DÖNEM1ENZki

ENZİMLER
•
•
•
•
•
Tarihçe, genel özelikler.
Adlandırılmaları,koenzim,kofaktör.
Etkili oldukları bölgelere göre sınıflandırma
Hız,aktivite,
Kinetik
Yrd.Doç.Dr.V.Kenan ÇELİK
TARİHÇE
• 1800 yılların başında “sütün ekşimesi, şekerin alkole fermantasyonu
gibi” olayların canlı organizmalar aracılığı ile oluştuğu düşünülürdü.
• 1833’de şekeri parçalayan aktif madde kismi olarak saflaştırıldı ve
DİASTAZ (şimdi amilaz)olarak adlandırıldı.Gastrik sıvıdan PEPSİN
izole edildi.
• 1850’lerde LOUİS PASTEUR maya tarafından şekerin alkole
dönüşmesinde “FERMENTLER” diye tanımladığı ve canlı organizmada bulunan maddeler yardımı ile oluştuğunu ileri sürdü.
• 1878’ de ilk olarak KÜHNE tarafından ENZİM terimi önerildi. Enzim
yunanca da “maya’da” anlamı taşıyan enzume (έγξνμη) den
gelmektedir.
• 1897’de EDUARD BUCHNER hiç canlı hücre içermemesine rağmen
maya hücresi özütü eklendiğinde şekerin fermante olduğunu
göstermesi bu görüşü ortadan kaldırmıştır.
• 1926’da SUMMER soyadan ÜREAZ’ı kristallendirmiştir.
• Sonra ki yıllarda saflaştırılan ve kristal yapıları incelenen enzimlerin
çoğunun protein (RNA molekülleri (ribozim) hariç,Thomas Cech ve
Sydney Altman 1982, 1989 Nobel kimya) yapısında oldukları
belirlenmiştir.
• Ribozimler ribozomlarda peptit transferi ve splicezomda intron
transferinden sorumludur.
Günümüzde enzim hücreden çıkmış günlük ve ekonomik
hayata girmiştir (1 milyar dolar)
• Lipazlar: Deterjan end
• Proteazlar:besin end
(papain)
• Karbohidrazlar besin
end
• Tekstil (Selülaz)
• Farmakoliji (ilaç,)
• Diagnostik
ENZİMLER NE YAPAR?
∆G (-)
G (serbest enerji) Gibbs’in geliştirdiği bir değer. ∆G=∆H - T∆S
∆G > 0 ise endergonik,tep istemsiz
∆G < 0 ise ekzergonik, tep istemli
∆G = 0 ise tep dengede
Enzimler: Biyolojik sistemlerde kimyasal tepkimeleri katalizleyen ve
tepkime sonunda yapıları değişmeyen moleküllerdir.Katalitik aktivite
göstermeleri için yardımcı faktörlere gereksinirler.
Enzimlerin aktivite göstermeleri için gerekli olan ve protein yapısında
olmayan,genellikle metal iyonlarından oluşan yan gruplara
“KOFAKTÖR” denilir.
Tablo 1
Kofaktör olarak Zn2+ (karbonik anhidraz)
Enzimlerin aktivite göstermeleri için gereksinim duyduğu kompleks
organik moleküllere KOENZİM denir.
Özgül atomların ve işlevsel grupların geçici taşıyıcıları olarak görev yapan
koenzimler:
•
Koenzim
Transfer edilen grup
•
•
Biositin
KoenzimA (CoA)
CO2(yağ asi.sen)
Açil grupları
Besinsel öncülü
Biyotin (0.3 mg kc,yum.fıs)
Pantotenik asit (Vit B 5)
(aa/lipidlerin Glu.dönüş.)
