ENZİMLERİN GENEL

ÖZELLİKLERİ - II

Doç Dr. Nurzen SEZGİN

Enzyme

substrate

Enzyme

Enzyme

substrate

Enzyme

substrate

Enzyme

substrate

Enzyme

substrate

Enzyme

substrate

Enzyme

substrate

Enzyme

substrate

Enzyme

substrate

Enzyme

Enzyme

substrate

Enzyme

substrate

Enzyme

substrate

Enzyme

substrate

Enzyme

substrate

Enzyme

Enzyme

Enzyme

Enzyme

EnzymeEnzyme

Enzyme

substrate

Enzyme

Substrat

Eğer enzim sadece substrat

bağlasaydı ilave bir reaksiyon olmazdı

Transition state Ürün

Ezim sadece substratı tanımaz,

Aynı zamanda geçiş durumu oluşumunu sağlarAdapted from Nelson & Cox (2000) Lehninger Principles of Biochemistry (3e) p.252

X

Enzim katalizinin doğası

● Enzim katalitik yüzey sağlar

● Bu yüzey geçiş durumunu stabilize eder

● Geçiş durumunu ürüne dönüştürür

B

BA Katalitik yüzey

A

Juang RH (2004) BCbasics

Enzim Geçiş Durumunu Stabilize Eder

S

P

ES

EST

EP

ST

Reaksiyon yönü

Enerji değişimi

Enerji

gerek

sinim

i(k

ataliz olm

adan

)

Enerji

azalır(k

ataliz du

rum

un

da)

Fark ne?T = Transition state

Adapted from Alberts et al (2002) Molecular Biology of the Cell (4e) p.166

Aktif Bölge Derine saklanmış Cep

Geçiş durumuna ulaşmak için gereken enerji

Aktif durumda neden düşüktür?

Sihirli cep

(1) Geçişi stabilize eder

(2) Suyu uzak tutar

(3) Reaktif gruplar

(4) Koenzimler yardım eder

(2)

(3)

(4)

(1)CoE

+

-

Juang RH (2004) BCbasics

Enzim Aktif Bölgesi Ab Bağlanmasından Faklıdır

Enzimdeki aktif bölge substratı

tanıması yanında geçiş durumuna

uyar ve onu stabilize eder

Ab üzerinde Ag bağlanma bölgesi

Ag’ne tamamlayıcı olarak bağlanır,

reaksiyon olmaz

Adapted from Nelson & Cox (2000) Lehninger Principles of Biochemistry (3e) p.252

X

Aktif Bölge Suyun Etkilerinden Korunur

Stabil iyonik bağların oluşumu sağlanır

Adapted from Alberts et al (2002) Molecular Biology of the Cell (4e) p.115

-

+

Katalizör olarak bir enzimin

fonksiyonu, aktivasyon enerjisini

düşürmek suretiyle bir

reaksiyonun hızını artırmaktır

Enzim katalizi 1

Enzimle katalizlenen bir reaksiyonun ayırt edici özelliği, enzim üzerinde

aktif merkez denen bir cep sınırları içinde meydana gelmesidir.

Enzim katalizi 2

Bir enzimatik reaksiyonun hızı, enzimin etkinliği veya enzimin

aktivitesi ile ilişkilidir.

Etkinliği veya aktivitesi fazla olan bir enzim, belirli bir sürede daha

fazla substrat molekülünü ürün haline dönüştürür.

En çok kullanılan enzim aktivitesi birimi, IU’dir.

