ENZİM KİNETİĞİ KAMİLE YÜCEL PDF

Enzimlerin özellikleri nelerdi? Protein yapıdadır, (katalitik RNA molekülü ribozim hariç) Enzim-substrat arası kovalent bağ bulunmaz Reaksiyon hızını artırırlar Tepkimeleri aktivasyon enerjisini düşürerek hızlandırır Tepkimeleri çok hızlandırırlar Substratlarına özgüdürler karıştırmazlar, Optik özg...

Enzimlerin özellikleri nelerdi? Protein yapıdadır, (katalitik RNA molekülü ribozim hariç) Enzim-substrat arası kovalent bağ bulunmaz Reaksiyon hızını artırırlar Tepkimeleri aktivasyon enerjisini düşürerek hızlandırır Tepkimeleri çok hızlandırırlar Substratlarına özgüdürler karıştırmazlar, Optik özgüllük gösterirler. Enzimin miktar ölçümü zor olduğu için enzimin katalizlediği tepkimenin hızını ölçeriz. IU dan bahsederiz burda. Reaksiyonun denge sabitini değiştirmezler???? Reaksiyonun denge sabitini değiştirmezler???? Ne demek Enzim denatüre olursa çalışır mı???  Enzimlerin aktif merkezlerinde hangi aminoasitler var?? arginin, lizin, histidin (bazik aa.ler), aspartik ve glutamik asit (asidik aa.ler) ve sistein-serin, trozin. Aşağıdaki moleküllerden hangisinin koenzim-kofaktör fonksiyonu yoktur?? A. Metaller B. NAD C. Lipoik asit D. Asetil KoA E. B12 Vitamini  Koenzim kofaktör prostetik gurup ?????? Örnekler ver enzimiyle beraber  Pridoksal fosfatı hangi enzim kullanır Biyotini??  Apoenzim holoenzim ?????  Zimojen ne demekti nasıl oluşur örnek verin Proenzimler veya zimojenler Proinsülin-insülin Pıhtılaşma faktörleri Prokollajen-kollajen Sindirim enzimleri (tripsinojen-tripsin; pepsinojen-pepsin; kimotripsinojen-kimotripsin)  Enzim sınıflandırması ???  AST ALT hangi enzim sınıfında Koenzimi ne ?? Dipnot: NADH ve NADPH 340 nm deki ışığı absorbe edebilirler. Bu özellik NAD ve NADP bağımlı herhangi bir dehidrogenazın katalizlediği tepkime sayesinde NADH ve NADPH daki artışlar ve azalışlar 340 nm dalga boyundaki ışıkta spektrofotometrik olarak ölçülerek araştırılan bir analitin değeri belirlenebilir. İzoenzimler: Aynı reaksiyonu katalizleyen fakat aminoasit dizilimleri ve de özellikleri farklı olan enzimlerdir. Farklı dokularda bulunurlar. Fiziksel olarak farklı özelliklere sahiptirler. LDH 4 polipeptit zincirinden oluşmuştur. Beş izozim vardır: 1. HHHH; 2.HHHM; 3.HHMM; 4.HMMM; 5.MMMM Tip Yerleşim LDH 1 Miyokard, kırmızı küre LDH 2 Miyokard, kırmızı küre LDH 3 Beyin, akciğer, böbrek LDH 4 Akciğer, iskelet kası LDH 5 Karaciğer, iskelet kası İzoenzimler Kreatin kinaz iki subunit içerir: kas (M) veya beyin (B) Üç izozim vardır: MM, MB, BB Tip Yerleşim CK 1 (BB) Bağırsak, beyin, prostat CK 2 (MB) Kalp kası CK 3 (MM) İskelet kası, kalp kası  KLİNİK TANIDA KULLANILAN BAŞLICA SERUM ENZİMLERİ Serum enzimi Başlıca kullanımı Aminotransferazlar Aspartat aminotransferaz (AST) Miyokard infarktüsü Alanin aminotransferaz (ALT) Viral hepatit Amilaz Akut pankreatit Seruloplazmin Wilson hastalığı Kreatin kinaz Kas hast. ve MI γ-Glutamil transferaz (GGT) Çeşitli karaciğer hst. Asit fosfataz Metastatik prostat CA Alkalen fosfataz (ALP) Kemik hast, tıkayıcı kc hast ENZİM KİNETİĞİ Doç. Dr. Kamile YÜCEL Yaşamın kendisi, birleşmiş enzimatik reaksiyonlar serisi Biyokimyasal reaksiyonlar enzimler tarafından kataliz edilir. Metabolizma yunanca kökenden gelen bir kelime olup