Bütün canlılarınki gibi insan vücudu da binlerce kimyasal maddeden oluşur. Bu maddelerden bazıları, örneğin tırnakların, saçların ve kılların yapısındaki maddeler ölüdür ve vücuttaki hiçbir etkinlikte rol almaz. Oysa öbür maddelerin hemen hepsi sürekli değişiklik geçirir. İnsan soluk alırken, hareket ederken, yemek yerken, büyürken ve vücuttaki hücreler ile dokular yenilenirken bu kimyasal maddeler her saniye parçalanıp yeniden oluşur.
Canlılardaki kimyasal tepkimelerin incelenmesine biyokimya denir . Eğer enzimler olmasaydı, biyokimyasal tepkimelerin çoğu ya hiç olmayacaktı ya da son derece yavaş gerçekleşecekti. Kısacası enzimler, vücuttaki kimyasal tepkimeleri gerektiği gibi hızlandıran ya da yavaşlatan, ama bu tepkime sırasında hiçbir yapısal değişikliğe uğramayan birer katalizör'dür.
Enzimler protein yapısındadır ve bütün proteinler gibi aminoasit denen uzun zincirlerden oluşmuştur . Aminoasitler bir kolyedeki boncuklar gibi yan yana dizilmiş ve karmaşık bir biçimde birbirine bağlanmıştır. Her enzim yalnızca özel bir kimyasal tepkimeyi hızlandırabilir. Yani vücuttaki kimyasal tepkimelerden her birini denetleyen ayrı ve tek bir enzim vardır.
ENZİMLER ve ÖZELLİKLERİ
Enzimler, canlılarda devam etmekte olan binlerce reaksiyonu hızlandıran biyolojik katalizörlerdir.
A. ENZİMLERİN KİMYASAL YAPISI
Enzimler yapılarına göre iki gruba ayrılır.
1. Basit enzimler
Sadece protein molekülünden oluşurlar.
2. Bileşik enzimler
Protein yapısına protein olmayan kofaktör veya koenzim denen yapıların bağlı olduğu enzimlerdir. Bunlara holoenzim de denir.
Şekil : Enzimlerin Genel Yapısı
Koenzim olarak; bazı vitaminler ve bazı mineraller (kofaktör) olmak üzere iki molekül çeşidinin herhangi birisi görev yapabilir.
Prostetik grup : Organik bileşiklerdir. Apoenzim’e devamlı bağlı kalırlar. Örneğin katalaz enziminin prostetik grubu hem isimli bir moleküldür.
Vitaminler : Organik bileşik olan bu yapılar geçici olarak Apoenzime bağlanırlar.
:-):-):-):-)l iyonlar : Enzim aktivitesinin çoğunda :-):-):-):-)l iyonlarına ihtiyaç vardır. Bunlara kofaktör de denir.
B. ENZİMLERİN ÇALIŞMASI
Enzimler etki etttiği molekül olan substrata, anahtar-kilit uygunluğu gösterecek biçimde bağlanır. Bağlanma geçici bir süre devam eder.
Reaksiyon sonunda enzim aynen kalır. Substrattan ise yeni ürünler oluşur. Bu olay geri dönüşümlü olarak da gerçekleşebilir.
Şekil : Enzimin Substratına Etki Biçimi
C. ENZİMLERİN GENEL ÖZELLİKLERİ
Enzimler aktivasyon enerjisini düşürürler.
Tepkime sonucu enzimlerin miktarları değişmez.
Reaksiyondan değişmeden çıktıkları için tekrar tekrar kullanılabilirler.
Enzimatik reaksiyonların çoğu tersinir (dönüşümlü) olarak gerçekleşebilir.
Bazı enzimler hücre dışında da aktiftirler.
Her reaksiyon için özel bir enzim vardır.
Sindirim enzimleri sindirim boşluklarına özel kanallarla taşınırlar.
1. Enzim ve Substrat Miktarı
Ortamdaki madde (substrat) ve enzim miktarlarına bağlı olarak gerçekleşen reaksiyonların grafikte gösterimi aşağıdaki gibidir.
Şekil : Reaksiyon Hızının Değişmesi
2. Sıcaklık Her enzim belirli bir sıcaklıkta maksimum hızda çalışır. Enzim aktivitesi 0 °C’den düşük sıcaklıkta görülmez. Fakat 0 °C’deki sıcaklık enzim yapısını bozmaz. Sıcaklık artmasıyla enzim aktivitesi artar. 40 °C den sonra tepkime hızı yavaşlar.
Enzimler pH değişimlerine karşı çok duyarlıdırlar. Genellikle nötr ortamda en iyi reaksiyon verirler. Ancak bazı hallerde enzimler en yüksek etkinliği belirli bir pH derecesinde gösterirler. Örnek : Midedeki pepsin enzimi pH: 2 de en aktiftir.
4. Substrat Yüzeyi
Enzimden etkilenen maddenin yüzeyindeki artış tepkimeyi hızlandırır.
enzim gen ilişkisi
Bazı kimyasal maddeler enzimleri etkisiz hale getirir. Bazı yılan, akrep zehirleri de kimyasal olarak enzim aktivitesini etkilerler. Bunlarainhibitörler denir. Bazı maddelerin ortamda bulunması enzim çalışmasını hızlandırır. Böyle maddelere aktivatör denir. Bazı iyonlar ve su aktivatöre örnek verilebilir.
