ENZIMLERIN GENEL OZELLIKLERI

ENZİMLERİN GENEL
ÖZELLİKLERİ - II
Doç Dr. Nurzen SEZGİN
ubstrate
Enzyme
substrate
Enzyme
Enzyme
substrate
Enzyme
substrate
Enzyme
substrate
Enzyme
substrate
Enzyme
substrate
Enzyme
substrate
Enzyme
substrate
Enzyme
substrate
Enzyme
substrate
Enzyme
substrate
Enzyme
substrate
Enzyme
substrate
Enzyme
Enzyme
Enzyme
Enzyme
Enzyme
Enzyme
Enzyme
substrate
Enzyme
Enzyme
Substrat
Transition state
X
Ürün
Eğer enzim sadece substrat
bağlasaydı ilave bir reaksiyon olmazdı
Ezim sadece substratı tanımaz,
Aynı zamanda geçiş durumu oluşumunu sağlar
Adapted from Nelson & Cox (2000) Lehninger Principles of Biochemistry (3e) p.252
Enzim katalizinin doğası
● Enzim katalitik yüzey sağlar
● Bu yüzey geçiş durumunu stabilize eder
● Geçiş durumunu ürüne dönüştürür
B
A
A
B
Katalitik yüzey
Juang RH (2004) BCbasics
Enzim Geçiş Durumunu Stabilize Eder
Enerji değişimi
EST
S
ES
EP
P
Enerji azalır (kataliz durumunda)
Enerji gereksinimi (kataliz olmadan)
ST
Reaksiyon yönü
T = Transition state
Fark ne?
Adapted from Alberts et al (2002) Molecular Biology of the Cell (4e) p.166
Aktif Bölge Derine saklanmış Cep
Geçiş durumuna ulaşmak için gereken enerji
Aktif durumda neden düşüktür?
Sihirli cep
(1) Geçişi stabilize eder
+
CoE (1)
(4)
(3)
(2)
(2) Suyu uzak tutar
(3) Reaktif gruplar
(4) Koenzimler yardım eder
Juang RH (2004) BCbasics
Enzim Aktif Bölgesi Ab Bağlanmasından Faklıdır
Ab üzerinde Ag bağlanma bölgesi
Ag’ne tamamlayıcı olarak bağlanır,
reaksiyon olmaz
Enzimdeki aktif bölge substratı
tanıması yanında geçiş durumuna
uyar ve onu stabilize eder
X
Adapted from Nelson & Cox (2000) Lehninger Principles of Biochemistry (3e) p.252
Aktif Bölge Suyun Etkilerinden Korunur
+
-
Stabil iyonik bağların oluşumu sağlanır
Adapted from Alberts et al (2002) Molecular Biology of the Cell (4e) p.115
Enzim katalizi 1
Katalizör olarak bir enzimin
fonksiyonu, aktivasyon enerjisini
düşürmek suretiyle bir
reaksiyonun hızını artırmaktır
Enzim katalizi 2
Enzimle katalizlenen bir reaksiyonun ayırt edici özelliği, enzim üzerinde
aktif merkez denen bir cep sınırları içinde meydana gelmesidir.
Enzim kinetikleri
Bir enzimatik reaksiyonun hızı, enzimin etkinliği veya enzimin
aktivitesi ile ilişkilidir.
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.
1 IU enzim aktivitesi, optimal koşullarda, 1 dakikada 1 mol
substratı değiştiren enzim etkinliğini ifade eder
Enzimatik bir reaksiyonun hızını etkileyen faktörler
 Enzim konsantrasyonu
 substrat konsantrasyonu
 pH
 ısı veya sıcaklık
 zaman
 ışık ve diğer fiziksel faktörler
 iyonların doğası ve konsantrasyonu
 hormonlar ve diğer biyokimyasal faktörler
 reaksiyon ürünleri
Enzim konsantrasyonunun enzimatik reaksiyonların
hızına etkisi
Substratın çok bol olduğu bir
ortamda optimal şartlarda
enzimatik bir reaksiyonun ölçülen
ilk hızı (Vo), enzim
konsantrasyonu E ile doğru
orantılıdır
Substrat konsantrasyonunun enzimatik reaksiyonların
hızına etkisi
Enzim konsantrasyonu ve diğer bütün
şartların sabit olduğu bir ortamda
enzimatik tepkimenin hızı, substrat
konsantrasyonunun artırılmasıyla
başlangıçta doğrusal bir artış gösterir;
fakat substrat ilave edildikçe hız
giderek daha az artar ve belirli bir Vmax
düzeyinde sabit kalır.
