enzim

29 Mart 2010
ENZİMLER VE KİNETİĞİ
AINOUR AMET 620050036
1- TARİHÇE
•
•
•
•
•
•
•
1800 yılların başında “sütün ekşimesi, şekerin alkole fermantasyonu gibi” olayların
canlı organizmalar aracılığı ile oluştuğu düşünülürdü.
1833’de şekeri parçalayan aktif madde kismi olarak saflaştırıldı ve DİASTAZ
(şimdi amilaz)olarak adlandırıldı.Kısa bir süre sonra diet proteinlerini parçalayan
bir madde, gastrik sıvıdan izole edilerek pepsin olarak adlandırıldı.
1850’lerde LOUİS PASTEUR maya tarafından şekerin alkole dönüşmesinde
“FERMENTLER” diye tanımladığı ve canlı organizmada bulunan maddeler
yardımı ile oluştuğunu ileri sürdü.
1878’ de ilk olarak KÜHNE tarafından ENZİM terimi önerildi. Enzim yunanca da
“maya’da” anlamı taşıyan enzume (έγξνμη) den gelmektedir.
1897’de EDUARD BUCHNER hiç canlı hücre içermemesine rağmen maya hücresi
özütü eklendiğinde şekerin fermante olduğunu göstermesi bu görüşü ortadan
kaldırmıştır.
1926’da SUMMER soyadan ÜREAZ’ı kristallendirmiştir.
Sonra ki yıllarda saflaştırılan ve kristal yapıları incelenen enzimlerin çoğunun
(protein) yapısında oldukları belirlenmiştir.
ENZİM ; Biyolojik sistemlerde kimyasal tepkimeleri katalizleyen ve tepkime
sonunda yapıları değişmeyen moleküllere enzim denir.Bir hücredeki hemen
her kimyasal olaylar(reaksiyonlar) enzimler aracılığıyla gerçekleştirilir.
Katalizörlere nispetle daha karmaşık ve daha yeteneklidirler.Katalizörlerde
birden fazla ürün oluşurken enzimlerin olduğu yerde ürün tektir.
ENZİM
1.1 ENZİMLERİN ÖZELLİKLERİ
1-Enzimler protein yapısında maddelerdir.
Enzimler kolaylıkla denatürasyona uğrarlar.
D Proteinlerin doğal yapılarının bozulması sonucunda aktivitelerinin bozulmasıdır.
2-Enzimler özgül molekülerdir.
Enzimler yalnız belirli reaksiyonları katalizledikleri ve sadece substratları ile
etkileştiklerinden dolayı spesifik (özgül ) maddelerdir.
3-Enzimler katalitik etkinliğe sahiptir.
Enzimle katalizlenen reaksiyonların çoğu katalizlenmeyen reaksiyonlara göre
103 - 108 kere daha hızlı gerçekleşmektedir.
Enzimin dönüşüm sayısı (Turnover sayısı);
Enzim molekülü tarafından bir saniyede ürüne çevrilen substrat molekülü sayısıdır.
Bu 0 C°’de katalaz enzimi için 5.000.000 dür.
4. Substrat –ürün dönüşümleri çift yönlü olabilmektedir.
5. Biyokimyasal reaksiyonları düşük enerji ve vücut ısısında gerçekleştirirler.
2 H2O2
2H2O + O2
1 mol Hidrojen peroksit’in kendi kendine yıkılması için 18000 kal
Enerjiye ihtiyaç vardır. KATALAZ bu reaksiyonu 2000 kal’ik
Enerji ile yapabilmektedir.
1.2 REAKSİYONLARDA ENERJİ PROFİLİ
Geçiş durumu
Serbest aktivasyon
0
T
enerjisi (katalizlenmemiş)
Serbest aktivasyon
enerjisi (katalizlenmiş)
Serbest
enerji
A
Başlangıç
durumu
(reaktanl
ar)
B
Son durum
(ürünler)
Reaksiyonun akış
yönü
Grafikte görüldüğü gibi enzimler reaksiyona girerek reaksiyonun
aktivasyon enerjisini düşürerek reaktanların ürünlere dönüşmesine
yardımcı olular.
