Enzim...

Enzim Nedir
Bir kimyasal tepkimeye sebep olan ve onu hızlandıran, çoğunlukla Protein yapısında olan organik Maddeye Enzim denir
Enzimler
Canlı hücrelerde gerçekleşen yıkım ve yapım tepkimelerinin hepsine metabolizma denir Kimyasal tepkimenin başlayabilmesi ve devam etmesi için tepkimeye girecek Moleküllerin aktivasyon enerjisi denilen enerji engelini aşması gerekir
Aktivasyon enerjisi, bir kimyasal tepkimenin başlayabilmesi için gerekli olan en düşük enerji miktarıdır Aktivasyon enerjisi engelinin aşılması katalizör kullanılmasıyla sağlanır
Kimyasal tepkimeye girecek Moleküller hareket halindedir ve birbirleri ile çarpışmaktadır Moleküllerin ısıtılması ile hareket enerjileri yükseltilir Böylece moleküller birbirleri ile daha sık çarpışarak tepkimeye girmeleri kolaylaşır
Ancak Canlı sistemlerde kimyasal tepkimelerin çoğu hücrede meydana gelir Tepkime sırasında açığa çıkan yüksek ısı, Proteinlerin yapısını bozacağından, canlıya zarar verir Hücrede kimyasal tepkimelerin olabilmesi için, enerji engeli biyolojik katalizör (enzim) kullanılarak aşılabilir Katalizör, kimyasal tepkimeye girerek tepkimeyi hızlandıran ve tepkime sonunda hiçbir değişikliğe uğramadan çıkan maddedir Canlı sistemlerdeki katalizörlere enzim denir
Enzimler, biyokimyasal tepkimeye girecek molekülleri aktifleştirerek tepkimenin düşük enerji düzeyinde başlamasını sağlar
1 Enzimlerin Yapı ve Görevleri
Enzimler, canlı hücrelerde üretilen özel proteinlerdir Proteinler hücrede, DNA'daki kalıtsal bilgiye (gen) göre sentezlenir Enzimlerin proteinden oluşan kısmına apoenzim denir Pepsin, üreaz gibi bazı Enzimler yalnız proteinden oluşur( basit enzim ) Enzimlerin çoğunda ise vitamin ya da Mineralden oluşan, aktifleştirici kısım vardır ( bileşik enzim ) Bu kısım vitaminden oluşmuş ise koenzim, mineralden oluşmuş ise kofaktör adını alır NAD (Nikotinamit adenin dinükleotit), FAD (Flavin adenin dinükleotit), NADP (Nikotinamit adenin dinükleotit fosfat) gibi Hidrojen taşıyan moleküller koenzim olarak görev yapar Koenzimlerin esas bileşenleri özellikle B grubu vitaminlerdir Kofaktör, inorganik özellikteki yardımcı kısımdır Ca+2, Mg+2, Zn+2, K+ ,Na+, Cu+2 ,Fe+2 gibi metal iyonları birçok Enzimde kofaktör olarak iş görür Sitokromlar ve ferrodoksin, kofaktör bulunduran enzimlerdendir Enzimlerin esas iş yapan bölümü koenzim ya da kofaktör kısmıdır ve Enzimin protein olan bölümüne göre daha küçüktür Enzimin hangi maddeye etki edeceğini protein kısmı belirler
Apoenzim ile koenzimin birlikte oluşturduğu gruba, tam enzim anlamına gelen holoenzim denir
Bir holoenzim aşağıda görüldüğü gibi şematize edilebilirEnzimlerin özellikleri
Enzimin etki ettiği maddeye substrat (etkinen madde) denir Enzim, substrat ilişkisi Anahtar ile ki­lidin uyumuna benzer Enzim Molekülünde aktif bölge denilen özel bir bölüm bulunur Enzim, substratına geçici olarak aktif bölgeden bağlanır ve enzim-substrat bileşiği (ES) meydana gelir Substrat bir ya da iki ürüne dönüşür[*]Enzimler genellikle çift yönlü çalışır ( tersinirdir )[*]Her hücrede tepkime çeşidi kadar enzim çeşidi vardır[*]Bir apoenzim çeşidi, belirli bir koenzim ya da kofaktörle birlikte çalışır Fakat bir koenzim ve kofaktör, birden fazla apoenzimle çalışabilir Bu nedenle apoenzim çeşidi, kofaktör ve koenzim çeşidinden daha fazladır[*]Enzimler çok hızlı çalışır Örneğin, üre, enzim olmadan hidroliz olayı ile yüz yılda parçalanabilir Ancak bir üreaz Enziminin varlığında saniyede 30 000 üre Molekülü parçalanabilir[*]Enzimler kimyasal tepkimelerden değişmeden çıkar; tekrar tekrar kullanılır Bir süre sonra yapısı bozulan enzimler parçalanır ve hücrede yeniden üretilir[*]Enzimler hücrede takım hâlinde çalışır Bir enzimin etki ettiği tepkimenin ürünü, kendinden sonra gelecek enzimin substratı olabilir Örneğin, nişasta parçalanırken amilaz enziminin ürünü olan maltoz, maltaz enziminin substratını oluşturur[*]Enzimler aktif ya da inaktif durumda olmalarına göre adlandırılır Enzim inaktif durumda ise, substratının sonuna ya da katalizlediği tepkimenin sonuna "jen" eki getirilerek adlandırılır, örneğin, kimotripsinojen, pepsinojen vb Enzim aktif durumda ise, substratının sonuna ya da katalizlediği tepkimenin sonuna "az" eki getirilerek adlandırılır Örneğin, oksidaz, proteaz, lipaz, ribonükleaz vb 2 Enzimlerin Biyolojik Önemi
