I.TANIM Enzimler , metabolizma reaksiyonlarını hızlandıran, biyolojik katalizörlerdir.
description
Transcript of I.TANIM Enzimler , metabolizma reaksiyonlarını hızlandıran, biyolojik katalizörlerdir.
![Page 1: I.TANIM Enzimler , metabolizma reaksiyonlarını hızlandıran, biyolojik katalizörlerdir.](https://reader033.fdocuments.net/reader033/viewer/2022061602/56813a0b550346895da1dcd9/html5/thumbnails/1.jpg)
E N Z İ M L E RE N Z İ M L E R
Prof.Dr.Emel ULAKOĞLU ZENGİN Prof.Dr.Emel ULAKOĞLU ZENGİN Prof.Dr.M.Koray GÜMÜŞTAŞProf.Dr.M.Koray GÜMÜŞTAŞ
İ.Ü.Cerrahpaşa Tıp Fakültesi İ.Ü.Cerrahpaşa Tıp Fakültesi Biyokimya Anabilim DalıBiyokimya Anabilim Dalı
![Page 2: I.TANIM Enzimler , metabolizma reaksiyonlarını hızlandıran, biyolojik katalizörlerdir.](https://reader033.fdocuments.net/reader033/viewer/2022061602/56813a0b550346895da1dcd9/html5/thumbnails/2.jpg)
I.TANIM
Enzimler, metabolizma reaksiyonlarını hızlandıran,
biyolojik katalizörlerdir. Protein yapısında maddelerdir. Hücrenin gereksinimine uygun kataliz yaparlar. Hücre içindeki yerleşimleri metabolik olayların özelliğine
göre düzenlenmiştir.
![Page 3: I.TANIM Enzimler , metabolizma reaksiyonlarını hızlandıran, biyolojik katalizörlerdir.](https://reader033.fdocuments.net/reader033/viewer/2022061602/56813a0b550346895da1dcd9/html5/thumbnails/3.jpg)
II.ENZİMLERİN TIPTA KULLANIMI
1.Enzim aktivitelerinin ölçümü hastalıkların tanı ve izlenmesinde
kullanılır. Örn:Miyokard İnfarktüsünde: CPK (Kreatin fosfokinaz) SGOT (AST) (Serum glutamat oksaloasetat transaminaz) LDH (Laktat dehidrogenaz)
2.Kalıtsal metabolik hastalıklar bazı enzimlerin incelenmesiyle
ortaya çıkar. Örn:Galaktozemide: Galaktoz-1-fosfat uridil transferaz
3.Tedavi amacıyla bazı enzim preparatlarından yararlanılabilinir. Örn: Streptokinaz,Ürokinaz
![Page 4: I.TANIM Enzimler , metabolizma reaksiyonlarını hızlandıran, biyolojik katalizörlerdir.](https://reader033.fdocuments.net/reader033/viewer/2022061602/56813a0b550346895da1dcd9/html5/thumbnails/4.jpg)
III.ENZİMLERİN İSİMLENDİRİLMESİIII.ENZİMLERİN İSİMLENDİRİLMESİ
Etkiledikleri maddelerin (substratlarının) sonuna -az- takısı eklenerek isimlendirilir. Madde Hidroliz Enzimi Nişasta(Amilon) Amilaz Yağ (Lipos) Lipaz Protein Proteaz Üre Üreaz
Bu kurala uymayanlar: Pepsin, tripsin, pityalin
Katalizledikleri reaksiyon tipine göre: Oksidaz, dekarboksilaz
![Page 5: I.TANIM Enzimler , metabolizma reaksiyonlarını hızlandıran, biyolojik katalizörlerdir.](https://reader033.fdocuments.net/reader033/viewer/2022061602/56813a0b550346895da1dcd9/html5/thumbnails/5.jpg)
Günümüzde bu tür karışıklıkları önlemek amacıyla Uluslararası Biyokimya
Birliğinin (IUB) Enzim Komisyonu tarafından Sistematik isimlendirme
önerilmiştir. Bu sistemde her enzim, katalizlediği reaksiyon tipine ve
mekanizmasına göre isimlendirilmektedir.
Günlük kullanımda önerilen kısa isme ilaveten daha detaylı sistematik
ismin kullanılması öngörülmüştür.
SİSTEMATİK İSİMLENDİRMENİN TEMEL ÖZELLİKLERİ
1. Reaksiyonlar ve bu reaksiyonları katalizleyen enzimler, reaksiyon
mekanizmalarına göre 6 sınıfa bölünürler. Bu sınıflarında alt sınıfları
vardır.
2. Her enzimin bir kod numarası vardır (EC). Bu kod, dörtlü sayı grubu
ile gösterilir.
![Page 6: I.TANIM Enzimler , metabolizma reaksiyonlarını hızlandıran, biyolojik katalizörlerdir.](https://reader033.fdocuments.net/reader033/viewer/2022061602/56813a0b550346895da1dcd9/html5/thumbnails/6.jpg)
![Page 7: I.TANIM Enzimler , metabolizma reaksiyonlarını hızlandıran, biyolojik katalizörlerdir.](https://reader033.fdocuments.net/reader033/viewer/2022061602/56813a0b550346895da1dcd9/html5/thumbnails/7.jpg)
![Page 8: I.TANIM Enzimler , metabolizma reaksiyonlarını hızlandıran, biyolojik katalizörlerdir.](https://reader033.fdocuments.net/reader033/viewer/2022061602/56813a0b550346895da1dcd9/html5/thumbnails/8.jpg)
Sistematik İsimlendirme:
ATP + D-Glukoz ADP + D-Glukoz-6-Fosfat
Önerilen kısa isim: Hekzokinaz
Enzim kodu : EC (2.7.1.1)
Sistematik isim : ATP: glukoz fosfotransferaz
EC (2.7.1.1):
İlk sayı: Reaksiyon tipini açıklar (Major sınıf)
Transferaz sınıfı
İkinci sayı: Alt sınıf
Fosfotransferaz
Üçüncü sayı:Alt alt sınıf
Hidroksil grubunun alıcı olduğu fosfotransferaz
Dördüncü sayı:Enzim için spesifiktir. Fosfat grubunun D-glukoza
aktarıldığını açıklar. Enzimin listeye girdiği seri numarasıdır.
Hekzokinaz
![Page 9: I.TANIM Enzimler , metabolizma reaksiyonlarını hızlandıran, biyolojik katalizörlerdir.](https://reader033.fdocuments.net/reader033/viewer/2022061602/56813a0b550346895da1dcd9/html5/thumbnails/9.jpg)
IV.ENZİMLERİN ÖZELLİKLERİIV.ENZİMLERİN ÖZELLİKLERİ
1. Enzimler protein yapısında maddelerdir:• Protein yapısına istisna olarak bazı RNA tipleri gösterilebilir. • Bunlar, fosfodiester bağlarının yıkımı ve sentezi esnasında enzim gibi davranabilirler.
Katalitik etkiye sahip RNA’ya Ribozim denir.
2.Enzimler özgül moleküllerdir.Enzimler yalnız belirli reaksiyonları katalizledikleri ve ortamdaki moleküllerden sadece substratları ile etkileştiklerinden dolayı spesifik (özgül) moleküllerdir.
3.Enzimler katalitik etkinliğe sahiptir.Enzimle katalizlenen reaksiyonların çoğu katalizlenmeyen reaksiyonlara göre 103 –108 kere daha hızlı olarak gerçekleşmektedir.Bir enzim molekülü saniyede ortalama 100-1000 substrat molekülünün ürüne dönüşümünü sağlamaktadır.4. Enzimler görev yerlerine göre kompartmanlanmıştır. Her enzim farklı orgenelde görev alabilir.
![Page 10: I.TANIM Enzimler , metabolizma reaksiyonlarını hızlandıran, biyolojik katalizörlerdir.](https://reader033.fdocuments.net/reader033/viewer/2022061602/56813a0b550346895da1dcd9/html5/thumbnails/10.jpg)
![Page 11: I.TANIM Enzimler , metabolizma reaksiyonlarını hızlandıran, biyolojik katalizörlerdir.](https://reader033.fdocuments.net/reader033/viewer/2022061602/56813a0b550346895da1dcd9/html5/thumbnails/11.jpg)
Enzimin dönüşüm sayısı (Turnover sayısı):
Enzim molekülü tarafından bir saniyede ürüne çevrilen substrat
molekülü sayısıdır.
CO2 + H2O H2CO3
Karbonik anhidraz, 1 saniyede 105 molekül CO2’e, H2O’yu bağlayarak
karbonik asid oluşturur.
