Bölümler | Kategoriler | Konular | Üye Girişi | İletişim

Anahtar kilide uymasaydı

Ya Anahtar Kilide Uymasaydı?
Zülal MELEK

19. yüzyıla kadar sütün ekşimesi ve şekerin fermantasyonu (mayalanması) gibi hâdiselerin sadece canlı organizmalar yardımıyla gerçekleştirildiği düşünülüyor; ancak birinci derecede rol oynayan faktörler bilinmiyordu. 1833'te şekeri parçalayan aktif madde saflaştırılıp, diastaz (amilaz) olarak adlandırıldı. Arkasından proteinleri parçalamada vazifeli biyo-moleküllerden, pepsin keşfedildi. Biyo-molekülleri ve kimyevî maddeleri parçalayan bu bileşikler, fermentler (maya) olarak tanımlandı. Enzim terimi ilk olarak 1878'de Künhe tarafından teklif edildi. Büchner 1897'de hiç canlı hücre bulunmayan bir ortamda, şekerin üzerine maya hücresi ilâve edildiğinde şekerin mayalandığını gösterdi. 1926'da Sumner, soya fasulyesi usaresinden üreaz enzimini kristal olarak elde etti. Sonraki yıllarda yapılan araştırmalarda da saf enzimler elde edilip, bunların yapı ve özellikleri belirlendi.

Hayatın yaratılışında perde olarak kullanılan yüzlerce sebepten biri, enzimlerdir. Genelde protein yapısında olan enzimler, üç boyutlu yapıları, X ışınları ile incelendiğinde çok karmaşık görünse de (metal bulaşık teli gibi), çok ince hesaplarla dizilen tespih taneleri gibi birbirlerine eklenmiş aminoasit zincirleri şeklinde yaratılmışlardır. Enzimler sadece canlıların bünyesinde sentezlenir. Hücre içinde ve dışında da aktif olabilirler. Enzimler, solunum, büyüme, sinirlerde uyarı iletimi, kas kasılması, fotosentez, azot bağlanması, sindirim vb reaksiyonların temel bileşenleridir. Hücre içinde parçalayıcılar, sentezleyiciler ve düzenleyiciler olarak vazife gördürülen enzimler, aralıksız çalıştırılır. Hücre içinde bir saniyede ortalama 40 ayrı reaksiyon, enzimler aracılığıyla gerçekleştirilir. Reaksiyonları hızlandıran ve hiçbir değişikliğe uğramadan ortamı terk eden enzimler, birden fazla kullanılabilir. Her bir enzimin bir vazifesi vardır.

Canlılığın sebepler plânında devam edebilmesi, enerji üretimi ve tüketimine bağlanmıştır. Enerji, mitokondri isimli hücre içi enerji santrallerinde, besinlerin oksijen varlığında enzimler tarafından parçalanmasıyla üretilir. Enzimler, vücudumuzda meydana gelen bütün kimyevî reaksiyonları, vücut şartlarında hızlandırmada rol alır. Bir enzim, bir reaksiyonu 10 milyar defa hızlandırabilecek hususiyetle donatılmıştır. Böyle bir hızlandırma olmasaydı, 5 saniyelik bir reaksiyon süresi 1.585 yıla kadar uzayabilirdi. Meselâ, bir cümleyi okumak 1.500 yıl, bu makaleyi okumamız 115.000 yıl sürerdi.

Canlılığımızın devamı için ayarlanmış bu moleküllere, bütün kimyevî reaksiyonların hız ve niteliğinin belirlenmesinde rol verilmiştir. Bunlar vazife aldıkları reaksiyonlarda moleküllerin anahtarı gibidirler. Enzimlerin doğru fonksiyon görebilmesi, doğru molekülü ve bu molekülün doğru yerini bulmasına bağlıdır. Yani anahtar kilide tam oturmalıdır. Burada akla şöyle bir soru gelebilir: Ya anahtar kilide uymasaydı? Enzimlerin önemli özelliklerinden birisi de, belli reaksiyona belli enzim uyacak şekilde yaratılmış olmalarıdır. Yani her enzim, her reaksiyonu katalizlemede görev alamamaktadır. Enzimlerin katalizlemede görev alabilmesi için, tesir ettiği maddeyi tanıyabilecek şekilde yaratılmış olması gerekir. Enzimin bağlanıp tesir ettiği maddeye substrat denir. Substrat ve enzim şekil olarak birbirini tamamlar özelliktedir. Buna "anahtar-kilit münasebeti" denir. Anahtar kilide uyarsa, reaksiyon meydana getirilir (Şekil 1).

Bazı moleküllerde birleşme esnasında enzimin substrata bağlanma noktası, bağlanacağı değişik substrata göre farklı özellikte belirlenmiş olabilir. Bu değişiklik substrat-enzim arasındaki bağlanma kuvvetini artırır. Reaksiyon bittiğinde enzim reaksiyondan çıkar ve tekrar tekrar kullanılır.

Sıcak ve soğuk sularda yaşayan canlıların enzimleri istisna edilecek olursa, belirli sıcaklıklarda aktif hale geçen enzimlerin yapıları, çok yüksek sıcaklıklarda bozulacak şekilde yaratılmıştır. Çoğu canlıda, 0-50 ºC arasında çalışabilseler de, birçok enzimin en aktif olduğu sıcaklık, ekseriya 20- 40 ºC arasındadır. İnsanda vücut sıcaklığı 36,5 ºC derecedir. Bu sıcaklıkta vücudumuzdaki kimyevî reaksiyonlar enzimler vasıtasıyla yerine getirilir. Bu reaksiyonları lâboratuvar ortamında kendimiz gerçekleştirmeye çalışsaydık, çok yüksek sıcaklık ve basınç gibi şartları hazırlamamız gerekirdi. Oysaki bu biyo-kimyevî hâdiseler, vücudumuzda 36,5 ºC'de, hızlı, kolay ve sürekli olarak gerçekleşmektedir. Lâboratuvar ortamında bir kabın içine besin ve oksijen konursa, çok yüksek sıcaklık verilse bile, besinin parçalanması uzun süre alır. Halbuki bu hâdise, kâinatın ve varlıkların Terbiye Edici'sinin rahmeti altında, vücudumuzdaki hücrelerde 24 saat boyunca her saniye aksamadan gerçekleştirilmektedir.

Enzimlerin bir başka önemli özelliği, belirli pH'larda (asitlik-bazlık derecesi) en iyi aktiviteyi gösterebilmeleridir. Meselâ ağzımızdaki tükürük içindeki amilaz enzimi nişastayı parçalamaktadır. Tükürük içinde bol miktarda bulunan bu enzim, pH'ı yüksek bazik ortamlarda aktiftir. Bu sebeple de ağız içi sıvının pH'ı baziktir. Midemizde ise proteinlerin sindiriminde kullanılan pepsin enzimi amilazın aksine, asidik (pH'ı düşük) ortamlarda aktiftir. Bu yüzden midemizdeki hususi hücrelere sürekli asit salgılatılır.

Enzimlerin yaptığı vazife verimlilik açısından hayret verecek derecededir. Vücuttaki bazı kimyevî reaksiyonlarda yan ürün olarak hidrojen peroksit (H2O2) meydana gelir. Hidrojen peroksit, vücutta zehir tesiri yapan ve parçalanması gereken bir maddedir. Bu maddeyi parçalayan enzim katalazdır. Meselâ sığır karaciğerinden elde edilen katalaz, bir molekül demir taşır. Bir molekül katalaza, vücut sıcaklığında dakikada 5 milyon hidrojenperoksit (H2O2) molekülü parçalatılır. Böylece ilâhî rahmetin tecellisi olarak vücut, bizim irademiz dışında korunur. Bir molekül katalazın parçaladığı hidrojen peroksit miktarını, kimyevî reaksiyon yoluyla demir atomu, enzimsiz, yaklaşık 300 senede parçalayabilir. Normal şartlar altında, hidrojen peroksitin parçalanması için molekül başına 18.000 kalori aktivasyon enerjisi gerekmektedir.

Bilimsel makaleler