Dünyadaki En Bol Enzim

Rubisco, dünyada bol miktarda bulunan çok sayıda enzimdir ve proteinin katalitik hızı, diğer proteinlerinkinden dokuz kattan fazladır. Biyokimyacı John Ellis’in 40 yıl önce doğruladığı bir gerçek, gezegenimizdeki karbonun yüzde 90’ından sorumludur. Rubisco, yaklaşık 0,7 milyar ton organik maddede bulunur ve bu da onu gezegenin en bol bulunan proteinlerinden biri yapar.

Rubisco

Dünyadaki en yaygın enzim olan Rubisco, karbondioksitten organik karbon üretmekten sorumludur. Karbondioksiti kısa bir şeker zincirine bağlar, onu uzatır ve özdeş fosfogliserat parçalarına ayırır. Bu, hücre içinde birçok yol için kullanılan ve karbon sabitleme döngüsünün hayati bir parçası olan tanıdık bir moleküldür. Canlıların toplam protein içeriğinin yaklaşık %50’sine katkıda bulunduğu bulunmuştur.

Bu yapı, PDB girişi 8ruc’un koordinatlarına dayanmaktadır. Magnezyum iyonu yeşil renklidir ve Rubisco reaksiyon ürününe benzer küçük bir şeker molekülü ile çevrilidir. Protein zincirinin kısa bir uzantısı da şeker molekülünü çevreler. Aktivitesini taklit etmeye çalışmadan önce bu kompleksin yapısını anlamak önemlidir. Rubisco, tüm enzimler arasında en büyük protein tahsisine sahiptir.

Rubisco’nun ilk formunun 2,4 milyar yıldan daha uzun bir süre önce evrimleştiği ve Dünya’daki yaşamı karbonla beslediği öne sürüldü. Enzim, siyanobakterilerin oksijen üreterek Dünya atmosferini dönüştürdüğü Büyük Oksijenlenme Olayından önce mevcuttu. Bu enzimin bolluğu, evrimi ve fotosentetik organizmaların kökenlerini incelemek için önemlidir. Rubisco’nun karbonu şekere dönüştürmedeki rolü belirlendi.

Yeryüzündeki enzim, bitkilerde bulunan bir glikoproteindir. Azot depolamak için ideal hale getiren stokiyometrik bir yapıya sahiptir. İnsanlarda, çiftlik hayvanlarında ve diğer organizmalarda bulunur. Rubisco, dünyada en çok bulunan enzimdir.

Katalitik hızı

Enzimler, katalitik hızları ve özgüllüklerine göre sınıflandırılan oldukça güçlü katalizörlerdir. Çoğu enzim, bir tür substratı diğerine dönüştürerek belirli bir reaksiyonu katalize eder. Bununla birlikte, bazı enzimler, yalnızca bir tür substratı katalize ettikleri anlamına gelen grup özgüllüğü sergilerler. Örneğin, bir alkalin fosfataz enzimi, fosfat grubunu bir substrattan uzaklaştırır.

Bir enzimin katalitik hızı genellikle “kedi” sabiti olarak da bilinen devir hızı cinsinden ifade edilir. Değer, bir enzimin belirli bir zamanda dönüştürebileceği substrat moleküllerinin sayısını temsil eder. Enzim devir hızı örnekleri Tablo 6.1’de listelenmiştir. Örneğin karbonik anhidraz enzimi, saniyede yarım milyondan fazla substrat molekülünü dönüştürebilir. Bu, atmosferimizdeki karbondioksiti her saniye bikarbonata dönüştürmeye yeter!

RuBisCO, küresel olarak çok sayıda verimli enzimden biridir, ancak katalitik hızı düşüktür ve biyokimyasal aktivitelerini engeller. Bu reaksiyonu katalize etmek için enzimin N ve C-terminal segmentlerini kapatması, dielektrik sabitini düşürmesi ve aktivitesini düşürmesi gerekir. Bu entropi maliyeti, düşük bir devir hızına neden olur, bu yüzden bu enzimin mekanizmasını anlamak çok önemlidir.

Doğada en çok bulunan enzimin katalitik hızı, bolluğunun yanı sıra birçok faktörden etkilenir. Güneş ışığı miktarı, CO2 ve sıcaklık katalitik hızı etkiler. Fotorespirasyon gibi fizyolojik süreçler de aktivitesini etkiler. Bu işlemler, diğer birçok bitkide fotosentezi iyileştirmek için kullanılabilir. Başarılı olursa, bu işlemler pirinç ve sorgum gibi çeşitli ürünlere uygulanabilir.