Eğride enerjinin en yüksek olduğu noktada E-S kompleksinin
oluşumu kolaylaşır ve DG nin yaklaşık 10 kat küçülmesine yani
reaksiyon hızının yüz milyon kat artmasına yardım eder.
1.3 ENZİMLERİN YAPISI
 Protein Kısmı ( Apoenzim kısmı):
Enzimin protein yapıdaki kısmına apoenzim denir. Apoenzim kısmıyla
enzim çeşitliliği sağlanır.Bunun nedeni aminoasit sırası ve yapısının
apoenzim kısmıyla ilişkili olmasındandır. Enzimin türünü ve etkileyeceği
substrat maddesini apoenzim kısmı tarafından belirlenir.
Apoenzimler tek başına reaksiyonu gerçekleştiremez, ancak koenzim
kısmıyla aktifleşerek reaksiyonu gerçekleştirirler.
 Koenzîm Kısmı:
Koenzim ise enzime katalitik aktivite özelliği veren yani enzimin katalizör
görevi görmesini sağlayan kısımdır.Koenzimler apoenzimlere göre daha
küçük maddelerdir. Bir apoenzim sadece bir koenzimle çalışırken, bir
koenzim birden fazla apoenzimle çalışabilir.
Enzimler yapı olarak iki kısımda incelenir.
Basit enzimler ve bileşik enzimler
1.3.1.Basit Enzimler: Sadece proteinden meydana gelmiş enzimlerdir.
DNA’ daki bilgiye göre sentezlenirler. Bu kısım enzimin hangi maddeye etki
edeceğini saptar.
Basit enzimlere pepsin,lipaz,üreaz gibi enzimler örnek verilebilir.
1.3.2.Bileşik Enzimler: Bileşik enzimler iki kısımdan meydana gelir.
Protein + Vitaminler
Protein + Mineral maddeler veya metal iyonlarıdır.
 Koenzimlerin pek çoğunun yapısı vitamindir. Örneğin, B grubu vitaminleri
koenzimlerin büyük bir kısmını oluşturur.
 Koenzim kısmı inorganik maddelerden (Ca ++ ,Mg + ,Zn ++ ,K+)
oluşabilir.
Enzimde işlev gören ve esas iş yapan kısım bu kısımdır .
 Metal iyonları (Mn, Cu, Zn, Fe gibi) ve mineral maddeler gibi
kısımlarınada enzim aktivatörleri denir.

Koenzimiyle beraber olan apoenzime holoenzim denir, bu o enzimin
aktif halidir.
Bileşik enzim (Holoenzim)’in Yapısı
1.4 ENZİMLERİN AKTİF BÖLGESİ

Enzim moleküllerinde aktif bölge ismi verilen özel bir boşluk yada cep
kısmı bulunur.
 Aktif bölgedeki aminoasidlerin yan zincirleri ,substratın yapısına
uyumlu, üç boyutlu bir yapı oluşturmaktadır.
 Aktif bölgenin substratı bağlamasıyla oluşan enzim –substrat kompleksi
(ES) önce, enzim-ürün kompleksine, daha sonra ise serbest enzim ve
ürüne dönüşmektedir.
 Enzim ile substrat birbirlerine hidrojen elektrostatik ve wan der waals
bağları gibi non kovalent(zayıf) bağlarla bağlanırlar.
ENZİM AKTİF MERKEZİ
Enzimin üç boyutlu bilgisayar görüntüsü, enzimin yapısını ve aktif bölgede,
substratın yerleşeceği oyuk kısmı göstermektedir. (en üstte)
ENZİM AKTİF MERKEZİ
1.5 ENZİMLERİN ÇALIŞMA MEKANİZMASI
Enzim ile substrat bağlanmasında iki model ileri sürülmektedir.
1. Model : Anahtar-kilit modeli 1894 Emil Ficher
2. Model : İndüklenmiş uyum oluşturma modeli 1958 Daniel Koshlan
Substrat bağlanması, aktivasyonu ve reaksiyon enzim aktif merkezinde
gerçekleşir. Substrat bağlanma enerjisi 3-12 kcal/mol
1.6 ENZiMLERiN SINIFLANDIRILMASI
Enzimler etki ettiği maddenin sonuna "ase=az" eki getirilerek ya da
katalizlediği tepkimenin çeşidine göre adlandırılırlar.