(10 mg,Salmon,kc,yum,tahıl )
•
Flavin Adenin
Elektron
Riboflavin (Vit B2)
Dinükleotid.FADH
(1.7 mg kc,tavuk,yum,yeş.seb)
• Nikotinamid Adenin Hidrit iyonu (:H-)
Nikotinik asit (Niasin,Vit B3)
Dinükleotid NADH ,NADPH
(13-18 mg et,maya,kah.ren.prinç)
• Pridoksal Fosfat PLP Amino grup
Pridoksin (Vit B6)
•
Tetrahidro Folat THF
Tek C’lu grup
(2 mg, et,balık,ıspanak,fındık,fıstık)
Folat (folik asit) (0.4 mg yeşil lifl
sebz,kuru bakla, et, kuşkonmaz,hubu)
•
Tiamin pirofosfat TPP
•
•
Lipoat
5’-deoksi kobalamin
Aldehit
ê, ve açil grup
H , alkil grup
Tiyamin (Vit B1)
2 mg, kc,süt,tahıl
diyette şart değil
Vit B12 3 µg et,süt,yoğurt
Koenzim fonksiyonu:
• Bazı durumlarda enzim aktivite göstermek için hem kofaktöre hemde
koenzime gereksinim duyabilir ve enzime kovalent olarak bağlanabilir, bu durumda diyaliz ile uzaklaştırılmaları mümkün olmaz.Enzim
yüzeyine sıkıca bağlanmış ve protein yapısında olmayan bu gruplara “PROSTETİK GRUP” denir.
• Karboksilaz-Biotin (Lys’e bağlı)
• Eğer enzim koenzim veya kofaktörü ile birlikte ve katalitik bakımdan
aktif durumda ise enzimin bu haline “HOLOENZİM” denir.
• Koenzim ve kofaktör enzimden ayrılacak olur ve enzim inaktif hale
gelirse, diyalizle ayrılmayan yalnız proteinden oluşan enzimin inaktif
şekline “APOENZİM” denir.
Enzimleri diğer katalizörlerden ayıran 3 önemli özellik:
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
1- Son derece hızlı çalışırlar:
CO2 + H2O
H2CO3 (çok yavaş)
(Normal)
Karbonik anhidraz
1,3x10-1
1.000.000 (sn’de)
Β-amilaz
1.100.000 “
DNA polimeraz
900. “
Laktat Dehidrogenaz
1.000 “
Karboksi peptidaz A
3x10-9
1011
Üreaz
1014
Fosfogluko mutaz
1012
2- ÖZGÜLDÜRLER (KEMOSELEKTİF-STERO)
Hb
Ha
O
NH2
NH2
O
R'
R
N
O
O
N
N
Tüm enzimler
Özgül
değildir
3-Biyokimyasal reaksiyonları düşük enerji ve vücut ısısında
gerçekleştirirler:
2 H2O2
2H2O
+
O2
1 mol Hidrojen peroksit’in kendi kendine yıkılması için 18000 kal
Enerjiye ihtiyaç vardır. KATALAZ bu reaksiyonu 2000 kal’ik
Enerji ile yapabilmektedir.
ENZİMLERİN ADLANDIRILMASI:
• Enzimler genellikle katelizledikleri reaksiyonların veya
substratın sonuna “AZ” eki getirilerek adlandırılır. Ör.
Üreaz , Fosfataz , Laktaz gibi
• Çok azda “İN” takısı getirilerek adlandırılan özel enzimler
vardır. Bunlar genellikle proteolitik enzimlerdir. (Pepsin,
Kimotripsin, Tripsin)
• IUB (Uluslar arası Biyokimya birliği) tarafından enzimler
yaptıkları işe göre 6 sınıfa ayrılmıştır.
ENZİMLERİN SINIFLANDIRILMASI:
1.
2.
3.
4.
5.
6.
OKSİDO-REDÜKTAZLAR
TRANSFERAZLAR
HİDROLAZLAR
LİYAZLAR
İZOMERAZLAR
LİGAZLAR
EC:Enzim sınıfını belirtir. (Oks…,Trans….,Hidrol…)
sınıfı
Alt sınıfı (Etkilediği bağ)
EC:( 1.1.1.1)
Enzimin bu gruptaki sıra numarası Alkoldehidrogenaz
Akseptör (OH, P,NADH)
1-OKSİDO-REDÜKTAZLAR
• Redoks tepkimelerini katelizlerler.