pH’ın Enzimatik Reaksiyonların Hızı Üzerine Etkisi
Her enzimin maksimum aktivite gösterdiği bir pH değeri vardır ki
bu pH değerine enzimin optimal pH değeri denir
Pepsinın pH-aktivite grafiği
Glukoz-6-fosfatazın pH-aktivite grafiği
Isı veya sıcaklığın enzimatik reaksiyonların hızı
üzerine etkisi
Sıcaklık artışıyla enzimatik reaksiyonun hızındaki artış, sıcaklık
belli bir değere yükselinceye kadar devam eder; daha yüksek
sıcaklıklarda enzim denatüre olarak aktivitesini kaybeder ve
reaksiyon hızı azalır
Enzimatik reaksiyonun
hızının maksimum olduğu
sıcaklık derecesine optimal
sıcaklık denir
Zamanın enzimatik reaksiyonların hızı
üzerine etkisi
Bir enzim tarafından katalizlenen bir reaksiyonun hızı, zamanla
azalır. Bunun sebebi,
reaksiyon ürünlerinin kendi aralarında birleşerek aksi
yönde bir reaksiyon meydana getirmeleri,
enzimin zamanla inaktive olması,
reaksiyonu önleyen maddelerin oluşması
substratın tükenmesidir.
Enzimatik Aktivitenin Düzenlenmesi
• Allosterik enzimler
• Protein/protein etkileşimi
• Kovalent modifikasyon/kaskat sistemler
• Zimojen aktivasyon
• Enzim sentezinin indüksiyonu veya represyonu
Zimojen Aktivasyon
Bazı enzimler proteolitik yıkılım
vasıtasıyla aktive olurlar.
Proteolitik yıkılım vasıtasıyla
aktive edilen enzimlerin inaktif
prekürsörü, zimojen olarak
isimlendirilir.
Enzim İnhibisyonu
Bazı ilaçlar ve bir kısım kimyasal maddeler enzimlerin katalitik
etkilerine engel olurlar
• Reversibl enzim inhibisyonları
1) Kompetitif (yarışmalı) enzim inhibisyonu
2) Nonkompetitif (yarışmasız) enzim inhibisyonu
3) Unkompetitif enzim inhibisyonu
• İrreversibl enzim inhibisyonları
1. Kompetitif (yarışmalı) Enzim İnhibisyonu
2. Nonkompetitif (yarışmasız) Enzim
İnhibisyonu
3. Unkompetitif Enzim İnhibisyonu
İrreversibl Enzim İnhibisyonları
Bir irreversibl inhibitörün, enzim üzerinde bulunan ve
aktivite için esas olan bir fonksiyonel grubu yıkması
veya onunla irreversibl olarak birleşmesi sonucu
meydana gelir
İzoenzimler (izozimler)
Belli bir enzimin katalitik aktivitesi aynı, fakat elektriksel
alanda göç, doku dağılımı, ısı, inhibitör ve aktivatörlere
yanıtları farklı olan formlarına o enzimin izoenzimleri denir
CK izoenzimi İzoenzimin özellikleri
CK1 (CK-BB) Beyinde bulunur; serumda her zaman aktivitesi gösterilemez.
CK2 (CK-MB) Kalp kasında bulunur; plazma düzeyi normalde total CK düzeyinin
%2’sinden daha azdır; miyokard enfarktüsünden sonra plazma düzeyi artar.
CK3 (CK-MM) İskelet kasında bulunur; normalde plazma total CK aktivitesinin %98’ini
oluşturur.
