Foodelphi.com Science of Food Engineering •ENZİMLER
Prof.Dr.Emel ULAKOĞLU ZENGİN
İ.Ü.Cerrahpaşa Tıp Fakültesi Biyokimya Anabilim Dalı
I.TANIM
Enzimler, metabolizma reaksiyonlarını hızlandıran,biyolojik katalizörlerdir.
1.Enzim aktivitelerinin ölçümü hastalıkların tanı ve izlenmesinde kullanılır.
Örn:Miyokard İnfarktüsünde:
CPK (Kreatin fosfokinaz) SGOT (AST) (Serum glutamat okzalasetat 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.
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
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.
1.OKSİDOREDÜKTAZLAR
Oksidasyon (yükseltgenme) ve redüksiyon (indirgenme) reaksiyonlarını katalizleyen enzimlerdir. Dehidrogenaz ve oksidazlar, substrat olarak, hidrojen ve elektron vericileri kullanırlar.
AYÜK +
BİND AİND +
BYÜK
Bir molekülden H+kopararak, o molekülün yükseltgenmesini; bir başka moleküle H+’i aktararak o molekülün indirgenmesini katalizlerler.
Örnek:
CH3 CH COO־ + NAD+ CH3 C COO־ + NADH +H+
Molekülden H+ dışında, başka grupları (C, N ve fosfor taşıyan gruplar) aktaran enzimlerdir.
AB + C A + BC
Örnek:
CH2 CH COO־ + THF CH2 COO־ + THF CH2
Değişik bağların hidrolizini sağlayan enzimlerdir. Bağlara su ekleyerek koparılmalarını katalizlerler.
AB + H2O AOH + BH
Örnek:
NH2 C NH2 + H2O CO2 + 2NH3
C-C, C-O, C-N ve C-S bağlarını yükseltgeme ve hidroliz dışında bir mekanizma ile kıran enzimlerdir.
AB A + B
Örnek:
CH3 C COO– CH3 CH + CO2
Optik ve geometrik izomerlerin rasemizasyonunu katalizleyen enzimlerdir.
ABC ACB
Molekül-içi düzenleme yaparlar.
–OOC CH C CoA –OOC CH2 CH2 C CoA
Yüksek enerjili fosfatların enerjisini kullanarak, karbon ile C,O,S,N arasında bağ oluşumunu katalizleyen enzimlerdir.
A
+ B + ATP AB + ADP
+ Pİ
ATP ve benzeri trifosfatları
kullanarak iki molekülü birleştirirler.
CH3 C
COO–
+ CO2 HOOC CH2 C
COO–
Sistematik
İsimlendirme:
Örn:
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.
1.Enzimler protein yapısında
maddelerdir:
tipleri gösterilebilir.
sentezi esnasında enzim gibi davranabilirler.
Katalitik etkiye sahip RNA’ya Ribozim denir.
uğrarlar:
Denatürasyon, proteinlerin
doğal yapılarının bozulması
sonucunda
aktivitelerinin kaybolmasıdır.
Enzim denatüre olduğunda aktif bölgesi de
denatürasyona uğrayarak substratını
bağlayamaz, bundan dolayı da etkili
olamaz.
denatürasyona yol açan faktörler:
Enzimler yalnız belirli
reaksiyonları katalizledikleri ve sadece
substratları ile etkileştiklerinden
dolayı spesifik
(özgül) maddelerdir.
3.Enzimler katalitik etkinliğe
sahiptir.
reaksiyonlara göre 103 –108 kere daha hızlı olarak
gerçekleşmektedir.
molekülünün ürüne dönüşümünü sağlamaktadır.
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
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.
uyumlu, üç boyutlu bir yapı oluşturmaktadır.
oluşan enzim-substrat
kompleksi (ES), önce enzim-ürün
kompleksine, daha sonra ise
serbest enzim ve ürüne dönüşmektedir.
E
+ S ES EÜ E + Ü
der
Waals bağları gibi non
kovalent
(zayıf) bağlarla bağlanır.
aktif bölgelerin aminoasidlerini
biribirlerine yanaştırmada önemli rol oynarlar.
Birçok enzimin katalitik bölgesinde
aşağıdaki aminoasidler yer alır:
Serin,
sistein, histidin, tirozin ve
lizin
RİBONÜKLEAZ:
nukleotidleri hidroliz yapar.
sağlamlaşmıştır.
Histidin 12 ve Histidin 119
etki eder.
kırılma gerçekleşir.
aminoasidin yer aldığı bazik bir bölgedir.
