Ya Anahtar Kilide Uymasaydı?

19 yüzyıla kadar sütün ekşimesi ve şekerin fermantasyonu (mayalanması) gibi hâdiselerin sadece canlı organizmalar yardımıyla gerçekleştirildiği düşünülüyor; ancak birinci derecede rol oynayan faktörler bilinmiyordu

1833'te şekeri parçalayan aktif madde saflaştırılıp, diastaz (amilaz) olarak adlandırıldı Arkasından proteinleri parçalamada vazifeli biyo-moleküllerden, pepsin keşfedildi Biyo-molekülleri ve kimyevî maddeleri parçalayan bu bileşikler, fermentler (maya) olarak tanımlandı Enzim terimi ilk olarak 1878'de Künhe tarafından teklif edildi

Büchner 1897'de hiç canlı hücre bulunmayan bir ortamda, şekerin üzerine maya hücresi ilâve edildiğinde şekerin mayalandığını gösterdi 1926'da Sumner, soya fasulyesi usaresinden üreaz enzimini kristal olarak elde etti Sonraki yıllarda yapılan araştırmalarda da saf enzimler elde edilip, bunların yapı ve özellikleri belirlendi

Hayatın yaratılışında perde olarak kullanılan yüzlerce sebepten biri, enzimlerdir Genelde protein yapısında olan enzimler, üç boyutlu yapıları, X ışınları ile incelendiğinde çok karmaşık görünse de (metal bulaşık teli gibi), çok ince hesaplarla dizilen tespih taneleri gibi birbirlerine eklenmiş aminoasit zincirleri şeklinde yaratılmışlardır Enzimler sadece canlıların bünyesinde sentezlenir

Hücre içinde ve dışında da aktif olabilirler Enzimler, solunum, büyüme, sinirlerde uyarı iletimi, kas kasılması, fotosentez, azot bağlanması, sindirim vb reaksiyonların temel bileşenleridir Hücre içinde parçalayıcılar, sentezleyiciler ve düzenleyiciler olarak vazife gördürülen enzimler, aralıksız çalıştırılır Hücre içinde bir saniyede ortalama 40 ayrı reaksiyon, enzimler aracılığıyla gerçekleştirilir Reaksiyonları hızlandıran ve hiçbir değişikliğe uğramadan ortamı terk eden enzimler, birden fazla kullanılabilir Her bir enzimin bir vazifesi vardır



Canlılığın sebepler plânında devam edebilmesi, enerji üretimi ve tüketimine bağlanmıştır Enerji, mitokondri isimli hücre içi enerji santrallerinde, besinlerin oksijen varlığında enzimler tarafından parçalanmasıyla üretilir Enzimler, vücudumuzda meydana gelen bütün kimyevî reaksiyonları, vücut şartlarında hızlandırmada rol alır

Bir enzim, bir reaksiyonu 10 milyar defa hızlandırabilecek hususiyetle donatılmıştır Böyle bir hızlandırma olmasaydı, 5 saniyelik bir reaksiyon süresi 1585 yıla kadar uzayabilirdi Meselâ, bir cümleyi okumak 1500 yıl, bu makaleyi okumamız 115000 yıl sürerdi

Canlılığımızın devamı için ayarlanmış bu moleküllere, bütün kimyevî reaksiyonların hız ve niteliğinin belirlenmesinde rol verilmiştir Bunlar vazife aldıkları reaksiyonlarda moleküllerin anahtarı gibidirler Enzimlerin doğru fonksiyon görebilmesi, doğru molekülü ve bu molekülün doğru yerini bulmasına bağlıdır Yani anahtar kilide tam oturmalıdır Burada akla şöyle bir soru gelebilir: Ya anahtar kilide uymasaydı? Enzimlerin önemli özelliklerinden birisi de, belli reaksiyona belli enzim uyacak şekilde yaratılmış olmalarıdır Yani her enzim, her reaksiyonu katalizlemede görev alamamaktadır

Enzimlerin katalizlemede görev alabilmesi için, tesir ettiği maddeyi tanıyabilecek şekilde yaratılmış olması gerekir Enzimin bağlanıp tesir ettiği maddeye substrat denir Substrat ve enzim şekil olarak birbirini tamamlar özelliktedir Buna "anahtar-kilit münasebeti" denir Anahtar kilide uyarsa, reaksiyon meydana getirilir (Şekil 1)

Bazı moleküllerde birleşme esnasında enzimin substrata bağlanma noktası, bağlanacağı değişik substrata göre farklı özellikte belirlenmiş olabilir Bu değişiklik substrat-enzim arasındaki bağlanma kuvvetini artırır Reaksiyon bittiğinde enzim reaksiyondan çıkar ve tekrar tekrar kullanılır

Sıcak ve soğuk sularda yaşayan canlıların enzimleri istisna edilecek olursa, belirli sıcaklıklarda aktif hale geçen enzimlerin yapıları, çok yüksek sıcaklıklarda bozulacak şekilde yaratılmıştır Çoğu canlıda, 0-50 ºC arasında çalışabilseler de, birçok enzimin en aktif olduğu sıcaklık, ekseriya 20- 40 ºC arasındadır İnsanda vücut sıcaklığı 36,5 ºC derecedir Bu sıcaklıkta vücudumuzdaki kimyevî reaksiyonlar enzimler vasıtasıyla yerine getirilir Bu reaksiyonları lâboratuvar ortamında kendimiz gerçekleştirmeye çalışsaydık, çok yüksek sıcaklık ve basınç gibi şartları hazırlamamız gerekirdi

