Enzimlerin Yapısı. Enzimler biyokatalizörlerdir,

Transkript

1 Enzimler biyokatalizörlerdir,, Prof. Dr. Muhsin KONUK H 2 O 2 H 2 O + ½ O 2 A.E = kkal/mol Kollaidal platin A.E= kkal/mol Katalaz A.E = 1.91 kkal/mol Enzimlerin Yapısı Basit enzimler: Pepsin, tripsin gibi. Holoenzimler (Bileşik ş enzimler): a- Apoenzim b- Aktivatör 1. Kofaktör: Zn +2, Mg +2, K +, Na + gibi metal iyonları (Metallo enzimler). 2. Koenzim: NAD, FAD, B vitaminleri gibi organik yapılardır. Eğer bağlanma sıkı bir şekilde olursa bu durumda koenzimlere prostetik grup adı verilir. Proenzim (Zimojen): Protripsin i veya pepsinojen örnek verilebilir. İzozim (İzoenzim): Enzimlerin birden fazla moleküler şekil göstermesi

2 Enzimlerin Adlandırılması ve Sınıflandırılması İlk saptananlara gelişi güzel adlar (pityalin, tripsin, kimotripsin) verilmekteydi. Bu da karmaşaya neden oluyordu. Daha sonraları, Enzimin etkilediği madde adından veya katalizlediğiğ reaksiyon çeşidinden ş ya da etkilediği bağ adından alınması ve daima az (-ase) eki ile sonlanması kuralı benimsenmiştir (lipaz, proteaz, peptidaz v.s) 1961 yılında Uluslararası Biyokimya Birliğinin enzim komisyonu yeni enzimlerin sınıflandırılması ve adlandırılmasında belirli kurallar getirmiştir. Buna göre; 1. Enzimin adı iki kısımdan meydana gelir. Birinci kısım substratın adını ikinci kısım ise katalizlediği reaksiyon çeşidini açıklar ve -az (-ase) son eki ile biter. Ancak bu sistemde -az (-ase) son ekinin eklenmesi kuralı kaldırılmıştır. 2. Enzimi i tanımlayacak ek bilgii varsa ve gerekliyse enzim adından sonra parantez içerisinde yazılır. 3. Enzimler 6 esas sınıfa ayrılmıştır. Her sınıf ayrıca alt sınıflara ve alt sınıflar da gruplara ayrılmıştır. 4. Her enzime sistematik bir kod numarası verilmiştir. Kod numaraları birbirinden ayrılmış ş 4 sayıdan oluşmaktadır. Bu sayılardan birincisi enzimin girdiği esas sınıfı, ikincisi alt sınıfını, üçüncüsü grubunu, dördüncü sayı ise enzimin o gruptaki kendine özgü olan sıra numarasıdır. EC İzositrat dehidrogenaz (L İzositrat NADP oksidoredüktaz) L İzositrat İ t + NADP + α Ketoglutarat Kt lt t + CO 2 + NADPH Enzimin kendine özgü sıra numarsaı Grup Alt sınf Esas sınıf (Oksidoredüktaz) Enzimatik Kod ENZİM ÇEŞİTLERİ 1. Oksidoredüktazlar 2. Transferazlar 3. Hidrolazlar 4. Liyazlar 5. İzomerazlar 6. Ligazlar 1. Oksidoredüktazlar: İki substrat arasında oksidasyon-redüksiyon y reaksiyonlarını katalizlerler. S redüklenmiş + S oksitlenmiş S oksitlenmiş + S redüklenmiş 2. Transferazlar: Bir substrat t çifti arasında (S ve A) fonksiyonel bir grubun (G) (hidrojenden başka) transferlerini katalizlerler. S-G + A S + A-G 3. Hidrolazlar: Subsratın yapısına göre eter, ester, peptid, glikozit v.s bağları üzerine hidroliz reaksiyonlarını sağlayan enzimlerdir. Üre + H 2 O CO 2 + 2NH 3 4. Liyazlar: Hidrolizde olandan başka bir mekanizma ile substratların bazı gruplarını ayıran enzimlerdir. L-Aspartat L-Alanin + CO 2 5. İzomerazlar: Subsratların izomerleşmesini sağlarlar. L-Alanin D-Alanin 6. Ligazlar: Daha büyük bir molekülü oluşturmak için iki metabolitin bağlanmasını katalize eden enzimlerdir. ATP + Asetat + CoA AMP + Pirofosfat + Asetil CoA

