Enzimler - 9. Sınıf
ENZİMLER
Aktivasyon enerjisi, bir tepkimenin başlatması için gerekli olan minimum enerjiye denir.
Enzimler aktivasyon enejisini düşürerek tepkimeleri kısa sürede başlatır.
Enzimler;
-ilgili maddelerle tepkimeye girerek
geçici bir bileşik oluşturan,
-aktivasyon enerjisini düşürerek,
tepkimenin dengeye erişme hızını artıran,
-tepkime sonunda ürünler oluşurken
kendisi değişmeden kalan,
-ortamda ilgili madde varsa ve
koşullar uygunsa aynı işlevine devam eden (tekrar kullanılan) organik
katalizörlere enzim denir.
Enzimler ;
*Endergonik bir tepkimeyi ekzergonik bir tepkime haline getirmez.
*Açığa çıkan ürün çeşidini ya da
enerji miktarını değiştirmez.
*Sadece zaten gerçekleşecek olan bir
tepkimenin çok daha hızlı bir şekilde gerçekleşmesini sağlar.
Enzimlerin Yapısı
Enzimler tersiyer protein yapılı
bileşiklerdir.
Enzimler yapı maddelerinin çeşitlerine
göre ikiye ayrılır:
1. Basit protein yapıda enzimler:
Bazı enzimler sadece amino asitlerin peptitleşmesiyle
oluşur.
Bu nedenle yapıları sadece proteinden
ibarettir.
Substratı tanıma, bağlama ve tepkimeye
sokma etkinliklerini gerçekleştirilir.
Pepsin, tripsin, kimotripsin gibi
enzimler bu gruba girer.
2. Bileşik protein yapıda enzimler:
Bu tip enzimlerde, amino asitlerin
peptitleşmesiyle oluşan bir protein kısım ve bir de protein olmayan ek kısım
bulunur.
Bu enzimlerin protein kısmına apoenzim denir.
Apoenzim sadece substrata karşı
özgüllüğü sağlar, yani substratı tanır ve bağlar, fakat tepkimeye sokamaz.
Kısaca apoenzim pasif enzimdir.
Ek kısım ise katalitik etkiyi sağlar
yani substratı tepkimeye sokar.
Apoenzim ve ek kısım birlikte aktif
enzimi meydana getirir.
Apoenzimlerin aktiffeştirilmesini
sağlayan ek kısımların iki tipi vardır:
A.Koenzim :
Enzimleri aktifleştiren küçük organik
bileşiklerdir.
Apoenzim ve koenzim ayrı ayrı
katalitik etki göstermez.
Önemli koenzimlerden bazıları NAD,
NADP ve FAD dır. Bu koenzimlerin ve diğer birçok koenzimin esas bileşeni
özellikle B grubu vitaminleridir.
B.Kofaktör:
Enzimleri aktifleştiren inorganik
maddelere kofaktör denir.
Bunların çoğu Ca++, Mg++,
Zn++, K+ ve Na+ gibi minerallerdir.
Kofaktörlerden her biri de
koenzimlerde olduğu gibi farklı apoenzimleri aktifleştirebilmektedir.
Bu nedenle bu iyonlara özgül olmayan
aktivatörler de denir.
Enzimler, belirli bir koenzim veya kofaktörle birlikte çalışır. Fakat bir
koenzim ve kofaktör birden fazla enzim ile çalışabilir.
Bu nedenle enzim çeşidi, kofaktör ve koenzim çeşidinden daha fazladır.
Enzim –Substrat İlişkisi
Enzimlerin etki ettiği maddelere substrat (etkinen madde) denir.
Enzim ile substrat arasında anahtar-
kilit uyumuna benzer bir özgünlük vardır.
Enzimin bu özgünlüğü yüzey
aktivitesinden kaynaklanır.
Enzim molekülünün sadece aktif bölge denilen bir kısmı substrata
bağlanır.
Aktif bölge protein yüzeyindeki bir
cep ya da oluk görünümündedir.
Aktif merkez noktasını enzimin protein
kısmı belirler. Substrata etki eden enzimin yardımcı kısmıdır.
Her enzimin bu yüzeyi substratına
uyacak büyüklük ve şekildedir.
*Bir çeşit enzim, bir çeşit substrata
etki eder. Bir çeşit substrat farklı enzimlerle çalışabilir.