4. Substrat-ürün dönüşümleri çift yönlü olabilmektedir.
C
Karbonik anhidraz
C
OH
OHH
CH2OPO3-2
Gliseraldehid-3-fosfat (G3P)
Trioz fosfat izomeraz CH2OH
C
CH2OPO3-2
Dihidroksi aseton fosfat (DHAP)
O
![Page 12: I.TANIM Enzimler , metabolizma reaksiyonlarını hızlandıran, biyolojik katalizörlerdir.](https://reader033.fdocuments.net/reader033/viewer/2022061602/56813a0b550346895da1dcd9/html5/thumbnails/12.jpg)
Bu iki madde arasındaki izomerizasyon glikoliz yolunda rastlanır.
Enzim iki yöne doğru reaksiyon hızını arttırmaktadır.
5.Enzim moleküllerinde aktif bölge ismi verilen özel bir boşluk ya da
cep kısmı bulunur. Aktif bölgedeki aminoasidlerin yan zincirleri, substratın yapısına
uyumlu, üç boyutlu bir yapı oluşturmaktadır.
Aktif bölge
Enzim Substrat Enzim-Substrat kompleksi
![Page 13: I.TANIM Enzimler , metabolizma reaksiyonlarını hızlandıran, biyolojik katalizörlerdir.](https://reader033.fdocuments.net/reader033/viewer/2022061602/56813a0b550346895da1dcd9/html5/thumbnails/13.jpg)
Aktif bölgenin substratı bağlamasıyla oluşan enzim-substrat kompleksi (ES), önce enzim-ürün kompleksine, daha sonra ise serbest enzim ve ürüne dönüşmektedir.
E + S ES EÜ E + Ü
Enzim ile substrat biribirlerine hidrojen, elektrostatik ve Van der Waals bağları gibi non kovalent (zayıf) bağlarla bağlanır.
Zayıf bağlar ve bazı kuvvetli bağlar, aktif bölgelerin aminoasidlerini biribirlerine yanaştırmada önemli rol oynarlar.
![Page 14: I.TANIM Enzimler , metabolizma reaksiyonlarını hızlandıran, biyolojik katalizörlerdir.](https://reader033.fdocuments.net/reader033/viewer/2022061602/56813a0b550346895da1dcd9/html5/thumbnails/14.jpg)
Birçok enzimin katalitik bölgesinde aşağıdaki aminoasidler yer alır:
Serin, sistein, histidin, tirozin ve lizin
HisHis119
12
Katalitik bölge
S
S
S
S
S
S
S
S
Bağlanma bölgesi
RİBONÜKLEAZ
Aktif Bölge
Bağlanma bölgesi
Katalitik bölge
![Page 15: I.TANIM Enzimler , metabolizma reaksiyonlarını hızlandıran, biyolojik katalizörlerdir.](https://reader033.fdocuments.net/reader033/viewer/2022061602/56813a0b550346895da1dcd9/html5/thumbnails/15.jpg)
Başlıca denatürasyona yol açan faktörler: Isı Işınlar (X ışınları, UV ışınları, vs) Çalkalama Dondurup eritme Derişik asid ve baz Alkol, eter, benzen, vs gibi organik çözücüler Üre, guanidin çözeltileri
Enzimler kolaylıkla denatürasyona uğrarlar:
Denatürasyon, proteinlerin doğal yapılarının bozulması sonucunda aktivitelerinin kaybolmasıdır. Enzim denatüre olduğunda aktif bölgesi de denatürasyona uğrayarak substratını bağlayamaz, bundan dolayı da etkili olamaz.
![Page 16: I.TANIM Enzimler , metabolizma reaksiyonlarını hızlandıran, biyolojik katalizörlerdir.](https://reader033.fdocuments.net/reader033/viewer/2022061602/56813a0b550346895da1dcd9/html5/thumbnails/16.jpg)
RİBONÜKLEAZ: Bu enzim RNA molekülündeki nukleotidleri hidroliz yapar. Yapısı 4 disülfür bağı ile sağlamlaşmıştır. Katalitik bölgede 2 histidin kalıntısı yer alır.
Histidin 12 ve Histidin 119 His 12, ribozun hidroksil grubu üzerine etki eder. His 119, ise fosforil kısmına etkilidir. Böylece molekülün 2 kısmından kırılma gerçekleşir. Molekülün taranmış kısmı ise 5 aminoasidin yer aldığı bazik bir
bölgedir. Bu bölge RNA‘yı bağlar.
![Page 17: I.TANIM Enzimler , metabolizma reaksiyonlarını hızlandıran, biyolojik katalizörlerdir.](https://reader033.fdocuments.net/reader033/viewer/2022061602/56813a0b550346895da1dcd9/html5/thumbnails/17.jpg)
Enzimlerin substrat bağlama yeri olan aktif bölgedeki aminoasidler, substratın ürüne dönüşmesini sağlayan pek çok kimyasal mekanizmayı kullanır.
Bu aminoasidlerden bazıları substratın aktif merkeze bağlanmasını, bazıları ise kataliz olayını sağlamaktadır.
Aktif merkezde yer alan iki bölgeden birincisi bağlanma bölgesi, diğeri ise katalitik bölgeyi oluşturur.
![Page 18: I.TANIM Enzimler , metabolizma reaksiyonlarını hızlandıran, biyolojik katalizörlerdir.](https://reader033.fdocuments.net/reader033/viewer/2022061602/56813a0b550346895da1dcd9/html5/thumbnails/18.jpg)
Enzim ile substrat bağlanmasında iki model ileri Enzim ile substrat bağlanmasında iki model ileri sürülmektedir.sürülmektedir.
1.Model: Anahtar-kilit modeli
2.Model: Katalitik bölgenin “uyum oluşturma modeli”
![Page 19: I.TANIM Enzimler , metabolizma reaksiyonlarını hızlandıran, biyolojik katalizörlerdir.](https://reader033.fdocuments.net/reader033/viewer/2022061602/56813a0b550346895da1dcd9/html5/thumbnails/19.jpg)
1.MODEL:Kilit anahtara olan benzerliğe dayanılmıştır.Bu modelde enzimin aktif merkezindeki bir bölge ile substrat
yapılarının biribirini tamamlayıcı olmaları gerekmektedir.
+
a b c
Enzim
Substrata
b c
ES kompleksi
Kilit-anahtar modeli
a b c
![Page 20: I.TANIM Enzimler , metabolizma reaksiyonlarını hızlandıran, biyolojik katalizörlerdir.](https://reader033.fdocuments.net/reader033/viewer/2022061602/56813a0b550346895da1dcd9/html5/thumbnails/20.jpg)
2. MODEL: Katalitik bölgenin “Uyum-oluşturma” modelidir. Başlangıçta enzim ve substrat biribirlerine uygun değildirler. Ancak substrat enzimin aktif bölgesine yaklaştıkça, enzim buna
uymaktadır. Substrat, enzimde biçimsel değişiklik meydana getirir.
Substrat
Enzim
a b c
a
bc
a b c
ES kompleksi
+
![Page 21: I.TANIM Enzimler , metabolizma reaksiyonlarını hızlandıran, biyolojik katalizörlerdir.](https://reader033.fdocuments.net/reader033/viewer/2022061602/56813a0b550346895da1dcd9/html5/thumbnails/21.jpg)
6.Bazı enzimler, enzimatik reaksiyon için gerekli olan bir non-protein kofaktör ile birleşirler. Sıklıkla karşılaşılan kofaktörler arasında metal iyonları (Zn2+,Fe2+,Cu2+, Mn+2 …vs) ve koenzim olarak adlandırılan bir organik molekül, genellikle vitamin türevleri (NAD+, FAD,CoA..gibi) yer alır.
Koenzimlerin pek çoğu genellikle B grubu vitaminlerden türevlenmektedir.
Kofaktörle birleşik durumda olan ve katalitik aktivite gösteren enzim holoenzim olarak bilinmektedir.
Holoenzimin protein kısmına apoenzim adı verilir.
Apoenzim kofaktörün yokluğunda biyolojik aktivite gösteremez.
Protein kısmına sıkıca bağlı olan koenzime prostetik grup denir.
![Page 22: I.TANIM Enzimler , metabolizma reaksiyonlarını hızlandıran, biyolojik katalizörlerdir.](https://reader033.fdocuments.net/reader033/viewer/2022061602/56813a0b550346895da1dcd9/html5/thumbnails/22.jpg)
Kofaktörü metal iyonu olan bazı metalloenzimler:
Kofaktör Enzim
Fe2+ Katalaz, peroksidaz
Cu2+ Sitokrom oksidaz, tirozinaz
Mg2+ Fosfohidrolaz, fosfotransferaz
Mn2+ Arginaz
Zn2+ Alkol dehidrogenaz
Mo2+ Ksantin oksidaz
![Page 23: I.TANIM Enzimler , metabolizma reaksiyonlarını hızlandıran, biyolojik katalizörlerdir.](https://reader033.fdocuments.net/reader033/viewer/2022061602/56813a0b550346895da1dcd9/html5/thumbnails/23.jpg)
Metal iyonları substrat bağlanmasını ve katalizi kolaylaştırır. Aşağıdaki 4 form da, metal iyonları ile katalizlenen enzimatik
reaksiyonlar için geçerlidir.