Örn: Nişasta
Amilaz
Yağ
Lipaz
Protein
Proteaz
Bu kurala uymayanlar ; Pepsin,tripsin, pityalin gibi.
Katalizledikleri reaksiyon tipine göre; Oksidaz ,dekarboksilaz ,vs
•
1.6.1.Oksidoredüktazlar: Redüksiyon-oksidasyon reaksiyonlarını katalize
etmekle sorumlu enzimlerdir.
• 1.6.2.Transferazlar: Hidrojenin dışında bir atomun veya atom grubunun
(metil, karboksil, glikozil, amino, fosfat grupları) bir molekülden diğerine
aktarılmasını sağlarlar.
AB + C → A + BC
• 1.6.3.Hidrolazlar: Bir molekül su sokmak suretiyle ya da su molekülü
aracılığıyla moleküllerin yıkılmasını sağlayan enzimlerdir.
AB + H2O
AOH + H
• 1.6.4.Liazlar: Su açığa çıkarmadan molekülleri yıkan enzim
çeşitidir.Örneğin C-C bağı , aldolaz ve dekarboksilazla yıkılır.
AB
A+ B
 1.6.5.İzomerazlar:
Molekül içerisinde atomların yerlerini değiştiren enzimlerdir.
(Glukoz 1 fosfat
Glukoz 6 fosfat gibi)
ABC
ACB
 1.6.6.Ligazlar (Sentetazlar):
Yüksek enerjili fosfatların enerjisini kullanarak,karbon ile C,O,S,N arasında bağ
oluşumunu katalizleyen enzimlerdir.
(Glutamik asit + NH3 + ATP
Glutamin + ADP + Pi)
A + B + ATP
AB + ADP + Pi
2-ENZİMLERİN KİNETİĞİ
Enzim kinetiği, enzimlerin substratlarına bağlanmasını ve onları ürüne
dönüştürmesini araştıran bilim dalıdır. Kinetik analizlerde kullanılan hız
verileri enzim ölçümlerinden elde edilir.
Enzim tepkimelerinin iki aşamalı olduğu bilinmektedir.
Birinci aşamada substrat enzime tersinir olarak bağlanıp enzim-substrat
kompleksini oluşturur. Enzim sonra tepkimenin kimyasal adımını katalizler
ve ürünü salar.
2.1 Enzim Aktivitesinin Ölçülmesi: Her enzimin aktivitesi kendine özgüdür.
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. IU enzim aktivitesi, optimal
koşullarda, 1 dakikada 1µmol substratı değiştiren enzim etkinliğini ifade
eder.
2.2 ENZİM AKTİVİTESİNİ ETKİLEYEN
FAKTÖRLER
1-Ortam
pH’ı
8-Diğer
faktörler
2-Sıcaklık
7-İyonların
derişimleri
özellikleri
3-Enzim
kons.
6 –Reax.
ürünü
4 -Substrat
5 -Zaman
2.2.1- pH
Genellikle her tip proteinin en iyi iş gördüğü
belli bir pH değeri vardır. Bu değeri de o
proteinin moleküler yapısı belirler.
Örneğin midedeki enzimler, midenin asidik
ortamında çalışabilirken pankreastan
salgılanan ve yine protein sindiriminde rol alan
tripsin, ancak 8,5 pH'de optimum olarak
çalışabilir.
2.2.2 SICAKLIK
 Sıcaklığin artırılması moleküllerin hem kinetik enerjisini hemde çarpışma
sıklığını artırarak tepkimeye giren molekül sayısını artırır.
Enzim tepkimelerinde sıcaklığın her 10°C artışıyla tepkime hızı 1-3 kat artar.
Hayvansal kaynaklı enzimler genellikle optimum ısıya ancak 40-50° C arasında,
bitkisel kaynaklı enzimler ise genellikle 50-60°C arasında erişirler.
 Enzimler genellikle protein yapıda oldukları için sıcaklıktan etkilenirler. Bu
yüzden enzim etkinliği belli bir sıcaklıktan sonra düşmeye başlar ve proteinler
bozunduğunda da tamamen sona erer.