1 IU enzim aktivitesi, optimal koşullarda, 1 dakikada 1 mol

substratı değiştiren enzim etkinliğini ifade eder

Enzim kinetikleri

Enzim konsantrasyonu

substrat konsantrasyonu

pH

ısı veya sıcaklık

zaman

ışık ve diğer fiziksel faktörler

iyonların doğası ve konsantrasyonu

hormonlar ve diğer biyokimyasal faktörler

reaksiyon ürünleri

Enzimatik bir reaksiyonun hızını etkileyen faktörler

Substratın çok bol olduğu bir

ortamda optimal şartlarda

enzimatik bir reaksiyonun ölçülen

ilk hızı (Vo), enzim

konsantrasyonu E ile doğru

orantılıdır

Enzim konsantrasyonunun enzimatik reaksiyonların

hızına etkisi

Enzim konsantrasyonu ve diğer bütün

şartların sabit olduğu bir ortamda

enzimatik tepkimenin hızı, substrat

konsantrasyonunun artırılmasıyla

başlangıçta doğrusal bir artış gösterir;

fakat substrat ilave edildikçe hız

giderek daha az artar ve belirli bir Vmax

düzeyinde sabit kalır.

Substrat konsantrasyonunun enzimatik reaksiyonların

hızına etkisi

Her enzimin maksimum aktivite gösterdiği bir pH değeri vardır ki

bu pH değerine enzimin optimal pH değeri denir

Pepsinın pH-aktivite grafiği Glukoz-6-fosfatazın pH-aktivite grafiği

pH’ın Enzimatik Reaksiyonların Hızı Üzerine Etkisi

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 optimal

sıcaklık denir

Isı veya sıcaklığın enzimatik reaksiyonların hızı

üzerine etkisi

Bir enzim tarafından katalizlenen bir reaksiyonun hızı, zamanla

azalır. Bunun sebebi,

reaksiyon ürünlerinin kendi aralarında birleşerek aksi

yönde bir reaksiyon meydana getirmeleri,

enzimin zamanla inaktive olması,

reaksiyonu önleyen maddelerin oluşması

substratın tükenmesidir.

Zamanın enzimatik reaksiyonların hızı

üzerine etkisi

• Allosterik enzimler

• Protein/protein etkileşimi

• Kovalent modifikasyon/kaskat sistemler

• Zimojen aktivasyon

• Enzim sentezinin indüksiyonu veya represyonu

Enzimatik Aktivitenin Düzenlenmesi

Bazı enzimler proteolitik yıkılım

vasıtasıyla aktive olurlar.

Proteolitik yıkılım vasıtasıyla

aktive edilen enzimlerin inaktif

prekürsörü, zimojen olarak

isimlendirilir.

Zimojen Aktivasyon

• Reversibl enzim inhibisyonları

1) Kompetitif (yarışmalı) enzim inhibisyonu

2) Nonkompetitif (yarışmasız) enzim inhibisyonu

3) Unkompetitif enzim inhibisyonu

• İrreversibl enzim inhibisyonları

Bazı ilaçlar ve bir kısım kimyasal maddeler enzimlerin katalitik

etkilerine engel olurlar

Enzim İnhibisyonu

1. Kompetitif (yarışmalı) Enzim İnhibisyonu

2. Nonkompetitif (yarışmasız) Enzim

İnhibisyonu

3. Unkompetitif Enzim İnhibisyonu

Bir irreversibl inhibitörün, enzim üzerinde bulunan ve

aktivite için esas olan bir fonksiyonel grubu yıkması

veya onunla irreversibl olarak birleşmesi sonucu

meydana gelir

İrreversibl Enzim İnhibisyonları

Belli bir enzimin katalitik aktivitesi aynı, fakat elektriksel

alanda göç, doku dağılımı, ısı, inhibitör ve aktivatörlere

yanıtları farklı olan formlarına o enzimin izoenzimleri denir

CK izoenzimi İzoenzimin özellikleri

CK1 (CK-BB) Beyinde bulunur; serumda her zaman aktivitesi gösterilemez.

CK2 (CK-MB) Kalp kasında bulunur; plazma düzeyi normalde total CK düzeyinin

%2’sinden daha azdır; miyokard enfarktüsünden sonra plazma düzeyi artar.

CK3 (CK-MM) İskelet kasında bulunur; normalde plazma total CK aktivitesinin %98’ini

oluşturur.

İzoenzimler (izozimler)

Plazmaya özgü enzimler: fibrinojen gibi...

