İçerik
Enzimler, canlı sistemlerde, bir kez sentezlendiklerinde, genellikle sindirim ve solunum süreçleri için yakıt olarak alınan maddeler (örneğin şekerler, yağlar, moleküler oksijen) gibi bazı molekül türlerine dönüşmeyen kritik protein molekülleridir. Bunun nedeni enzimlerin katalizörlerBu, kimyasal reaksiyonlarda kendileri değişmeden yer alabilecekleri anlamına gelir; biraz da, katılımcıları ve izleyicileri herhangi bir benzersiz bilgi eklerken argüman terimlerini dikte ederek ideal bir şekilde sonuçlandıran bir kamuoyu tartışmasının moderatörü gibi.
2.000'den fazla enzim tanımlanmıştır ve bunların her biri belirli bir kimyasal reaksiyonla ilgilidir. Enzimler bu nedenle substrata özgüdür. Katıldıkları tepki türleri temelinde yarım düzine sınıfa ayrılırlar.
Enzim Temelleri
Enzimler, aşağıdaki koşullar altında vücutta çok sayıda reaksiyonun gerçekleşmesine izin verir. homeostazıveya genel biyokimyasal denge. Örneğin, birçok enzim, vücudun normalde koruduğu pH'a yakın pH (asitlik) seviyesinde en iyi şekilde işlev görür; bu, 7 aralığındadır (yani ne alkalin ne de asidiktir). Diğer enzimler, çevrelerinin talepleri nedeniyle düşük pH'da (yüksek asitlilikte) en iyi şekilde işlev görür; örneğin, bazı sindirim enzimlerinin çalıştığı midenin içi oldukça asidiktir.
Enzimler, kanın pıhtılaşmasından DNA sentezine ve sindirime kadar değişen süreçlerde yer almaktadır. Bazıları yalnızca hücrelerde bulunur ve glikoliz gibi küçük molekülleri içeren işlemlere katılır; diğerleri doğrudan bağırsaklara salgılanır ve yutulmuş gıdalar gibi toplu maddeler üzerinde etkilidir.
Enzimler oldukça yüksek moleküler kütlelere sahip proteinler oldukları için, her biri ayrı bir üç boyutlu şekle sahiptir. Bu, üzerinde etki yaptıkları spesifik molekülleri belirler. PH bağımlı olmaya ek olarak, çoğu enzimin şekli sıcaklığa bağlıdır, bu da oldukça dar bir sıcaklık aralığında en iyi şekilde çalıştıkları anlamına gelir.
Enzimler Nasıl Çalışır?
Enzimler çoğu aktivasyon enerjisi kimyasal bir reaksiyon. Bazen, formları reaktifleri fiziksel olarak birbirine yakınlaştırarak, belki de daha hızlı bir şekilde bir işi yapmayı amaçlayan bir spor takımı koçu veya çalışma grubu yöneticisi tarzında bir araya getirir. Enzimler bir tepkene bağlandığında, şekillerinin tepkime maddesini kararsız hale getirecek şekilde değiştiği ve tepkimenin içerdiği kimyasal değişime karşı daha duyarlı hale geldiğine inanılmaktadır.
Enerji girişi olmadan devam edebilecek reaksiyonlara ekzotermik reaksiyonlar denir. Bu reaksiyonlarda, ürünler veya reaksiyon sırasında oluşan kimyasal (lar), reaksiyon bileşenleri olarak görev yapan kimyasallardan daha düşük bir enerji seviyesine sahiptir. Bu şekilde, su gibi moleküller kendi (enerji) seviyelerini “ararlar”; atomlar, tıpkı suyun en düşük fiziksel noktaya kadar yokuş aşağı akması gibi, daha düşük toplam enerjili düzenlemelerde olmayı tercih ederler. Bunları bir araya getirmek gerekirse, ekzotermik reaksiyonların her zaman doğal yoldan geldiği açıktır.
Bununla birlikte, bir girdi bile girdi olmadan gerçekleşecek olsa, olacağı oran hakkında hiçbir şey söylemez. Vücuda alınan bir madde doğal olarak doğrudan hücresel enerji kaynağı olarak hizmet edebilecek iki türev maddeye dönüşürse, reaksiyonun doğal olarak tamamlanması saatler veya günler alırsa, bu çok az işe yarar. Ayrıca, ürünlerin toplam enerjisi reaktanlardan daha yüksek olsa bile, enerji yolu grafik üzerinde yumuşak bir yokuş aşağı eğim değildir; bunun yerine, ürünlerin "kamburdan üstesinden gelebilecek" olmaları ve reaksiyonun devam etmesi için başlattıklarından daha yüksek bir enerji seviyesine ulaşmaları gerekir. Bu ilk enerji şeklinde ürün olarak karşılığını veren reaktiflere enerji yatırımı söz konusudur. aktivasyon enerjisiveya Ebir.