3 Enzimlerin Spesifikliği 1. Bağıl grup spesifikliği: Enzim birden çok substrata t etki gösterir. Proteazlar, esterazlar, heksokinazlar 2. Mutlak grup spesifikliği: Enzim tek bir substrata etki eder. Üreaz, Glukokinaz 3. Stereospesifiklik: Cis-, trans- yada D-, L- durumuna göre enzimlerin spesifiklik göstermesidir. L-Amino asit oksidazlar sadece L- formundaki asitlere etki etmekte D-Amino asitlere etki etmemektedir. Hem D- hem de L- formlarına etki eden enzimlere rasemaz (epimeraz) adı verilir. Fumeraz, fumarik asitin ii trans- formuna H 2 O eklerken cis- izomeri olan maleik asite bu etkiyi yapmaz. Enzim-Substrat Birleşme Modelleri B- İNDÜKLENMİŞ UYUM MODELİ Enzim aktifliğiğ İndüklenmiş uyum Enzim aktivitesi; belirli bir zamanda ve belirli başlangıç şartlarında, bilinen bir enzim miktarının etkisiyle değişime uğrayan substrat miktarının ölçülebilmesiyle i l ifade edilen değerdir. ğ di

4 Enzim aktifliği Enzim aktifliği (Molarakivite, turnover sayısı) Enzim Bir dakikada etkilediği mol sayısı Karbonik anhidraz c Asetil kolin esteraz Sukraz Penisilinaz LDH Enzimin Aktifliğini Etkiyen Faktörler 1. Sıcaklık k 2. ph 3. Enzim Konsantrasyonu 4. Substrat Konsantrasyonu 5. İnhibitörler Kimotripsin Lizozim 30 kimotripsin Kolin esteraz pepsin Papain Optimum sıcaklığa kadar sıcaklığın her 10 C lik artışına karşılık enzimatik aktivitede misli artış görülür. Çoğu reaksiyonda Q 10 =2 dir 2dir.

5 V [E] Non spesifik Denatürasyon -Asit-bazlar -Sıcaklık -Alkol -Ağır metaller -İlaçlar inhibitörler Spesifik 1.Dönüşümsüz 2.Dönüşümlü a-) Kompetitif b-) Un-kompetitif c-) Non-kompetitif A- Kompetitif inhibisyon

6 B) Non-Kompetitif inhibisyon C) Un-kompetitif inhibisyon Multi-Enzim Sistemleri Birden fazla enzimin bir arada iş görmesidir. Multi-enzim sistemlerinin moleküler organizasyonu 3 şekildedir. 1. Çözünebilen bl enzim sistemi: Bu en basit multi-enzim sisteminde, sistemi oluşturan enzimler sitoplazmada dağılmış bağımsız birimler halinde bulunurlar. etkileri sırasında hiçbir zaman birbirleriyle fiziksel bir birliktelik oluşturmazlar. Glikolitik yoldaki enzimler örnek olarak verilebilir. A E 1 B E 2 C E 3 D E 4 Ü

7 2. Bu multi-enzim sisteminde i sistemi i oluşturan enzimler birbirleriyle i l fiziksel ik temas halinde bulunurlar l ve E dissosiye olmazlar. E 5 E 1 Örnek olarak yağ E 6 asidi sentetaz sistemini verebiliriz. E 4 E 3 E 7 E 2 3.En yüksek düzeyde organize olmuş enzim sistemleri zarlar veya ribozomlar gibi büyük molekül üstü yapılara bağlı olarak bulunurlar. l Örnek olarak, mitokondri iç zarında bulunan solunum enzimlerini e verebiliriz. eeb E1 E2 E3 E4 Enzim Sistemlerinin Kendi Kendini Düzenlemesi Regülatör= Allosterik enzim; son ürünle inhibe edilen enzim (ilk enzim) inhibitör madde, Effektör ya da Modülatör olarak adlandırılır Enzim Sistemlerinin Kendi Kendini Düzenlemesi Eğer ğ modülatör inhibitör bir madde ise negatif effektör veya negatif modülatör, stimilasyon yapıyorsa da pozitif effektör veya pozitif modülatör olarak adlandırılır. Regülatör enzim genellikle multi enzim sisteminin ilk enzimi olmakla beraber, sistemin dallanma yaptığı noktada da bulunabilir.