Kanda Bulunan Enzimlerin Kaynakları
 Plazmaya özgü enzimler: fibrinojen gibi...
 Sekresyon enzimleri: -Amilaz gibi...
 Sellüler enzimler: transaminazlar gibi...
Serum enzim düzeyini etkileyen faktörler
Enzimlerin hücrelerden serbest kalma hızı
Enzim üretiminde değişiklikler
Enzimlerin dolaşımdan uzaklaştırılma hızı
Enzim aktivitesini artıran nonspesifik nedenler
Kan enzimlerinin aktivite tayinlerinde dikkat
edilecekler
Kan, antikoagulansız tüpe (düz tüp) alınmalıdır
Kan genellikle venden alınır
Kan alırken hemolizden kaçınmalıdır
Kan, pıhtılaşmasından hemen sonra santrifüj edilerek
serum ayrılmalıdır
Günlük taze kan kullanılması en iyisidir
Klinik tanıda önemli olan serum enzimleri 1
transaminazlar (AST ve ALT)
laktat dehidrojenaz (LDH, LD)
kreatin kinaz (CK, CPK)
fosfatazlar (ALP ve ACP)
amilaz (AMS)
lipaz (LPS)
Klinik tanıda önemli olan serum enzimleri 2
gama glutamiltransferaz (GGT, -GT)
aldolaz (ALS)
5 -nükleotidaz (5 -NT)
lösin aminopeptidaz (LAP)
psödokolinesteraz (ChE)
glukoz-6-fosfat dehidrojenaz (G-6-PD)
Enzimatik Tanı Alanları
kalp ve akciğer hastalıkları
karaciğer hastalıkları
kas hastalıkları
kemik hastalıkları
pankreas hastalıkları
maligniteler
genetik hastalıklar
hematolojik hastalıklar
zehirlenmeler
Kalp ve akciğer hastalıklarının tanısında yararlı
enzimler
total kreatin kinaz (CK, CPK)
CK-MB
aspartat transaminaz (AST)
laktat dehidrojenaz (LD, LDH)
Karaciğer hastalıklarının tanısında yararlı enzimler
transaminazlar (ALT, AST)
LDH
GGT ( -GT)
ALP
5 -nükleotidaz (5 -NT)
lösin aminopeptidaz (LAP)
Kas hastalıklarının tanısında yararlı enzimler
CK
LDH
aldolaz
AST
Kemik hastalıklarının tanısında yararlı enzimler
alkalen fosfataz (ALP)
asit fosfataz (ACP)
Osteoblastik aktivite artışı ile karakterize kemik
hastalıklarında ALP yükselir
Osteoklastik kemik hastalıklarında ALP yanında ACP da
yükselir.
Pankreas hastalıklarının tanısında yararlı enzimler
 -amilaz
 lipaz
Malignitelerin tanısında yararlı enzimler
organ spesifik enzimler
ACP, ALP, GGT, 5 -nükleotidaz, lösin aminopeptidaz
(LAP), -amilaz ve lipaz
organ spesifik olmayan enzimler
LDH, aldolaz, fosfoheksoz izomeraz
Hematolojik hastalıkların tanısında yararlı enzimler
anaerobik glikoliz ile ilgili bazı enzimler
pentoz fosfat yolu ile ilgili bazı enzimler
glutatyon metabolizması ile ilgili bazı enzimler
adenozin deaminaz gibi pürin ve pirimidin katabolizması
enzimleri
Na+/K+ ATPaz
lesitin kolesterol açil transferaz (LCAT)
methemoglobin redüktaz ........
Zehirlenmelerin tanısında yararlı enzimler
Organik fosfor bileşikleri ile zehirlenme durumlarında
serum kolinesteraz (ChE) düzeyi düşük
bulunur
Genetik hastalıkların tanısında yararlı enzimler
fenilalanin hidroksilaz,
galaktoz-1-fosfat üridiltransferaz,
glukoz-6-fosfataz
gibi birçok enzim
Enzyme Eksikliği