Biyokataliz
Nişasta çözeltisi deney tüpünde tükürükle karıştırılırsa, nişasta molekülleri malt şekerine parçalanır. Burada tükürükde bulunan bir enzim olan "ALFA-AMİL AZ" etkilidir. Nişasta, tepkime maddesi (=substrat). alfaamilazın katalitik etkisi ile "MALTOZ" yani ürüne (=produkt) parçalanır. Enzimler genelde "-az" son ekini alır; ama tükürükdeki "PİTYALİN", midenin "PEPSİN", acı bademin "EMULZİN" adlı enzimlerindeki gibi bazıları da "-in" son eki taşır.
Enzimler protein olup, metabolik olayların tümü için biyokatalizör görevini yapar. Enzimler aktivasyon enerjisini azaltıp tepkime hızını sıcaklığında gerçekleşmesini sağlar. Böyle bir tepkimede bağlar gevşetilip çözülmelidir.Bu ise enerji gerektirir. Enzimler bu enerji miktarını azaltır ve reaksiyon oda sıcaklığında bile olur.
Enzim atik Bir Tepkimenin Olaylanması
Şu ana kadar canlı hücrede belirlenmiş olan enzim sayısı 3 bindir. Bunların 150'si izole edilerek çok iyi incelenmiştir. Hepsi protein zincirleri olup çok karmaşık bir yapı gösterir. Enzimde, substratın (=maddenin) bağlandığı torba gibi olan bir bölüm vardır. Buraya AKTİF veya KATALİTİK MERKEZ denir. Aktif merkez, genelde enzimin iç kısmındaki hidrofob (=suyu reddeden) çantada bulunur. Her enzimin bir aktif merkezi olup burada maddenin katalitik dönüşümü gerçekleşir. Burada kimyasal bir tepkime olaylanır. Değişen substrat molekülü gevşek bir bağla enzime girer. Bu bağlanmaya "ENZİM-SUBSTRAT-KOM-PLEKSİ" denir. Enzimler bağlan gevşeterek substrat molekülünün mekansal yapısını değiştirir. Bu kompleks daha sonraki Dır lepıdmede ürüne ayrılır.
Bu arada enzim molekülü tekrar serbestleşir. Nişasta parçalanması örneğindeki gibi substrat "NİŞASTA-ALFA AMİLAZ KOMPLEKSİ"ne dönüşür. Bu da maltoz ürününe ve değişmeyen enzime parçalanır.Tek bir enzim molekülü ortalama olarak dakikada kendi substratının 100 000 molekülünü değiştirebilir. Bir dakikada enzim molekülünün değiştirdiği substrat molekülü sayısına "DEĞİŞİM SAYISI" denir. Bu sayı enzim aktivitesi için bir ölçüttür.
Enzim ve substrat arasındaki reaksiyon "ANAHTAR-KİLİT KURAMI" ile karşılaştırılır. Sadece belli bir substrat, enzimin "AKTİF MERKEZİNE" uyar. Enzimler, genellikle bir substrat molekülünün tek bir reaksiyonunu katalizler. Yani enzimler "SUBSTRAT a" ve TEPKİME'ye özelleşmiştir. Örneğin bir aminoasit, NH3 ayrılması ile "KETO ASİDE" okside olabilir veya ondan C02 ayrılabilir ya da onun NH2- grubunu "OKZALİK ASİDE" taşıyabilir. Bütün bunlar tepkimeye katılmış olan enzim çeşidine göre değişebilir İki şekerli maltoz, maltaz enzimi ile en kısa zamanda iki molekül glikoza parçalanır. Aynı şekilde iki glikoz molekülünden oluşan selüloz ise yıkılmaz, zira moleküller birbirlerine başka şekilde bağlıdır.
Enzimlerin bu özelleşmesi nasıl açıklanır? Enzimin protein zinciri öyle üç boyutlu kodlanmıştır ki, katalitik etkili gruplar enzimin aktif merkezine girer. Aktif merkezde Uç bağlantı noktası alınırsa substrat molekülü yanlız bir yöne gider. Bu şekilde değişim için belli substrat molekülü seçilmeli izomerler; yani mekansal olarak farklı olmayan maddeler bile ayrılır. Böylece bir enzimle, bir aminoasit dekarboksile (CC^'nin parçalanması) edilir. Başka bir enzim, aynı aminoasidi deamine (amino grubunu parçalama) eder. Enzimler sadece bağları parçalamakla kalmaz, aynı zamanda glikozdan nişasıa yapılmasından olduğu gibi de bağları da birbirine bağlar.
Bir Reaksiyonun (=Tepkime) Oluşma Koşulları
Yumurta akı pişirilir ya da kuvvetli bir asitle muamele edilirse, hemen topaklaşır. Aynı şekilde enzim molekülleri de sıcaklık pH değeri değişmelerine karşı duyarlıdır. Sıcaklığın artmasına bağlı olarak bütün kimyasal tepkimelerde olduğu gibi enzimi katalizliyen olaylarda da tepkime hızı artırılır. Bu hız, enzim proteinin sıcaklığa duyarlılığı ile sınırlıdır. Enzimler, bu iki etmen nedeni ile bir sıcaklık optimumu (=en uygun sıcaklık gösterir). Örneğin sıcak kaplıcalarda yaşıyan bakteri enzimlerinde bu sıcaklık 80 C üzerindedir. Enzimlerin sıcaklık optimumu memeli hayvanlarda ve kuşlarda vücut sıcaklığı düzeyindedir (vücut sıcaklığı 36.5-37 °C; kuşlarda 41-43 C'dir). Enzimatik tepkimelerde etkili olan bir başka etmende pH değeridir. İnsanın sindirim organında farklı pH değeri görülür: Nişastayı parçalayan alfa-amilaz enziminin etkili olduğu ağızda pH değeri 7'dir. pH değeri midede 1.5 olabilir. Orada da işlevsel enzimler bulunur. Örneğin proteini parçalayan pepsin gibi. İnce bağırsakda bazik bir pH değeri olan 8 hakimdir. Burada proteini parçalayan tiripsin görev yapar. Adı geçen bu enzimler belirtilen pH değerlerinde en yüksek etkiye sahiptir. Yani bütün enzimler böyle bir pH değeri gösterir. Bağırsaktaki bazı sindirim bozukluklarında sindirim enzimi preparatları ağız yoluyla alınır. Protein yapısındaki bu enzim preparatlarının midedeki pepsin tarafından yıkılmamaları gerekir. Bu nedenle tedavi için verilen enzim preperatları mide öz suyunun etkili olmadığı kapsüllere konulur. Böylece bu preparatların tedavisi gereken bağırsağın bazik ortamında çözülmeleri sağlanır. Enzimlerin çoğu substratın (=maddenin) ismine - ase (=az)eki getirilerek adlandırılır (Örneğin nişasta yani amilumdan amilaz; maltozu katalizliyen maltaz gibi). Bütün enzimlerin doğru bir şekilde sınıflandırılması gerekir. Bunun için altı sınıf vardır. Bunlar Uluslararası Enzim Komisyonu tarafından belirlenir. Örneğin alfa-amilaz şu şekilde açıklanır: Alfa (l-4)-Glucan 4- glucano-hidrolaz, 3 nolu ana sınıf olan hidrolazlardandır.
aynı enzim kimesini katalizliyen, ancak farklı moleküler yapıya sahip olan enzimlere İZOENZİM denir. İzoenzimler uygun ayrım yöntemleri, örneğin elektroforezle izole edilebilir. En iyi bilinen izoenzim örneği laktat-dehidrogenaz'dır.