8 Enzim Sistemlerinin Kendi Kendini Düzenlemesi Eğer enzim tek bir modülatör moleküle sahipse o zaman monovalan enzim olarak nitelendirilir. Bazen bir enzim birden fazla spesifik modülatöre tepki gösterebilir. O zaman da polivalan enzimden söz edilir. Regülatör = Allosterik Enzimler KOENZiMLER Bu enzimler üç grupta toplanabilirler: 1. Homotropik: Substrat molekülü sadece substrat olarak değil aynı zamanda konsantrasyona bağlı olarak genellikle katalitik aktiviteyi hızlandıran bir modülatör olarak da iş görürler. 2. Heterotropik: Substrattan farklı, doğalğ olarak bulunan spesifik bir effektör ile inhibe olmakta veya uyarılmaktadır. 3. Homotropik-Heterotropik: Bu durumda, substrat enzimin tepki gösterdiği ikiveyadahafazlasayıdaki modülatörden bir tanesidir. Koenzime gereksinim i duyan enzimlerde enzimin etki edeceği substrat enzimin apo enzim denen protein kısmı tarafından tayin edilir. Ancak reaksiyonun oluşabilmesi koenzime bağlıdır.

9 Tiaminpirofosfat (TPP) 1. α-keto asitlerin in oksidatif dekarboksilasyo nu, 2. α-ketollerin oluşumu veya yıkımı, 3. Pentoz fosfat metabolik yolunda işe karışan transketolaz reaksiyonlarıdır. Nikotinamid Adenin Dinükleotit (NAD) ve Nikotinamid Adenin Dinükleotit Fosfat (NADP) Çok sayıda oksidoredüktaz ın koenzimi olarak iş görürler. Bu koenzimler dehidrogenaz enzimlerin protein kısmına nispeten zayıf bir şekilde bağlanmaktadırlar ve substrat moleküllerinden hidrojen atomlarının uzaklaştırılmasında ş elektron tutucu olarak rol oynarlar. H Flavin Adenin Dinükleotit (FAD) Flavoenzimler ya da flavoproteinler l olarak bilinen oksidasyon- redüksiyon enzimlerinin prostetik grubu olarak görev yaparlar. Bu enzimler aynı zamanda pirüvat, yağ asitleri ve amino asitlerin oksidatif yıkımında ve aynı zamanda elektron taşınma ş sürecinde fonksiyonellerdir. Koenzim A Acil ve asetil grupların transferinde önemli role sahiptir. i Bu bakımdan karbonhidrat ve yağların ara metabolizmasında önemli bir fonksiyonu üstlenmiş olduğu gibi organizmada çok sayıda maddenin sentezinde de görev almaktadır.

10 Pid Pridoksal lfosfat Amino asitlerin veya amino gruplarının şekil değiştirmesi veya transferi ile ilgili bir çok enzimatik reaksiyonda görev alırlar. Amino asitlerin dekarboksilasyonunda, triptofanın nikotinik aside çevrilmesinde, a.a lerden H 2 O nun ve H 2 S nin ayrılmasında işlev görür. HO H 2 NH 2 Lipoikik Asit (LA) Pirüvat ve diğer α- keto asitlerin oksidatif dekarboksilasyonu nda koenzim olarak iş görür. Biotin Biotin i proteinlere bağlanarak CO 2 fiksasyonunu veya dekarboksilasyonunda enzimlerin prostetik grubu olarak görev yapar. Tetrahidrofolik Asit (THFA) Pürin ve pirimidin biyosentezinde veya diğer biyosentez reaksiyonlarında bir karbonlu grupların transferinde görev alır. Piruvat karboksilaz enzimi i tarafından katalizlenen piruvatın oksaloasetata dönüşümünde görev yapar.

11 Koenzim B 12 (Kobalamin) Substrat molekülünün bir karbon atomundan diğerine hidrojen, hidroksil, amino, alkil veya karboksil gruplarının aktarılmasında görev yapar.