Bilim Güncel

ENZİMLERİN KULLANIMI

Tarafından yazılmıştır admin

Enzimler yaşayan her canlıda bulunmaktadır. Ör­neğin bir mikroorganizma hücresinde veya mikroskobik bir canlıda bile 1000 çeşit protein olduğu ve bu­nunda büyük kısmının enzimler olduğu bilinmekte­dir. Bu nedenle enzimleri her canlıdan elde etmek olasıdır, ancak enzimin elde edileceği kaynağın pahalı olması doğal olarak maliyete etkili olacağından ucuz kaynaklar kullanılmaktadır. Yani bitkisel, hayvansal veya mikrobiyel olsun enzim elde edilecek kaynak ve­ya hammadde ucuz olmalı, her zaman kolaylıkla bulunabilendi ve en önemlisi de istenilen enzim diğer mad­de veya proteinlerden kolayca ayrılabilmelidir.

Zamanımızda ister endüstriyel olsun ister klinik tıp ve eczacılıkta kullanılsın, bitkisel, hayvansan kaynaklar ve mikroorganizmalardan enzimler elde edilebilmektedir. Örneğin, protein parçalayan enzimlerden olan papain, papaya bitkisinden, fisin incir bitkisin­den, nişasta parçalayan alfa-amilaz maltlanmış arpa­dan elde edilmektedir. Tripsin büyük baş hayvanların pankreaslarından pepsin ise tavuk ve sığırların bazı sin­dirim organlarından sağlanmaktadır. Yumurta beyazın­dan lizozim denilen bir enzim ve henüz süt emmekte olan buzağıların 4. midelerinden ise “peynir mayası dediğimiz bir proteaz enzimi veya rennin, endüstriyel ölçekte üretilmektedir.

Enzim kaynağı olarak mikroorganizmalar, kolay çoğaltılabilmeleri gelişmelerinin zamana bağlı olmaması ve enzim oluşumunun kolay kontrol edilebilmesi vb. nedenlerle potansiyel kaynak olarak düşünülürler. Bit­kilerden elde edilen proteazlar yanında, bakterilerden de proteaz ve amilazlar, glikoz-izomeraz gibi endüstri­yel önemli enzimler elde edilmektedir. Ayrıca, glikoz oksidaz, katalaz, lipaz, laktaz vb. daha birçok enzim küf mantarlarından elde edilebilmektedir.

Bundan sonraki işlem ise pek çok çeşit ve özellikteki protein karışımından istediğimiz enzimin alınmasıdır. Her enzimin kendine has fiziko-kimyasal özellikleri vardır. Bilinen bu özelliklerden yararlanarak, örneğin molekül ağırlığı, elektriksel yüküne göre uygulanan çeşitli yöntemlerle istenilen enzimi diğerlerinden ayır­mak olanaklıdır. Bugün tıp, eczacılık, tarım, hayvancı­lık, çevre, gıda, kağıt, tekstil vb. bir çok alanda enzim­ler kullanılmaktadır. Son yıllarda biyoteknoloji alanın­daki çok önemli gelişmeler enzim kullanım alanlarını da artırmaktadır. Zamanımızda enzim kullanımı en fazla olan 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 protein par­çalayan proteaz, nişastayı parçalayan amilaz, selüloz parçalayan selüloz, yağları parçalayan lipaz ve bazen laktozu parçalayan laktoz enzimleridir. Enzimlerin ec­zacılıktaki kullanımına bir diğer örnek penisilin amidaz’dır. Bir küf mantarından elde edilen penzil penisilin’den biryan zincirin penisilin-amidaz enzimi ile ay­rılmasıyla oluşan 6-APA maddesi bir çok penisilin tü­revi antibiyotiğin temel maddesini oluşturmakta ve bundan yarı yapay antibiyotikler elde edilmektedir. Aynı yolla elde edilen 7-aminodeasetoksisephalosporanik asitten (cephalexin) grubu antibiyotiklerin elde edilebildiği bildirilmektedir. Enzim kullanımı en faz­la olan endüstrilerden birisi de deterjan endüstrisidir. Deterjanlar, kullanılacakları alana göre bileşimleri değişen kompleks karışımlardır. Bazı deterjanlar bakteri­lerden elde edilen ve alkali koşullarda aktivite göste­ren alkali-proteaz enzimlerini içerirler, bazı deterjanlar ise amilaz ve lipazlarda kullanılmaktadır. Bunların et­kisi ile genellikle protein nişasta ve yağların oluştur­duğu kirlilik deterjan kullanımı ile daha etkili olarak ortamdan uzaklaştırılabilmektedir.Deri işlemede veya deri endüstrisinde de enzimlerden yararlanılmaktadır. Bu dalda bakteriyel proteazlar deri dokusu dışındaki proteinlerin ve yağların uzaklaştırılmasında aynı şekil­de bazı proteazlar derideki kılların ayrılmasında ve da­ha sonra uygulanan işlemlerle derinin daha yumuşak bir yapı kazanmasına neden olmaktadır. Ayrıca, deri endüstrisinin daha az kirletici atık oluşturmasına ne­den olmaktadır. Bunlardan başka alanlarda da enzim uygulamaları vardır. Bunlardan en önemlilerinden biri­si de enzim elektrotlarıdır. Kandaki şeker, üre, vb. ba­zı maddeler çok çabuk ve büyük bir doğrulukla bu amaçla hazırlanmış elektrotlarla ölçülebilmektedir. Ba­zı atıkların arıtılmasında enzimlerin önemli rolleri var­dır. örneğin çeşitli selülozlu atıklarda karbon kaynağı olarak yararlanılmasında, kalitesiz yağlardan enzim uy­gulamaları ile daha kaliteli yağların elde edilmesinde enzimlerden yararlanılmaktadır.

