ENZİMLER 27 Ekim 2010.

... konulu sunumlar: "ENZİMLER 27 Ekim 2010."— Sunum transkripti:

1 ENZİMLER 27 Ekim 2010

2 Enzimlerin genel özellikleri
Enzimler (E) protein yapısındadırlar. Hücrelerde sentez edilir, ancak aktivite göstermesi için aynı hücre içinde bulunması şart değildir. Yapısındaki aminoasitlerin diziliş sırası ve yapısal özellikleri genetik kontrol altındadır. Metabolik olayları gerektiği şekilde yönlendirirler. Vücut fonksiyonlarında enzimler yaşamsal önem taşır; yani enzimsiz yaşanmaz. Bir enzim belli bir kimyasal reaksiyonu katalize ederler.

3 Enzimler, kimyasal reaksiyonlarda reaksiyon hızını kat arttırırlar. Enzim molekülü üzerindeki aktif bölge substratın bağlanmasına uygun şekilde cep veya yuva şeklini almıştır. Kimyasal reaksiyon sırasında aktif bölge substratı (S) bağlar, enzim-substrat kompleksi oluşur; sonra enzim-ürün kompleksine dönüşür. Ürün (Ü) ayrılınca enzim ilk reaksiyona girdiği şekle dönüşür, yani reaksiyonlardan değişmeden çıkar. Enzimin katalize ettiği reaksiyondan çıkan ürün başka bir enzimin substratı olabilmektedir.

4 Enzimlerin adlandırılması
1. Enzimin etkidiği substrat adını sonuna –az eki eklenir: Üre’nin parçalanmasını sağlayan enzim: Üreaz. Fosfat esterlerini hidrolize eden enzim: fosforilaz. 2. Enzimin katalize ettiği kimyasal reaksiyona göre adlandırılır. Buna göre enzim sınıflandırılması yapılmıştır. Benzer etkili enzimleri ayırt etmek için enzim sınıflandırmasına uygun olarak enzim numarası verilir.

5 Enzimin substrata etkisi
* Enzim direkt olarak bir substratı parçalanmasını sağlayabilir: Enzim + Substrat Ürün(ler) E + S P + P + Enerji A + B C + (D) * Bazen bir reaksiyonun ürünü başka bir reaksiyonun substratı olabilir: A+B C+D F+G H+I Her basamakta farklı enzimin etkisi olmalıdır.

6 Kofaktör nedir? Enzimlerin aktivite gösterebilmeleri için gerekli olan metal iyonlarına kofaktör denir. Örnek: Sitokrom oksidaz enziminin kofaktörü bakır iyonudur (Cu++). Örnek: Üreaz enziminin aktivite gösterebilmesi için nikel iyonuna (Ni++) gereksinimi vardır. Örnek: Karbonik anhidraz enzimi çinko iyonu (Zn++) olan ortamda aktiftir.

7 Koenzim nedir? Enzimlerin aktivite gösterebilmeleri için gerekli organik moleküllere koenzim denir. Örnek: Piruvat karboksilaz enziminin koenzimi biotindir. Koenzimlerin yapısında çoğunlukla vitaminler bulunmaktadır. Bazı enzimlerin aktivite gösterebilmesi için koenzim ve/veya kofaktöre ihtiyacı yoktur, ancak bazı enzimlerin aktivitesi için hem koenzime hemde kofaktöre gereksinim vardır.

8 Enzim hangi halde bulunur?
Koenzim veya kofaktörüyle birlikte aktif durumda olan enzime holoenzim denir. (Aktivitesi olan enzime genel olarak enzim deniliyor). Koenzim veya kofaktörü ayrıldığından inaktif olan enzime apoenzim denir.

9 İzoenzim nedir? Protein yapıları farklı olduğu halde katalizledikleri kimyasal reaksiyon aynı olan enzimlere izoenzimler denir.