Enzim Hızı – Sıcaklık İlişkisi
2.2.3 ENZİM /SUBSTRAT DERİŞİMİ
Substrat yoğunluğu, tepkime hızını etkileyen etmenlerden biridir. Substrat
yoğunluğu arttırıldığında tepkimenin hızı bir süre artar. Fakat daha sonra
tepkime hızının sabit kaldığı gözlenir. Bunun sebebi enzim moleküllerinin
hepsi bir substrata bağlı durumda bulunurlar, birini bıraktıkları anda diğerine
bağlanırlar, sonuçta daha fazla substrat eklemenin bir anlamı kalmaz.
Teorik olarak düşünüldüğünde ortamda ne kadar çok enzim olursa
tepkimenin hızının o kadar artması beklenir. Yeterli miktarda substrat olduğu
sürece tepkime hızının zamana göre artış grafiği doğrusal olur.
Enzim hızı –Substrat konsantrasyonu İlişkisi
Enzim Hızı–Enzim Konsantrasyonu İlişkisi
2.2.4 ZAMAN
Enzimle katalize edilen reaksiyon hızı zamanla azalır.
Bunun nedeni: reaksiyon ürünleri kendi aralarında birleşerek ters yöndeki bir
reaksiyonu meydana getirmeleri, enzimin zamanla inaktive olması, reaksiyonu
önleyen maddelerin oluşması ve nihayet substratın tükenmesidir .
2.2.5 DİĞER FAKTÖRLER
Işık enzim aktivitesini artırır veya azaltır. Kırmızı ve mavi ışık, tükürük
amilazı ve diğer bazı enzimlerin aktivitelerini artırır. Ultraviyole ise azaltıcı
etki eder.
2.2.6 SU DERİŞİMİ
Su derişimi de enzim etkinliğini değiştirir. Su derişimi %15 in altındaki
ortamda enzimler görev yapamaz ye sahiptir.
2.3 MİCHAELİS-MENTEN EŞİTLİĞİ
1913 yılında Michaelis-Menten tarafından hız (Vo ilk hız) ve [S] arasındaki
ilişkiyi matematize ederek Km gibi Enzim ve substrat arasındaki ilişkiyi
veren sabit bir değer bulunmuştur.
Böylece Michaelis-Menten eşitliği Enzim miktarı ile ilişkili bir reaksiyonun
hızının ölçülmesine olanak sağlamıştır.
Michealis-Menten kinetiği tek substratlı reaksiyonlar için geçerlidir.
Her enzimin belli bir substrat için karakteristik bir Km değeri vardır, bu değer
substratın enzime ne derece sıkıca bağlandığını gösterir.
Reaksiyon hızının (Vo) substrat konsantrasyonuna S karşı grafiğe
çizilince hiperbolik bir şekil elde edilir .Fakat allosterik
enzimler sigmoidal eğri gösterir
Tek S’li bir enzimin katelizlediği reaksiyon
E
+
S
k1
ES
k3
E
+
k2
k1 hızıyla oluşan [ES] kompleksi daha sonra 2 akıbete uğrar:
1- k2 hızıyla yeniden E ve S’ye dönüşür.
2- k3 sabit hızıyla ürün [Ü] oluşurken enzim de sertleşerek ilk haldeki yapısını
kazanır.
ES oluşum hızı = k1 [E] [S]
ES yıkılım hızı = (k2+k3) [ES]
P

Michaelis - Menten denklemi kurulurken aşağıdaki varsayımlar göz
önünde tutulur:

Substrat konsantrasyonu [S], enzim konsantrasyonundan [E] çok daha
fazladır. Böylece belli bir zamanda enzime bağlı olan substrat miktarı ihmal
edilebilir.

Denge durumunda ES kompleksinin oluşum ve yıkılım hızları birbirine
eşittir.
k1 [E] [S] = [ k2 + k3 ] [ES] (1)
[ES] = [E] [S]
(2)
(k2+ k3) / k1
KM (mol /L) = k2+ k3
k1
MİCHAELİS –MENTEN EŞİTLİĞİ
Belirli bir andaki kataliz hızı:
Vi = Vmax [S]
[S] + KM
Km
Michaelis Menten sabitidir.
Michealis menten sabiti bir enzime ve belirli bir substrata özeldir ve o
enzimin substrata olan ilgisini yansıtır.
