If you're seeing this message, it means we're having trouble loading external resources on our website.

Bağlandığınız bilgisayar bir web filtresi kullanıyorsa, *.kastatic.org ve *.kasandbox.org adreslerinin engellerini kaldırmayı unutmayın.

Ana içerik

Enzimler ve Aktif Bölge

Biyolojik katalizörler olarak enzimler, aktivasyon enerjisi, aktif bölge ve enzim etkinliğinin çevresel etkileri.

Giriş

Bir çocuk olarak gözlük kullanıyor ve umutsuzca lens istiyordum. Sonunda lensler için izin aldığımda anlaşmamızın bir kısmına göre onlara çok özenli davranmak zorundaydım ki bu da onları her gün temizlemem, steril solüsyonda saklamam ve haftada bir "enzimatik temizleyici" denen şeyden bir kaç damla koymam gerektiği anlamına geliyordu. "Enzimatik temizleyici"nin tam olarak ne anlama geldiğini bilmiyordum ama temizleyiciyi eklediğinizi unutup, lensleri yıkamadan takarsanız gözlerinizin on beş dakika boyunca fazlaca acıyacağını öğrendim.
Sonradan öğrendim ki “enzimatik”, temizleyicinin içinde bir veya daha fazla enzim yani belirli kimyasal tepkimeleri katalizleyen proteinin bulunduğunu belirtiyormuş. Burada bahsi geçen tepkime, bir haftalık kullanımımdan sonra lenslerimde biriken çapaklarımın parçalanmasını sağlayan tepkimeymiş. (Gözlerimin acımasına sebep olan şey, muhtemelen enzimlerin, o anda gözümde olan çapakları da parçalamaya çalışmasıydı.) Bu makalede enzimlerin ne olduğuna ve belirli kimyasal tepkimeleri nasıl başlattıklarını daha ayrıntılı bir şekilde inceleyeceğiz.

Enzimler ve aktivasyon enerjisi

Tepkimeye katılmadan kimyasal tepkimenin hızını arttıran maddeler, katalizör olarak adlandırılır. Canlı organizmalarda gerçekleşen biyokimyasal ytepkimeleri katalizyen maddelere enzim adı verilir. Enzimler genellikle proteindir ancak enzim gibi davranan bazı ribonükleik asit (RNA) molekülleri de bulunmaktadır.
Enzimler kimyasal tepkimelerin aktivasyon enerjisinin yani kimyasal tepkimenin başlayabilmesi için gerekli enerji miktarının düşürülmesinde önemli rol oynarlar. Enzimler tepkimeye giren moleküllere bağlanarak kimyasal bağ koparıcı ve bağ yapıcı aşamalar için hazır olmalarını sağlarlar.
_Görselin uyarlandığı kaynak: "Potential, kinetic, free, and activation energy: Figure 5," OpenStax College, Biology, CC BY 3.0._
Bu arada, önemli bir noktaya bir açıklama getirmemiz gerekiyor: Enzimler bir tepkimenin G değerini değiştirmezler. Bu, enzimlerin bir tepkimenin enerji veren veya enerji alan olmasını etkilemediği anlamına gelir ve enzimlerin tepkimeye giren veya ürün moleküllerinin serbest enerjisini etkilememesinden kaynaklanır.
Enzimler bunun yerine geçiş evresi enerjisini azaltırlar, ki bu da ürünlerin, tepkimeye giren madde duruma gelmesi için aşması gereken kararsız evredir. Geçiş evresi, yukarıdaki diyagramdaki enerji "tepesi"nin en üst noktasıdır.

Aktif bölge ve substrat özgüllüğü

Bir tepkimeyi katalize etmek için enzim, bir veya daha fazla tepkimeye giren moleküle bağlanır. Bu moleküller enzimin substratıdır.
Bazı tepkimelerde bir substrat birden fazla ürün oluşturur. Bazılarında ise iki substrat bir araya gelerek daha büyük bir ürün oluşturur veya parça takas ederler. Özet olarak aklımıza hangi tür bir biyolojik tepkime gelirse gelsin, onu hızlandıracak bir enzim olduğunu da söyleyebiliriz!
Substratların enzimlerde bağlandıkları yerler, aktif bölge olarak adlandırılır. Aktif denmesinin sebebi, katalizleme aksiyonunun tam da burada gerçekleşiyor olmasıdır!
Görselin uyarlandığı kaynak: "Enzymes: Figure 2," OpenStax College, Biology, CC BY 3.0.
Proteinler amino asit adı verilen birimlerden oluşur ve aslında birer protein olan enzimler de, aktif bölgelerinin özelliklerini kendilerini oluşturan amino asitlerden alırlar. Bu amino asitler küçük veya büyük, asidik veya bazik, hidrofilik veya hidrofobik özellikte yan zincirler içerebilirler.
Aktif bölgede bulunan amino asitler, türleri ve 3 boyutlu pozisyonları sayesinde, aktif bölgeye belirli bir boyut, şekil ve kimyasal özellik kazandırırlar. Amino asitler sayesinde bir enzimin aktif bölgesi yalnızca ona özel olan bir hedefle (enzimin substratı ya da substratları) birleşmeye uygun hale gelir ve kimyasal tepkimenin gerçekleşmesini sağlarlar.

