Canlı hücrelerde kimyasal reaksiyonları kolaylaştıran katalizörler enzim olarak adlandırılan protein yapılardır. Bazı enzimler iki parçadan oluşabilir; protein kısım olan apoenzim ve protein olmayan kısım kofaktör (demir, çinko, magnezyum, kalsiyum). Bazı enzimler ise yapılarında kofaktör yerine koenzim barındırabilir. Koenzimler vitaminlerden elde edilen kısımlardır.
Vücudumuzda elektron taşıyıcılığı görevi bulunan çok önemli iki koenzim bulunur, Nikotinamid adenin dinükleotid (NAD+) ve flavin adenin dinükleotid (FAD). Aerobik ve anaerobik enerji üretimi esnasında ortama salınan hidrojen iyonları bu yapılar tarafından yakalanır ve elektron taşıma zincirine aktarılır. Bu taşıma ve bırakma detayları enerji sistemleri anlatımında detaylandırılmıştır.
GÖRSEL - NAD+ ve FAD: elektron taşıyıcı koenzimler
Enzimlerin isimleri genelde "-az" ekiyle sonlandırılır ve katalizledikleri reaksiyonların türüne göre gruplandırılırlar. Oksidazlar oksijen ekler, kinazlar fosfat ekler, dehidrogenazlar hidrojen alır, ATPaz ATP'yi böler, anhidrazlar su alır, peoteazlar proteinleri yıkar, lipazlar trigliseritleri yıkar gibi gibi bahsedebiliriz.
Vücudumuzda 1000 enzimden daha fazlasının olduğu bilinmektedir. Bunların hepsinin yapısı kendine özgüdür. Enzimlerin yüzey konfigürasyonları spesifiktir, bu yüzden yalnızca belli substratları tanıyıp bağlanabilirler.
Reaksiyonun katalize edildiği enzimin spesifik yüzey alanı aktif kısım olarak isimlendirilir. Aktif kısım substratla anahtar-kilit ilişkisi (a) kurar, bu birinci ihtimal. İkinci ihtimal ise substratın gelmesiyle enzimin yapısal bir değişime uğraması ve substratı kabul edecek bir hale gelmesidir. İkinci durum indüklenen uyum (b) olarak ifade edilir ancak indüklenen uyum da yine bir enzim için belli maddelere özeldir. Görsellere bir göz atalım.
GÖRSEL - Anahtar-kilit ve substratla indüklenen uyum
Enzim spesifik bir maddeyle spesifik bir reaksiyonu katalize eder, ya substratı parçalar (degredasyon) ya da onu başka bir substratla birleştirir (sentez). Enzimlerin kendilerine özel substratlara etki ederek reaksiyonu gerçekleştirmeleri sonucu ürün ya da ürünler oluşur ancak enzimler asla kendi yapılarından bir şeyi ürüne katmazlar. Aynı maddede (substratta) aynı etkiyi yaratmak için tekrar iş yapmayı beklerler.
GÖRSEL - Degredasyon ve sentez reaksiyonları
Enzimler çok verimli çalışır. Optimum şartlar sağlandığında enzim etki ettiği reaksiyonu (enzimsiz duruma kıyasla) 100 milyon kat hızlandırabilir. Bir enzimin bir saniyede aynı tür substrattan ürün elde edebilme hızı genelde 1 ile 10.000 arasında değişmektedir. Bu değer bazı enzim ve substratlar için 600.000'e kadar artabilir.
Enzimler, hücresel kontrollere bağlı fonksiyon gören yapılardır. Sentezlenmeleri ve anlık konsantrasyonları hücrenin genleri kontrolü altındadır. Bunun yanında, hücre içinde biriken ve azalan maddeler de enzimin aktivitesini artırabilir veya düşürebilir. Birçok enzimin hücre içinde aktif ve inaktif formları bulunmaktadır. Hangi enzimin aktiften inaktif forma ya da inaktiften aktif forma geçeceğini hücre içindeki kimyasal çevre belirlemektedir.
Enzimlerin bazıları reaksiyonu çift yönlü olarak gerçekleştirebilir (reversibl). Bu noktada reaksiyonun yönü ortamdaki substrat ve ürünlerin miktarlarıyla belirlenir. Egzersiz esnasında çok fazla karbondioksit (CO2) üretilir. Bu durumda kandaki CO2 miktarını azaltmak için karbonik anhidraz reaksiyonu sağa doğru gerçekleşir (ürün: karbonik asit). Bu sayede kan CO2 seviyesi azaltılarak kontrol altına alınmış olur.
Tam tersi bir durumda, CO2 ekspirasyonla (nefes verme) da vücuttan uzaklaştırıldığından kandaki miktar normal aralıktan daha aza inebilir. Bu durumda da karbonik anhidraz reaksiyonu sola doğru gerçekleşir (ürün: karbondioksit ve su). Ortamdaki substrat ve ürün miktarı çift yönlü reaksiyonları bu şekilde etkiler.
GÖRSEL - Reversible reaksiyon: karbonik anhidraz
Sonuç olarak, enzimler protein yapılı katalizörlerdir ve etki ettikleri reaksiyonu 100 milyon kat hızlandırabilirler. Kompleks yapılı olanlarında protein kısım (apoenzim) yanında kofaktör veya koenzim de bulunur. İsimlerinin sonunda genelde "-az" eki bulunur (kinaz, dehidrogenaz vb.). Bir enzim spesifik maddelere etki eder ve etki ettiği maddeye/maddelere substrat denir. Reaksiyon sonunda daha küçük veya daha büyük ürünler elde edilebilir. Enzim ile substrat arasında anahtar-kilit ilişkisi veya indüklenen uyum meydana gelebilir. Enzimler, reaksiyonun sonunda elde edilen ürünlerin bir parçası olmazlar, ürün oluşumundan hemen sonra aynı reaksiyonu gerçekleştirmeye hazır olurlar. Enzimler hücre içinde aktif veya inaktif formda bulunabilir. Enzimin hücre içinde fonksiyon görüp görmeyeceği hücrenin kontrolündedir, hücredeki biyokimyasal çevre bu kontroldeki düzenlemeye etki eden ana faktördür.
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.
