Enzim neye denir, enzimlerin yapısı, önemi, görevleri nelerdir? Enzimlerin özellikleri, 9. sınıf düzeyine uygun enzimler konu anlatımı
Enzimler Konu Anlatımı (9. Sınıf)
ENZİMLERİN YAPISI
Enzimler, canlı hücrelerde üretilen protein yapılı moleküllerdir. Proteinler hücrede, DNA’daki kalıtsal bilgiye (gen) göre sentezlenir. Enzimler yapısına göre bileşik ve basit enzimler olarak iki gruba ayrılır.
Bileşik enzim (Holoenzim): Protein ve protein olmayan iki kısımdan oluşurlar. Protein kısmına apoenzim denir. Protein olmayan kısım organikse koenzim, inorganikse kofaktör adını alır.
Enzimlerin esas iş yapan bölümü, koenzim ya da kofaktör kısmıdır ve enzimin protein olan bölümüne göre daha küçüktür. Enzimin hangi maddeye etki edeceğini, protein kısmı belirler. Apoenzim ile protein olmayan kısmın birlikte oluşturduğu gruba, bileşik enzim anlamına gelen holoenzim denir.
NAD (Nikotinamit adenin dinükleotit), FAD (Flavin adenin dinükleotit), NADP (Nikotinamit adenin nükleotit fosfat) gibi hidrojen taşıyan moleküller ile B grubu vitaminler koenzim olarak görev yapar.
Ca+2, Mg+2, Zn+2, K+, Na+, Cu+2, Fe+2 gibi metal iyonları, birçok enzimde kofaktör olarak iş görür.
ENZİMLERİN ÖZELLİKLERİ
***Enzimler genellikle çift yönlü çalışır (tersinir). Bu şekilde moleküllerin parçalanması ya da birleşmesi sağlanmış olur.
- ***Enzimler çok hızlı çalışır. Örneğin üre, enzim olmadan hidroliz olayı ile yüz yılda parçalanabilir. Ancak bir üreaz enziminin varlığında, saniyede 30000 üre molekülü parçalanabilir.
- ***Enzimler kimyasal tepkimelerden değişmeden çıkar; tekrar tekrar kullanılır. Bir süre sonra yapısı bozulan enzimler parçalanır ve hücrede yeniden üretilir.
- ***Enzimlerin etki ettiği maddelere substrat (etkinen madde) denir. Enzim, substrat ilişkisi, anahtar ile kilitin uyumuna benzer. Enzim molekülünde, aktif bölge denilen özel bir bölüm bulunur.
- ***Enzim substratına, geçici olarak aktif bölgeden bağlanır ve enzim – substrat bileşiği (ES) meydana gelir. Enzimler substrata, dış yüzeyinden etki eder. Bu aşamadan sonra substrat ürüne dönüşür.
***Enzimler hücrede takımlar halinde çalışır. Bir enzimin etki ettiği tepkimenin ürünü, kendinden sonra gelecek enzimin substratını oluşturur.
Örneğin, nişasta parçalanırken amilaz enziminin ürünü olan maltoz, maltaz enziminin substratını oluşturur.
Enzimler aktif ya da inaktif durumda olmalarına göre adlandırılır. Eğer inaktif durumda ise, substratının sonuna ya da katalizlediği tepkimenin sonuna jen eki getirilerek adlandırılır. Örneğin, kimotripsinojen, pepsinojen vb.
Aktif durumda ise, substratının sonuna ya da katalizlediği tepkimenin sonuna, az eki getirilerek adlandırılır. Örneğin, oksidaz, proteaz, lipaz, ribonükleaz vb.
Enzimlerin Önemi
Hücrelerde organik ve inorganik maddeler, biyokimyasal tepkimelerle sürekli değişir. Bu yüzden enzimler, canlı yaşamında çok önemlidir.
Örneğin, organik molekül olan amino asitlerden protein sentez-lenmesi enzimler aracılığıyla olur. Solunum ve fotosentez olayları da enzimlerin yardımıyla gerçekleşir. Bütün bu olaylar olurken canlı; büyür, hareket eder, hücre ve dokuları yenilenir.