10 İzoenzimler Protein yapıları farklı, fakat katalizledikleri kimyasal reaksiyonlar aynı olan enzimlere izoenzimler denir. Laktik dehidrogenaz (LD). 5 izoenzimi var: LD1, LD2, LD3, LD4, LD5. Laktik dehidrogenaz iki ayrı subüniteden oluşur. Ünitelerin aminoasit içerikleri farklıdır. Etkileri arasında da bazı farklılıklar vardır. İskelet kasında piruvik asidin laktik aside dönüştürülmesi yüksek orandadır. Kalp kasında ise piruvik aside dönüşüm daha aktiftir. Çünkü LH’nin kalpte yapılan izoenziminin etkisi, iskelet kasında yapılan LD’dan daha farklıdır.

11 Enzimin etki hızına örnek:
Bir karbonik anhidraz C enzimi bir dakikada molekülü ürüne çevirir. CO2 + H2O H2CO3 Karbonik anhidraz enzimi bu reaksiyonun hızını defa arttırmıştır. Bu enzim etki etmeseydi dokularda oluşan CO2’in temizlenmesi mümkün olamazdı.

12 Vücutta enzimin en yüksek düzeyde etkin olduğu optimum değerler istenmez, ancak bütün faktörlerin birlikte sağlıklı yaşamı sağlayacak düzeyde olması önemlidir.

13 Multienzim kompleksi Bir substrattan bir ürün oluşması için birkaç ara basamak ve her kademede farklı enzimlerin etkileri olabilir. Birden çok enzim birlikte multienzim kompleksi oluştururlar ve zincirleme bir reaksiyonu birlikte gerçekleştirirler. Bazen bir reaksiyonun ürünü başka bir reaksiyonun substratı olabilir: A+B C+D F+G H+I Her basamakta farklı enzimin etkisi olmalıdır Böyle bir enzim sisteminden ayrılan enzim inaktive olur.

14 Enziminaktivite süresi
Bir enzim molekülü çok sayıda substratı ürüne dönüştürür, ancak etki sonsuz değildir. Enzim çok sayıda substrat molekülüne etkir, reaksiyon sonunda hiçbir değişikliğe uğramamış olarak çıkar. Enzim molekülünün de bir ömrü vardır. Hücre içinde veya bulunduğu ortam koşullarına bağlı olarak yıkıma uğrar.

15 Enzim aktivitesine etki eden faktörler
Ortam pH’sı Sıcaklık Enzim konsantrasyonu Substrat konsantrasyonu Zamanın etkisi Reaksiyonun ürünü Çeşitli iyonların konsantrasyonları ve özellikleri Diğer faktörler Işık ve diğer fiziki faktörlerin etkileri Spesifik olmayan fizyolojik etkenler: Yaş, cinsiyet, fiziki aktivite, uzun süreli ilaç kullanımı, alkol kullanımı, bazı hastalıklar. Aktivatörler ve inhibitörler

16 Ortam pH’sı: Enzim reaksiyon hızı farklı hidrojen iyonu konsantrasyonlarına bağlı olarak değişir. Enzimin en aktif olduğu pH o enzimin optimum pH’sıdır. Optimum pH’dan uzaklaştıkca enzim aktivitesi azalır yahut yıkılır. Enzim aktivitesini korumak için reaksiyonda pH’yı optimumda sabit tutmak yahut ortamın hidrojen iyon konsantrasyonunu korumak için tamponlar kullanılır.

17 Tripsin enzimi için optimum pH

18 Enzim aktivitesine sıcaklığın etkisi:
Enzimlerin katalize ettiği reaksiyonların gerçekleşmesi için ortam sıcaklığı belli bir aralıkta olmalıdır. Hayvansal kaynaklı enzimler ve insan enzimlerinin optimum sıcaklığı genellikle C derece, bitkisel enzimlerin optimal sıcaklığı ise C derece arasındadır. Bunun üstündeki sıcaklıkta enzimler çoğunlukla aktivitelerini kaybederler; sıcaklık normale dönünce tekrar aktivite kazanırlar. Ancak bazı enzimler sıcaklık artışı nedeniyle denatüre olur, sıcaklık normale düşse bile aktivite gösteremezler.

