Enzimler

Enzimler

· Biyolojik sistemlerde oluşan tepkimelerde etkili biyolojik katalizörlerdir

Sistematik Adlandırma Sınıflandırmasıyla Enzimler

1. Oksidoredüktaz

2. Transferaz

3. Hidrolaz

4. Liyaz

5. İzomeraz

6. Ligaz

1. OKSİDOREDÜKTAZLAR

· Oksido-redüksüyon tepkimelerini katalize ederler

· Alkol-NAD Oksidoredüktaz

· Aktif bölgede sistein ve SH grubu görev alır

2. TRANSFERAZLAR

· Asetil KoA

3. HİDROLAZLAR

· Su katılması ile bağların parçalandığı hidroliz tepkimelerini katalize ederler

· Üreaz

· Serin’in hidroksil grubu aktif bölgede görev alır

4. LİYAZLAR

· Hidrolizden başka mekanizmalarla C-C, C-S ve bazı C-N bağlarının parçalanması tepkimelerinde kataliz yaparlar

· Pirüvat dekarboksilaz

5. İZOMERAZLAR

· Optik veya geometrik izomerlerin rasemizasyonu tepkimelerini katalize eden enzim grubudur.

· Alanin rasemaz

6. LİGAZLAR

· C ve O; S; N; arasındaki yeni bağ oluşumunu katalize eden enzimlerdir.

· Bu tepkimelerde gerekli enerji yüksek enerjili bir fosfat bileşiğinin hidrolizi ile sağlanır.

· Süksinat KoA ligaz (süksinat tiyokinaz)

Bir enzimin aktif merkezinde rol oynayan amino asidler ve gruplar

· Sistein ve SH grubu (oksidoredüktazlar)

· Histidin’in imidazol grubu

· Serin’in hidroksil grubu

· Lizin’in € - amino grubu

Enzimlerin Aktif Bölgeleri

· Tripsin: Serin, Histidin

· Laktaz Dehidrogenaz: Tirozin, sistein, histidin

· Funeraz: Metiyonin, histidin

· L-Malat dehidrogenaz: Tirozin

Enzimlerin Özellikleri

· Aktif merkezde E ve S bağlanmasında iki model önerilmektedirà anahtar-kilit modeli / uyum oluşturma modeli

2 Substratın aynı enzime bağlanması durumu

· Çift yer değiştirme (ping-pong) mekanizması: ilk substrat bağlanır, ilgisi azalır ve ayrılır, enimin yapısı değişir, ikinci substrat bağlanır, ikinci ürün de ayrıldıktan sonra enzim eski haline döner

· Ardışık/Düzensiz mekanizma: İki substrat da enzime bağlanır. 3lü kompleks oluşur. Sonra ürünler oluşur ve enzimden ayrılırlar.

Ör: Kreatin Kinaz, substrat: kreatin ve ATPà kreatin fosfat ve ADP

Kofaktörler

· Bazı enzimler, aktivite gösterebilmek için protein olmayan bazı kofaktörlere gereksinim duyarlar.

· Kofaktörler, bir metal iyonu veya koenzim olarak bilinen organik bir molekül olabilirler.

· Genelde suda çözünen bir vitamin türevidirler (NAD, FAD, Koenzim A gibi)

· Eğer kofaktör-enzim bağlanması çok gevçek ise, kofaktöre “kosubstrat” denir.

· Eğer kofaktör-enzim bağlanması çok sağlamsa buna prostetik grup denir.

· Koenzimin bağlandığı protein kısma apoenzim denir. Her ikisinin oluşturduğu yapıya ise holoenzim adı verilir.

Km

· Tepkimede, maksimum hızın yarısına erişildiği andaki substrat konsantrasyonunu gösterir.

· Enzim konsantrasyonundan bağımsız bir değerdir.

Enzim İnhibisyonu

· Grafiklerde 1/vmax ve 1 /Km olarak alınır.

· Kompetitif İnhibisyon: İnhibitör madde enzimin substrata olan ilgisini azlatır.Km değeri büyür! Vmax sabit!

· Nonkompetitif İnhibisyon: I enzime reversibl olarak bağlanır. Geriye dönülsüzdür. Km değişmez! Vmax azalır!

· Ankompotitif İnhibisyon: I serbest enzime değil, ES kompleksine bağlanır. Km düşer! Vmax azalır!

