Enzimler

  • Siz de Sağlık Sorunlarınızı Yazın
  • Enzimler Hakkında Bilgi

    Hücrelerdeki metabolik olayların gerçekleşebilmesi için tepkimeye girecek moleküllerin aktifleşmesi ve belirli bir enerji düzeyine ulaşması gerekir. Kimyasal bir tepkimenin başlaması için gerekli olan minimum enerji miktarına aktivasyon enerjisi adı verilir.

    Kimyasal tepkimelerde moleküller birbirlerine çarparak reaksiyona girerler. Bu yüzden sıcaklığın artırılması reaksiyona giren moleküllerin kinetik enerjilerini artırdığından aktivasyon enerjisi daha çabuk aşılır ve reaksiyon hızlanır. Bu yöntem hücrelerde kullanılamaz. Çünkü sıcaklığın artması hücre yapısını oluşturan proteinlerin bozulmasına neden olur ve hücre zarar görür.

    Enzim Nedir Ne Demektir Kısaca

    Bu yüzden hücreler kimyasal tepkimeleri hızlandırmak için katalizör adı verilen maddeleri kullanırlar. Katalizör varlığında ilgili moleküller fazla ısıya gerek duyulmadan tepkimeye girebilirler. Katalizörler reaksiyonu hızlandırdığı gibi reaksiyon sonunda yapısal bir değişime de uğramaz. Canlı hücrelerde kullanılan katalizörlere enzim denir.

    NOT: Enzimler aktivasyon enerjisini düşürerek reaksiyon hızını artıran biyolojik katalizörlerdir.

    Sükraz enzimi kullanıldığında aktivasyon enerjisi azaldığından sükrozun parçalanması daha hızlı olur.

    Enzim kullanılmadığı zaman sükrozun glikoz ve fruktoza parçalanması için gerekli olan aktivasyon enerjisi fazla olup reaksiyon yavaş gerçekleşir.

    Enzimlerin Yapısı

    * Enzimler protein yapılı organik moleküllerdir. DNA‘daki kalıtsal bilgiye (gen) göre sadece canlı hücrelerde sentezlenirler.
    * Enzimler yapısına göre basit ve bileşik enzimler olarak ikiye ayrılırlar.
    a. Basit enzimler: Sadece proteinden meydana gelir. Metabolik aktivite için yardımcı bir kısma gerek duymaz. Pepsin ve üreaz bu tür enzimlerdir.
    b. Bileşik enzimler: Protein ve yardımcı kısımdan oluşurlar. Proteinden oluşan kısım apoenzim adını alırken, yardımcı kısım kofaktör olarak adlandırılır. Kofaktör organik ya da inorganik yapılı olabilir.

    * Enzim aktivitesinde görev yapan Fe+2, Mg+2 ve Zn+2 gibi iyonlar inorganik kofaktörlerdir. Kofaktörler organik yapılı ise koenzim adını alır. B grubu vitaminlerin çoğu koenzim olarak görev yapar.

    * Bileşik enzimlerde apoenzim etki edeceği maddeyi (substrat) belirlerken, koenzim ya da kofaktör kısmı enzimlerin esas iş yapan bölümünü oluşturur. Bu kısım enzimin protein olan bölümünden daha küçüktür.

    * Besinlerle beraber yeterli oranda vitamin ya da mineral alınmazsa, bazı enzimler iş göremeyeceğinden metabolik aksaklıklar sonucunda bazı hastalıklar ortaya çıkar.

    NOT: Bir apoenzim, belirli bir koenzim ya da kofaktörle çalışır. Fakat bir koenzim ya da kofaktör birden fazla apoenzimle çalışabilir. Bu nedenle hücrelerde bulunan apoenzim çeşidi, koenzim ya da kofaktör çeşidinden fazladır.

    Enzimlerin Özellikleri

    1. Enzimlerin etkilediği maddeye substrat denir.
    2. Enzim molekülünün sadece belirli bir kısmı substrata bağlanır. Aktif bölge olarak adlandırılan bu kısım, apoenzim kısmındaki bir cep ya da oluk görünümündedir. Enzimin hangi substrata etki edeceği aktif bölgenin özgün şekli ile belirlenir.
    3. Enzim ve substrat arasında anahtar – kilit uyumu vardır. Bu yüzden her enzim, belirli bir substrata etki edebilir. Enzim substratına geçici olarak aktif bölgeden bağlanır ve enzim – substrat kompleksi (ES) oluşur. Enzimin etkisi ile substrat ürüne dönüşür. Enzim hiç bir değişikliğe uğramadan reaksiyondan ayrılır.

