ENZİMLER.

... konulu sunumlar: "ENZİMLER."— Sunum transkripti:

1 ENZİMLER

2 Enzimler, kendisi parçalanmadan veya değişikliğe uğramadan kimyasal reaksiyonu katalizleyen moleküllerdir; biyolojik sistemlerin reaksiyon katalizörleri, biyokimyasal olayların vücutta yaşam ile uyumlu bir şekilde gerçekleşmesini sağlayan kimyasal ajanlardır Enzimlerle katalize edilen tepkimeye katılan kimyasal moleküllere substrat adı verilir

3 Enzimlerin spesifikliği
Mutlak spesifiklik: Bir enzimin, yalnızca spesifik bir substratın spesifik bir reaksiyonunu katalize etmesi özelliğidir Grup spesifikliği: Bir enzimin, benzer fonksiyonel grupları içeren sınırlı sayıda substrat ile reaksiyonlaşması özelliğidir Bağ spesifikliği: Bir enzimin proteinlerin peptid bağı, karbonhidratların glukozidik bağı gibi belli bağ tipleri üzerine etkili olması özelliğidir Stereospesifiklik: Bir enzimin yalnızca glukozun D veya L izomerleri gibi belli optik izomerlere etkili olması özelliğidir

4 Enzimlerin adlandırılması
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

5 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.

6 SİSTEMATİK İSİMLENDİRMENİN TEMEL ÖZELLİKLERİ
Reaksiyonlar ve bu reaksiyonları katalizleyen enzimler, reaksiyon mekanizmalarına göre 6 sınıfa bölünürler. Bu sınıfların da alt sınıfları vardır. Her enzimin bir kod numarası vardır (EC). Bu kod, dörtlü sayı grubu ile gösterilir.

7 Enzim sınıfları Oksidoredüktazlar Transferazlar Hidrolazlar Liyazlar
İzomerazlar Ligazlar

8 ULUSLARARASI ENZİM SINIFLAMASININ ALTI ANA SINIFI
1.OKSİDOREDÜKTAZLAR Oksidasyon (yükseltgenme) ve redüksiyon (indirgenme) reaksiyonlarını katalizleyen enzimlerdir. Dehidrogenaz ve oksidazlar, substrat olarak, hidrojen ve elektron vericileri kullanırlar. AYÜK + BİND AİND BYÜK oksido-redüksiyon

9 CH3 CH COO־ + NAD+ CH3 C COO־ + NADH +H+
Bir molekülden H+kopararak, o molekülün yükseltgenmesini; bir başka moleküle H+’i aktararak o molekülün indirgenmesini katalizlerler. Örnek: CH3 CH COO־ + NAD CH C COO־ + NADH +H+ LDH (Laktat Dehidrogenaz) OH Laktat O Piruvat

10

11 Değişik bağların hidrolizini sağlayan enzimlerdir. Bağlara su
3.HİDROLAZLAR Değişik bağların hidrolizini sağlayan enzimlerdir. Bağlara su ekleyerek koparılmalarını katalizlerler. AB + H2O AOH + BH Örnek: NH C NH2 + H2O CO2 + 2NH3 Üreaz O Üre

12 4.LİYAZLAR C-C, C-O, C-N ve C-S bağlarını yükseltgeme ve hidroliz dışında bir mekanizma ile kıran enzimlerdir. AB A + B Örnek: CH C COO CH CH CO2 O Piruvat Asetaldehid Piruvat dekarboksilaz

13

14

15 IV.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. 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.

16 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

17 2.Enzimler özgül moleküllerdir.
Enzimler yalnız belirli reaksiyonları katalizledikleri ve sadece substratları ile etkileştiklerinden dolayı spesifik (özgül) maddelerdir. 3.Enzimler katalitik etkinliğe sahiptir. Enzimle katalizlenen reaksiyonların çoğu katalizlenmeyen reaksiyonlara göre 103 –108 kere daha hızlı olarak gerçekleşmektedir. Bir enzim molekülü saniyede ortalama substrat molekülünün ürüne dönüşümünü sağlamaktadır.

18 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 H O Trioz fosfat izomeraz CH2OH C H C OH O CH2OPO3-2 CH2OPO3-2 Dihidroksi aseton fosfat (DHAP) Gliseraldehid-3-fosfat (G3P)

19 Bu iki madde arasındaki izomerizasyona 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. Enzim Substrat Enzim-Substrat kompleksi Aktif bölge

20 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 veya Van der Waals bağları gibi non kovalent (zayıf) bağlarla bağlanır. Zayıf bağlar ve bazı kuvvetli bağlar, aktif bölgelerin aminoasidlerini biribirlerine yanaştırmada önemli rol oynarlar.