• Koenzimler (Donor-Akseptör) NADH,NADPH;FADH2
• Dehidrogenazlar,Oksidazlar, Redüktazlar.
CH3-CH-COO│
OH
Laktat
Donor
+
NAD+
Akseptör
CH3-CH-COOll
O
Piruvat
+
NADH + H+
Laktat Dehidrogenaz
2-TRANSFERAZLAR
• CH2;NH2;PO4,S gibi grupları transfer eder.
• Koenzimleri: TPP,THF,PLP,Lipoik asit, Vit.B12, CoASH
• AST (SGOT), ALT (SGPT), KİNAZLAR
GLUKOZ
+
ATP
Glukoz-6-Fosfat
Hekzokinaz
EC: 2.1→ Tek Karbon
2.2→Aldehit, Keton
2.3→Açil
2.1.1→Hidroksimetil
2.1.1→Formil
+
ADP
3- HİDROLAZLAR
• C-C, C-N, C-P, C-S gibi bağlara H20 katarak yıkımı
katelizler.
• Genelde kofaktör kullanırlar
• Proteazlar, ester hidrolazlar.
NH2-C-NH2
ll
O
+
H2O
Ni2+
CO2
Üre
ÜREAZ
+
2 NH3
4-LİYAZLAR
• C-C, C-S, C-O ve belirli C-N bağlarını yıkıma uğratırlar.
• Dekarboksilazlar, Dehidratazlar, Sentazlar (tersinir rea)
O
ll
CH3-C-COOPiruvat
+
H+
O
ll
CH3-CH
Asetaldehit
+
PİRUVAT DEKARBOKSİLAZ
CO2
5-İZOMERAZLAR
• Optik ve geometrik izomerlerin rasemizasyonunu
katelizlerler.Molekül ağırlığı değişmez.
• Rasemazlar, mutazlar, epimerazlar,izomerazlar
3HC
O
l
ll
-OOC-CH-C-CoA
Metilmalonil CoA
O
ll
-OOCCH2-C-CoA
Süksinil CoA
MMCoA MUTAZ
6-LİGAZLAR
• ATP’nin hidrolizi ile C-C, C-S, C-O,ve C-N arasında bağ
oluşumunu katelizler.
• Sentetaz’lar olarakta kullanılır (Tersinmez reak)
• Tirozin-tRNA-Ligaz, Karboksilazlar
ATP
O
ll
CH3-C-COO-
+
ADP +Pi
O
ll
HOOC-CH2-C-COO-
CO2
Piruvat
Okzaloasetat
Piruvat karboksilaz
DİAGNOSTİK (TEŞHİS) ENZİMOLOGİ
•
1.
2.
3.
Enzimlerin etkili oldukları yere göre sınıflandırma:
Plazma özgü (spesifik) enzimler: Serin proteaz,
Plazmalojen, Prokoagülanlar
Sekresyon Enzimleri: Salgılandıkları hücrenin dışında görev yaparlar.Genellikle PRECURSOR (öncül)
olarak salgılanırlar, etkili olduğu bölgede aktifleşirler.αamilaz (tükrük,pankreas), Lipaz, Pepsinojen (Mide)
Tripsinojen,Prokarboksipeptidaz,Proelastaz
(Pankreas.), Prostetik asit fosfataz
Hücresel enzimler: Sadece hücre içinde görev yaparlar.Dokularda hasar olduğunda plazmaya
geçerler.Plazmada belli bir yarılanma ömürleri vardır.
