Enzim Aktivitesini Etkileyen Etmenler
Enzimlerin etkinliğini, dolayısıyla kimyasal tepkimelerin hızınıartıran veya azaltan pek çok faktör vardır. Bu faktörler; substrat konsantrasyonu, enzim konsantrasyonu, pH, sıcaklık, su aktivitesi, reaksiyon süresi, reaksiyon ürünleri, enzim inhibitörleri ve aktiviteleri, radyasyon, basınç, kaynama güçleri ve ışık gibi çeşitli fiziksel faktörler ve hormonlar şeklinde sıralanabilir.
Bir enzimatik reaksiyonda, reaksiyon hızıbu faktörlerden değişik derecelerde etkilenmektedir. Ancak enzimatik reaksiyonlarda faktörler arasıetkileşim de önemli olmaktadır. Örneğin bir enzimin en iyi aktivite gösterdiği pH değeri farklıortam sıcaklıklarından etkilenerek değişiklik gösterebilir. Bu nedenle enzimatik reaksiyonlarda, ortam koşullarıbir bütün halinde dikkate alınmalıdır. Enzim aktivitesini etkileyen önemli bazıfaktörler aşağıda açıklanmıştır.
Enzim Konsantrasyonu
Enzim konsantrasyonunun enzim hızına etkisi, diğer koşullar sabit tutulduğunda, doğrusal bir ilişki gösterir. Yani enzim konsantrasyonu arttıkça enzim hızıda doğru orantılı olarak artar (Şekil 2.1). Ortamdaki her enzim molekülü bağımsız çalıştığıiçin ne kadar enzim molekülü varsa o kadar çabuk gelişen bir reaksiyon söz konusudur.
Substrat konsantrasyonu
Enzim miktarının sabit tutulduğu bir ortamda substrat yoğunluğu arttıkça, tepkimenin hızıda artar. Tepkime hızıen yüksek noktaya eriştikten sonra sabit kalır ( Şekil 2.2 ). Enzim ile substrat, E+S ES halinde iken enzim çalışmaktadır. Enzim görevini yapıp tekrar serbest iken ve birleşmek için substrat ararken çalışmamaktadır. Eğer ortamda bol substrat varsa enzim sürekli çalışır bir duruma gelir. Bu optimum substrat düzeyinin üzerindeki substrat değerleri, enzim reaksiyon hızına artık katkıda bulunmaz
Dördüncü durumda madde bolluğu söz konusu olduğu halde 3. ve 4. durumlarda sonuçta elde edilen ürün miktarıaynıkalmaktadır.
Sıcaklık
Sıcaklık, enzimlerin hem hızınıhem de stabilitesini etkileyen önemli bir faktördür. Bütün diğer koşullar standardize edildiğinde, ortamının sıcaklığıarttıkça reaksiyon hızıda belli bir noktaya kadar artmaktadır. Bu noktadan sonraki sıcaklık artışlarında enzim hızında ani düşüşler meydana gelmektedir. Enzimlerin maksimum aktivite gösterdiği bu düşüş noktasına optimum sıcaklık adıverilir.
Ortamın pH’ı
pH derecesi ortamın asitlik ve bazlık derecesini ifade eder ve 0 - 14 arasında değişir. Ortam pH’ıenzimatik reaksiyonların çoğunda hızıetkileyen önemli bir faktördür. Her enzimin optimum çalıştığıbir pH aralığıvardır ve bu pH’a “optimum pH” denilmektedir.
pH eğrileri çan şeklindedir ve enzim hızı pH’ın her iki yanında da giderek azalmaktadır.
Enzimlerin optimum pH’ları2 - 10 arasında değişmektedir. Örneğin pepsinin optimum pH’ı2 iken, alkalin fasfatazın 10’dur. Şekil 2.6.’da bazıenzimlerin optimum pH’larıverilmiştir. Bir enzimin çalıştığıoptimum pH değeri mevcut değilse enzimin etkinliği azalır. Ayrıca kuvvetli asitler ve bazlar enzimlerin yapısınıbozarak çalışmalarını engeller.
Su Aktivitesi
Bir gıdada suyun durumu, o gıdanın su ( nem ) içeriği ile onun çevresindeki havanın nisbi nemi arasındaki bir ilişki olarak ele alınır. Bu iki değer arasındaki oran ise su aktivitesi ( aw ) olarak tanımlanır.
Enzimlerin büyük bir kısmıişlevlerini su içerisinde gösterdiğinden, suyun miktarıda enzim işlevinde etken bir koşuldur. Genellikle % 15’in altında su içeren ortamlarda, enzimler işlev göstermezler. Reçel ve pekmez yapımında bu faktör önemlidir. Sulandırılan reçel, bal ya da pekmez vb nin ekşimesi bu yüzdendir.
Kuru ortamda enzimler sıcaklığa daha fazla dayanır. Nem arttıkça enzimlerin sıcaklığa karşıhassasiyetleri de artar.
Enzim İnhibitörleri
Enzim-substrat kompleksinin oluşmasını değişik şekillerde etkileyen, enzim faaliyetinin azalmasına yol açan doğal veya yapay kimyasal maddelere “enzim inhibitörleri”, bu olaya ise “enzim inhibisyonu” denir. Bu maddeler istenmeyen enzim aktivitesinin önlenmesi veya kontrol altında tutulmasında aracıolarak kullanılır. Enzim inhibitörleri: tersinir-geri dönüşümlü ( reversible ), tersinmez-geri dönüşümsüz (irreversible) ve allosterik inhibitörler olmak üzere 3 başlıkta incelenebilmektedir.
