Enzimler, Enzimlerin Özellikleri, Enzim Reaksiyonlarının Hızına Etki Eden Faktörler ve Hormonlar

Hormonlar; metabolizma, büyüme ve gelişme, üreme, davranış, su ve mineral dengesi gibi fonksiyonların düzenlenmesinde rol oynayan kimyasal uyarıcılardır. Enzimler aktivasyon enerjisini düşüren biyolojik katalizörlerdir.

ENZİMLER

✶ Bir kimyasal reaksiyonun başlayabilmesi için gerekli olan en düşük enerji miktarına aktivasyon enerjisi (eşik enerjisi) denir. Enzimler aktivasyon enerjisini düşüren biyolojik katalizörlerdir.

✶ Çoğunlukla protein yapısındadırlar. Bununla birlikte az sayıda enzim RNA'lardan meydana gelmiştir.

✶ Bazıları sadece proteinden oluşur. Birçok enzim ise etkinlik gösterebilmek için apoenzim adı verilen protein kısım ile birlikte protein olmayan moleküllere ihtiyaç duyar. Enzimin protein olmayan kısmına kofaktör adı verilir. Kofaktörler organik veya inorganik moleküller olabilir. Kofaktörler organik bir molekül ise koenzim olarak adlandırılır.

Enzimlerin Özellikleri

• Canlı sistemlerde gerçekleşen hemen her reaksiyon enzimlerin denetiminde olur.

• Enzimlerin etkilediği maddeye substrat ya da etkinen madde denir.

• Enzimler kimyasal reaksiyonlardan değişmeden çıkarlar ve defalarca kullanılırlar.

• Enzimin protein kısmında aktif merkez (aktif bölge) denilen özel bir bölüm bulunur. Reaksiyon sırasında enzim substratına geçici olarak aktif merkezden bağlanır.

• Enzimlerin çoğu belirli bir kimyasal reaksiyona özgü olduğundan her hücrede genellikle reaksiyon çeşiti kadar enzim çeşiti vardır.

• Enzimler genellikle çift yönlü (tersinir) çalışırlar.

• Enzimler sadece hücre içinde değil, uygun ortam sağlandığında hücre dışında da çalışabilirler.

• Enzimlerin etkinlikleri son derece hızlıdır. Örneğin sığır karaciğerinden elde edilen katalaz enzimi, bir dakikada 5 milyon hidrojen peroksit (H2O2) molekülünü su ve oksijene parçalayabilir.

• Takım halinde çalışan enzimlerin aktiviteleri "geri besleme mekanizması" ile sağlanır. Reaksiyon ürünlerinden bir kısmı substrat ile yapısal benzerlik gösterir. Son ürün miktarı yeterli düzeye ulaştığında bunların bazıları ilk enzime bağlanarak onun çalışmasını durdurur ve böylece takımdaki diğer enzimler de çalışamaz. Son ürünün tükenmesiyle birlikte takımdaki enzimler yeniden çalışmaya başlar.

• Vücutta hangi tip enzimlerin sentezleneceğine ait bilgileri genler belirler.

Enzim Reaksiyonlarının Hızına Etki Eden Faktörler

a. Sıcaklık:

Enzimler protein yapılı moleküller olduğundan proteinleri etkileyen sıcaklık değişimlerine duyarlıdırlar. Her enzimin en fazla aktivite gösterdiği bir sıcaklık derecesi vardır. Buna optimum sıcaklık denir. Bu değer pek çok canlıda 30 – 40 °C arasındadır (İnsanda 37°C). Sıcaklık derecesi optimum değerin altına düştüğünde veya üstüne çıktığında enzimatik reaksiyon hızı azalır. Yüksek sıcaklıkta (genellikle 55 – 60°C de) enzimlerin yapısı bozulur. Düşük sıcaklıkta enzimlerin etkinliği azalır. Bu durumda sıcaklığın belirlibir dereceye kadar artırılması, enzimin etkinliğini de artırır. Yani düşük sıcaklık enzimlerin yapısını bozmaz.

Sütün kaynatılmasındaki amaç, bakteri enzimlerinin etkisiz hale getirilmesi ve böylece ekşimenin önlenmesidir. Besin maddelerinin dondurulduğunda bozulmaması, yine enzimlerin etkisiz hale getirilmesiyle sağlanır.

b. pH derecesi:

Enzimler pH değişimlerine karşı çok duyarlıdır. Enzimlerin büyük çoğunluğu optimum olarak nötre yakın pH’larda çalışırken bazıları farklılık gösterebilir. Örneğin midede proteinleri sindiren pep- sin enzimi pH = 2’de, yani oldukça asidik bir ortamda en iyi çalışır. Buna karşılık pankreastan ince bağırsa- ğa salgılanan ve yine protein sindiriminde görev alan tripsin enzimi pH = 8,5’ta, yani bazik ortamda etkilidir. Kuvvetli asit ve bazlar enzimlerin yapısını bozar.

