Enzimlerin Genel zellikleri Dr G Eskandari Salk Slaytlar

  • Slides: 43
Download presentation
Enzimlerin Genel Özellikleri Dr. G. Eskandari Sağlık Slaytları http: //hastaneciyiz. blogspot. com

Enzimlerin Genel Özellikleri Dr. G. Eskandari Sağlık Slaytları http: //hastaneciyiz. blogspot. com

Amaç § Enzimler hakkında bilgi sahibi olmak

Amaç § Enzimler hakkında bilgi sahibi olmak

Öğrenim hedefleri Dönem I öğrencileri bu dersin sonunda 1. Enzimin biyolojik sistemlerde nasıl bir

Öğrenim hedefleri Dönem I öğrencileri bu dersin sonunda 1. Enzimin biyolojik sistemlerde nasıl bir işlevi olduğunu tanımlayabilecek, 2. Enzim yapısını tanımlayabilecek, 3. Enzim substrat birleşmesinin nasıl gerçekleştiğini açıklayabilecek, 4. Enzim sınıflamasını sayabilecek, 5. Hangi sınıf enzimin hangi tip reaksiyonu gerçekleştirdiğini açıklayabilecek, 6. Enzim isimlendirmesinin nasıl yapıldığının farkında olabilecektir.

Yaşam için iki temel koşul var Yaşayan varlık; § Kendi kopyasını yapabilmeli § Kimyasal

Yaşam için iki temel koşul var Yaşayan varlık; § Kendi kopyasını yapabilmeli § Kimyasal tepkimeleri katalizleyebilmeli (yeterli-seçici) S a ğ l ı k S l a y t l a r ı

Enzimler § Biyolojik reaksiyonları katalizler ve hızlandırır § Hemen hepsi protein yapısında § Substratlarına

Enzimler § Biyolojik reaksiyonları katalizler ve hızlandırır § Hemen hepsi protein yapısında § Substratlarına spesifikler § Aktif bölgeleri var § Metabolik yolları düzenleyerek kontrol ederler § Reaksiyon sonunda değişmezler

Enzimler biyolojik reaksiyonları katalizler ve hızlandırırlar § Kimyasal reaksiyonların başlaması ve hızlanmasını sağlayan maddelere

Enzimler biyolojik reaksiyonları katalizler ve hızlandırırlar § Kimyasal reaksiyonların başlaması ve hızlanmasını sağlayan maddelere katalizör denir § Enzimler; çok az miktarları ve üstün katalitik güçleri ile biyolojik sistemlerdeki kimyasal reaksiyonları hızlandıran katalizörler § Reaksiyonları 106 - 1012 kat hızlandırırlar

Enzim Turnover sayısı (sn-1) Karbonik anhidraz 600 000 Katalaz 80 000 Asetil kolinesteraz 25

Enzim Turnover sayısı (sn-1) Karbonik anhidraz 600 000 Katalaz 80 000 Asetil kolinesteraz 25 000 Trioz fosfat izomeraz 4 400 -amilaz 300 Laktat dehidrogenaz 200 Kimotripsin 100 Aldolaz 11 Lizozim 0. 5 Fruktoz 2, 6 -bifosfataz 0. 1

§ A→B tepkimesi için enerji değişimlerini gösteren tepkime koordinat diagramı § Hem ileri hem

§ A→B tepkimesi için enerji değişimlerini gösteren tepkime koordinat diagramı § Hem ileri hem de geri tepkimeler için başlangıç noktası zemin durumu olarak adlandırılır § Tepkimenin dengesi A ve B’nin zemin durumunun serbest enerjilerindeki farklılığı yansıtır A B

§ B’nin zemin durumu serbest enerjisi A’nınkinden daha düşüktür, böylece bu tepkime için standart

§ B’nin zemin durumu serbest enerjisi A’nınkinden daha düşüktür, böylece bu tepkime için standart serbest enerji değişimi(∆G) negatiftir ve denge A→B yönünü tercih eder § Ancak tercih edilen denge A→B tepkimesinin istenen hızda gerçekleşeceği anlamına gelmez A B

§ Reaksiyonların önünde bir enerji engeli var § Aktivasyon Enerjisi: Belli ısıda, 1 mol

§ Reaksiyonların önünde bir enerji engeli var § Aktivasyon Enerjisi: Belli ısıda, 1 mol maddenin bütün moleküllerini enerji bariyerinin geçiş durumuna getirebilmek için gerekli kalori cinsinden enerji miktarı § Eğer moleküller enerji bariyerini aşarlarsa ürüne dönüşürler, aşamazlarsa geriye dönerler A B

§ Enzimler; reaksiyonun hızını artırmak için bu enerji engelini azaltırlar § Tepkimenin dengesi yani