Enz S M M Enz S
Enz M S Enz
Substrat-köprü kompleksi
Enzim-köprü kompleksi
Metal-köprü kompleksi
M
SSiklik metal-köprü kompleksi
![Page 24: I.TANIM Enzimler , metabolizma reaksiyonlarını hızlandıran, biyolojik katalizörlerdir.](https://reader033.fdocuments.net/reader033/viewer/2022061602/56813a0b550346895da1dcd9/html5/thumbnails/24.jpg)
KOENZİMİ VİTAMİN OLAN BAZI ENZİMLER:
Enzim Vitamin Koenzim Katalizlenen reaksiyon
Dekarboksilaz B1 vitamini TPP (Tiamin pirofosfat) ………………...R-CO-COOH
(Tiamin) RCHO + CO 2
(Dekarboksilasyon)
Dehidrogenaz B2 vitamini FMN(Flavin mononukleotid ve…………..Hidrojen (Riboflavin) FAD Flavin adenin dinükleotid) transferi
Transaminaz B6 vitamini Pridoksal fosfat ……………….Amino asidlerden aldığı
(Pridoksal) -NH2 grubunu α-keto asidlere transfer eder.
Karboksilaz Biotin Biotin …………………………α-keto asidlere CO2 ‘i bağlar(Karboksilasyon)
Transformilaz Folik asid THF…………………………… -CHO, -CH2 OH, -CH3
(Tetrahidrofolat) gruplarının transferi
Transmetilaz B12 vitamini Kobamid…………………………-CH3 grubu transferiİzomeraz koenzim
![Page 25: I.TANIM Enzimler , metabolizma reaksiyonlarını hızlandıran, biyolojik katalizörlerdir.](https://reader033.fdocuments.net/reader033/viewer/2022061602/56813a0b550346895da1dcd9/html5/thumbnails/25.jpg)
7. Enzimler hücrenin metabolik gereksinimlerine uygun şekilde aktive
veya inhibe edilerek ürün oluşum hızı kontrol edilebilir.
Bu olaya enzim aktivitesinin düzenlenmesi denir.
8. Enzimler enerji türlerini biribirine dönüştürürler. Mitokondrideki küçük moleküller içinde bulunan serbest enerji, ATP
enerjisi şekline dönüşür. Kasta ise ATP enerjisi, kasılma esnasında mekanik enerjiye dönüşür.
9. Enzimler tranzisyon (geçiş) durumunu stabilize ederek reaksiyonları
hızlandırırlar. Moleküllerin reaksiyona girebilmeleri için enerji tüketilmektedir. Substrat ürüne dönüşürken tranzisyon (geçiş) durumundan geçer.
S T* Ü
![Page 26: I.TANIM Enzimler , metabolizma reaksiyonlarını hızlandıran, biyolojik katalizörlerdir.](https://reader033.fdocuments.net/reader033/viewer/2022061602/56813a0b550346895da1dcd9/html5/thumbnails/26.jpg)
Tranzisyon durumu, S ve Ü’nün serbest enerjisinden çok daha yüksek
enerjiye sahiptir.
Reaksiyon tranzisyon durumundan itibaren başlar.
Enerji düzeyinin tepe noktasında bulunan yüksek enerjili geçiş ürünleri
daha sonra son ürüne dönüşmektedir.
Enzimlerin yokluğunda, tranzisyon durumuna ulaşabilen çok az sayıda
molekül, ürüne dönüşebilmektedir.
Reaksiyon hızı ise, bu yüksek enerjiye sahip moleküllerin sayısı
tarafından belirlenmektedir.
![Page 27: I.TANIM Enzimler , metabolizma reaksiyonlarını hızlandıran, biyolojik katalizörlerdir.](https://reader033.fdocuments.net/reader033/viewer/2022061602/56813a0b550346895da1dcd9/html5/thumbnails/27.jpg)
Ea = Aktivasyon enerjisi
Ea1 = Enzimle katalizlenmemiş reaksiyonun aktivasyon enerjisi
Ea2 = Enzimle katalizlenmiş reaksiyonun aktivasyon enerjisi
Ea1
Ea2
Ü
SBaşlangıçdurumu
Bitiş durumu(ürünler)
Ea
∆GOrtama salınan serbest enerji
T*
Ser
bes
t en
erji
Reaksiyon akış yönü
![Page 28: I.TANIM Enzimler , metabolizma reaksiyonlarını hızlandıran, biyolojik katalizörlerdir.](https://reader033.fdocuments.net/reader033/viewer/2022061602/56813a0b550346895da1dcd9/html5/thumbnails/28.jpg)
![Page 29: I.TANIM Enzimler , metabolizma reaksiyonlarını hızlandıran, biyolojik katalizörlerdir.](https://reader033.fdocuments.net/reader033/viewer/2022061602/56813a0b550346895da1dcd9/html5/thumbnails/29.jpg)
Bir kimyasal reaksiyon ortama enerji salıyor ise, tranzisyon
durumuna geçebilmesi için, önce aktivasyon enerjisinden enerji borç
alır, sonra bu enerjiyi sarfeder. Sarfedilen enerjiden geri kalanı ise ortama serbest enerji şeklinde
salınır.
Ea= Tranzisyon durumu serbest enerjisi – substrat serbest enerjisi
Aktivasyon enerjisi düşük olan reaksiyonların hızı yüksek olmaktadır.
![Page 30: I.TANIM Enzimler , metabolizma reaksiyonlarını hızlandıran, biyolojik katalizörlerdir.](https://reader033.fdocuments.net/reader033/viewer/2022061602/56813a0b550346895da1dcd9/html5/thumbnails/30.jpg)
![Page 31: I.TANIM Enzimler , metabolizma reaksiyonlarını hızlandıran, biyolojik katalizörlerdir.](https://reader033.fdocuments.net/reader033/viewer/2022061602/56813a0b550346895da1dcd9/html5/thumbnails/31.jpg)
“ Enzimle katalizlenen reaksiyonlarda, enzimler aktivasyon enerjisini
azaltarak reaksiyonları hızlandırırlar. Böylece enzim ve substratı,
tranzisyon enerjisi daha düşük olan yeni bir reaksiyon yolu oluşturur.”
Spontan reaksiyon Kimyasal katalizör varlığındaki reaksiyon Spesifik enzim
Tranzisyon durumu
Başlangıç durumu
Bitiş durumu
∆G
kalo
ri
Ea
![Page 32: I.TANIM Enzimler , metabolizma reaksiyonlarını hızlandıran, biyolojik katalizörlerdir.](https://reader033.fdocuments.net/reader033/viewer/2022061602/56813a0b550346895da1dcd9/html5/thumbnails/32.jpg)
V.ENZİMLERİN KATALİZ HIZINA ETKİ EDEN FAKTÖRLER
Kataliz Hızı, birim zamanda oluşan ürün ya da kaybolan substratmiktarıdır.
Enzimle katalizlenen reaksiyonların hızını etkileyen faktörler:
1.Enzim Konsantrasyonu
2.Substrat Konsantrasyonu
3.Sıcaklık
4.pH
![Page 33: I.TANIM Enzimler , metabolizma reaksiyonlarını hızlandıran, biyolojik katalizörlerdir.](https://reader033.fdocuments.net/reader033/viewer/2022061602/56813a0b550346895da1dcd9/html5/thumbnails/33.jpg)
1.ENZİM KONSANTRASYONU
Enzimle katalizlenen reaksiyonlarda substrat konsantrasyonu yüksek
miktarlarda ise, reaksiyonun başlangıç hızı (Vİ),enzim konsantrasyonu ile
doğru orantılı olarak artmaktadır.
Rea
ksiy
on h
ızı
Vİ
Enzim konsantrasyonu
![Page 34: I.TANIM Enzimler , metabolizma reaksiyonlarını hızlandıran, biyolojik katalizörlerdir.](https://reader033.fdocuments.net/reader033/viewer/2022061602/56813a0b550346895da1dcd9/html5/thumbnails/34.jpg)
2.SUBSTRAT KONSANTRASYONUEnzimle katalizlenen bir reaksiyonun hızı (V), ortamda enzim konsantrasyonunun sabit olması koşuluyla, substrat konsantrasyonu
ile [S] birlikte hızla artar ve maksimal hız (Vmax) değerine varıncaya kadar artış devam eder. Ancak Vmax’ta substrat konsantrasyonu ne kadar artarsa artsın, kataliz hızı artmaz.
