ENZİMLERİN GENEL ÖZELLİKLERİ
advertisement
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