19 Enzimler için optimum sıcaklık:
İnsan enzimlerinin maksimum aktivitesi için optimum sıcaklığı çoğu enzimde C derece arasında değişir (bitki enzimleri için C derece arasında değişir).

20 Enzim konsantrasyonunun reaksiyon hızına etkisi
Substrata doymuş ortamda biyokimyasal reaksiyon Substrata doymuş ortamda biyokimyasal reaksiyon hızı enzim konsantrasyonuna bağlı olarak lineer bir şekilde artar. Bir enzim molekülü diğerinden bağımsız olarak görev yapar. Yani ortamda ne kadar çok enzim molekülü varsa reaksiyon o kadar hızlı yürür.

21 Substrata doygun ortamda reaksiyon hızı
Enzim miktarı fazla olduğu halde hücre içinde her zaman yeteri kadar substrat bulunmadığından reaksiyon hızlı değildir. Eğer substrat bol ise reaksiyon hızı lineer artış gösterir.

22 Zamanın reaksiyon hızına etkisi
Enzimin reaksiyondaki hızı belli sürede ürettiği ürünün miktarıyla ölçülür.

23 Aktivatörler Enzimin aktivasyonu veya inhibisyonu değiştikce hücre içinde görevli enzimler sürekli olarak aktivitelerini değiştirirler. Bu, aktivatörler ve inhibitörlerle gerçekleşir. Aktivatörler, ya substratla birleşerek ya da serbest enzimle birleşerek etkin olurlar. Bunlar koenzim metal iyonu yahut daha farklı özellikte bir molekül olabilir. Örnek: Karbonik anhidraz enziminin aktivatörü (kofaktörü) Zn++ Karboksipeptidazın aktivatörü Co++ iyonudur.

24 İnhibitörler Vücutta belli bir kimyasal reaksiyonu yavaşlatarak ürün oluşumunu azaltırlar. Substrat-enzim ilişkisini bozarak ürün oluşumunu engeller. Enzim aktivitesi değiştirirler. Bunlar değişik şekillerde inhibe edici metal iyonlarıdır. Çeşitli iyonların konsantrasyonları ve özellikleri enzim aktivitesini etkiler. Koenzim olan iyon yeteri kadar bulunmalıdır. Yetersizliği ve aşırı fazlalığı enzim aktivitesini azaltır. Ortamda bulunan ve koenzim olmayan iyonların konsantrasyonu da enzim aktivitesine etkiler. Feed-back inhibisyon: Reaksiyonun ürünündeki artış, enzin aktivesini azaltıcı bir faktör olabilir. Işık, radyasyon ışınları, basınç ve diğer fiziksel faktörler de enzim aktivitesini etkileyebilirler.

25 Enzimlerin sınıflandırılması:
1. Oksidoredüktazlar 2. Transferazlar 3. Hidrolazlar 4. Liyazlar 5. İzomerazlar 6. Sentetazlar ve Ligazlar

26 1. Oksidoredüktazlar Oksidasyon ve redüksiyon olaylarını katalize ederler. Substratları genellikle hidrojen ve elektron donörleridir. Dehidrogenazlar da bu gruptandır.

27 1. Oksidoredüktazlar Genel reaksiyon tipleri: Enzim
Aoks + Bred Ared + Boks

28 donör + akseptör + transferaz
2. Transferazlar Transferazlar fonksiyonel bir grubu bir donörden bir akseptöre taşırlar. Sistemik isim: donör + akseptör + transferaz Örnek: Glutamat okzaloasetat aminotransferaz Glutamattan bir amino grubunu okzaloasetata taşır. Transferazların genel reaksiyon tipi: Enzim AB + C A+ BC

29 3. Hidrolazlar Hidrolazlar, çeşitli bağların hidrolizini katalize eden enzimlerdir. Genel reaksiyon tipi: E AB + H2O AOH + B + H Glikoz-6-fosfataz Glikoz-6-fosfat + H2O Glukoz + Pi Glikoz-6-fosfattaki 6. karbona bağlı fosfat grubu hidrolize edilmiştir.

