Enzimler, Proteinlerden yapılmışlardır ve 
doğal olarak yalnız canlılar tarafından sentezlenirler. Hücre içerisinde
 meydana gelen binlerce tepkimenin hızını ve özgüllüğünü düzenlerler. 
Çok defa hücre dışında da etkinliklerini korurlar. Solunumun, büyümenin,
 kas kasılmasının, sinirdeki iletimin, fotosentezin, azot bağlanmasının,
 deaminasiyonun, sindirim vs.'nin temelini oluştururlar.
                Canlı hücrelerde tepkimeler kural olarak 0-50°C; 
çoğunlukla da 20-42°C arasında meydana gelir. Bu sıcaklıkta tepkimelerin
 oluşması biyokatalizör denen enzim ya da fermentlerle olur. Bu, 
aktivasyon enerjisinin düşürülmesi ile olur.
                Başlangıçta "E n z i m" terimi, sindirim kanalında 
olduğu gibi bir çözelti ya da sıvı içerisinde etki ettiği durumlarda 
(Kühn 1878); buna karşın "Ferment = Maya" terimi çoğunluk hamur 
mayasında olduğu gibi, hücreye bağlı olduğu durumlarda kullanılmıştır. 
Buchner (1897), fermentlerin de hücre dışında etki ettiğini bulunca iki 
terim arasındaki farklılık ortadan kalkmış oldu. Her iki terim arasında 
bugün herhangi bir fark olmamakla beraber, bakteri, mantar ve diğer 
hücreli enzima tik işlevler, mayalanma ve etki maddeleri de ferment 
olarak kullanılacaktır.
                
                 Enzimlerin özellikleri
                
                Yalıtılan enzimlerin tümü protein yapısındadır ya da 
protein kısmı bulundururlar. Etki ettiği maddenin sonuna "Ase = Az" eki 
getirilerek ya da katalizlediği tepkimenin çeşidine göre 
adlandırılırlar. Örneğin, kitine etki eden kitinaz enzimi vs. Çok defa 
renksizdirler, bazen sarı, yeşil, mavi, kahverengi ya da kırmızı 
olabilirler. Suda ya da sulandırılmış tuz çözeltisinde çözülebilirler. 
Fakat mitokondrilerde bulunan enzimler lipoproteinler ile bağlandığından
 (bir fosfolipit-protein kompleksi) suda çözünmez. Enzimlerin 
etkinlikleri akıllara durgunluk verecek derecededir; örneğin, sığır 
karaciğerinden elde edilen ve bir molekül demir içeren katalaz enzimi, 
bir dakikada, O C°'de 5.000.000 hidrojen peroksit (H2Cy molekülünü H2O 
ve 1 /2 O2'ye parçalayabilir. Enzimin etki ettiği bileşiğe "Substrat" 
denir; bu durumda hidrojen peroksit katalazın substratıdır. Enzimin 
saniyede etki ettiği substrat molekül sayışma Enzimin Etkinlik Değeri = 
Turnover Sayışı denir. Bu O C°'de katalaz enzimi için 5.000.000 dür. 
Bazı enzimler tepkimelerde yan ürün olarak vücutta H2O2 meydana 
getirdiğinden ve bu da vücut için zehirli olduğundan, katalaz enzimi 
onları sürekli parçalayarak hücreleri korur. Bir molekül katalaz 
enziminin parçaladığı H2O2'i demir atomu yalnız başına ancak 300 senede 
parçalayabilir. Ya da mol başına aktivasyon enerjisi için 18.000 kalori 
vermek gerekir. Kolloyidal platin bu aktivasyon enerjisini 11.700 
Kal./Mol.'a, katalaz enzimi de 5500 Kal./Mol.'a düşürür. Bazı enzimler 
çok özgüldür; yalnız bir substrata etki eder. örneğin, üreaz yalnız 
üreye etki ederek onu amonyak ve CO2'de parçalar. Halbuki bazıları 
çeşitli substratlara etki eder; dolayısıyla daha az özgüldürler, örneğin
 peroksidaz başta hidrojen peroksit olmak üzere birçok bileşiğe etki 
eder. Bazı enzimler yalnız bazı bağlar için özgüldür, örneğin 
pankreastan salgılanan lipaz, yağlardaki ester bağlarına etki eder.
                Kuramsal olarak enzimli tepkimeler dönüşlüdür; enzim, 
tepkimenin yönünü değil dengenin oranım saptar. Tipik örnek, lipazın 
yağı parçalaması; fakat aynı zamanda gliserin ile yağ asitlerini 
birleştirmesidir. Ortamda sadece yağ asidi ya da sadece gliserin ile yağ
 asitlerinin birleşimi varsa denge ona göre,
                Yağ -------> gliserin + 3 yağ asidi şeklinde olur. 
Denge noktası, yani tepkimenin hangi yöne gideceği termodinamik 
yasalanna göre belirlenir. Çünkü denge bir tarata doğru giderken enerji 
verir, tersine enerji alır.
                Enerjiye gereksinim gösteren tepkimelerin, enerji 
meydana getiren tepkimelerle aynı zamanda meydana gelmesi gerekir ya da 
enerji herhangi bir şekilde önceden depo edilmelidir. Canlı bünyesinde 
enerji depo etme, fosfor esterleri şeklinde olur. Yaşamsal işlevlerin 
yürütülmesinde ATP (adenozin trifosfat) en önemlilerindendir; bu bileşik
 batarya gibi görev yapar.
                Enzimler hücrede bir takım 'team' halinde çalışır; 
birinin son ürünü kendisinden sonraki enzimin substratını yapar, 
örneğin, amilaz enzimi nişastayı iki zincirli maltoza, maltaz enzimi ise
 maltozu tek zincirli glikoza çevirir. Bir seri enzim aracılığıyla (11 
kadar), daha sonra göreceğimiz gibi, glikoz da laktik aside çevrilir vs.
                
