4. Enzimler

Temel Kavramlar Substrat: Enzim tarafından hedef alınan moleküller. Prostetik grup: Enzime kuvvetli (kalıcı) bir şekilde bağlı olan koenzim (örneğin vitaminler) veya kofaktörler (Fe+2, Mg+2, Mn+2, Zn+2 vb.. Holoenzim: Enzim + prostetik grup Apoenzim (apoprotein): Enzim – prostetik grup Aktif bölge: Enzimde reaksiyonların gerçekleştiği cep. Temel hal: İleri/geri reaksiyonların başlangıç noktası; en düşük enerjili seviye. Geçiş hali: Reaksiyonun en yüksek enerjili hal Turnover sayısı (kcat): Enzimin substratına doygun hale geldiği zaman birim zamanda ürüne dönüştürülen molekül sayısı

Enzimler reaksiyonları kaç kat hızlandırır? Bazı enzimlerin Turnover sayıları

Bazı kofaktörler

Bazı koenzimler

Enzimlerin sınıflandırılması

Enzimlerin sistematik isimlendirilmesi 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.

Oksidoredüktazlar Redüksiyon-oksidasyon reaksiyonlarını katalize ederler 1.1.1.1 Alkol dehidrojenaz 1.1.1.27 Laktat dehidrojenaz 1.1.3.4 Glukoz oksidaz 1.6.4.2 Glutatyon redüktaz 1.11.1.6 Katalaz

Transferazlar Fonksiyonel grupların bir molekülden diğerine transferini katalize ederler 2.2.1.1 Transketolaz 2.2.1.2 Transaldolaz 2.6.1.1 Aspartat transaminaz 2.6.1.2 Alanin transaminaz 2.7.1.1 Heksokinaz 2.7.3.2 Kreatin kinaz

Hidrolazlar Su katılması suretiyle bağların parçalandığı hidroliz reaksiyonlarını katalize ederler 3.1.1.3 Triaçilgliserol lipaz 3.1.1.13 Kolesterol esteraz 3.1.1.34 Lipoprotein lipaz 3.1.3.1 Alkalen fosfataz 3.1.27.5 Pankreatik ribonükleaz 3.2.1.1 -Amilaz 3.4.21.4 Tripsin

Liyazlar Oksidasyon veya hidrolizden başka yollarla bağları yıkar veya oluştururlar 4.1.1.1 Pirüvat dekarboksilaz 4.1.3.7 Sitrat sentaz 4.3.2.1 Arjininosüksinat liyaz 4.6.1.1 Adenilat siklaz

İzomerazlar Bir molekül içindeki değişiklikleri katalize ederler 5.3.1.1 Triozfosfat izomeraz 5.3.1.9 Glukoz-6-fosfat izomeraz 5.4.2.2 Fosfoglukomutaz 5.99.1.2 DNA topoizomeraz

Ligazlar Enerjice zengin bir bağın hidrolizi ile iki molekülün birbirine bağlanmasını katalize ederler 6.1.1.n (amino asit)-tRNA ligaz 6.3.4.5 Arjininosüksinat sentaz 6.4.1.1 Pirüvat karboksilaz 6.5.1.1 DNA ligaz

Enzim katalizli reaksiyonlarda termodinamik G: Serbest enerji değişimi G°: Standart serbest enerji değişimi (T = 298K; P = 1atm; Konsantrasyon = 1M) G°: Biyokimyasal Standart serbest enerji değişimi (T = 298K; P = 1atm; Konsantrasyon = 1M; pH 7) G° = -RT ln K G‡ = Aktivasyon enerjisi

Enzimler daha düşük bir aktivasyon enerjisiyle reaksiyonun gerçekleşmesini sağlar.

Enzim nasıl çalışır? Enzimler sadece reaksiyonları hızlandırırlar? Enzimler bir reaksiyonun aktivasyon enerjisini düşürerek reaksiyonu hızlanmasını sağlar. Enzimler substratlar ile etkileştiği bir cebe (aktif bölgeye) sahiptir. Aktif bölge enzimin substratı dışındaki moleküllere uygun değildir. Enzime substrat bağlandığında ES kompleksi oluşmuş olur. ES kompleksinden bir sonraki adım ürün oluşumudur. Enzimler, reaksiyondan değişime uğramadan çıkarlar.

Enzim nasıl çalışır? Saniyede bir adet kağıt katlayan makinelerden elimizde 100 tane olsun. Sisteme 10 adet kağıt yüklediğimizde saniyede 10 adet kağıt katlanır. Yani hızımız 10 kağıt/saniyedir. Sisteme 50 kağıt yüklersek hızımız bu sefer 50 kağıt/saniye olur. Sisteme 1000 kağıt yüklersek yani sistemi kağıda doyurursak hızımız en fazla 100 kağıt/saniye olabilir. Bu sistemin Vmax değeri 100 kağıt/saniye diyebiliriz.