Yarışmalıinhibitörün kimyasal yapısıve şekli substratınkine çok benzemekte ve enzimin aktif merkezi ile geri dönüşümlü olarak birleşebilmektedir. Ancak oluşan enziminhibitör ( EI ) kompleksinden ürüne geçişmümkün değildir. Ortamda yarışmalıinhibitör bulunduğunda, bu inhibitörle substrat arasında enzimle birleşme yönünde bir yarışma olur.
Bu durumda ortamdaki enzim moleküllerinin bir kısmısubstrat ile birleşmekte ve buradan ürün oluşumu gerçekleşmekte, bir kısım enzim ise inhibitör ile birleşmekte ve ürün elde edilememektedir. Bu ilişkiyi şöyle şematize edebiliriz.
Bu tip inhibisyonu azaltmak içinde ortamdaki substratın konsantrasyonunu arttırabiliriz. Ortamda substratın bol olması, enzimin substratla birleşme şansınıartıracaktır.
Yarışmasız inhibitörler ise substrata hiç benzememekte veya çok az benzemektedir.
Enzime aktif merkez dışında diğer bir bölge üzerinden bağlanmaktadır. Bu nedenle, substrat ile inhibitör arasında enzimle kompleks oluşturma yönünde bir yarışma söz konusu değildir.
Bu durumda da, ortamdaki enzimlerin bir kısmıE,S ve EI kompleksleri halinde ise bir kısım enzim E,I,S kompleksi oluşturmaktadır. E,I,S kompleksinden ürüne geçilememektedir.
Ancak enzimin geri dönüşümlü olarak bu kompleksten ayrılarak tekrar serbest hale geçme ve substrat ile ES kompleksi yaparak ürün oluşturma şansıvardır. Bu anlatılanlar aşağıdaki şekilde şema tize edilebilir.
Sınırlıyarışmalıinhibitörler ise ES kompleksine bağlanarak inhibisyona neden olur.
İnhibitörün direkt olarak enzime bağlanıp EI kompleksi yapmasısöz konusu değildir. Şu şekilde şematize edebiliriz.
Geri dönüşümsüz inhibitörler enzime kovalent bağlarla (elektronların ortaklaşa kullanılması) geri dönüşümsüz olarak bağlanır. EI kompleksinden tekrar serbest enzime dönüşveya ürün oluşumu söz konusu değildir. Bu nedenle ürün oluşumu ancak ortamda serbest enzimle birleşebilen substrat üzerinden olabilir. Geri dönüşümsüz inhibitörlere “enzim zehirleri” adıda verilmektedir. İnhibitörün enzime bağlanmasıaktif merkez ya da başka bir bölgeden olabilmektedir. Ağır metal iyonlar (Hg+2,Ag+2 gibi), oksidan maddeler (hidrojen peroksit vb.), hidroksil amin geri dönüşümsüz inhibitörlere örnek verilebilir.
Allosterik inhibitörler ise yapısında aktif merkez dışında modifikatör adıverilen bir başka bölge daha bulundurur. Allosterik inhibitörler enzimlerin modifikatör bölgesine bağlanır. Bu bağlanma sonucunda, enzimin aktif merkezinde substratın bağlanmasına olanak vermeyen şekilsel bir değişim meydana gelir ve buna bağlıolarakta ES kompleksi oluşamaz.
Aktivatörler
Bazıenzimler aktivitelerini artırmak için aktivatör adıverilen iyonlar veya küçük moleküllere gereksinim duymaktadır. Aktivatörler genellikle metal iyonlarıdır.
Aktivatörlerin bir kısmıyalnızca substratla, diğer bir kısmıise enzimle birleşerek aktivatör
rolü oynar.
Enzimle birleşen aktivatörler küçük metal iyonlarıdır. K+, Mg+2, Zn+2, Fe+2, Ca+2 ve Co+2, Cl-, Br-, F-, I- ve OH- vb. aktivatördür. Örneğin; Cl- αamilazın aktivitesini 2 kat artırmaktadır. Yalnızca enzimin substratıile birleşerek görev yapan aktivatörlere di ve trifosfatların Mg+2 ve Mn+2 ile yaptıklarıkompleksler örnek gösterilebilir. Örneğin; MgATP–2 (Magnezyum Adenozin Tri Fosfat) gibi.
Basınç
Normal gıda işlemleri enzimleri tek başına inaktive edecek derecede bir basınç yaratmamaktadır. Ancak yüksek sıcaklıklar ile uygulanan basınç enzim inaktivasyonuna neden olmaktadır.
Gıda dokularının dağılmasına olanak vermeyen hidrostatik basınçlar gıdadaki enzimleri tam olarak inaktive etmemektedir. Gıdaların basınçla muamelesinin birkaç alt birimden ( polipeptitden ) oluşmuşenzimler üzerinde daha etkili olacağıve basınç yeterli düzeyde ise bu alt birimlerin dağılarak enzim aktivitesinin kaybolabileceği bildirilmektedir.
Biyokimya
-
Serum Enzimlerini Tayin Yöntemleri
-
Fosfatazlar (Alkali fosfataz= ALP)
-
Transferazlar
-
Transaminazlar
-
Enzimlerin Görev, İşlev ve Özellikleri - Enzimlerin İsimlendirilmesi
-
Kanda Bilirubin
-
Serum Proteinleri
-
Fosfolipidler
-
Trigliseridler
-
Kolesterol Nedir?
-
Kan Lipitleri Nelerdir?
-
Kan Şekeri Nedir?
-
Araşidonik Asit (ARA) Nedir?
-
Lizozim enzimleri
-
Lizozim: İlk Antibiyotik