Biyokimyasal Reaksiyonlardaki Enzimleri Anlama
Aslında enzim kavramı sandığımızdan çok daha fazla hayatımızda yer alan, çoğu zaman bilinçsizce tercih ettiğimiz bir maddedir. Peki nasıl mı diyorsunuz? Örneğin en sevdiğiniz kıyafetinize hiç yemek döktüğünüz oldu mu? Sanırım pek çoğumuz bunu istemeden de olsa yapmıştır. Sonrasında ilk işimiz bu lekeyi çıkartmaya çalışmak olur. İşte bu kısımda biz farkında olmasak da enzim devreye giriyor, kullandığımız pek çok leke çıkarıcıda gıdalardan kaynaklanan protein lekesini çıkartmak için proteinleri parçalayan enzimler kullanıyor. Daha pek çok kullanım alanı olan bu maddenin bu nasıl yaptığını öğrenmek ister misiniz? Önce enzimin ne olduğunu anlayıp sonrasında çalışma mekanizmasını öğrenelim.
Enzim nedir?
Canlı organizmalarında katalizör görevi görerek ve kimyasal reaksiyonların yapısını etkilemeden hızını ayarlayan bir maddedir. Tüm canlı organizmalarda gerçekleşen biyolojik olaylar çoğunlukla kimyasal reaksiyonlar ve enzimler tarafından düzenlenir. Enzimler olmadan, bu reaksiyonların çoğu ya çok yavaş gerçekleşir yada hiç gerçekleşmez. Enzimler hücre metabolizmasında gerçekleşen olayları katalizler . Örneğin, proteinler , karbonhidratlar ve yağlar gibi büyük besinleri daha küçük moleküllere ayırarak gıdaların sindirilmesini sağlar. Enzim eksikliği hastalıklara neden olabilir. Örneğin albinizm ve fenilketonüri gibi birçok kalıtsal hastalık, belirli bir enzimin eksik olmasından dolayı ortaya çıkar.
Enzimler, endüstriyel ve tıbbi uygulamalarda pek çok kullanım alanına sahiptir. Şarap fermantasyonu, ekmeğin mayalanması, peynir üretimi ve bira gibi yiyecek ve içeceklerin üretimlerinde geçmişte olduğu gibi günümüzde de enzim kullanılır. Ancak 19. yüzyıl olana kadar enzimin kullanılma sebebi tam olarak bilinmiyordu. Sonradan, bu reaksiyonların gerçekleşme nedenlerinin enzimlerin katalitik aktivitesinin nedeniyle olduğu anlaşılmıştır. Bu süreçten sonra enzimlerin, organik kimyasal reaksiyonların gerçekleştiği endüstriyel işlemlerde kullanımı artmıştır. Enzimlerin kullanım alanı sadece gıda sektöründe değil, tıpda hastalığa neden olan mikroorganizmaların öldürülmesinde, yaraların daha hızla iyileşmesinde ve bazı hastalıkların teşhisinde kullanılır.
Enzim mekanizması nasıl çalışır?
Enzimler, kimyasal bir reaksiyonun meydana gelmesi için gereken aktivasyon enerjisini düşürerek çalışır .Enzimler bir reaksiyonun dengesini değiştirir, ancak reaksiyon süresince tüketilmezler. Enzimler spesifiktir. Başka bir ifadeyle, bir reaksiyonu katalize eden bir enzim farklı bir reaksiyon üzerinde herhangi bir etki göstermeyebilir.
Enzim, substratı doğru dizilişiyle yönlendiren bir veya daha fazla bağlanma yeri içeren aktif bir bölge ve ayrıca molekülün aktivasyon enerjisini azaltan bir katalitik bölge içerir. Bir enzim yapısı, aktif bölgeyi substrata en iyi şekilde bağlamak için hareket eder . Bir aktivatör veya inhibitör, enzim aktivitesini etkileyen bir diziliş değişikliğine neden olabilir ve bu durumda bağlandığı bölgeye allosterik bölge denilir.
Bazı enzimler , katalitik bir etki gösterebilmek için kofaktör adı verilen ek bir kimyasal gerektirir . Kofaktör bir metal iyonu veya vitamin gibi organik bir madde olabilir. Kofaktörler enzimlere gevşek veya sıkı olarak bağlanabilir. Sıkı bağlanmış kofaktörlere protez grupları denir .
Enzimlerin substratlarla nasıl etkileşime girdiğine dair iki fikir ortaya atılmıştır. Biri, 1894’te Emil Fischer tarafından önerilen “anahtar ve kilit” modeli, diğeri ise 1958’de Daniel Koshland tarafından önerilen kilit ve anahtar modelin bir farklı versiyonu olan indüklenmiş uyum modelidir . Anahtar ve kilit modelinde, enzim ve substrat birbiriyle uyumlu üç boyutlu şekillere sahiptir. İndüklenen uyum modeli ise enzim moleküllerinin substrat ile etkileşimesi için şekillerini değiştirebileceği söylemektedir. Bu model enzim ve bazen de substratın, aktif bölge tamamen bağlanıncaya kadar şekil değiştireceğini söylemektedir.
Enzim aktivitesini etkileyen faktörler nelerdir?
Kataliz ettikleri reaksiyonlarda tükenmeden defalarca kullanılabildikleri için enzimler çok az miktarda kullanılabilmektedir. Standart bir enzim molekülü saniyede 1.000 substrat molekülünün dönüşmesini sağlar. Enzimatik reaksiyon hızı, substrat derişimi ile doğru orantılıdır. Ayrıca, enzim moleküllerinin tamamının aktif bölgeleri birbirine bağlandığında hız en yüksek seviyeye ulaşır. Bu noktaya ulaşıldığında enzimin doymuş olduğunu söyleyebiliriz. Bir tepkimede gerçekleşen reaksiyonun hızını, aktif bölgedeki substratın ürünü dönüştürme hızı belirler.
Enzimler nasıl sınıflandırılır?
Enzimleri sınıflandırmak için kullanılan altı geniş kategori vardır:
- Oksidoredüktazlar, elektron transferinde rol alır.
- Hidrolazlar, substrattan bir su molekülü alır.
- İzomerazlar, bir izomer oluşturmak için bir moleküldeki bir grubu ayırır.
- Ligazlar (sentetazlar), bir nükleotid içindeki bir pirofosfat bağının parçalanmasını yeni kimyasal bağ oluşumunu sağlar.
- Oksidoredüktazlar, elektron transferindeki hareketi sağlar.
- Transferazlar, bir kimyasal grubun bir molekülden diğerine aktarımını sağlar.
Enzim Örnekleri
5000’den fazla biyokimyasal reaksiyonu katalizlemek amacıyla enzimler kullanılır. Sanayi ve ev ürünlerinde, bira, şarap ve peynir yapında kullanılır. Yaygın kullanılan enzim örnekleri:
- Tükürükte bulunan amilaz, karbonhidratlı gıdaların ilk sindirimini ağızda gerçekleştirir.
- Papain, eti yumuşatma ve protein moleküllerini bir arada tutan bağları kırmaya sağlar.
- Çamaşır deterjanı ve leke çıkarıcılarda özellikle gıdalar nedeniyle oluşan protein lekelerini parçalar ve kumaşlardaki yağların çözünmesine yardımcı olması amacıyla da enzimler kullanılır.
- DNA polimeraz enzimi DNA kopyalanırken reaksiyonu katalize ederek doğru bazların kullanılıp kullanılmadığını kontrol eder.
Hazırlayan: Rabiye Baştürk
Kaynak: 1 (Erişim: Mayıs 28, 2018) 2 (Erişim: Mayıs 28, 2018)