Her gen bir polipeptid (protein) dizisinin sentezinden sorumludur.
Anahtar-Kilit Modeli
Biyologlar her enzimi, yalnızca belirli bir kilide uyan ve ancak o kilidi açan bir anahtar olarak düşünürler. Enzimin uyduğu bu kilide, daha doğrusu enzimin değiştireceği maddeye alttepken denir. Her alttepkenin kendine özgü bir biçimi vardır. O alttepkene uygun olan enzim, tıpkı bir anahtarın kilide girmesi gibi, gidip o maddeye bağlanır. Bu iki madde birleştiği zaman, enzim alttepkeni bükerek ya da gererek iki parçaya ayırır; ama enzim molekülü hiç değişmeden kalır. Bazen de enzimler bir maddeyi parçalamak yerine iki ayrı maddeyi tek bir parça halinde birleştirebilir.
Vücudun temel yapıtaşları olan ve bir canlının amip mi, insan mı, yoksa bir meşe ağacı mı olacağını belirleyen değişik tipteki proteinlerin yapımına pek çok enzim katkıda bulunur. Enzimler de birer protein olduğuna göre, bu maddelerin yapımını da başka enzimler denetler. Vücutta hangi tip enzimlerin, dolayısıyla hangi tip proteinlerin yapılacağına ilişkin bilgileri ve komutları taşıyan genlerdir
Sindirim gerçek anlamda beyinde başlar. Neyse ki herhangi bir sindirim enzimi beyinde salgılanmaz, fakat görme ve koklama gıdaların alınabilmesi için ağız boşluğunun hazırlanmasını sağlayan tükürük salgılanmasını tetikler.
Lokmaların yenilme, öğütülme ve tükürük enzimleriyle karışmasını takiben amilaz enzimi gıdaların daha küçük yapılarına ayrıştırılması sürecini başlatır.
Lokmalarımız kas hareketleriyle birlikte yuvarlanarak boğazımızdan geçer ve mağara gibi olan mide boşluğuna girdikten sonra telaşlı bir faaliyet başlar. Proteinleri parçalayan bir enzim olan pepsini aktive eden hormonlar salgılanmaya ve asitler oluşmaya başlar.
Mide, gıdaların enzim ve asitlerle iyice karışması için kasılma hareketlerine başlar. Yaklaşık bir saat sonra mide içeriğini faaliyetlerin iyice yoğunlaşacağı ince bağırsağa boşaltır.
Safra kesesindeki safra ve enzim bakımından zengin alkali pankreas sıvısı bağırsağa boşalmaya başlar. Amilaz karbonhidratları uzun şeker zincirlerinden (polisakkaritler) ikili şekerlere (disakkaritler) dönüştürmeye başlarlar. Proteaz proteinleri aminoasitlere ve Lipaz da yağları yağ asitlerine dönüştürmeye başlar.
Bağırsak duvarlarındaki hücreler son derece uzmanlaşmış olan sükraz gibi enzimleri üretirler. Sükraz, sakarozu vücudumuzun alabileceği form olan glikoz ve fruktoza dönüştürür.
Diğer enzimler (disakkaritler) maltaz (glukoz-glukoz) ve laktazı (glukoz-galaktoz) içerir.
Bitki Enzimleri
Ekosistemimizin içsel bir bileşeni olan bitkiler aynı zamanda kendi enzim dizileriyle donatılmışlardır.
Makineler karbondioksit ayarlar ve bitkiler fotosentez denilen karmaşık bir süreçle, bu karbondioksiti emerek ışığında yardımıyla atmosfere yayılan oksijen üretimine neden olurlar. Buna eş zamanlı olarak da, karbonhidrat, protein ve yağların temelini oluşturan karbon atomunun temelini oluştururlar.
İnsanlar ve hayvanlar hep birlikte bitkilerle beslenirler ve besin zincirinin yayılımını sağlarlar. Ne kadar “yeşil” olması için çabalasak da, biz insanlar fotosentez yapamayız.
Bitki enzimleri, insanların metabolik enzimlerinden farklıdırlar ancak yine de insan sindirimi üzerinde bazı faydaları vardır. Bitkiler ve meyveleri farklı biçim ve oranlarda enzimler barındırırlar.
Muz nişastalı bir meyvedir ve nişastayı basit şekerlere parçalayan amilaz enzimini içerir. Mango tatlı, sulu ve daha aromatiktir ve kendine özgü enzimiyle hayranlık uyandırır. Avokado yüksek yağ içeriğine sahiptir ve zorunlu olarak büyük oranda lipaz enzimine sahiptir.
Bu bitki enzimleri gizemli bir şekilde olgunlaşma ve son durumda ayrışma işlevleri için belli meyvelerde bulunurlar.
Eğer olgun meyveleri seçerek bir kavanozda belli bir zaman tutarsak fermantasyon süreci boyunca şeker etanolize olur ve antik zamanlardan bu yana bilinen alkole dönüşür.
Enzimler yüksek ısıda pişirilmeyle yok zarar görürlerken meyvelerin ham olarak tüketilmesi konusunda çok şey yazılmış ve söylenmiştir.
Sistemik Enzimler
Genellikle oral olarak, özellikle hayvansal kaynaklardan alınan enzimler midedeki asidik ortama tahammül edemezler ve sonuç itibariyle protein oldukları için bizzat kendi sindirim sistemimiz sayesinde ayrıştırılırlar.
Bu enzimler arasında bazı istisnalar vardır ve bunlar doktorlar tarafından bazı hastalıklarda tedavi amaçlı olarak kullanılırlar. Papaya meyvesinden elde edilen Papain enzimi özel bir protein parçalama (proteolitik) özelliğine sahiptir. Papaya suyunun sert ete sıkılması etin yumuşamasına olanak sağlar.
Tıbbi uygulamada papain travma, cerrahi ve iltihaplanmadan kaynaklanan doku şişliklerinin tedavisinde, yara iyileştirmede ve aşırı mukoza üretiminde kullanılır.
Ananastan elde edilen Bromelain enzimi ticari yumuşatıcı olarak kullanılır ve iltihap sökücü olarak lanse edilir.
İpekböceğinin bağırsağı ve bakterilerden elde edilen Serratiopeptidaz enzimi mukoza azaltma etkisine sahiptir ve solunum sistemi iltihaplanmasının tedavisinde kullanılır. Ayrıca Fibrokistik meme tıkanıklığından kaynaklanan ağrıların dindirilmesinde kullanılır.
Sitemik enzimlerin kalp krizi ve kanser tedavisindeki etkilerine dair iddialar ise henüz ispatlanamamıştır.
Değişik Enzimler
Canlının basit ya da gelişmiş olmasına göre hücrelerinde yüzlerce ya da binlerce değişik enzim bulunur. Bunlardan bazıları besinlerin sindirilmesinde önemli görevler üstlenir. Örneğin laktaz enzimi sütteki laktoz şekerini, tükürükteki amilaz enzimi yiyeceklerdeki ni-şastalı maddeleri parçalar. (Enzimler genellikle bağlandıkları alttepkenin adına az soneki getirilerek adlandırılır: Laktozu parçalayan laktaz enzimi gibi.) Pepsin midede bulunan ve yiyeceklerdeki proteini parçalayan güçlü bir enzimdir. Glikozun (şeker) parçalanarak yaşamsal tepkimeler için gerekli enerjinin açığa çıkmasında da bir düzine kadar enzim rol oynar.
Bazı insanların vücudunda gerekli enzimlerin üretilememesi ve eksikliği çeşitli hastalıklara yol açar. Örneğin fenilketonüri denen kalıtsal hastalık, bir aminoasit olan fenilalanini parçalayan fenilalanin hidroksilaz enziminin yokluğundan kaynaklanır. Fenilalanin oranı düşük yiyeceklerle özel bir beslenme rejimi uygulanmadıkça, enzim eksikliği nedeniyle bu madde parçalanamaz ve hastada beyin dokularının yıkımı, zekâ geriliği gibi ağır belirtiler görülür.
Vücut dışındaki doğal süreçlerin çoğu da enzimlere bağlıdır. Mantar türü olan mayalar ürettikleri enzimle şekeri parçalarak alkol ve karbon diokside dönüştürür; bu sürece mayalanma denir (bak. Mayalanma). Enzimlerin biyokimyasal tepkimelerdeki katalizleyi-ci işlevini ilk kez 1897'de Alman biyokimyacı Eduard Buchner mayalanma olayını inceleyerek kanıtlamıştı. Bir enzimi laboratuvarda ayırmayı başaran ilk kişi de ABD'li bilim adamı James Sumner oldu. Sumner 1926'da, idrardaki üreyi amonyak ve karbon dioksit halinde parçalayan üreaz enzimini katışıksız olarak ayırmayı başardı.
Çeşitli sanayi dalları da çok kullanılan bazı enzimleri doğadan ödünç almıştır. Kan lekelerini ya da dokumalardan kolay kolay çıkmayan bazı inatçı lekeleri temizlemek için üretilen "biyolojik" katkılı deterjan ve temizleme tozlarında bazı yapay (sentetik) enzimler bulunur. Bu enzimler, vücuttaki yaşlanmış kan hücrelerini parçalayan doğal enzimlerin molekül yapısı örnek alınarak üretilmiştir. Genetik mühendisliği alanında çalışan biyokimyacılar da, doğal proteinlerin yapısını inceleyebilmek için bu proteinleri parçalayabilen enzimlerden yararlanırlar. Ayrıca daha üstün nitelikli ya da verimi daha yüksek ürünler elde edebilmek için, gene enzimler aracılığıyla genleri daha değişik bir DNA yapısında birleştirmenin yollarını araştırırlar.
Bitkilerin enerji santralı: Rubisco enzimi
Belki de adını daha önce hiç duymadığınız rubisco enzimi, bitkilerin fotosentez yapması ve atmosferdeki karbondioksit dengesi için hayati önem taşıyan bir enzim türüdür. Cansız atomlardan oluşan bu mucize enzim, nasıl olur da karbondioksit molekülünü adeta bir kimyager gibi şekere ya da nişastaya dönüştürebilir?
