Enzimler ve Enzim Kinetiği

Enzimler, besin maddelerinin parçalanarak enerji ve biyomoleküler yapı taşlarına dönüştürülmesi; bu yapı taşlarının proteinler, DNA, zarlar, hücreler ve dokular halinde bir araya getirilmesi; hücre hareketliliği, sinirsel işlev ve kas kasılmasına güç sağlamak için enerjinin kullanılması gibi yeryüzünde yaşamı mümkün kılan kimyasal reaksiyonları katalize eden biyolojik moleküllerdir. Genel olarak enzimler; çekirdek, sitoplazma, mitokondri, mikrozom ve hücre membranında lokalize olmuşlardır. Enzimler; oksidoredüktazlar, transferazlar, hidrolazlar, liyazlar, izomerazlar ve ligazlar olmak üzere 6 ana sınıfa ayrılmaktadır. Sıcaklık, pH, enzim konsantrasyonu, substrat konsantrasyonu, zaman, reaksiyon ürünleri gibi faktörler enzim aktivitesini etkilemektedir. Bir enzimin substrat üzerindeki katalitik gücü, Michaelis-Menten sabiti (Km) ve maksimum hıza (Vmax) bağlıdır. Enzim katalizli bir reaksiyonun hızı inhibitörler ile azaltılabilmektedir. İnhibitörler, geri dönüşümlü (yarışmalı, yarışmasız ve yarı yarışmalı) veya geri dönüşümsüz inhibisyon oluşturmaktadırlar. Enzimlerin reaksiyon hızının düzenlenmesi, bir organizmanın çok sayıda metabolik sürecinin koordine edebilmesi bakımından oldukça önemlidir. Allosterik enzimler, kovalent modifikasyon gibi düzenleyici mekanizmalar mevcut enzim moleküllerinin aktivitesini değiştirebilir. Metabolik yollar, bir reaksiyonun ürününün bir sonraki reaksiyonun substratı olduğu bir dizi ardışık reaksiyonu içermektedir. Her adım veya reaksiyon genellikle ayrı bir enzim tarafından katalize edilir. Bir enzimin inaktif öncüsü zimogen olarak adlandırılmaktadır. Zimogenin aktif bir enzim haline gelmesi, aktif bölgeyi ortaya çıkaran bir hidroliz reaksiyonu veya aktif bölgeyi ortaya çıkarmak için yapılandırmayı değiştirme gibi biyokimyasal reaksiyonlar sonucu gerçekleşmektedir. Enzim bilimi, günümüzde hızla gelişen bir alandır ve yeni keşifler, bu disiplinin önemini daha da artırmaktadır. Dolayısıyla, bu bölümde sunulan bilgilerin, hem akademik hem de endüstriyel düzeyde, yenilikçi çalışmalara ilham vereceği ümit edilmektedir. Enzymes are biological molecules that catalyze the chemical reactions that make life on earth possible, such as the breakdown of nutrients into energy and biomolecular building blocks; the assembly of these building blocks into proteins, DNA, membranes, cells and tissues; and the use of energy to power cell motility, neural function and muscle contraction. In general, enzymes are localized in the nucleus, cytoplasm, mitochondria, microsomes and cell membranes. Enzymes are divided into 6 main classes: oxidoreductases, transferases, hydrolases, lyases, isomerases and ligases. Factors such as temperature, pH, enzyme concentration, substrate concentration, time, reaction products affect enzyme activity. The catalytic power of an enzyme on the substrate depends on Michaelis-Menten constant (Km) and maximum velocity (Vmax). The rate of an enzyme-catalyzed reaction can be reduced by inhibitors. Inhibitors produce reversible (competitive, non-competitive and semi-competitive) or irreversible inhibition. The regulation of the reaction rate of enzymes is crucial for coordinating the numerous metabolic processes of an organism. Regulatory mechanisms such as allosteric enzymes, covalent modification can alter the activity of existing enzyme molecules. Metabolic pathways involve a series of sequential reactions in which the product of one reaction is the substrate for the next reaction. Each step or reaction is usually catalyzed by a separate enzyme. The inactive precursor of an enzyme is called a zymogen. The transformation of the zymogen into an active enzyme occurs as a result of biochemical reactions, such as a hydrolysis reaction that exposes the active site or a change in configuration to expose the active site. Enzyme science is a rapidly developing field today and new discoveries are increasing the importance of this discipline. Therefore, it is hoped that the information presented in this chapter will inspire innovative work at both academic and industrial levels.