Enzimlerin Kullanım Alanları ve Amaçları

Enzimler Hangi Alanlarda Kullanılır?

Zamanında enzimler genelde endüstri, klinik, tıp ve eczacılık gibi alanlarda kullanılmaktadır. Enzimler ;bitkisel, hayvansal kaynaklardan ve mikro organizmalardan elde edilmektedir. Örneğin proteini parçalayan enzimlerden olan papain bitkisinden ; fisin.,incir bitkisinden; nişastayı parçalayan alfa-amilaz,çimlenmekte olan arpadan ;tripsin,büyük baş hayvanların pankreaslarından ;pepsin tavuk ve sığırların bazı sindirim lizozim,yumurta akından ;rennin veya proteaz enzimi ,süt emmekte olan buzağıların 4.midesinden endüstriyel ölçmekte üretilmektedir.

Enzim kaynağı olarak mikroorganizmalar; kolay çoğalabilmeleri , enzim oluşumunun kolay kontrol edilebilmesi gibi nedenlerden dolayı potansiyel kaynak olarak düşünülürler. Bitkilerden elde edilen proteazların yanında , bakterilerden de proteaz amilazlar ve glikoz-izomeraz gibi endüstriyel öneme sahip enzimler de elde edilmektedir. Ayrıca glikoz oksidiz ,katalaz, lipaz ,laktoz vb. daha birçok enzim küf mantarından elde edilmektedir.

Bugün tıp ,eczacılık, tarım, hayvancılık, çevre,gıda ,kağıt,tekstil,deterjan vb. birçok alanda enzimler kullanılmaktadır. Son yıllarda biyoteknoloji alanında gelişmelerle elde edilen enzimlerin kullanımının en fazla olduğu alan gıda endüstrisidir.proteazlar ve amilazlar bu alanda en çok kullanılan enzimlerdir. Eczacılıkta da enzimler kullanılmaktadır. Bu alandaki en iyi örneği ,hazım kolaylaştırıcı bazı ilaçların bileşimindeki besinlerimizin temel bileşenlerinden olan proteini parçalayan proteaz ,nişastayı parçalayan selüloz ,yağları parçalayan lipaz ve laktozu parçalayan laktaz enzimlerdir. Enzimlerin eczacılıkta kullanıma bir diğer örnek de penisilin amidan enzimidir.

Yine enzim kullanımının en fazla olduğu alanlardan biriside deterjan endüstrisidir. Deterjanlar kullanılacakları alana göre bileşimi değişen kompleks karışımlardır. Bazı deterjanlar alkali koşullarda aktivite gösteren alkali-protez (bazik) enzimlerini içerirler,bazı deterjanların yapımında da amilaz ve lipazlar kullanılmaktadır. Bu enzimlerin etkisi ile özellikle protein , yağ ve nişastanın tesiriyle oluşan kirlilik etkisi bir şekilde temizlenir. Deri işlemede ve deri endüstrisinde de enzimlerden yararlanılmaktadır. Bakteriyel protezler,deri dokusu dışındaki proteinlerin ve yağların temizlenmesinde bazı proteazlar

Deriden kılların ayrılmasında ve derinin yumuşatılmasında kullanılmaktadır. Ayrıca çeşitli selülozlu atıkların karbon kaynağı olarak kullanılmasında ,kalitesiz yağlardan daha kaliteli yağların elde edilmesinde enzimlerden yararlanılmaktadır.

Yapılan pekçok araştırma sonucunda,enzimlerin kullanım alanları giderek artmaktadır.Özellikle son yıllarda rekombinant-DNA teknolojisine paralel olarak ,yeni ve istenilen özellikteki enzim elde edilmesi mümkün olmaktadır;buna bağlı olarak da enzim kullanımı giderek yaygınlaşacaktır.

Enzim Yetersizliği ve Metabolik Bozukluklar

Canlı da her kimyasal tepkimenin belli bir enzim yardımıyla yürüdüğünü açıklamıştık. İşte herhangi bir enzim doğuştan gelen ve DNA yapısında bir hataya bağlı olan genetik bir nedenle yapılamıyorsa ,yardımcı olduğu tepkime gerçekleşmez. Sonuçta ,enzim yetersizliğinden dolayı anormallikler ortaya çıkar. Enzim hastalıkları en çok akraba evliliklerinden doğan çocuklarında görülür.

Uzmanlar bozuklukları; protein, karbonhidrat metabolizmaları ile sindirim sisteminde görülen aksamalar olarak belirtmiş ve bu bozuklukların giderilmesi için dikkat edilecek hususları da ;enzimi yetersiz olan besin öğelerinin alınmaması ;veya sınırlaması bunun da normal gelişme ve büyümeyi etkileyecek şekilde olması gerektiği şeklinde açıklamışlardır.

Özellikle Akdeniz bölgesinde bakla yiyen bazı insanların öldüğü gözlenmiştir. Bunun sebebi ise glikoz-6-fosfat dehidrogenaz enziminin Çukurova yöresinde insanların %8inde bulunmamasıdır. Bu enzim ,oksijen miktarın ayarlanmasında rol aldığından eksik olan bünyelerde,anti-oksijen taşıyan bir maddenin vücuda girmesi durumunda kan hücreleri hızla ölür. Bu yüzden anti-oksijen taşıyan bakla da bu üzücü olayın ortaya çıkmasına yol açmaktadır.

Enzimler Nasıl Çalışır?

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 İlginç Enzimler ve Özellikleri

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.