DOKU
Klinik Uygulanım
Plazma yarı ömürleri
(Saat)
ALT
kc
Karaciğer hasarı ve hastalığı
50
AST
Kc, kas, böbrek
MI, kc, iskelet kası
MI 12
Sitoplazmik 20
Mitokondrial 10
Alkalen Fosfataz
Kc, kemik, Germ Hüc
Kemik oluşumu
İnce bar< 1
Kemik 40
Plesenta 170
Amilaz
Tükrük bezi, pancreas
Pankreas hastalıklarında
Tüm kas ve beyin
MI, kas
CK-3 (MM) 13
CK-2 (MB) 6
CK-1 (BB) 2
Hemen hemen tüm
dokuların
sitoplazmasında
MI, Hemoliz, Kanser gibi
pekçok hastalık
LDH-1 113
LDH-5 10
Glutamat
Dehidrogenaz
kc (Mitokondri)
Hepati parankimal
hastalıklarda
g-Glutamil Trans
Peptitaz(GGT)
Kc,böbrek
Hepatobiliyer
prostat
Prostat kanseri
ENZİM
Creatin Kinaz
Laktat
Dehidrogenaz
Prostate specific
Enzimler bulundukları
Yer bakımından özellik
Gösterirler. LDH ve ALT
Yanlızca sitoplazmada
Bulunur.Unilokuler.AST
MDH,İzositrat DH, hem
Sito hemde mito. Bulunu
İzozimler (izoenzimler)
• Aynı reaksiyonu katelizlerler
• İki yada daha fazla polipeptit zinciri içerirler (Dimer,
trimer, tetramer vb)
• Farklı genlerin ürünleridir.
• Farklı amino asit dizilimlerine sahiptirler.
• Dokuya özgüldürler.
LDH- LAKTAT DEHİDROGENAZ
LDH iki eşdeğer olmayan alt üniteye sahip tetramer yapıdadır.
11 ve 12. kromozom (LDH5(M4), LDH4(M3H), LDH3(M2H2), LDH2(MH3), LDH1(H4)
• Hemen hemen
tüm dokularda.
• LDH-1 ve LDH-2
(Kalp kası,
böbrek ve
eritrosit)
• LDH-3(Sarılık ve
toksik hepatit)
• LDH-4 ve LDH-5
(Karaciğer,
iskelet kası)
CK- KREATİN KİNAZ (EC:2.7.3.2)
CK-1 (BB), CK-2 (MB), CK-3 (MM)
• CK-1 izoenzimi
genellik-le bypass operasyon
sonrası,
Gastroints.has.
Prostat, lösemi,
akciğer
• CK-2 MI da (12
saat)
• CK-3 Merkezi
Sinir Sistemi
Normal
Miyokard
infarktüs
MİYOKART ENFARKTÜSÜ TAKİBEN SERUM
DÜZEYLERİ
• TROPONİNLER(T,I),
HBDH—α-Hydroxybutyrate
dehydrogenase
Kas hücrelerin de
aktin ile miyozin
etkileşimini
düzenleyen motor
ünite bileşenleridir.
• Spesifik kardiak
izozimleridir 4 saat
gibi kısa bir sürede
aktivitesi artar.Çok
duyarlı immunolojik
tekniklerle
saptanabilir.
ENZİM AKTİF MERKEZİ
Aktif bölge
İnduced-fit
Anahtar-Kilit modeli
Substrat bağlanması, altivasyonu ve reaksiyon enzim aktif
merkezinde gerçekleşir. Substrat bağlanma enerjisi 3-12 kcal/mol
• Anahtar-kilit modeli 1894 Ficher
• İnduced-fit modeli 1958 Koshlan
Enzim “AKTİF MERKEZİN” de yer alan amino asitler
• Mavi=S’ın
cep’e
bağlandiğ
i aromatik
halka .
• Mor=Aro
matik
halkadaki
karbonil
grubu .
Serin (ser)
Lizin (lys)
Histidin (his)
Sistein (Cys)
Tirozin (Tyr)
Triptofan (Trp)
Fenilalanin (Phe)
Glutamat (Glu)
ENZİM KATALİZİ
•
•
•
•
•
•
Asit-Baz
Kovalent
Metal iyon
Elektrostatik
Yakınlaştırma ve yönlendirme etkisi
Geçiş komplekslerinde tercihli
bağlanma
Çok S’ lı tepkimeler PİNG-PONG (Bİ-Bİ) ya da sıralı (ardıl)Gelişigüzel bağlanma mekanizmaları gösterir.
ASİT-BAZ KATALİZİ
KOVALENT KATALİZ
Substrat üzerindeki elektrofilik grupla katalist üzerindeki nükleofilik grup
arasındaki kovalent bağ geçişini hızlandırırlar.