Enzimatik Aktivitenin Düzenlenmesi

· Allosterik enzimler: Bağlanma bölgeleri dışında bağlanma bölgesi içeren enzimlere bağlanan effektör aktivitenin hızını değiştirir.

· Protein-protein etkileşimi: Proteinin kendi altbirimleri arasındaki etkileşimi ile regüle olma durumu

· Kaskat sistemler/kovalent modifikasyon: Enzimlerin, fosforilasyon, adenilasyon, üridilasyon, ADP-ribolizasyon ve metilasyon gibi tepkimeler ile aktive/inaktive edilmesi

· Zimojen aktivasyon: Sindirim sisteminde görevli enzimler inaktif olarak sentezlenirler. Daha sonra Peptid parçalarını kaybederek aktif olurlar

İzoenzimler

· Farklı proteinler olmalarına rağmen anyı substratı katalize eden enzimlerdir.

· Hücrenin farklı organellerinde, aynı reaksiyonalr genellikle izoenzimlerle katalizlenir.

Kanda enzim artışını etkileyen durumlar

· Enzimlerin hücreden açığa çıkış hızı

· Enzim içeren hücrelerin miktarı

· Hücrelerdeki miktarı

· Taşıyıcı hücrelerin yaşam süreleri

· Dolaşımdan uzaklaştırılmaları

· ATP üretiminin azalması hücre membranının stabilizesini bozabileceğinden enzim artışına neden olabilir!

Proteinler

Peptidler

- Proteinlerin yapısını oluşturan bağlardır

- Proteinlerin 4 düzeyde yapısı vardır.

Önemli Dipeptid Yapılar

- Karnozin; beta alanil histidinàbeyin yaşlanmasını geciktirir.

- Anserin; beta alanil N- metil histidin

- Nörotransmitter; beyin ve kasta sentezlenir, haberleşmeyi sağlar.

Önemli Tripeptid Yapılar

- TRH: Tirotropin releasing hormon; hipofizden saldılanır, tiroid bezinden tiroid salınımını uyarır.

- Glutatyon: alfa glutamil sisteninil glisin

Önemli Pentapeptid Yapılar

- Metyonin Enkefalin: Morfine benzer etki gösterir, beyin ve bağırsak iç yüzeyinde sentezlenir.

Önem li Nanopeptid Yapılar

- Oksitosin

- Vazopressin(ADH): Anti-diüretik hormon, hipofizden salgılanır. Düz kasların kasılması ve böbrekten suyun geri emilimini sağlar

Poliaminler

- Aslında tam bir protein ya da aminoasid özelliğinde olmayan, aminoasidlerden oluşan maddelerdir.

- Putresin, Kadaverin, Spermidin, Spermin

à Büyümede rol oynarlar, kanser hücrelerinde büyüme hızlı oluğu için miktarları artar, böylece erken tanıda işe yarayabilirler, ayrıca pıhtılaşmayı hızlandırırlar.

Proteinlerin Yapısındaki Bağlar

- ÇEKİCİ GÜÇLER

§ Kovalent bağlar

- Peptid bağı

- Disülfit bağı

§ Kovalent olmayan bağlar

- Hidorjen bağı

- İyon bağı

- Hidrofobik etkileşimler

- Van der waals gücü

Proteinlerin Yapısı

- Primer-Birincil Yapı

- Sekonder-İkincil Yapı

- Tersiyer-Üçüncül Yapı

- Kuarterner-Dördüncül Yapı

Primer-Birincil Yapı

- Düz polipeptid zinciri, nadiren di-sülfit bağı bulunur.

Sekonder-İkincil Yapı

- a-heliks

- B-yapısı

- Paralel

- Antiparalel

- Beta Dönüşler

- Fibroin

- Gelişigüzel helezonlaşma

- Süperheliks

Alfa-Heliks:

- H bağları ile stabilize edilir

- Çoğunlukla sağa dönüşlüdür.

- D veya L aminoasid olabilr.

- Tüm aminoasidler aynı stereoizomer olmalıdır.

B-Yapısı

- Kırmalı, katlantılı tabaka olarak da adlandırılır.

- Bu yapıyla 4 aminoasidlik bir halka oluşur, 3. aa çoğunlukla glisin, 1 ve 4. aa arasında H bağı ve yapıda genellikle prolin vardır.

