TUS TUS Temel Tıp Bilimleri Enzimler ve Kinetik Testi #1

Michaelis-Menten denkleminde $V_0 = \frac{V_{\max} \cdot [S]}{K_m + [S]}$ formülü kullanılır. $[S] = 3K_m$ değeri yerine yazıldığında: $V_0 = \frac{V_{\max} \cdot 3K_m}{K_m + 3K_m} = \frac{3}{4} V_{\max}$ elde edilir. $75 = \frac{3}{4} V_{\max} \implies V_{\max} = 75 \cdot \frac{4}{3} = 100\ \mu\text{mol/dk}$ bulunur. Doğru cevap B şıkkıdır.

Yarışmalı (kompetitif) inhibisyonda inhibitör substrat ile yapısal benzerlik gösterir ve enzimin serbest aktif bölgesine bağlanır. Bu durumda afinite azalmış gibi görünür ($K_m$ artar), ancak yüksek substrat konsantrasyonlarında inhibitörün etkisi yenilebildiği için reaksiyonun ulaşabileceği $V_{\max}$ değişmez. Doğru cevap A şıkkıdır.

Lineweaver-Burk doğrusunun y-eksenini kestiği nokta $\frac{1}{V_{\max}}$ değerine eşittir: $\frac{1}{V_{\max}} = 0{,}05 \implies V_{\max} = \frac{1}{0{,}05} = 20\ \mu\text{mol/dk}$. x-eksenini kestiği nokta $-\frac{1}{K_m}$ değerine eşittir: $-\frac{1}{K_m} = -0{,}2 \implies K_m = \frac{1}{0{,}2} = 5\ \text{mM}$. Sırasıyla $V_{\max} = 20$ ve $K_m = 5$ olmalıdır. Doğru cevap C şıkkıdır.

Pirüvat karboksilaz, ATP hidrolizi ile eşleşmiş olarak bir $C-C$ bağı oluşturan bir ligazdır. EC 6 sınıfı enzimler, ATP veya benzeri bir yüksek enerjili trifosfatın hidrolizi eşliğinde iki molekülün kovalent bağlanmasını (ligasyonunu) katalizler. Doğru cevap E şıkkıdır.

Enzimler reaksiyonun aktivasyon enerjisini (serbest aktivasyon enerjisi bariyerini, $\Delta G^{\ddagger}$) düşürerek reaksiyon hızını artırırlar. Ancak reaksiyonun substrat ile ürün arasındaki standart serbest enerji farkını ($\Delta G^\circ$) veya kimyasal denge sabitini ($K_{\text{eq}}$) asla değiştirmezler; sadece dengenin daha hızlı kurulmasını sağlarlar. Doğru cevap D şıkkıdır.

Öncelikle $k_{\text{cat}}$ (dönüşüm sayısı) hesaplanır: $k_{\text{cat}} = \frac{V_{\max}}{[E]_t} = \frac{8 \times 10^{-6}\ \text{M/s}}{2 \times 10^{-9}\ \text{M}} = 4000\ \text{s}^{-1}$. Katalitik verimlilik $k_{\text{cat}} / K_m$ formülüyle bulunur: $K_m = 4\ \mu\text{M} = 4 \times 10^{-6}\ \text{M}$. $\frac{k_{\text{cat}}}{K_m} = \frac{4000\ \text{s}^{-1}}{4 \times 10^{-6}\ \text{M}} = 10^9\ \text{M}^{-1}\text{s}^{-1}$. Doğru cevap B şıkkıdır.

Ankompetitif inhibisyonda inhibitör sadece ES kompleksine bağlanarak ESI kompleksi oluşturur. Bu bağlanma Le Chatelier prensibi gereğince E + S dengesini ES yönüne kaydırarak enzimin substrata görünür ilgisini artırır, dolayısıyla görünür $K_m$ azalır. Aynı zamanda aktif ES kompleksi tükendiği için görünür $V_{\max}$ da aynı oranda azalır. Lineweaver-Burk eğrileri paralel kayar. Doğru cevap C şıkkıdır.

Allosterik enzimler kooperatif bağlanma gösterdikleri için substrat konsantrasyonuna karşı hız grafiği hiperbolik değil, sigmoidal (S şeklinde) eğri verir. Dolayısıyla klasik hiperbolik Michaelis-Menten denklemine uymazlar; kinetikleri Hill denklemi veya MWC/KNF modelleri ile açıklanır. Doğru cevap A şıkkıdır.

Laktat dehidrogenaz (LDH) enzimi iki farklı polipeptit alt biriminden ($H$ ve $M$) oluşan tetramerik bir yapıdır ve toplam 5 farklı izoenzimi ($LDH_1: H_4$ ile $LDH_5: M_4$ arası) bulunur. $LDH_1$ ($H_4$) miyokard ve eritrositlerde en yüksek oranda bulunurken, $LDH_5$ ($M_4$) ağırlıklı olarak iskelet kası ve karaciğerde bulunur. Doğru cevap D şıkkıdır.

