ENZİMLERENZİMLER

Doç.Dr. Gülsen YILMAZNİSAN 2012

ENZİMLER■ Enzimler biyolojik katalizörlerdir.

■ In vitro koşullarda bağ kırılma reaksiyonları yüksek enerjiye ihtiyaç duyar. (aşırı pH, yüksek ısı ve diğer ölümcül koşullara)

■ İşte enzimler bu reaksiyonların vücut koşullarında oluşumuna izin verir.

ENZİMLER■ Enzimler ilk keşfedildiklerinde enzimlerin

canlı hücrelerin yapılarından ayırt edilemeyeceği savunuluyordu.

■ 1897’de Eduarde Buchner’in canlı maya hücrelerinden şekeri alkole fermentasyonunu katalize eden bir seri enzimleri aktif solüsyon halinde elde etmesi biyokimya tarihinde dönüm noktasıbiyokimya tarihinde dönüm noktası oldu.

ENZİM KİNETİĞİ

■ Enzim kinetiği, enzimle katalizlenen bir reaksiyonun hızını ve mekanizmasını inceleme anlamına gelmektedir.

■ Bir kinetik analizin esas amacı kimyasal reaksiyonun nasıl ve ne gibi bir hızla oluştuğunu anlamaktır.

■ Yani SUBSTRATLARIN ÜRÜNE DÖNÜŞÜNDE İZLENEN YOLUN VE HIZIN BİLİNMESİDİR.

Reaksiyon mekanizmalarının bilinmesinin faydaları :

■ Reaksiyonu denetleme olasılığının olması ve reaksiyon şartlarını değiştirmek veya başka bir madde katarak reaksiyon oluşumunu hızlandırmak veya yavaşlatmaktır.

SUBSTRATIN ÜRÜNE DÖNÜŞÜMÜ

SUBSTRATIN ÜRÜNE SUBSTRATIN ÜRÜNE DÖNÜŞÜMÜDÖNÜŞÜMÜ

(vo)E + S ES E + P

k-1

k1 k2

Kimyasal reaksiyonların hızı, reaksiyona katılan maddelerin konsantrasyonlarıyla orantılıdır ve hız eşitliği diye adlandırılan bir eşitlikle ifade edilir.

Reaksiyon Hızı

A

B

Hız eşitliğindeki n üsleri, bir tepkimenin derecesini de ifade eder.

nHIZ

SUBSTRATIN ÜRÜNE SUBSTRATIN ÜRÜNE DÖNÜŞÜMÜDÖNÜŞÜMÜ

(vo)E + S ES E + P

k-1

k1 k2

ENZİMİN SUBSTRAT

TARAFINDAN DOYURULMASI

(SATURASYONU)

Düşük [S]

Enzimin Substrat ile Saturasyonu

A. Düşük [S]

Yüksek [S]

Enzimin Substrat ile Saturasyonu

A. Düşük [S] B. 50% [S]

Enzimin Substrat ile Saturasyonu

A. Düşük [S] B. 50% [S] C.Yüksek, sature [S]

V0

Vmax

21 3 4 5 6 7 80

0 2 4 6 8

Substrat ( mole)

Ürün

80

60

40

20

0

S+E

↓

P(sabitlenmiş zam

an periyodu)

Enzim Kinetiğinin Anlamı

[S] = Düşük → Yüksek [S] = Sabit konsantrasyon

0º kinetik

1º kinetik

E3

E2E1

Enzim konsantrasyonuyla

orantılı

Michaelis-Menten Denklemi

vo =V

m ax [S]

Km +

[S]

■ Vo = ilk hız■ Vmax= maksimum hız■ [S] = substrat konsantrasyonu■ Km= hız sabiti

Km nedir?■ Km enzimin bir karekteristiğidir. Bir sıvının

kaynama noktası gibi. Ancak birden fazla enzim aynı Km' e sahip olabilir.

■ Km bize substrat için enzim afiinitesi hakkında fikir verir. Bir enzim düşük Km' e sahip ise substrat için yüksek afiniteye sahiptir. Çünkü düşük substrat konsantrasyonunda maksimim hıza ulaşılmış yani doymuştur.