Fibroin : Beta keratin; antiparalel beta zincirlerinde karşılıklı gelen aminoasidler, glisin ve alanin

Superheliks

- Triple heliks: üçlü sarmal

- 3 polipeptid zinciri, her zincirde 1000 aa, uzunluk 300 nm, çap 1.4 nm kollajenin yapısını oluşturur. Kollajen de bağ dokusunu oluşturur.

Tersiyer-Üçüncül Yapı

- Proteinlerin 3 boyutlu yapısıdır, tüm non-kovalent bağları içerir.

- Yapının stabil olması için, hidrofobik aminoasidler içerde, hidrofilik aminoasidler dışta yer almalı, ayrıca yapının belli bir sağlamlığı ve hareket kabiliyeti olmalı.

Kuarterner – Dördüncül Yapı

- Dördüncül yapıyı oluşturan alt ünitelere subünite-domain denir.

- Subüniteler birbirinin aynı ise oligomer-homodimer

- Subüniteler yapısal olarak farklı ise: heterodimer adını alır.

**Denatürasyon: Proteinlerin kimyasal, fiziksel ve biyoojik özelliklerini kaybetmesidir.

- Peptid bağı sağlam kalır

- Çözünürlük azalır.

- Primer yapı bozulmaz, diğer yapılar bozulur.

- Ainoasidlerin fonksiyonel gruplarının kimyasal reaktivitesi artar.

- Protein parçalayan enzimlerle hidroliz kolaylaşır.

- Biyolojik aktivite azalır veya kaybolur.

**Neden Olan Faktörler

- Sıcaklık

- pH değişkliği

- Üre

- Radyasyon

- Merkaptoetanol

Chaperon : proteinlerin doğru katlanmasına ve uygun şekle gelmesinde yardımcı rol oynayan bir diğer protein.

- Stres proteini olarak da adlandırılırlari protein sentezi, proteinlerin hücre içi taşınması, protein tamirinde göre yaparlar.

- Proteinlerin yanlış katlanmasıyla ortaya çıkan hastalıklar; Alzheimer, katarakt, ailesel amiloiidoz

Proteinlerin Sınıflandırılması

- Çözünürlüklerine göre; proteinler farlı tuz konsantrasyonlarında çözünürler

- Şekillerine göre; eksensel orana bakılır;

Uzunluk/Genişlik < style="">globuler proteinà eniyle boyu arasında çok fark olmayan

Uzunluk/Genişlik > 10 ise fibröz protein adını alırà ince uzun proteinler

- Fiziksel Özelliklerine Göre; Elektroforez, kromatografi

- Biyolojik Fonksiyonlarına Göre

Globuler Proteinler

- Suda, hidrofobik gruplar içte, hidrofilik gruplar dışta olacak biçimde düzenlenir.

- Sitozolde, membranda, serum/plazmada Albumin, Myoglobin, Hemoglobin, Immunglobin

Fibroz Proteinler

- Toplam vücut proteinlerinin yarısını oluştururlar.

- Çözünmez, esnek ve güçlü yapılardır.

- Bağ dokusunda, sitozolde bulunur.

- Keratinler (saç, tırnak vs.)

- Elastinler (damar duvarı, akciğer, eklem bağları, deri)

- Kollajenler (deri, kemik, bağ dokusu)

Protein Fonksiyonu Örnek

Biyokimyasal Katalizör Enzim

Yapıtaşı Saç, tırnak vs.

Kasılma-Hareket Kas

Yabancı moleküllere karşı savunma Antikor, İmmuglobin, pıhtılaşma proteinleri

Taşıma Hemoglobin, Albumin, transferrin

Regulasyon Hormonlar

Besin ve Depo kazein, buğday, mısır

à proteinlerin aminoasid olmayan kısmına prostetik grup denir

Bileşik – Konjuge Proteinler

- Lipoproteinlerà Lipid

- Glikoproteinlerà Karbonhidrat

- Fosfoproteinlerà Fosfat grubu

- Hemoproteinlerà Hem grubu

- Flavoproteinlerà Flavin grubu

- Metalloproteinlerà Demir; ferritin

Çinko; alkol dehidrogenaz

Kalsiyum; Kalmodulin

Proteinlerin Bağlama Özellikleri

Hücrede Proteinlerin Görevleri

- Strüktürel (Yapısal) Görevler : Hücre iskeleti, membran, hücre-hücre ve hücre-ekstrasellüler matriks bağlantısı

- Primer haberciler ve bunların hücre içnde başlattığı süreçlerde yer alan pek çok molekül

- Transport(pompa)

- Pasif iyon kanalları

- Reseptörler

- Enzimler

- Antijen-Antikor

- Motor Görevler: Kas kasılması, fagositoz, organellerin hareketi, kromozomların hareketi, flaggellar ve siliyer hareket vs.

