Avrupalı kaşifler yeterli bilgi, beceri ve donanıma sahipti, ancak neden 15. yüzyılın sonuna kadar Yeni Dünya'ya ulaşamadılar? Bu sorunun cevabının, katalizör görevi gören enzim adı verilen küçük biyolojik moleküllerle ilgili olduğunu öğrenince şaşıracaksınız.
Katalizör nedir? Daha az enerji kullanarak bir reaksiyonun daha hızlı gerçekleşmesini sağlayan bir maddedir. Katalizlenmemiş bir biyolojik reaksiyon için gereken enerjinin bir grafiğini çizerseniz, şöyle bir şey görünürdü. Bu yükseklik, reaksiyonun ilerlemesi için gereken minimum enerji miktarı olan aktivasyon enerjisini temsil eder. Bir katalizör olarak çalışan enzimler, daha düşük bir aktivasyon enerjisi ile alternatif bir reaksiyon yolu sağlar.
Peki, enzimler gerçekte nasıl çalışır? Enzimlerin çoğu proteindir. Yapılarının katalize ettikleri moleküllerle etkileşime giren kısmına, yalnızca belirli substratlara afinitesi olan ve diğerleriyle bağlanmayacak olan aktif bölge denir. Doğru substratlar aktif bölgeye girdiğinde, enzim daha yüksek bir afinite konfigürasyonu elde etmek için şeklini değiştirir. Bu geçiş durumu reaksiyonu kolaylaştırır ve reaktanları ürünlere dönüştürür. Bununla birlikte, enzim, ürünler için daha düşük bir afiniteye sahiptir, bu nedenle onları serbest bırakır ve aynı işlemi tekrarlamaya hazır olarak orijinal şekline geri döner. Bu, katabolik bir enzim örneğidir, çünkü tek bir substratı aldı ve birden fazla ürün oluşturmak için onu kırdı. Bunun tersi, iki substratı alan ve daha büyük bir ürün elde etmek için bunları birleştiren anabolik enzimdir.
Enzimlerin işlev görmesinin birçok başka yolu vardır. Örneğin, bu enzim tek bir substratı yeni bir şekle dönüştürür. Oysa bu, bir alt tabakanın bir kısmını diğerine aktarır. Bazı enzimler reaksiyonları kendi başlarına katalize edemezler ve reaksiyonlarını katalize etmek için kofaktörlere veya koenzimlere ihtiyaç duyarlar.
Peki, merak ediyor olabilirsiniz, tüm bunların 15. yüzyıl yolculuklarıyla nasıl bir ilgisi var? O zamanlar denizcilerin, kolajen sentezi için gerekli bir koenzim olan C vitamini içeren taze ürünlere erişimi yoktu. Bu nedenle, denizciler, genellikle ölümcül olan bir C vitamini eksikliği hastalığı olan iskorbüt hastalığına yakalanacaklardı. C vitamini açısından zengin meyve ve sebzeleri turşu yaparak bu sorunu çözdüler. Asitleme, gıdanın pH'ını düşürdü ve bu da onları çürütmekten sorumlu olan mikrobiyal enzimlerin aktivitesini engelledi. Bu nedenle, mikrobiyal enzimlerin yok edilmesi ve esansiyel bir koenzimin kurtarılması, uzun seferlerin başarısında önemli bir rol oynamıştır.
Bu laboratuvarda, birim zamandaki reaksiyon hızını, yapılan ürün miktarını değerlendirerek farklı koşulların enzim fonksiyonunu nasıl etkilediğini ölçebilirsiniz. İlk olarak, temel reaksiyon hızını standart bir oda sıcaklığında ve nötr pH'ta ölçeceksiniz. Hız, tüm enzim molekülleri substrat ile tamamen doygun hale gelene kadar başlangıçta artacaktır. Ve sonra, enzimler substrat bağlama, kataliz ve salım döngüsüne devam etmekle meşgul olduklarından kataliz sabit bir seviyeye ulaşacaktır. Temel reaksiyon hızı belirlendikten sonra, diğer koşullar için referans noktası olarak kullanılabilir. Bu laboratuvarda çalışacağınız enzim şalgam peroksidazdır. Aktivitesini değişen sıcaklık ve pH değerleri altında değerlendireceksiniz.