Enzim Çeşitleri
İnsan vücudu altı ana grup veya enzim sınıfı içerir.
oksidoredüktazlar Yükseltgenme ve indirgenme reaksiyonlarının hızını arttırır. Redoks reaksiyonları olarak da adlandırılan bu reaksiyonlarda, reaktantlardan biri başka bir reaktifin kazandığı bir çift elektron verir. Elektron çifti donörünün oksitlendiği söylenir ve bir indirgeyici madde olarak işlev görür, elektron çifti alıcısının indirgenmesi oksitleyici madde olarak adlandırılır. Bunu ifade etmenin daha basit bir yolu, bu tür reaksiyonlarda, oksijen atomlarının, hidrojen atomlarının veya her ikisinin de hareket ettirilmesidir. Örnekler arasında sitokrom oksidaz ve laktat dehidrojenaz bulunur.
Transferazlar metil (CH gibi) atom gruplarının transferi boyunca hız3), asetil (CH3CO) veya amino (NH2) bir molekülden diğer bir moleküle olan grupları. Asetat kinaz ve alanin deaminaz, transferaz örnekleridir.
hidrolazlar hidroliz reaksiyonlarını hızlandırır. Hidroliz reaksiyonları su kullanır (H2O) iki kız ürünü oluşturmak için bir moleküldeki bir bağı ayırmak, genellikle sudan ürünlerden birine -OH (hidroksil grubu) ve diğerine bir -H (hidrojen atomu) ekleyerek. Bu arada, -H ve -OH bileşenleri tarafından yer değiştiren atomlardan yeni bir molekül oluşur. Sindirim enzimleri lipaz ve sükraz hidrolazlardır.
lizazlar Bir çift bağ oluşturmak için bir moleküler grubun ilave edilme oranını arttırmak veya bir çift bağ oluşturmak için iki grubun yakındaki atomlardan uzaklaştırılmasını arttırmak. Bunlar, çıkarılan bileşenin su veya su parçaları ile yer değiştirmemesi dışında hidrolazlar gibi hareket eder. Bu enzim sınıfı oksalat dekarboksilaz ve izositrat liyazı içerir.
İzomerazlar izomerizasyon reaksiyonlarını hızlandırır. Bunlar, reaktandaki orijinal atomların hepsinin tutulduğu, ancak reaktanın bir izomerini oluşturmak üzere yeniden düzenlenen reaksiyonlardır. (İzomerler, aynı kimyasal formüle sahip moleküllerdir, ancak farklı düzenlemelerdir.) Örnekler arasında glukoz-fosfat izomeraz ve alanin rasemaz bulunur.
ligazlar (aynı zamanda sentetazlar da denir) iki molekülün bağlanma hızını arttırır. Bunu genellikle adenozin trifosfatın (ATP) parçalanmasından elde edilen enerjiyi kullanarak başarırlar. Ligaz örnekleri arasında asetil-CoA sentetaz ve DNA ligazı bulunur.
Enzim inhibisyonu
Sıcaklık ve pH değişikliklerine ek olarak, diğer faktörler bir enzim aktivitesinin azalmasına veya kapanmasına neden olabilir. Allosterik bir etkileşim denilen bir işlemde, bir molekül reaktantın birleştiği yerden uzağa bir kısmına bağlandığında enzimin şekli geçici olarak değişir. Bu, fonksiyon kaybına yol açar. Bazen bu, ürünün kendisi allosterik inhibitör olarak işlev gördüğünde yararlıdır, çünkü bu genellikle ek ürünün artık gerekmediği noktaya ilerleyen reaksiyonun bir işaretidir.
Rekabetçi inhibisyonda, düzenleyici bileşik adı verilen bir madde, bağlayıcı bölge için reaktan ile rekabet eder. Bu, aynı anda birkaç çalışma anahtarını aynı kilidin içine koymaya çalışıyor. Bu düzenleyici bileşiklerin yeterli miktarda mevcut enzimin yeterince yüksek bir miktarına birleşmesi durumunda, reaksiyon yolunu yavaşlatır veya kapatır. Bu, farmakolojide faydalı olabilir, çünkü mikrobiyologlar bakteriyel enzimlerin bağlanma bölgeleriyle rekabet eden bileşikleri tasarlayabilir ve bu da bakterilerin insan vücudunda hastalığa neden olmalarını veya hayatta kalmalarını zorlaştırabilir.
Rekabetçi olmayan inhibisyonda, inhibe edici bir molekül, aktif bölgeden farklı bir noktada enzime, allosterik bir etkileşimde olana benzer şekilde bağlanır. Geri dönüşümsüz inhibisyon, inhibitör enzime kalıcı olarak bağlandığında veya önemli ölçüde bozunduğunda, fonksiyonunun iyileşmemesi için oluşur. Sinir gazı ve penisilin, akılda büyük ölçüde farklı niyetlere rağmen, bu tür bir inhibisyondan yararlanır.