Yüksek substrat konsantrasyonlarında reaksiyon hızının yavaşlaması, enzim üzerindeki substrat bağlama bölgelerinin doygunluğa ulaşmasını
göstermektedir.
VMAX
[S]VO
V
![Page 35: I.TANIM Enzimler , metabolizma reaksiyonlarını hızlandıran, biyolojik katalizörlerdir.](https://reader033.fdocuments.net/reader033/viewer/2022061602/56813a0b550346895da1dcd9/html5/thumbnails/35.jpg)
Enzimlerin çoğu Michaelis-Menten Kinetiği gösterirler.
Belli sıcaklıkta ve sabit enzim konsantrasyonunda, bu kinetiğe uyan
enzimler, değişen substrat konsantrasyonu ile başlangıç hızı (VO) arasında hiperbolik bir eğri çizerler (A).
Buna karşılık allosterik enzimlerde, bu eğri sigmoidal özellik taşımaktadır (B).
A
B
VMAX
VO [S]
![Page 36: I.TANIM Enzimler , metabolizma reaksiyonlarını hızlandıran, biyolojik katalizörlerdir.](https://reader033.fdocuments.net/reader033/viewer/2022061602/56813a0b550346895da1dcd9/html5/thumbnails/36.jpg)
3.SICAKLIKKimyasal reaksiyonlarda ısının artması moleküllerin hareketini arttırarak reaksiyon hızının da artmasına yol açar.Reaksiyon hızının sıcaklık ile artışı, belli bir enerji düzeyini aşabilecek
molekül sayısı ile ilgilidir.Bu durum, enzimlerle katalizlenen reaksiyonlar için de geçerlidir.
“Enzimle katalizlenen bir reaksiyonda sıcaklığın yükselmesi reaksiyon hızını arttırmaktadır.”
Ancak enzimler protein yapısında maddeler olduklarından, belirli bir ısı derecesinden itibaren (genelde 45ºC) enzimin denatürasyonu söz konusu olacağından, reaksiyon hızında da bir azalma meydana gelecektir.
![Page 37: I.TANIM Enzimler , metabolizma reaksiyonlarını hızlandıran, biyolojik katalizörlerdir.](https://reader033.fdocuments.net/reader033/viewer/2022061602/56813a0b550346895da1dcd9/html5/thumbnails/37.jpg)
Optimum Temperatür:Optimum Temperatür:
Enzimin en iyi etkilediği ısı derecesidir. Bu ısı derecesi, reaksiyon hızını maksimal arttırırken, daha
ilerisinde enzimin denatürasyonuna yol açar.
“Enzim etkinliği düşük ısıda az, tepe noktasında en fazla, sıcaklık
arttığında ise hızla düşer.”
Genellikle, başlangıçta sıcaklığın her 10 ºC artışı, reaksiyon hızının iki
katına çıkmasını sağlamaktadır.
![Page 38: I.TANIM Enzimler , metabolizma reaksiyonlarını hızlandıran, biyolojik katalizörlerdir.](https://reader033.fdocuments.net/reader033/viewer/2022061602/56813a0b550346895da1dcd9/html5/thumbnails/38.jpg)
reak
siyo
n h
ızı (
v)
O O
50
100
den
atü
re o
lmam
ışp
rote
in y
üzd
esi
20 30 40 50 60
sıcaklık (ºC)
![Page 39: I.TANIM Enzimler , metabolizma reaksiyonlarını hızlandıran, biyolojik katalizörlerdir.](https://reader033.fdocuments.net/reader033/viewer/2022061602/56813a0b550346895da1dcd9/html5/thumbnails/39.jpg)
Enzim aktivitesinde,optimum temperatür 2 faktörle belirlenmektedir (Kırmızı eğri).
Reaksiyon hızı, gerek spontan gerekse katalizör varlığında,
sürekli olarak artar (mavi eğri).
Belirli bir ısı derecesinden sonra, enzim proteini denatüre olur
(siyah eğri).
![Page 40: I.TANIM Enzimler , metabolizma reaksiyonlarını hızlandıran, biyolojik katalizörlerdir.](https://reader033.fdocuments.net/reader033/viewer/2022061602/56813a0b550346895da1dcd9/html5/thumbnails/40.jpg)
Termik İnaktivasyon:
Enzim çözeltisi hazırlandıktan sonra enzim aktivitesi ölçülür (Eo). Daha
sonra çözelti termostata konarak her 2-3 dakikada bir ısı derecesi arttırılır
ve çözeltiden bir kısım alınarak aktivite ölçülür (E). Isıtma süresi arttıkça
aktivitede giderek azalma gözlenir. İnaktivasyon, zamanın logaritmik
fonksiyonudur.
30ºC
45ºC
55ºC
60ºC
zaman(dak)
EEo
Log
![Page 41: I.TANIM Enzimler , metabolizma reaksiyonlarını hızlandıran, biyolojik katalizörlerdir.](https://reader033.fdocuments.net/reader033/viewer/2022061602/56813a0b550346895da1dcd9/html5/thumbnails/41.jpg)
4.pHEnzimatik reaksiyonlar ortamın H+ iyonu konsantrasyonundan
kolaylıkla etkilenirler.
Enzim etkinliğinin en yüksek olduğu pH , optimum pH’dır. Her enzimin etki ettiği pH farklıdır.
enzi
mat
ik a
kti
vite
pH
a
b
4 5 6 7 8 9 10
![Page 42: I.TANIM Enzimler , metabolizma reaksiyonlarını hızlandıran, biyolojik katalizörlerdir.](https://reader033.fdocuments.net/reader033/viewer/2022061602/56813a0b550346895da1dcd9/html5/thumbnails/42.jpg)
Enzimler pH değişikliklerine bağlı olarak başlıca 2 tip aktivite eğrisi
gösterirler:
a) Dar sınırlar içinde etkiyi gösteren çan eğri
b) Geniş sınırlar içinde etkiyi gösteren plato eğri
Çoğunlukla enzimlerin optimum pH’ı 5-8 arasında değişmektedir.
Maksimum aktiviteyi
pH= 2’de gösterir. Nötral
pH’da çalışan enzimler
asidik ortamda denatüre
olurlar.
En
zim
atik
ak
tivi
te
pH
Optimum etki
4 6 8 10 12 TRİPSİN
Alkali ortamda en iyi etkiyi gösterir.
Optimum etki
pH
PEPSİN
2 3 4 5 6 7
![Page 43: I.TANIM Enzimler , metabolizma reaksiyonlarını hızlandıran, biyolojik katalizörlerdir.](https://reader033.fdocuments.net/reader033/viewer/2022061602/56813a0b550346895da1dcd9/html5/thumbnails/43.jpg)
pH değişikliklerinin enzimatik aktivite üzerindeki etkileri aşağıdaki
faktörler tarafından belirlenmektedir.
1. Ortamın çok yüksek ve çok düşük pH düzeyleri, enzimin denatürasyonuna
yol açarak, yapısında geri dönüşümsüz değişiklikler yapar.
2. Apoenzim ile koenzim arasındaki bağlar etkilenir.
3. Bir protein olan enzimin yapısındaki amino ve karboksil gruplarının
iyonizasyon durumu, ortamın pH değerine bağlı olarak değişir.
Aktif bölgedeki iyonizasyon değişikleri, enzim-substrat reaksiyonunu ve
buna bağlı olarak katalizi bozar.
![Page 44: I.TANIM Enzimler , metabolizma reaksiyonlarını hızlandıran, biyolojik katalizörlerdir.](https://reader033.fdocuments.net/reader033/viewer/2022061602/56813a0b550346895da1dcd9/html5/thumbnails/44.jpg)
Örnek:Katalitik aktivite için ortamdan H+ iyonu kazanılması gerekiyor ise, moleküldeki amino gruplarının protonlaşması gibi:
- NH2 -NH3+
Alkali pH ‘da proton kaybı olacağından, verilen örnekte enzimatikaktivite hızı düşer.
4. Büyük çoğunlukla pH değişikliklerinden substratın da iyonizasyon durumu etkilenir.
H+
![Page 45: I.TANIM Enzimler , metabolizma reaksiyonlarını hızlandıran, biyolojik katalizörlerdir.](https://reader033.fdocuments.net/reader033/viewer/2022061602/56813a0b550346895da1dcd9/html5/thumbnails/45.jpg)
VI.ENZİM KİNETİĞİ
Reaksiyon Hızı (v):Enzim etkisiyle birim zamanda kaybolan substrat miktarı veya oluşan ürün miktarı ile ölçülür.