İşlevi

Karbon döngüsünün önemli bir bileşeni olan Rubisco enzimi, biyosferde bol miktarda bulunur. Yaşamın her alanında karbon fiksasyonu sürecine dahil olur ve biyokütledeki inorganik karbonun yüzde 90’ını fikse etmekten sorumludur. Enzim hayatın her alanında bulunur ve bitki yapraklarındaki çözünür proteinin yaklaşık yüzde 30 ila 50’sini oluşturur. Rubisco enziminin insan başına biyosfere yaklaşık beş kilogram karbon kattığı tahmin edilmektedir.

Bu enzim bitki metabolizmasında merkezi bir rol oynar. Saniyede yalnızca üç karbondioksit molekülünü işleyerek acı verecek kadar yavaştır. Bitki hücreleri, yavaş hızlarını büyük miktarlarda üreterek telafi eder. Kloroplastlarda bulunur ve bu hücrelerdeki proteinin yarısını oluşturur. Yavaş hızına rağmen, Rubisco enzimi gezegendeki diğer tüm enzimlerden daha fazla karbon üretmekten sorumludur. Doğada her gün yaklaşık 44 kilogram bu enzim üretilmekte ve bitkilerin büyümesini desteklemektedir.

Şekerlerin enerjiye dönüştürülmesinde Rubisco enzimi atmosferdeki karbondioksit tarafından aktive edilir. Enzim o kadar bol ki, bilim adamları erken atmosferde mevcut olabileceğini düşünüyor. Dünyanın erken atmosferinde bu enzimin varlığı, gezegende yaşamın ortaya çıkmasına neden olmuş olabilir. Fosil yakıtlar yakıldıkça karbondioksit seviyeleri artabilir.

RubisCO, ototrofik karbon fiksasyonunun önemli bir bileşenidir. Merkezi karbon metabolizmasında yeterli akışı sürdürmek için RubisCO enziminin yüksek oranlarda çalışması gerekir. Biyokütleye dönüştürülen hemen hemen her karbonun Calvin döngüsü aracılığıyla sabitlenmesi gerektiğinden, RubisCO üzerinde O2’ye maruz kaldığında bile CO2 sabitleme verimliliğini sürdürmesi için yüksek bir evrimsel baskı vardı. RubisCO’nun evrimi, özgüllüğünü ve aktivitesini korurken bitkilerde CO2 fiksasyon oranını hızlandırdı.

Evrimi

Dünyadaki en bol enzim, RubisCO adlı eski bir CO2 sabitleyici enzimden evrimleştiği bakterilerde gelişti. Bu enzim sonunda RubisCOsome adı verilen bir organele dönüştü. Bununla birlikte, evrim bakterilerde durmadı: insanlar, mantarlar ve bitkiler RubisCO tabanlı ototrofiyi geliştirdi. Bu evrim, bakterilerde CO2 fiksasyonunun nasıl geliştiğini açıklayabilir. Dünyadaki en bol enzimin evrimi, yapbozun önemli bir parçasıdır.

Birkaç bitki türü, dünyada en bol bulunanlardan biri olan Rubisco enzimini içerir. Enzim, bitkilerde fotosentez için gereklidir ve çözünür proteinlerin yüzde 50 kadarını içerir. Bununla birlikte, enzim işlevini yerine getirmekte yavaştır ve çoğu zaman havadaki karbondioksiti kendi ürünü olarak yanlış anlar. Bu, enerjiyi boşa harcar ve bilim adamları performansını artırmak için çalışıyorlar.

Davis, California Üniversitesi’nden araştırmacılar, bitki enzimi rubisco’nun 2,4 milyar yıl öncesine dayanan bir formunun varlığını ortaya çıkararak fotosentezin evrimindeki kayıp halkayı belirlediler. Yeni bilgiler, bitki evrimi hakkında yeni bir bakış açısı sunabilir. Rubisco, insanoğlunun bildiği eski karbon sabitleyici enzimlerden biridir. Dünyadaki en bol enzimin keşfi, Dünya’daki yaşamın evrimi hakkında çok şey ortaya çıkarabilir.