devirsel olarak tekrar eden olaylar anlamına gelir. Hücrenin özelleşmiş fonksiyonuna göre gerektiğinde biyomolekülleri yıkmak yada sentez etmek enzimler aracılığıyla olur. İndüksiyon/uyarılma: İndüksiyon/uyarılma: Enzimolojide, uyarıcı varlığında bir enzimin biyosentezinin arttırılması ve aktivitesini yükseltmesi olayıdır. İnhibitör/engelleyici: Kimyasal reaksiyonun hızını azaltan yada durduran madde Örnekler veriniz???????? Enzim aktivitesi Tıpta klinik yönden önemli olan birçok enzimin saf örnekleri olmadığından veya miktarlarını saptamak zor olduğundan, bu enzimlerin miktarları yerine aktivite ünitesi kullanılmaktadır. Bir doku özütü veya biyolojik bir sıvı içindeki enzimin miktarını belirlemek için örnekte bulunan enzimin katalize ettiği tepkimenin ölçülen hızı, aktif enzimin miktarı ile doğru orantılıdır. Enzim aktivitesi birimi Belirli koşullarda (25 0C) 1 dakikada 1 µmol substratı ürüne çeviren enzim miktarına 1 IU denir. Enzimlerin katalitik aktivitesi, onları patolojik değişikliklerin duyarlı belirleyicileri yapar ve klinik enzimolojinin temelini oluşturur. Hidrojen peroksidin (H2O2) parçalanması için gerekli olan 18.16 kcal/mol aktivasyon enerjisi, katalaz enzimi ile 1.91 kcal/mol düzeyine azalmaktadır.  Kimyasal bir tepkime, eğer reaktanların serbest enerjisi yada kullanılabilir kinetik enerjisi ürünlerinkinden daha yüksek ise spontan olarak gerçekleşebilmektedir. Eğer yeterli sayıda reaktan molekülü kendi kimyasal bağlarını koparmak ve yeni bağları oluşturmak için yeterli enerjiye sahip ise tepkime düşük enerji yönüne doğru ilerlemektedir. Aktivasyon enerjisi: Belirli bir sıcaklıkta 1 mol bileşiğin bütün moleküllerini enerji bariyerinin tepe noktasındaki geçiş durumuna (transition state) yükseltmek için gerekli olan enerji olarak tanımlanmaktadır. Bir tepkimenin hızı aktifleşme enerjisini yansıtır. Yüksek aktivasyon enerjisi yavaş bir tepkimeyi gösterirken, düşük bir aktivasyon enerjisi hızlı bir tepkimeyi gösterecektir. Aktifleşme engelinin üst noktasına tekabül eden hale geçiş hali veya geçiş kompleksi adı verilir. Temel hal ve geçiş hali arasındaki enerji farkı aktifleşme enerjisidir. Bir tepkimede birkaç basamak olduğu zaman tepkimenin toplam hızı en yüksek aktifleşme enerjisine sahip olan basamak veya basamaklar tarafından tayin edilir. Bu basamak hız sınırlayıcı basamak olarak bilinir. Enerji engeli olmasaydı karmaşık makromoleküller kendiliklerinden daha basit moleküllere dönüşebilirdi ve bu nedenle kompleks ve yüksek düzendeki yapılar ve hücrelerin metabolik süreçleri var olmazdı. Makromoleküller??? Bildiğiniz hız kısıtlayıcı basamak var mı??? Bildiğiniz hız kısıtlayıcı basamak var mı??? Örnek: Enzimin dönüşüm sayısı (Turnover sayısı): Enzim molekülü tarafından bir saniyede ürüne çevrilen substrat molekülü sayısıdır. Karbonik anhidraz CO2 + H2O H2CO3 Karbonik anhidraz, 1 saniyede, 105-6 molekül CO2’ye, H2O’yu bağlayarak karbonik asid oluşturur.  