Enzimler

Canlıların Yapısında Bulunan Organik Bileşikler

-Enzimler; canlılarda gerçekleşen biyokimyasal reaksiyonların aktivasyon enerjisini düşürerek reaksiyonları hızlandıran ve reaksiyonlardan değişmeden çıkan biyolojik katalizörlerdir.

-Aktivasyon enerjisi: Bir tepkimenin başlayabilmesi için gerekli olan en düşük enerji düzeyidir.

-Bazı reaksiyonların başlayabilmesi için sadece ısı yeterli iken; bazılarında hem ısı hem de ATP gereklidir.

Not: Enzimler aktivasyon enerjisini düşürürler. Katalizlediği tepkimede açığa çıkacak enerji miktarını değiştirmezler.

-Katalizör: Reaksiyonlara girerek reaksiyonları hızlandıran ve hiçbir değişikliğe uğramadan reaksiyondan çıkan maddelerdir.

-Demir, platin gibi metal iyonları ve enzimler örnek verilebilir.

Enzim çeşitleri : Yapılarına göre 2 çeşittir.

a) Basit enzimler : Sadece proteinden oluşmuş enzimlerdir. Örnek:

Pepsin, tripsin. Bunlarda aminoasitler dışında başka yapı taşı bulunmaz.

b) Bileşik enzimler (holoenzim= tam enzim): Protein olan esas kısım ve protein olmayan organik veya inorganik yardımcı kısımlardan (kofaktör) meydana gelen enzimlerdir.

Protein kısma, apoenzim denir. Enzimin hangi maddeye etki edeceğini belirler. Yani substratı tanır.

Yardımcı kısmına kofaktör adı verilir. Eğer kofaktör kısmı organik (protein dışında) ise koenzim adı verilir. Koenzim olarak görev yapan organik molekül genel olarak B vitaminidir. Bileşik enzimlerde apoenzim veya koenzim-kofaktör kısımları yalnız başına etkin değildir.

Not: Yardımcı kısım, apoenzime göre çok daha küçük yapılıdır.

Not: Bileşik enzimin hangi maddeye etki edeceğini protein olan apoenzim kısmı belirlerken, kofaktör kısmı substratı etkiler. Yani enzimi aktifleştirir. Enzimin substratına geçici olarak bağlandığı ve etki ettiği bölgeye aktif merkez denir.

Enzimlerin Genel Özellikleri

1.Hücredeki tüm metabolik tepkimeler enzimlerle gerçekleşir.

2. Enzimler de proteinler gibi canlılarda DNA şifresine uygun üretilen özel protein yapıda moleküllerdir.

Not: Her enzimin yapısında protein bulunur. Ancak vitamin veya mineral bulunmak zorunda değildir.

3. Enzimlerin etki ettiği maddeye substrat denir. Enzimin substratı tanıyan kısmı protein kısımdır. Enzim ile substratı arasında yüzey uyumu vardır.(anahtar-kilit uyumu gibi) Bu nedenle sadece belirli substratlara etki ederler.

4. Reaksiyon sırasında enzim substratına geçici olarak aktif merkezden bağlanır. Enzim substrat kompleksi oluşur. Enzim etkisiyle substrat ürüne dönüşürken enzim serbest kalır.

5.Enzimler tepkimeyi başlatmazlar, başlayan tepkimeyi hızlandırırlar. Değişmeden çıkarlar, tekrar tekrar kullanılırlar. Zamanla yapısı bozulan enzimler amino asitlerine kadar yıkılır ve yerine yenisi sentezlenir. Koenzim ve kofaktörler de tekrar tekrar kullanılabilir.

Not: Tepkimeyi başlatan aktivasyon enerjisidir.

6.Enzimler, belirli bir koenzim ya da kofaktörle birlikte çalışır. Fakat bir koenzim ve kofaktör, birden fazla enzim ile çalışabilir.

7. Enzimler genellikle çift yönlü çalışır yani rol aldığı tepkimeler tersinirdir. Sindirim enzimleri bu genellemenin dışında tepkimeyi tek yönlü yürütecek biçimde çalışır.

8. Enzimler takım halinde ve çok hızlı çalışır.

9. Takım hâlinde iş gören enzimlerin çalışmaları geri besleme (geri bildirim) mekanizması ile düzenlenir. Miktar yeterli düzeye ulaştığında son ürün ilk enzime bağlanarak enzimin çalışmasını durdurur. Takımdaki diğer enzimler de çalışamaz. Bu olaya negatif geri bildirim denir.