Yapılan pek çok araştırma sonucunda enzimlerin kullanım alanları da giderek artmaktadır. Son yıllarda rekombinant DNA-teknolojisindeki gelişmelere para­lel olarak yeni ve istenilen özellikteki enzimin eldesi de mümkün olmaktadır, buna bağlı olarak da enzim kullanımı giderek yaygınlaşacaktır.

Enzim üretiminde en önemli aşama enzim kayna­ğının saptanmasıdır. Bundan sonraki aşama kaynaktan enzimin alınmasıdır. Mikroorganizmalarla enzim üreti­minde istenilen enzimi oluşturan mikroorganizma sap­tandıktan sonra bunun çeşitli yollarla çoğaltılması ve yeterli oranda çoğalmış olan mikroorganizma süspansi­yonundan enzim proteininin ayrılması gerekmektedir. Eğer istenilen enzim hücre dışına salgılanıyorsa geliş­me ortamından, eğer hücre dışına salgılanmayıp hücre içerisinde kalıyorsa başka yollarla alınabilmektedir. bira, meyve suyu ve şarap üretimin­de, süt endüstrisinde yaygın olarak kullanılmaktadır. Tekstil endüstri­sinde de, dokuma sırasında, pamuk iplikleri bir nişasta çözeltisinden ge­çirilerek sertleştirilmekte ve böylece kolay işlenmesi sağlanmakta, da­ha sonra kalan nişasta ise enzimlerle (amilaz) giderilmektedir.

Enzim Yetersizliği­ne Bağlı Olarak Ortaya Çıkan Metabo­lizma Bozukluklar

Her kimyasal tepkime belli bir enzimin yardımı ile yürür. İşte her­hangi bir enzim, doğuştan gelen ve DNA yapısındaki bir hataya bağlı olan genetik bir nedenle yapılmıyorsa, yardımcı olduğu tepkime de yürümez. Sonuçta da enzim yeter­sizliğinden dolayı, birçok biyokim­yasal anormallikler ortaya çıkar. Sin­dirim ve sinir sistemindeki bozuk­luklar, zamanında önlem alınmamış­sa, dönüşü olmayan sakatlıklar, zeka geriliği hatta ölüme bile yol açabilir. Ve bu enzim hastalıkları da en çok resesif genle aktarıldığından, en çok akraba evliliklerinden doğan çocuk­larda görülür.

Enzim yetersizliğine bağlı bo­zukluklar, Wachtel tarafından 170 olarak belirtilmiş. TÜBİTAK Mar­mara Araştırma Enstitüsü Uzmanla­rından Huriye Wetherilt de, bir ma­kalesinde, görülme sıklığı ve diyet uygulamaları yönünden en çok üze­rinde durulan bozuklukları, protein, karbonhidrat metabolizmaları ile sindirim sisteminde görülen aksa­malar olarak belirtmiş ve bu bozuk­lukların giderilmesi için dikkat edi­lecek hususlarda: enzimi yetersiz olan besin öğelerinin alınmaması veya sınırlanması ancak sınırlamala­rın da normal büyüme ve gelişmeyi etkilemeyecek şekilde olması ge­rektiği şeklinde açıklamıştır. Ayrıca biyokimyasal hatanın tam olarak teşhis edilmesi, bozukluğun nede­ninin ve düzeyinin bilinmesi, arazlar doğrudan bir enzimin yetersizliğin­den mi ileri geliyor ya da enzimle beraber çalışan bir kofaktörün eksikliğinden mi kaynaklanıyor, tespit edilmesi gibi hususların altı çizilmiş.

Enzimlerin sorumlu olduğu has­talıklara birkaç örnek daha verilirse:

Glikoz 6-fosfat Yetersizliği

Nedeni: Karaciğerde glikoz kana salgılanmaz

Belirti ve arazları: Hipoglesemi,mental gerilik, büyüme ve gelişme geriliği

Galaktozemi

Sorumlu enzim: Galaktoz-glikoz transferaz enzimi

Nedeni: Laktozun bileşiminde bulunan galaktoz, glikoza dönüşemez, hücrelerde birikir

Belirti ve arazları: Süt’e karşı kusma, ishal, fiziksel ve mental ge­lişme bozukluğu, sarılık, enfeksi­yonlara dayanıksızlık, ölüm

Laktoz, inteloransı

Sorumlu enzim: Laktaz (B-D- Galoktozidas)

Nedeni: Laktoz, glikoz ve galak- toza parçalanamadığından, emilemez

Belirti ve arazları: Karın ağrıları, ishal, kramp, migren, büyüme ve gelişme geriliği

Çölyak

Sorumlu enzim: Bilinmiyor

Nedeni: Buğday ve çavdar prote­in kompleksi olan gluten doğuştan hassas bireylerin ince bağırsak hüc­relerine toksik etki yapar, besin öğeleri, özellikle yağlar emilemez

Belirti ve arazları: ishal, kusma, büyüme geriliği, karaciğer bozuklu­ğu, malnütrisyon, sinir sistemi bo­zukluklar

 

KAYNAK:
Bilim ve Teknik/ Sedat Dönmez, Ocak 1994

Yazar Hakkında

admin

%d blogcu bunu beğendi: