Enzimler: PDF Sunusu

Enzimler Enzimler, canlı organizmaların büyümesi, hücrelerin onarımı ve canlılığın sürdürülmesi için gerekli olan biyokimyasal reaksiyonları hızlandıran biyolojik katalizörlerdir.  Enzim kelimesi ilk kez Alman fizyoloğu Wilhelm Kühne tarafından 1878'de mayanın şekerlerden alkol üretme kabili...

Enzimler Enzimler, canlı organizmaların büyümesi, hücrelerin onarımı ve canlılığın sürdürülmesi için gerekli olan biyokimyasal reaksiyonları hızlandıran biyolojik katalizörlerdir.  Enzim kelimesi ilk kez Alman fizyoloğu Wilhelm Kühne tarafından 1878'de mayanın şekerlerden alkol üretme kabiliyetini tarif ettiği sırada kullanıldı ve Yunanca en (içeride anlamına gelir) ve zume (maya) kelimelerinden türetildi. Bugün enzimler ile ilgili birçok konu aydınlatılmış olup, hâlen yeni enzimlerin saflaştırılması ve bunların birçoğunun kimyasal yapısının ve mekanizmasının aydınlatılması için yoğun çalışmalar yapılmaktadır.  Parçalanmadan veya değişikliğe uğramadan ve hiçbir yan ürün olmasına fırsat vermeden reaksiyonları katalizlerler. Katalitik RNA moleküllerinin (ribozimler) küçük bir grubu hariç olmak üzere, bütün enzimler protein yapısındadır. Enzimler, protein yapıda oldukları için kolaylıkla denatürasyona uğrarlar.  Hücrelerdeki tüm reaksiyonlar enzimler tarafından gerçekleştirilir, hücre içinde enzim olmaksızın hiçbir reaksiyon meydana gelmez, yani reaksiyonlar kendiliğinden gerçekleşemez. Enzimler yalnızca katalizör olma özelliği taşımazlar, aynı zamanda bir hücreyi diğerinden farklı kılan özelliklere ait bilgilerin DNA dan aktarılmasında da önemli araçlardır. Substrat ve Aktif Merkez Enzim tarafından değişime uğratılan maddelere substrat adı verilir. Bir enzimin katalitik aktivitesi; polipeptit zincirinin belirli kısmından özel bir katlanma sayesinde oluşan üç boyutlu yapıya sahip aktif merkezinden kaynaklanır. Aktif merkez, reaksiyonların görüldüğü enzim bölgesidir. Genelde enzimin sadece küçük bir bölümüdür. Enzimlerin Yapısı Bazı enzimler aktivite için kofaktör ya da koenzim diye adlandırılan bir ek kimyasal bileşen gerektirirler. Koenzimi ya da kofaktörü ile birlikte tam, katalitik olarak aktif bir enzim, holoenzim olarak adlandırılır.  Enzimler aktivite için Fe2+, Mg2+, Mn2+, Zn2+ gibi bir veya daha fazla inorganik iyona ihtiyaç duyarsa yapı kofaktör, organik moleküllere ihtiyaç duyarsa yapı koenzim adını alır. Enzimin protein kısmına apoenzim adı verilir. Kofaktör veya koenzim enzime kovalent olarak bağlıysa prostetik grup adını alır. Enzimlerin Sınıflandırılması Oksidoredüktazlar: Yükseltgenme ve indirgenme reaksiyonlarını katalizlerler. Elektron ve hidrojen transfer ederek hücredeki reaksiyonları düzenler. Transferazlar: Bir molekülden diğer bir moleküle fonksiyonel grup katalizlerler. Hidrolazlar: Su katılması suretiyle bağların parçalandığı hidroliz reaksiyonlarını katalizlerler. Liyazlar: Yükseltgenme veya hidroliz dışında başka bir mekanizma ile bağları kırar veya oluştururlar. İzomerazlar: Bir molekül içerisindeki