30 4. Liyazlar Liyazlar, C-C, C-O, C-N arasındaki bağları hidrolizden ve oksidasyondan farklı bir yolla kırarlar veya bu atomlar arasına bir çiftbağ ilave ederler. Genel reaksiyon tipi: E E AB A + B C – D C=D Aldolaz gliser dihidroksi Fruktoz-1,6-difosfat aldehit aseton 3-fosfat fosfat

31 5. İzomerazlar İzomerazlar molekül içinde değişiklik yaparlar. Yaptıkları izomere göre ad alırlar. Genel reaksiyon şeması: izomeraz ABC ACB Fosfoglikomutaz Glikoz-1-fosfat Glikoz-6-fosfat

32 6. Sentetazlar ve ligazlar
Sentetazlar C-O, C-S, C-N, C-C arasında bağ oluşmasını sağlayan enzimlerdir. Genel reaksiyon şeması: Enzim A + B + ATP AB + ADP + Pi Glutamin sentetaz Glutamik asit + NH3 + ATP Glutamin + ADP + Pi

33 E.C. Örnek: Laktat dehidrogenaz (LDH), E.C. 1.1.1.27 ile gösterilir.
Katalize ettiği reaksiyon tipine göre enzimler gruplandırılırlar. Enzim klasifikasyonu (E.C.) dört rakamlı olarak belirtilir. İlk numara enzim sınıfını, ikinci rakam alt sınıfı ve etkilediği bağı, üçüncü rakam akseptörü, dördüncü rakam ise enzimin sıra numarasını bildirir. Örnek: Laktat dehidrogenaz (LDH), E.C ile gösterilir.

34 Örnek: Laktat dehidrogenaz (LDH) E.C. 1.1.1.27
E.C. Enzim klasifikasyonu. 1. Oksidoredüktazlardandır. 1. Donörün CH-OH grubuna etki eder (Donör: grubu veren molekül). 1. NAD+ veya NADP+ akseptördür (Akseptör: grubu alan molekül). 27. Diğer özellikleri yukarıdakilerle aynı olan enzim laktat dehidrogenazın kendi sıra numarası.

35 Enzim birimleri 1 ünite: 1 mikromol (mmol, mol) substratı 1dakikada optimal koşullarda ürüne çeviren enzim miktarıdır. Genellikle bu birim kullanılır. Ünite = international unite = IU Spesifik aktivite (SA): 1 gr proteinde bulunan enzim ünite sayısıdır. Örnek: 5 mg proteinde 750 IU enzim varsa bu enzimin spesifik aktivitesi kaçtır? SA = 750/5 = 150 Ü/mg Örnek: 8 mg proteinde 496 IU enzim varsa bunun spesifik aktivitesi 496/8= 62 IU/mg 'dır.

36 Enzim içeren numunenin saklanması
Oda sıcaklığı: Çoğu enzim oda sıcaklığında kısa sürede inaktive olur. Bu nedenle hemen analiz yapılması olanaksız ise düşük sıcaklıkta saklama yöntemleri kullanılır. Kullanılacak tüpler kapaklı olmalıdır. Buzdolabında saklama: C aralığında saklamaya yarar. Derin dondurucuda saklamak: Genellikle cam olmayan polistrilen veya polipropilen tüpler kullanılır. Cam tüp kullanılmaz. Derin dondurucuya konacak numune içindeki enzimin donunca denatüre olmadığını bilmeliyiz. Deney yapmadan br gece önce normal buzdolabına aldıktan sonra karıştırıcıda alt-üst edilerek homojenlik sağlanır ve deney yapılır C : Buzdolabı derin dondurucularıdır. C : Özel tip derin dondurucudur. C : İdeal olan özel tip derin dondurucudur.

