Enzimler Nasıl Çalışır? Enzim Kinetiği ( Dr. Gülçin Eskandari )

nEnzimler Nasıl Çalışır Enzim Kinetiği

nDr. Gülçin Eskandari

nEnzimler nasıl çalışırlar?

nOldukça etkili katalizörler

nReaksiyon hızını ­

nEnzimlerin oldukça büyük yapılarına karşın, kataliz işleminin gerçekleştiği yer aktif bölge

nEnzimlerin aktif bölgesi substrat özgünlüğü de gösterir

nEnzimler nasıl çalışırlar?

nSubstrat özgünlüğü, substrat bağlama bölgesindeki amino asidlerin yapısı, yükleri, polarite ya da hidrofobisiteleriyle belirlenir

nEnzimin substrat bağlaması hidrojen bağı, hidrofobik ya da iyonik etkileşim gibi zayıf bağlarla olur

nBazı enzimler tek bir substrata özgünlük gösterirken, bazıları daha geniş bir spektrumu katalizlerler

nEnzimler nasıl çalışırlar?

nBir reaksiyonun hızı geçiş aşamasına (transition state) birim zamanda geçen substrat konsantrasyonu ile orantılı

nAktivasyon enerjisinin yüksek olması hızı düşürür

nHızı arttırmak, ya ısıyı arttırarak reaksiyona girecek substratların enerjisini arttırmakla (collision theory) ya da aktivasyon enerjisini düşürmekle mümkün

nCanlı organizmalarda bu işlem aktivasyon enerjisinin düşürülmesi, yani reaksiyonları enzimlerin katalizlemesiyle gerçekleşir

nEnzimle katalizlenen reaksiyonların hızı artarken DG ya da Keq değerlerinde herhangi bir değişiklik olmaz

nReaksiyonun hızı reaksiyona giren moleküllerin konsantrasyonu ile doğru orantılı

nReaksiyon hızı

nBir internasyonel ünite enzim miktarının, belirlenen şartlar altında bir mmol ürünü bir dakikada oluşturması

nReaksiyon hızını etkileyen faktörler

nIsı

npH

nEnzim konsantrasyonu

nSubstrat konsantrasyonu

nİnhibitör varlığı

nIsı

npH

nSubstrat ve enzim konsantrasyonu

nEnzim kinetiği

  1. Varsayım: E + P oluştuktan sonra geri dönüş reaksiyonunu ihmal ediyoruz

  2. Varsayım: ES hem oluşuyor, hem de yıkılıyor, ancak bu iki işlem dengede ve ES konsantrasyonu değişmiyor

  Bu durum steady state’ kararlı denge durumu  

nMichealis – Menten Denklemi

nMichealis – Menten Grafiği

nEğer [S] << Km ise hız substrat konsantrasyonu ile doğru orantılı

nEğer  [S] >> Km ise hız Vmax’ta

nLineweaver
Burk
Grafiği

nDüzenli mekanizmayla bağlanma

nRasgele mekanizmayla bağlanma

nDüzenli ya da rastgele mekanizmaların her ikisinde de ping-pong mekanizmasıyla bağlanma olabilir.

nBirden fazla substratı olan enzimler için Lineweaver
Burk
grafiği denklemi

nENZİM İNHİBİSYONLARI

nKompetetif (yarışmalı) İnhibisyon

nSüksinat dehidrogenaz

nKompetetif (yarışmalı) İnhibisyon

nNonkompetetif İnhibisyon

nNonkompetetif İnhibisyon

nNonkompetetif inhibisyon’da kinetik açıdan değişen nedir?

nNonkompetetif İnhibisyon

nUnkompetetif İnhibisyon

nİrreversible inhibisyonlar

nEnzim aktivitesi için gerekli olan, enzimin fonksiyonel bir grubu ile birleşerek ya da bu fonksiyonel grubun yapısını bozarak etki gösterirler

nİrreversible inhibitör ile enzim arasında kovalent bir bağ oluşumu olabilir

nİrreversible inhibisyonlar

nİodoasetamid aktif bölgesinde –SH grubu içeren enzimlere bağlanarak alkil enzim türevi oluşturur

nDiizopropilflorofosfat enzimin serin residuesunun –OH grbundan enzime kovalent olarak bağlanarak, enzimin diizopropil-fosfat türevini oluşturur

