Enzimler tarafından katalizlenen reaksiyonların hızını etkileyen faktörler arasında pH, ısı, ışık ve diğer fiziksel faktörler, enzim konsatrasyonu, substrat konsantrasyonu, zaman, reakasiyon ürünleri, ortamda çeşitli iyonların varlığı, hormonların ve diğer biyokimyasal faktörlerin etkisi sayılabilir.
pH
Enzimin reaksiyon hızı, ortamın pH’ına da bağlıdır. Belirli bir pH alanında enzimin etkisi daha fazladır. Bir enzimin reaksiyonu en fazla hızlandırdığı pH’ya enzimin optimum pH’sı denir. Örneğin pH yaklaşık 1-2 arasında en kuvvetli etki gösteren pepsin nötral ve alkali ortamda hiç etkili değildir. Optimum pH’sı 8 olan tripsin ise asidik pH da etkili değildir. Alkalen fosfataz pH 10’da en aktiftir. Optimum pH’nın aşağısında ve yukarısında reaksiyon hızı azdır.
Belirli bir pH da enzim tamamen etkisiz kalır ve çok defa tahrip olur. Enzimlerin çoğunun optimum pH’sı 4-11 arasında olmakla beraber, istisnalar da mevcuttur.
Isı
Enzimatik reaksiyonun hızı ısı ile de artar. Isının başlangıçta her 10 C artışı enzim aktivitesinin % 100 artmasına neden olur. Her 10 C’lık ısı artışı için reaksiyon hızında meydana gelen artışa “o reaksiyonun ısı katsayısı” denir ve Q10 ile gösterilir. Fakat belirli bir sıcaklık aşıldıktan sonra enzimler de diğer proteinler gibi denatüre olurlar ve etkilerini kaybederler.
Her enzim için birim zamanda substratını en fazla değişikliğe uğrattığı belirli bir ısı vardır. Bu ısıya o enzimin optimum ısısı denir. Hayvansal enzimlerin çoğunun optimum ısısı 40-50 C arasındadır. Bitkisel kaynaklı enzimler daha yüksek sıcaklığa dayanıklıdır, optimum ısıları 50-60 C arasındadır.
Zaman
Bir enzim tarafından katalize edilen bir reaksiyon sürerken reaksiyonun hızı giderek düşer. Bunun nedeni reaksiyon devam ederken oluşan Ürünlerin aralarında birleşerek aksi yönde bir reaksiyon oluşturmaları, enzimin zamanla inaktive olması, reaksiyonu önleyen maddelerin teşekkül etmesi ve substratın tükenmesi gibi faktörlerdir.
Bu faktörlerin etkilerinin ortadan kaldırılması için enzim çalışmaları çoğunlukla substratın yaklaşık % 10’unun sarfedildiği reaksiyonun başlangıç aşamasında gerçekleştirilir.
Allosterik Etki
Invitro enzim reaksiyonu devam ettikçe reaksiyon Ürünlerinin enzimi inhibe ettiği görülmektedir. Bundan dolayı enzim reaksiyonunun hızı azalır. Çünkü enzim reaksiyonu geri döner özelliktedir :
B ve C oluşur oluşmaz ortamdan uzaklaştırılırsa, reaksiyon % 100 oranında tamamlanır. Aksi durumda reaksiyon ürünlerinden bir kısmı substrat ile yapısal benzerlik gösterebilir ve enzimle birleşerek onun bir kısmını inhibe edebilir. Bu inhibüsyona sebep, reaksiyon Ürünlerinin molekül yapısı bakımından substratı andırması ve enzime substrattan daha fazla bağlanmasıdır. Reaksiyon ürünü, enzim proteini ile substratın birleştiği yerin dışında bir yerde birleşebilir. Bu yere allosterik yer denir. Allosterik yere bağlanan madde enzimin etkili bölgesinde biçimsel bir değişiklik meydana getirebilir. Bunun sonucu olarak enzim proteininin şeklinin değişmesi nedeniyle enzimin substratla birleşmesi, substratın yapısına ve konsantrasyonuna bağlı olarak inhibüsyona sebep olabileceği gibi aktivasyona da sebep olabilir. Bu etkiye allosterik etki denir. Eğer inhibüsyon oluşuyorsa bu inhibüsyon Şekline allosterik inhibüsyon veya son ürün inhibüsyonu, son ürün tarafından inhibe edilen enzime de allosterik enzim denir.
Işık ve Diğer Fiziksel Etkenlerin Etkileri
Enzimlerin etkileri ışıkla artırılabilir veya azaltılabilir. örneğin kırmızı ve mavi ışık tükrük amilazının etkisini arttırır. UV ışık ise ters etki gösterir. Enzim çözeltisinin kuvvetlice çalkalanması da enzimi denatüre edebilir.