Çevrenin (ortamın) enzim işlevi üzerindeki etkisi

Aktif bölgeler kimyasal tepkimelere yardım etmek için çok ideal yapılara sahip olduklarından enzimin yapısında meydana gelecek olan değişikliklere karşı son derece hassastırlar. Enzim işlevini etkileyebilecek çevesel faktörler arasında aşağıdakileri sayabiliriz:
  • Sıcaklık: Yüksek sıcaklıklar, enzimlerle katalizlenen ya da katalizlenmeyen tepkimelerin hızlarını genellikle arttırırlar. Ama sıcaklığı tolerans aralığının dışına çıkacak kadar yükseltmek veya düşürmek aktif bölgedeki kimyasal bağların, substrat bağlanması için daha az uygun olmalarına sebep olabilir. Çok yüksek sıcaklıklar (hayvan enzimleri için 40 C veya 104 F) enzimlerin denatürasyon geçirip şeklini ve özelliğini kaybetmesine sebep olabilir.2
  • pH: pH da enzim işlevselliğini etkileyebilir. Aktif bölge amino asit parçaları, katalizasyon açısından önemli asidik veya bazik özellikte olabilirler. pH değerindeki değişim, bu parçaları etkileyerek substratların bağlanmasını zorlaştırabilir. Enzimler en iyi olarak belirli bir pH düzeyinde görev yaparlar ve sıcaklıkta olduğu gibi pH düzeyindeki aşırı artış veya düşüşler (bazlık veya asidite) de enzimlerin denatüre olmasına sebep olabilir.

İndüklenmiş uyum

Enzimin aktif bölgesi ile substratın yüzeyinin birleşmesi iki yap-boz parçası arasındaki uyumdan çok daha fazlasıdır. Ancak yakın zamana kadar bunun, "anahtar-kilit" modelinde olduğu gibi, aynen bu şekilde olduğu düşünülüyordu.
Enzimler, substrat ile birleştiğinde şeklini değiştirerek, aralarındaki uyumun daha da iyi olmasını sağlarlar. Enzimin substratı sıkıca sarmasını sağlayan bu şekle indüklenmiş uyum denir.
Görselin uyarlandığı kaynak: "Enzymes: Figure 2," OpenStax College, Biology, CC BY 3.0.
Bir enzimin, substratı ile birleştiğinde tepkimenin hızlanması için aktivasyon enerjisini düşürdüğünü biliyoruz. Ancak bunun nasıl gerçekleştiğini yani enzimin substrata ne yapıp da aktivasyon enerjisini düşürdüğünü merak ediyor olabilirsiniz.
Cevap, enzime bağlıdır. Bazı enzimler doğru koşullarda iki farklı substratı bir araya getirerek tepkimeyi hızlandırırlar. Diğerleri ise aktif bölge içinde tepkime için örneğin hafif asidik ya da apolar gibi, uygun bir ortam oluştururlar. Enzim-substrat kompleksi, substrat moleküllerini bağların koparılmasına yardım edecek şekilde bükerek de aktivasyon enerjisini düşürürler ki bu da geçiş evresine ulaşılmasına yardımcı olur.
Son olarak bazı enzimler aktivasyon enerjisini kimyasal tepkimelere katılarak düşürürler. Bu, aktif bölgedeki parçaların, substrat molekülleriyle geçici kovalent bağ oluşturup kimyasal tepkime sürecinin bir parçasıymış gibi davranması sayesinde gerçekleşir.
Buradaki önemli kelime "geçici"dir. Enzim, her durumda eski haline geri dönecek, tepkimedeki moleküllere bağlı kalmaya devam etmeyecektir. Enzimlerin önemli bir diğer özelliği ise tepkimelerden değişime uğramadan çıkmalarıdır. Bir enzim, tepkimedeki katalizleme görevini tamamladığında ürün veya ürünleri serbest bırakır ve diğer katalizleme görevleri için tekrar hazır hale gelir.

Khan Academy dışındaki kaynaklara göz atın

Sıcaklığın enzimlerin işlevi üzerindeki etkisi hakkında daha fazla bilgi edinmek mi istiyorsunuz? LabXchange tarafından hazırlanmış bu etkileşimli görsele göz atın.
pH değerinin enzimlerin işlevi üzerindeki etkisi hakkında daha fazla bilgi edinmek mi istiyorsunuz? LabXchange tarafından hazırlanmış bu etkileşimli görsele göz atın.
LabXchange, Harvard Üniversitesi'nin fen edebiyat fakültesi tarafından geliştirilmiş ve Amgen Vakfı tarafından desteklenen bir eğitim platformudur.

Tartışmaya katılmak ister misiniz?

Henüz gönderi yok.
İngilizce biliyor musunuz? Khan Academy'nin İngilizce sitesinde neler olduğunu görmek için buraya tıklayın.