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