Enzim Moleküler Aktivitesi: Optimum reaksiyon şartlarında, 1 molekül enzim tarafından 1 dakikada ürüne dönüşen substrat miktarıdır.
Spesifik Enzim Aktivitesi:mg protein başına düşen enzim ünite sayısıdır.
Enzim Ünitesi: Optimal şartlarda, 1 dakikada 1 mikromol (μmol) substratı ürüne dönüştüren enzim miktarıdır.
![Page 46: I.TANIM Enzimler , metabolizma reaksiyonlarını hızlandıran, biyolojik katalizörlerdir.](https://reader033.fdocuments.net/reader033/viewer/2022061602/56813a0b550346895da1dcd9/html5/thumbnails/46.jpg)
Enzimlerin katalizledikleri reaksiyonlarda genel kimyasal reaksiyon
kinetikleri geçerlidir.
Michaelis ve Menten isimli araştırmacılar, enzimlerle gerçekleşen reaksiyonlar için basit bir tanımlama yapmışlardır.
Enzim kinetiklerinin kantitatif analizleri için geliştirilen bu model, tek
substratlı reaksiyonlar için geçerlidir.
E + S ES E + Ü
k1, k2 ve k3 : reaksiyonların hız sabitleri
k1
k2
k3
![Page 47: I.TANIM Enzimler , metabolizma reaksiyonlarını hızlandıran, biyolojik katalizörlerdir.](https://reader033.fdocuments.net/reader033/viewer/2022061602/56813a0b550346895da1dcd9/html5/thumbnails/47.jpg)
Tersinir olarak sabit bir hızla (k1) substratla [S] birleşen enzim [E], önce enzim-substrat [ES] kompleksini oluşturur. [ES] kompleksi daha sonra başlıca 2 akıbete uğrayabilir:
1. Sabit bir hızla (k2) yeniden E ve S’a dönüşür.
2. Yahut k3 sabit hızıyla ürün [Ü] oluşurken enzim de serbestleşerek ilk yapısını kazanır.
ES oluşum hızı = k1[E] [S]
ES yıkılım hızı = (k2 +k3) [ES]
![Page 48: I.TANIM Enzimler , metabolizma reaksiyonlarını hızlandıran, biyolojik katalizörlerdir.](https://reader033.fdocuments.net/reader033/viewer/2022061602/56813a0b550346895da1dcd9/html5/thumbnails/48.jpg)
Reaksiyon hızı ile substrat konsantrasyonu arasındaki ilişkiyi tanımlayanMichaelis-Menten denklemi kurulurken aşağıdaki varsayımlar gözönünealınmıştır:
1. Substrat konsantrasyonu [S], enzim konsantrasyonun [E]’dan çok daha fazladır. Böylece belirli bir zamanda enzime bağlı olan substrat miktarı ihmal edilebilir.
2. Reaksiyonun denge durumunda ES kompleksinin oluşum ve yıkılım hızları biribirine eşittir.
![Page 49: I.TANIM Enzimler , metabolizma reaksiyonlarını hızlandıran, biyolojik katalizörlerdir.](https://reader033.fdocuments.net/reader033/viewer/2022061602/56813a0b550346895da1dcd9/html5/thumbnails/49.jpg)
Reaksiyonun denge durumunda :
k1 [E] [S] = [k2 + k3] [ES] (1)
[ES] = (2)
[E] [S]
k2 + k3 k1
k2 + k3
k1
Km
![Page 50: I.TANIM Enzimler , metabolizma reaksiyonlarını hızlandıran, biyolojik katalizörlerdir.](https://reader033.fdocuments.net/reader033/viewer/2022061602/56813a0b550346895da1dcd9/html5/thumbnails/50.jpg)
Michaelis-Menten denklemi hiperbolik bir eğrinin denklemidir.
Km
[S] (mol/L)
V
VMAX
2
VMAX
0
Rea
ksiy
on
hız
ı
![Page 51: I.TANIM Enzimler , metabolizma reaksiyonlarını hızlandıran, biyolojik katalizörlerdir.](https://reader033.fdocuments.net/reader033/viewer/2022061602/56813a0b550346895da1dcd9/html5/thumbnails/51.jpg)
VMAX :
• Katalizin ulaşabileceği en yüksek hız değeridir.
• Enzim bölgeleri substrat ile tam doygunluğa geçince VMAX’a
ulaşılır.
![Page 52: I.TANIM Enzimler , metabolizma reaksiyonlarını hızlandıran, biyolojik katalizörlerdir.](https://reader033.fdocuments.net/reader033/viewer/2022061602/56813a0b550346895da1dcd9/html5/thumbnails/52.jpg)
Km : (Michaelis-Menten Sabiti)
• En yüksek hız (VMAX) değerinin yarısına ulaşmak için gerekli substrat
miktarıdır.
• Ortamda bulunan tüm enzim moleküllerinin aktif bölgelerinin yarısını
dolduran substrat miktarıdır.
• Km değerini tam olarak bulabilmek için farklı konsantrasyonlarda
substrat kullanılmalıdır.
![Page 53: I.TANIM Enzimler , metabolizma reaksiyonlarını hızlandıran, biyolojik katalizörlerdir.](https://reader033.fdocuments.net/reader033/viewer/2022061602/56813a0b550346895da1dcd9/html5/thumbnails/53.jpg)
• Km , bir enzime ve substratına özgüldür.
• Enzimin substratına ilgisini (affinitesi) ni yansıtır.
• Km , enzim-substrat ilişkisinde bir ölçüdür.
• Km’i düşük olan bir enzim, substratına yüksek ilgi (affinite) gösterir.
• Enzim, aşağı substrat konsantrasyonunda doyar.
• Tersine büyük KM , enzimin substratına düşük ilgisini tanımlamaktadır.
• Km = mol/L olarak ifade edilir.
• Bir çok enzim için bu değer 10-3 – 10-5 mol/L arasında değişir.
Km =
k2 + k3
k1(mol/L)
![Page 54: I.TANIM Enzimler , metabolizma reaksiyonlarını hızlandıran, biyolojik katalizörlerdir.](https://reader033.fdocuments.net/reader033/viewer/2022061602/56813a0b550346895da1dcd9/html5/thumbnails/54.jpg)
Enzim a’nın küçük Km ‘i, enzimin substrata ilgisinin yüksek olduğunu yansıtır.
Enzim b’nin büyük Km’i, enzimin substrata olan ilgisinin az olduğunu yansıtır.
[S]
V
a
b
Kma Kmb
VMAX
2
VMAX
Rea
ksiy
on h
ızı
![Page 55: I.TANIM Enzimler , metabolizma reaksiyonlarını hızlandıran, biyolojik katalizörlerdir.](https://reader033.fdocuments.net/reader033/viewer/2022061602/56813a0b550346895da1dcd9/html5/thumbnails/55.jpg)
Vmax
2
vmax
Km
[S]
Yüksek substrat konsantrasyonlarında
[S] > Km reaksiyon hızı sıfırıncı basamaktır-yani,
substrat konsantrasyonundan bağımsız ve sabittir.
Düşük substrat konsantrasyonunda
[S] < Km, , reaksiyon hızı
birinci basmaktır-yani, substrat
konsantrasyonuylaorantılıdır.
o
[S]= Km : Substrat Kmdeğerine eşitse, başlangıç hızı,maksimal hızın yarısına eşittir. Vi = Vmax
2
![Page 56: I.TANIM Enzimler , metabolizma reaksiyonlarını hızlandıran, biyolojik katalizörlerdir.](https://reader033.fdocuments.net/reader033/viewer/2022061602/56813a0b550346895da1dcd9/html5/thumbnails/56.jpg)
Belirli bir andaki kataliz hızı:
Vo = Michaelis-Menten Eşitliği
Michaelis-Menten denklemi hiperbolik bir eğrinin denklemidir.
Bu denklem tersine çevrildiğinde düz eğri elde edilir.
Düz eğrinin (doğru) çizilmesi ile Km ve VMAX değerlerinin duyarlı bir biçimde belirlenmesi kolaylaşmaktadır.
Bu doğru ayrıca enzim inhibitörlerinin etki mekanizmalarının saptanmasında da kullanılır.
VMAX [S]
[S] + Km
![Page 57: I.TANIM Enzimler , metabolizma reaksiyonlarını hızlandıran, biyolojik katalizörlerdir.](https://reader033.fdocuments.net/reader033/viewer/2022061602/56813a0b550346895da1dcd9/html5/thumbnails/57.jpg)
1
Vo
Km + [S]
VMAX [S]
1Vo
Km
VMAX [S] +
[S]
VMAX [S]
1
Vo
Km
VMAX
X1
[S]+
1
VMAX
1
[S]1
Vo
arasında bir grafik çizilirse, doğrunun y eksenini ile1
VMAX
,
x eksenini ise - 1Km
değerinde kestiği görülür.