Bu sonuçlar, Rubisco’nun tek bir biçimde ortaya çıktığını ve alanlar arasında yanal olarak aktarıldığını göstermektedir. Diğer enzimler yerleşik soyoluşlarda birbirinden ayrılırken, RuBisCo hayat ağacının dalları arasında gidip gelerek farklı zamanlarda beklenmedik türlerin arasına girmeyi başardı. Ek olarak, keşif, ortak bir gen olan D206E’nin bakterilerde erken geçmişte evrimleşmiş olabileceğini, ancak genetik kalıtım yoluyla aktarılmış olabileceğini öne sürüyor.

Fotosentezdeki işlevi

Dünya çapında en çok bulunan enzim olan RuBisCO, fotosentezin temel bir bileşenidir ve yeni bir çalışma, aktif bölgedeki yük dağılımı ile karbondioksit fiksasyonu arasında bir ilişki tanımlamıştır. RuBisCO’nun karbon sabitleme yeteneklerini geliştirmek, fotosentez oranını artırabilir, bitki besin üretimini artırabilir ve karbondioksit emisyonlarını azaltabilir. Çalışma Japon araştırmacılar Doçent Hiroki Ashida, Profesör Emere Akiho Yokota ve Doçent Eiichi Mizohata tarafından yönetildi.

Çalışma, dünyada en bol bulunan enzimin, yaşam için gerekli olan eski bir Rubisco formu olduğunu ortaya koyuyor. Enzimin bu eski formları, daha önce bilinmeyen çevresel mikroplarda bulundu ve bunların keşfi, fotosentezin evrimi hakkında fikir veriyor. Fakat Rubisco enziminin evrimsel önemi nedir? Enzim, bitkilerin dünyadaki sabitlediği karbonun neredeyse tamamı için gereklidir.

Yeşil bitkilerde bulunan bir protein olan RuBisCo, fotosentezde önemli bir faktördür. Atmosferdeki karbondioksiti şekere dönüştürmekle görevlidir ve her bitkide bulunur. Yapraklardaki çözünür protein fraksiyonuna yaklaşık yüzde 20 katkıda bulunur ve dünyadaki organik karbonun yaklaşık %90’ından sorumlu olduğu tahmin edilmektedir. Enzim dünyadaki bitkilerde o kadar bol ki, biyokimyacı John Ellis kırk yıl önce onu Dünya’da en bol bulunan protein ilan etti.

RuBisCO, fotosentez işlemi sırasında karbondioksiti sabitlemekten sorumludur. Mikroplardan bitkilere kadar hayatın her alanında bulunur ve bir bitkinin çözünür proteininin yüzde otuz ila ellisini oluşturduğu tahmin edilmektedir. Ayrıca atmosferik CO2’yi karbonhidratlara ve şekere dönüştürerek karbon fiksasyonundan da sorumludur. Ancak RuBisCO çok verimli değildir ve bazen CO2’yi oksijenle karıştırır. Bu, bitkilerin fotosentetik kapasitesini ciddi şekilde sınırlar.

Enzimler Neden Gereklidir?

Enzimler vücudumuzda 4000’den fazla biyokimyasal reaksiyonu katalize eder. Karmaşık moleküllerin kendiliğinden parçalanmasını önler, enerji sağlar ve anabolik ve katabolik yolları dengeler. Fakat enzimler neden bu kadar önemlidir? Kullanımlarından nasıl faydalanırız? Enzimlerin hayatımızdaki yeri hakkında daha fazla bilgi edinmek için okumaya devam edin. İşte vücudumuzdaki rollerine kısa bir genel bakış. Ve enzim araştırmalarıyla ilgili en son haberleri alın.

4000 biyokimyasal reaksiyonu katalize ederler

. Vücudumuzdaki enzimler çeşitli kimyasal reaksiyonları dakikalar veya saniyeler içinde gerçekleştirirler. Canlı hücrelerde yaklaşık dört bin biyokimyasal reaksiyonu katalize ederler. İnsan vücudunda bulunan ve sindirimde önemli rol oynayan çeşitli enzimler vardır. Ayrıca enantioselektif katalizörler olarak hizmet ederler ve enantiyomerleri ayırmak ve kiral bileşikleri sentezlemek için kullanılırlar.