                Enzimlerin Yapısı
                
                Tüm enzim proteinleri genler tarafından şifrelenir. 
Dolayısıyla amino asit dizilimi kendine özgüdür (bir gen-bir enzim 
kuralını hatırlayınız). Bazı enzimler (pepsin ve üreaz gibi) yalnız 
proteinden oluşmuştur. Fakat diğer çoğunluğu iki farklı kısımdan meydana
 gelmiştir. Bunlar:
                a) Protein Kısmı (enzimin Apoenzim kısmı): Bu kısım enzimin hangi maddeye etki edeceğini saptar.
                b) Koenzîm Kısmı: Organik ya da inorganik, çok defa 
fosfattan meydana gelmiş, protein kısmına göre çok daha küçük moleküllü 
bir kısmıdır. Enzimde işlev gören ve esas iş yapan kısım bu kısımdır. 
Koenzim kısmı genellikle protein kısmından ayrılabilir ve analizlerinde 
birçok vitamini bünyesinde bulundurduğu (thiamin, niacin, riboflavin 
vs.) görülmüştür. Buradan şu genelleştirmeyi yapabiliriz: Bütün 
vitaminler hücrede enzimlerin koenzim kısmı olarak ödev görürler. Ne 
koenzim ne de apoenzim kısmı yalnız başına etkindir. Bazı enzimler 
ortama yalnız belirli iyonlar eklendiğinde etkindirler, örneğin bazı 
enzim zincirine ancak Mg++ iyonu eklenince glikozu laktik aside 
çevirebilir. Tükrükteki amilaz nişastayı yalnız Cl iyonlarının bulunduğu
 ortamda parçalayabilir. Canlı bünyesinde bulunan eser elementler, Mn, 
Cu, Zn, Fe ve diğer elementler bu enzimatik işlevlerde aktivatör olarak 
kullanılır. Bazen enzimin iş görebilmesi için bir metal iyonuna 
gereksinim vardır. Yani koenzim kısmı metal iyonu ise (Ca++, K++ Mg+, 
Zn++) buna "Kofaktör" denir. Enzimin etkinlik göstermesi için gereksinme
 duyduğu organik moleküllere "K o e n z i m" denir. Bazı durumlarda 
koenzim kısmı apoenzim kısmına kuvvetlice (kovalent) bağlanmıştır; bu 
sıkı bağlanan kısma "Prostetik Grup"; prostetik grupla apoenzim kısmının
 her ikisine birden de "Holoenzim" denir. Koenzimlerden önemli olanların
 bazılarını hücre metabolizmasında göreceğiz.
                Enzimlerin bir kısmı sitoplazmaya serbestçe dağılmış 
olarak, diğer bir kısmı da hücredeki bazı yapılara sıkıca bağlanmış 
olarak bulunur. Laktik asit, amino asit ve yağ asitlerinden türeyen 
maddeleri karbondioksit ve suya kadar parçalayan solunum enzimleri, 
mitokondri zarlarının yapışma katılır. Keza ribozomların işlevsel 
bütünlüğüne katılan enzimler de bu tiptir. Dokulardaki enzimler değişik 
yöntemlerle saptanabilir.
                