37 Enzim içeren numunenin deney öncesi işlemleri
Serumdan çalışılacaksa normal tüpe kan alınır, serumu ayrılır, çalışılır. Plazmadan çalışılacaksa antikoagulanlı tüpe kan alınır, plazması ayrılır. Deney tarifine göre serum proteinleri çöktürdükten sonra analiz yapılır. Bazı deneyler için doku homojenizatı hazırlanır, süzülür, bu süzüntü deneyde kullanılır Bazı deneyler için önce numunenin kaynatılması gerekir. Çeşitli yöntemlerle saflaştırıldıktan sonra deney yapılabilir

38 Enzimlerin klinik önemi
Hastalığın önemli bulgu vermeden önce ortaya çıkarılması Hastalığın hangi organda olduğunun bulunması Hastalığın hangi durumda olduğunun belirlenmesi Doğuştan veya sonradan olan metabolik bozukluk veya enzim eksikliğinin tesbiti Eksikliği belirlenen enzimin tedavide kullanılması Çeşitli substratların konsantrasyon belirlenmesinde enzim kullanılması

39 Kanda enzim düzeyi neden artar?
Doku hasarı olmadan kanda enzim düzeyi artması: Hücre turnoveri artması Salgılanmasında tıkanıklık Enzim sentezini arttıran uyarımın artması Enzim klirensinin azalması Stres Ekskresyon veya hücre içi enzimlerde nonspesifik enzimlerindeki artış: Genel bir hastalık nedeniyle artış Karaciğer, böbrek ve RES’de enzim yıkımı düzeninin bozulması Spesifik enzimlerindeki artış: Hücrezarı geçirgenliğinin bozulması Doku nekrozu

40 Organ hastalıklarında ölçülen enzimler
Kalp hastalıklarında şu enzimler ölçülür: CK, CKMB, LD, LD1, AST, a-HBD. Karaciğer hatalıklarında ölçülen enzimler: AST,ALT, GGT, ALP, LD, LD5. Kemik hatalıklarında: ALP. Pankreas hastalıklarında ölçülen enzimler: Amilaz, lipaz. Kas hastalıklarında: CK, CKMM,AST, LDH. Prostat hastalıklarında: ACP, PACP, (PSA). Organ hastalıklarında yapılan analizler bu enzimlerle sınırlı değildir. Bu konuda birkaç örnek verilmiştir. Çeşitli antikorlar, antijenler mineraller, hormonlar, eser elementler, markırlar ve her çeşit organik moleküller ölçülerek tanıya gidilir. Diğer diagnostik tanı yöntemleri de kullanılır.

41 . Kalp hastalıklarında şu enzimler ölçülür:
CK, CKMB, LD, LD1, AST, a-HBD. .

42 Saflaştırılmış bazı enzimler uygun dozlarda tedavide kullanılır
Saflaştırılmış bazı enzimler uygun dozlarda tedavide kullanılır. Örneğin, fibrin eritmek için dolaşıma fibrinokinaz verilebilir.

43 Sindirime yardımcı bazı enzimler hazım bozukluklarında oral olarak kullanılabilmektedir.

44 Koenzimler Biyokimyasal reaksiyonlarda bir atom veya atom grubu için akseptör veya donör görevi yaparlar. Bu grupları substrattan alırlar veya ilave ederek grup transferi, izomerizasyon veya oksidoredüksiyon olaylarının gerçekleşmesini sağlarlar. Örneğin, Nikotinamid dinükleotid (NADH), LDH enziminin kofaktörüdür, onunla girdiği reaksiyonda hidrojen verir (NAD+), daha sonra tekrar eski hallerine dönüşürler. Piruvat + NADH + H Laktat + NAD+

45 Bazı koenzimler ve yapılarındaki vitaminler:
NAD+ (Nikotinamid adenin dinükleotid): Nikotinik asit. NADP+ (Nikotinamid adenin dinükleotid fosfat): Nikotinik asit. FMN (Flavin mononükleotid) : B2 vitamini. FAD (Flavin adenin dinükleotid) : B2 vitamini. TPP (Tiamin pirofosfat): Tiamin, B1 vitamini. Adenozil kobalamin : B12 vitamini. Koenzim Q : K vitamini. Koenzim A : Pantotenik asit. piridoksal fosfat : B6 vitamini. Tetra hidro folik asit : Folik asit.

46