Rubisco enzimi, diğer enzim türleri gibi hızlı çalışmak yerine yavaş çalışarak tüm canlı yaşamı için nasıl bir fayda sağlar?
Enzim, insan aklının zorlukla çözebileceği kadar detaylar içeren ve canlı yaşamı için hayati önem taşıyan kimyasal bir mucizedir. Bu nedenle canlıların bünyelerinde gerçekleşen kimyasal reaksiyonların başlatılması ve hızlanması için gereklidir. Enzimler olmadan hiçbir mineral, vitamin veya hormon görev yapamazdı. Vücut içindeki en basitinden en karmaşığına kadar hemen hiçbir fonksiyonunuz çalışmaz ya da neredeyse duracak kadar yavaşlardı. Örneğin enzimler olmasaydı bu yazıyı okumanız 40 bin sene sürerdi. Yalnızca bu örnek bile, enzimlerin önemini anlamamız için yeterlidir. Ancak enzimlerin hayati fonksiyonları sadece insan vücudundaki bu işlevleri ile sınırlı değildir.
Atmosferdeki Karbonu Yakalayan Bitki Enzimi
Allah'ın dilemesiyle genlerin kontrolünde oluşan ve yine onların kontrolünde hareket eden proteinlerden biri de rubisco isimli enzimdir. Bitki hücrelerinde bulunan bir enzim olan rubisconun görevi, havadaki karbondioksit molekülünü yakalamaktır. Yapısı hem oksijeni (oksijenaz) hem de karbondioksiti yakalamaya uygun olan bu enzimin oksijeni değil de karbondioksidi yakalaması hayati önem taşır. Çünkü bitkilerin fotosentezi ve atmosferdeki karbondioksit dengesi, bu sayede gerçekleşir. Oksijen moleküllerinin de rahatlıkla tutunabileceği bir yapısı olmasına rağmen, rubisco sadece karbondioksit molekülünü tutarak, bir dizi kimyasal işlem sonucunda besin elde edilmesinde rol oynar.
Rubisco Enzimi Neden Karbondioksit Molekülünü Yakalıyor?
Karbon, canlılar için en hayati elementtir. Çünkü bütün canlı maddeler organik karbon bileşiklerinden oluşmuşlardır. Fakat atmosferdeki ve yeryüzündeki karbon, karbonat mineralleri ve karbondioksit gazı gibi yüksek derecede oksitlenmiş haldedir. Bu nedenle karbonun faydalı ve kullanılabilir olması için organik bileşikler haline dönüştürülmesi gerekir. Bu önemli karbon bağlama görevini güneş enerjisi ile çalışan bitkiler gerçekleştirirler. İşte bitki hücrelerinde bulunan rubisco adlı enzim, havadaki karbondioksitten şeker meydana getirerek canlılığın devamı için önemli bir görev üstlenir.
Yakalanan Karbondioksit Molekülü Nasıl Kullanılıyor?
• Rubisco havadaki karbondioksiti alır, onu beş karbon atomlu bir şekere ekleyerek bitki hücresinin kendi ihtiyacı olan altı karbonlu yeni bir şeker molekülü oluşturmasına yardımcı olur.
• Oluşan yeni şeker molekülünü, üçer karbon atomu içeren iki eş moleküle böler. Bu moleküllere “fosfogliserat”, bu işleme ise “karbon bağlama döngüsü” denir.
• Hücrede fosfogliseratları kullanmak için pek çok yol vardır. Her altı fosfogliserit molekülünden beşi tekrar karbon bağlama döngüsünde kullanılırken, biri sakkaroz (sofra şekeri) yapmak için kullanılır veya daha sonra kullanılmak üzere nişasta olarak depolanır. (Rubisco “Highly Tuned” for Fixing Atmospheric Carbon)
Rubisco’nun Seçici Özelliği
Rubisco enziminin fotosentez işlemini yapabilmek için havadaki karbondioksidi yakalaması gerekir. Fakat havada oksijen miktarı karbondioksitten çok daha fazladır. Gaz halindeyken oksijenin karbondioksitten 500 kat daha fazla olduğu, 250C’de ise 25 kat daha çok oksijen bulunduğu bilinmektedir. Bu durumda rubisconun, ortamda karbondioksitten daha bol ve aktif durumda olan oksijeni seçmesi beklenir. Fakat rubisco zor olanı seçer. Adeta hayat kurtarıcı rolünü bilen bir “şuurla” ortamda daha az bulunmasına rağmen karbondioksiti bağlar. Peki aklı ve şuuru olmayan bir enzim niçin daha zor olan bir işlemi yapmayı seçmektedir?
Enzimin, dünyadaki oksijen-karbon dengesini sağlamadaki görevini bilir gibi hareketler sergilemesi, hassas hesabı, kendisi için gerekli olan molekülü tanıması, bir dizi işlemi gerçekleştirmek için bir seçim yapması, ancak Yüce Allah'ın emriyle gerçekleşir. Rubisco bir enzimdir yani cansız moleküllerden oluşmuştur. Cansız moleküllerin adeta şuur sergilemeleri, yeryüzünün tek hakiminin, üstün ve güçlü olan tek Yaratıcı'nın Allah olduğunun açık delillerinden yalnızca biridir. Rabbimiz, yoktan yaratan ve dilediği varlıkta Kendi sonsuz aklını tecelli ettirendir.
