ENZİMLER

Hücrede yaşamsal faaliyetlerin gerçekleşmesi için gerekli olan maddelerin yapım ve yıkımının temelde kimyasal reaksiyonlara dayandığı bilinmektedir. Bir hücrede meydana gelen yapım ve yıkım reaksiyonlarının tümüne metabolizma adı verilir.
Kimyasal bir reaksiyonun başlayabilmesi için reaksiyona girecek olan maddelerin yeterince birbirlerine yaklaştırılması ve aktifleşmeleri gerekir. Tepkimenin başlamasını sağlayan enerji düzeyine aktivasyon enerjisi denir. Dolayısıyla her kimyasal reaksiyonun önünde bir enerji engeli vardır. "Aktivasyon enerjisi" denilen bu enerji engeli aşılmadan reaksiyon başlamaz. Molekülleri etkileşime sokmak için aktivasyon enerjisini düşürmek gerekir. Reaksiyonların gerçekleşmesi iki şekilde olur.

A-) Reaksiyona girecek maddelerin ısıtılması aktivasyon enerjisine ulaşmayı sağlayarak tepkimeyi hızlandırır. Ancak canlıların yapıları yüksek ısıda yapısı bozulan proteinlerden oluştuğu için yüksek ısı kullanılamaz.
B-) Katalizör kullanılması ile biyokimyasal reaksiyonlara girecek moleküller aktifleşir ve aktivasyon enerjisi düşürülür. Böylece tepkimenin düşük enerji düzeyinde gerçekleşmesini sağlanır.
Katalizör, reaksiyonlara girerek reaksiyonları hızlandıran ve hiçbir değişikliğe uğramadan reaksiyondan çıkan maddelere denir. Canlılarda kullanılan biyolojik katalizörlere ise enzim adı verilir.

Enzimlerin Yapısı

Enzimler canlılarda DNA şifresine uygun üretilen özel protein yapıda moleküllerdir. Enzimin protein kısmına apoenzim denir.
Bazı enzimler sadece protein kısımdan oluşur. Bu tip enzimlere basit enzimlerdenir. 
Örnek: sindirim enzimleri

Enzimlerin çoğu ise esas ve yardımcı kısım olmak üzere iki bölümden oluşur. Esas kısım proteinden (apoenzim) oluşmuştur. yardımcı kısım ise vitamin (koenzim) veya minerallerden (kofaktör) oluşur. 

Protein kısım enzimin hangi maddeyi etkileyeceğini belirlerken koenzim veya kofaktör ise enzimin iş gören kısmını oluşturur. Yardımcı kısım protein kısma göre daha küçüktür. 
Holoenzimler ancak esas ve yardımcı kısım birarada iken çalışabilirler. Koenzim ve kofaktörler apoenzimlerle reaksiyon boyunca bereberlerdir. Reaksiyon bitiminde ayrılırlar.

Bileşik enzimlerin protein kısmı her enzim çeşidinde farklıdır. Ancak farklı bileşik enzimlerin yapısında aynı kofaktör veya koenzim çeşidi bulunabilir. Bu nedenle hücredeki enzim çeşidi koenzim ve kofaktör çeşididen daha fazladır.

NAD, FAD ve NADP gibi hidrojen taşıyan moleküller koenzim olarak görev yapar. Koenzimlerin esas bileşenleri özellikle B grubu vitaminleridir. 
Ca, Mg, Zn, K, Na, Cu ve Fe gibi metal iyonları birçok enzimle kofaktör olarak iş görür.


Enzimlerin Özellikleri

?Her enzim bir genin kontrolünde meydana gelir.
(bir enzim bir gen hipotezi)
?Enzimler sitoplazmada, serbest olarak bulunabilecekleri gibi belli hücre organellerinde de (mitokondri, kloroplast gibi) bulunabilirler.
?Enzim sentezinin kontrolünü sağlayan mekanizmaya feed-back denir. Bu mekanizma sayesinde hücrede gereksiz madde yığılmasının önüne geçilir.
?Enzimlerin etki ettiği maddeye substrat denir.
?Enzimlerin etkilerini substratın dış yüzeyinden başlattığı için yüzey genişledikçe enzimlerin etkinliği artar.
?Enzim ile substratı arasında yüzey uyumu vardır. Bu nedenle sadece belirli substratlara etki ederler. (anahtar-kilit modeli) 

Enzimin protein kısmında aktif bölge adı verilen özel bir bölüm bulunur. Bu kısım substrat ile yüzey uyumuna sahiptir. Enzim, aktif bölgesinden substratına bağlanır ve geçici bir bileşik (enzim-substrat kompleksi) oluşur. Enzim, substrat üzerinde değişiklik yaparak onu ürünlere dönüştürürken kendisi hiç bir değişime uğramadan reaksiyondan çıkar.