§ Enzimler; reaksiyonun hızını artırmak için bu enerji engelini azaltırlar § Tepkimenin dengesi yani yönü herhangi bir katalizörden etkilenmezken hızı katalizörlerden etkilenir

Enzimler protein yapıda § Katalitik etkili bazı RNA molekülleri (Ribozimler) dışında bütün enzimler protein

Enzimler protein yapıda § Katalitik etkili bazı RNA molekülleri (Ribozimler) dışında bütün enzimler protein § Katalitik aktiviteleri, doğal protein konformasyonuna bağlı § Enzimler denatüre olursa veya alt birimlerine ayrılırsa katalitik aktiviteleri kaybolur “enzimlerin primer, sekonder, tersiyer ve quarterner yapısı katalitik aktivite için esas”

Substrat spesifikliği § Enzim-katalizörlüğündeki reaksiyonlar ürün ve substrat spesifitesi gösterir § Substrat özgünlüğü, substrat

Substrat spesifikliği § Enzim-katalizörlüğündeki reaksiyonlar ürün ve substrat spesifitesi gösterir § Substrat özgünlüğü, substrat bağlama bölgesindeki amino asidlerin yapısı, yükleri, polarite ya da hidrofobisiteleriyle belirlenir § Spesifite, enzimden enzime değişebilir § Bazı enzimler mutlak spesifite gösterirler • Glukokinaz, ATP’den fosfatı sadece glukoza transfer eder, diğer hekzoslarla reaksiyona girmez

Bazı enzimler de grup spesifitesi gösterir • Alkol dehidrogenazlar, alkollerin oksidasyonunu kataliz edern(Etanol, Metanol)

Bazı enzimler de grup spesifitesi gösterir • Alkol dehidrogenazlar, alkollerin oksidasyonunu kataliz edern(Etanol, Metanol) • Hekzokinaz, ATP’den fosfatı hekzoslara transfer edern(Glukoz, Fruktoz, Galaktoz) • Tripsin birçok protein ve peptidde, peptid bağlarını parçalar

Aktif bölgesi var § Primer yapıda farklı sıralardaki aminoasitler katlanma, bükülme ve kırılmalar sonucu

Aktif bölgesi var § Primer yapıda farklı sıralardaki aminoasitler katlanma, bükülme ve kırılmalar sonucu bir araya gelerek aktif bölgeyi yapar § Aktif bölge hem polar hem de nonpolar aa’ler içerebilir (en çok Lizin, Histidin, Aspartat, Glutamat, Serin, Sistein görülür)

Aktif bölgenin iki önemli fonksiyonu var; substrat bağlama ve katalitik fonksiyon

Aktif bölgenin iki önemli fonksiyonu var; substrat bağlama ve katalitik fonksiyon

Enzim-Substrat bağlanması

Enzim-Substrat bağlanması

unlaştırma (induced fit) modeli; Bugün enzimlerin esnek yapıda oldukları, serbest ve substrat bağlı yapılarının

unlaştırma (induced fit) modeli; Bugün enzimlerin esnek yapıda oldukları, serbest ve substrat bağlı yapılarının farklı olduğu gösterilmiştir.

Enzim-substrat bağlanması § Substratın enzime bağlanması ile enzimde konformasyonel değişiklik olur § Enzim substratla

Enzim-substrat bağlanması § Substratın enzime bağlanması ile enzimde konformasyonel değişiklik olur § Enzim substratla bağlandıktan sonra spesifik katalitik gruplar katalizi gerçekleştirir § Bu anlamda en iyi bilinen mekanizmalar asidbaz katalizi, kovalent kataliz ve metal iyon katalizi

Metabolik yolların düzenlenmesinde kontrol edilirler § Aktiviteleri uyarılara ya da metabolik gereksinime göre ayarlanabilen

Metabolik yolların düzenlenmesinde kontrol edilirler § Aktiviteleri uyarılara ya da metabolik gereksinime göre ayarlanabilen enzimlere regülatuvar enzimler denir § Bu enzimler üzerinden yer aldıkları metabolik yolak düzenlenebilir § Bazı enzimler kademeli birçok reaksiyonu kataliz edebilir (Multi enzim sistemi) (ör. yağ asidi sentaz enzim kompleksi)

Bazı enzimler kofaktörlere gereksinim duyar § Enzimler kolaylıkla, asit-baz reaksiyonlarına katılarak, geçici bağlar oluşturarak

Bazı enzimler kofaktörlere gereksinim duyar § Enzimler kolaylıkla, asit-baz reaksiyonlarına katılarak, geçici bağlar oluşturarak bir çok reaksiyonu katalizleyebilirler § Ancak oksidasyon-redüksiyon reaksiyonları ve çoğu grup transferi reaksiyonlarını kofaktör denen bazı küçük moleküller aracılığıyla katalize edebilirler