Eğer enzimler olmasaydı, biyokimyasal tepkimelerin çoğu ya hiç olmazdı ya da son derece yavaş gerçekleşirdi. Kısacası enzimler, vücuttaki kimyasal tepkimeleri gerektiği gibi hızlandıran ya da yavaşlatan; ama bu tepkime sırasında hiçbir yapısal değişikliğe uğramayan birer katalizörlerdir.
Bazı enzimlerin eksikliğine bağlı olarak da çeşitli metabolik hastalıklar ortaya çıkabilir. Örneğin Pompe hastalığında, glikojeni yıkan enzimin yokluğundan dolayı bu polisakkaritin birikmesi, karaciğeri hasara uğratır.
Enzimler, hücrede üretilmesine rağmen hücre dışında da çalışabilir. Enzimlerin bu özelliğinden dolayı çeşitli sanayi dallarında yararlanılır. Örneğin bazı lekeleri temizlemek için üretilen biyolojik katkılı deterjanlarda yapay enzimler bulunur.
Enzim Çalışmasını Etkileyen Faktörler
Sıcaklık: Enzimler protein yapıda olduğu için, ortamdaki sıcaklık değişmelerinden etkilenir. Bu nedenle belirli sıcaklıklarda işlevleri gerçekleşir. Enzimin en iyi çalışabileceği sıcaklığa, optimum sıcaklık denir (30-35°C).
Daha düşük ya da daha yüksek sıcaklık, enzimlerin çalışma hızını azaltır. Enzimlerin yapısı yüksek sıcaklıkta tamamen bozulurken, düşük sıcaklıkta bozulmaz. Dolayısıyla besinlerin dondurularak saklanması, enzimlerin inaktif hale geçmesi anlamına gelir.
pH derecesi: Her enzimin optimum çalıştığı, bir pH aralığı vardır. Genellikle enzimler pH’ın 7 olduğu ortamlarda en iyi çalışırken, bazıları farklılık gösterir. Örneğin, insanda pepsin pH 2 olan ortamda, tripsin pH 8,5 olan ortamda en iyi çalışır.
Su miktarı: Enzimlerin etkinliği, ortamın su yoğunluğuna bağlı olarak değişir. Genellikle su miktarı %15’in altında olan ortamlarda enzimler görev yapamaz. Bu nedenle bitki tohumları kuru ortamda çimlenmez.
Enzim miktarı: Ortamda yeterli miktarda substrat bulunduğunda, enzim yoğunluğuna bağlı olarak tepkimenin hızı da artar.
Substrat miktarı: Enzim miktarının sabit tutulduğu bir ortamda, substrat yoğunluğu arttıkça, tepkimenin hızı da artar. Tepkime hızı en yüksek noktaya eriştikten sonra sabit kalır. Çünkü enzim substrat ile iyice doymuştur.
Substrat yüzeyi: Enzim etkinliği substratın dış yüzeyinden başladığı için, substrat yüzeyi arttıkça tepkimenin hızı da artar.
Diğer kimyasal maddelerin etkisi: Bazı maddeler enzimlerin etkinliğini arttırır. Bu maddelere aktivatör madde denir. Örneğin, mide hücreleri tarafından üretilen pepsinojen, ancak hidroklorik asit (HCI) ile aktifleşirse çalışabilir.
Bazı maddeler de enzimlerin etkinliğini durdurur. Bunlara Inhibitor madde denir, inhibitor, enzime kovelent bağla bağlanırsa geri dönüşümsüz, zayıf bağla bağlanırsa geri dönüşümlüdür. İn-hibitörler genellikle enzimin aktif bölgesine tutunarak, enzimin substratla tepkimeye girmesini önler.
Organizmanın çevresinden almış olduğu bazı zehirler, enzimi in-hibe ederek etkili olur. Örneğin DDT gibi tarım ilaçları, sinir sistemindeki enzimlerin inhibitörüdür.