"Haberiniz olsun; şüphesiz göklerde kim var, yerde kim var tümü Allah'ındır. Allah'tan başkasına tapanlar bile, şirk koştukları varlıklara ve güçlere (gerçekte) uymazlar. Onlar yalnızca bir zanna uyarlar ve onlar ancak 'zan ve tahminde bulunarak yalan söylemektedirler.'" (Yunus Suresi, 66)
Rubisco Diğer Enzimlerin Aksine, Neden Oldukça Yavaş Çalışır?
Benzer enzimler saniyede binlerce molekülü işleyebilirken rubisco saniyede sadece üç karbondioksit molekülünü bağlar. Rubisconun bu özelliği bilim adamlarının yıllardır merakını uyandırmıştır.
Bilim adamları rubisconun bu denli yavaş çalışmasının dünyadaki besin zincirine çok daha fazla verimlilik getirdiğini, rubisconun bir amaç doğrultusunda yavaş çalıştığını keşfetmişlerdir. Çünkü bitki hücreleri rubisconun bu özelliğinden dolayı çok daha fazla rubisco enzimi üretirler. Nitekim bitkilerin bazen toplam protein hacimlerinin %50’si gibi oldukça fazla miktarlarda rubisco sentezledikleri saptanmıştır. Bu, yeşil bitkilerde fotosentez işleminin gerçekleştiği organeller olan kloroplastlardaki proteinin yarısını rubisconun oluşturması yani bitkideki protein miktarının artması anlamına gelir.
Açıktır ki rubisco enzimi daha fazla besin sağlamak için diğer enzim türlerinin aksine oldukça yavaş çalışmaktadır. Eğer rubisco Yüce Allah’ın belirlediği hızdan daha süratli çalışsaydı, hiç protein üretilmeyecek veya az miktarda protein üretilecek belki de besin maddesi oluşmayacaktı. Bu ise yaşamak için besin kaynağı bulamamamız anlamına gelecekti. Kuşkusuz tüm canlıları rızıklandıran ve herşeyi kusursuz bir denge ile yaratan Yüce Allah, rubisco enzimini de canlıların yaşamını devam ettirmesi için en uygun ölçüde yaratmıştır.
"Göklerin ve yerin mülkü O'nundur; çocuk edinmemiştir. O'na mülkünde ortak yoktur, herşeyi yaratmış, ona bir düzen vermiş, belli bir ölçüyle takdir etmiştir. " (Furkan Suresi,2)
Soluduğumuz havadaki oksijenin ve vücudumuzun ihtiyaç duyduğu besinlerin oluşmasında önemli görev üstlenen rubisco enzimi, kuşkusuz her şeyi tek bir emriyle yaratan Yüce Allah'ın rahmetidir. Yaşamımız için gerekli olan sayısız şartlardan sadece bir tanesi olan rubisco enziminin yokluğunda bile canlılığın sona ereceğini bilmemiz, Yüce Allah’ın yaratışındaki kusursuzluğu açıkça göstermektedir.
Fotosentez ve Atmosferdeki Karbon Döngüsü
Atmosferdeki karbondioksit kara bitkileri tarafından, suda çözülmüş bulunan karbondioksit de sudaki bitkiler tarafından alınır ve fotosentez işleminde kullanılır. Ölen bitkilerin bozucu bir özelliği vardır; atmosfere karbondioksit verirler. Hayvanlar, bu bitkilerden açığa çıkan karbonu alır ve kullanırlar. Denizlerdeki organizmalarsa öldüklerinde karbon bakımından zengin bitkiler oluştururlar.
Foto sentetik bakteriler ve bitkilerin kullanımı için atmosferdeki karbonu bağlayan dünyadaki en önemli ve yaygın enzimlerden biri olan rubisco, yaptığı bu işlem sayesinde yaşadığımız gezegeni fazla ya da artık karbondioksitten temizler. Söz konusu enzim sayesinde her insan 6-12 kg ağırlığı için atmosferdeki karbonun yılda %15’ini işleyen bu moleküler makinelerden yararlanır.
http://thestar.com.my/health/story.asp?file=/2011/8/10/health/9259441&sec=health
Ekosistemimizin içsel bir bileşeni olan bitkiler aynı zamanda kendi enzim dizileriyle donatılmışlardır.
Makineler karbondioksit ayarlar ve bitkiler fotosentez denilen karmaşık bir süreçle, bu karbondioksiti emerek ışığında yardımıyla atmosfere yayılan oksijen üretimine neden olurlar. Buna eş zamanlı olarak da, karbonhidrat, protein ve yağların temelini oluşturan karbon atomunun temelini oluştururlar.
İnsanlar ve hayvanlar hep birlikte bitkilerle beslenirler ve besin zincirinin yayılımını sağlarlar. Ne kadar “yeşil” olması için çabalasak da, biz insanlar fotosentez yapamayız.
Bitki enzimleri, insanların metabolik enzimlerinden farklıdırlar ancak yine de insan sindirimi üzerinde bazı faydaları vardır. Bitkiler ve meyveleri farklı biçim ve oranlarda enzimler barındırırlar.