Oysaki bu biyo-kimyevî hâdiseler, vücudumuzda 36,5 ºC'de, hızlı, kolay ve sürekli olarak gerçekleşmektedir Lâboratuvar ortamında bir kabın içine besin ve oksijen konursa, çok yüksek sıcaklık verilse bile, besinin parçalanması uzun süre alır Halbuki bu hâdise, kâinatın ve varlıkların Terbiye Edici'sinin rahmeti altında, vücudumuzdaki hücrelerde 24 saat boyunca her saniye aksamadan gerçekleştirilmektedir

Enzimlerin bir başka önemli özelliği, belirli pH'larda (asitlik-bazlık derecesi) en iyi aktiviteyi gösterebilmeleridir Meselâ ağzımızdaki tükürük içindeki amilaz enzimi nişastayı parçalamaktadır Tükürük içinde bol miktarda bulunan bu enzim, pH'ı yüksek bazik ortamlarda aktiftir Bu sebeple de ağız içi sıvının pH'ı baziktir Midemizde ise proteinlerin sindiriminde kullanılan pepsin enzimi amilazın aksine, asidik (pH'ı düşük) ortamlarda aktiftir Bu yüzden midemizdeki hususi hücrelere sürekli asit salgılatılır

Enzimlerin yaptığı vazife verimlilik açısından hayret verecek derecededir Vücuttaki bazı kimyevî reaksiyonlarda yan ürün olarak hidrojen peroksit (H2O2) meydana gelir Hidrojen peroksit, vücutta zehir tesiri yapan ve parçalanması gereken bir maddedir Bu maddeyi parçalayan enzim katalazdır Meselâ sığır karaciğerinden elde edilen katalaz, bir molekül demir taşır Bir molekül katalaza, vücut sıcaklığında dakikada 5 milyon hidrojenperoksit (H2O2) molekülü parçalatılır Böylece ilâhî rahmetin tecellisi olarak vücut, bizim irademiz dışında korunur Bir molekül katalazın parçaladığı hidrojen peroksit miktarını, kimyevî reaksiyon yoluyla demir atomu, enzimsiz, yaklaşık 300 senede parçalayabilir Normal şartlar altında, hidrojen peroksitin parçalanması için molekül başına 18000 kalori aktivasyon enerjisi gerekmektedir



Bir an için, karaciğerde bolca sentezlenen katalaz üzerinde tefekkür edelim: Karaciğer hücreleri, sağlıklı şekilde fonksiyonlarını yerine getiremese, sebepler açısından katalaz da üretilemez Karaciğere katalaz ürettirilmeseydi, hidrojen peroksitin parçalanması için dakikada 5000000x18000= 90000000000 kalori aktivasyon enerjisine ihtiyacımız olurdu Bu durumda hiçbir canlının ne tükettiği besin, ne de ürettiği enerji, bu miktarı karşılamaya yeterdi

Varlıkların acz ve fakrına binaen gelen rahmet ve şefkatin tecellisi bu enzimler, düşünenler için Yüce Yaratıcı'nın kudretini gösteren güzel âyetlerdendir Hücre içindeki enzimlerin katalizlediği kimyevî reaksiyonlar, o kadar girifttir ki, bu işlemleri yapacak fabrikaya, İstanbul kadar bir alan gerekir İnsan vücudunda 60-70 trilyon hücre olduğu düşünülürse, bu kompleksliğin büyüklüğü kısmen anlaşılabilir

Enzimlerin vücut hücrelerindeki eksikliği, sistemde aksamalara yol açar Meselâ albinizm hastalığı (beyaz saçlılık-beyaz tenlilik), deriye rengini veren melaninin sentezlenemediği durumda ortaya çıkar Tirozin isimli aminoasit molekülünün tirozinaz enzimi ile etkileşmesi sonucu, melanin pigmenti üretilir Tirozinazın sentezinde görev alan genetik bilginin hasar görmesi durumunda, şekil olarak tirozinazdan daha farklı yapıya sahip bir enzim üretilir Bu farklı enzim, tirozin ön maddesini tanıyamadığından, melanin üretilemez ve albino hastalığı ortaya çıkar

Karbon, oksijen, hidrojen ve azot gibi atomlardan oluşan enzimler, reaksiyonu hızlandırma vazifesini niçin ve nasıl üzerlerine almışlardır? Doğru moleküllerin doğru bölgelerini nasıl tespit etmişlerdir? Şuursuz atomlar, enzimlerin hayat için gerekli olduğunu nereden bilmişler? Bütün bu sorulara enzimler, lisân-ı hâlleriyle, "İşte bütün bu faaliyetleri, görmez, duymaz, akılsız ve cansız bizler, kendimiz yapmıyoruz Bize bunlar "Ol" emriyle yaptırtılıyor Biz O'nu gösteren aynalar ve O'nu haykıran dilleriz Yapan, yaratan, terbiye eden yalnız O'dur Her birimizde ne ilim, ne irade, ne de kudret hiçbir şey yoktur Biz sadece O'nun ilminin şahitleriyiz" şeklinde cevap veriyorlar



Zülal MELEK