Hücreler minyatür bir kimya fabrikasına benzer. Mikroskobik olan bu fabrikada saniyede binlerce tepkime gerçekleştirilir.bÖrneğin şekerlerden glikojen sentezlenir, glikojenden şeker elde edilir, fazla şeker yağa dönüştürülür, hücre solunumuylabesinlerden enerji elde edilir, amino asitlerden protein sentezlenir. Belirtilen olayların gerçekleşmesinde çok sayıda enzim adı verilen moleküller görev yapar.Şu bilinmelidir ki hücre binlerce farklı enzimin gelişigüzel dolaştığı kimyasal bileşikler torbası değildir. Hücre içindeki tepkimeler bir düzen içinde gerçekleştirilir. Ayrıca hücre içi, farklı olayların gerçekleştirildiği farklı laboratuvarlar şeklinde düzenlenmiştir. Bu nedenle her hücre organelinin kendine özgü bir kimyasal ortamı vardır. Örneğin solunum enzimleri mitokondri içinde bulunur. Eğer aynı sayıdaki enzim sitoplazmaya dağılsaydı tepkimeler çok yavaş gerçekleşirdi. Tepkimeler sırasında küçük bir problemin görülmesi hücre ölümüne neden olabilir. Bu nedenle bütün metabolik reaksiyonlar çok hassas biçimde düzenlenir ve denetlenir.
Önceki bölümde öğrendiğiniz gibi canlıları, cansız olarak nitelendirilen varlıklardan ayıran birçok özellik bulunmaktadır. Sindirim, hücre solunumu, büyüme ve gelişme gibi olaylar bunlardan bazılarıdır. Belirtilen olayların temelinde enzim adı verilen moleküller bulunur. Bir enzimin etki edeceği maddeye ise substrat denir.
Enzimlerin canlı yaşamındaki önemi aşağıdaki örnekle daha iyi anlaşılabilir (Resim 61). Günlük yaşamımızda ekmek, patates gibi karbohidrat içeriği fazla olan besinleri alırız. Bildiğiniz gibi enerji ihtiyacımızı öncelikli olarak karbohidratlı gıdalardan sağlarız.
Yediğimiz karbohidratlı besinler ilk olarak sindirim sisteminde enzimlerle hidroliz edilerek yapı taşlarına ayrışır. Bu aşamadan sonra glikoz, hücrelere iletilerek hücre solunumunda çok sayıda enzimin görev almasıyla CO2 ve H2O’ya parçalanır.
Enzimlerin büyük bir kısmı işlevlerini su içinde gösterir. Enzimler su oranı yüzde 15 ‘in altına düştüğünde çalışmaz. Besinlerdeki su oranı azaltıldığında bu besinlerde üreyebilen mikrorganizmaların enzim etkinliğinde de azalma meydana gelir.
Görüldüğü gibi biyolojik olaylar ancak enzimlerin varlığında gerçekleştirilir. Bu nedenle enzimlerin eksikliğinde çeşitli metabolik hastalıklar ortaya çıkar. Örneğin fenilketonüri, enzim eksikliğine bağlı olarak görülen kalıtsal bir hastalıktır.
Enzimler, günlük yaşamımızı da doğrudan etkiler. Özellikle endüstride etkin olarak kullanır. Sabun, meyve suyu ve dericilik sektöründe yapay olarak üretilen enzimler kullanılır. Biyoteknolojik çalışmalarda ise istenilen genlerin kesilmesi, kesilen genlerinyapıştırılması enzimlerle olur. Bu nedenle enzimsiz bir hayat düşünmek
imkânsızdır.
Enzimler biyolojik katalizörlerdir. Katalizör ise, reaksiyonların aktivasyon enerjisini düşüren, vücut sıcaklığında gerçekleşmesini sağlayan ve reaksiyon sonucu değişmeden çıkan kimyasal moleküllerdir. Katalizörler, organik ya da inorganik yapıda olabilir. İnorganik katalizöre sıvı yağların hidrojenle
doyurularak margarin elde edilmesini örnek olarak verebiliriz.
Katalizörü açıklarken aktivasyon enerjisi kavramı geçmişti. Şimdi de aktivasyon enerjisi kavramını açıklayalım: Aktivasyon enerjisi, bir kimyasal reaksiyonun başlayabilmesi için gerekli olan en düşük enerji miktarıdır. Hücrelerde biyolojik reaksiyonların başlaması ve devam etmesi için tepkimeye girecek moleküllerin aktifleşmesi ve aktivasyon enerjisi denilen enerji engelinin aşılması gerekir. Bu engel, ancak
katalizörlerin kullanılmasıyla aşılır .