En temel formlarında enzimler, canlı organizmalarda biyokimyasal reaksiyonları katalize eden makromoleküllerdir. İşlevleri vücut için gerekli olduğu için yaşam için çok önemlidirler. Enzimlerin birçok rolü olmasına rağmen, çoğu tek bir substrat tipine odaklanır. Örneğin enzimler, proteinlerin hidrolizi için oldukça spesifiktir ve onları polipeptitlere dönüştürür.

Enzim etki mekanizması, hızını veya bileşimini değiştirmeden bir biyokimyasal reaksiyonun hızını artırma yeteneğine bağlıdır. Bir substrata bağlanırlar ve geçici bir enzim-substrat kompleksi oluştururlar. Reaksiyon tamamlandıktan sonra ürün oluşur. Enzim değişmeden kalır. Daha sonra başka bir alt tabakaya bağlanabilir ve birçok kez geri dönüştürülmesine izin verebilir. Vücutta yaklaşık 4000 biyokimyasal reaksiyonun katalizinden tek bir enzim sorumludur.

Doğada, enzimler biyolojik metabolizma ve çeşitli biyolojik dünyalar için hayati öneme sahiptir. Creative Enzymes, rekabetçi fiyatlarla kaliteli ürünler sunar. Dünya çapında ilgili alanlarda bir dizi memnun müşteri ile işbirliği yapmaktadır. Enzimlere ihtiyacınız varsa, bizimle iletişime geçin. Size yardımcı olmaktan mutluluk duyarız! Amacımız, hayatınızda bir fark yaratmanıza yardımcı olmaktır. Yaptığına sevineceksin!

Enzimler, dört bin biyokimyasal reaksiyonu katalize etmenin yanı sıra çeşitli enfeksiyonlar ve ilaca dirençli bakteri suşları için antibiyotik olarak kullanılabilir. Enzimler en önemli biyomoleküllerdir ve uygulamaları tüm dünyayı kapsar. Sindirimde vazgeçilmezdirler ve tüm canlı hücrelerde bulunurlar. Tüm canlıların temel bileşenleridir. Ve enzim teknolojisinin gelişmesiyle birlikte kullanımları çok daha yaygın hale geldi.

Kompleks moleküllerin kendiliğinden bozunmasını engeller

Enzimler, biyokimyasal reaksiyonları katalize eden proteinlerdir. Canlı hücrelerde enzimler, kimyasal reaksiyonların hızını kolaylaştırdıkları için hayati öneme sahiptir. Enzimler, enerji salan ve kullananlar da dahil olmak üzere tüm biyolojik reaksiyonları katalize eder. Bu makale, vücuttaki enzimlerin önemini ve vücudun işleyişi için nasıl gerekli olduklarını tartışacaktır. Aşağıda, enzimlerin vücudunuza yardımcı olabileceği yollardan bazıları listelenmiştir.

Enzimler, reaksiyona girdikleri bileşiklerin aktivasyon enerjisini azaltarak reaksiyonları katalize ederek çalışırlar – bir kimyasal reaksiyona katılarak bu aktivasyon enerjisi ne kadar düşükse. Reaksiyon tamamlandıktan sonra, enzimler değişmeden kalır. Ayrıca yeni reaksiyonları katalize edebilirler. Enzimler enerji ve besin üretiminde gereklidir. Daha iyi bir yarın inşa etmenize yardımcı olabilirler.

Enzimler hayatta kalmak için gerekli olmalarına rağmen insan vücudunda önemli işlevlere de hizmet ederler. Örneğin, şarabın mayalanmasında, ekmeğin mayalanmasında ve biranın mayalanmasında yer alırlar. Endüstriyel prosesler olarak önemleri artarken, yara iyileşmesi ve bazı hastalıklar için de hayati önem taşımaktadırlar. Ve çok yönlülükleri nedeniyle, enzimler hayatta kalmamız için gereklidir. Peki neden enzimlere ihtiyacımız var?

sağlarlar

Enerji, tüm biyolojik süreçlerin ana kaynağıdır ve enzimler çok önemli bir rol oynar. Enzimler, metabolizmayı hızlandırmak ve atomları veya molekülleri başlatmak için gereken aktivasyon enerjisini azaltmak için işlev gören üç boyutlu küresel proteinlerdir. Proteazlar, lipazlar ve amilazlar dahil olmak üzere çeşitli enzimler vardır. Her enzimin kendine özgü işlevi vardır, ancak hepsinin genel ilkesi aynıdır: enerji sağlamak.