Enzimlerin Adlandırılması
Enzimler aktif ya da inaktif durumda
olmalarına göre adlandırılır.
Eğer enzim inaktif durumda ise
katalizlediği tepkimenin ya da substratının sonuna "jen" eki
getirilerek adlandırılır,
örneğin, pepsinojen, tripsinojen gibi.
Aktif durumda ise, substratının ya da
katalizlediği tepkimenin sonuna "az" eki getirilerek adlandırılır.
Örneğin, üreaz, proteaz, oksidaz, üpaz gibi.
Her Enzim Bir Gen Kontrolünde Sentezlenir
Canlıların tümü yaşamsal olaylarını
enzim kullanarak gerçekleştirir.
Her canlı kendi enzimini kendisi
sentezler.
Enzimlerin tümü hücre içinde ve
DNA'daki genetik bilgiye uygun olarak sentezlenir.
Ancak enzimler uygun koşullar
sağlandığında hem hücre içinde hem hücre dışında çalışabilir.
Bir enzim bir genin kontrolünde
sentezlenir ve belirli bir tepkimeyi katalizler.
Buna "Bir gen - Bir enzim - Bir tepkime Teorisi" denir.
Bazı enzimlerin eksikliğine bağlı
olarak çeşitli metabolik hastalıklar ortaya çıkabilir.
Örneğin, pompe hastalığında glikojeni
yıkan enzimin yokluğundan dolayı bu polisakkaritin birikmesi, karaciğeri hasara
uğratır.
Ayrıca fenilketonuri, Tay-Sachs gibi
beyin anormallikleriyle sonuçlanan hastalıklar da enzimlerin yokluğundan
kaynaklanır.
Enzimler Takımlar Halinde Çalışırlar
Enzimler çoğunlukla takımlar halinde
çalışır.
Bir enzimin meydana getirdiği ürünü
bir sonraki kullanır.
Yani bir enzimin ürünü, bir sonraki
enzimin substratı olur.
Enzimler Genellikle Çift Yönlü Çalışır
Enzimler genellikle çift yönlü çalışır
(tersinir etkili).
Sindirim enzimleri bu genellemenin
dışında tepkimeyi tek yönlü yürütecek biçimde çalışır.
Enzimler Çok Hızlı Çalışır
Enzimler çok hızlı çalışır.
Örneğin, vücutta oluşan ve son derece
zehirli bir metabolik artık olan hidrojen peroksitin (H202)
beş milyon molekülü, katalaz enziminin varlığında bir saniyede parçalanırken,
aynı sayıda hidrojen peroksit demir atomunun katalizörlüğünde vücut dışında 300
yılda parçalanır. (Bazı tepkimelerde yan ürün olarak oluşan H2O2
, vücut için zehirli olduğundan , katalaz enzimi tarafından parçalanarak
etkisiz hale getirilir.)
*Enzimler kimyasal tepkimelerden
değişmeden çıkar ve defalarca kullanılır. Bir süre sonra yapısı bozulan
enzimler, parçalanır ve hücrede yeniden üretilir.
*Her hücrede tepkime çeşidi kadar
enzim çeşidi vardır.
*Enzimler sadece hücre içinde değil,
uygun ortam sağlandığında hücre dışında da çalışabilirler. İnsanda ağız
boşluğu, mide boşluğu gibi yerlerde görev yapan sindirim enzimleri hücre
dışında çalışan enzimlere örnek olarak verilebilir.
Enzimlerde Geri Besleme Mekanizması
Takım halinde çalışan enzimlerin
aktiviteleri geri beslenme mekanizması ile denetlenir.
Miktarı yeterli düzeye ulaşan son ürün
ilk enzime bağlanarak tepkimeyi durdurur (son ürünün inhibitör etkisi).
Hücrede son ürün tükendiğinde takımdaki
enzimler yeniden çalışmaya başlar.
Geri bildirim mekanizması takım
halinde çalışan enzimlerde miktarı belirli bir düzeye gelen son ürün, ilk
enzime bağlanarak substratla tepkimeye girmesini engeller ve tepkime durur.