Bir şöminede odunu tutuşturmak istediğinizde verilen ısı, tepkimenin başlaması için gerekli olan enerjiyi sağlar. Burada olduğu gibi her kimyasal tepkimenin başlaması için enerjiye gereksinim vardır. Oduna verilen ısı, odunu oluşturan taneciklerin çarpışmasını ve oksijenle tepkimeye girmesini sağlar. Tepkimenin gerçekleşmesi için ortam sıcaklığının artırılması, tepkimeye girecek maddeleri aktivasyon enerjisine ulaştırır; bu da tepkimelerin hızlanmasına neden olur. Canlı sistemlerde ise kimyasal tepkimelerin gerçekleşmesi için ısı enerjisinden yararlanılamaz. Çünkü yüksek sıcaklık hücreye zarar verir ve hücrenin yapısını bozar. Hücrelerde de tepkimelerin başlaması aktivasyon enerjisi ile olur bu aktivasyon enerjisi hücrelerde enzimler ile sağlanır.
Bir hücrede saniyede binlerce tepkime gerçekleşir. Bu tepkimelerde aktivasyon enerjisi engelini düşüren, tepkimeleri hızlandıran, tepkimelerin sonunda değişmeden çıkan ve enzim olarak adlandırılan moleküller görev yapar. Böylece hücre zarar görmeden canlılığı sürdürülmüş olur.
a. Enzimlerin Özellikleri
Enzimlerin yapısı, çevre faktörleri gibi birçok etken enzimlerin özelliklerini tanımamıza yardımcı olur.
Bunlardan bazıları şunlardır:
- Enzimler, genellikle özgül olup her enzim belli bir reaksiyonun işleyişinde görev yapar.
- Enzimler, reaksiyon sonunda değişmeden çıkar ve aynı reaksiyon için tekrar tekrar kullanılabilir.
- Bazı enzim tepkimeleri çift yönlü olup bu yolla moleküllerin parçalanması veya birleşmesi gerçekleştirilir. Enzimler, tepkimenin yönünü değil, dengenin oranının belirlenmesinde etkilidir. Sindirim enzimleri ise tek yönlü tepkimelerde görev yapar.
- Enzimler, aktif ya da inaktif olmalarına göre de gruplandırılır.
- Enzimler, hücre içinde sentezlenir işlevleri ise hücre içi ve dışı ortamlarda gerçekleşir .
- Enzimler etkilerini substratlarının dış yüzeyinden başlatır; substratın yüzeyi ne kadar geniş olursa etkinlikleri o kadar hızlı olur. Örneğin kıyılmış ete enzimin etkisi, aynı miktarda parça etten daha hızlıdır.
- Enzimlerin etkinlikleri son derece hızlıdır. Örneğin sığır karaciğerinden elde edilen katalaz enzimi, bir saniyede 20°C de beş milyon H2O2 (hidrojen peroksit) molekülünü parçalayabilir. Katalaz enziminin parçaladığı H2O2’yi demir atomu yalnız başına ancak üç yüz senede ayrıştırır.
- Enzimler, tek tek veya takım hâlinde görev yapar. Enzimlerin takım hâlinde görev yapması durumunda birinin son ürünü kendisinden sonraki enzimin substratı (etkilediği madde) olabilir. Örneğin amilaz enzimi nişastayı iki glikozlu maltoza, maltaz enzimi de maltozu glikoza parçalar. Glikoz da bir seri enzim aracılığı ile daha küçük yapı taşlarına ayrıştırılır. Tepkimelerin her basamağında ayrı bir enzim görev alır.
- Reaksiyonlar dizisinde enzimlerden biri bozulursa ürün oluşmaz. Ürünün oluşabilmesi için ortama ilgili enzim ilave edilmelidir.
b. Enzimlerin Çalışmasına Etki Eden Etmenler
Enzimlerin işlevleri, çeşitli faktörlerde görülen değişmelerden etkilenir. Enzimlerin çalışmasına etki eden etmenleri enzim yoğunluğu, substrat yoğunluğu, sıcaklık, pH derecesi, substrat yüzeyi, su ve kimyasal maddeler şeklinde sıralayabiliriz.
Enzimlerin Bazı Uygulama Alanları
Bugün tıp, eczacılık, tarım, hayvancılık, çevre, gıda, kâğıt, tekstil, deterjan vb. birçok alanda enzimler kullanılmaktadır. Eczacılıkta, hazmı kolaylaştırıcı bazı ilaçların bileşimindeki besinlerimizin temel bileşenlerinden olan proteini parçalayan proteaz, nişastayı parçalayan amilaz, yağları parçalayan lipaz ve laktozu parçalayan laktaz enzimleri kullanılır. Yapılan pek çok araştırma sonucunda, enzimlerin kullanım
alanları giderek artmaktadır. Özellikle 21. yüzyılın bilimi olan biyoteknolojinin bazı çalışmalarının temeli, genlerin işlevine dayanır. Enzimler tıpkı bir terzinin makası ve dikiş makinesi gibi işlev görür. Yani genler enzimlerle kesilir, kesilen genlerin bağlanması yine enzimlerle sağlanır.