Hormonlar ve Diğer Biyokimyasal Faktörlerin Etkisi
Hormonlar, amino asitler ve diğer maddeler enzimin durumunu etkileyebilirler. Glutamat dehidrojenaz enzimi gevşek olarak bağlanmış 4 alt üniteden ibarettir. Bunlar ayrışarak enzimin aktivitesinin kaybolmasına neden olabilirler. Enzim yapısındaki bu değişme çeşitli östrojenik, androjenik ve diğer bazı steroid gebelik hormonları tarafından meydana getirilebilir. Bu durum esansiyel amino asitle, ADP, L-Löysin, L-Metiyonin ve L-Izolöysin tarafından geri çevrilebilir. Halbuki NAD enzimi steroidlerin etkisine daha duyarlı hale getirmektedir.
Enzim Konsantrasyonunun Enzim Aktivitesi Üzerindeki Etkisi
Enzim reaksiyonunun hızı enzimin substrata doygun olduğu koşullarda enzim konsantrasyonuna bağlı olarak doğrusal olarak artmaktadır. Ortamda ne kadar çok enzim molekülü varsa ve çalışıyorsa, yeterli substrat olduğu sürece reaksiyon da hızla sürecektir.
In vivo koşullarda enzimin lokalize olduğu yerde herzaman yeterince substrat bulunmadığından dolayı enzim miktarının yuksek konsantrasyonlarda bulunmasına rağmen reaksiyon hızı yukarıda anlatıldığı şekilde olmaz.
Substrat Konsantrasyonunun Enzim Aktivitesi Üzerindeki Etkisi
Enzim konsantrasyonu sabit tutularak substrat konsantrasyonuna bağlı olarak ulaşılan maksimum hız noktası Vmax adını alır. Işte ideal enzim aktivite ölçümü, hız sabitleştiğinde yapılmalıdır. Ilk hızın sabit olabilmesi için substrat konsantrasyonunun yüksek olması gerekir. Reaksiyon hızının sabit olması gerekir. Reaksiyon hızının sabit olduğu ve substrat konsantrasyonundan etkilenmediği bu noktada sıfır derece kinetiği söz konusudur.
Çoğu kez hız eğrisinden Vmax’ın ulaşıldığı noktayı tesbit etmek hatalı sonuçlara neden olabilir. Bu nedenle Vmax’ın yarısna denk gelecek ölçümler yapılır. Reaksiyon hızının 1/2 Vmax ulaştğı zamaki substrat değerine de Michaelis Konstantı denir ve Km ile gösterilir.
Substrat konsantrasyonu Km’e eşit olduğu zaman reaksiyon hızı maksimal hızın yarısına ve reaksiyon hız da kendi maksimal hızının yarısına eşit olduğu zaman Km substrat konsantrasyonuna eşittir.
Yukarıdaki şekilde bir eğri elde edildiğinde maksimum hızın yarısına karşılık düşen substrat konsantrasyonu enzimin söz konusu substrat için Michaelis sabitini (Km) verir. Km değerinin 10 katı, hatta daha da iyisi 100 katı substrat konsantrasyonlarında maksimum hızı (Vmax) büyük ölçüde ulaşılır ve reaksiyonun sıfır derece kinetiğine uyması sağlanır. Km’in 10 katı konsantrasyonda substrat kullanıldığında teorik maksimum hızın yaklaşık % 91’ine ulaşılır.
Bazı enzimler bu şekilde hiperbolik bir Micheilis-Menten eğrisi vermezler, signoid (S Şeklinde) bir eğri verirler. Bunun nedeni, enzimin birden fazla substrat molekülünü bağlayabilmesidir. Bu tür enzimlere allosterik enzimler denir. Allosterik enzimler genellikle poliner yapıda moleküllerdir. Organizmadaki biyokimyasal reaksiyonlarda hız belirleyici (hız sınırlayıcı) basamakların enzimleri, genellikle allosteriktir. Çünkü, substrat konsantrasyonu belirli bir düzeye yükselmeden reaksiyon hızlanmaz.
Substrat konsantrasyonu açısından bir önemli durum da, aşırı miktarda ortamda var olan substratın enzimi inhibe etmesidir. Ortamda çok fazla miktarlarda substrat bulunması, substrat moleküllerinin enzime bağlanmasını zorlaştırır. Buna aşırı substrat inhibisyonu denir. Enzim analizlerinde substrat konsantrasyonu belirlenirken, buna dikkat edilmelidir.
