BİK592 Enzimler ve Enzim Kinetiği

Genel Bilgi

Dersin Amacı / Hedefi

Bu dersin amacı, enzimlerin biyokimyasal fonksiyonlarını, yapısını ve kinetik özelliklerini ileri düzeyde ele alarak, enzim kinetiği üzerine derinlemesine bir anlayış geliştirmektir. Enzimlerin mekanistik yönlerini, reaksiyon hızlarını ve biyolojik sistemlerdeki regülasyonunu incelemenin yanı sıra, enzimlerin endüstriyel, farmasötik ve biyoteknolojik uygulamalarını da kapsamaktadır.

Dersin İçeriği

1. Enzimlerin Temelleri ve Yapısı Enzimlerin Moleküler Yapısı Enzimlerin birincil, ikincil, tersiyer ve kuaterner yapıları Aktif bölge, substrat bağlanma özellikleri ve katalitik mekanizmalar Koenzimler ve kofaktörler: Biyolojik önemi ve fonksiyonları Enzim-Sustrat Etkileşimleri Michaelis-Menten kinetiği ve teorik temeller Enzim-substrat bağlanma modelleri: Lock and Key, Induced Fit, ve Kinetic Model Enzimlerin termodinamik ve kinetik özellikleri 2. Enzim Kinetiği ve Temel Modeller Michaelis-Menten Denklemi ve Parametreleri Vmax, Km, ve Kcat: Tanımlar, anlamlar ve hesaplamalar Michaelis-Menten modelinin geçerliliği ve sınırları Gelişmiş Enzim Kinetiği Modelleri Hill Denklemi: Kooperatif bağlanma ve enzimin regülasyonu Saturation Kinetics: Enzimlerin doygunluk seviyelerine ulaşması Allosterik Regülasyon: Enzimlerin allosterik etkilerle kontrolü Multienzimatik Sistemler ve Metabolik Yolaklar Enzim ve metabolik yolaklar arasındaki etkileşim Metabolik regülasyon: Feedforward ve feedback mekanizmaları Kompartmanlaşma ve enzim kinetiği 3. Enzim İnhibisyonu ve Regülasyonu İnhibisyon Mekanizmaları Reversibl ve İrreversibl İnhibitörler: Karakteristikler ve sınıflandırma Kompetitif, Non-kompetitif, Unkompetitif inhibisyon türleri Allosterik İnhibisyon: Enzim aktivitesine etkisi Irreversible İnhibitörler: Örnekler ve klinik uygulamalar Enzim Regülasyonu Enzimlerin post-translasyonel modifikasyonu (fosforilasyon, asetilasyon) Proteolitik aktivasyon ve enzim üretimi regülasyonu Zamanla değişen kinetik parametreler ve biyolojik adaptasyon 4. İleri Düzey Enzim Kinetiği: Modelleme ve Analiz Yöntemleri Enzim Kinetiği için Matematiksel Modeller Michaelis-Menten denkleminin diferansiyel ve integral çözümü Lineweaver-Burk çizimi ve diğer analiz yöntemleri Eadie-Hofstee, Hanes-Woolf, Woolf Plots gibi grafiksel yöntemler

Dersin Ön Koşulu

1. Biyokimya Temelleri Biyokimya I ve II: Enzimlerin temel işlevi, biyolojik reaksiyonlar, metabolizma yolları, ve moleküler yapılar üzerine temel bir anlayış. Metabolizma ve enerji dönüşümü Biyomoleküllerin yapıları (proteinler, lipitler, karbonhidratlar, nükleik asitler) Enzimlerin biyokimyasal işlevleri ve substrat bağlanma mekanizmaları 2. Kimya ve Fizik Temelleri Organik Kimya: Organik bileşiklerin yapısı, reaktivitesi ve biyolojik etkileri Kimyasal bağlar, asit-baz özellikleri, redoks reaksiyonları Enzimlerin kimyasal reaksiyonlara katalizörlük etmesi Fiziksel Kimya: Termodinamik, kinetik ve reaksiyon hızları üzerine temel bilgiler Termodinamik yasalar ve entropi Reaksiyon kinetiği, hız denklemleri, ve denge kavramları Aktivasyon enerjisi ve reaksiyon hızını etkileyen faktörler 3. Moleküler Biyoloji ve Genetik Moleküler Biyoloji: DNA, RNA ve proteinlerin yapısı ve fonksiyonu Genetik bilgi aktarımı ve protein sentezi Enzimlerin genetik regülasyonu ve metabolik yollar üzerindeki etkileri Transkripsiyon ve translasyon mekanizmaları 4. Matematiksel ve İstatistiksel Yöntemler Matematiksel Modelleme ve İstatistik: Enzim kinetiği analizini yapmak için gerekli matematiksel ve istatistiksel beceriler Diferansiyel denklemler ve lineer regresyon Veri analizi, grafiksel çözümler (örneğin Lineweaver-Burk, Eadie-Hofstee grafikleri) Enzim kinetiği için istatistiksel analiz yöntemleri 5. Temel Laboratuvar Teknikleri ve Biyoteknolojik Yöntemler Biyokimya Laboratuvarı: Enzim aktivitelerini ölçme ve analiz etme becerisi Spektrofotometrik analizler, elektroferez, kromatografi Enzim saflaştırma teknikleri Mikrotitrasyon ve mikroplaka okuma yöntemleri Moleküler Biyoteknoloji: PCR, gen klonlama, protein ekspresyonu ve saflaştırma teknikleri

Kaynaklar

Lippincot

Notlar

Nelson, D.L. & Cox, M.M. (2017). Lehninger Biyokimya PrensipleriAlberts, B. (2015). Hücre Biyolojisi

Dersin Öğrenme Çıktıları

Program Öğrenme Çıktıları ile İlişkisi

Haftalık Akış

Öğrenci İş Yükü - AKTS