Enzim ile subtrat arasında aktifleşmiş kompleks sürecinde bir uyum olmalıdır.

Enzimler substratlarına spesifiktir.

Kimotripsin enziminin kataliz mekanizması

Her bir enzimin optimum sıcaklık ve pH’ı vardır

Substrat konsantrasyonunu arttırırsam ne olur? Yüksek substrat konsantrasyonu ile enzimi substrata doyurabiliriz.

Enzim kinetiği: Michaelis-Menten Kinetiği

Belli bir miktar enzim için substrat konsantrasyonu arttırıldıkça reaksiyon hız artışı bir maksimuma doğru yaklaşır.

Enzim kinetiği E: enzim S: substrat ES: Enzim-Substrat kompleksi P: Ürün (Product) k: Reaksiyon hız sabiti

Bazı enzim ve substratlar için Km

Michaelis-Menten eşitliğinden türetilen başka bir eşitlik: Lineweaver-Burk grafiği

Enzim İnhibisyonu Enzimle aktivitesini azaltan ya da durduran maddeye inhibitör adı verilir. Bu olaya enzim inhibisyonu denir.

Enzim inhibitörleri Enzimler inhibe edildiklerinde onların katalizlediği reaksiyonların hızları da düşer. Kanser ilaçları genellikle hücre bölünmesi için gerekli reaksiyonları katalizleyen enzimlerin inhibitörleridir. Aspirin, COX enzimi inhibitörüdür ve böylece ağrıyla ilgili süreçlerin reaksiyonlarını durdurur. Bir çok zehir (tarım ilacı ve ağır metaller) enzimleri inhibe ettikleri için ölümcüldürler. Sinir gazlarından DIPF (diizopropil fosfofluoridat) sinir iletiminden sorumlu bir enzim olan asetil kolin esterazı inhibe etmektedir.

Enzim inhibitörleri Penisilin, bakteri hücre duvarı sentezinden sorumlu enzimleri inhibe ederek etkisini göstermektedir. Polifenol oksidaz enzimi patates, elma vb sebze ve meyvelerin kararmasından sorumlu enzimdir. Bu enzimin inhibitörleri kayısının kararmasını önlemek için kullanılmaktadır.

Enzim inhibisyon çeşitleri Dönüşümsüz inhibisyon: Dönüşümlü İnhibisyon Yarışmalı (competitive) inhibisyon Yarışmasız (noncompetitive) inhibisyon Yarı yarışmalı (uncompetitive) inhibisyon Lineer karışık tip inhibisyon Allosterik inhibisyon Feed-Back inhibisyon

Dönüşümsüz inhibisyon İnhibitör, enzimine ya kovalent ya da zor ayrışabilen bir kompleks şeklinde bağlanır.

Yarışmalı (competitive) inhibisyon: İnhibitör, enzimin aktif bölgesine bağlanır İnhibitör yapısal olarak substrata benzer. Enzime bağlanma konusunda substratla yarışmalıdır. Alkol zehirlenmesi

Yarışmasız (noncompetitive) inhibisyon İnhibitör, enzimin aktif bölgesinden başka bir bölgeye bağlanır. Bir yarışma söz konusu değildir.

Yarı yarışmalı (uncompetitive) inhibisyon İnhibitör sadece ES kompleksine bağlanır.

Lineer karışık tip inhibisyon Yarışmasız inhibisyonun bir türüdür

Dönüşümlü inhibisyon tipleri Competitive: Yarışmalı Noncompetitive: Yarışmasız Uncompetitive: Yarı yarışmalı

Km ve Vmax değerleri

Allosterik inhibisyon Metabolizmanın düzenlenmesinde yer alan enzimler allosterik enzimlerdir. Bu enzimlerin hızı kontrol edilerek metabolik akışın hızı ayarlanır. Genelde multienzim sisteminin ilk enzimi veya dallanma noktasındaki ilk enzim allosterik enzimdir. İzole edilmeleri çok zordur ve birden fazla alt birimden oluşurlar. Allosterik enzimleri birden fazla farklı madde inhibe veya aktive edebilir. Yani enzim aktivitesi istenirse arttırılabilir veya azaltılabilir. Bu enzimleri musluk vanası gibi düşünebiliriz.

Feedback inhibisyon Bir multienzim sisteminin son ürününün reaksiyon serisinin ilk enzimini veya dallanma noktasındaki enzimi inhibe etmesidir. Bunun için son ürün belli bir konsantrasyona ulaşmalıdır. Vanayı sıkmak belli bir gücü gerektirir.