nKimotripsin bir serin proteaz

nAktif bölgesinde 195. pozisyonda serin amino asidi bulunur

nEnzim katalitiz mekanizmaları

§Asit-baz katalizi

§Elektrostatik kataliz

§Kovalent kataliz

§Metal iyon katalizi

§Yakınlık etkisi

nGenel asid-baz katalizi

nKimyasal bağlar elektronlar tarafından oluşturulur

nBağların yeniden düzenlenmesi ya da kırılması elektronların hareketini gerektirir

nReaktif kimyasal grupların elektrofil ya da nükleofil gibi fonksiyon gördüğü söylenebilir

nGenel asid-baz katalizi

nElektrofiller, elektron açığı olan maddeler olup, elektron fazlası olan maddelerle reaksiyona girerler

nNükleofiller, elektron fazlası olan maddeler olup, elektron açığı olan maddelerle reaksiyona girerler

nGenel asid-baz katalizi

nPotansiyel olarak reaktif olan bir grubun intrinsik elektrofilik ya da nükleofilik karakterini arttırarak, daha reaktif hale getirilmesi sonucu kataliz gerçekleşebilir

nBu olayı gerçekleştirmenin en kolay yolu bir proton eklenmesi ya da uzaklaştırılması

nGenel asid-baz katalizi

nGenel asid-baz katalizi

nSu intrinsik olarak zayıf bir nükleofil, bir katalist yokluğunda esterle olan reaksiyonu çok yavaş gerçekleşir

nAncak ester hidrolizi yüksek ya da düşük  pH’da çok daha hızlı gerçekleşir

nEnzimlerin aktif bölgelerinde bulunan asidik ya da bazik amino asidlerin varlığı ile asid ya da baz katalizi gerçekleşir

nGenel asid-baz katalizi

nEster ya da amid hidrolizinde bir diğer mekanizma su yerine enzimin aktif bölgesinde daha nükleofilik bir grubun yer alması

nSerin amino asidinin –OH grubu enzimler tarafından bu amaçla kullanılmakta

nAsetoasetat dekarboksilaz enzimi

nElektrostatik kataliz

§Enzimlerin aktif bölgesinde yüklü grupların bulunması elektrostatik etkileşimlerin oluşmasını sağlar

§Substratın bağlanması genellikle enzimin aktif bölgesinden suyu uzaklaştırır

§Daha polar bir yapıya  kavuşan aktif bölge, sulu ortamdakinden daha güçlü elektrostatik etkileşimler geliştirir

nKovalent kataliz

§Enzim üzerindeki nükleofilik bir grup ile substrat üzerindeki elektrofilik bir grup arasında kovalent bağ oluşumu ile kataliz gelişir

nMetal iyon katalizi

§Enzimlerin yaklaşık üçte biri katalitik aktiviteleri için metal iyonlarına ihtiyaç duyar

§Metal iyonları

§Substratları bağlayarak,

§Elektrostatik olarak negatif yükleri stabilize ederek ve koruyarak,

§Oksidasyon-redüksiyon reaksiyonlarına, metal iyonunun geri dönüşümlü oksidasyon değişiklikleri yoluyla aracılık ederek katalitik sürece katılır

nYakınlık etkisi

nBir enzim uygun bir oryantasyonda iki reaktanı bir araya getirerek, reaksiyonu başlatabilir

nÖzellikle bir molekülde gruplar arasında gelişen intramoleküler reaksiyonlar, iki ayrı substratın bir araya gelmesi ile oluşan reaksiyonlardan daha hızlı olarak gerçekleşir

nYakınlık etkisi

nMoleküller arası reaksiyonları katalizleyen enzimler aktif bölgelerine substratlarını bağlayarak, bu substratlar arasında yakınlık oluşturup, reaksiyona uygun oryantasyonu sağlamış olurlar

nSubstratlar bu şekilde bağlandıktan sonra, sanki tek bir molekül üzerindeki intramoleküler bir olay gibi reaksiyon gerçekleşir

  Aşağıdakilerden hangisi reaksiyon hızını etkilemez?

a)Ortam ısısı

b)Ortam pH’sı

c)Substrat özgünlüğü

d)Enzim konsantrasyonu

e)Substrat konsnatrasyonu

Facebook Yorumları

Bir Cevap Yazın