METAL İYON
Karbonik Anhidraz
• Elektrostatikkataliz.
• Enzim aktif merkezinin
hidrofobik veya hidrofilik
bir cep oluşturarak (yük
dengesi değişikliği)
substratın bağlanması.
• Yakınlaştırma ve
yönlendirme.
• Oldukca önemli enzimler
substrat üzerinde
oranyantasyon ve
rotasyon etkisi ile
reaksiyonun hızlı bir
şekilde gerçekleşmesini
sağlar.Bu işlemi geçiş
pozisyonunda yapar.
ENZİM AKTİVİTESİNİ ETKİLEYEN FAKTÖRLER
1-Ortam pH’sı
2-Sıcaklık
3- Enzim konsantrasyonu
4- Substrat
“
5- Zaman
6-Reaksiyon ürünü
7- Çeşitli iyonların
derişimleri,özellikleri
8- Işık ve diğer fiziksel
faktörlerin etkisi
1-ORTAM pH’sı
• pH = - log [ H+ ]
2-SICAKLIK
Maksimum
aktivasyon
Reaks.
Hızı
Optimum
sıcaklık
Sıcaklık
3- ENZİM KONSANTRASYONU
Velocity, v
4- SUBSTRAT KONSANTRASYONU
Substrate conc., [S]
HIZ (velocity, v)
S (substrat) → P (product)
•
•
-d [S]
• v= ——— =
•
dt
•
[S]
• d[S] = k
d [ P]
-d [S]
——— ise ——— = v= k. [ S ]n
dt
dt
t
[S]o
dt ise 2,3 log —— = k.t
[S ]
• [S]
• [S]o
•
( n= 1,2,3)derece
0
• [S] = [S]0 e-kt
»»
k
log [S] = - —— t
+ log [ S ]o
2,3
y
=
m
x
+
a
log[S]
Log [S]0
[S] 1/2 ------------
t1/2
Eğim = - k / 2,3
t
Bir reaksiyonun yarı
ömrü
t1/2 = 0,69 / k
• MİCHAELİS-MENTEN eşitliği
• 1902 Brown “ES” kompleks’
ini ileri sürüyor.1903 Henry
hız eşitliğini ileri sürüyor.
• 1913 yılında MichaelisMenten tarafından hız (v0 ilk
hız) ve [S] arasındaki ilişkiyi
matematize ederek Km gibi
Enzim ve substrat arasındaki
ilişkiyi veren sabit bir değer
buldular.
• Böylece Michaelis-Menten
eşitliği Enzim miktarı ile ilişkili
bir reaksiyonun hızının
ölçülmesine olanak
sağlamıştır.
Tek S’li bir enzimin katelizlediği reaksiyon
E
+ S
k1
ES
k2
E
+
P
k-1
3 Temel yaklaşım yapılmıştır;
1- Reaksiyonun başlangıç süresince ES kompleks derişimi (her
ne kadar ürün oluş sada) sabittir. [ES]=sbt
2- Tüm E doygunluğa ulaştığında ES kompleksi oluşturulur.
Serbest (boş) enzim yoktur. Bu yüksek [S] olur.
3- Tüm enzim “ES” kompleksini oluşturmuşsa, ürünlerin oluşum
Hızı da maksimum orandadır. Vmax = k2 [ES]
k1
E +S
ES
k2
E+P
k-1
• [ES] için
•
voluş = k1[E][ S],
v yıkım = k2 [ES] + k-1 [ES] = [ ES ] (k2 + k-1)
• Steady-steate (kararlı hal) yapım = yıkım
•
k1[E][ S] = [ ES ] (k2 + k-1)
•Km = k2 + k-1
•
[E][S] =[ES] (k2 + k-1)
•
k1
•
k1
• [E]=[Et]-[ES]
[S] [Et]-[ES] =[ES] Km
[S]’ [ES] bölers.