Doğru denklemi y = ax +b
Lineweaver-Burk eğrisidenklemi
(Çift-resiprok eğrisi)
![Page 58: I.TANIM Enzimler , metabolizma reaksiyonlarını hızlandıran, biyolojik katalizörlerdir.](https://reader033.fdocuments.net/reader033/viewer/2022061602/56813a0b550346895da1dcd9/html5/thumbnails/58.jpg)
Lineweaver-Burk çift-resiprok Eğrisi
1V0
1VMAX
1 Km
1[S]
Km
VMAX
Eğim
..
![Page 59: I.TANIM Enzimler , metabolizma reaksiyonlarını hızlandıran, biyolojik katalizörlerdir.](https://reader033.fdocuments.net/reader033/viewer/2022061602/56813a0b550346895da1dcd9/html5/thumbnails/59.jpg)
Km Değerinin Bilinmesinin Önemi
Enzimlerin Saflaştırılması Dokularda enzim aktivitesinin saptanması İlaç imalatında Enzim inhibitörlerinin belirlenmesi
![Page 60: I.TANIM Enzimler , metabolizma reaksiyonlarını hızlandıran, biyolojik katalizörlerdir.](https://reader033.fdocuments.net/reader033/viewer/2022061602/56813a0b550346895da1dcd9/html5/thumbnails/60.jpg)
VII.ENZİM AKTİVİTESİNİN İNHİBİSYONU Enzimle katalizlenen bir reaksiyonun hızını azaltan ya da
engelleyen maddeye inhibitör adı verilir.
İnhibitör, bir molekül yada iyon olabilir. Enzim katalizinin engellenmesi olayına ise inhibisyon denir.
Enzim Katalizinin İnhibisyonu (engellenmesi)
1. Enzimlerin yapısal özelliklerinin ve katalitik aktivitelerinin
incelenmesinde önemli rol oynar.
2. Hücre içindeki metabolik yolların belirlenmesinde yol gösterir.
3. Biyolojik sistemlerin temel kontrol mekanizmasını oluşturur.
4. Pek çok ilaç ve zehirli bileşik tarafından ortaya çıkabilir.
![Page 61: I.TANIM Enzimler , metabolizma reaksiyonlarını hızlandıran, biyolojik katalizörlerdir.](https://reader033.fdocuments.net/reader033/viewer/2022061602/56813a0b550346895da1dcd9/html5/thumbnails/61.jpg)
Enzimlerin inhibisyonu; reversibl (tersinir, geriye dönüşümlü) veya irreversibl (tersinmez, geriye dönüşümsüz) olarak iki grupta incelenir.
1-Geriye dönüşümlü (reversibl) inhibisyonlar:
Bu tip inhibisyonlarda substrat konsantrasyonunun ya da inhibitöre oranla enzim konsantrasyonunun arttırılması ile enzim inhibitör ilişkisi tersine çevrilebilmektedir.
a)Yarışmalı (kompetitif) inhibisyon:
b)Yarışmasız (nonkompetitif) İnhibisyon:
c)Yarışmasız (unkompetitif) inhibisyon:
![Page 62: I.TANIM Enzimler , metabolizma reaksiyonlarını hızlandıran, biyolojik katalizörlerdir.](https://reader033.fdocuments.net/reader033/viewer/2022061602/56813a0b550346895da1dcd9/html5/thumbnails/62.jpg)
a)Yarışmalı (kompetitif) inhibisyon:
İnhibitör (İ) enzimin aktif bölgesine substratla (S) yarışarak bağlanmaktadır.
İnhibitör molekülünün yapısı substratınkine benzediğinden dolayı enzim ile inhibitör kolaylıkla bağlanırlar, ancak ürün oluşamamaktadır. Bu tip inhibitörler, enzime asıl substratın bağlanmasını engelleyen maddelerdir.
Bu tür inhibisyonda Vmax’a ulaşmak için daha fazla substrat gereklidir.
Ortamda substrat moleküllerinin arttırılmasıyla enzimin inhibitöre olan ilgisi azalmakta ve inhibisyon ortadan kalkmaktadır.
![Page 63: I.TANIM Enzimler , metabolizma reaksiyonlarını hızlandıran, biyolojik katalizörlerdir.](https://reader033.fdocuments.net/reader033/viewer/2022061602/56813a0b550346895da1dcd9/html5/thumbnails/63.jpg)
Kompetitif İnhibisyon (Vmax değişmez, Km artar).
![Page 64: I.TANIM Enzimler , metabolizma reaksiyonlarını hızlandıran, biyolojik katalizörlerdir.](https://reader033.fdocuments.net/reader033/viewer/2022061602/56813a0b550346895da1dcd9/html5/thumbnails/64.jpg)
Km Km
Yarışmalı İnhibitör ile
İnhibitörsüz
VMAX
2
VMAX
[S]
Yarışmalı inhibitör ile
1Km
inhibitörsüz
1[S]
1Vo
1Km
1VMAX
Rea
ksi
yon
hız
ı (V
o)
![Page 65: I.TANIM Enzimler , metabolizma reaksiyonlarını hızlandıran, biyolojik katalizörlerdir.](https://reader033.fdocuments.net/reader033/viewer/2022061602/56813a0b550346895da1dcd9/html5/thumbnails/65.jpg)
İnhibitör varlığında VMAX değişmez, buna karşılık Km
değişir. İnhibitör varlığında Km değeri büyür, enzimin substrata olan ilgisi
azalmıştır.
Km büyümüştür. Çünkü 1 küçülmüştür ve Km (eğrinin
VMAX
eğimi) büyümüştür.
Km
![Page 66: I.TANIM Enzimler , metabolizma reaksiyonlarını hızlandıran, biyolojik katalizörlerdir.](https://reader033.fdocuments.net/reader033/viewer/2022061602/56813a0b550346895da1dcd9/html5/thumbnails/66.jpg)
Bir molekülün, belirli bir enzimin inhibitörü olup olmadığı,yahutinhibisyonun tipi, kinetik analizlerle ortaya konulur!
• Metanol zehirlenmesinin tedavisinde yarışmalı inhibisyondan faydalanılır.
• Metanol, alkol dehidrogenaz etkisiyle FORMALDEHİD’e dönüşür.
• Formaldehid körlüğe ve müdahale edilmez ise ölüme yol açar.
• Metanol zehirlenmesinde damar-içi etanol uygulanır.
• Etanol, alkol dehidrogenaza bağlanmada metanol ile yarışır.Enzim Etanolü daha çok toksik olmayan asetaldehide dönüştürür.
Böylece toksik formaldehid oluşumu yarışmalı olarak engellenir.
![Page 67: I.TANIM Enzimler , metabolizma reaksiyonlarını hızlandıran, biyolojik katalizörlerdir.](https://reader033.fdocuments.net/reader033/viewer/2022061602/56813a0b550346895da1dcd9/html5/thumbnails/67.jpg)
b)Yarışmasız (nonkompetitif) İnhibisyon: Substratla yapısal benzerliği olmayan inhibitör, substratla aynı
bölgeye bağlanmaz. Yarışmasız inhibitör, ya serbest enzime ya da ES kompleksine
bağlanarak reaksiyonu yavaşlatır. Substrat konsantrasyonu arttırılarak inhibisyon ortadan
kaldırılamaz.
E +S ES E +Ü VMAX
Km DEĞİŞMEZ
Eİ + S EİS Ü
+İ
+İ
![Page 68: I.TANIM Enzimler , metabolizma reaksiyonlarını hızlandıran, biyolojik katalizörlerdir.](https://reader033.fdocuments.net/reader033/viewer/2022061602/56813a0b550346895da1dcd9/html5/thumbnails/68.jpg)
Non kompetitif İnhibisyon (Vmax azalır,Km değişmez)
![Page 69: I.TANIM Enzimler , metabolizma reaksiyonlarını hızlandıran, biyolojik katalizörlerdir.](https://reader033.fdocuments.net/reader033/viewer/2022061602/56813a0b550346895da1dcd9/html5/thumbnails/69.jpg)
Km
Yarışmasız İnhibitör
İnhibitörsüz
VMAX
2
VMAX
[S]
Yarışmasız inhibitör
inhibitörsüz
1[S]
1Vo
1Km
1VMAX
VMAX
2
1VMAX
![Page 70: I.TANIM Enzimler , metabolizma reaksiyonlarını hızlandıran, biyolojik katalizörlerdir.](https://reader033.fdocuments.net/reader033/viewer/2022061602/56813a0b550346895da1dcd9/html5/thumbnails/70.jpg)
c)Yarışmasız (unkompetitif) inhibisyon: İnhibitör, ES kompleksine bağlanır. İnhibitör bağlandığında ürün oluşumu sonlanır.