21 6. Bazı enzimler, enzimatik reaksiyon için sadece protein kısma ihtiyaç duyarlar bazıları ise protein kısmı yanında olan bir non-protein ile birleştiklerinde aktif olurlar. Basit Enzimler: Sadece proteinden meydana gelmiş enzimlerdir. Bunlara en iyi örnek sindirim enzimleri ve üreyi parçalayan üreaz Bileşik Enzimler: Bileşik enzimler iki kısımdan meydana gelir. Protein + Vitaminler Protein + Mineral maddeler veya metal iyonlarıdır. Bu enzimlerin protein kısmına apoenzim, vitamin kısmına koenzim veya prostatik grup denir. Koenzim metal iyonu ise buna "Kofaktör" denir. Bazı durumlarda koenzim apoenzim kısmına sıkıca bağlanmıştır; bu bağlanan kısma "Prostetik grup"; prostetik grupla apoenzim kısmının her ikisine birden "Holoenzim" denir.

22 Holoenzimin kofaktör kısmı, bazı enzimler için Fe2+, Mg2+, Mn2+, Zn2+ gibi bir veya daha fazla inorganik iyon; bazı enzimler için ise koenzim denen bir organik veya metalloorganik kompleks bir moleküldür

23 Koenzimler Koenzimler, bazı enzimlerin aktiviteleri için gerekli olan ve kofaktör diye adlandırılan ek kimyasal bileşenlerin organik veya metalloorganik molekül yapısında olanlarıdır. Koenzim enzime çok sıkı bağlanmış olabildiği gibi, koenzim enzime çok gevşek olarak bağlanmış olabilir Koenzimlerin enzim proteinine çok sıkı bir şekilde kovalent olarak bağlı olup enzim proteininden ayrılmayanları prostetik grup olarak adlandırılırlar Koenzimlerin enzim proteinine çok gevşek bir şekilde nonkovalent olarak bağlı olup enzim proteininden ayrılabilenleri kosubstrat olarak adlandırılırlar

24 Koenzimler, fonksiyonlarına göre genellikle üç grupta incelenebilirler
Hidrojen ve elektron transfer eden koenzimler Yapısında nikotinamid içerenler: Nikotinamid adenin dinükleotid (okside şekli NAD+, redüe şekli NADH) ve nikotinamid adenin dinükleotid fosfat (okside şekli NADP+, redüe şekli NADPH) Yapısında flavin içerenler: Flavin adenin dinükleotid (okside şekli FAD, redüe şekli FADH2) ve flavin mononükleotid (okside şekli FMN, redüe şekli FMNH2) Koenzim Q, Demir porfirinler (sitokromlarda), Demir-kükürt proteinleri, -Lipoik asit Fonksiyonel grup transfer eden koenzimler: Piridoksal-5-fosfat (PLP), tiyamin pirofosfat (TPP), koenzim A (CoASH), -lipoik asit, biotin (vitamin H), tetrahidrofolat (H4-folat) ve koenzim B12 (5'-deoksiadenozil kobalamin) Liyaz, izomeraz ve ligazların koenzimleri

25 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

26 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 M S Metal-köprü kompleksi Siklik metal-köprü kompleksi

27

28 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

29 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.

30 Ea = Aktivasyon enerjisi Ea1 = Enzimle katalizlenmemiş reaksiyonun aktivasyon enerjisi Ea2 = Enzimle katalizlenmiş reaksiyonun aktivasyon enerjisi T* Ea1 Ea Ea2 S Serbest enerji Başlangıç durumu ∆G Ortama salınan serbest enerji Ü Bitiş durumu (ürünler) Reaksiyon akış yönü

31 “ 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 kalori Ea

32 Enzim katalizi Katalizör olarak bir enzimin fonksiyonu, aktivasyon enerjisini düşürmek suretiyle bir reaksiyonun hızını artırmaktır

33 Enzimle katalizlenen bir reaksiyonun ayırt edici özelliği, enzim üzerinde aktif merkez denen bir cep sınırları içinde meydana gelmesidir. Aktif merkez, enzim molekülü üzerinde, substrat bağlama özelliğine sahip özel bölgedir; substratı tutar ve enzim-substrat kompleksi oluşur, substratın ürüne dönüşmesiyle oluşan enzim-ürün kompleksinden enzimin ayrılmasıyla ürün serbestleşir

