Enzimler

Enzimler Alm Enzym (n), Fr Enzyme (f), İng Enzymes Biyokimyasal reaksiyonları katalizleyen, protein yapısındaki katalizör maddeler Ferment olarak da bilinirler


Enzimler, canlı hücrelerce genlerin kontrolünde meydana getirilirler Enzimlerin yokluğunda, birçok canlının hayatiyeti için önemli olan reaksiyonlar, bazan hızı ölçülemeyecek kadar yavaş seyreder Enzimlerin varlığı, reaksiyonların hızını milyarlarca kere arttırabilir Enzimler reaksiyonların dengesini bozmaz Sadece hızına tesir eder Yaşayan her canlı hücre, bağımsız olsun veya bir dokunun parçası olsun, varlığı ve üremesi için gerekli yüzlerce çeşit enzim ihtiva eder Bazı enzimler hücre içindeki alt yapılarda üretilip, hücre içinde vazife görürken, bazıları da hücreden vücut sıvılarına ve boşluklarına (kan, sindirim sistemi gibi) salgılanırlar


Her enzim çok özel kimyasal reaksiyonları katalizlemek üzere vücuttaki hücreler tarafından yapılmaktadır Enzimlerin hormon denilen biyokimyasal maddelerce kontrolü ve kendilerine verilen bu çok özel görevler organizmanın işleyişinde birinci sırada önemi haizdir


Tarihçesi: Enzimler ilk olarak 19 yüzyılın başlarında, Fransız ve Alman kimyacılar tarafından tanımlanmıştır Bu araştırmacılar daha çok şekerin mayalanması üzerinde çalışmışlardır 1860ta Pasteur mayalanmanın maya hücresi tarafından yapıldığını ileri sürdü Enzimlerin protein tabiatında olduğu 1930larda gösterildi Daha sonraları çeşitli enzimler kristal şeklinde elde edilip tanımlandı 1960larda enzimlerin yapıları, amino asit dizileri tayin edilmeye başlandı Biyokimyasal genetik alanındaki araştırmaların çoğu enzimlerin yapımı ve genetik kontrolünü incelemektedir


Yapısı: Enzimler büyük proteinlerdir Bu protein zincirleri çeşitli bükülme ve düğümlenmeler yaparak vazife görebilecekleri şekillere girerler Meydana gelen üç buutlu karışık yapı, çok hassastır Zincirin hiçbir kimyasal bağı rastgele değildir Bir enzimin bu özel yapısı (düğümlü ve kıvrımlı) kuvvetli asit ve alkalitlerle, sıcakla bozulabilir 55 oCnin üzerinde enzimler, genellikle çalışamazlar (yani bu sıcaklıkların üzerinde pıhtılaşarak hayatiyetlerini kaybederler) Yapının bozulması ile protein çözülür ve enzim vazife görme kabiliyetini kaybeder


Enzimin karmaşık yapısı üzerinde anahtar bölgeler mevcuttur Bu bölgelere aktif vazife gören bölge denir Enzimin reaksiyona soktuğu maddeye, "substrat" denir Katalizin meydana gelmesi için, substratın anahtar bölgeye uyan kısmının buraya yerleşmesi gerekir Bu yerleşme için substrat molekülü ve anahtar bölge arasında molekül seviyesinde adeta bir kilit ve anahtar gibi uyum şarttır Bu uyumun sağlanmasında moleküllerin elektrostatik yükleri, suda çözünebilme özellikleri önemlidir


Enzimler tek bir protein zincirinden veya bir kaç zincirin birleşmesinden meydana gelir Enzimler protein olmakla birlikte birçoğu protein olmayan, fakat kataliz için gerekli yapıları ihtiva ederler Bu durumda enzimin protein kısmına apoenzim, diğer kısmına ise koenzim denir Koenzim; bazan demir, bakır, mağnezyum, çinko gibi bir metal iyonu, bazan da amino asit olmayan organik bir maddedir Organik koenzimler olarak bilinen maddeler, yapılarında vitaminleri veya mikroorganizmalar için büyüme faktörü olan maddeleri ihtiva ederler NAD,FAD ve bazı Bvitamini kompleksleri böyledir


Enzimlerin yaptığı işin en önemli hususiyeti çok özel olmasıdır Bunu enzim proteininin sahib olduğu zincirin bükülme, düğümlenmelerinden meydana gelen üç buutlu yapısı sağlar Burada özel kelimesi ile kast edilen enzimin sadece tek bir kimyasal reaksiyonu katalizlemek üzere yapılmış olmasıdır Yani her enzim türü belli bir reaksiyonu yönetir Enzimlerin bu hallerine "spesifik özellik" denir


Enzim ve substrat arasındaki bu hassas ilişkinin sağlanması için, enzimin substratını, benzer yapıdaki diğer maddeler arasından seçebilme kabiliyetinin olması gerekir Yani enzimler kendi substratlarını çok iyi tanırlar ve bu tanıma işi oldukça hassastır Mesela aynı özellikteki bir bağı parçalayan birden fazla enzim bağı meydana getiren amino asit moleküllerini tanıyarak vazife görürler Yine pankreasta yapılan tripsin enzimi sadece arginin veya lizin amino asidinin yaptığı bağları yıkar Pankreasta yapılan kimotripsin ise, tripsinin etki ettiği yere etki etmez Fakat fenilalanin gibi suda çözünmeyen amino asit birimlerine karşı etkilidir Demek ki vücutta her vazife için ayrı bir enzim yapan hassas bir düzen mevcuttur Enzimler karbon atomlarının üç buutlu yerleşim şekillerini bile ayırt ederler Bu aşırı seçicilik enzim ve substrat arasındaki çeşitli bağlar sayesinde meydana gelir Enzimdeki bağların meydana getirdiği karışık yapı enzime ayrı bir hassasiyet sağlar


Enzimler genellikle üzerine etki ettiği maddenin isminin sonuna-ase (az) getirilerek adlandırılır Mesela; Sukroza etki eden enzimin adı sukrase (sukraz)dır Enzimler çoğunlukla renksizdir Ama sarı, yeşil, mavi ve kırmızı olabilirler Enzimlerin çoğu suda çözülebilir ama bazıları yağlı proteinlerle bağlı olduklarından çözünmezler Bazı enzimlerin katalitik kabiliyeti çok üstündür Mesela sığır karaciğerinden elde edilen ve demir taşıyan bir kataloz enzimi molekülü, 5000000 hidrojen peroksit molekülünü 0oCde ve bir dakikada bileşenlerine ayırır Kataloz enzimi yan ürün olarak çıkan hidrojen peroksiti yok ederek hücreyi korur Çoğu enzimler basit olarak hücrenin stoplazmasına dağılmışlardır Diğer enzimler ise belli hücre yapılarına sıkıca yapışıktır, elde edilmeleri zordur


Enzim faaliyetlerinin düzenlenmesi: Enzimlerin faaliyeti çeşitli yollardan kontrol edilir Bazı mekanizmalar enzim yapımını kontrol eden genler vasıtasıyla, bazıları da katalitik reaksiyonu etkileyerek olur


Enzimin faaliyetindeki temel nokta, enzim ve substrat arasındaki özel bağlanmadır Enzimin anahtar bölgesine başka maddeler de bağlanıp substratla yarışa girebilirler Bu tip yabancı maddelerde enzimin faaliyetini sağlayan bağlar yoktur Böylece enzimlerin faaliyetini engeller Bu tip engellemeye "kompetitif inhibisyon" denir ve mevcut substratın miktarını arttırarak önlenebilir Enzimin faaliyetini engelleyen diğer bazı maddeler ise substrat miktarını arttırmak ile önlenemeyen bir engelleme yaparlar Buna "nonkompetitif inhibisyon" denir Aktivatör denilen bazı kimyasal maddeler enzimlerin faaliyetlerini arttırırlar Bu maddeler enzim üzerindeki engelleyici bir maddenin (mesela bakır, civa, kurşun gibi bazı ağır metallerin)yerini değiştirerek vazife görürler


Enzim faaliyetinin Özellikle hücre içindeki enzim sistemlerindeki kontrolünün özel bir önemi vardır Allosterik etkileyiciler olarak bilinen bazı maddeler birden fazla zincirden meydana gelen enzimlerin yapılarını değiştirerek etki ederler Bunlar bazan bir metabolik yolda subap vazifesi görerek üretilen madde miktarını kontrol ederler Vücuttaki metabolik sistemlerde bunun çok örneği görülebilir İzah edilecek olursa, hücre içinde belli bir maddenin yapımı için gerekli birçok olayları ihtiva eden metabolik yollar mevcuttur Bu yollarda çeşitli ara ürünler yapılır Hücreler ihtiyacı olan maddeleri gerektiği kadar sentezleyen ekonomik birimler olduğu için, metabolik yollarda bu kaideye uyar Metabolik yoldaki son ürünün miktarı ara ürünler (allosterik etkileyiciler)tarafından devamlı kontrol edilirler Ürün yeterli ise ara ürünler enzimi engelliyerek yapımı durdururlar


