ENZİMLER ENZİMLER Doç.Dr. Gülsen YILMAZ NİSAN 2012
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.