Diğer Canlılarda olduğu gibi insan da organik ve inorganik maddelerden oluşur Hücrelerde organik ve inorganik maddeler biyokimyasal tepkimelerle sürekli değişir Bu nedenle enzimler canlı yaşamında çok önemlidir Örneğin, organik Molekül olan amino Asitlerden protein sentezlenmesi enzimler aracılığıyla olur Solunum ve Fotosentez olayları da enzimlerin yardımıyla gerçekleşir Bütün bu olaylar olurken canlı büyür, hareket eder, hücre ve dokuları yenilenir
Eğer enzimler olmasaydı, biyokimyasal tepkimelerin çoğu ya hiç olmazdı ya da son derece yavaş ger­çekleşirdi
Enzimler vücuttaki kimyasal tepkimeleri gerektiği gibi hızlandıran, ancak bu tepkime sırasında yapısal değişikliğe uğramayan birer katalizördür
Vücutta hangi tip enzimlerin sentezleneceğine ilişkin bilgileri genler taşır Hücrede DNA, RNA ve ATP sentezi için gerekli olan enzimlerin üretilememesi hücrenin ölümüne neden olur Bazı enzimlerin eksikliğine bağlı olarak da çeşitli metabolik hastalıklar ortaya çıkabilir Fenilketonüri zihinsel özür yaratan, kalıtsal, metabolik bir hastalıktır
Enzimler hücrede üretilmesine rağmen hücre dışında da çalışabilir
Çeşitli sanayi dallarında Enzimlerden yararlanılır Örneğin, bazı lekeleri temizlemek için üretilen "biyolojik" katkılı deterjan ve temizleme tozlarında bazı yapay enzimler bulunur
3 Enzimlerin Çalışmasına Etki Eden Etmenler
Sıcaklık : Enzimler protein yapısında olduğu için, ortamdaki sıcaklık değişmelerinden etkilenir Enzimler belirli sıcak­lıkta çalışır Enzimin en iyi çalışabileceği sıcaklığa optimum sıcaklık denir (30-35 °C) Daha düşük ve daha yüksek sıcaklık, enzimlerin çalışma hızını azaltır Enzimlerin yapısı yüksek Sıcaklıkta tamamen bozulurken, düşük sıcaklıkta bozulmaz Soğuk, enzimin yapısını bozmadığı için, dondurmak sure­tiyle besin maddelerinin saklanması, enzimlerin inaktif hâle geçirilmesiyle sağlanır
pH derecesi : Her enzimin en iyi çalıştığı optimum bir pH aralığı vardır Genellikle enzimler pH'nin 7 olduğu ortamlarda en iyi çalışırken bazıları farklılık gösterir Örneğin, insanda pepsin pH= 2 ortamda, tripsin pH=85 olan ortamda en iyi çalışır
Enzim Yoğunluğu : Ortamda yeterli substrat varsa, enzim yoğunluğu arttıkça tepkimenin hızı da artar
Substrat yoğunluğu : Enzim miktarının sabit tutulduğu bir ortamda substrat yoğunluğu arttıkça, tepkimenin hızı da artar Tepkime hızı en yüksek noktaya eriştikten sonra sabit kalır(Grafik 35) Çünkü enzim substrat ile iyice doymuştur
Substrat yüzeyi : Enzim etkinliği substratın dış yüzeyinden başladığı için, substrat yüzeyi arttıkça tepkimenin hızı da artar
Su : Enzimler, etkilerini su içinde gösterdiklerinden ortamın su yoğunluğu enzimlerin etkinliğini değiştirir Genellikle su yoğunluğu %15' in altında olan ortamlarda enzimler görev yapamaz Bitki tohumunun kuru ortamda çimlenememesinin nedeni budur Besinlerin kurutularak saklanması da bu esasa dayanır
Diğer kimyasal maddelerin etkisi : Bazı maddeler enzimlerin etkinliğini artırır Bu maddelere aktivatör madde denir Örneğin, mide hücreleri tarafından üretilen pepsinojen, ancak hidroklorik Asit (HCI) ile aktifleşirse çalışabilir
Bunun yanı sıra, pankreas hücrelerinden üretilen tripsinojenin ince bağırsaktaki enterokinaz Enzimi ile aktifleştirilmesinde olduğu gibi, bazı enzimlerin etkinliğini artıracak yeni bir enzimin eklenmesi gerekebilir
Bazı maddeler de enzimlerin etkinliğini durdurur Bunlara inhibitör madde denir Siyanür, kurşun, civa gibi ağır metal iyonları inhibitör maddelerdir