Enzim Kinetiği Enzim kinetiğinde amaç enzimler tarafından katalizlenen reaksiyonların hızını belirlemektir. Yani substratların ürüne dönüşünde izlenen yolun ve hızın bilinmesidir. Hız: Birim zamanda ürüne çevrilebilen substrat mol sayısı veya birim zamanda oluşan ürün mol sayısı cinsinden ifade edilir (mikromol/dakika). Substrat ve ürüne örnek veriniz????????? Sağlıklı olma, enzimle kataliz edilen yüzlerce tepkimenin sadece gerçekleşmesini değil, bunların aynı zamanda uygun hızlarda ilerlemesini de gerektirir. Enzimler nasıl çalışıyordu????????? Enzim Kinetiği Enzimler reaksiyonu, aktivasyon enerjisini düşürerek hızlandırırlar. Reaksiyonun denge sabitini (Kden) değiştirmeden hızını arttırırlar. Kden =[P(ürün)]/[S] Enzim Kinetiği Kinetik-Çarpışma kuramı 3 faktöre dayanır * Moleküllerin kinetik enerjisini arttıran * Enerji engelini (aktifleşme enerjisi) düşüren * Çarpışma sıklığını artıran faktörler tepkime hızını artırır.  Zemin durumu ve geçiş durumu arasındaki fark aktivasyon enerjisi (ΔG*) olarak ENZİM KİNETİĞİ adlandırılır. Bir reaksiyonun gerçekleşebilmesi için substratın, önündeki aktivasyon enerjisi engelini aşarak geçiş durumuna yükselmesi gerekir. Tepkimenin ilerlemesi için tepe noktası aşılmalıdır. Zemin durumu her iki yöndeki tepkime için de başlangıç noktasıdır. P (ürün)’ün zemin durum serbest enerjisi, S (substrat)’tan daha düşüktür. Böylece S’den P’ye dönüşüm reaksiyonunda ΔG negatiftir. Dolayısıyla reaksiyon S’den P’ye doğru akar ve denge P lehinedir. Diyagramda tepe noktası geçiş durumu olarak adlandırılır ve burası bağların yıkıldığı yeni bağların oluştuğu hızlı geçiş anıdır. Enzimin kinetiğini yani hızını neler etkiler sizce????? Enzim inhibisyonu etkiler mi peki??? Enzimin Katalitik Aktivitesini Etkileyen Faktörler 1. Enzim konsantrasyonu 2. pH 3. Sıcaklık 4. Substrat konsantrasyonu Enzimlerin çalışabilmesi için ph sabit tutan ortamlara ne denir??? tompon Enzim Vmax a ulaştığı zaman substrat konsantrasyonunu arttırmak hızı arttırır mı????  Enzimin Katalitik Aktivitesini Etkileyen Faktörler 1. Enzim Konsantrasyonu Enzimler fizyolojik tepkimeleri katalizledikleri için, enzim konsantrasyonu tepkimenin hızını etkilemektedir. Substrat konsantrasyonu enzim konsantrasyonundan fazla olduğu sürece tepkimenin hızı enzim konsantrasyonu ile orantılıdır. Optimal şartlarda ve doygunluğun çok üzerindeki substrat konsantrasyonlarında hız, enzim miktarı ile doğru orantılıdır. Yani enzim miktarı iki katına çıkarsa hız da iki katına çıkar. Tabloları dikkatli yorumlayın!!!!!! Neden midede karbonhidrat sindirimi yok???? Neden besinleri kurutarak saklıyoruz???? pH?? Enzim Aktivitesini Etkileyen Faktörler 2. pH Enzimlerin aktiviteleri ortamın hidrojen iyon konsantrasyonuna bağlı olarak değişmektedir. Enzimatik tepkimenin hızının optimal olduğu, her enzim için değişik olan optimal ph değeri bulunur. Çok yüksek pH ve çok düşük pH düzeyleri enzim denatürasyonuna yol açar. pH iki yolla enzim aktivitesini değiştirir. neden *İnsan vücudunda etkili enzimler genelde uygun etkinliği pH 5-9 arasında gösterirler (pepsin asidik, ALP ise bazik pH da çalışır). Yüksek ve düşük pH değerleri aminoasit zincirinin iyonik özelliklerini değiştirdiği için enzimlerin denatürasyonuna yol açar. * pH enzimin ve substratın yüklü hallerinde değişiklik yaparak enzimin aktivitesini değiştirir. Enzimin aktif bölge iyonizasyonuna etki gösterir. Enzimlerin pH-hız eğrilerini her zaman sabit tutmak için tampon sistemler kullanılır. Kan plazmasındaki enzimler optimum hangi pH da aktivite gösterir??? Bu numaralara örnek enzim