Enzim ve Sağlık İlişkisi
Enzimler olmazsa vücudumuzdaki faaliyetler yavaşlayarak durmaya başlar. Sigara içmek, içki içmek, kirliliğe
maruz kalmak ve stresli ortamlarda bulunmak gibi olaylar enzim seviyemizi düşürür. Taze ve çiğ gıdalarda bol miktarda gıda enzimleri bulunur. Bu enzimler sindirim sistemimize doğrudan destek verir. Gıdaları sindirmek için ihtiyaç duyulan dengeyi sağlar; gıdalar bu dengeyle içeriklerindeki besinleri vücuda salar. Bu da sindirim sistemi için gereken enzim ihtiyacını azaltır ve enzimlerin sınırlı olan miktarını muhafaza eder. Gıda enzimleri, son derece hassastır ve ısıyla yok olur. 41 °C’de hasar gören enzimler 48 °C’nin üzerine çıkıldığında tamamıyla tahrip olur. Enzimlerin tükenmesi yaşlanmada önemli bir faktördür ve sindirim sorunlarına yol açar, bağışıklığı zayıflatır, yaralanma ve sakatlanmaların iyileşmesini geciktirir, enerji düşüşüne neden olur. Yapılan araştırmalarda, genç yetişkinlerin tükürüklerindeki enzimatik yoğunluğunun, 69 yaşın üzerindeki kişilerdekinden 30 kat daha fazla olduğu ortaya çıkmıştır. Bu azalmanın iç enzim arzının tükenmesinin bir sonucu olduğu ileri sürülmektedir. Araştırmalarngöstermiştir ki gıda enzimleri tüm seviyelerde sağlığı ve canlılığı onarmaya yardımcı olur, vücudun sindirimi sırasında talep ettiği enzim miktarını düşürür ve enzim miktarını korur. Ayrıca enzimler sindirimi düzenler, besinlerin vücut tarafından emilerek alınmasını kolaylaştırır ve enerjiyi artırarak hücre onarımını sağlar. Beslenme düzeninizde daha fazla çiğ gıdaya yer vererek canlılığınızı ve enerjinizi hem bünyenizde hem de dış görünüşünüzde artırabilirsiniz.
Enzim Yetersizliğine Bağlı Olarak Ortaya Çıkan Metabolik Bozukluklar
Canlıda her kimyasal tepkimenin belli bir enzim varlığında gerçekleştiğini öğrenmiştiniz. Bir enzim, DNA yapısında bir hataya bağlı olan genetik bir nedenle yapılamıyorsa görev yaptığı tepkime gerçekleşmez. Buna bağlı olarak enzim yetersizliğinden dolayı anormallikler ortaya çıkar. Basında enzim eksikliği olarak tanımlanan Tay Sachs hastalığına yakalanan bir çocuğun “yaşam mücadelesi” gibi haberleri okumuşsunuzdur. Bu hastalarda enzim eksikliğine bağlı olarak genellikle beyin ve omurilikte yağ asitleri birikir. Biriken yağ asitleri organların normal işlevlerinin gerçekleşmesini engeller. Buna bağlı olarak çocukta yürüme bozuklukları, spastiklik ve dengesizlik görülebilir. Bu hastalığın küçük çocuklarda görülmesi durumunda, hastalık ölümcül olabilir. Ancak, destekleyici tedavi uygulanabilir. Örneğin yürüyüş bozukluğu olursa onunla ilgili rehabilitasyon programı uygulanabilir.
Bazı insanların vücudunda gerekli enzimlerin üretilememesi ve eksikliği çeşitli hastalıklara yol açar. Örneğin
fenilketonüri denen kalıtsal hastalık, bir amino asit olan fenilalanini parçalayan fenilalanin hidroksilaz enziminin yokluğundan kaynaklanır. Fenilalanin oranı düşük yiyeceklerle özel bir beslenme rejimi uygulanmadıkça enzim eksikliği nedeniyle bu madde parçalanamaz ve hastada beyin dokularının yıkımı ve zekâ geriliği gibi ağır belirtiler görülür. Özellikle Akdeniz Bölgesi’nde bakla yiyen bazı insanların glikoz - 6-fosfat dehidrogenaz enziminin eksikliğine bağlı olarak bireylerin öldüğü bilinmektedir. Bu enzim Çukurova yöresindeki insanların %8’inde bulunmaz. Glikoz-6-fosfat dehidrogenaz enzimi, oksijen miktarın ayarlanmasında rol aldığından eksik olan bünyelerde, antioksijen taşıyan bir maddenin vücuda girmesi durumunda kan hücreleri hızla
ölür. Bu yüzden antioksijen taşıyan bakla da bu üzücü olayın ortaya çıkmasına yol açmaktadır.
Bu tip hastalıkların genellikle akraba evliliklerinde, özellikle birinci dereceden kuzen evliliği yapan çiftlerin çocuklarında ortaya çıkma oranı yüksek olabilir. Hastalığın önlenmesi için özellikle akraba evliliklerinden uzak durulmalıdır.
Tags:
9.SINIF KONU ANLATIM
