU/L。 三、字首 μ、n 與活性濃度換算 μ(micro)代表 10⁻⁶,n(nano)代表 10⁻⁹。nkat 是十億分之一 kat,換算時不可漏掉字首。 原單位換成 U 或 U/L 1 kat6×10⁷ U 1 μkat60 U 1 nkat0.06 U 1 nkat/L0.06 U/L 1 U/L約 16.7 nkat/L,亦即 1.67×10⁻⁸ kat/L 其中,1 nkat/L=10⁻⁹ kat/L×6×10⁷ U/kat=0.06 U/L。因此「60 U/L」對應的是 1 μkat/L。 四、由產物生成量計算活性 在反應速率可視為穩定,且產物與受質為 1:1 的情況下: 活性(U)=產物量(μmol)÷反應時間(min)。 活性濃度(U/L)=產物量(μmol)÷反應時間(min)÷檢體體積(L)。 例如,1 L 血清於指定溫度反應 6 分鐘,產生 24 μmol 產物,則活性為 24÷6=4 U;再除以血清體積 1 L,得到4 IU/L。 直接計算時,分母應使用提供酵素的檢體體積。產物量除以時間後若只得到 U,尚未完成每公升檢體活性濃度的計算。 五、由吸光度變化計算活性 比色法利用 Beer–Lambert 定律:A=εlc。A 為吸光度,ε 為莫耳吸光係數,l 為光徑,c 為被監測物的濃度。 若 ε 的單位為 L mol⁻¹ cm⁻¹,光徑以 cm 表示,則|ΔA/Δt|÷(εl)可求得反應液內被監測物的濃度變化速率。吸光度上升或下降均可用來測定活性,計算時取有效變化速率的大小。 當被監測物的變化與受質轉變為 1:1 時: 原檢體活性濃度(kat/L)=[|ΔA/s|÷(εl)]×(總反應體積÷檢體體積)。 原檢體活性濃度(U/L)=[|ΔA/min|÷(εl)]×(總反應體積÷檢體體積)×10⁶。 體積比的分子與分母須使用相同單位。總反應體積包含檢體與試劑;乘上總體積與檢體體積之比,是把反應液中測得的速率回推為原檢體活性濃度。 以 10 μL 檢體加入 240 μL 試劑為例,總體積為 250 μL,體積比為 25。若 ΔA/s=0.02,ε=0.5 L mol⁻¹ cm⁻¹,並以光徑 1 cm 計算: 原檢體活性濃度=0.02÷(0.5×1)×25=1 kat/L。此處已使用 mol 與秒,不必再乘 10⁶。 若以 50 μL 血清測定,總反應體積為 2 mL,ΔA/min=0.0311,NADH 在 340 nm 的 ε=6220 L mol⁻¹ cm⁻¹,以光徑 1 cm 計算: 體積比=2000÷50=40;反應液濃度變化速率=0.0311÷6220=5×10⁻⁶ mol/L/min。 原血清活性濃度=5×10⁻⁶×40×10⁶=200 IU/L。 上述比色計算採光徑 1 cm;若題目另給光徑,須代入實際數值。ε 的單位也必須確認,若以 mmol 為物質量基準,便不能直接套用以 mol 為基準的換算倍率。 常考陷阱 把 U 寫成每秒 1 μmol:U 的時間基準是分鐘;「每秒 1 mol」才是 kat。 把 μmol、mmol、mol 混為一談:1 U 對應 1 μmol/min;1 kat 對應 1 mol/s,不能任意替換物質量單位。 將 kat 說成放射性單位:kat 是催化活性的 SI 單位。 只換 mol 與 μmol,漏掉 60:1 kat=6×10⁷ U;1 U=1.67×10⁻⁸ kat。 遺漏 n 字首:1 U/L 約為 16.7 nkat/L;寫成 16.7 kat/L 即錯。1 nkat/L=0.06 U/L。 總體積少算檢體:檢體加入試劑後,須先相加求總反應體積;若已給總體積,則不再重複加檢體。 漏乘體積比:吸光度反映反應混合液的變化,求原檢體活性濃度須乘總反應體積/檢體體積。 秒與分鐘混用:以 mol/s 求得的是 kat;以 μmol/min 求得的是 U。套公式前先確認時間與 ε 的單位。 記憶口訣 「U 微莫耳每分鐘,kat 莫耳每一秒;秒分六十要算到,奈 kat 換 U 零點零六。」 「吸光除以 ε 與光徑,再乘總量比檢體;mol 換成微莫耳,百萬倍率別忘記。」

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  2. 53.有關酵素單位的表示方法,下列何者正確? (A)international unit(U)指的是酵素每分鐘催化 1 μmol 的受質 (B)internationa...
  3. 54.酵素的單位有二種,即International unit(U)及Katal(kat),他們之間的關係為1U相當於多少kat? (A)1.67×10-8 (B)1.67×10-...
  4. 54.在一血清酵素活性測試中,取10 μl之檢體加入240 μl之試劑,所測得之反應速率(△A/second)為0.02,將其換算成酵素活性(kat/L...
  5. 54.在測定酵素活性時,使用50 µL之血清,總反應體積為2 mL,340 nm波長之吸光變化為 0.0311/min。已知NADH之莫耳吸光度(ε)為...
  6. 55.酵素活性的國際單位(international unit, IU)的定義為在固定溫度及pH下,每分鐘可催化多 少基質? (A)1 g (B)1 µg (C)1...
  7. 55.酵素活性的國際單位(International Unit, IU)定義為: (A)每秒鐘催化產生1 µmole產物所需的酵素量 (B)每分鐘催化產生1 mm...
  8. 58.國際系統單位(SI unit)定義酵素katal的活性是: (A)1分鐘1 mole基質的變化量 (B)1分鐘1 mmole基質的變化量 (C)1秒鐘1 mo...