ENZİMLER

[crayz_girl]

Sitemizin bu bölümünde,canlılarda bulunan enzim ve hormonlar deyip geçitiğimiz, fakat hücre ve vücut içerisinde insanı hayrete düşürecek derecede görevler üstlenmiş moleküllerden bahsedeceğiz.

Bu moleküller vücut ve hücre içerisinde hiç durmaksızın harıl harıl çalışırlar.Örnek verecek olursak hücre içerisindeki enzimlerden bir tanesi, bir saniyede 40 ayrı reaksiyona girebilmektedir.Bu bir kimyasal enzim için çok yüksek bir hızdır.Fakat hücrelerinizde bu enzimlerden binlercesi vardır.Ve herbir enzim birbirlerinden bağımsız olarak hiç durmadan reaksiyona girerler.

Enzimlerin 3 boyutlu yapıları oldukça karmaşık bir düzene sahiptir.X ışını difraksiyonları ile belirlenen bu şekiller arap saçı gibi görünsede aslında enzimler çok hassas bir hesapla üretilmiş moleküllerdir.Aşağıdaki resimde, enzimin yapısını gösteren bir bilgisayar çizimi görmektesiniz.


Yandaki şekilde görüldüğü gibi vücudumuzda trilyonlarcası bulunan bu enzimler oldukça karmaşık bir yapıya sahiptir.Hatırlarsanız enzimlerin aminoasit zincirlerinden meydana geldiğini söylemiştik.

Bu karmaşık yapılı enzim aslında düz bir aminoasit zincirinden meydana gelmiştir.Fakat bu kadar karmaşık olmasının nedeni zincirdeki bazı aminoasitlerin diğer bazı aminoasitlerle bağ yapmasından dolayıdır.

Enzimlerin görevlerine gelince ;

Enzimler bir kimyasal tepkimeyi hızlandırmak için tepkimeye katılan fakat hiçbir değişikliğe uğramadan tepkimeyi terkeden mükemmel moleküllerdir.Her enzimin çok özel bir fonksiyonu vardır.Herbiri protein yapıda olmasına karşın hiçbirinin gorevi aynı değildir.Bunun nedeni ise az önce bahsettiğimiz 3 boyutlu yapısından dolayıdır.





Enzimlerin diğer önemli ozelliği ise sabit bir sıcaklıkta ve sabit bir pH da maksimum hızla çalışmalarıdır.

Örneğin ağızınızdan salgılanan tükürük sıvısı içerisindeki enzimler, yanlızca pH ı yüksek olan ortamlarda, yani bazik ortamlarda çalışabilirler.Fakat buna karşın midenizdeki enzimler ise pH ı yanlızca 2-3 arasında olan ortamlarda çalışabilmektedir.İşte bu yüzdendir ki midenizdeki enzimlerin çalışabilmesi için mide sürekli olarak asit salgılar.Bu sayede pH 1-2 seviyesine kadar düşürülür.

Hücre içerisinde ise insan aklının kavrayamayacağı derecede karmaşık kimyasal tepkimeler meydana gelir.Bir hücre içerisinde meydana gelen kimyasal reaksiyonlar o kadar karmaşıktırki bu işlemleri meydana getirecek bir fabrika kurmaya kalksanız, bu fabrikayı İstanbul şehri kadar büyük bir bir arazi üzerine kurmanız gerekecekti.

İnsan vucudunda 1 degil 60-70 trilyon tane hücre olduğunu düşünürseniz karmaşıklığın boyutunun ne kadar büyük olduğunu hayal etmeye başlarsınız.

Enzimlerin çalışma şekli:

Enzimler başardıkları işler yanında çalışma şekilleride hayli ilginçtir.Bir enzim sahip olduğu 3 boyutlu yapısıyla yanlızca bir kimyasal tepkimeyi katalizleyebilir.Bir kimyasal tepkimeye giren enzim başka hiçbir kimyasal reaksiyona girmez.

Reaksiyona giren enzimi bir "U" şekli olarak düşünürsek bu enzimin içine yerleşecek madde (substrat) ancak çubuk şeklinde olmak zorundadır.Eger kimyasal maddeler daire, kare veya başka tip sekillerde olursa enzim tarafından katalizlenemez.


Şekilde görülen animasyonda bir enzimin çalısması çok güzel bir biçimde tasvir edilmiş.Enzim tıpkı bir "E" harfine benzetilmiştir (yeşil renkli).Enzimin, üzerinde değişiklik meydana getirdiği madde ise sarı olarak gösterilmiş (substrat).

Enzim E şeklinde olmasına karşılık etki ettiği madde tam ona uyacak şekildedir.Eger etkiledigi madde U şeklinde değilde F veya T gibi başka şekillere benzeseydi o takdirde kimyasal tepkime gerçekleşmeyecekti.Bu ise enzimleri birbirinden ayıran en önemli özelliktir.

Enzimden ayrılan kırmızı ve mavi şekiller ise etki ettiği maddenin son şeklidir.Yani A maddesi B + C maddesine dönüşmüştür.

Basit bir animasyonla gördüğümüz bu enzim-substrat işlemini birde gerçek haliyle görelim.







Soldaki şekilde, animasyonda şematize edilen enzim-substrat kompleksi çok net bir biçimde görünmektedir.

İşte vücudunuzun her hücresinde bunun gibi binlerce enzim-substrat kompleksi her salise birbirleriyle reaksiyona girmektedir.

Hücrede bulunan binlerce enzimden bir kaç tanesinin eksikliği kimyasal reaksiyon faaliyetlerini arap saçına döndürmektedir.Bu enzimler hücre için "olmazsa olmaz" niteliktedir.

Hepimizin çok iyi bildiği bir hastalık olan "Albinizm" hücredeki enzimlerden yanlızca bir tanesinin eksikliği neticesinde meydana gelen bir hastalıktır.

Bu hastalığa neden olan problem ise şu şekilde meydana gelir.

Tirozin Tirozinaz > Melanin





Bilindiği gibi deriye renk veren pigmentin adı "Melanin" dir.Bu pigment gerekli miktarlarda üretilerek deriye belli bir renk tonu kazandırılır.

Fakat "Albinizm" hastalığı mevcut olan kişilerde yukarıdaki denklemde görülen "Tirozinaz" enzimini sentezleyen DNA hasar görmüştür.Dolayısıyla DNA hatalı olduğu için Tirozinaz enzimini üreteceği yere şekli değişik başka bir enzim üretmektedir.Bu enzim ise Tirozin maddesini tanıyamamakta, ve Tirozin maddesini Melanin pigmentine çevirememektedir.

Hücredeki bu reaksiyon Tirozin aşamasında duraklayınca, hasta kişide albino deri ve albino saç meydana gelmektedir.Yani bembeyaz bir ten.

Bu örnekten anlaşılacağı gibi organizma içerisinde tek bir enzim eksikliği bile çok büyük tahribatlara neden olabilmektedir.

Bunun tam tersine güneşe çıkan insanların ise deri rengi bir süre sonra kararmaya başlar.Bunun nedeni hücredeki bazı enzimlerin eksikliğinden değil, yanlızca güneş ışığının Tirozinaz enzimini aktive etmesinden dolayıdır.Tirozinaz enzimi güneş ışığına maruz kaldığı zaman çok aktif bir hale geçer.Tabii enzim canlanırken aynı zamanda DNA ile senkronize çalışmaya başlar.DNA durmadan Tirozin üretir, Tirozinaz enzimi ise aktif konumda sürekli olarak Tirozine saldırır.

Tabii sizin derinizde sürekli Melanin pigmenti birikir ve kararmaya başlarsınız.

Bazı ilginç enzimler

Vücudun vazgeçilmez askerleri olan enzimlerden bazıları gerçekten oldukça ilginç görevler üstlenmişlerdir.İlginç görevleri olan enzimlerden DNA ile birlikte çalışanlar bunların başında gelir.

DNA, kendinin kopyasını çıkarabilen bir moleküldür.Tabii bu işi kendi başına yapamaz.Bunun için birçok enzim görev alır.Özellikle DNA replikasyonundan (kopyalama) sonra bazı enzimler DNA ya tıpkı bir annenin yavrusuna baktığı gibi bakarlar.

Mesela DNA kendini kopyalar kopyalamaz bazı enzimler DNA üzerine hücum ederek derhal tarama yapmaya başlarlar.Yaptıkları bu taramalarla DNA üzerinde yanlış kopyalanmış bir baz'a rastlarlarsa derhal bu baz'ı yerinden sökerler.Daha sonra sökülen bu yanlış baz'ın yerine doğrusunu ekleyerek hatayı giderirler.

Diger bir enzim bu enzimin ardından yenilenen bölgeye müdahele ederek yerleştirien doğru baz'ın yerine sıkıca bağlanmasını sağlar.

Diğer bir ilginç enzim ise DNA dan RNA sentezi sırasında görev alır.Bu enzim sentezlenen RNA da yanlış ve gereksiz kopyalanmış bazları tek tek yerinden sökmek yerine, yanlış bazların sıralandığı bölgeleri tespit ederek baz dizilerini bu bölgelerden makas gibi keser.Fakat bu kesme işlemi tek bir bölgede değilde birden fazla bölgede meydana gelince DNA parça parça ayrılmaya başlar.

Ama hücre bununda önlemini alarak olay yerine ikinci bir enzimi gonderir.Bu enzim ise parça parça ayrılmış enzimleri kollarından tutarak yanyana getirir ve birbirine bağlar.

Enzim adını verdiğimiz kompleks molkeüller, aslında hücre içerisinde üstlendikleri görevleri bakımından birer mucizedirler.Aminoasitlerden oluşan şuursuz birer molekül yığını olmasına karşın oldukça iyi düşünülmüş fonksiyonarı yerine getirirler.

Vücuttaki olağanüstü karmaşa

Vücutta vuku bulan karmaşalara değinmeden önce "Hormon" adı verilen maddelerin ne olduğunu öğrenmemizde fayda var.

Hormonlar, vücudun bazı özel bölgelerinde üretilip kana verilen ve kan yoluyla vücudun başka bölgelerine iletilen proteinlerdir.Bu proteinler tıpkı enzimler gibi çalışarak, kan yoluyla ulaştıkları organı ya aktive eder yada inaktive ederler.Hormonlar bundan başka terleme, suyun geri emilimi, üreme, hücre çoğalması vs. daha birçok metabolik faaliyetlerde görev alır.

Hormonlar enzimlere çok benzerler.Tek farkları enzimler gibi sürekli olarak kimyasal reaksiyonlara girip çıkmazlar.Ayrıca kan yoluyla ulaştıkları organlar üzerinde yaptıkları etkiler uzun sürelidir.

Şu an bilgisayar başında susamış olabilirsiniz.Eğer susadıysanız veya acıktıysanız, duyduğunuz bu hisler tamamen hormonal kaynaklıdır.Mesela acıktığınız vakit vucudun belirli bölgelerinden salgılanan hormonlar beyine ulaşarak beyinde bir açlık hissi oluşturmaya başlarlar.Dolayısıyla sizde bir yemek yeme isteği doğar.

Başka bir örnek verelim ;

Bir insan fazla şekerli ve karbonhidratli yiyecekler yediyse, kanındaki glikoz miktarı çok yükselir.Kanda şeker miktarının yükselmesi tansiyon açısından tehlikelidir.Fakat mucizevi hormonlarımız burada devreye girerek fazla miktardaki glikozu "glikojen" adı verilen bir maddeye dönüştürerek kısmen etkisiz hale getirir.Eğer vücudunuzda böyle bir kontrol sistemi olmasaydı şu an seker komasında olacaktınız.

Verdiğimiz bu örnekler vücutta yürütülen kontrol mekanizmalarından yanlızca iki tanesiydi.Fakat bu kontrol sistemleri örnekte belirttiğimizden çok daha karmaşık bir şekilde yürümektedir.

Birde bu karmaşayı şekle dökmeye kalkışalım.


Merak etmeyin şekilde nasıl bir mekanizma olduğunu uzun uzun açıklamayacağım.Bu şekil kısaca şunu demek istiyor.
"Bu feedback (kontrol) sistemi yanlızca eşey organları ile beyin arasındaki irtibatı sağlamak içindir."

Evet şekil aynen böyle söylüyor.Fakat insan vücudunda kontrol altına alınması gereken organlar yanlızca eşey organları değildir.Böbrek, karaciğer, tükürük bezleri vs.. daha birçok organ ve yardımcı bezler bu derece karmaşık sistemlerle kontrol edilmektedir.

Bu derece kompleks kontrol mekanizmalarında iş gören binlerce enzimin birbirlerini etkilemeden fonksiyonlarını yerine getirmesi oldukça şaşırtıcıdır.Öyle ki canlı organizmalarda şuursuz atomlardan beklenilmeyecek bir sistematik iş birliği ile karşılaşmaktayız.

Doğadaki hangi canlı türünü incelersek inceleyelim karşımıza çarpık düzensiz yada karmaşadan uzak sade bir yapı çıkmaz.Her canlı muazzam bir karmaşa ve düzen içerisinde vücut bulmaktadır.



Hormon sistemlerinin çok karmaşık olduğuna değindik, ancak bu hormon sistemlerinin kompleksliği bir yana her canlı için çok spesifik hormonlarda mevcuttur.Bu hormonların herbirini ayrı ayrı ele almak mümkün olmadığı için insan hormonlarına ve bu hormonların hangi organlardan salındığına değinmeye çalışacağız.

Kısacası hormonların insan vücudunda nekadar mühim roller oynadığını ve kontrol mekanizmalarındaki üstün tasarımı anlatacağız.Öğrencilerin faydalanabileceği bir yazı olmasına karşın biyolojiye uzak kimselerinde zevkle okuyacağı şekilde sadeleştirmeye çalıştık.