34 Aktif merkez için, enzim-substrat bağlanmasını açıklayan iki model ileri sürülmüştür.
a) Fisher’in anahtar-kilit modelinde, substrat ve enzimin aktif yerinin birbirine uyacak şekilde önceden belirlenmiş olduğu varsayılır. b) Koshland’ın uyum oluşturma modeline göre aktif merkez esnek yapıdadır; substrat varlığında, proteinin tersiyer yapısında oluşan bir değişiklikle, enzim substratını katalize uygun en doğru biçimde bağlayacak biçimsel bir değişikliğe uğrar

35 Enzim kinetikleri Enzim kinetikleri, deneysel parametrelerdeki değişmelerle enzimatik reaksiyonların hızları arasındaki ilişkileri ifade eder Bir enzimatik reaksiyonun hızı, enzim etkisiyle birim zamanda (1 dakikada veya 1 saniyede) oluşan ürünün veya ürüne dönüşen substratın miktarına göre ifade edilir. Optimum pH, 25oC sıcaklık ve doyurucu substrat derişiminde bir tek enzim molekülü tarafından birim zamanda ürüne dönüştürülen substrat molekülü sayısına, enzime ait dönüşüm sayısı denir ve kısaca kcat sembolü ile gösterilir

36 Enzim aktivitesi Bir enzimatik reaksiyonun hızı, enzimin etkinliği veya enzimin aktivitesi ile ilişkilidir. Bir enzimin aktivitesi, o enzim tarafından katalizlenen enzimatik reaksiyonun hızının, enzim etkisiyle optimum koşullarda belirli sürede ürüne dönüştürülen substrat miktarına göre ifadesidir. Etkinliği veya aktivitesi fazla olan bir enzim, belirli bir sürede daha fazla substrat molekülünü ürün haline dönüştürür

37 Enzim aktivite birimleri
En çok kullanılan enzim aktivitesi birimi, IU’dir. 1 IU enzim aktivitesi, optimum koşullarda, 1 dakikada 1mol substratı değiştiren enzim etkinliğini ifade eder ki bu da 1 saniyede 16,67 nmol substratın ürüne dönüştürülmesine karşılıktır. Enzim aktivitesi, bazen katal olarak ifade edilir. 1 katal enzim aktivitesi, optimum koşullarda, 1 saniyede 1 mol substratı değiştiren enzim etkinliğini ifade eder Enzim aktivitesi, spesifik aktivite olarak da ifade edilir. Bir enzim için spesifik aktivite, 1 mg enzim proteini başına düşen enzim ünitesi (IU veya katal) sayısıdır Çeşitli enzimler için özel aktivite birimleri de tanımlanmıştır: Bodansky ünitesi, 37oC’de 8,6 pH ortamında 100 mL serumda sodyum gliserofosfattan 1 saatte 1 mg fosfor oluşumunu katalize eden fosfataz enzimi aktivitesidir. King-Armstrong ünitesi, 37oC’de, 100 mL serumda fenilfosfattan 15 dakikada 1 mg fenol oluşumunu katalize eden fosfataz enzimi aktivitesidir

38 Enzimatik bir reaksiyonun hızını etkileyen faktörler
Enzimatik bir reaksiyonun hızını etkileyen birçok faktörden bazıları şunlardır Enzim derişimi* Substrat derişimi* pH * Sıcaklık * Zaman Işık ve diğer fiziksel faktörler İyonların doğası ve derişimi Hormonlar ve diğer biyokimyasal faktörler Reaksiyon ürünleri

39 1.ENZİM DERİŞİMİ Enzimle katalizlenen reaksiyonlarda substrat derişimi yüksek miktarlarda ise, reaksiyonun başlangıç hızı (Vİ), enzim derişimi ile doğru orantılı olarak artmaktadır. Reaksiyon hızı Vİ Enzim konsantrasyonu

40 Enzimle katalizlenen bir reaksiyonun hızı (V), ortamda enzim
2.SUBSTRAT DERİŞİMİ Enzimle katalizlenen bir reaksiyonun hızı (V), ortamda enzim derişiminin sabit olması koşuluyla, substrat derişimi [S] ile birlikte hızla artar ve maksimum hız (Vmax) değerine varıncaya kadar artış devam eder. Ancak Vmax’ta substrat derişimi ne kadar artarsa artsın, reaksiyon hızı artmaz. Yüksek substrat derişiminde reaksiyon hızının yavaşlaması,enzim üzerindeki substrat bağlama bölgelerinin doygunluğa ulaşmasını göstermektedir. VMAX V [S] VO