geometrik değişiklikleri katalizlerler. Ligazlar: Yüksek enerjili bağların hidrolizi ile iki molekülün birbirine bağlanmasını katalizlerler. gelisimedu Enzim Katalizörlüğü Enzimler, olağanüstü katalizörlerdir. Enzimler kimyasal reaksiyonları başlatmazlar. Sadece aktivasyon enerjisini düşürerek reaksiyon hızını 105 – 1017 kat hızlandırırlar. Böylece gerçekleşmesi güç olan reaksiyonlar, enzimler sayesinde kolaylıkla gerçekleşebilirler. Enzimlerin Kullanım Alanları Hücre içinde birkaç saniye içinde gerçekleşebilen reaksiyonların, enzimsiz olarak gerçekleşmesi uzun yıllar alır. Enzimler, hücre içi yanı sıra hücre dışında da etkinlik gösterebilirler. Canlı dışında da etkinlik gösterebilmesi, enzimlerin önemini bir kat daha artırmaktadır. Enzim – Substrat Bileşimleri 1. Anahtar-Kilit Modeli: Enzim kilit ise reaksiyonun meydana geldiği aktif merkez kilidin açma bölgesi olmak üzere, substrat sadece o aktif merkeze uyumlu ve orada bağlanıp değişebilen onun anahtarı gibi davranır. 2. İndüklenmiş Uyum Modeli: Enzimin önce substratı bağlayabilmek için substratında etkisiyle hazırlandığı, değişime uğradığı sonra substratla birleşebildiği durumdur. Enzim Spesifiteleri  Enzimler spesifik moleküllerdir. Sadece belirli reaksiyonları katalizlerler ve sadece kendi substratları ile etkileşime girerler. 1. Etki (Mutlak) Spesifitesi: Hücrede bir metabolitin girebileceği sayısız reaksiyondan yalnız biri katalizlenir. Enzim katalizli bir reaksiyonda aktif merkezin durumuna göre yalnızca bir tek reaksiyon katalizlenir, buna enzimin etki spesifitesi denir. Örneğin; üreaz enzimi yalnızca üre üzerine etki eder. 2. Grup Spesifitesi: Bir enzim, benzer fonksiyonel grupları içeren substratlar ile etkileşir. Örneğin; alkol dehidrogenaz enzimi alkol üzerine etki eder. 3. Bağ Spesifitesi: Bir enzim, yalnızca belli bir bağ üzerine etkilidir. Örneğin; proteazlar peptit bağı üzerine etkilidir. 4. Substrat Spesifitesi: Enzimler, metabolizmanın kesin belirli bir ara ürünü ile reaksiyon verirler, çok benzer maddeler bile genellikle dönüşüme uğratılamaz. Enzimlerin substrat spesifikliği aktif merkezin hacimsel boyutlarına, substrat bağlayan grupların üç boyutlu düzenlerine büyük ölçüde bağlıdır.  Enzim Aktivitesini Etkileyen Faktörler Sıcaklık pH Enzim konsantrasyonu Substrat konsantrasyonu Zaman Reaksiyon ürünlerinin etkisi 1. Sıcaklık: Enzimle kataliz edilen bir reaksiyonun hızı sıcaklık artışıyla beraber artar ve bu artış dar bir sıcaklık sınırı içerisinde görülür. Reaksiyonun hızı ilk etapta sıcaklık artışıyla beraber artar. Enzim optimum sıcaklığı geçtiği anda reaksiyonun hızı aniden düşer. Enzimin kararlı hâlde olduğu ve katalitik açıdan uygun konformasyonda bulunduğu sıcaklık, bulunduğu hücrelerin sıcaklığına bağlıdır. 2. pH: Ortamın H+ konsantrasyonu reaksiyon hızını etkiler. Belirli bir pH değerinde enzimin katalitik etkisi maksimuma ulaşır. Bu pH enzim için optimum pH tır. Optimum pH ın altında da üzerinde de reaksiyon hızı düşer. Her enzimin etki ettiği pH değeri farklıdır.