Enzimlerin Çalışma Mekanizması

Enzimlerin Çalışma Mekanizması
Daha önce de değindiğimiz gibi enzimin hangi substratla çalışılacağını saptayan kısmı apoenzim kısmıdır Demek ki apoenzim kısmıyla substrat arasında bir ilişki vardır Alman kimyacısı EMIL FISCHER tarafından bunun kilit anahtar uyumu gibi olacağı savunulmuştur Koenzim kısmı daha çok kimyasal bağa yakın olarak işlev gösterir, örneğin ester bağlarını parçalar vs öyle anlaşılıyor ki enzimin apoenzim kısmı bir ya da birkaç yerinden (aktif bölgelerden) substrat molekülüne yapışıyor ya da bağlanıyor (yani bir enzim-substrat kompleksi oluşturuyor) ve bu arada koenzim kısmı substrat üzerindeki bağlarla gerçek anlamda birleşmeye veya bağlanmaya giderek onu parçalıyor Elinde kazması olan bir yol işçisi, kazacağı yeri kendisi saptamasına karşın (apoenzim kısmı), kazma işlemini yapan kazmanın kendisidir (koenzim kısmı) Enzimlerde kural aynıdır Enzimlerin kimyasal yapıları, özellikle üçüncül yapıları tam olarak bilinmediğinden (ilk yapışı açıklanan enzim ribonükleaz, 124 amino asitten meydana gelmiştir) çalışma mekanizmaları da hala tam anlamıyla açıklığa kavuşturulamamıştırEnzimlerin Çalışmasına Etki Eden Faktörler : SıcaklıkSıcaklık 10 °C yükseldiğinde tepkime hızı iki misli artar; yani tepkime hızının yükselmesi, sıcaklıkla doğru orantılıdır Fakat belirli bir noktadan itibaren düşmeye başlar ve tamamen durur En iyi çalışabileceği sıcaklığa Optimum Sıcaklık denir Yüksek sıcaklıklarda enzimler etkisizdirler (genellikle 55-60 °Cde) Bazı ılıcalarda yosunlar 80 °Cde yaşabilirler; fakat bunun üzerindeki sıcaklıklarda enzimleri tamamen koagüle olur ve bir daha etkili hale geçemez Optimum noktanın biraz üzerinde enzimler etkisiz olmasına karşın, sıcaklık düşünce tekrar etkili hale geçebilirler Fakat bu sıcaklığın devamı ya da sıcaklığın biraz daha yükselmesi enzimlerin etkinliğini sonsuz olarak ortadan kaldırır Enzimlerin etkisiz hale geçmeleri ile proteinlerin koagüle olması arasında büyük bir ilişkinin olması, onların, büyük bir kısminin proteinlerden yapıldığım kanıtlar Doğal olarak enzimler, proteinlerin bir kısmı gibi üçüncül yapıya sahiptir veya en azından moleküllerinin bir kısmı bu yapıdadır Fakat yüksek sıcaklıklarda bu helozonik ya da üçüncül yapı parçalandığından ya da birbiri üzerine yığıldığından, protein koagüle olur ve enzim etkisiz hale geçer (sütün kaynatılmasında, bakteri enzimlerinin etkisiz hale geçmesi ile ekşime önlenir; bu yoldan teknikte büyük ölçüde yararlanılır; konserve vs yapımında) Düşük sıcaklıklar enzimin etkinliğini azaltır 0°Cde enzim ya hiç ya da pek az işlev gösterir; fakat soğuğun enzimin yapışım bozduğu görülmemiştir Sıcaklık eski hale döndüğünde etkinlik yine başlar (dondurmak suretiyle besin maddelerinin saklanması, yine enzimlerin etkisiz hale geçirilmesiyle sağlanır), insan vücudunda, daha doğrusu sabit sıcaklıklı hayvanlardaki enzimler çoğunluk 37°Cde optimum etkindirler Daha yüksek sıcaklıklarda (çocuklarda 42, yetişkinlerde 41 °C) enzimler etkisizleşirler; çok defa da koagüle olurlar
pH
Enzimler pH değişimine karşı çok duyarlıdırlar Genellikle çok fazla asidik ve alkalik ortamda etkisizdirler Bazı hallerde enzimler en yüksek etkinliği belirli bir pH derecesinde gösterirler Bu pH derecesine Optimum pH denir Örneğin, proteini parçalayan pepsin, midenin 2 pHlık asidik ortamında maksimum çalışır; buna zıt olarak pankreastan salgılanan ve yine protein sindiriminde rol alan tripsin, ancak 8,5 pHde optimum olarak çalışabilir pHla ilgili olmasının nedeni, yapılarında proteinleri taşımalarındandır Ola ki, pHa bağlı olarak protein molekülü üzerinde çeşitli elektrik yüklenmeleri ve buna bağlı olarak dış yüz şekli (üçüncül yapı) meydana gelmekte ve substratla-enzim uyuşmasını sağlamaktadır Belki de bu elektrik yüklenmesi enzim-substrat arasındaki çekiciliği artırmaktadır Kuvvetli asitler ve bazlar enzimleri koagüle ederler
Enzim /Substrat Derişimi
Eğer pH ve sıcaklık sabit tutulursa, enzim/substrat derişimi arasındaki orana bağlı olarak bir tepkime hızı görülür Substratın ya da enzimin fazla olması bu hızı değişik şekillerde etkileyebilir Bol substrat bulunan bir ortama eklenecek enzim, son ürünün miktarım artıracaktırDiğer Kimyasal Maddeler ve Suyun EtkisiBirçok kimyasal madde enzimleri etkisiz hale getirir; örneğin, siyanit, solunumda önemli rol oynayan sitokrom oksidaz enzimin! etkileyerek inhibe eder (Şekil 215/c) Ölüm meydana gelebilir Florit, glikozu laktik aside çeviren enzim kademelerine etki eder Hatta enzimin bizzat kendisi zehir etkisi yapabilir; örneğin, 1 mg kristal tripsin, farenin damarına enjekte edilirse ölüm meydana gelir Bazı yılan, arı ve akrep zehirleri de enzimatik etki göstererek kan hücrelerin! ya da diğer dokuları tahrip ederlerEnzimlerin büyük bir kısmı işlevlerini su içerisinde gösterdiklerinden, suyun miktarı da enzim işlevinde etken bir koşuldur Genellikle % 15in altında su içeren ortamlarda, enzimler işlev göstermezler Reçel ve pekmez yapımında bu faktör önemlidir Sulandırılan reçelin, balın ya da pekmezin vsnin mayalanması ve ekşimesi bu yüzdendir Hatta tahıl alımlarında su oranının % 15in altında istenmesi de bu nedene dayanır