Dinlenen bir insanın vücudunda çok fazla madde yapımı ve yıkımı meydana gelmez öyle değil mi? Bu, çok fazla metabolik olayların gerçekleşmediğini yani enzimatik olayların meydana gelmediğini de ifade eder. Peki egzersiz yapan bir insan vücudunda bu durum nasıl değişir?
Hücre, enerjiye yoğun olarak ihtiyaç duyduğu (örn. egzersiz) ve duymadığı (örn. dinlenme) anlarda enzimatik reaksiyon hızını düzenleyebilme becerisine sahiptir. Hücrenin enzimatik reaksiyonların hızını arttırma veya azaltma yeteneği çok önemlidir, bu sayede hücrede ve bütün sistemde denge sağlayabilir.
Enzimatik reaksiyonların hızını etkileyen bir çok faktör bulunur. Bu yazıda bahsedeceğimiz önemli başlıklar; substrat konsantrasyonu, ortam pH değeri, ortam sıcaklığı ve enzim konsantrasyonu bulunuyor.
Substrat konsantrasyonu arttıkça enzimatik reaksiyonun hızı da artar. Reaksiyon hızındaki artış bir süre sonra maksimuma ulaşır ve maksimum değerde seyretmeye devam eder, ta ki substratlar tükenene kadar.
Substratların artmaya başlamasıyla aktifleşen enzim sayısı da artar, bu noktada eğrinin yükseldiğini görürüz. Bu artış bütün enzimlerin substratlara etki etmeye başlamasına kadar devam eder ve nihayetinde bütün enzimlerin etki gösterdiği noktada reaksiyon maksimum hıza ulaşır, artış durur. Bu noktada enzimler maksimum doygunluğa ulaşmıştır. Görseli bir inceleyelim.
GÖRSEL - Substrat konsantrasyonu ve reaksiyon hızı
Hücre pH değerinde meydana gelen bir değişiklik substratın yapısını doğrudan değiştirebilir. Bu değişim neticesinde enzim substrata olan ilgisini kaybedebilir. Enzimin kendisinde de (pH'tan ötürü) yapısal farklılaşma meydana gelebileceği gibi, aktif kısmın elektriksel yükünde de değişim meydana gelebilir. Bu sebeplerden ötürü, optimum enzim aktivitesi için oldukça dar bir pH aralığı olduğu görülmektedir.
Midede sindirimden görevleri enzimlerin optimum işlevi için gerekli pH değeri yaklaşık 2 iken, kas hücrelerimizde bulunan enzimler için bu pH değeri yaklaşık olarak 7'dir. Hücresel pH değişimi en yüksek olan iskelet kaslarında değer 7.1'den 6.6'lara kadar düşebilir ve bu durum bazı metabolik enzimlerin işleyişini inhibe edebilir.
GÖRSEL - pH ve reaksiyon hızı
Bir diğer faktörümüz olan sıcaklık, enzimatik reaksiyonların hızını artıran en önemli faktörlerden biridir. Bunun ana neden sıcaklığın maddelerin kinetik enerjisini artırmasıdır. Bu sayede efektif çarpışmaların meydana gelme olasılığı artar.
Sıcaklık 50◦C'ye gelene kadar enzimatik reaksiyon hızında lineer bir artış meydana gelir. Ancak bu noktadan sonra protein yapılar denatüre olmaya başlar, fonksiyonel yapılarını kaybettikleri için işlevlerini yerine getiremez bir hal alırlar.
Bir insan vücudunun kendi çabasıyla ürettiği enerji ile bu kadar yüksek sıcaklıklara ulaşması mümkün değildir. Yüksek şiddetli egzersiz esnasında sporcuların vücut ısılarının 41◦C'ye kadar arttığı bilinmektedir. Ama telaşa gerek yok, bu değer enzimlerin yapısını bozacak bir sıcaklık değil. Unutmadan söyleyelim, antrenmanlardan önce işte bu yüzden mutlaka ısınmak gerekli. Şiddetli aktivitelere başlamadan önce vücut ısınızı en azından 1◦C artırmayı hedefleyin.
GÖRSEL - Sıcaklık ve reaksiyon hızı
Bu yazımızda ele alacağımız son etkene geldik, enzim konsantrasyonu. Substrat konsantrasyonun maksimuma ulaşmasıyla enzimlerin doygunluğa ulaştığından bahsetmiştik. Enzimler doygunluğa ulaştıktan sonra ortama daha fazla substrat bıraksanız bile reaksiyon hızında artış meydana gelmez. Peki ortama daha fazla enzim koyarsak, enzim konsantrasyonunu artırırsak bu durum nasıl değişir? Daha fazla enzim daha fazla substratın reaksiyona maruz kalması demektir, dolayısıyla artan enzim konsantrasyonuyla enzimatik reaksiyon hızı da aynı oranda artacaktır (substratın bol bol olduğunu varsayalım).
Haftalar boyunca yaptığınız antrenmanlar dışardan görünüşünüzü değiştirebildiği gibi mikroskobik boyutta da değişikliklere sebep olur. Plan ve program çerçevesinde hedefine uygun olarak gerçekleştirdiğiniz antrenmanlar, PCr'nin yenilenme hızını artıracak CK enziminin, glikolizin hızını artıracak PFK enziminin, glikolizin devamlılığını sağlayacak LDH enziminin, daha fazla hidrojen iyonuyla baş etmenizi sağlayabilecek ATPsentaz enziminin sayısını ve aktivitesini artırabilir. Aşağıdaki görselden artan enzim konsantrasyonunun enzimatik reaksiyon hızına etkisine bakabilirsiniz.
GÖRSEL - Artmış enzim konsantrasyonu ve reaksiyon hızı
Sonuç olarak, enzimatik reaksiyonların hızı birçok faktörden (sıcaklık, pH, substrat ve enzim konsantrasyonu) etkilenebilmektedir. Sıcaklık, maddelerin kinetik enerjisini yani çarpışma olasılıklarını artırarak reaksiyonu hızlandırır. Substrat ve enzim konsantrasyonu, etkileşime girebilecek moleküllerin miktarlarını artırarak reaksiyonu hızlandırır. pH değeri, enzimden veya substrattan kaynaklı değişikliklere sebep olabileceği için reaksiyonu yavaşlatabilir. Hücresel pH değerinde en çok değişiklik iskelet kasında meydana gelir. Proteinler 50◦C'de denatüre olmaya başlar ancak insan bedeninin kendi çabasıyla bu sıcaklığa ulaşması mümkün değildir. Düzenli ve hedefe yönelik gerçekleştirilen antrenmanlar kas içi enzim konsantrasyonunu ve aktivitesini artırır.
Konuya ilişkin bilginizi tamamlamak ve kendinize seviye atlatmak için önceki ve sonraki yazılara göz atmayı ihmal etmeyin. Linklere aşağıdan ulaşabilirsiniz.
SSPS - level up yourself
Enerji Ssitemleri
Kreatin Fosfat (PCr) Sistemi
Anaerobik Glikoliz
Aerobik (Oksidatif) Sistem
Bu ve sitemizde yer alan diğer yazılar SSPS spor ve sağlık bilimleri kütüphanesi kaynakları kullanılarak hazırlanmıştır.
