Zaman makinesi üzerine birçok film ve kitap kurgulanmıştır. Kurguyu oluşturan ve insanlarda merak uyandıran temel sorulardan biri ise zamanın ileriye veya geriye akma düşüncesi diyebiliriz. Zamanın hızlanması veya yavaşlaması da benzer şekilde insanların hayal ettiği durumlardan biridir. Hatta çoğu kez bu durum, sihirli bir kumanda ile hayatın hızlandırılıp yavaşlatıldığı montaj videolar ile yansıtılmıştır. Hayali kurulan bu düşünce henüz bir teknolojik cihaza dönüşemese de doğal sistemlerde bir zaman hızlandırıcısı mevcut diyebiliriz.

Enzimleri, vücudumuzun içindeki zaman hızlandırıcıları olarak düşünebiliriz. Tükettiğimiz bir patatesi ağzımızda mekanik olarak parçalar ve sindirmeye başlarız. Ancak, patates ne kadar küçük parçalara ayrılırsa ayrılsın hücrelerimizin içinden geçebilecek küçüklükte değildir. Patates, içerisindeki kimyasal bağlar kırılmalıdır. Bu yüzden kimyasal olarak sindirilmeye başlar. Bu süreçte enzimler kullanılır. Bağlar arasındaki enerji o kadar kuvvetlidir ki kendiliğinden kırılması yüzlerce yıl alabilir. Enzimler, yüzlerce yılda gerçekleşecek kırılmayı bir zaman hızlandırıcısı gibi 5-10 saniyede gerçekleştirir. Bu yüzden enzimler, biyolojik katalist olarak bilinir. Katalist, kimyasal bir tepkimeyi hızlandıran maddelere denir, enzimler bu bağlamda biyolojik katalizördür.

Enzimler, protein yapılıdır. Proteinler ise amino asitlerin bir araya gelmesi sonucunda oluşur. Farklı amino asit çeşitleri vardır ve her birinin çeşitli görevleri vardır. Enzim özelliği gösterebilecek amino asit dizisi bir araya gelerek enzimleri oluşturur.

Enzimlerin Yapısı Nasıldır?

Vücudumuz protein, karbonhidrat, yağ ve diğer makro moleküllerinden oluşur. Proteinlerin vücudumuzda çeşitli görevleri vardır. Saç ve tırnaklarımız keratin isimli proteinlerden oluşur ve yapı olarak serttir. Bir başka protein ise cildimizin yapısında bulunan kolajendir, kolajen proteini ise tırnaklarımızdan tamamen farklı şekilde esnektir.

Enzimlerin birçoğu protein yapılıdır. Kolajen gibi proteinler yapıya katılırken enzimler tepkimelerde görev alır. Farklı amino asitler bir araya gelir ve vücudumuzda gerçekleşen her türlü tepkimeyi gerçekleştirebilecek enzim çeşidine dönüşür. Her bir amino asiti, farklı renkte olan boncuklar olduğunu varsayalım. Bu boncuklar, bir ip üzerine farklı kombinasyonlarla dizilebilir. Dizilen boncuklar katlanıp, kıvrılarak 3 boyutlu bir yapıya gelir. Bu şekilde katlanan amino asit zincirleri, enzim olarak görev yapmaya hazır hale gelir. Enzimlerin protein yapılarının tepkime içerisinde çalışma şeklini etkilemektedir. Örneğin, protein yapılı olan enzimler yüksek sıcaklıktan etkilenip bozulabilirler. Düşük sıcaklıklarda ise inaktif şekilde kalabilir.

Enzimler, 62 amino asit-2500 amino asit zinciri büyüklüğünde olabilir. Bu zincirler katlanır, girintiler, çıkıntılar oluşur ve enzimin işlevi belirlenir. Oluşan girintili çıkıntılı bu yapıda en önemli kısım ise “aktif bölgedir.” Aktif bölgeyi enzimin ağzı olarak düşünebiliriz. Buraya sadece enzimin seçtiği moleküller yerleşebilir. Bu moleküllere “substrat” denir. Substratlar enzimlerin ağızlarına yani aktif bölgedeki girinti çıkıntıya uyumludur. Bu uyumluluk sayesinde enzimler tepkimeye özgü çalışır. Örneğin, enerji üretmek için karbonhidrat, yağ gibi farklı moleküller kullanılır ve karbonhidrat molekülünü parçalamak için sadece belirli enzimler tepkimede görev alır. Örneğin, "amilaz enzimi" karbonhidrat moleküllerini parçalarken, yağ moleküllerinin parçalanmasında "lipaz enzimi" görev alır.  Bu mekanizma, anahtarın kilide uyumu gibi çalışır ve biyoloji müfredatında “anahtar-kilit” modeli olarak anlatılmıştır.