Hücre Membranında Görev Alan Proteinlerin İşlevsel Sınıflandırılması

- Strüktürel (Yapısal)

- Transport (Pompa)

- Pasif İyon Kanalları

- Reseptörler

- Enzimler

- Antijen-Antikor

Proteinlerin Konformasyonlarının Önemi

- Hücrenin işlevsel özelliklerini sahip olduğu proteinler belirler.

- Proteinler bağlanma özellikleri sayesinde bir araya gelerek spesifik mulimoleküler agregatlar şeklinde özgün yapılar oluşturabilrler:

Ör:Rreseptörler, Kanallar, enzimler

- Enzimlerin katalizör görevi bağlanma bölgelerinin spesifikliği ile mümkündür. Enzimlerin ve onların gerçekleştirdiği kimyasl reaksiyonların anlaşılabilmesi için proteinlerin bağlanma özelliklerinin bilinmesi gerekmektedir.

- Endojen kimyasal mesajların(sinir ileticileri, hormonlar, lokal haberciler) reseptörler tarafından tanınması tüm fizyolojik süreçlerde anahtar rol oynar. Bu tanıma sırasında rol oynayan proteinlerin bağlanma özelliklerin anlaşılması ve hangi koşullarda modifiye edilebileceğinin anlaşılması, tüm fizyolojik süreçleri anlamamıza yardımcı olacaktır.

- Ekzojen maddelerin hangi mekanizmalarla etki olduğu ve bu etkinin hangi koşullarda değiştirilebileceği anlaşılabilecektir.

**Ligand: Bir proteinin yüzeyindeki spesifik bir bölgeye nonkovalan bağlar aracılığıyla bağlanan herhangi bir molekül veya iyona denir

- Proteinlerin, primer, sekonder ve tersiyer yapıları yani konformasyonları bağlanma bölgesini oluşturur.

Ligandların;

- Bir kısmı o proteinin aktivitesini yerine getirir (Enzim-substrat)

- Bir kısmı bu aktiviteyi regüle eder,

- Bazıları ise proteinin hücre içinde belirli bir bölgeye veya proteine tutunabilmesini sağlar.

Afinite: Ligandın protein bağlanma bölgesine bağlanma kuvvetini gösterir.

- Vücutta üretilip proteine bağlandıktan sonra proteinin aktivitesini arttıran ligandlar-à endojen ligand

- Vücutta üretilmeyip protein aktivitesini arttıran ligandlarà agonist, azaltan ligandlar ise antagonist ligandlardır.

Satürasyon

Doygunluk; bir ortamda bulunan protein ve ligand belirli miktarda birbirleriyle birleşir. Denge durumunda dolu olan bağlanma bölgelerinin derecesine satürasyon adı verilir.

Protein Bağlama Bölgelerinin Tipleri ve Fonksiyonları

İki çeşittir.

Fonksiyonel Bölge: Aktif bölge olarak da adlandırılır. Proteinin biyolojik aktivitesini direk yerine getiren bölgedir. Taşıyıcılarda taşınacak madde bağlanması, enzimlere substrat bağlanması örnek olarak gösterilebilir.

Regülatör Bölge: Bu bölgeye regülatör (modülatör) ligand bağlandıktan sonra proteinin konformasyonu değişir ve aktif bölgenin aktivitesinde artış veya azalış meydana gelir.

4 Tip Regülasyon söz konusudur;

1. Kooperativ Bağlanma ile Regülasyon

- Protein birden çok bağlanma bölgesi içerir. Ligandın bir bölgeye bağlanması diğer bir bölgeye ligand bağlanmasını etkiler.

- İki çeşittir; birincisinde bağlanma bölgeleri aynı ligand içindir, birine ligand bağlanışı diğer bölgelerin konformasyonunu değiştirir. Buna homotropik kooperative denir. Ör: Hb’nin Oksijene bağlanması

Organik Asidler - Yağ Asidleri

Organik Asidler

- Karboksil ve alik gurubunu birleşmesiyle oluşan yapılar.