E +S ES E + Ü
+
İ
EİS Ü
VMAX
Km
![Page 71: I.TANIM Enzimler , metabolizma reaksiyonlarını hızlandıran, biyolojik katalizörlerdir.](https://reader033.fdocuments.net/reader033/viewer/2022061602/56813a0b550346895da1dcd9/html5/thumbnails/71.jpg)
Unkompetitif İnhibisyon (Vmax ve Km Azalır)
![Page 72: I.TANIM Enzimler , metabolizma reaksiyonlarını hızlandıran, biyolojik katalizörlerdir.](https://reader033.fdocuments.net/reader033/viewer/2022061602/56813a0b550346895da1dcd9/html5/thumbnails/72.jpg)
KmKm
Unkompetitif inhibitör VMAX
2
VMAX
[S]
1Km
1[S]
1Vo
1Km
1VMAX
İ
1VMAX
½ VMAX
![Page 73: I.TANIM Enzimler , metabolizma reaksiyonlarını hızlandıran, biyolojik katalizörlerdir.](https://reader033.fdocuments.net/reader033/viewer/2022061602/56813a0b550346895da1dcd9/html5/thumbnails/73.jpg)
2- Geriye dönüşümsüz (tersinmez, irreversibl inhibisyon):
Bu tip inhibisyonlarda aktif bölgeye kovalent olarak bağlanan inhibitör, enzim yapısını bozduğu için geriye dönüş olmamaktadır.
Sinir gazlarından DIPF (diizopropil fosfofluoridat) asetilkolin isimli nörotransmittörü parçalayan asetilkolin esteraz’ ın tersinmez inhibitörüdür.
Asetilkolin bir sinir hücresindeki uyarıyı diğer bir hücreye aktaran maddedir.
Bu etkisi sona erdikten sonra, asetilkolin esteraz tarafından hidrolize uğrar.
Asetilkolin esteraz’ın aktif bölgesinin DIPF tarafından tersinmez inhibe edilmesi hidroliz olayını engeller ve bunun sonucunda felç meydana gelir.
![Page 74: I.TANIM Enzimler , metabolizma reaksiyonlarını hızlandıran, biyolojik katalizörlerdir.](https://reader033.fdocuments.net/reader033/viewer/2022061602/56813a0b550346895da1dcd9/html5/thumbnails/74.jpg)
Tarımda kullanılan insektisidler (böcek öldürücüler) de asetilkolin esterazın tersinmez engelleyicisidir.
Birçok insektisidin bileşiminde bulunan fosforlu organik yapı aktif bölgesinde serin amino asidini içeren enzimlerle geriye dönüşümsüz inhibisyon yapar.
Kurşun zehirlenmesi
Kurşun, proteinlerin yapısında yer alan sistein isimli aminoasidin sülfhidril grubuyla (-SH) kovalent bağlar oluşurur.
Hemoglobin sentezinde, protoporfirin isimli maddeye Fe+2 girişini katalizleyen ferrokelataz ve yine bu sentezde yer alan δ-aminolevülinat dehidraz isimli enzimler kurşunun geri dönüşümsüz inhibisyonuna duyarlı enzimlerdir.
![Page 75: I.TANIM Enzimler , metabolizma reaksiyonlarını hızlandıran, biyolojik katalizörlerdir.](https://reader033.fdocuments.net/reader033/viewer/2022061602/56813a0b550346895da1dcd9/html5/thumbnails/75.jpg)
3-Bazı ilaçlar da enzim inhibitörü olarak etki ederler.
Penisilin ve amoxicillin gibi yaygın olarak kullanılan antibiotikler,bakteri duvarı sentezine ait enzimleri inhibe ederek etki gösterirler.
ACE (angiotensin-konverting enzim) inhibitörleri (captopril, enapril gibi) kan basıncını düşüren ilaçlardır.
Bu etkilerini, angiotensin I’i vazokonstriktör (damar büzücü) etkili
angiotensin II’ye çeviren ACE’yi bloke ederek gösterirler.
Angiotensin I Angiotensin IIACE
(Damar büzücü etkili)
captopril, enapril(inhibitör etki gösteren ilaçlar)
![Page 76: I.TANIM Enzimler , metabolizma reaksiyonlarını hızlandıran, biyolojik katalizörlerdir.](https://reader033.fdocuments.net/reader033/viewer/2022061602/56813a0b550346895da1dcd9/html5/thumbnails/76.jpg)
VIII. ENZİM AKTİVİTESİNİ DÜZENLENMESİ
Bir metabolik yolun belli bir hızda ve yönde ilerleyebilmesi için
kontrol altında tutulması gerekir, bu da enzimlerin sayesinde olur.
Enzim aktivitesi 2 şekilde kontrol edilebilir:
1-Enzimin mutlak (absolü) miktarının değişimi
2-Enzimin katalitik etkinliğinin değişimi
1-ENZİMİN MUTLAK MİKTARININ DEĞİŞİMİ
Organizma varolan enzim miktarını, enzim sentez hızlarını değiştirerek düzenleyebilir.
Enzim proteinin sentezi ihtiyaca göre artabilir (indüklenme)
ya da azalabilir (represyon, baskılanma). İndüksiyon ile enzim sentezi artar, represyon ile enzim sentezi azalır. Derepresyon ile enzim sentezi baskıdan kurtulup tekrardan artar.
![Page 77: I.TANIM Enzimler , metabolizma reaksiyonlarını hızlandıran, biyolojik katalizörlerdir.](https://reader033.fdocuments.net/reader033/viewer/2022061602/56813a0b550346895da1dcd9/html5/thumbnails/77.jpg)
Enzim sentezi indükleyici bir maddeye cevap olarak tetiklenebilir.
E. coli isimli mikroorganizma glukozun bulunduğu ortamda glukozu kullanır.
Ancak bir disakkarid olan laktozu, β-galaktozidaz isimli enzimi bulunmadığından dolayı galaktoz ve glukoza hidrolizleyemez.
Ortamdan glukoz çıkarılıp yerine laktoz ilave edildiğinde, mikroorganizma laktozu kullanır hale gelir.
Laktoz (indüktör) protein yapısında olan β-galaktozidazın sentezlenmesini indüklemiştir.
İndükleyici maddelerin çoğu, enzimlerin substratlarıdır.Ancak substrata yapısal bakımdan benzeyen bileşikler de indükleyicimadde olabilirler fakat substrat olamazlar!
![Page 78: I.TANIM Enzimler , metabolizma reaksiyonlarını hızlandıran, biyolojik katalizörlerdir.](https://reader033.fdocuments.net/reader033/viewer/2022061602/56813a0b550346895da1dcd9/html5/thumbnails/78.jpg)
Salmonella isimli mikroorganizma histidin bulunan ortamda, kendisi
histidin sentezleyemez ( represyon, baskı altına alma).
Histidin korepresör’dür, yani kendi sentezi ile ilgili enzimlerin sentezini engellemektedir.
Histidin represyon etkisini bir proteine bağlanarak yapar.
Bu proteine aporepresör denir.
Aporepresör-korepresör, enzim sentezini kontrol altına alır.
Ortamdan histidin çıkarılması yahut bu maddenin tükenmesi, enzim biosentezinin tekrardan başlamasını sağlar (derepresyon, baskının ortadan kaldırılışı).
![Page 79: I.TANIM Enzimler , metabolizma reaksiyonlarını hızlandıran, biyolojik katalizörlerdir.](https://reader033.fdocuments.net/reader033/viewer/2022061602/56813a0b550346895da1dcd9/html5/thumbnails/79.jpg)
2-ENZİMİN KATALİTİK ETKİNLİĞİNİN DEĞİŞİMİ
1. Enzim molekülünün aktivasyon-inhibisyonu (Allosterik enzimler)
2. Kovalent Modifikasyon
3. Zimojen Aktivasyonu1.ALLOSTERİK ENZİMLER Allosterik “başka yere ait” anlamına gelir.
Aktif bölgeleri dışında bir yere nonkovalent olarak bağlanan efektör (modülatör) isimli moleküller tarafından düzenlenirler. Allosterik efektörün enzime bağlanması sonucunda, enzimin substratına olan ilgisi değişir. Efektör, enzim aktivitesini inhibe ettiğinde negatif efektör, aktiviteyi arttırdığında pozitif efektör denir.
