Metabolizma , Enzimler

METABOLİZMA
Hücrelerde gerçekleşen yapım, yıkım ve dönüşüm olaylarının bütününe metabolizma denir

A ÖZÜMLEME (ANABOLİZMA)
Metabolizmanın yapım reaksiyonlarıdır Bu tür olaylara anabolizma, asimilasyon ve sentez gibi isimler de verilir

Fotosentez, protein sentezi, nükleik asit sentezi, yağ sentezi ve kompleks şekerlerin sentezi önemli özümleme olaylarıdır

B YADIMLAMA (KATABOLİZMA)
Metabolizmanın yıkım reaksiyonlarıdır Bu tür olaylara katabolizma, disimilasyon gibi isimlerde verilir

Her çeşit sindirim, fermentasyon ve solunum en önemli yadımlama olaylarıdır

Bazal Metabolizma : Bazal metabolizma, 12 saat zarfında besin almamış, tam istirahat halinde, uyanıkken ve ısısı değişken olmayan bir ortamda bulunan kişinin tükettiği enerjiye denir

Bazal metabolizma dinlenme anında tüketilen oksijen miktarının ölçülmesiyle hesaplanır

C ATP VE SENTEZ YOLLARI
Bir enerji molekülü olan ATP üç çeşit molekülden meydana gelmiştir Bunlar;
1 Adenin (azotlu organik baz)
2 Riboz (5 karbonlu şeker)
3 Fosforik asit (H3PO4) tir
ATP sentezine fosforilasyon denir Tüm canlı sistemlerde enerjinin ATP yapısında tutulması dört yolla olur

1 Substrat Düzeyinde Fosforilasyon
ADP molekülü yüksek enerji potansiyeline sahip molekülle direkt ilişkiye girer Glikoliz olayında ve mitokondrideki krebs devrinde gerçekleşir

2 Oksidatif Fosforilasyon
Enerji verici besin maddelerinin yıkımından oluşan yüksek enerjili elektronların enerjileri, mitokondrilerde ETS'den oksijene iletilirken ATP'nin sentezlenmesidir Oksijenli solunumda görülür

3 Fotofosforilasyon
Işık yardımıyla ADP’ye fosfat bağlanmasına denir Klorofile sahip hücrelerde, fotosentez sırasında meydana gelir ETS kullanılır

4 Kemosentetik Fosforilasyon
Kemosentez reaksiyonlarında açığa çıkan enerji ile ATP sentezi yapılmasıdır Sadece bazı bakteri türlerinde gerçekleştirilir

ENZİMLER ve ÖZELLİKLERİ
Enzimler, canlılarda devam etmekte olan binlerce reaksiyonu hızlandıran biyolojik katalizörlerdir

A ENZİMLERİN KİMYASAL YAPISI
Enzimler yapılarına göre iki gruba ayrılır

1 Basit enzimler
Sadece protein molekülünden oluşurlar

2 Bileşik enzimler
Protein yapısına protein olmayan kofaktör veya koenzim denen yapıların bağlı olduğu enzimlerdir Bunlara holoenzim de denir

Şekil : Enzimlerin Genel Yapısı
İkinci gruba giren enzimlerde protein özelliğinde olan ve yalnızca amino asitlerden oluşan taşıyıcı kısma apoenzim, buna bağlı protein olmayan gruba ise koenzim adı verilir Enzimlerin çoğu bileşik yapıdadır Koenzim olmadan protein kısım iş göremez
Koenzim olarak; bazı vitaminler ve bazı mineraller (kofaktör) olmak üzere iki molekül çeşidinin herhangi birisi görev yapabilir
Prostetik grup : Organik bileşiklerdir Apoenzim’e devamlı bağlı kalırlar Örneğin katalaz enziminin prostetik grubu hem isimli bir moleküldür
Vitaminler : Organik bileşik olan bu yapılar geçici olarak Apoenzime bağlanırlar
Metal iyonlar : Enzim aktivitesinin çoğunda metal iyonlarına ihtiyaç vardır Bunlara kofaktör de denir

B ENZİMLERİN ÇALIŞMASI
Enzimler etki etttiği molekül olan substrata, anahtar-kilit uygunluğu gösterecek biçimde bağlanır Bağlanma geçici bir süre devam eder
Reaksiyon sonunda enzim aynen kalır Substrattan ise yeni ürünler oluşur Bu olay geri dönüşümlü olarak da gerçekleşebilir

Şekil : Enzimin Substratına Etki Biçimi

C ENZİMLERİN GENEL ÖZELLİKLERİ

* Enzimler aktivasyon enerjisini düşürürler
* Tepkime sonucu enzimlerin miktarları değişmez
* Reaksiyondan değişmeden çıktıkları için tekrar tekrar kullanılabilirler
* Enzimatik reaksiyonların çoğu tersinir (dönüşümlü) olarak gerçekleşebilir
* Bazı enzimler hücre dışında da aktiftirler
* Her reaksiyon için özel bir enzim vardır
* Sindirim enzimleri sindirim boşluklarına özel kanallarla taşınırlar

D ENZİM REAKSİYONUNUN HIZINI ETKİLEYEN FAKTÖRLER
1 Enzim ve Substrat Miktarı
Ortamdaki madde (substrat) ve enzim miktarlarına bağlı olarak gerçekleşen reaksiyonların grafikte gösterimi aşağıdaki gibidir

Şekil : Reaksiyon Hızının Değişmesi
2 Sıcaklık
Her enzim belirli bir sıcaklıkta maksimum hızda çalışır Enzim aktivitesi 0 °C’den düşük sıcaklıkta görülmez Fakat 0 °C’deki sıcaklık enzim yapısını bozmaz Sıcaklık artmasıyla enzim aktivitesi artar 40 °C den sonra tepkime hızı yavaşlar

3 pH Derecesi
Enzimler pH değişimlerine karşı çok duyarlıdırlar Genellikle nötr ortamda en iyi reaksiyon verirler Ancak bazı hallerde enzimler en yüksek etkinliği belirli bir pH derecesinde gösterirler Örnek :

4 Substrat Yüzeyi
Enzimden etkilenen maddenin yüzeyindeki artış tepkimeyi hızlandırır

5 İnhibitörler ve Aktivatörler
Bazı kimyasal maddeler enzimleri etkisiz hale getirir Bazı yılan, akrep zehirleri de kimyasal olarak enzim aktivitesini etkilerler Bunlara inhibitörler denir Bazı maddelerin ortamda bulunması enzim çalışmasını hızlandırır Böyle maddelere aktivatör denir Bazı iyonlar ve su aktivatöre örnek verilebilir
Her gen bir polipeptid (protein) dizisinin sentezinden sorumludur

Midedeki pepsin enzimi pH: 2 de en aktiftir

Şekil : Gen - Enzim İlişkisi
Bu gen mutasyona uğrarsa, olayın ilgili reaksiyon basamağı gerçekleşemez ve son ürün oluşmaz