Back to the topics list

enzimler

Öğrenme hedefleri

Bu derste öğreneceğiz

1. Enzimler nedir?
2. Enzimlerin temel özellikleri
3. Enzimler nasıl çalışır?
4. Kilit ve Anahtar Hipotezi
5. Uyarılmış Uyum Hipotezi
6. Enzim aktivitesini etkileyen temel faktörler
7. Altı farklı enzim türü

ENZİMLER NEDİR?

Enzimler, süreçte kendileri değişmeden kimyasal reaksiyonları hızlandıran biyolojik katalizörlerdir. Canlı bir sistem, aktivitesini enzimler aracılığıyla kontrol eder.

Bazı enzim örnekleri,

• Laktaz - Laktozu Glikoz ve Galaktoza ayırır.
• Katalaz - Hidrojen peroksiti su ve oksijene ayırır
• Glikojen sentaz - Glikoz molekülleri arasında glikozidik bağların oluşumunu katalize eder.
• ATPase - ATP'yi ADP'ye ayırarak enerji üretir

ENZİMLERİN BAŞLICA ÖZELLİKLERİ NELERDİR?

1. Bir enzimin temel işlevi, reaksiyon hızını arttırmaktır.
2. Enzimler spesifiktir, yani spesifik bir şekle sahiptirler, bu nedenle sadece belirli bir substrat aktif bölgesine uyacaktır.
3. Enzimler, düşük aktivite durumundan yüksek aktivite durumuna ve tersi yönde düzenlenir.

ENZİMLER NASIL ÇALIŞIR?

Bir hücredeki reaksiyonların çoğu, hücreyi yok edecek çok yüksek sıcaklıklar gerektirir. Enzimler, bir reaksiyonun aktivasyon enerjisini düşürerek çalışırlar. Bir reaksiyonun aktivasyon enerjisi, bir molekül içindeki bağlara baskı uygulayarak veya molekülleri birbirine yakın tutarak düşürülür. Bu, bir reaksiyon olasılığını artırır ve böylece onu başlatmak için gereken enerjiyi azaltır.

Enzimin bağlandığı moleküle substrat denir. Substrat, enzimin aktif bölge olarak adlandırılan küçük bir bölümüne bağlanır. Reaksiyon sonunda üretilen moleküle 'ürün' denir. Reaksiyon tamamlandıktan sonra, enzim ürünü serbest bırakır ve başka bir substrat ile bağlanmaya hazırdır.

Enzim etkisini açıklayan iki teori vardır.

KİLİT VE ANAHTAR TEORİSİ

İlk olarak 1894'te Emil Fischer tarafından öne sürüldü. Kilit ve Anahtar Hipotezi, enzimlerin substrat reaksiyonlarını nasıl katalizlediğinin bir modelidir. Enzimlerin aktif bölgelerinin şeklinin, substratın şekline tam olarak tamamlayıcı olduğunu belirtir. Bir substrat molekülü, aktif bölge şekli tamamlayıcı olan bir enzimle çarpıştığında, substrat aktif bölgeye sığacak ve bir enzim-substrat kompleksi oluşacaktır. Enzim reaksiyonu katalize edecek ve ürünler, enzimle birlikte bir enzim-ürün kompleksi oluşturacaktır. Bu modele göre, bir enzimin ters bir reaksiyonu katalize etmesi mümkündür.

UYUM HİPOTEZİ

Bu, enzimlerin çalışma şeklini açıklamak için daha yeni ve yaygın olarak kabul edilen bir modeldir. Aktif sitelerin şeklinin tam olarak tamamlayıcı olmadığını, ancak tamamlayıcı hale gelmek için belirli bir substratın varlığında şekil değiştirdiğini belirtir.

Bir substrat molekülü bir enzimle çarpıştığında, eğer bileşimi spesifik olarak doğruysa, enzimin aktif bölgesinin şekli değişir, böylece substrat kendi içine sığar ve bir enzim-substrat kompleksi oluşabilir. Reaksiyon daha sonra katalize edilir ve bir enzim-ürün kompleksi oluşur.

ENZİM AKTİVİTESİNİ ETKİLEYEN FAKTÖRLER

Enzimin ve substratın ortamı, reaksiyonun hızını etkileyebilir. Bazı durumlarda çevre, enzimin çalışmayı durdurmasına ve hatta çözülmesine neden olabilir. Bir enzim çalışmayı bıraktığında buna “denatüre” diyoruz.