    Enzimin etki mekanizması: (1) Substrat enzimin aktif bölgesine geçici olarak bağlanır ve (2) enzim – substrat kompleksi oluşur. (3) Substrat ürüne dönüşür ve (4) ürün reaksiyondan ayrılır. (5) Enzim hiç bir değişikliğe uğramaz.

    4. Enzimler hiçbir değişime uğramadan reaksiyonlardan ayrılır. Bu nedenle aynı reaksiyon çeşidinde defalarca kullanılabilirler. Yapısı bozulan enzimler parçalanır ve yeniden sentezlenir.
    5. Enzimler genelde belirli bir reaksiyona özgüdür. Bu nedenle her hücrede tepkime çeşidi kadar enzim çeşidi bulunur.
    6. Enzimlerin çoğu tersinirdir. Reaksiyonları çift yönlü gerçekleştirirler. Alyuvar hücrelerimizde karbondioksit taşınımında görev alan karbonik anhidraz enzimi tersinir çalışan enzimlere örnektir.

    NOT: Sindirim enzimleri tersinir değildir. Reaksiyonları tek yönlü gerçekleştirirler.

    7. Enzimler hücrede üretilir. Hücre içinde ve hücre dışında çalışabilir.
    8. Enzimler çok hızlı çalışır. İnsan vücudunda hücresel solunum sonucu zehirli bir molekül olan hidrojen peroksit (H2O2) oluşur. Karaciğer hücrelerinde katalaz enziminin varlığında saniyede beş milyon H2O2 , su ve oksijene parçalanabilir. Katalaz enziminin yokluğunda aynı miktarda H2O2′ nin parçalanması üç yüz yıl sürer.

    9. Enzimler genel olarak hücrelerde takım halinde çalışırlar. Bir enzimin ürünü diğer enzimin substratı olabilir. İnsanlarda nişasta sindiriminde amilaz ve maltaz enzimleri takım halinde çalışır.

    10. Takım halinde çalışan enzimlerin aktiviteleri geri beslenme mekanizması ile denetlenir. Miktarı yeterli düzeye ulaşan son ürün ilk enzime bağlanarak tepkimeyi durdurur (son ürünün inhibitör etkisi). Hücrede son ürün tükendiğinde takımdaki enzimler yeniden çalışmaya başlar.

    Geri bildirim mekanizması: Takım halinde çalışan enzimlerde miktarı belirli bir düzeye gelen son ürün, ilk enzime bağlanarak substratla tepkimeye girmesini engeller ve tepkime durur.

    11. Aktif enzimler substratın sonuna –az eki getirilerek adlandırılır (maltaz, lipaz, peptidaz gibi). Pasif enzimler genel olarak –jen ekiyle biter (pepsinojen, tripsinojen gibi).
    12. Enzimler genlerin kontrolünde sentezlenirler. Genin mutasyona uğraması, ilgili enzimin sentezini engeller.

    Enzimlerin Çalışmasını Etkileyen Faktörler

    a. Enzimler ve Sıcaklık:

    * Enzimler protein yapılı olduklarından, ortamdaki sıcaklık değişimlerinden etkilenirler. Enzimin en iyi çalışabileceği sıcaklığa optimum sıcaklık denir. Enzimler genelde 30–40°C arasında maksimum etkinlik gösterirler (İnsanda optimum sıcaklık 37°C dir).
    * Bir enzimatik tepkimenin hızı belirli bir noktaya kadar, artan sıcaklığa bağlı olarak artar. Bunun nedeni sıcaklık artışından dolayı, substratların hızlı hareket etmesi ve enzimin aktif bölgesi ile daha sık çarpışmasıdır.

    * Ancak belirli bir sıcaklığın üzerine çıkıldığında enzimler denatüre olduğundan (aktif bölgenin şekli bozulur), enzimatik tepkimenin hızı aniden düşer. Yüksek sıcaklıkta (55–60°C) enzimlerin yapısı bozulduğundan, sıcaklık normale dönse de enzimler çalışamaz.
    * Optimumdan düşük sıcaklıklarda enzimin etkinliği azalır, fakat yapısı bozulmaz. Bu durumda sıcaklığın belirli bir dereceye kadar artırılması enzimatik tepkimenin hızını da artırır.

    b. pH derecesi ve Enzim

    * Her enzimin optimum bir pH’ sı vardır. Bir çok enzimin optimal pH değeri 7 civarındadır. Bazı enzimler asidik, bazıları ise bazik ortamda optimal aktivite gösterebilirler.