Kofaktörler • Cu+2, Fe+3, Zn+2, Mg+2 gibi metal iyonları olabileceği gibi • koenzim olarak

Kofaktörler • Cu+2, Fe+3, Zn+2, Mg+2 gibi metal iyonları olabileceği gibi • koenzim olarak bilinen organik moleküller de olabilir. § Bazı kofaktörler bir enzim ile geçici olarak ilişki kurar ve kosubstrat olarak işlev görür § Bazı kofaktörler ise enzime sıklıkla kovalent bağla olmak üzere sıkıca bağlıdır ve bunlara prostetik grup denir

§ Holoenzim: Apoenzim + Kofaktör – Katalitik olarak aktif, enzim-kofaktör kompleksi § Holoenzimin kofaktörünün

§ Holoenzim: Apoenzim + Kofaktör – Katalitik olarak aktif, enzim-kofaktör kompleksi § Holoenzimin kofaktörünün ayrılması ile oluşan enzimatik olarak inaktif protein apoenzim olarak adlandırılır § Koenzim ve Metal iyonları ısıya dayanıklı oldukları halde apoenzim ısı ile denatüre olur

Metal iyonu kofaktörler § Genellikle enzime veya koenzime bağlanırlar § Bir katalitik merkez oluşturarak

Metal iyonu kofaktörler § Genellikle enzime veya koenzime bağlanırlar § Bir katalitik merkez oluşturarak substrat ile enzimi birbirine bağlarlar § Metallere gereksinim duyan enzimlere metalloenzimler denir

Koenzimler § Substratın özgül işlevsel gruplarının taşıyıcısı olarak görev yaparlar § Katıldıkları reaksiyon sırasında

Koenzimler § Substratın özgül işlevsel gruplarının taşıyıcısı olarak görev yaparlar § Katıldıkları reaksiyon sırasında değişirler § Prostetik gruplar o enzimatik reaksiyon dizisinin bir evresinde, kosubstratlar ise farklı bir enzimatik reaksiyonla rejenere olur § Koenzimler çoğunlukla diyette küçük miktarlarda bulunan vitaminlerden türer § Organizma tarafından üretilemedikleri için esansiyeller

Enzimlerde Sınıflama ve İsimlendirme

Enzimlerde Sınıflama ve İsimlendirme

Klasik isimlendirme • Birçok enzim, aktivitesini tarif eden deyim, kelime ya da substrat adına

Klasik isimlendirme • Birçok enzim, aktivitesini tarif eden deyim, kelime ya da substrat adına (–az) eki eklenerek isimlendirilir • Üreaz; Üre hidrolizi • DNA Polimeraz; DNA oluşturmak üzere nükleotidlerin polimerleşmesi • Bazı enzimler ise işlevi ve substratından bağımsız olarak isimlendirilmiş • Pepsin • Tripsin

Enzimler katalizledikleri tepkime tipine göre sınıflandırılır § Uluslar arası enzim komisyonu enzimlerin sistematik fonksiyonel

Enzimler katalizledikleri tepkime tipine göre sınıflandırılır § Uluslar arası enzim komisyonu enzimlerin sistematik fonksiyonel sınıflandırması ve adlandırılmasına ilişkin bir şema geliştirmiş § Bu sistem ile enzimler katalizledikleri tepkime tipi esas alınarak 6 temel gruba ayrılmış § Her enzime katalizlediği tepkimeyi tanımlayan 4 sayıdan oluşan sınıflandırma numarası ve sistematik bir isim verilmiş

Enzimler 1. Oksidoredüktazlar 2. Transferazlar 3. Hidrolazlar 4. Liyazlar 5. İzomerazlar 6. Ligazlar

Enzimler 1. Oksidoredüktazlar 2. Transferazlar 3. Hidrolazlar 4. Liyazlar 5. İzomerazlar 6. Ligazlar

ATP + Glukoz → ADP + Glukoz 6 -Fosfat § Heksokinaz § ATP: glukoz

ATP + Glukoz → ADP + Glukoz 6 -Fosfat § Heksokinaz § ATP: glukoz fosfotransferaz § EC. 2. 7. 1. 1 (2): Transferaz (7): Fosfat transferi (1): -OH grubunun alıcı olduğu (1): fosforil grubu alıcısının glukoz olduğu

§ Laktat Dehidrogenaz § Laktat: NAD oxidoredüktaz § EC. 1. 1. 1. 27 (1):

§ Laktat Dehidrogenaz § Laktat: NAD oxidoredüktaz § EC. 1. 1. 1. 27 (1): Oksidoredüktaz (1): Bir alkol grubunun H verici olduğunu (1): NAD+ nin H alıcısı olduğunu (27): Özel seri numarası