![Page 80: I.TANIM Enzimler , metabolizma reaksiyonlarını hızlandıran, biyolojik katalizörlerdir.](https://reader033.fdocuments.net/reader033/viewer/2022061602/56813a0b550346895da1dcd9/html5/thumbnails/80.jpg)
HIZ DÜZENLEYİCİ ENZİMLERİN ÇOĞU ALLOSTERİK ENZİMLERDİR.
Birden fazla alt üniteden meydana gelmişlerdir (oligomerik enzimler). Çoğunlukla metabolik yolun ilk basamağına etki ederler. Enzim moleküllerinin üzerinde bir katalitik, bir de düzenleyici bölge bulunur. Düzenleyici bölgeye efektör, nonkovalent olarak bağlanır.
![Page 81: I.TANIM Enzimler , metabolizma reaksiyonlarını hızlandıran, biyolojik katalizörlerdir.](https://reader033.fdocuments.net/reader033/viewer/2022061602/56813a0b550346895da1dcd9/html5/thumbnails/81.jpg)
SUBSTRAT
KATALİTİK BÖLGE
II.
I.İNHİBİTÖR(negatif efektör)
DÜZENLEYİCİ BÖLGE
AKTİVATÖR(pozitif efektör)
![Page 82: I.TANIM Enzimler , metabolizma reaksiyonlarını hızlandıran, biyolojik katalizörlerdir.](https://reader033.fdocuments.net/reader033/viewer/2022061602/56813a0b550346895da1dcd9/html5/thumbnails/82.jpg)
İki alt birimli bir enzimin 1. alt ünitesine efektörün bağlanması sonucunda, 2. alt birimin substrat bağlanması etkilenmektedir.
Efektör, 2. alt birime substrat bağlanmasını hızlandırabilir ya da yavaşlatabilir.
Bu olaya kooperativite adı verilir. Ortamda bulunan allosterik aktivatör enzimin etkinliğini arttırır,
allosterik inhibitör ise enzimin etkinliğini azaltır. Allosterik enzimlerde, substrat ile hız arasındaki hiperbolik eğri,
sigmoidal karakter kazanır. Bu grafik lineer olarak çizildiğinde ise kırık şekil alır. Böyle bir grafik enzimin 2 veya daha fazla alt üniteden meydana
geldiğini gösterir.
![Page 83: I.TANIM Enzimler , metabolizma reaksiyonlarını hızlandıran, biyolojik katalizörlerdir.](https://reader033.fdocuments.net/reader033/viewer/2022061602/56813a0b550346895da1dcd9/html5/thumbnails/83.jpg)
V
Sigmoidal eğri
S
kırık eğri
1/V
1/S
![Page 84: I.TANIM Enzimler , metabolizma reaksiyonlarını hızlandıran, biyolojik katalizörlerdir.](https://reader033.fdocuments.net/reader033/viewer/2022061602/56813a0b550346895da1dcd9/html5/thumbnails/84.jpg)
Substratın kendisi aktivatör ya da inhibitör olarak davrandığında
homotropik etki denir.
Bu olaya 4 altüniteden meydana gelmiş enzimlerde rastlanır.
Bir allosterik enzim kendi substratından başka bir efektör
tarafından aktive ya da inhibe edilmekte ise heterotropik etkiden
bahsedilir.
![Page 85: I.TANIM Enzimler , metabolizma reaksiyonlarını hızlandıran, biyolojik katalizörlerdir.](https://reader033.fdocuments.net/reader033/viewer/2022061602/56813a0b550346895da1dcd9/html5/thumbnails/85.jpg)
Bir ara ürün veya son ürün de enzim etkinliğinin düzenlenmesinde
görev yapabilir. Bu ürün kullanılmıyor birikiyor ise, bu yolda görevli 1. veya 2. enzimi
“negatif feed back” başa tepki şeklinde inhibisyona uğratır.
A B C D
D’nin konsantrasyonu, sentezlendiği kadar tüketilmediğinden dolayı
artacak olursa, metabolik yoldaki ilk enzim inhibe olur.
Düzenleyici enzimler sayesinde son ürünün birikimi engellenmiş olur!
E1 E2 E3
Hız düzenleyici enzim
Feed back İnhibisyon
![Page 86: I.TANIM Enzimler , metabolizma reaksiyonlarını hızlandıran, biyolojik katalizörlerdir.](https://reader033.fdocuments.net/reader033/viewer/2022061602/56813a0b550346895da1dcd9/html5/thumbnails/86.jpg)
2. KOVALENT MODİFİKASYONA UĞRAYAN SİSTEMLER
Bazı enzimlerin katalitik etkileri kovalent modifikasyonlarla
değişebilir.
Aktivitelerinde kovalent modifikasyona uğrayan enzimler biribirine
dönüşebilen enzimlerdir.
Bu enzimler iki aktivite halinde bulunurlar:
Yüksek ve düşük aktivite
En sık rastlanan modifikasyon şekli, enzim molekülünün yapısındaki
belirli serin, treonin veya tirozin isimli aminoasidlere bir fosfat
grubunun eklenmesi veya bir fosfat grubunun çıkarılmasıdır.
![Page 87: I.TANIM Enzimler , metabolizma reaksiyonlarını hızlandıran, biyolojik katalizörlerdir.](https://reader033.fdocuments.net/reader033/viewer/2022061602/56813a0b550346895da1dcd9/html5/thumbnails/87.jpg)
Bazı enzimlerde fosfoenzim, bazılarında ise defosfo enzim şekil
daha aktif olabilmektedir.
Metabolik yolun gereksinimine uygun olarak, fosfor grubunun enzime ilavesi ya da enzimden ayrılması sonucunda, enzim iki faklı şekilde çalışmaktadır.
Organizmanın glukoza gereksinimi olduğu esnada, glikojen sentataz fosforillenerek aktivitesini kaybeder. Aynı esnada glikojen fosforilaz bir fosfat grubu bağlayarak aktif şekle dönüşür. Bu sayede depo maddesi glikojenden glukoz sağlanmış olur.
Fosforilasyon ve defosforilasyon sırası ile protein kinaz ve protein fosfataz ismi verilen enzimler tarafından gerçekleştirilmektedir. Buenzimler ise hormonal ve sinirsel kontrol altında tutulmaktadır.
Enzim
serinOH
Enzim
serin O-P-O-
O
O-
Fosforilasyon
Defosforilasyon
![Page 88: I.TANIM Enzimler , metabolizma reaksiyonlarını hızlandıran, biyolojik katalizörlerdir.](https://reader033.fdocuments.net/reader033/viewer/2022061602/56813a0b550346895da1dcd9/html5/thumbnails/88.jpg)
![Page 89: I.TANIM Enzimler , metabolizma reaksiyonlarını hızlandıran, biyolojik katalizörlerdir.](https://reader033.fdocuments.net/reader033/viewer/2022061602/56813a0b550346895da1dcd9/html5/thumbnails/89.jpg)
Kinaz ve Fosfataz isimli enzimler kovalent modifikasyonun reversibl
(geri dönüşebilir) oluşunu sağlayan enzimlerdir.
Enzim-Serin Enzim-Serin O-PO3-2
Kinaz
Fosfataz
ATPMg+2
ADP
H2OPi
Mg+2
ENZİMİN KOVALENT MODİFİKASYONU
![Page 90: I.TANIM Enzimler , metabolizma reaksiyonlarını hızlandıran, biyolojik katalizörlerdir.](https://reader033.fdocuments.net/reader033/viewer/2022061602/56813a0b550346895da1dcd9/html5/thumbnails/90.jpg)
3.ZİMOJEN AKTİVASYONU
Hücre dışında görev yapan bazı enzimler, bulundukları yere zarar vermemeleri için aktif olamayan öncül moleküller şeklinde sentez edilirler. Bu moleküllere proenzim veya zimojen adı verilmektedir.
Zimojen aktivasyonu bir veya birkaç peptid bağının koparılması (yarılması, kırılması) ile olur.
Pankreasta sentezlenen tripsinojen (inaktif) etki gösterdiği barsaklara salgılandığında peptid bağları kırılır ve aktif şekle dönüşür.
![Page 91: I.TANIM Enzimler , metabolizma reaksiyonlarını hızlandıran, biyolojik katalizörlerdir.](https://reader033.fdocuments.net/reader033/viewer/2022061602/56813a0b550346895da1dcd9/html5/thumbnails/91.jpg)
Tripsinojen Tripsin
(İnaktif) (Aktif)
Kimotripsinojen Kimotripsin
(İnaktif) (Aktif)
Kan plazmasında:
Fibrinojen Fibrin
(İnaktif) (Aktif)
Enterokinaz
Tripsin Proteinlerdeki aromatik aminoasidleri ayırır.(Tirozin,fenilalanin,triptofan)
Trombin