Km: Substrat Afinitesi

PROBLEM!

1.0

0.5

0

Vo

0 1 2[S]

Hiperbol hiçbir zaman tam olarak yatay hale geçmez

~Vmax

M-M denklemine alternatif denklemler

■ Lineweaver-Burk denklemi■ Eadie-Hofstee denklemi■ Hanes-Woolf denklemi■ Eisenthal-Cornish-Bowden denklemi

Lineweaver-Burk (çift ters grafik)

■ M-M eşitliğinin her iki tarafı 1/ şeklinde yazılırsa:

1/vo =1 / V

m ax [S]

Km +

[S]

■Bu ilişki, y = mx + b şeklindedir. ■Bu şekilde grafik haline aktarılırsa düz bir eğri elde edilir.

1[s]

1V0

1Vmax

1Km

LINEVEAWER-BURK GRAFİĞİ

Enzim Aktivite Ünitesi

Reaksiyon zamanı (dak)Ü

rün

[P]0 10 20 30 40

Slopetan

S → P mol

vo = [P] / dak

Ünite =

t

mol /dak

yx

yx = tan

Enzim Kinetiğinin Özeti

vo=Vmax [S]Km + [S]

Km Vmax &

E1E2E3

1. derece

O. derece

Direk

Çift ResiprokalSubstrat Afinitesi

Maksimum Hız

Aktivite

Farklı [S] koşullarında,vo değişikliklerini izle veVmax and Km elde etmek içinişaretle

katal1 mol

sn

Aktivite Unitesi

1 1moldak

Spesifik Aktivite

unitmg

Önem

Enzimlerin Laboratuvarda kullanımı

■ Enzimler laboratuvarda; 1. Reaktif olarak (enzimatik madde analizi) Hexokinazla glukoz tayini vb. 2. Biyokimyasal marker (enzim analizi) ALT, AST, LDH vb.

olarak kullanılmaktadır.

■ Enzimler yardımıyla madde ölçümü (enzimatik madde analizi) yöntemleri ile enzim aktivitesini gösterme (enzim analizi) ve ölçme yöntemlerini karıştırmamak gerekir.

■ Bu iki grupta yer alan yöntemler aslında aynı deney sistemini ve koşullarını içermekle birlikte, enzim ve substrat derişimleri ve deneylerin tasarımı açısından oldukça farklıdırlar.

■ Her iki ölçümde uygun koşullara karar vermek için enzimatik tepkimenin M-M grafiğini incelemek yararlı olur.

21 3 4 5 6 7 80

0 2 4 6 8

Substrat ( mol)

Ürün

80

60

40

20

0

[S]<<Km

[S]=Km

[S]>>Km

vo =V

m ax [S]

Km +

[S]

(vo)E + S ES E + P

k-1

k1 k2

Substrat düşük iken

=k2 [E][S]

Km +

[S]

=Km

k2[E][S]

[substrat] ihmal edilir Sabit

Fazla miktarda

vo = [S][S]< < Km

SUBSTRAT TAYİNLERİ İÇİNSUBSTRAT TAYİNLERİ İÇİNKULLANILAN ARALIKKULLANILAN ARALIK

[S]<<Km

vo =V

m ax [S]

Km +

[S]

(vo)E + S ES E + P

k-1

k1 k2

Substrat yüksek iken

=Vmax [S]

Km +

[S]

[Km] ihmal edilir

vo = [E]

=Km

k2[E]

Sabit

[S]> > Km

ENZİM TAYİNLERİ İÇİNENZİM TAYİNLERİ İÇİNKULLANILAN ARALIKKULLANILAN ARALIK

[S]>>Km

Enzimlerin lab.’da kullanımları yüksek spesifiteleri, kısa reaksiyon zamanı

gibi nedenlerle kullanımı giderek artmaktadır. Bu durum enzim

kinetiğinin anlaşılması gereğini de artırmaktadır.