Enzim Reaksiyonlarının Hızına Etki Eden Faktörler
a. Sıcaklık:
*Her enzimin en fazla aktivite
gösterdiği bir sıcaklık derecesi vardır. Buna optimum sıcaklık denir. Bu değer pek çok canlıda 30 - 40 °C
arasındadır . *Sıcaklık derecesi optimum değerin altına düştüğünde veya üstüne
çıktığında enzimatik reaksiyon hızı azalır.
Yüksek sıcaklıkta (genellikle 55 -
60°C de) enzimlerin yapısı bozulur.
Düşük sıcaklıkta enzimlerin etkinliği
azalır. Bu durumda sıcaklığın belirli bir dereceye kadar artırılması, enzimin
etkinliğini de artırır. Yani düşük sıcaklık enzimlerin yapısını bozmaz.
b.pH derecesi:
Enzimler pH değişimlerine karşı çok
duyarlıdır. Enzimlerin büyük çoğunluğu optimum olarak nötre yakın pH'larda
çalışırken bazıları farklılık gösterebilir, örneğin midede proteinleri sindiren
pepsin enzimi pH = 2'de, yani oldukça asidik bir ortamda en iyi çalışır.
Buna karşılık pankreastan ince
bağırsağa salgılanan ve yine protein sindiriminde görev alan tripsin enzimi pH
= 8,5'ta, yani bazik ortamda etkilidir. Kuvvetli asit ve bazlar enzimlerin
yapısını bozar.
c.Enzim yoğunluğu:
Eğer pH ve sıcaklık uygunsa yeterli
miktarda substrat bulunan bir ortamda, enzim yoğunluğu arttıkça reaksiyon hızı
da artar.
Sınırlı miktarda substrat bulunan bir
ortamda, enzim yoğunluğu artırılırsa reaksiyon bir süre devam eder ve sonra
durur. Bunun sebebi ortamda enzimin etkileyeceği substratın kalmamasıdır.
d.Substrat yoğunluğu:
Enzim miktarı sabit tutulup substrat
yoğunluğu artırılırsa, reaksiyon hızı en yüksek noktaya ulaştıktan sonra sabit
kalır.
Bunun nedeni enzimlerin bir süre sonra
substrata doymuş hale gelmeleri ve hiç boş kalmaksızın çalışmalarıdır. Yani
enzimlerin hepsi bir substrata bağlı durumda bulunurlar ve birini
bıraktıklarında diğerine bağlanırlar. Sonuçta daha fazla substrat eklense bile
reaksiyon hızı artmaz.
e.Substrat yüzeyi:
Enzimler etkilerini substratın dış
yüzeyinden başlayarak gerçekleştirdikleri için, substrat yüzeyi arttıkça
reaksiyon hızı da artar.
Substratın küçük parçalara bölünmesi,
toplam yüzeyi artıracağından enzimin etkinliğinde de artışa yol açacaktır. Bu
yüzden kıyılmış et aynı miktar parça etten daha kolay sindirilir.
f. Su:
Enzimlerin büyük bir kısmı işlevlerini
su içinde gösterirler. Çünkü moleküllerin birbirine çarparak reaksiyonu
gerçekleştirebilmesi için hareketi sağlayacak sıvı bir ortamın olması gerekir.
Bu nedenle su miktarı enzim etkinliğinde önemlidir. Genellikle su miktarı %
15'in altında olduğu zaman enzimler işlev göstermezler.
Sulandırılan reçel ve balın bozulmasının ya da
besinlerin kurutularak saklanmasının nedeni, enzimlerin etkinlik gösterebilmeleri
için belirli miktarda suya ihtiyaç duymalarıdır.
g. Aktivatör ve inhibitör maddeler:
Enzimlerin etkinliğini artıran
maddelere aktivatör denir.
Bazı aktivatörler enzimin substratı
ile birleşmesini kolaylaştırırken, bazıları enzimin aktif merkezini daha da
aktif hale getirerek enzim etkinliğini artırırlar.
Aktivatörlere örnek olarak klor ve
magnezyum gibi bazı iyonlar verilebilir.
h.İnhibitör maddeler
Enzimin üç boyutlu yapısını bozan,
enzime bağlanarak ya da ortamda birikerek enzimin çalışmasını durduran
etkenlere inhibitör denir.
İnhibitör tersinir olarak enzimi bağlar ve aktif bölgenin substrata
bağlanmasını önler.
Bazı inhibitörler serbest enzime değil
enzim substrat kompleksine bağlanır.