Küçük Km: Sayısal olarak küçük Km enzimin substratına karşı
ilgisinin yüksek olduğunu gösterir..
Büyük Km: Sayısal olarak yüksek Km, enzimin substratına karşı olan
ilginin düşük olduğunu gösterir.
2.4 LİNEWEAVER –BURK EŞİTLİĞİ
•
•
•
Michaelis-Menten denklemi hiperbolik bir eğrinin denklemidir. Bu
denklem tersine çevrildiğinde düz eğri elde edilir.(Lineweaver-Burk eğrisi)
Düz eğrinin çizilmesi ile KM ve Vmax değerlerinin duyarlı bir biçimde
belirlenmesini kolaylaşmaktadır.
Bu doğru ayrıca enzim inhibitörlerinin etki mekanizmalarının
saptanmasında kullanılır.
Lineweaver-Burk Çift Resiprok Eğrisi
•
•
•
•
•
1 = KM × 1 + 1
Vi Vmax [S] Vmax
Lineweaver-Burk Eğrisi Denklemi
KM Değerinin Bilinmesinin Önemi:
Enzimlerin saflaştırılması
Dokularda enzim aktivitesinin saptanması
İlaç imalatında
Enzim inhibitörlerinin belirlemesi
2.5 ENZİM İNHİBİSYONU
Enzim inhibitörleri katalizi etkileyen (reaksiyonu yavaşlatan veya durduran)
maddelerdir. Enzimler genel olarak tersinir ve tersinmez şekilde inhibisyona
uğrarlar.
Tersinir İnhibisyonlar 3 ‘e ayrılır;
2.5.1 Kompetitif inhibisyon (yarışmalı):
Kompetetif inhibitör, enzimin aktif bölgesi için substratla yarışırlar.
İnhibitör, aktif bölgeyi işgal ettiğinde, substratın enzime bağlanması
engellenmektedir.
Kompetetif inhibitörler, genellikle substratta benzerlik gösteririler ve enzim
inhibitör(El) kompleksini oluşturmak üzere enzimle birleşirler. Yarışmalı
inhibisyonda maksimal tepkime hızı değişmez, ama belli bir hıza ulaşabilmek
için daha yüksek substrat konsantrasyonu gerekir, dolayısıyla görünür Km
artar .
Kompetitif inhibisyon (yarışmalı)
2.5.2Unkompetetif inhibisyon(yarı yarışmalı):
İnhibitör aktif bölgenin dışında bir yere bağlıdır ve kompetetif
inhibitörden farklı olarak inhibitör yalnız ES kompleksine bağlanır. Bu tür
inhibisyon tek substratlı tepkimelerde seyrek, çok substratlı tepkimelerde
ise daha sık görülür.
2.5.3Non kompetetif inhibisyonlar (yarışmasız):
İnhibitör aktif bölge dışında bir yere bağlanır , ancak inhibitör serbest
enzime ya da ES kompleksine bağlanır.
2.5.4 Tersinmez İnhibisyonlar;
İnhibitör enzimin aktif bölgesine kovalent olarak bağlanır ve dializ,tuz çözeltisiyle
veya deterjanla muamele gibi işlemlerle ayrılmazlar yani enzim aktifliğini tamamen
yitirir (zehirlenme).
Tarımda insektisit (böcek öldürücü) olarak kullanılır (bunlar insanlar için öldürücü
toksik maddelerdir).
Bu tür bileşiklerden olan eflornitin, parazitik hastalık olan uyku
hastalığının tedavisinde kullanılır.
2.6 ENZiM iMMOBiLiZASYONU
İmmobilizasyon: Suda çözünen ve çözeltide serbest hareket edebilen
enzim moleküllerinin suda çözünmeyen destek görevi gören materyaller
yardımıyla suda çözünmez forma dönüştürülmesi işlemidir.
Enzimlerin sadece bir kere kullanilmalari, pahali olmalari nedeni ile büyük
masraflara neden olmaktadir.
Bu nedenle immobilize olarak defalarca kullanilmalari ekonomik olarak daha
makul olmakla birlikte enzimatik prosesler sürekli olarak da
yapilabilmektedir.