Değişen substrat konsantrasyonu aracılığı ile maksimal hız ve Km tayin edilebilir. Enzimlerin Km değerleri çok değişiktir. Bir enzimin Km değeri özel substrat/substratlarına bağlı olabildiği gibi, ısı, pH, ortamdaki iyonların etkileri gibi çevre şartlarına da tabiidir.
pH
Enzimin reaksiyon hızı, ortamın pH’ına da bağlıdır. Belirli bir pH alanında enzimin etkisi daha fazladır. Bir enzimin reaksiyonu en fazla hızlandırdığı pH’ya enzimin optimum pH’sı denir. Örneğin pH yaklaşık 1-2 arasında en kuvvetli etki gösteren pepsin nötral ve alkali ortamda hiç etkili değildir. Optimum pH’sı 8 olan tripsin ise asidik pH da etkili değildir. Alkalen fosfataz pH 10’da en aktiftir. Optimum pH’nın aşağısında ve yukarısında reaksiyon hızı azdır.
Belirli bir pH da enzim tamamen etkisiz kalır ve çok defa tahrip olur. Enzimlerin çoğunun optimum pH’sı 4-11 arasında olmakla beraber, istisnalar da mevcuttur.
Isı
Enzimatik reaksiyonun hızı ısı ile de artar. Isının başlangıçta her 10 C artışı enzim aktivitesinin % 100 artmasına neden olur. Her 10 C’lık ısı artışı için reaksiyon hızında meydana gelen artışa “o reaksiyonun ısı katsayısı” denir ve Q10 ile gösterilir. Fakat belirli bir sıcaklık aşıldıktan sonra enzimler de diğer proteinler gibi denatüre olurlar ve etkilerini kaybederler.
Her enzim için birim zamanda substratını en fazla değişikliğe uğrattığı belirli bir ısı vardır. Bu ısıya o enzimin optimum ısısı denir. Hayvansal enzimlerin çoğunun optimum ısısı 40-50 C arasındadır. Bitkisel kaynaklı enzimler daha yüksek sıcaklığa dayanıklıdır, optimum ısıları 50-60 C arasındadır.
Zaman
Bir enzim tarafından katalize edilen bir reaksiyon sürerken reaksiyonun hızı giderek düşer. Bunun nedeni reaksiyon devam ederken oluşan Ürünlerin aralarında birleşerek aksi yönde bir reaksiyon oluşturmaları, enzimin zamanla inaktive olması, reaksiyonu önleyen maddelerin teşekkül etmesi ve substratın tükenmesi gibi faktörlerdir.
Bu faktörlerin etkilerinin ortadan kaldırılması için enzim çalışmaları çoğunlukla substratın yaklaşık % 10’unun sarfedildiği reaksiyonun başlangıç aşamasında gerçekleştirilir.
Allosterik Etki
Invitro enzim reaksiyonu devam ettikçe reaksiyon Ürünlerinin enzimi inhibe ettiği görülmektedir. Bundan dolayı enzim reaksiyonunun hızı azalır. Çünkü enzim reaksiyonu geri döner özelliktedir :
B ve C oluşur oluşmaz ortamdan uzaklaştırılırsa, reaksiyon % 100 oranında tamamlanır. Aksi durumda reaksiyon ürünlerinden bir kısmı substrat ile yapısal benzerlik gösterebilir ve enzimle birleşerek onun bir kısmını inhibe edebilir. Bu inhibüsyona sebep, reaksiyon Ürünlerinin molekül yapısı bakımından substratı andırması ve enzime substrattan daha fazla bağlanmasıdır. Reaksiyon ürünü, enzim proteini ile substratın birleştiği yerin dışında bir yerde birleşebilir. Bu yere allosterik yer denir. Allosterik yere bağlanan madde enzimin etkili bölgesinde biçimsel bir değişiklik meydana getirebilir. Bunun sonucu olarak enzim proteininin şeklinin değişmesi nedeniyle enzimin substratla birleşmesi, substratın yapısına ve konsantrasyonuna bağlı olarak inhibüsyona sebep olabileceği gibi aktivasyona da sebep olabilir. Bu etkiye allosterik etki denir. Eğer inhibüsyon oluşuyorsa bu inhibüsyon Şekline allosterik inhibüsyon veya son ürün inhibüsyonu, son ürün tarafından inhibe edilen enzime de allosterik enzim denir.
Işık ve Diğer Fiziksel Etkenlerin Etkileri
Enzimlerin etkileri ışıkla artırılabilir veya azaltılabilir. örneğin kırmızı ve mavi ışık tükrük amilazının etkisini arttırır. UV ışık ise ters etki gösterir. Enzim çözeltisinin kuvvetlice çalkalanması da enzimi denatüre edebilir.