c. Enzim yoğunluğu:

Eğer pH ve sıcaklık uygunsa yeterli miktarda substrat bulunan bir ortamda, enzim yoğunluğu arttıkça reaksiyon hızı da artar. Sınırlı miktarda substrat bulunan bir ortamda, enzim yoğunluğu artırılırsa reaksiyon bir süre devam eder ve sonra durur. Bunun sebebi ortamda enzimin etkileyeceği substratın kalmamasıdır.

d. Substrat yoğunluğu:

Enzim miktarı sabit tutulup substrat yoğunluğu artırılırsa, reaksiyon hızı en yük- sek noktaya ulaştıktan sonra sabit kalır.
Bunun nedeni enzimlerin bir süre sonra substrata doymuş hale gelmeleri ve hiç boş kalmaksızın çalışmalarıdır. Yani enzimlerin hepsi bir substrata bağlı durumda bulunurlar ve birini bıraktıklarında diğerine bağlanırlar. Sonuçta daha fazla substrat eklense bile reaksiyon hızı artmaz.

e. Substrat yüzeyi:

Enzimler etkilerini substratın dış yüzeyinden başlayarak gerçekleştirdikleri için, substrat yüzeyi arttıkça reaksiyon hızı da artar. Substratın küçük parçalara bölünmesi, toplam yüzeyi artıracağından enzimin etkinliğinde de artışa yol açacaktır. Bu yüzden kıyılmış et aynı miktar parça etten daha kolay sindirilir.

f. Su:

Enzimlerin büyük bir kısmı işlevlerini su içinde gösterirler. Çünkü moleküllerin birbirine çarparak reaksiyonu gerçekleştirebilmesi için hareketi sağlayacak sıvı bir ortamın olması gerekir. Bu nedenle su miktarı enzim etkinliğinde önemlidir. Genellikle su miktarı % 15’in altında olduğu zaman enzimler işlev göstermezler.

Sulandırılan reçel ve balın bozulmasının ya da besinlerin kurutularak saklanmasının nedeni, enzimlerin etkinlik gösterebilmeleri için belirli miktarda suya ihtiyaç duymalarıdır.

g. Aktivatör ve inhibitör maddeler:

Enzimlerin etkinliğini artıran maddelere aktivatör denir. Bazı aktivatörler enzimin substratı ile birleşmesini kolaylaştırırken, bazıları enzimin aktif merkezini daha da aktif hale getirerek enzim etkinliğini artırırlar. Aktivatörlere örnek olarak klor ve magnezyum gibi bazı iyonlar verilebilir. Enzim etkinliğini yavaşlatan veya engelleyen maddelere inhibitör denir. Bazı inhibitörler enzimin aktif merkezine bağlanarak bazıları da aktif merkezi bozarak enzim etkinliğini durdururlar. Kurşun, civa, bakır gibi ağır metaller inhibitör maddelere örnek olarak verilebilir. Bir diğer inhibitör madde olan siyanür solunumda görev yapan bir enzimin etkinliğini durdurarak zehirlenmeye neden olmaktadır.

HORMONLAR

✶ Metabolizma, büyüme ve gelişme, üreme, davranış, su ve mineral dengesi gibi fonksiyonların düzenlenmesinde rol oynayan kimyasal uyarıcılardır. Bilgi taşıyıcı bu maddeler organizmanın kendisi tarafından üretilir.

✶ Hayvanlarda hormon salgılayan hücrelerin tümüne endokrin sistem, hormon salgılayan organlara ise endokrin bezler denir.

✶ Endokrin bezlerden salgılanan hormonlar kana verilir. Hormonlar kan dolaşımı yoluyla vücudun her tarafına ulaşabilmelerine rağmen genellikle belirli hücreleri veya organları etkiler. Hormonlar tarafından etkilenen bu yapılara hedef hücreler veya hedef organlar adı verilir.

✶ İnsanlarda hormon salgılayan endokrin bezlerin en önemlileri hipofiz bezi, tiroit bezi, paratiroit bezi, böbrek üstü bezleri, pankreas ve eşeysel bezlerdir.

✶ İnsanlarda hormon sisteminin bozulması birçok hastalığa yol açar. Örneğin şeker hastalığının temelinde hormon sistemindeki bozukluk yatmaktadır. Hormon yoğunluğundaki en küçük bir değişiklik bile vücudun normal işlevlerinde
bozukluk ortaya çıkarır.

✶ Hormonlar hayvanlarda olduğu kadar bitkilerde de önem taşır. Örneğin tohum çimlenmesi, çiçek açma, meyve verme, yaprakların güneşe yönelmesi gibi olaylar hormonların düzenleyici etkisiyle gerçekleşir.