Oxidoredüktazlar § § Elektron transferi (hidrit iyonları ve H atomları) ve moleküler oksijen katılım

Oxidoredüktazlar § § Elektron transferi (hidrit iyonları ve H atomları) ve moleküler oksijen katılım reaksiyonlarını katalizler Dehidrogenazlar, Oksijenazlar, Peroksidaz bu grupta 2. rakam: H veya e- vericisi grubu tanımlar 3. rakam: Alıcı grubu tanımlar

§ Dehidrogenazlar en yaygın oksidoredüktazlar § Bir substrat ve bir koenzim (NAD, NADP, FAD,

§ Dehidrogenazlar en yaygın oksidoredüktazlar § Bir substrat ve bir koenzim (NAD, NADP, FAD, FMN) arasında hidrojen transferi § Oksijenazlar substrat olarak moleküler oksijeni kullanır § Çoğu hidroksilazlar monooksijenaz § Peroksidazlar substrat olarak hidrojen peroksit veya organik bir peroksidi kullanır

Transferazlar § Bir fonksiyonel grubu bir bileşikten diğerine transfer (amino, karboksil, karbonil, metil, açil,

Transferazlar § Bir fonksiyonel grubu bir bileşikten diğerine transfer (amino, karboksil, karbonil, metil, açil, glikozil, fosforil) § Kinazlar, Fosforilazlar, Transaminazlar gibi. § 2. rakam transfer olan grubu tanımlar (C transferi) § 3. rakam ise ayrıntılı grup transferini gösterir (CH 3 transferi)

Hidrolazlar § Bir karbon atomu ile bir başka atom arasındaki bağı su ekleyerek kıran,

Hidrolazlar § Bir karbon atomu ile bir başka atom arasındaki bağı su ekleyerek kıran, hidroliz eden enzimler § Sindirim enzimleri ve lizozomal enzimler gibi § Substratlarına göre gruplandırılır (peptidazlar, esterazlar, lipazlar, fosfolipazlar, glikozidazlar, fosfatazlar gibi). § 2. rakam hidrolize olan bağı tanımlar (ester, peptid bağı gibi) § 3. rakam ise hidrolize olan bağı ayrıntılı tanımlar (karboksilikester, tiolester gibi)

Liyazlar § § § Substrattaki bir grubun, hidrolitik olmayan, bir çift bağ oluşturarak ayrılmasını

Liyazlar § § § Substrattaki bir grubun, hidrolitik olmayan, bir çift bağ oluşturarak ayrılmasını katalizler Çift bağlara grupların ilavesi ve yer değiştirmesiyle çift bağların oluşması Bu enzimler sıklıkla synthase (sentaz) olarak adlandırılır Karbon-karbon, karbon-sülfür ve karbonazot bağı kırılmasını katalizler 2. rakam kırılan bağı tanımlar (C-C, C-O, CS, C-N) 3. rakam uzaklaştırılan grubu tanımlar (Karboksil, Aldehid, Ketoasid gibi)

İzomerazlar § § Pozisyonal, geometrik ya da optik izomerlerin birbirine dönüşümü ve molekül içi

İzomerazlar § § Pozisyonal, geometrik ya da optik izomerlerin birbirine dönüşümü ve molekül içi grup transferi Epimeraz, Rasemaz, Mutaz gibi 2. rakam reaksiyon tipini tanımlar (epimerizasyon, cis-trans izomerizasyon gibi) 3. rakam izomerizasyona giden molekülü tanımlar (amino asid, karbonhidrat gibi)

Ligazlar § § ATP den sağlanan enerjiyle, karbon atomu ile oksijen, kükürt, azot gibi

Ligazlar § § ATP den sağlanan enerjiyle, karbon atomu ile oksijen, kükürt, azot gibi atomlar arasında bağ oluşumu Sentetazlar olarak bilinirler 2. rakam hangi atomlar arasında bağ kurulduğunu tanımlar (C-O, C-S, C-N, C-C) 3. rakam oluşan bağ tipini tanımlar

Aşağıdakilerden hangisi enzimlerin genel özelliklerinden değildir? a) b) c) d) e) Ribozimler dışında protein

Aşağıdakilerden hangisi enzimlerin genel özelliklerinden değildir? a) b) c) d) e) Ribozimler dışında protein yapıdadırlar. Biyolojik reaksiyonların hızını arttırırlar. Reaksiyon sonunda değişime uğrayabilirler. Substrat özgünlüğü gösterirler. Reaksiyonu gerçekleştiren aktif bölgeleri vardır. Sağlık Slaytları http: //hastaneciyiz. blogspot. com