söyleyebilir misiniz?? Enzim Aktivitesini Etkileyen Faktörler 3. Sıcaklık Sıcaklığı arttırmak moleküllerin hareketini, moleküller arası çarpışmaların oluşma hızını ve tepkime için kullanılabilir enerji miktarını arttırarak tepkimeleri hızlandırır. Reaksiyonun hızı maksimum hıza erişinceye kadar sıcaklıkla artar. Sıcaklığın daha da artması sonucunda protein yapıda olan enzimlerin sıcaklıkla denatürasyonuna bağlı olarak reaksiyon hızında bir azalma meydana gelir. Tüm enzim molekülleri genel olarak proteinlerin karakteristiği olan primer, sekonder ve tersiyer yapılara sahiptir. Küçük altbirim (protomer) gruplarının bir araya gelmesiyle oluşur. Enzimlerin katalitik aktivitesi gibi biyolojik aktiviteleri sıklıkla oligomerik molekülünün bir özelliğidir, dolayısıyla altbirimleri (protomerler) birbirlerinden ayrıldıkları zaman enzimin aktivitesi kaybolur. Protein denatüre oluncaya kadar sıcaklıktaki her 10 0C’lik artış tepkime hızını yaklaşık 2 kat arttırır. Grafiğini çizdirir misiniz????????? Denatürasyon??????? Açık kalp cerrahisi ve transplantasyonda sizce enzimlerle ilgili ne yapılıyor ?????????? Neden çalışmalarda serumlar uzun süre bekletilecekse dolapta yada -80 0C‘de saklanır???????? Neden cihazlarda inkübasyon yerleri ve sıcaklıkları vardır??? Enzim Aktivitesini Etkileyen Faktörler 4. Substrat konsantrasyonu Bir enzim tarafından katalizlenen tepkimenin hızını etkileyen anahtar etmen substratın derişimidir. Ortamda bulunan enzim konsantrasyonu ve diğer koşullar değişmediğinde tepkimenin hızı (V), başlangıçta substrat konsantrasyonunun arttırılması ile doğrusal bir artış göstermektedir. Fakat substrat ekledikçe, hız giderek daha az artmakta ve belirli bir substrat konsantrasyonunda maksimum hıza (Vmax) ulaşmaktadır. Substrat konsantrasyonu daha fazla arttırılsa bile Vmax’ a ulaşıldıktan sonra tepkime hızı değişmemektedir. Çünkü enzimlerin tamamı Vmax’ ta doygunluğa ulaşmıştır. Grafiği çizdirir misiniz????????????? Başlangıçta artan substrat, enzim molekülleri ile bağlanarak ES (enzim-substrat) kompleksini oluşturmaktadır. Maximum kapasiteye ulaşıldığında enzimlerde substrat bağlayacak tüm boş yerler dolduğundan, eklenen substrat artık ES kompleksi oluşturamayacağı için enzimatik tepkimenin hızı değişmemektedir. (Burada enzim derişimi sabit tutulmuştur). Enzimin işini bitirip, boşa çıkması ve yeni substrata bağlanması beklenmektedir. Bu sebeple doygunluk sonrası hız sabit hale gelir. ENZİM KİNETİĞİ S (substrat) ve VO (reaksiyon hızı) arasındaki bağlantıyı gösteren eğri Michaelis-Menten eşitliği tarafından cebirsel olarak izah edilebilir. Michaelis-Menten’e göre enzimatik tepkimelerin hız sınırlayıcı basamağı ES kompleksinin ürün ve serbest enzime ayrışmasıdır.  Michaelis-Menten Kinetiği Reaksiyonun hızı, birim zamanda ürüne çevrilen substrat molekülü sayısıdır. Reaksiyonun dengeye ulaşması enzimin bütün bölgelerinin substratla doyduğunu ifade eder ve bu noktadaki hıza maksimum hız yani Vmax denir. Enzimlerin çoğu Michaelis-Menten kinetiği gösterir. Reaksiyon hızının (Vo), substrat konsantrasyonuna (S) karşı grafiği çizilince hiperbolik bir şekil elde edilir. Fakat allosterik enzimler (düzenleyici enzimler) sigmoidal eğri gösterir ve Michaelis-Menten kinetiğine uymazlar. Hiperbolik sigmoidal ???? Ne hatırlıyorsunuz Dipnot  Michaelis-Menten denklemi reaksiyon hızının substrat konsantrasyonu ile nasıl değiştiğini gösterir. km düşükse enzım hızlı Tersinir olarak sabit bir hızla (k1) substratla (S) birleşen enzim (E) önce enzim-substrat (ES) kompleksini oluşturur. ES kompleksi daha sonra başlıca 2 akıbete uğrayabilir. 