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.
model ileri sürülmektedir.
1.Model:
Anahtar-kilit modeli
2.Model:
Katalitik bölgenin “uyum
oluşturma
modeli”
1.MODEL:
yapılarının biribirini tamamlayıcı olmaları gerekmektedir.
2.
MODEL:
uymaktadır.
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.
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
reaksiyonlar için geçerlidir.
Enz
S M M Enz S
Enz
M S Enz
KOENZİMİ
VİTAMİN OLAN BAZI ENZİMLER:
Enzim Vitamin Koenzim
Katalizlenen reaksiyon
Dekarboksilaz B1
vitamini TPP (Tiamin pirofosfat)
…………………R-CO-COOH
(Tiamin)
RCHO + CO2
(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 transferi
İzomeraz
koenzim
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.
enerjisi şekline dönüşür.
9. Enzimler
tranzisyon (geçiş) durumunu stabilize ederek reaksiyonları
hızlandırırlar.
geçer.
S T* Ü
enerjiye sahiptir.
daha sonra son ürüne dönüşmektedir.
molekül, ürüne dönüşebilmektedir.
tarafından belirlenmektedir.
Ea =
Aktivasyon enerjisi
Ea1 = Enzimle katalizlenmemiş
reaksiyonun aktivasyon enerjisi
Ea2 = Enzimle katalizlenmiş reaksiyonun
aktivasyon enerjisi
durumuna geçebilmesi için, önce aktivasyon enerjisinden
enerji borç
alır, sonra bu enerjiyi sarfeder.
salınır.
Ea= Tranzisyon durumu serbest
enerjisi – substrat serbest enerjisi
“ Enzimle katalizlenen
reaksiyonlarda, enzimler aktivasyon enerjisini
azaltarak reaksiyonları
hızlandırırlar. Böylece enzim ve substratı,
tranzisyon enerjisi daha düşük
olan yeni bir reaksiyon yolu oluşturur.”
V.ENZİMLERİN KATALİZ HIZINA ETKİ EDEN
FAKTÖRLER
Kataliz
Hızı,
birim zamanda oluşan ürün ya da kaybolan
substrat
miktarıdır.
Enzimle
katalizlenen reaksiyonların hızını etkileyen faktörler:
1.Enzim Konsantrasyonu
2.Substrat Konsantrasyonu
3.Sıcaklık
4.pH
1.ENZİM
KONSANTRASYONU
miktarlarda ise, reaksiyonun başlangıç hızı (Vİ),enzim konsantrasyonu ile
doğru orantılı olarak artmaktadır.
2.SUBSTRAT
KONSANTRASYONU
(V), ortamda enzim
konsantrasyonunun sabit olması koşuluyla, substrat konsantrasyonu
ile [S]
birlikte hızla artar ve maksimal hız (Vmax)
değerine varıncaya
kadar artış devam eder.
Vmax’ta substrat konsantrasyonu ne kadar artarsa artsın, kataliz hızı
artmaz.
substrat konsantrasyonlarında reaksiyon hızının yavaşlaması,
enzim üzerindeki substrat bağlama bölgelerinin doygunluğa ulaşmasını
göstermektedir.
çoğu Michaelis-Menten
Kinetiği gösterirler.
sıcaklıkta ve sabit enzim konsantrasyonunda, bu kinetiğe uyan
enzimler, değişen substrat konsantrasyonu ile başlangıç hızı (VO)
arasında hiperbolik
bir
eğri çizerler (A).
karşılık allosterik enzimlerde, bu eğri
sigmoidal özellik
taşımaktadır (B).
3.SICAKLIK
moleküllerin hareketini
arttırarak reaksiyon hızının da artmasına yol açar.
belli bir enerji düzeyini aşabilecek
molekül sayısı ile ilgilidir.
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.
Optimum Temperatür:
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.
Enzim aktivitesinde,optimum
temperatür 2 faktörle belirlenmektedir (Kırmızı eğri).
sürekli olarak artar (mavi eğri).
enzim proteini denatüre olur
(siyah eğri).
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.
4.pH
Enzimatik reaksiyonlar ortamın H+ iyonu konsantrasyonundan
kolaylıkla etkilenirler.
olduğu pH , optimum
pH’dır.
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.
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.
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.
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.
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
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]
Reaksiyon hızı ile substrat
konsantrasyonu arasındaki ilişkiyi tanımlayan
Michaelis-Menten denklemi kurulurken
aşağıdaki varsayımlar gözönüne
alınmıştır:
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.