Sekresyon enzimleri: -Amilaz gibi...

Sellüler enzimler: transaminazlar gibi...

Kanda Bulunan Enzimlerin Kaynakları

Enzimlerin hücrelerden serbest kalma hızı

Enzim üretiminde değişiklikler

Enzimlerin dolaşımdan uzaklaştırılma hızı

Enzim aktivitesini artıran nonspesifik nedenler

Serum enzim düzeyini etkileyen faktörler

Kan, antikoagulansız tüpe (düz tüp) alınmalıdır

Kan genellikle venden alınır

Kan alırken hemolizden kaçınmalıdır

Kan, pıhtılaşmasından hemen sonra santrifüj edilerek

serum ayrılmalıdır

Günlük taze kan kullanılması en iyisidir

Kan enzimlerinin aktivite tayinlerinde dikkat

edilecekler

transaminazlar (AST ve ALT)

laktat dehidrojenaz (LDH, LD)

kreatin kinaz (CK, CPK)

fosfatazlar (ALP ve ACP)

amilaz (AMS)

lipaz (LPS)

Klinik tanıda önemli olan serum enzimleri 1

gama glutamiltransferaz (GGT, -GT)

aldolaz (ALS)

5 -nükleotidaz (5 -NT)

lösin aminopeptidaz (LAP)

psödokolinesteraz (ChE)

glukoz-6-fosfat dehidrojenaz (G-6-PD)

Klinik tanıda önemli olan serum enzimleri 2

kalp ve akciğer hastalıkları

karaciğer hastalıkları

kas hastalıkları

kemik hastalıkları

pankreas hastalıkları

maligniteler

genetik hastalıklar

hematolojik hastalıklar

zehirlenmeler

Enzimatik Tanı Alanları

total kreatin kinaz (CK, CPK)

CK-MB

aspartat transaminaz (AST)

laktat dehidrojenaz (LD, LDH)

Kalp ve akciğer hastalıklarının tanısında yararlı

enzimler

transaminazlar (ALT, AST)

LDH

GGT ( -GT)

ALP

5 -nükleotidaz (5 -NT)

lösin aminopeptidaz (LAP)

Karaciğer hastalıklarının tanısında yararlı enzimler

CK

LDH

aldolaz

AST

Kas hastalıklarının tanısında yararlı enzimler

alkalen fosfataz (ALP)

asit fosfataz (ACP)

Osteoblastik aktivite artışı ile karakterize kemik

hastalıklarında ALP yükselir

Osteoklastik kemik hastalıklarında ALP yanında ACP da

yükselir.

Kemik hastalıklarının tanısında yararlı enzimler

-amilaz

lipaz

Pankreas hastalıklarının tanısında yararlı enzimler

organ spesifik enzimler

ACP, ALP, GGT, 5 -nükleotidaz, lösin aminopeptidaz

(LAP), -amilaz ve lipaz

organ spesifik olmayan enzimler

LDH, aldolaz, fosfoheksoz izomeraz

Malignitelerin tanısında yararlı enzimler

anaerobik glikoliz ile ilgili bazı enzimler

pentoz fosfat yolu ile ilgili bazı enzimler

glutatyon metabolizması ile ilgili bazı enzimler

adenozin deaminaz gibi pürin ve pirimidin katabolizması

enzimleri

Na+/K+ ATPaz

lesitin kolesterol açil transferaz (LCAT)

methemoglobin redüktaz ........

Hematolojik hastalıkların tanısında yararlı enzimler

Organik fosfor bileşikleri ile zehirlenme durumlarında

serum kolinesteraz (ChE) düzeyi düşük

bulunur

Zehirlenmelerin tanısında yararlı enzimler

fenilalanin hidroksilaz,

galaktoz-1-fosfat üridiltransferaz,

glukoz-6-fosfataz

gibi birçok enzim

Genetik hastalıkların tanısında yararlı enzimler

Enzyme Eksikliği