1. Sabit bir hızla (k2) yeniden E ve S ye dönüşür 2. Yahut k3 sabit hızıyla ürün P oluşurken enzim de serbestleşerek ilk yapısını kazanır. Vo tam Vmax’ın yarısı olduğunda; Michaelis –Menten eşitliğinde yeni bir bağlantı ortaya çıkar. Vo= Vmax/2 olduğu an için; Her iki tarafı Vmax A böldüğümüzde; Eşitliğini elde ederiz. Buradan Km için maksimum hızın yarısını veren substrat konsantrasyonu tanımı elde edilir.  Vo, Vmaxın yarısı olduğu anda, denklem düzenlenirse ortaya Km çıkar Km; Michaelis –Menten sabiti olup, şu özelliklere sahiptir 1. Bir enzim ve belirli bir substrata özeldir ve o enzimin substrata olan ilgisini yansıtır. 2. Km sayısal olarak reaksiyon hızının ½ Vmax’a eşit olduğu noktadaki substrat konsantrasyonudur. 3. Km enzim konsantrasyonu ile değişmez ve enzimin substrata karşı gösterdiği afiniteyi (ilgiyi) gösterir. 4. Km birimi substrat konsantrasyonunun birimi ile aynıdır. Sayısal olarak küçük Km Sayısal olarak büyük Km ?????????  Michaelis-Menten Kinetiği Sayısal olarak küçük Km: Enzimin substratına karşı Hangi enzimin substrata ilgisinin yüksek olduğunu gösterir. Çünkü ½ Vmax ilgisi daha yüksek??????? hızına erişmek, yani enzimi yarı yarıya doyurmak için düşük konsantrasyonda substrat yeterli olacaktır. Sayısal olarak yüksek Km: Enzimin substratına karşı ilgisinin düşük olduğunu gösterir. Çünkü ½ Vmax hızına erişmek, yani enzimi yarı yarıya doyurmak için yüksek konsantrasyonda substrat gerekecektir.  Aşağıdakilerden hangisi bir enzimin katalizlediği reaksiyonun hızını etkilemez a. Isı b. Ph c. Substrat konsantrasyonunun Km’ den çok az olması d. Enzim konsantrasyonu e. Substrat konsantrasyonunun Km’den çok fazla olması  Aşağıdakilerden hangisi bir enzimin katalizlediği reaksiyonun hıznını etkilemez a. Isı b. Ph c. Substrat konsantrasyonunun Km’ den çok az olması d. Enzim konsantrasyonu e. Substrat konsantrasyonunun Km’den çok fazla olması  Lineweaver-Burk Grafiği Michaelis –Menten eşitliği cebirsel olarak deneysel verilerin çizilmesi için daha yararlı olan grafiklere dönüştürülmüştür. Michaelis-menten eşitliğinin her iki tarafı da ters çevrilerek yapılabilir. Eşitliğin sağ tarafının payını bileşenlere ayırır ve eşitliği sadeleştirirsek; çıkan formülle enzimler için düz bir çizgi çizebiliriz. Lineweaver-Burk Grafiği Hiperbolik eğri veren Michaelis-Menten eşitliği Lineweaver-Burk dönüşümü kullanılarak doğrusal bir şekle dönüştürülebilmektedir. Lineweaver-Burk Grafiği Michaelis-Menten grafiği hiperbolik olduğu için hesaplamalarda zorluk yaşanabilmektedir. Bu grafik ise hem Km ve Vmax hesaplamalarında hem de enzim inhibitörlerinin etki mekanizmalarının saptanmasında kullanılır. önemsiz Vmax’ın birimi nedir? a. mol/litre b. mol/gram c. mol ürün/dakika/mol enzim d. mikromol/dakika e. mikromol ürün/dakika/mg enzim Vmax’ın birimi nedir? a. mol/litre b. mol/gram c. mol ürün/dakika/mol enzim d. mikromol/dakika e. mikromol ürün/dakika/mg enzim