2.6.1 İMMOBİLİZASYONUN AVANTAJLARI
Enzim immobilizasyonunun baslica avantajlari sunlardir:
1-Özellikle üretimi zor ve pahalı enzimler için bu önemlidir.
2-Ürün enzimle kontamine olmaz, çünkü enzim matrikste
tutulur.
3-Matriks enzimi fiziksel bir bariyer olarak koruduğundan, enzim
ekstrem pH ve temparatür gibi etkilere dayanıklı hale gelir.
4-Sürekli fermentasyonlar için enzimi daha kullanışlı hale getirir.
5-İmmobilize enzimler çok daha doğru bir şekilde kontrol edilirler.
Enzimleri immobilize etmek için bir çok yöntem geliştirilmiştir. Bu yöntemler
şunlardır;
1-Kovalent bağlama: Enzimler kimyasal olarak kovalent bağlarla selüloz,
sefadeks, agaroz, poliakrilamid, porlu seramik gibi suda çözünmeyen
taşıyıcılara bağlanırlar.
2-Çapraz bağlama: Enzimler glutaraldehit, alifatik diaminler gibi
bifonksiyonel reaktiflerle çapraz bağlanırlar. Bu reaktifler enzim molekülleri
arasında bağ oluştururlar.
3-Adsorbsiyon: Enzim moleküllerinin taşıyıcıların yüzeyine adsorblanmaları
esasına dayanır. Kolay bir yöntemdir. Agaroz, sefadeks türevleri, selüloz
türevleri, metal tuzları ve mineraller adsorban olarak kullanılırlar
4-Tutuklama: Enzimler yapay ya da doğal polimer kafesleri içinde
tutuklanırlar. Polimer kafesler içine substrat girer ve ürün dışarı çıkar.
Çapraz bağlı poliakrilamid jeller, Ca alginat, kappa karragenan bu
polimerlerin örneklerindendir
5-Kapsülleme: Enzimler, çeşitli tipteki membranlar içine alınırlar. Bu
membranlar yarı geçirgendir. Düşük molekül ağırlıklı substratı ve
molekülleri geçirirler. Hegza metilen diamin mikrokapsüllemede kullanılar.
Tutuklama
Kapsülleme
2.7 ENZİMLERİN UYGULAMA ALANLARI
Kağıt endüstrisi
Amilaz, Ksilanaz, Selulaz ve
ligninazlar
Nişasta endüstrisi
Amilazlar,
amiloglucosideazlar ve
glukoamilazlar
Et yumuşatması
Papain
Süt endüstrisi
Genç geviş getirici
hayvanların midesinden
elde edilen Rennin
Nişastanın daha düşük
viskozteye indererek
kağıdın şekillenmesi ve
kaplanmasını kolaylaştırır.
Nişastayı glukoza ve çeşitli
şuruplara dönüştürür.
Pişirilecek etin yumuşamasını
sağlar.
Peynir üretimi, proteinin
hidrolizi için.
Biyolojik çamaşır
tozu:
Proteazlar;
Bunlar bakteriler
tarafından hücre dışına
salgılanır
Giysilerden protein
lekelerinin çıkarılması
için.
Amilazlar
Bulaşık makinası
deterjanlarında,
dayanıklı nişasta
lekelerinin
çıkarılmasında.
Lipazlar
Yağ lekelerinin
çıkartılmasını
kolaylaştırmak için.
Selülazlar
Çamaşır
yumuşatıcılarında
kullanılır.
2.8 ENZİM SEKTÖRÜNE GENEL BAKIŞ
Novo Nordisk 1989 yılına Nordisk Gentofte A/Ş ve Novo Industri A/Ş adlı iki
Danimarka şirketinin birleşmesiyle oluşmuştur.Novo Nordisk insülin ve diabet
ürünleri,hormon preparatları,büyüme hormonları ve sanayi enzimleri alanında
dünyanın en büyük üreticilerindendir.Deterjan,nişasta yapımı,tekstil,bira ve şarap
yapımı, şeker,deri,yağ ve kağıt yapımı gibi alanlarda kullanılan sanayi
enzimlerinde tüm dünyanın ihtiyacının yaklaşık yarısını Novo Nordısk
karşılamaktadır.14 kasım 1999 başında Novo Nordısk sağlık ürünleri ve enzim
olmak üzere iki çalışma sahasına ayrılmıştır.14 Kasım gününden itibaren Novo
Nordısk ve Novozymes olarak iki ayrı şirket olarak faaliyetlerine devam
etmektedir
TÜRKİYE’DE ENZİM SEKTÖRÜ
Türkiye yıllık ithal ettiği yaklaşık 9 bin ton enzim için 66 milyar dolar para
ödemektedir.