Pirüvat dehidrogenaz kompleksi 5 temel koenzime ihtiyaç duyar: Tiamin pirofosfat (TPP, B1), Lipoik asit (Lipoamid), Koenzim A (CoA, B5 türevi), Flavin adenin dinükleotit (FAD, B2 türevi) ve Nikotinamid adenin dinükleotit (NAD+, B3 türevi). Piridoksal fosfat (PLP, B6 vitamini) ise aminotransferazlar, dekarboksilazlar gibi amino asit metabolizması enzimlerinin koenzimidir; pirüvat dehidrogenaz kompleksinde görev almaz. Doğru cevap C şıkkıdır.

Glikojen fosforilaz, aktif olmayan b formundan aktif a formuna 'Fosforilaz kinaz' enzimi aracılığıyla spesifik bir serin kalıntısının (Ser-14) fosforillenmesi sonucu geçer. Doğru cevap B şıkkıdır.

Serin proteazların (kimotripsin, tripsin, elastaz) aktif bölgesindeki katalitik triad Serin (Ser-195), Histidin (His-57) ve Aspartat (Asp-102) kalıntılarından oluşur. Histidin genel asit-baz katalizörü olarak serinin nükleofilik gücünü artırır, aspartat ise histidinin uygun tautomerik formda kalmasını stabilize eder. Doğru cevap E şıkkıdır.

Michaelis-Menten denkleminde $V_0 = \frac{V_{\max} \cdot [S]}{K_m + [S]}$ eşitliğini kullanırız: $0{,}8 V_{\max} = \frac{V_{\max} \cdot [S]}{K_m + [S]}$ İki taraftaki $V_{\max}$ sadeleşir: $0{,}8 = \frac{[S]}{K_m + [S]} \implies 0{,}8(K_m + [S]) = [S]$ $0{,}8 K_m + 0{,}8 [S] = [S] \implies 0{,}8 K_m = 0{,}2 [S]$ $[S] = \frac{0{,}8}{0{,}2} K_m = 4 K_m$. Substrat konsantrasyonu $K_m$'nin 4 katı olmalıdır. Doğru cevap C şıkkıdır.

Duodenum mukozasından salgılanan enteropeptidaz (enterokinaz), tripsinojenin N-terminalindeki hekzapeptidi keserek onu aktif tripsine dönüştürür. Aktifleşen tripsin ise diğer tüm pankreatik zimojenleri (kimotripsinojen, proelastaz, prokarboksipeptidaz) ve bizzat kendi öncülünü (otokataliz) aktif formlarına dönüştürür. Doğru cevap A şıkkıdır.

Optimum sıcaklığa kadar sıcaklık arttıkça moleküllerin kinetik enerjisi ve çarpışma frekansı artar, dolayısıyla hız yükselir. Ancak optimum sıcaklığın üzerine çıkıldığında enzimin üçüncül (tersiyer) ve ikincil yapısını bir arada tutan zayıf kovalent olmayan bağlar (hidrojen bağları, hidrofobik etkileşimler) kopar, protein denatüre olur ve aktif bölgenin katalitik konformasyonu bozulur. Doğru cevap D şıkkıdır.

Saf nonkompetitif inhibisyonda inhibitör serbest enzim ve enzim-substrat kompleksine aynı afiniteyle bağlanır. Substrat bağlanması etkilenmediği için $K_m$ değişmez, dolayısıyla x-eksenini kestiği nokta ($-\frac{1}{K_m}$) sabittir. Ancak $V_{\max}$ azaldığı için $\frac{1}{V_{\max}}$ büyür ve y-eksenini kestiği nokta yukarı kayar. Doğru cevap B şıkkıdır.

Statinler (atorvastatin, simvastatin vb.), HMG-KoA redüktaz enziminin doğal substratı olan HMG-KoA'ya yapısal benzerlik gösteren yarışmalı (kompetitif) inhibitörlerdir. Enzimin aktif bölgesine yarışmalı bağlanarak mevalonat sentezini ve dolayısıyla kolesterol üretimini baskılarlar. Doğru cevap E şıkkıdır.

Ribozomun büyük alt biriminde (bakterilerde 23S rRNA, ökaryotlarda 28S rRNA) yer alan ve peptit bağı oluşumunu katalizleyen peptidil transferaz aktivitesi doğrudan rRNA tarafından yürütülür; yani bir ribozimdir. Doğru cevap A şıkkıdır.

Enzimin kendi katalitik mekanizmasını kullanarak substrat analoğunu reaktif bir türeve dönüştürdüğü ve bu türevin enzimi kalıcı biçimde kovalent/yarı kovalent modifiye ederek inaktive ettiği mekanizmaya intihar inhibisyonu (suicide inhibition veya mekanizma tabanlı inaktivasyon) denir. Allopurinol bunun klasik örneğidir. Doğru cevap C şıkkıdır.

Michaelis-Menten formülünde $[S] \ll K_m$ durumunda paydadaki $K_m + [S] \approx K_m$ kabul edilir. Bu durumda formül $V_0 \approx \left(\frac{V_{\max}}{K_m}\right) [S]$ şeklini alır. Bu durum reaksiyon hızının doğrudan substrat konsantrasyonuyla doğru orantılı olduğunu gösterir ve substrata göre 1. dereceden (birinci derece) bir kinetik sergilenir. Doğru cevap D şıkkıdır.