    * Örneğin midede protein sindiriminde görev alan pepsin enzimi pH = 2′ de yani asidik ortamda iyi çalışır. İnce bağırsakta protein sindiriminde görev alan tripsin enzimi ise pH = 8,5′ ta yani bazik ortamda iyi çalışır.
    NOT: Ortamın pH’ ındaki ani değişimler enzimlerin denatürasyonuna neden olabilir.

    c. Enzim yoğunluğu:

    * Sıcaklık ve pH değerlerinin optimum olduğu ortamda yeterli substrat varsa enzim yoğunluğu arttıkça tepkime hızı da artar.

    Enzim yoğunluğu

    * Karaciğerde üretilen katalaz enzimi zehirli bir molekülü olan hidrojen peroksiti aşağıdaki tepkime ile parçalayarak zehirsiz hale getirir.

    * H2O2 bulunan bir deney tüpüne karaciğer hücrelerinin ezilerek konulması tepkime hızını artırır. Bunun nedeni karaciğer hücreleri ezildikçe deney tüpüne geçen katalaz enzimi miktarının artmasıdır.

    NOT: Ortamdaki substrat miktarı sınırlı ise enzim yoğunluğu artsa bile reaksiyon bir süre devam eder daha sonra durur. Bunun nedeni ortamda substratın kalmamasıdır.

    d. Substrat yoğunluğu:

    * Enzim miktarının sabit tutulduğu bir ortamda substrat yoğunluğu arttıkça reaksiyon hızı maksimum bir değere ulaştıktan sonra sabit kalır. Bunun nedeni enzimlerin substrata doymasıdır.

    e. Substrat yüzeyi:

    * Enzimler substratı dış yüzeylerinden başlayarak etkiler. Bu sebeple substratın yüzey alanı arttıkça enzim etkinliği de artar ve tepkime hızlanır. Ağızda uzun süre çiğnenen besinlerin sindiriminin daha kısa sürede tamamlaması bu yüzdendir

    Substrat yüzeyi

    f. Enzimler ve Su:

    * Enzimlerin etkinlik gösterebilmeleri için ortamda belirli bir oranda suyun bulunması gerekir. Genellikle su yoğunluğunun %15’in altında olduğu ortamlarda enzimler görev yapamaz.

    NOT: Annelerimizin besinleri kurutarak saklaması ve reçellerin uzun süre bozulmadan kalabilmeleri su yoğunluğu ile ilgilidir. Bu yöntemlerle su yoğunluğu %15 in altına düştüğünden mikroorganizmaların çürümeye neden olan enzimleri iş göremez. Böylece besinler uzun süre bozulmadan saklanabilir.

    g. Enzimlere Kimyasal maddelerin etkisi:

    * Enzimlerin etkinliğini artıran maddelere aktivatör adı verilir. Aktivatör kimyasal bir madde ya da başka bir enzim olabilir. Kalsiyum ve magnezyum gibi bazı iyonlar aktivatör maddelere örnektir.

    * Enzim etkinliğini azaltan ya da durduran maddelere inhibitör adı verilir. Siyanür, kurşun ve cıva gibi ağır metal iyonları inhibitör maddelerdir. İnhibitör maddeler ikiye ayrılır.

    * Kompetitif inhibitörler doğrudan enzimin aktif bölgesine bağlanarak enzim ve substratın birleşmesini engeller.

    * Kompetitif olmayan inhibitörler enzimin başka bir bölgesine bağlanıp aktif bölgenin şeklinin değişmesine neden olarak enzimlerin substrata bağlanmasını engeller.

    * Aşağıda kompetitif ve kompetitif olmayan inhibitörlerin etki mekanizmaları verilmiştir.

    enzim mekanizmaları

    (a) Substrat normal olarak enzimin aktif bölgesine bağlanır.
    (b) Kompetitif inhibitör substratı taklit ederek enzimin aktif bölgesine bağlanır.
    (c) Kompetitif olmayan inhibitör enzimin başka bir bölgesine bağlanıp, aktif bölgenin şeklini değiştirir.

    HORMONLAR

    * Belirli hücre tiplerinden salgılanan ve hedef hücrelerde düzenleyici etki gösteren organik moleküllerdir. Genelde protein yapılıdırlar. Bazıları ise amino asit ya da steroit yapılı olabilir.

    * Bitkilerde büyüme, tohumun çimlenmesi, yaprak ve meyve oluşumu gibi olayları denetlerler. Hayvanlarda özel bezler tarafından üretilen hormonlar kan yoluyla hedef organa taşınır ve büyüme, gelişme ve üreme gibi metabolik faaliyetleri düzenlediğinden canlılar için çok önemlidir.

    * Az ya da çok salgılanmaları durumunda bazı hastalıklar ortaya çıkar. Örneğin büyüme hormonu az salgılanan bir çocukta cücelik, çok salgılanan bir çocukta ise devlik oluşur.

    Bir cevap yazın

    E-posta hesabınız yayımlanmayacak.