Ülkemizde enzim üretimi gerçekleştiren bir kuruluş vardır (Orba A.Ş.). Kuruluş
orta ölçekli bir işletme olup hiçbir know-how almadan tümüyle araştırma ve
geliştirme çalışmaları sonucu tasarımlanmış ve faaliyete geçirilmiştir.
Gıda ve tekstil sektörü için amilaz enzimini üretmektedir.
Kuruluşta son zamanlarda deri ve deterjan sektörü için alkalen fosfataz üretimini
kapsayan TTGV destekli bir araştırma projesi tamamlanmış ve bu enzimin de
üretimine başlanmıştır.
Enzim üretimi yapan Orba'ya ilaveten immobilize enzim teknolojisini kullanan iki
kuruluşumuz daha vardır (Fako A.Ş. ve Unifar A.Ş.).
Bu kuruluşlar immobilize penisilin asilaz enzimini yurt dışından ithal etmekte
yine ithal ettikleri penisilini hidrolizleyerek 6-aminopenisillanik asit (6-APA)
üretmektedirler ve ürettikleri 6-APA'ya farklı yan zincir moleküller bağlayarak
semisentetik penisilinlerin sentezinde kullanmaktadırlar.
KLONLAYARAK ENZİM ÜRETİMİ
•
•
7 nisan 2009 tarihinde Atatürk üniversitesinde bir grup bilim adamı tarafından
yürütülen çalışmada,klonlanarak Karbonik Anhidraz 2 izoenzimi (insan
solunumunda görevli ) üretilmesi başarıldı.
Klonlama yöntemiyle bir enzimin fazla miktarda elde edilebilmesi sağlanmıştır.
YEM ENDÜSTRİSİNE YÖNELİK ENDÜSTRİYEL
ENZİMLERİN ÜRETİMİ ( YEM-EN)
TÜBİTAK Marmara Araştırma Merkezi (MAM) Gen Mühendisliği ve
Biyoteknoloji Enstitüsü (GMBE) tarafından, 'Yem Endüstrisine Yönelik Endüstriyel
Enzimlerin Üretimi (YEM-EN)' projesi başlatıldı.
Projenin hedefi, hayvan yemlerinde kullanılmak üzere yurt dışından ithal edilen
ve yoğun kullanılan Fitaz, Ksilanaz, Beta-Glukanaz enzimlerini ülkemizde üretimini
sağlamak, bunları ekonomik, etkin, doğru şekilde üretime katarak tavukçuluk
sektörünü dünya ölçeğinde söz sahibi kılmak ve dışa bağımlılığı kendi
teknolojimizle aşmaktır.
Kanatlı hayvanlarda yıllık yaklaşık 3 milyon 5 yüz bin yem, 700 bin ton enzim
tüketimi vardır. Bu tüketimin tamamı yurt dışından karşılanmakta olup 4 milyon
dolar gibi bir para dışarıya akmaktadır. Bu proje dışa olan bağımlılığımızı azaltmanın
yanında kendi üretimimizi yapmamızı sağlayacaktır.
ENZİM EKLENME SEBEBİ
Kanatlı hayvanlar aldıkları besini tamamen sindirememektedir. Yani içindeki
enzimler yeterli olmamaktadır. Sindirilemeyen kısmın parçalanması ve
sindirilmesiyle hayvanın verimi ve ağırlık artışı değişir.
Kanatlı hayvanların yemlerinde enzim kullanılması; yemdeki organik maddenin
sindirilebilirliğinin arttırılması, hayvansal ürün için daha az yem kullanılması,
dışkıyla dışarı atılan ve sindirilemeyen yapıların yol açtığı çevre kirliliğinin ortadan
kaldırılması ve dışkı akışkanlığının azaltılmış olması sebebi ile kirli yumurta
probleminin azaltılması için oldukça önemlidir. Özellikle buğday, arpa gibi mısıra
ve soyaya alternatif hammaddeler kullanıldığında enzim ilavesi kaçınılmazdır.
