Mersin Üniversitesi Eczacılık Biyokimya Anabilim Dalı 1 Enzimler biyolojik katalizörlerdir. Biyolojik kökenli bu maddeler kimyasal tepkimeleri hızlandırırlar. Bütün hücrelerde bulunan ve varlıkları genetik olarak belirlenen enzimler koordine bir çok tepkimenin (metabolik tepk.)gerçekleşmesini sağlarlar.Metabolizmayı kontrol eden çoğu mekanizma enzimlerin varlığında fonksiyon gösterir.Enzimlerin aktivitelerinin regülasyonu metabolizmanın değişken şartlara uyum sağlamasına olanak tanır. 2 Yaklaşık bütün enzimler protein yapısındadır. Ancak ,katalitik aktivite gösteren bazı nükleik asitler de [özellikle fosfodiesteraz bağlarının yıkımı ve sentezi sırasında]enzim gibi davranabilirler.Katalitik aktiviteye sahip nükleik asitlere ribozim denir ve bunlarla protein katalizörlerden daha az karşılaşılır. Bir enzmatik tepkimede tepkimeye giren maddeler substrat [S] olarak isimlendirilir.Tepkime sonucu ortaya çıkan ürünler ise product [P] olarak isimlendirilir. E+S ES E+P 3 Birçok enzim tek başına aktivitesini gösterirken bir çoğu ise aktivite için protein yapısı göstermeyen ufak nonprotein moleküllere ihtiyaç duyar. Kofaktör denilen bu moleküller basit inorganik metal iyonlarıdır (Mg,Zn,Fe,Cu), ancak bazen bu moleküller kompleks organik moleküller olabilir ki bu moleküllere koenzim denir.Koenzimler kimyasal grup ,özgün atom veya elektronun transportunu yaparlar ve genellikle vitamin türevidirler.(NAD,FAD,Koenzim A). Bazı enzimler her iki gruba birden bağımlılık gösterebilirler.Genelde kofaktörler enzimler üzerindeki özgün bölgelere sıkıca bağlanırlar ve ısıya karşı ise dayanıklıdırlar. 4 Protein +kofaktör Holoenzim (kompleks enzim) Protein kofaktör Apoenzim Holoenzim kofaktörü ile birlikte enzimi ifade eder.Apoenzim ise holoenzimin protein kısmını ifade eder.ve uygun kofaktör yoksa apoenzim biyolojik aktivite göstermez.Prostetik grup ise enzimden ayrılamayan sıkıca bağlı bir koenzimdir.Kofaktör olarak metal iyonuna gereksinim gösteren enzimlere ise metalloenzimler denir. Bu enzimler metal iyonu olmadan aktivite göstermez. 5 Enzimlerin İsimlendirilmesi . 1) Önerilen ismidir:Kısa,basit ve günlük kullanım içindir. Tepkime substratına ‘az’ eklenerek söylenir.Örneğin üreaz,sükraz gibi. Yada yapılan işin tanımına ‘az’ eki getirilerek ifade edilir. Ör-laktat dehidrogenaz (LDH) Bazı enzimler ise ilgili oldukları tepkime hakkında hiç bilgi vermezler. Ör-pepsin tripsin gibi. Bunlar ticari isimlerdir. 2)Sistematik İsimlendirme: Enzimler başlıca tepkime özgüllüğüne göre altı sınıfa ayrılırlar. 6 . Oksidoredüktazlar:oksidasyon redüksiyon tepkimelerini katalizler. LDH Laktat+NAD . Pirüvat+NADH Transferazlar: C,N veya P içeren grupların transferini katalizler. Serinhidroksimetiltransferaz Serin+THF Glisin+THF-CH2 Hidrolazlar:Bağlara su sokarak yıkımı katalizler ÜREAZ Üre+H2O CO2+2NH3 7 . Liyazlar:C-C,C-S,ve bazı C-N bağlarının yıkımını katalizler . Pirüvat Pirüvatdekarboksilaz . Asetaldehit+CO2 İzomerazlar:Optik veya geometrik izomerazların rasemzasyonunu katalizler. MetilmalonilCoAMutaz MetilmalonilCoA Süksinil CoA Ligazlar:Yüksek enerjili fosfatların hidrolizi ile birlikte yürüyen karbon ve oksijen ,sülfür,azot arasında bağ oluşumunu katalizler. Pirüvatkarboksilaz Pirüvat+CO2 Okzaloasetat 8 Aktif bölge • Enzim moleküllerinde aktif bölge denilen cep yada yuva bulunur.Aktif bölge substrata komplemanter olan üç boyutlu bir yüzey yaratan amino asit yan zincirlerini içerir ve substratı bağlayarak bir enzim substrat kompleksi meydana getirir. • Bu da sonradan enzim ve ürüne parçalanan enzim-ürün kompleksine döner. Katalitik etkinlik • Enzimler katalizlenen tepkimeler katalizlenmeyen tepkimelere göre 10 3 ile 10 8 kere daha hızlı olarak çalışırlar. • Tipik olarak her enzim molekülü sn de 100 ile 1000 substrat molekülünü ürüne çevirme yeteneğine sahiptir. Turnover sayısı •Enzim başına düşen,ürüne çevrilmiş substrat molekülü sayısıdır. 9 Spesifite • Enzimler bir veya birkaç belirli substrat ile etkileşir ve sadece tek tip kimyasal tepkimeyi katalizler. Zimojen • İlk sentezlendiklerinde aktif olmayıp fonksiyon görecekleri yere ulaştıklarında aktif hale geçen enzimlerdir. İzoenzim • Aynı tepkimeyi katalizleye fakat aminoasit dizilerindeki genetik farklılık yüzünden fiziksel özellikleri farklı olan enzimlerdir. • Bir enzimin,değişik dokularda değişik izoenzimleri bulunur. 10 Serbest Aktivasyon Enerjisi Bütün kimyasal tepkimelerde substrave 11 12 13 14