Negatif geri bildirim;

-Gereksiz ürün birikimini engeller.

-Enerji tasarrufu sağlar.

-Metabolik olayların düzgün işlemesini sağlar.

–Hücrede son ürün tükendiğinde takımdaki enzimler yeniden çalışmaya başlar.

10. Enzimler hücrede içinde üretilir, hücre içinde ve hücre dışında da çalışır. Yapay olarak da üretilebilir. Örneğin; mide ve bağırsaktaki besinlerin sindirimini sağlayan enzimler hücre dışında çalışmaktadırlar.

ENZİMLERİN ÇALIŞMASINA ETKİ EDEN FAKTÖRLER

1) SUBSTRAT MİKTARI: Substrat miktarı arttıkça tepkime hızlanır. Enzim miktarı sınırlı ise tepkime hızı bir süre sonra sabit kalır.

2) ENZİM MİKTARI: Enzim miktarı arttıkça tepkime hızlanır. Substrat miktarı sınırlı (yeni substrat eklenmeyecek) ise tepkime hızı bir süre hızlanır sonra substratlar biteceği için yavaşlayarak durur. Substrat miktarı sabit (yeni substrat eklenecek ancak başlangıç miktarını geçmeyecek) ise tepkime hızlanır bir süre sonra sabit kalır.

3) SICAKLIK: Enzimler proteinlerden oluştuğu için yüksek sıcaklık denatürasyona neden olur. Düşük sıcaklık ise enzimin yapısını bozmaz sadece çalışmasını durdurur. En iyi çalışmayı optimum sıcaklıkta verirler. Canlı vücudunda bulunan enzimlerin opt çalışma sıcaklığı canlıdan canlıya farklılık gösterebilir.

      4) SU: Enzimler ortamdaki su yoğunluğu yaklaşık olarak % 15 in altına düştüğünde çalışmazlar.

 5) pH: Enzimlerin yapısına uygun çalışma aralığı vardır. Enzimin çalışma aralığına göre yüksek ya da düşük pH denatürasyona neden olur.

6) SUBSTRAT YÜZEYİ: Enzimler aktivitelerine substratın dış yüzeyinden başlarlar. Substrat yüzeyi arttıkça tepkime hızı da artar.

7) AKTİVATÖR: Enzimin aktivitesini artıran maddelerdir. Bazıları enzimin aktif bölgesinin daha da aktifleşmesini sağlarken bazıları substratın enzime bağlanmasını kolaylaştırır.

8) İNHİBİTÖR:Enzim etkinliğini yavaşlatan ya da durduran maddelerdir. Bazıları enzimin aktif bölgesine bağlanarak aktiviteyi engeller. Bazıları ise  substrat yerine enzime bağlanarak substratın bağlanmasını engeller.

Canlılar için enzimlerin önemi

-Canlılar enzimler olmadan hiçbir yaşamsal faaliyetlerini gerçekleştiremez. Besinlerin sindirimi, hücresel solunum, oksijen taşınması, hücre zarından madde geçişi (aktif taşıma), kasların kasılması, sinirsel iletim, protein sentezi gibi yaşamın temel olayları enzimler yardımıyla gerçekleşir.

-Enzimlerin eksikliği çeşitli hastalıklara neden olur. Tay Sachs (Tay Saks) hastalığında enzim eksikliği sonucu beyin ve omurilikte biriken yağ asitleri organların işlevlerini sürdürmesini engeller. Bunun sonucu olarak bireyde denge ve yürüme bozuklukları oluşur. Hastalık küçük yaşlarda ölümcül dahi olabilir.

-Hücre; DNA, ATP gibi moleküllerin sentezinde görev alan enzimleri sentezleyemezse ölür.

-Enzimler tıp, ilaç, gıda, deterjan, tarım, tekstil, kozmetik gibi günlük yaşantımızdaki birçok alanda kullanılmaktadır. Güzellik kremleri, çeşitli makyaj ürünleri, sabun, meyve suyu, bazı ilaçların imal edilmesinde ve dericilik alanında, labratuvarlarda üretilen yapay enzimler kullanılmaktadır.

-Genetik çalışmalarda, gen transferlerinde enzimlerden yararlanılmaktadır.