Enzimlerin faaliyetini arttırmak veya baskılamak mümkündür Enzim kontrolündeki yollardan birisi olan bu özellik enzimlerin sadece ihtiyaç olduğu zaman yapılmalarını mümkün kılar


Metabolizmada enzimler: Sindirim ve besinlerin yakımı büyük ölçüde enzimler vasıtasıyla olur Memelilerde nişastanın yıkımı (parçalanışı) salya ve pankreastan salınan amilaz ile olur Diyetteki yağlar pankreastaki lipazla yıkılır Proteinlerin yıkımı daha karışıktır Midede pepsinle başlar, ince barsakta tripsin ve kimotripsin ile devam eder Barsak duvarında yapılan bazı enzimler de proteinlerin sindiriminde rol alır Yıkılan maddeler asetil koenzim-A denen bileşiğe çevrilir Bu madde de hücrede su ve karbondioksite yıkılır Yıkımda bir dizi solunum enzimleri rol alır Diğer yandan da organizma için lüzumlu enerji maddeleri elde edilir


Enzimler hücre için gerekli maddelerin, hormonların sentezinde de temel bir rol alırlar Bazı ilaçlar enzimlerin işleyişini etkilerler Tabii antibiyotikler ise bakterilerin büyümesi için gerekli enzimleri engelleyerek mikropları öldürürler Böcek öldürücü olarak kullanılan çeşitli organik fosfatlar da insanda sinirlerdeki bazı enzimleri etkileyerek felç yaparlar


Enzimlerin eksikliği veya fazlalığı insanlarda çeşitli hastalıklara yol açar Bunların çoğu irsi hastalıklardır, teşhisi kandaki enzim miktarları tayin edilerek yapılır Enzimlerin tedavide kullanımı oldukça sınırlıdır


Enzimler etkilerine göre başlıca üç gruba ayrılırlar:


1Hidrolazlar:Hidroliz yapan enzimlerdir Su almak veya su vermek suretiyle muhtelif bağları parçalar veya sentez eder (Karbonhidrozlar, esterazlar, proteazlar)


2 Dehihidrogenazlar:Bileşiklerden hidrojen ayıran enzimlerdir


3 Desmolazlar:Bileşiklerinde iki karbon atomu arasındaki bağı parçalar


Enzim konusundaki son gelişmeler: Bazı araştırıcılar, enzimlerin aminoasit dizisini değiştirmeye çalışmaktadırlar Bunların gayesi daha etkili enzimler elde etmektir Yapılan genetik çalışmalar yakın bir gelecekte enzim dayanıklılığının artırılmasını planlamaktadır Son kırk yılda bakterilerden elde edilen *****ilin miktarı bu metotlarla 10000 kat arttırılabildi Sonuçlar henüz açıklanmamakta, fakat şimdiye kadarki çalışmalar bir rüya gibi gelen enzimleri değiştirme fikrinin geçerli olduğunu göstermiştir


Son yılların önemli keşiflerinden birisi de "restriksiyon enzimleri"dir Bu enzimler gen mühendisliğinde kalıtım bilgilerini taşıyan DNAmaddesini kesmek için kullanılır Bakteriler, virüslerin saldırılarından korunmak için bu enzimleri yapmaktadırlar Bakteri, virüsün deoksiribonükleik asidini, (DNAyı) bölerek virüsü nötralize eder veya sınırlar Şimdiye kadar 350den fazla restriksiyon enzimi bulunmuştur Bu enzimlerin her biri belli aralıklarla daima aynı bölgeden olmak üzere DNAyı keserler Moleküller biyologlar bu enzimleri kullanarak DNAnın (genlerin) haritasını çıkarırlar Kesilen DNA parçalarının uçları yapışkandır, başka bir DNAparçasına yapışabilir Böylece bu çok önemli özellik sayesinde değişik bilgiler ihtiva eden, yeni genetik maddeler başka bakterilere aktarılabilmektedir Değişik özellikler kazanan bu bakterilerin istenilen proteinleri yapmaları sağlanmaktadır Bu metotla laboratuvarda elde edilemeyen çeşitli hormonlar (büyüme hormonu, insülün vs)ucuz ve çok miktarda elde edilmiştir


Kaynak: Rehber Ansiklopedisi