Hormonlar ve Diğer Biyokimyasal Faktörlerin Etkisi
Hormonlar, amino asitler ve diğer maddeler enzimin durumunu etkileyebilirler. Glutamat dehidrojenaz enzimi gevşek olarak bağlanmış 4 alt üniteden ibarettir. Bunlar ayrışarak enzimin aktivitesinin kaybolmasına neden olabilirler. Enzim yapısındaki bu değişme çeşitli östrojenik, androjenik ve diğer bazı steroid gebelik hormonları tarafından meydana getirilebilir. Bu durum esansiyel amino asitle, ADP, L-Löysin, L-Metiyonin ve L-Izolöysin tarafından geri çevrilebilir. Halbuki NAD enzimi steroidlerin etkisine daha duyarlı hale getirmektedir.
Enzim Konsantrasyonunun Enzim Aktivitesi Üzerindeki Etkisi
Enzim reaksiyonunun hızı enzimin substrata doygun olduğu koşullarda enzim konsantrasyonuna bağlı olarak doğrusal olarak artmaktadır. Ortamda ne kadar çok enzim molekülü varsa ve çalışıyorsa, yeterli substrat olduğu sürece reaksiyon da hızla sürecektir.
In vivo koşullarda enzimin lokalize olduğu yerde herzaman yeterince substrat bulunmadığından dolayı enzim miktarının yuksek konsantrasyonlarda bulunmasına rağmen reaksiyon hızı yukarıda anlatıldığı şekilde olmaz.
Substrat Konsantrasyonunun Enzim Aktivitesi Üzerindeki Etkisi
Enzim konsantrasyonu sabit tutularak substrat konsantrasyonuna bağlı olarak ulaşılan maksimum hız noktası Vmax adını alır. Işte ideal enzim aktivite ölçümü, hız sabitleştiğinde yapılmalıdır. Ilk hızın sabit olabilmesi için substrat konsantrasyonunun yüksek olması gerekir. Reaksiyon hızının sabit olması gerekir. Reaksiyon hızının sabit olduğu ve substrat konsantrasyonundan etkilenmediği bu noktada sıfır derece kinetiği söz konusudur.
Çoğu kez hız eğrisinden Vmax’ın ulaşıldığı noktayı tesbit etmek hatalı sonuçlara neden olabilir. Bu nedenle Vmax’ın yarısna denk gelecek ölçümler yapılır. Reaksiyon hızının 1/2 Vmax ulaştğı zamaki substrat değerine de Michaelis Konstantı denir ve Km ile gösterilir.
Substrat konsantrasyonu Km’e eşit olduğu zaman reaksiyon hızı maksimal hızın yarısına ve reaksiyon hız da kendi maksimal hızının yarısına eşit olduğu zaman Km substrat konsantrasyonuna eşittir.
Yukarıdaki şekilde bir eğri elde edildiğinde maksimum hızın yarısına karşılık düşen substrat konsantrasyonu enzimin söz konusu substrat için Michaelis sabitini (Km) verir. Km değerinin 10 katı, hatta daha da iyisi 100 katı substrat konsantrasyonlarında maksimum hızı (Vmax) büyük ölçüde ulaşılır ve reaksiyonun sıfır derece kinetiğine uyması sağlanır. Km’in 10 katı konsantrasyonda substrat kullanıldığında teorik maksimum hızın yaklaşık % 91’ine ulaşılır.
Bazı enzimler bu şekilde hiperbolik bir Micheilis-Menten eğrisi vermezler, signoid (S Şeklinde) bir eğri verirler. Bunun nedeni, enzimin birden fazla substrat molekülünü bağlayabilmesidir. Bu tür enzimlere allosterik enzimler denir. Allosterik enzimler genellikle poliner yapıda moleküllerdir. Organizmadaki biyokimyasal reaksiyonlarda hız belirleyici (hız sınırlayıcı) basamakların enzimleri, genellikle allosteriktir. Çünkü, substrat konsantrasyonu belirli bir düzeye yükselmeden reaksiyon hızlanmaz.
Substrat konsantrasyonu açısından bir önemli durum da, aşırı miktarda ortamda var olan substratın enzimi inhibe etmesidir. Ortamda çok fazla miktarlarda substrat bulunması, substrat moleküllerinin enzime bağlanmasını zorlaştırır. Buna aşırı substrat inhibisyonu denir. Enzim analizlerinde substrat konsantrasyonu belirlenirken, buna dikkat edilmelidir.
Değişen substrat konsantrasyonu aracılığı ile maksimal hız ve Km tayin edilebilir. Enzimlerin Km değerleri çok değişiktir. Bir enzimin Km değeri özel substrat/substratlarına bağlı olabildiği gibi, ısı, pH, ortamdaki iyonların etkileri gibi çevre şartlarına da tabiidir.
eline sağlık
Teşşekür ederim