•
•
[Et]
Km + [S]
=
[ES]
[S]
1
Enzim S’ la tamamen dolmuş olsaydı [Et]
= [ES] olacaktı. Bu
durumda hız da max. Olur. Vmax = k2 [ES] ==> [Et]=Vmax/ k2
• Et’ ==> ES’ ye eşit olmadığında v= k2 [ES] ==> [ES] = v / k2
• [Et]
Vmax / k2
=
=
Vmax / v
• [ES]
v/ k2
• 1’ de yerine konursa Vmax
•
v
•
• ya da
•
Vmax [S]
v = —————
km + [S]
=
km +[S]
[S]
Vmax [S]
v = —————
km + [S]
• Bir kimyasal reaksiyonun
karakterini n (derece) belirtir.
• v= k [ S ]n
Michaelis-Menten hız denklemi
1° hız kinetiği [S] << Km değerinden
Olduğundan hız eşitliğinde ihmal
edilir.Bu nedenle v= k.[S] dir
v
• 0° hız kinetiği [S] >> km değerinde
gerçekleşir.Bu durumda Km ihmal
•
v = k0 dır.
• Hız eşitliğinde reaktanların (S)
derişimine ait bir ifade
olmadığından reaktan ilavesi hızı
artırmaz, hız maksimum hızda
başlar ve sabittir.
• v
•
[S]
[S]
2° hız kinetiğinde v=k [A]1[B]1=[S]2
V
[S]
2° kinetiği; İki S’ ın olduğu (Su yada herhangi bir reaktan ) büyük
çoğunluğu “pseudo-first-order” (yalancı 1° reaksiyon) olarak
adlandırılır.
•
O
•
ll
• R-C-O-CH3 (aq) + H2O (s)
•
•
Ester
O
ll
R-C-OH (aq) + CH3OH (aq)
Asit
Alkol
v = k [Ester][H2O]
• Saf sıvılar ve katılar “denge sabitinde yer almaz” .
• Su için Kden = 55.5 , Ester derişimi ( 10-3, 10-2 M)(0,003)
• Bu yüzden 1° kinetiğine uyar.Biyolojik sistemlerde oluşan
böylesi reaksiyonlar genelde Hidratasyon, Dehidratasyon
ve Hidroliz reaksiyonlardır.
Mikaelis-Menten grafiği
0°
Vmax
2
1°
=
Vmax [S]
KM + [S]
2[S] = KM + [S]
[S] = KM
Km , Enzimin substratına
Olan ilgisini gösterir.Km ne
Kadar küçük ise enzim S’na
Olan ilgisi çok fazladır. Km ne
Kadar büyükse enzimin S’na
İlgisi o kadar azdır.
• kcat, turnover sayısı;,
• Birim zamanda enzim
molekülü başına ürüne
çevrilen S molekülünün
maksimum sayısı
• M-M modeline göre;
• kcat = Vmax/Et
Katalitik verim kcat/Km
S derişimi çok düşük olduğunda enzim performansında ki
değişiklikleri ölçmek.
TERMİNOLOJİ
• Standart ünite: (U), Dakikada 1 µmol dönüşümü katalizleyen
aktivite miktarıdır. (µmol / dk)
• Volum aktivite:
V
(Toplam hacim)
•
•
VA= ——— x ∆A/∆t (U/ml)
ε . d. v.
• Spesifik aktivite; mg protein başına enzim ünit aktivitesidir.
• (U / mg protein.)
V
Spesifik aktivite:—————
x ∆A/∆t
A=ε.d.C
ε . d. v. Cprotein
Molar soğurma
katsayısı=mM-1cm-1
Kuvet kalınlığı (cm)
Molar derişim
Lineweaver-Burk
Glucose + ATP
glucose-6-phosphate + ADP
Eadie-Hofstee eğrisi (M-M’e göre)
vmax [ S ]
K mv
v 
 v[ S ]  K m   vmax [ S ]  v[ S ]  vmax [ S ]  K mv  v  vmax 
[S ]  K m
[S ]
v
Vmax
Slope=-Km
Vmax/Km
v/[S]
Hanes-Wolff eğrisi
(Lineweaver-burk’e göre)
v

v max [ S ]
[S ]  K m
Km
[S ]
[S ]




[S ]  K m
v
v max
v max
v max
[S]/v
Slope=1/vmax
Km
Km/vmax
[S]
ENZİM İNHİBİSYONLARI
•
Enzimler inhibitörler tarafından reversibl
(tersinir) ve irreversibl (tersinmez) olarak
inhibisyona uğrarlar:
•
•
Önemi:
Aktiviteleri düzenlenerek kontrol sisteminde
etkili olurlar.