Muz nişastalı bir meyvedir ve nişastayı basit şekerlere parçalayan amilaz enzimini içerir. Mango tatlı, sulu ve daha aromatiktir ve kendine özgü enzimiyle hayranlık uyandırır. Avokado yüksek yağ içeriğine sahiptir ve zorunlu olarak büyük oranda lipaz enzimine sahiptir.
Bu bitki enzimleri gizemli bir şekilde olgunlaşma ve son durumda ayrışma işlevleri için belli meyvelerde bulunurlar.
Eğer olgun meyveleri seçerek bir kavanozda belli bir zaman tutarsak fermantasyon süreci boyunca şeker etanolize olur ve antik zamanlardan bu yana bilinen alkole dönüşür.
Enzimler yüksek ısıda pişirilmeyle yok zarar görürlerken meyvelerin ham olarak tüketilmesi konusunda çok şey yazılmış ve söylenmiştir.
Sistemik Enzimler
Genellikle oral olarak, özellikle hayvansal kaynaklardan alınan enzimler midedeki asidik ortama tahammül edemezler ve sonuç itibariyle protein oldukları için bizzat kendi sindirim sistemimiz sayesinde ayrıştırılırlar.
Bu enzimler arasında bazı istisnalar vardır ve bunlar doktorlar tarafından bazı hastalıklarda tedavi amaçlı olarak kullanılırlar. Papaya meyvesinden elde edilen Papain enzimi özel bir protein parçalama (proteolitik) özelliğine sahiptir. Papaya suyunun sert ete sıkılması etin yumuşamasına olanak sağlar.
Tıbbi uygulamada papain travma, cerrahi ve iltihaplanmadan kaynaklanan doku şişliklerinin tedavisinde, yara iyileştirmede ve aşırı mukoza üretiminde kullanılır.
Ananastan elde edilen Bromelain enzimi ticari yumuşatıcı olarak kullanılır ve iltihap sökücü olarak lanse edilir.
İpekböceğinin bağırsağı ve bakterilerden elde edilen Serratiopeptidaz enzimi mukoza azaltma etkisine sahiptir ve solunum sistemi iltihaplanmasının tedavisinde kullanılır. Ayrıca Fibrokistik meme tıkanıklığından kaynaklanan ağrıların dindirilmesinde kullanılır.
Sitemik enzimlerin kalp krizi ve kanser tedavisindeki etkilerine dair iddialar ise henüz ispatlanamamıştır.
Değişik Enzimler
Canlının basit ya da gelişmiş olmasına göre hücrelerinde yüzlerce ya da binlerce değişik enzim bulunur. Bunlardan bazıları besinlerin sindirilmesinde önemli görevler üstlenir. Örneğin laktaz enzimi sütteki laktoz şekerini, tükürükteki amilaz enzimi yiyeceklerdeki ni-şastalı maddeleri parçalar. (Enzimler genellikle bağlandıkları alttepkenin adına az soneki getirilerek adlandırılır: Laktozu parçalayan laktaz enzimi gibi.) Pepsin midede bulunan ve yiyeceklerdeki proteini parçalayan güçlü bir enzimdir. Glikozun (şeker) parçalanarak yaşamsal tepkimeler için gerekli enerjinin açığa çıkmasında da bir düzine kadar enzim rol oynar.
Bazı insanların vücudunda gerekli enzimlerin üretilememesi ve eksikliği çeşitli hastalıklara yol açar. Örneğin fenilketonüri denen kalıtsal hastalık, bir aminoasit olan fenilalanini parçalayan fenilalanin hidroksilaz enziminin yokluğundan kaynaklanır. Fenilalanin oranı düşük yiyeceklerle özel bir beslenme rejimi uygulanmadıkça, enzim eksikliği nedeniyle bu madde parçalanamaz ve hastada beyin dokularının yıkımı, zekâ geriliği gibi ağır belirtiler görülür.
Vücut dışındaki doğal süreçlerin çoğu da enzimlere bağlıdır. Mantar türü olan mayalar ürettikleri enzimle şekeri parçalarak alkol ve karbon diokside dönüştürür; bu sürece mayalanma denir (bak. Mayalanma). Enzimlerin biyokimyasal tepkimelerdeki katalizleyi-ci işlevini ilk kez 1897'de Alman biyokimyacı Eduard Buchner mayalanma olayını inceleyerek kanıtlamıştı. Bir enzimi laboratuvarda ayırmayı başaran ilk kişi de ABD'li bilim adamı James Sumner oldu. Sumner 1926'da, idrardaki üreyi amonyak ve karbon dioksit halinde parçalayan üreaz enzimini katışıksız olarak ayırmayı başardı.
Çeşitli sanayi dalları da çok kullanılan bazı enzimleri doğadan ödünç almıştır. Kan lekelerini ya da dokumalardan kolay kolay çıkmayan bazı inatçı lekeleri temizlemek için üretilen "biyolojik" katkılı deterjan ve temizleme tozlarında bazı yapay (sentetik) enzimler bulunur. Bu enzimler, vücuttaki yaşlanmış kan hücrelerini parçalayan doğal enzimlerin molekül yapısı örnek alınarak üretilmiştir. Genetik mühendisliği alanında çalışan biyokimyacılar da, doğal proteinlerin yapısını inceleyebilmek için bu proteinleri parçalayabilen enzimlerden yararlanırlar. Ayrıca daha üstün nitelikli ya da verimi daha yüksek ürünler elde edebilmek için, gene enzimler aracılığıyla genleri daha değişik bir DNA yapısında birleştirmenin yollarını araştırırlar.