Reaksiyonun denge durumunda :
k1 [E]
[S]
= [k2
+ k3]
[ES] (1)
[ES] = (2)
Michaelis-Menten
denklemi hiperbolik
bir eğrinin
denklemidir.
VMAX
:
hız değeridir.
doygunluğa geçince VMAX’a
ulaşılır.
Km
: (Michaelis-Menten Sabiti)
miktarıdır.
moleküllerinin aktif bölgelerinin yarısını
dolduran substrat miktarıdır.
farklı konsantrasyonlarda
substrat kullanılmalıdır.
enzim-substrat ilişkisinde bir ölçüdür.
konsantrasyonunda doyar.
, enzimin substratına düşük ilgisini
tanımlamaktadır.
Km =
‘i, enzimin substrata ilgisinin yüksek
olduğunu yansıtır.
büyük Km’i, enzimin substrata olan ilgisinin az
olduğunu yansıtır.
Belirli bir andaki kataliz hızı:
Vo
= Michaelis-Menten Eşitliği
edilir.
ve VMAX değerlerinin duyarlı
bir biçimde belirlenmesi kolaylaşmaktadır.
etki mekanizmalarının saptanmasında da kullanılır.
Lineweaver-Burk
çift-resiprok Eğrisi
Km Değerinin Bilinmesinin Önemi
Saflaştırılması
enzim aktivitesinin saptanması
imalatında
inhibitörlerinin belirlenmesi
VII.ENZİM
AKTİVİTESİNİN İNHİBİSYONU
engelleyen maddeye inhibitör adı verilir.
İnhibitör, bir molekül yada iyon olabilir.
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.
Enzimlerin
inhibisyonu;
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:
substratla (S) yarışarak
bağlanmaktadır.
substratınkine benzediğinden dolayı
enzim ile inhibitör kolaylıkla bağlanırlar, ancak ürün
oluşamamaktadır. Bu tip inhibitörler, enzime asıl substratın
bağlanmasını engelleyen maddelerdir.
gereklidir.
arttırılmasıyla enzimin
inhibitöre olan ilgisi azalmakta ve inhibisyon ortadan
kalkmaktadır.
E +S ES E + Ü ES,
İ bağlayamaz.
+ Eİ,
Ü oluşturamaz.
İ Eİ
VMAX DEĞİŞMEZ.
Km
değişir.
ilgisi azalmıştır.
VMAX
eğimi) büyümüştür.
Bir
molekülün, belirli bir enzimin inhibitörü olup olmadığı,yahut
inhibisyonun
tipi, kinetik analizlerle ortaya konulur!
tedavisinde yarışmalı inhibisyondan
faydalanılır.
dehidrogenaz
etkisiyle FORMALDEHİD’e
dönüşür.
Böylece formaldehid oluşumu yarışmalı
olarak engellenir.
b)Yarışmasız
(nonkompetitif) İnhibisyon:
bölgeye bağlanmaz.
reaksiyonu yavaşlatır.
E +S ES E +Ü VMAX
Km DEĞİŞMEZ
Eİ + S EİS Ü
c)Yarışmasız (unkompetitif) inhibisyon:
E +S ES E + Ü
+
İ
EİS Ü
VMAX
Km
2-
Geriye dönüşümsüz (tersinmez, irreversibl inhibisyon):
kovalent olarak bağlanan inhibitör,
enzim yapısını bozduğu için geriye dönüş olmamaktadır.
nörotransmittörü parçalayan asetilkolin esteraz’ ın tersinmez
inhibitörüdür.
hücreye aktaran
maddedir.
asetilkolin esteraz tarafından hidrolize
uğrar.
DIPF tarafından tersinmez inhibe
edilmesi hidroliz olayını engeller ve bunun sonucunda felç meydana
gelir.
insektisidler (böcek öldürücüler) de asetilkolin
esterazın tersinmez engelleyicisidir.
bölgesinde serin amino asidini içeren enzimlerle geriye
dönüşümsüz inhibisyon yapar.
Kurşun
zehirlenmesi
sülfhidril grubuyla (-SH) kovalent bağlar oluşurur.
isimli maddeye Fe+2 girişini
katalizleyen ferrokelataz ve yine bu sentezde yer alan δ-aminolevülinat
dehidraz isimli
enzimler kurşunun geri dönüşümsüz inhibisyonuna
duyarlı enzimlerdir.
3-Bazı ilaçlar da enzim inhibitörü
olarak etki ederler.
ait enzimleri inhibe ederek etki gösterirler.