                Enzimlerin Sınıflandırılması
                
                Her enzimin 4 rakamlı bir numarası vardır, örneğin, 
3.6.1.3. "ATP fosfohidrolaz" da birinci numara sınıfını, ikinci numara 
alt sınıfını, üçüncü numara grubunu, dördüncü numara da kendine özgü 
sıra numarasını) verir. Buna göre enzim sınıfları şunlardır:
                1. Oksidoredüktazlar:  Redoks tepkimelerini katalizler.
                a) Dehidrogenazlar: Elektron kazandırıcı tepkimeleri etkilerler.
                b) Oksidazlar: Elektron kaybeden tepkimeleri etkilerler.
                c) Redüktazlar: Substratı bir redüktör aracılığıyla 
indirgeyen enzimlere denir. örneğin asetaldehit redüktaz, asetaldehiti 
alkole redükler.
                d) Transhidrogenazlar: Bir molekülden diğerine hidrojen taşıyarak onu redüklerler.
                e)Hidroksilazlar: Substratlarına bir hidroksil ya da su 
molekülü katan enzimlere denir, örneğin, fenilalanin hidroksilaz bir 
hidroksil grubunu fenilalanine ekleyerek onu tirozine dönüştürür.
                Transferaz Enzimler: Hidrojenin dışında bir atomun veya 
atom grubunun (metil, karboksil, glikozil, amino, fosfat grupları) bir 
molekülden diğerine aktarılmasını sağlarlar.
                Dekarboksilazlar: Karboksilik asitlerden CO2 çıkmasını sağlarlar.
                3. Hidrolaz Enzimler: Bir molekül su sokmak suretiyle ya
 da su molekülü aracılığıyla moleküllerin yıkılmasını sağlayan 
enzimlerdir. Ester, peptit, asitanhidrit ve glikozidik bağlarına etki 
ederler.
                a) Esterazlar: Ester bağım yıkan enzimlerdir (lipaz, ribonükleaz, fosfataz, pirofosfataz, glikozidaz).
                b) Proteazlar: Peptit bağım yıkan ezimlerdir (proteinaz).
                4. Liazlar: Su molekülü çıkarmadan molekülleri yıkan 
enzimlerdir, örneğin C-C bağı, aldolaz ve dekarboksilazla yıkılır. Keza 
C-0 ve C-N bağım yıkanlar da vardır.
                5. izomerazlar: Molekül içinde değişiklik yaparak onun 
uzayda dizilişin! değiştiren enzimlerdir. Örneğin razemaz, epimeraz.
                6. Ligazlar (= Sentetazlar): Enerji kullanarak substrat 
moleküllerinin birbirine bağlanmasını; örneğin amino asitlerin ve yağ 
asitlerinin aktifleşmesini sağlarlar.
                
                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 ribonukleaz, 124 amino asitten meydana gelmiştir) 
çalışma mekanizmaları da hala tam anlamıyla açıklığa 
kavuşturulamamıştır.
                
                Enzimlerin Çalışmasına Etki Eden Faktörler : Sıcaklık
                
                Sıcaklık 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 °C'de). Bazı 
ılıcalarda yosunlar 80 °C'de 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°C'de 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°C'de 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 pH'lık asidik ortamında maksimum çalışır; 
buna zıt olarak pankreastan salgılanan ve yine protein sindiriminde rol 
alan tripsin, ancak 8,5 pH'de optimum olarak çalışabilir. pH'la ilgili 
olmasının nedeni, yapılarında proteinleri taşımalarındandır. Ola ki, 
pH'a 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 artıracaktır.
                Diğer Kimyasal Maddeler ve Suyun Etkisi
                Birçok kimyasal madde enzimleri etkisiz hale getirir; 
örneğin, siyanit, solunumda önemli rol oynayan sitokrom oksidaz enzimin!
 etkileyerek inhibe eder (Şekil 2.15/c). Ölüm meydana gelebilir. Florit,
 glikozu laktik aside çeviren enzim kademele-rine 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 ederler.
                Enzimlerin büyük bir kısmı işlevlerini su içerisinde 
gösterdiklerinden, suyun miktarı da enzim işlevinde etken bir koşuldur. 
Genellikle % 15'in altında su içeren ortamlarda, enzimler işlev 
göstermezler. Reçel ve pekmez yapımında bu faktör önemlidir. 
Sulandırılan reçelin, balın ya da pekmezin vs.'nin mayalanması ve 
ekşi-mesi bu yüzdendir. Hatta tahıl alımlarında su oranının % 15'in 
altında istenmesi de bu nedene dayanır.
                
 
 
Hiç yorum yok:
Yorum Gönder