Bitkilerin enerji santralı: Rubisco enzimi
Belki de adını daha önce hiç duymadığınız rubisco enzimi, bitkilerin fotosentez yapması ve atmosferdeki karbondioksit dengesi için hayati önem taşıyan bir enzim türüdür. Cansız atomlardan oluşan bu mucize enzim, nasıl olur da karbondioksit molekülünü adeta bir kimyager gibi şekere ya da nişastaya dönüştürebilir?
Rubisco enzimi, diğer enzim türleri gibi hızlı çalışmak yerine yavaş çalışarak tüm canlı yaşamı için nasıl bir fayda sağlar?
Enzim, insan aklının zorlukla çözebileceği kadar detaylar içeren ve canlı yaşamı için hayati önem taşıyan kimyasal bir mucizedir. Bu nedenle canlıların bünyelerinde gerçekleşen kimyasal reaksiyonların başlatılması ve hızlanması için gereklidir. Enzimler olmadan hiçbir mineral, vitamin veya hormon görev yapamazdı. Vücut içindeki en basitinden en karmaşığına kadar hemen hiçbir fonksiyonunuz çalışmaz ya da neredeyse duracak kadar yavaşlardı. Örneğin enzimler olmasaydı bu yazıyı okumanız 40 bin sene sürerdi. Yalnızca bu örnek bile, enzimlerin önemini anlamamız için yeterlidir. Ancak enzimlerin hayati fonksiyonları sadece insan vücudundaki bu işlevleri ile sınırlı değildir.
Atmosferdeki Karbonu Yakalayan Bitki Enzimi
Allah'ın dilemesiyle genlerin kontrolünde oluşan ve yine onların kontrolünde hareket eden proteinlerden biri de rubisco isimli enzimdir. Bitki hücrelerinde bulunan bir enzim olan rubisconun görevi, havadaki karbondioksit molekülünü yakalamaktır. Yapısı hem oksijeni (oksijenaz) hem de karbondioksiti yakalamaya uygun olan bu enzimin oksijeni değil de karbondioksidi yakalaması hayati önem taşır. Çünkü bitkilerin fotosentezi ve atmosferdeki karbondioksit dengesi, bu sayede gerçekleşir. Oksijen moleküllerinin de rahatlıkla tutunabileceği bir yapısı olmasına rağmen, rubisco sadece karbondioksit molekülünü tutarak, bir dizi kimyasal işlem sonucunda besin elde edilmesinde rol oynar.
Rubisco Enzimi Neden Karbondioksit Molekülünü Yakalıyor?
Karbon, canlılar için en hayati elementtir. Çünkü bütün canlı maddeler organik karbon bileşiklerinden oluşmuşlardır. Fakat atmosferdeki ve yeryüzündeki karbon, karbonat mineralleri ve karbondioksit gazı gibi yüksek derecede oksitlenmiş haldedir. Bu nedenle karbonun faydalı ve kullanılabilir olması için organik bileşikler haline dönüştürülmesi gerekir. Bu önemli karbon bağlama görevini güneş enerjisi ile çalışan bitkiler gerçekleştirirler. İşte bitki hücrelerinde bulunan rubisco adlı enzim, havadaki karbondioksitten şeker meydana getirerek canlılığın devamı için önemli bir görev üstlenir.
Yakalanan Karbondioksit Molekülü Nasıl Kullanılıyor?
• Rubisco havadaki karbondioksiti alır, onu beş karbon atomlu bir şekere ekleyerek bitki hücresinin kendi ihtiyacı olan altı karbonlu yeni bir şeker molekülü oluşturmasına yardımcı olur.
• Oluşan yeni şeker molekülünü, üçer karbon atomu içeren iki eş moleküle böler. Bu moleküllere “fosfogliserat”, bu işleme ise “karbon bağlama döngüsü” denir.
• Hücrede fosfogliseratları kullanmak için pek çok yol vardır. Her altı fosfogliserit molekülünden beşi tekrar karbon bağlama döngüsünde kullanılırken, biri sakkaroz (sofra şekeri) yapmak için kullanılır veya daha sonra kullanılmak üzere nişasta olarak depolanır. (Rubisco “Highly Tuned” for Fixing Atmospheric Carbon)
Rubisco’nun Seçici Özelliği
Rubisco enziminin fotosentez işlemini yapabilmek için havadaki karbondioksidi yakalaması gerekir. Fakat havada oksijen miktarı karbondioksitten çok daha fazladır. Gaz halindeyken oksijenin karbondioksitten 500 kat daha fazla olduğu, 250C’de ise 25 kat daha çok oksijen bulunduğu bilinmektedir. Bu durumda rubisconun, ortamda karbondioksitten daha bol ve aktif durumda olan oksijeni seçmesi beklenir. Fakat rubisco zor olanı seçer. Adeta hayat kurtarıcı rolünü bilen bir “şuurla” ortamda daha az bulunmasına rağmen karbondioksiti bağlar. Peki aklı ve şuuru olmayan bir enzim niçin daha zor olan bir işlemi yapmayı seçmektedir?