Enzim aktivitesini etkileyebilecek bazı faktörler şunlardır:

• Sıcaklık – Sıcaklık, reaksiyon hızını etkileyebilir. Sıcaklık ne kadar yüksek olursa, reaksiyon o kadar hızlı gerçekleşir. Bununla birlikte, sıcaklığı tolere edilebilir bir aralığın dışında artırmak veya azaltmak, aktif bölgedeki kimyasal bağları etkileyerek onları substratları bağlamak için daha az uygun hale getirebilir. Çok yüksek sıcaklıklar bir enzimin denatüre olmasına, şeklini ve aktivitesini kaybetmesine neden olabilir.
• pH – pH aynı zamanda enzim fonksiyonunu da etkileyebilir. Aktif bölge amino asit kalıntıları genellikle kataliz için önemli olan asidik veya bazik özelliklere sahiptir. pH'daki değişiklikler bu kalıntıları etkileyebilir ve substratların bağlanmasını zorlaştırabilir. Enzimler en iyi belirli bir pH aralığında çalışır ve sıcaklıkta olduğu gibi, aşırı pH değerleri (asidik veya bazik) enzimlerin denatüre olmasına neden olabilir.
• Enzimlerin ve substratın konsantrasyonu - Reaksiyon hızı, artan substrat konsantrasyonuyla bir noktaya kadar artar, bunun ötesinde substrat konsantrasyonundaki herhangi bir artış, reaksiyon hızında önemli bir değişiklik üretmez. Bunun nedeni, substratın belirli bir konsantrasyonundan sonra enzim üzerindeki tüm aktif bölgelerin dolması ve daha fazla reaksiyon oluşamamasıdır.
• İnhibitörler - İnhibitörler, enzimlerin aktivitesini durdurmak için özel olarak yapılmış moleküllerdir. Reaksiyonu yavaşlatabilir veya tamamen durdurabilirler. Bazı inhibitörler enzime bağlanarak onun şekil değiştirmesine ve düzgün çalışmamasına neden olur. Bir inhibitörün zıttı, reaksiyonu hızlandırmaya yardımcı olabilecek bir aktivatördür.

ENZİM TÜRLERİ

İnsan vücudu altı ana grup veya enzim sınıfından oluşur:

1. Oksidoredüktazlar – Bu enzimler, oksidasyon ve indirgeme reaksiyonlarının hızını arttırır. Redoks reaksiyonları olarak da adlandırılan bu reaksiyonlarda, reaktanlardan biri, diğer reaktanın kazandığı bir çift elektron verir. Elektron çifti vericisinin oksitlendiği ve indirgeyici bir ajan gibi davrandığı söylenirken, indirgenmiş elektron çifti alıcısına oksitleyici ajan denir. Örnekler arasında sitokrom oksidaz ve laktat dehidrogenaz yer alır.
2. Transferazlar – Bu enzimler, metil ₍ CH3), asetil ₍ CH3CO) veya amino ( _NH2 ) grupları gibi atom gruplarının bir molekülden diğerine transferiyle birlikte hızlanır. Asetat kinaz ve alanin deaminaz transferazlara örnektir.
3. Hidrolazlar – Bu enzimler hidroliz reaksiyonlarını hızlandırır. Hidroliz reaksiyonları, genellikle sudaki -OH'yi (hidroksil grubu) ürünlerden birine ve tek bir -H'yi (hidrojen atomu) bağlayarak iki kardeş ürün oluşturmak üzere bir moleküldeki bir bağı ayırmak için su ₍ H20) kullanır. diğeri Bu sırada -H ve -OH bileşenlerinin yer değiştirdiği atomlardan yeni bir molekül oluşur. Sindirim enzimleri lipaz ve sukraz hidrolazlardır.
4. Liyazlar – Bu enzimler, bir moleküler grubun bir çift bağa eklenmesi veya bir çift bağ oluşturmak için yakındaki atomlardan iki grubun çıkarılması oranını arttırır. Bunlar, ayrılan bileşenin su veya su kısımlarıyla yer değiştirmemesi dışında hidrolazlar gibi davranır. Bu enzim sınıfı, oksalat dekarboksilaz ve izositrat liyazı içerir.
5. İzomerazlar – Bu enzimler izomerizasyon reaksiyonlarını hızlandırır. Bunlar, reaktandaki tüm orijinal atomların tutulduğu, ancak reaktanın bir izomerini oluşturmak üzere yeniden düzenlendiği reaksiyonlardır. İzomerler, aynı kimyasal formüle, ancak farklı düzenlemelere sahip moleküllerdir. Örnekler arasında glikoz-fosfat izomeraz ve alanin rasemaz bulunur.
6. Ligazlar - Sentetazlar olarak da adlandırılan bu enzimler, iki molekülün birleşme oranını arttırır. Bunu genellikle adenozin trifosfatın (ATP) parçalanmasından elde edilen enerjiyi kullanarak gerçekleştirirler. Ligaz örnekleri arasında asetil-CoA sentetaz ve DNA ligaz yer alır.