?Enzimler, reaksiyonlardan etkilenmeden çıktıkları için tekrar tekrar kullanılabilirler. Ancak yapısı bozulan enzimler parçalanır ve hücrede yeniden üretilir.
?Her enzim sadece bir çeşit kimyasal reaksiyonu gerçekleştirir. Bu nedenle hücredeki tepkime çeşidi kadar enzim çeşidi bulunur. Örnek: lipaz enzimi sadece yağları sindirebilirken, maltaz enzimi ise maltoz moleküllerini hidroliz eder.
?Enzimler hücre içinde üretilmesine rağmen hem hücre içinde hem de hücre dışında aktif olarak çalışabilirler.
Örnek: Solunum enzimleri hücre içinde, sindirim enzimleri mide ve bağırsak boşluğunda çalışır.
?Tüm canlılar enzim üretir ve kullanır.
?Bazı enzimler çift yönlü çalışır.
?Aktivasyon enerjisini düşürüp başlamış reaksiyonu hızlandırırlar.
?Enzimler genellikle takım halinde çalışırlar. Bu durumda bir enzimin ürünü bir başka enzimin substratı olabilir.

Aktif durumdaki enzimler genellikle substratın sonuna -az eki getirilerek adlandırılır. Örnek: lip-az
Pasif durumdaki enzimler ise substratın veya katalizlediği tepkimenin sonuna -jen eki getirilerek adlandırılır. Örnek: pepsinojen, tripsinojen


Enzimlerin çalışmasına etki eden faktörler

Enzimlerin çalışması ve enzimatik reaksiyonların hızı çeşitli faktörlere bağlı olarak değişebilir.

a-) Sıcaklık




Bir enzimin en iyi çalıştığı sıcaklığa optimum sıcaklık denir. Sıcaklığın düşürülmesi enzimin çalışmasını yavaşlatır ancak protein yapıyı bozmaz. Bu nedenle optimum sıcaklığa yüksenildiğinde enzimler tekrar hızlanır. Enzimler protein yapıda oldukları için sıcaklığın yükseltilmesi belirli bir değerden sonra enzim yapısının bozulmasına neden olur. Enzimin protein yapısı bozulmuşsa sıcaklık optimum değere indirilse dahi enzimler çalışamaz. 

b-) Enzim Yoğunluğu
Substrat miktarı sınırlı ise enzim yoğunluğu sürekli arttırıldığında reaksiyon hızı bir süre artar sonrasında azalır ve sona erer.
Substrat miktarı yeterli ise enzim yoğunluğu arttıkça reaksiyon hızı da doğru orantılı olarak artar.
Eğer substrat miktarı sabit ise reaksiyon hızı enzim yoğunluğundaki artışa paralel olarak önce artar sonra sabit hızla devam eder.

c-) Substrat Yoğunluğu
Enzim miktarı sabitken substrat yoğunluğu arttırılırsa reaksiyon önce hızlanır sonra sabit hızla devam eder.
Enzim miktarı yeterli olduğunda substrat yoğunluğu arttırılırsa reaksiyon hızı doğru orantılı olarak artar.


d-) Substrat Yüzeyi
Enzimler etkilerini substratın dış yüzeyinden başlattıklarından dolayı substrat yüzeyi arttıkça enzimin çalışma hızı da artar.

e-) pH Derecesi


Her enzimin optimum çalıştığı bir pH değeri vardır. Ortamın pH derecesinin değişmesi enzimlerin kimyasal yapısını geri dönüşümsüz olarak bozabilir.






f-) Ortamdaki Su Miktarı
Enzimler ancak sulu ortamda çalışır. Genellikle su yoğunluğunun 'in altında bulunduğu ortamlarda çalışmazlar.

g-) İnhibitörler
Enzimlerin çalışmasını yavaşlatan veya durduran maddelerdir. Örnek: siyanür, kurşun, civa gibi metal iyonları

h-) Aktivatörler
Enzimlerin çalışmasını hızlandıran maddelerdir. Örnek: HCl, Ca, Mg ve B grubu vitaminleri