Enzimin, dünyadaki oksijen-karbon dengesini sağlamadaki görevini bilir gibi hareketler sergilemesi, hassas hesabı, kendisi için gerekli olan molekülü tanıması, bir dizi işlemi gerçekleştirmek için bir seçim yapması, ancak Yüce Allah'ın emriyle gerçekleşir. Rubisco bir enzimdir yani cansız moleküllerden oluşmuştur. Cansız moleküllerin adeta şuur sergilemeleri, yeryüzünün tek hakiminin, üstün ve güçlü olan tek Yaratıcı'nın Allah olduğunun açık delillerinden yalnızca biridir. Rabbimiz, yoktan yaratan ve dilediği varlıkta Kendi sonsuz aklını tecelli ettirendir.
"Haberiniz olsun; şüphesiz göklerde kim var, yerde kim var tümü Allah'ındır. Allah'tan başkasına tapanlar bile, şirk koştukları varlıklara ve güçlere (gerçekte) uymazlar. Onlar yalnızca bir zanna uyarlar ve onlar ancak 'zan ve tahminde bulunarak yalan söylemektedirler.'" (Yunus Suresi, 66)
Rubisco Diğer Enzimlerin Aksine, Neden Oldukça Yavaş Çalışır?
Benzer enzimler saniyede binlerce molekülü işleyebilirken rubisco saniyede sadece üç karbondioksit molekülünü bağlar. Rubisconun bu özelliği bilim adamlarının yıllardır merakını uyandırmıştır.
Bilim adamları rubisconun bu denli yavaş çalışmasının dünyadaki besin zincirine çok daha fazla verimlilik getirdiğini, rubisconun bir amaç doğrultusunda yavaş çalıştığını keşfetmişlerdir. Çünkü bitki hücreleri rubisconun bu özelliğinden dolayı çok daha fazla rubisco enzimi üretirler. Nitekim bitkilerin bazen toplam protein hacimlerinin %50’si gibi oldukça fazla miktarlarda rubisco sentezledikleri saptanmıştır. Bu, yeşil bitkilerde fotosentez işleminin gerçekleştiği organeller olan kloroplastlardaki proteinin yarısını rubisconun oluşturması yani bitkideki protein miktarının artması anlamına gelir.
Açıktır ki rubisco enzimi daha fazla besin sağlamak için diğer enzim türlerinin aksine oldukça yavaş çalışmaktadır. Eğer rubisco Yüce Allah’ın belirlediği hızdan daha süratli çalışsaydı, hiç protein üretilmeyecek veya az miktarda protein üretilecek belki de besin maddesi oluşmayacaktı. Bu ise yaşamak için besin kaynağı bulamamamız anlamına gelecekti. Kuşkusuz tüm canlıları rızıklandıran ve herşeyi kusursuz bir denge ile yaratan Yüce Allah, rubisco enzimini de canlıların yaşamını devam ettirmesi için en uygun ölçüde yaratmıştır.
"Göklerin ve yerin mülkü O'nundur; çocuk edinmemiştir. O'na mülkünde ortak yoktur, herşeyi yaratmış, ona bir düzen vermiş, belli bir ölçüyle takdir etmiştir. " (Furkan Suresi,2)
Soluduğumuz havadaki oksijenin ve vücudumuzun ihtiyaç duyduğu besinlerin oluşmasında önemli görev üstlenen rubisco enzimi, kuşkusuz her şeyi tek bir emriyle yaratan Yüce Allah'ın rahmetidir. Yaşamımız için gerekli olan sayısız şartlardan sadece bir tanesi olan rubisco enziminin yokluğunda bile canlılığın sona ereceğini bilmemiz, Yüce Allah’ın yaratışındaki kusursuzluğu açıkça göstermektedir.
Fotosentez ve Atmosferdeki Karbon Döngüsü
Atmosferdeki karbondioksit kara bitkileri tarafından, suda çözülmüş bulunan karbondioksit de sudaki bitkiler tarafından alınır ve fotosentez işleminde kullanılır. Ölen bitkilerin bozucu bir özelliği vardır; atmosfere karbondioksit verirler. Hayvanlar, bu bitkilerden açığa çıkan karbonu alır ve kullanırlar. Denizlerdeki organizmalarsa öldüklerinde karbon bakımından zengin bitkiler oluştururlar.
Foto sentetik bakteriler ve bitkilerin kullanımı için atmosferdeki karbonu bağlayan dünyadaki en önemli ve yaygın enzimlerden biri olan rubisco, yaptığı bu işlem sayesinde yaşadığımız gezegeni fazla ya da artık karbondioksitten temizler. Söz konusu enzim sayesinde her insan 6-12 kg ağırlığı için atmosferdeki karbonun yılda %15’ini işleyen bu moleküler makinelerden yararlanır.
Çeşitli enzim konuları için bakabilirsiniz
Kaynaklar:Derleyen By Eyyupk
