Kimyasal reaksiyonlara girerek reaksiyonun daha düşük enerjide gerçekleşmesini sağlayan, reaksiyonu hızlandıran ve reaksiyondan değişmeden çıkan maddelerdir.
Bir tepkimenin başlayabilmesi için tepkimeye girecek maddelerin sahip olmaları gereken minimum enerjiye o tepkimenin aktivasyon enerjisi denir. Canlı sistemlerinde kullanılan organik katalizörlere enzim denir.
Enzimler tepkimeyi başlatmazlar, başlamış olan tepkimeyi hızlandırırlar. Tepkimeyi aktivasyon enerjisi başlatır.
Enzimler protein yapılı moleküllerdir ve hücredeki tüm reaksiyonlarda kullanılırlar.
Enzimin etki ettiği maddeye substrat denir.
Substrat ve enzim arasında anahtar kilit uyumu vardır ve enzim aktif bölgesi ile substrata bağlanır. Reaksiyon sonunda ürünler oluşur.
Substratın yüzey alanının artması enzim etkinliğini arttırır.
Enzimler tepkimelerden değişmeden çıkar bu sebeple aynı reaksiyonda tekrar tekrar kullanılırlar.
Hücrelerde tepkime çeşidi kadar enzim bulunur.
Hücre içinde sentezlenirler fakat hem hücre içi hem de hücre dışında etkinlik gösterirler.
Enzimlerin çoğu tersinir (çift yönlü) çalışır.
Enzimler takım halinde çalışır; bir enzimatik tepkime sonucu oluşan ürün başka bir tepkimede enzim tarafından substrat olarak kullanılabilir.
Takım halinde çalışan enzimlerin aktivitesi sonucu oluşan son ürünlerinin yoğunluğu belirli bir değere ulaşınca son ürün ilk enzime bağlanır ve enzimin çalışmasını durdurur buna feed back (geri besleme) denir.
Her enzimin sentezinden sorumlu bir gen vardır; sorumlu gen mutasyona uğrarsa enzim sentezlenemez.
Enzimler yapısına göre basit enzim ve bileşik enzim olarak ikiye ayrılır. Basit enzimler sadece proteinden (Apoenzim) oluşurken bileşik enzimler protein kısım (Apoenzim) ve yardımcı kısımdan (kofaktör, koenzim) oluşurlar.
Bileşik enzimler, belirli bir kofaktör ya da koenzimle birlikte çalışır. Fakat bir koenzim ve kofaktör, birden fazla enzim ile birlikte çalışabilir.
Bileşik enzimler holoenzim olarak da adlandırılır.
Bileşik enzimler yardımcı kısım olmadan aktif değildir.
Enzimlerin 50°C ve üzerindeki sıcaklıklarda yapısı bozulur buna denatürasyon denir.
Enzimlerin Çalışmasını Etkileyen Faktörler:
1.Sıcaklık: Enzimler protein yapılı oldukları için sıcaklık değişimlerinden oldukça fazla etkilenirler. Enzimlerin çalıştığı en iyi sıcaklık değeri 30-40 oC aralığındadır (optimum değer). Yüksek sıcaklıkta enzimin protein yapısı bozulduğu için (denatüre) çalışmaz. 0 oC’ de enzimin protein yapısı bozulmaz fakat enzim çalışmaz.
2.pH: Her enzimin optimum çalıştığı belirli pH aralığı vardır. Örneğin pepsin enzimi pH = 2’de, tripsin, amilaz enzimi pH = 7’de enzimi pH = 8,5’te, en iyi çalışır.
3.Enzim yoğunluğu: Sıcaklığın ve pH değerinin optimum olduğu durumda eğer ortamda yeterli miktarda substrat varsa enzim yoğunluğu arttıkça reaksiyon hızı da artar.
4.Substrat yoğunluğu:
Enzim miktarının sabit tutulduğu ortamda, substrat yoğunluğu artarsa reaksiyon hızı maksimum noktaya ulaştıktan sonra, enzim, substrata doyacağı için reaksiyon hızı sabit kalır.
5.Substrat Yüzeyi:
Enzim etkinliği substratın dış yüzeyinden başlayarak devam eder. Substrat yüzey alanı arttıkça enzim etkinliği artar.
6.Su: Hücrelerdeki su miktarı %15’in altına düştüğünde, enzimler suda çözünemediği için aktif olmaz. Su oranı %15’in üzerine çıkmaya başladığında ise enzimler aktif hale geçer.
7.Aktivatör-İnhibitör Madde: Enzimin etkinliğini artıran maddelere aktivatör, azaltan maddelere ise inhibitör madde denir. Kurşun siyanür gibi ağır metaller inhibitör maddedir.
6.ATP (Adenozin Trifosfat):
Canlılarda enerji gerektiren tepkimelerde kullanılan organik bileşiktir.
Tüm canlılar tarafından sentezlenir
Hücre içinde yapılır, hücre içinde yıkılır.
Hücre zarından geçemez, başka hücrelere aktarılamazlar.
Adenin bazı, riboz şeker ve üç fosfat molekülünden oluşur.
Adenin bazı ve riboz şeker arasında glikozit bağı riboz şeker ve fosfat arasında ise ester bağı vardır.
ADP’ye bir fosfat eklenerek ATP sentezlenmesi olayına fosforilasyon, ATP’den bir fosfat grubu çıkarılarak ATP’nin harcanmasına ise defosforilasyon denir.
Besinlerin yapısındaki kimyasal bağlarındaki enerji, hücrelerde solunum tepkimeleri ile açığa çıkartılır ve ATP’ye dönüştürülür.
Canlılar hücre içinde ATP’yi 3 farklı şekilde üretirler bunlar; fotofosforilasyon, substrat düzeyinde fosforilasyon ve oksidatif fosforilasyondur.
Enerjinin harcandığı reaksiyonlara endergonik, enerjinin açığa çıktığı reaksiyonlara ise ekzergonik reaksiyon denir.
7.Nükleik Asitler:
DNA ve RNA olmak üzere iki çeşit nükleik asit vardır.
Hücredeki tüm metabolik olayların kontrolünü sağlarlar.
Yapılarında karbon, hidrojen, oksijen, azot ve fosfat bulunur.
Yapı taşları nükleotitdir. Bir nükleotidin yapısında; azotlu organik baz, 5C’lu şeker ve fosfat bulunur.
Azotlu organik bazlar pürin ve pirimidin bazları olarak ikiye ayrılır. Pürin bazları; adenin ve guanin, pirimidin bazları ise timin sitozin ve urasildir.
DNA’nın yapısında deoksiriboz şeker, RNA’nın yapısında riboz şeker bulunur.
7. Hormonlar:
Hücre tiplerinden salgılanan ve hedef hücreler üzerinde düzenleyici etki gösteren organik moleküllerdir.
Protein, amino asit ve steroit yapılı olabilir.
Hayvanlarda hormonlar endokrin bezler (iç salgı bezleri) tarafından üretilir.
Kan yoluyla hedef organlara taşınırlar.
Bitkilerde üreme, büyüme, çiçeklenme, meyve oluşumu gibi olayları düzenlerler.
Hormonların miktarında meydana değişmeler metobolizmayı olumsuz etkileyebilir. Örneğin ADH (antidiüretik hormon) eksikliği şekersiz şeker hastalığına sebep olur.