2.9 MİKROBİYAL ENZİM ÜRETİMİ
•
•
Mikrobiyal yolla enzim üretiminin ilk aşaması uygun katalitik özgüllük ve
istenilen fiziksel özellikleri taşıyan, mikroorganizmanın seçimi ile başlar.
Seçilen mikroorganizma kısa sürede yüksek verimle enzim üretebilmeli, toksik
madde ve antibiyotik üretmemeli, ucuz besi ortamında rahatlıkla çoğalabilmeli,
gerek enzim üretimi sırasında gerekse izolasyon ve saflaştırma işlemleri sırasında
problem oluşturacak yan ürünler üretmemelidir.
•
Mikroorganizma düzeyindeki modifikasyonlar genellikle hücre başına üretilen
enzim miktarının artırılmasına yöneliktir. Ayrıca kültür ortamı ve fermentasyon
koşulları da enzim üretim maliyetini düşürmeye yönelik olan önemli
parametrelerdendir.
•
Farklı mikroorganizmalar tarafından aynı reaksiyonu katalizleyen enzimlere
izofonksiyonel enzimler denir. Bu izofonksiyonel enzimler farklı pH optimumları
gibi değişik özellikler taşarlar. Bu farklı özelliklerden istenenler mikroorganizma
seçiminde kriter olur.
2.9.1 ENDÜSTRİYEL ENZİM ÜRETİM
METODLARI
2.9.1.1 Koji prosesi (Solid-state fermentasyon): Klasik yöntemdir.
Mikroorganizmalar katı ya da yarı katı tavalardaki besiyerlerinde üretilirler. Bu katı
substratlar buğday kepeği, buğday sapı, pirinç kabuğu, arpa, suyu çıkarılmış şeker
kamışı vb. dir.
Çoğunlukla bu katı substratlar proteazlar, lipazlar, selülazlar ve oksidazlar gibi
enzimlerin üretiminde funguslar için kullanılır.
Bu tip fermentasyonda kontaminasyondan korunmak, uniform temperatür,
havalandırma ve nemlendirme sağlamak zordur.
•
2.9.1.2 Fermentör kullanımı: Modern yöntemdir. Bu fermentörlerin
kullanımı yukarıda sayılan olumsuzlukları ortadan kaldırır. Mikrobiyal
enzim üretiminde başlıca 4 çeşit fermentör kullanılır.
Karıştırıcılı tank tipi fermentör,
 bubble column
 packed bed
 air lift
KARIŞTIRICILI TANK TİPİ FERMENTÖRLER
 Büyük ölçekli aerobik proseslerde kullanılır.
Mekanik bir karıştırıcı vasıtasıyla uygun
karıştırma ve havalandırma sağlanır.
PACKED BED VE BUBBLE COLUMN
Packed back fermentör :
Kültür ortamı ,substrat parçacıklarından
oluşan doldulu yatak içerisinden geçirilir.
Ürün sürekli yada kesikli proseslerle elde edilir.
Bubble column :
Alttan hava sağlanarak uygun karışım ve
havalandırmanın elde edildiği uzun,silindirik
kolonlardır.
AİR LİFT FERMENTÖRLER
•
Havalandırma ve karıştırma havanın reaktör
içerisinde aşağı ve yukarı yönlü çevirimi ile
sağlanır.
•
•
•
•
Bir enzim fermentasyonu prosesinin %50-80’i substrat harcamasıdır.
Bu nedenle de mikroorganizmanın ucuz besiyerlerinde hızlı bir biçimde üremesi
önemlidir.
Ucuz besiyerindeki başlıca karbohidratlar;
– melas, arpa, mısır, buğday, hidrolize nişasta ve laktoz,
azot kaynakları;
soya fasulyesi, pamuk tohumu, mısır maserasyon sıvısı, hidrolize maya, gluten,
jelatin, kesilmiş süttür.
Ayrıca besiyerine inorganik tuzlar, iz elementler ilave edilmelidir
TEŞEKKÜRLER…