Enzim fonksiyonlarını inhibe eden ilaç ve
zehirli bileşiklerin fonksiyon mekanizmalarının
anlaşılması.
Substrat analogları kullanarak önemli araştırma
olanakları sağlanması.
•
•
•
Irreversible inhibitörler; Enzime kovalent
olarak bağlanırlar, enzimin katalitik etkisini
tamamen durdururlar. Örn. Ağır metaller, Sinir
gazı zehirlenmeleri ve bazı insektisitler.
•
Reversible inhibitörler; Kompetetiv
inhibitörler (Enzim aktif bölgesine bağlanmak
için substratla yarışan),Nonkompetetiv
inhibitörler (Enzim aktif bölgesinden başka bir
bölgeye bağlanan) .
Kompetetiv İnhibisyon
•Kompetetiv inhibitör yapı
Olarak S’la benzerdir (analog)
•İnhibitör enzim aktif bölgesi
İçin S’la yarışır.
•S derişimi artırılırsa inhibitör
Etkisi azaltılabilir.
•Süksinat dehidrogenazın
Kompetetiv bir inhibitörü
•Yapı olarak süksinata
Benzer
•Süksinat ilavesi
İnhibisyonu tersine
Çevirir.
Kompetitive Reversible Inhibitörler
ES

I
k1
K-1
ES
vmax [ S ]
v 
KI
k2
[ S ]  K m (1 
EI
[I ]
)
KI
EP
Km Artar
vmax Değişmez
Kmapp
v
+inhibitor
1/v
vmax
Slope=Km/vmax
Slope= Km(1+[I]/KI)/vmax
Km
Km(1+[I]/KI)
[S]
-1/Km
1/vmax
-1/(Km(1+[I]/KI))
1/[S]
Nonkompetetiv İnhibisyon
Yapısı S’ın yapısından farklıdır.
•Enzim aktif bölgesi dışında
Bir bölgeye bağlanır.
Enzimin şeklini değiştirerek
Aktif bölgeyide etkiler ve S’ın
Bağlanması engellenir.
•S ilavesi inhibisyonu
Değiştirmez.
Nonkompetitive (Pure) Reversible
Inhibitörler
ES

k1
k-1
ES

I
I
KI’
KI
EI  S
EIS
k2
v 
EP
[S ]

[S ]  K m
vmax
[I ]
(1 
)
KI
Km Değişmez
vmax Azalır
v
+inhibitor
1/v
vmax
(1+[I]/KI)/Vmax
Vmax/(1+[I]/KI)
Km
Km
[S]
-1/Km
Slope=Km/vmax
Slope= Km(1+[I]/KI)/vmax
1/vmax
1/[S]
Unkompetitive Reversible Inhibitörler
ES
k1
k-1
ES

I
Km ve vmax
KI’
Azalır
Eğim değişmez
k2
v 
EIS
EP
v max
[S ]

Km
K
(1  I )
[S ] 
K
[I ]
(1  I )
[I ]
+inhibitor
v
1/v
vmax
(1+ KI/[I])/Vmax
Vmax/(1+KI/[I])
Km/(1+ KI/[I]) Km
[S]
-1/Km
- (1+ KI/[I])/Km
Slope=Km/vmax
Slope= Km/vmax
1/vmax
1/[S]
Mixed Inhibisyonlar
(Inh. E ve ES den ayrışma sabiti farklı olduğunda )
+inhibitor
1/v
Slope=Km/vmax
-1/Km
1/vmax
1/[S]
+inhibitor
1/v
Slope=Km/vmax
-1/Km
1/vmax
1/[S]
Hücreler enzim aktivitesini nasıl düzenler?