41 Enzimlerin çoğu Michaelis-Menten Kinetiği gösterirler.
Belli sıcaklıkta ve sabit enzim derişiminde, bu kinetiğe uyan enzimler, değişen substrat derişimi ile başlangıç hızı (VO) arasında hiperbolik bir eğri çizerler (A). Buna karşılık allosterik enzimlerde, bu eğri sigmoidal özellik taşımaktadır (B). A B VMAX 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. VO [S]

42 3.SICAKLIK Kimyasal reaksiyonlarda sıcaklığın artması moleküllerin hareketini arttırarak reaksiyon hızının da artmasını sağlar. 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 sıcaklıktan itibaren (genelde 45ºC) enzimin denatürasyonu söz konusu olacağından, reaksiyon hızında da bir azalma meydana gelecektir.

43 Optimum Sıcaklık: Enzimin en iyi fonksiyon gösterdiği sıcaklıktır. Bu sıcaklık, reaksiyon hızını arttırırken, daha artması durumunda enzimin denatürasyonuna yol açar. “Enzim etkinliği düşük sıcaklıkta az, optimum noktasında en fazla, sıcaklık arttığında ise hızla düşer.” Genellikle, başlangıçta sıcaklığın her 10 ºC artışı, reaksiyon hızının iki katına çıkmasını sağlamaktadır.

44 Sıcaklık artışıyla enzimatik reaksiyonun hızındaki artış, sıcaklık belli bir değere yükselinceye kadar devam eder; daha yüksek sıcaklıklarda enzim denatüre olarak aktivitesini kaybeder ve reaksiyon hızı azalır. Enzimatik reaksiyonun hızının maksimum olduğu sıcaklık derecesine optimum sıcaklık denir

45 Termal İnaktivasyon: Enzim çözeltisi hazırlandıktan sonra enzim aktivitesi ölçülür (Eo). Daha sonra çözelti sıcak su banyosuna konarak her 2-3 dakikada bir sıcaklık arttırılır ve çözeltiden örnek alınarak aktivite ölçülür (E). Isıtma süresi arttıkça aktivitede giderek azalma gözlenir. İnaktivasyon, zamanın logaritmik fonksiyonudur. E Eo 30ºC Log 45ºC 55ºC 60ºC zaman(dak)

46 Enzim etkinliğinin en yüksek olduğu pH , optimum pH’dır.
Enzimatik reaksiyonlar ortamın H+ iyonu derişiminden kolaylıkla etkilenirler. Enzim etkinliğinin en yüksek olduğu pH , optimum pH’dır. Her enzimin etki ettiği pH farklıdır. Enzimler pH’a bağlı olarak başlıca 2 tip Dar sınırlar içinde etkiyi gösteren çan eğri Geniş sınırlar içinde etkiyi gösteren plato eğri enzimatik aktivite pH a b 4 5 6 7 8 9 10

47 Çoğunlukla enzimlerin optimum pH’ı 5-8 arasında değişmektedir.
Maksimum aktiviteyi pH= 2’de gösterir. Nötral pH’da çalışan enzimler asidik ortamda denatüre olurlar. Enzimatik aktivite pH Optimum etki 4 6 8 10 12 Optimum etki PEPSİN 2 3 5 7 TRİPSİN Alkali ortamda en iyi etkiyi gösterir.

48 pH değişikliklerinin enzimatik aktivite üzerindeki etkileri aşağıdaki faktörler tarafından belirlenmektedir. Ortamın çok yüksek ve çok düşük pH düzeyleri, enzimin denatürasyonuna yol açarak, yapısında geri dönüşümsüz değişiklikler yapar. Apoenzim ile koenzim arasındaki bağlar etkilenir. 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.

49 Bir enzim tarafından katalizlenen bir reaksiyonun hızı, zamanla azalır
Bir enzim tarafından katalizlenen bir reaksiyonun hızı, zamanla azalır. Bunun çeşitli sebepleri vardır -Reaksiyon ürünlerinin kendi aralarında birleşerek aksi yönde bir reaksiyon meydana getirmeleri -Enzimin zamanla inaktive olması, -Reaksiyonu önleyen maddelerin oluşması -Substratın tükenmesi

50 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 enzimatik aktivite hızı düşer. 4. Büyük çoğunlukla pH değişikliklerinden substratın da iyonizasyon durumu etkilenir. H+

51 Enzim sentezinin indüksiyonu veya represyonu
Gereksinime göre enzimatik süreçlerin hızı, düzenleyici enzim sentezinin indüksiyonu veya represyonu ile ayarlanabilmektedir. Örneğin glukoz metabolizmasındaki anahtar enzimlerin sentezi, kan glukozu düzeyine göre artar (indüksiyon); veya azalır (represyon)