- Diğer adı karboksilik asid

- Karboksil grubu = karbonil + alkol grubu

- Karboksil Karbonu: Elektropozitif, nükleofilik atağa uygun

- Hidroksil Protonu: Dissosiye olmaya yatkın, gruba asidik özellik verir.

Özellikleri

- Suda çözünürler, zayıf asid özelliği gösterirler.

- Dissosiye olurlar.

- Yüksek kaynama noktalarına sahiptirler.

- Hidrojen bağı kurarlar.

- Alkollerden daha hidrofildirler.

- C4 ve üstü yağ asididir, suda değil yağda çözünürler.

Notlar:

- Doğada yaygın olarak 12-20 C’lu bileşikleri bulunur.

- Diyetteki yağların yapısını oluştururlar

- Membran, fosfolipid ve spingolipidlerin önemli bileşenleridirler.

- Trigliseridlerin yapısına katılırlar.

Organizmada Tepkimeleri

- Amidleşme

- Asid + Amin à Amid Oluşan bağ dipeptid bağıdır, protein oluşumunda önemlidir.

- Dekarboksilasyon

- Organik asidlerden bir CO2 ayrılması tepkimesidir. Keto asidler ve di/tri karboksilik asidler canlı hücrede kolaylıkla dikarboksile olurlar

- Açil Substitüsyon(Esterifikasyon-Esterleşme)

- Asid + Alkol à Ester

- Alkol ile asid arasında olur. Hücredeki enerji dengeleri nedeniyle doğrudan gerçeklekşmez, bunun yerine karboksilik asid ve tiyol arasında oluşan tiyoester bağıyla sağlanır.

- Şelat Oluşturma

- H bağları yoluyla oluşur.

- Bir diğer asidle,

- Su ile,

- Alkol ile,

- Tiyol ile,

- Amin ile oluşablir..

Fonksiyonel Karboksilli Asid Türevleri

- R-C=O- : Açil

- Açil + NH2 à Amid

- Açil + OR1 à Ester

- Açil + SR1 à Tiyoester

- Açil + O-C(O)Rà Anhidrit

- Açil + Cl à Asid klorür

Yağ Asidleri

- Uzun hidrokarbon zinvirli (4-36 C) zayıf, karboksilik asidlerdir.

- Karboksil ucu polar, aklin ucu apolar old. amfipatiktirler.

- Plazmada lipoproteinlere veya albuminlere bağlı olarak bulunurlar.

- Doymamış zincirlik yağ asidlerinde çift bağın olduğu yere king adı verilir.

- Doğada en çok 16-22 C’lular bulunur.

- En yaygın olanlar 16 ve 18 C’lu karbonlardır.

- Doymamış yağ asidlerin, CIS izomeri yaygındır.

- CIS ansatüre yağ asidleri, insanlarda sentezlenemezler; bu nedenle esansiyel diyet bileşenleridirler.

- Çift bağın yeri sıklıkla 9-10 C arasıdır.

- Çift bağ hiçbir zaman yan yana bulunmaz. Arada metilen mutlaka bulunur.

- Fiziksel özelliği zincir uzunluğu ve doymamışlık derecesi belirler.

Adlandırma

- C – C Sayısı – (r üstüne x,y.. biçiminde çifte bağ olan yerler) – c sayısına göre alkil ismi kaynaklı asid ismi

à Oleik Asid = C18; cis -r9-oktadekaenoik asid

Önemli Tepkimeleri

- Hidrojenerasyon ve halojenerasyon ile doyurulabilirler.

- NaOH ve KOH ile sabun yaparlar.

- Alkollerle esterleşerek açil gliserolleri oluştururlar. à 3 yağ asidi + gliserol = Triaçilgliserol(trigliserid)

- Triaçilgliserol ESTERLEŞME ile oluşur.

Organizmadaki Önemleri

- Yağ deposundaki yağların yapısını oluştururlar

- Trigliseridlerden açığa çıkan yağ asidleri yıkılarak organizmaya enerji sağlarlar.(TRİGLİSERİD LİPAZ ENZİMİ İLE PARÇALANIR!!)

- Membranın lipid yapısının önemli bileşenleridirler.

- Vücutta, linolenik asiden sentez edilebilen araşidonik asid, prostaglandinlerin ve tromboksanın ön maddesidir.

Organizmadaki İşlevleri

- Okside olarak enerji sağlarlar.

- Trigliserid şeklinde depo olarak kullanılırlar.

- Önemli yapıların (membran lipdileri, eikazonoidler) öncüsüdürler.