Enzimi sentezler yada
yıkarlar
Böylece enzim
aktivitesi başlatılır
yada sonlandırılır.
•
Enzim aktivasyonunun
düzenlenmesi
1. Substrat düzeyi regülasyon (G-6-P
tarafından HEKZOKİNAZ’ın inhibisyonu
2. Allosterik- Kovalent modifikasyon
• Enzimlerde iki bağlanma bölgesi vardır.
- Aktif bölge
- Regulatör bölge (düzenleyici)
- Düzenleme LİGAND lar aracılığı ile olur.
LİGAND: Efektör(akt.artırıcı),Modülatör(akt.azaltıcı), Modifiyer,
Etkilerle enzim aktivitesini değiştiren moleküller.
Ligandlar tarafından modülasyona uğrayan enzimler metaboliz
mada hız belirleyen enzimlerdir.
S düzeyi inhibisyon
Allosterik Efektörler Km ve Vmax üzerinde etkilidirler.
Km üzerinde etkili efektörlere K sınıfı
Vmax üzerinde etkili efektörlere V sınıfı
• K sınıfı efektörler:
İnhibitör allosterik
bölgeye bağlanır ve S
bağlanma bölgesinin
afinitesini etkiler.
• V sınıfı efektörler: (+) ve
(-) allosterik etki ile ES
yıkım hızını artırır yada
azaltır. Ürün oluşumu ve
K2 hız sabiti etkilenir. S’ ın
bağlanma bölgesini
etkilemez.
Çok küçük [S] (+) efektörler incelenebilir.
Çok yüksek [S] (-) efektörler incelenebilir.
Buda “metabolik kontrolde” enzim aktivitesinin çok daha
Hassas düzenlenmesine olanak verir.
Allosterik enzimler metabolizmada FeedBack inhi.sağ.
A
E1
B
E2
C
E3
D
E4
P
Çoklu Feedback
• Allosterik enzimler oligomerik yapılar içerir, ligandın bir
protomere bağlanması oligomerdeki diğer protomerler üzerine
ligandların bağlanmasını etkileyebilir (S-S, Akt-Akt, İnh-İnh ) .
Ligandların böylesi etkileri “HOMOTROPİK ETKİLEŞİM” lere
neden olurlar. Bu etkileşimler Kooperativ Etkileşimler olarak
adlandırılır. “HETEROTROPİK ETKİLEŞİM” ise bir ligandın farklı
bir ligandı bağlamasında etkilidir.
• Kooperativite: Homotropik etkileşimler sonucunda çalışma bölgesi
komformasyonal değişeme uğrar.(+) ve (-) etkiler oluşur.
• Enzimler kimyasal grupların eklenmesi yada çıkarılması ile de
düzenlenebilir. KOVALENT MODİFİKASYONLAR olarak
adlandırılır.
•
•
•
•
•
•
•
FOSFORİLASYON- DEFOSFORİLASYON
GLİKOZİLASYON
ASETİLASYON
METİLASYON
KARBOKSİLASYON
UBİQUİTİNASYON
MİRİSTİLASYON
Glikojen sentaz enzimi
Fosforlandığında inaktif
Defosforile edildiğinde ise
İnaktiftir.
ENZİM AKTİVİTE TAYİNİNDE KULLANILAN
YÖNTEMLER
1.
2.
3.
4.
5.
6.
7.
Spektrofotometrik ( S, P veya Koenzim)
Monometrik (O2,CO2,)
Elektrot
(asit oluşumu)
Polarimetrik (S yada P optikce aktif)
Kromatografik
Kimyasal tayin yöntemi (kolorimetrik)
Flourometrik
Catalytic Antibodies: Abzymes
• Antibodies are immunoglobulins. Antibodies are
elicited in an organism in response to immunological
challenge by a foreign molecule called antigens;
• Antibodies elicited in response to transition state
analogs have the ability to stabilize the transition state
and thus can catalyze a reaction by forcing the
substrate into the transition state structure;