Enzimler, enerji üretimine ve ATP salınımına yardımcı olmak için biyokimyasal reaksiyonlarda hareket eder. Bir veya daha fazla reaktant ile bağlanarak bir reaksiyon için gerekli olan aktivasyon enerjisini düşürürler. Enzimler çok önemlidir çünkü ATP’den ADP’ye daha kısa sürede dönüşebilirler ve işlem için gereken enerjiyi düşürmekten sorumludurlar. Bu, hücrelerin enerjiyi daha verimli kullanabilecekleri anlamına gelir. Aktivasyon enerjisini düşürerek, enzimler hücrelerdeki kimyasal reaksiyonların hızını artırmaya yardımcı olabilir.

Aktif bölge, bir substrata bağlanan organik bir moleküldür. Bu işlem, hem substratın hem de aktif bölgenin yapısını değiştirerek bir geçiş durumunun oluşumunu destekler. Bu süreç kofaktörlerin yardımı olmadan mümkün olmazdı. Kofaktörler, bir enzimin düzgün çalışması için gerekli olan organik moleküllerdir ve B vitamininden elde edilebilirler. Kofaktör içermeyen enzimler, apoenzimler olarak bilinir. Kofaktörleri olanlara holoenzimler denir.

Bir enzim, bir hücre içindeki belirli kimyasal reaksiyonlar için enerji sağlayan bir katalizör görevi görür. Enzimler, bu reaksiyonların daha verimli bir şekilde gerçekleşmesini sağlayan katalizör görevi görür. Reaktanı kalıcı olarak değiştirmezler. Bu, bir işlemin doğru çalışması için genellikle gerekli olduklarından, enzimleri birçok durumda çok yararlı kılar. Enzim ve reaktan arasında oluşan kovalent bağlar, iki molekül arasındaki ilişkiyi stabilize eder.

Katabolik ve anabolik yolları

dengelerler Hücreler vücutlarına enerji sağlamak için anabolik ve katabolik yolları dengelemelidir. Hücrelerdeki enzimler, substratları işlevleri için gerekli olan aktif konformasyona dönüştürmekten sorumludur. Hücrenin ihtiyaç duyduğu enzimlerin miktarı ve işlevselliği, koşullara ve hücresel ihtiyaçlara bağlı olacaktır. Bununla birlikte, her enzimin aşağıda tartışılan iki ana işlevi vardır. Enzimler, katabolik ve anabolik yolların dengesini düzenledikleri için hücrelerin metabolizmasında önemli bir rol oynarlar.

Anabolik yollar, CO2’den gelen glikoz gibi enerji girişi gerektirir ve büyük proteinler ve DNA şeritleri gibi yeni bileşenler üretir. Bu biyosentetik işlemler sırasında açığa çıkan enerji, ATP üretmek için kullanılır. Enzimler ayrıca katabolik yollara enerji sağlar. Bu yollar, hücre sağlığını ve yaşamını korumak için çok önemlidir. Bununla birlikte, bu yollar sürekli olarak meydana gelir ve bu da enerji girişi gerektirir. Katabolik ve anabolik yolları dengelemek için enzimlerin birlikte çalışması gerekir.

Enzimler karmaşık yapılarına rağmen girenlerin veya ürünlerin serbest enerjisini değiştirmezler. Enzim ve substrat arasında oluşan kompleks, reaksiyonun aktivasyon enerjisini düşürür. Ayrıca, enzim değişmeden kalır ve diğer reaksiyonlara katılmasına izin verir. Bu, anabolik ve katabolik yollar arasındaki dengenin anahtarıdır. Ayrıca çok sayıda enzim türü vardır.

Metabolik yol, hücre içindeki bir dizi biyokimyasal reaksiyondur. Daha küçük glikoz molekülleri oluşturmak için katabolik faz sırasında bir madde parçalanır. Bu süreç enerji gerektirir ve katabolizma olarak bilinir. Öte yandan, anabolik süreçler enerji gerektirir ve enzimlerin varlığına ihtiyaç duyar. Metabolik yolların iyi çalışmasını sağlamak için her iki yolun da vücutta doğru şekilde çalışması gerekir.