I’i vazokonstriktör (damar büzücü)
etkili
angiotensin II’ye çeviren ACE’yi bloke ederek gösterirler.
Angiotensin
I
Angiotensin II
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
değiştirerek düzenleyebilir.
ya da azalabilir (represyon, baskılanma).
tekrardan artar.
Enzim
sentezi indükleyici bir maddeye cevap olarak tetiklenebilir.
ortamda glukozu kullanır.
isimli enzimi
bulunmadığından dolayı galaktoz ve glukoza hidrolizleyemez.
glukoz çıkarılıp yerine laktoz ilave edildiğinde,
mikroorganizma laktozu kullanır hale gelir.
(indüktör) protein yapısında olan β-galaktozidazın
sentezlenmesini indüklemiştir.
İndükleyici
maddelerin çoğu, enzimlerin substratlarıdır.
Ancak substrata yapısal bakımdan
benzeyen bileşikler de indükleyici
madde olabilirler fakat substrat olamazlar!
histidin sentezleyemez (
represyon, baskı altına alma).
korepresör’dür, yani kendi sentezi ile ilgili enzimlerin sentezini
engellemektedir.
denir.
biosentezinin tekrardan başlamasını sağlar (derepresyon, baskının ortadan kaldırılışı).
2-ENZİMİN
KATALİTİK ETKİNLİĞİNİN DEĞİŞİMİ
1.
Enzim molekülünün
aktivasyon-inhibisyonu
(Allosterik enzimler)
2.
Kovalent Modifikasyon
3.
Zimojen Aktivasyonu
1.ALLOSTERİK
ENZİMLER
Allosterik “başka
yere ait”
anlamına gelir.
efektör
(modülatör) isimli moleküller tarafından düzenlenirler.
sonucunda, enzimin
substratına olan ilgisi değişir.
ettiğinde negatif
efektör,
aktiviteyi
arttırdığında pozitif
efektör denir.
ALLOSTERİK ENZİMLERDİR.
gelmişlerdir (oligomerik enzimler).
etki ederler.
bölge bulunur.
olarak bağlanır.
sonucunda, 2. alt birimin substrat bağlanması etkilenmektedir.
yavaşlatabilir.
Bu olaya kooperativite adı verilir.
aktivatör enzimin etkinliğini arttırır,
allosterik
inhibitör ise enzimin etkinliğini azaltır.
sigmoidal karakter kazanır.
geldiğini gösterir.
V
homotropik
etki denir.
tarafından aktive ya da inhibe edilmekte ise heterotropik etkiden
bahsedilir.
görev yapabilir.
“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!
2.
KOVALENT MODİFİKASYONA UĞRAYAN SİSTEMLER
değişebilir.
dönüşebilen enzimlerdir.
Bu enzimler iki aktivite halinde
bulunurlar:
Yüksek ve düşük aktivite
belirli serin, treonin veya tirozin isimli aminoasidlere bir fosfat
grubunun eklenmesi veya bir fosfat grubunun çıkarılmasıdır.
daha aktif olabilmektedir.
Metabolik yolun gereksinimine uygun
olarak, fosfor grubunun
enzime ilavesi ya da enzimden
ayrılması sonucunda, enzim iki faklı
şekilde çalışmaktadır.
Glukoz
Glikojen
Glikojen
sentataz
Glikojen
fosforilaz
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. Bu
enzimler ise hormonal ve sinirsel kontrol altında tutulmaktadır.
Aktif
sentataz
İnaktif fosforilaz
İnaktif
sentataz
Aktif fosforilaz
Aktif
sentataz
İnaktif fosforilaz
İnaktif
sentataz
Aktif fosforilaz
Kinaz ve Fosfataz isimli enzimler kovalent modifikasyonun
reversibl
(geri
dönüşebilir) oluşunu sağlayan enzimlerdir.
3.ZİMOJEN
AKTİVASYONU
bulundukları yere
zarar vermemeleri için aktif olamayan öncül moleküller şeklinde
sentez edilirler. Bu moleküllere proenzim veya zimojen adı
verilmektedir.
bağının koparılması
(yarılması, kırılması) ile olur.
barsaklara salgılandığında peptid bağları kırılır ve aktif şekle
dönüşür.
Tripsinojen Tripsin
(İnaktif) (Aktif)
Kimotripsinojen Kimotripsin
(İnaktif) (Aktif)
Kan plazmasında:
Fibrinojen Fibrin
(İnaktif) (Aktif)