52 Michaelis-Menten Eşitliği

53 Enzim inhibisyonları Enzim inhibisyonu, enzimatik bir tepkimenin hızının enzim inhibitörü adı verilen bazı maddeler tarafından azaltılması veya tamamen durdurulmasıdır Enzim inhibitörleri ile enzim inhibisyonu tersinir veya tersinmez olabilir Tersinir enzim inhibisyonları Kompetitif (yarışmalı) enzim inhibisyonu Nonkompetitif (yarışmasız) enzim inhibisyonu Ankompetitif enzim inhibisyonu Tersinmez enzim inhibisyonları

54 Kompetitif enzim inhibisyonunda, bir kompetitif inhibitör, enzimin aktif yeri için substrat ile yarışır. Enzimin aktif yerine inhibitör bağlanınca reaksiyon gerçekleşmez; inhibitör aktif yeri işgal ederken substratın enzime bağlanmasını önler Kompetitif enzim inhibisyonunda inhibitör madde, enzimin substratına olan ilgisini azaltır. Vmax değişmez, Km artar.

55 Nonkompetitif enzim inhibisyonunda, bir nonkompetitif inhibitör, enzim üzerinde substratın bağlandığı aktif yerden ayrı bir yere tersinir olarak bağlanır. Enzime nonkompetitif inhibitörün bağlanması substrat bağlanmasını bloke etmez, substrat bağlanması da nonkompetitif inhibitörün bağlanmasını bloke etmez. Ancak ESI kompleksi ürün vermek üzere ES kompleksinden daha yavaş parçalandığı için tepkimenin hızı yavaşlamaktadır. Hem Vmax hem Km azalır.

56 Ankompetitif inhibitör, nonkompetitif inhibitör gibi, enzim üzerinde substratın bağlandığı aktif yerden ayrı bir yere tersinir olarak bağlanır; fakat nonkompetitif inhibitör serbest enzime veya ES kompleksine bağlanabildiği halde ankompetitif inhibitör, yalnızca ES kompleksi oluştuktan sonra enzimin substratın bağlı olduğu aktif yerden başka bir yerine tersinir bağlanarak enzimi inaktive eder. Vmax azalır, Km değişmez.

57 VMAX : Katalizin ulaşabileceği en yüksek hız değeridir.
Enzim bölgeleri substrat ile tam doygunluğa geçince VMAX’a ulaşılır.

58 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 derişimlerde substrat kullanılmalıdır.

59 Km , bir enzime ve substratına özgüldür.
k2 + k3 k1 k3 E + S ES E + P Km= (mol/L) 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 – mol/L arasında değişir. k2

60 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. V a VMAX b Reaksiyon hızı VMAX 2 [S] Kma Kmb

61 Yüksek substrat derişiminde
[S] > Km reaksiyon hızı sıfırıncı basamaktır-yani, substrat derişiminden bağımsızdır. Vmax 2 vmax Km [S] o Düşük substrat derişiminde [S] < Km, , reaksiyon hızı birinci mertebedendir. Hız α [S] [S]= Km : Substrat Kmdeğerine eşitse, başlangıç hızı, maksimum hızın yarısına eşittir.

62 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

63 1 Km Vo Km + [S] VMAX [S] 1 Km VMAX [S] + [S] VMAX X
arasında bir grafik çizilirse, doğrunun y eksenini ile , x eksenini - değerinde kestiği görülür. Doğru denklemi y = ax +b Lineweaver-Burk eğrisi denklemi 1 Km

64 1 V0 Lineweaver-Burk Eğrisi Km VMAX Eğim . 1 VMAX . 1 [S] 1 Km

65 Km Değerinin Bilinmesinin Önemi
Enzimlerin Saflaştırılması Dokularda enzim aktivitesinin saptanması İlaç imalatında Enzim inhibitörlerinin belirlenmesi

66 BİYOKİMYADA ENZİM *Zamk kaplama malzemleri gibi, kağıt endüstrisinde,koltuk, döşeme endüstrisi gibi alanlarda ESTERAZLAR *Deterjan sanayinde PROTEAZLAR, LİPAZLAR *Gıda endüstisinde örnein meyvesularında PEKTİNAZLAR *Biodegradable plasticde polimer parçalayan organizmaların ürettiği enzimler *Deri ve tekstil endüstrisinde zararlı kimyasalların yerini alabilecek m.o ürettiği enzimler *Biyoetanol üretiminde özellike mısır,bambo…..