Fermentlərin fövqəladə sürətləri
Əgər fermentlər olmasaydı, tək bir kimyəvi reaksiyanın reallaşmasına ömrünüz çatmaya bilərdi. İllər içində reallaşa biləcək reaksiyalar, fermentlər tərəfindən elə sürətləndirilər ki, saatlar və ya dəqiqələr deyil; millisaniyələrdən bəhs edilir. Belə ki, fermentlər bir reaksiyanı 10e14 dəfə sürətləndirə bilərlər. Bu ədəd, 10 sayının yanına 14 sıfır gətirildiyində yaranan ədəddir. Belə bir sürət olmasaydı 5 saniyəlik bir müddət, məsələn, bir cümlənin oxunması, ancaq 1500 il çəkərdi.
Əgər fermentlər olmasaydı, hüceyrənin saniyələr içində etdiyi işlər minlərlə ildən çox davam edəcək, daha aydın desək həyat mümkün olmayacaqdı. Onlar, bir canlı bədəninin həyatda qala bilməsi üçün reallaşması lazım olan saysız reaksiyanı fövqəladə şəkildə sürətləndirməklə vəzifələndirilmişlər.
Belə bir sürəti əldə edə bilmək üçün ferment nə edər? Daha əvvəl ifadə etdiyimiz kimi fermentlər, reaksiyanın reallaşması üçün lazım olan aktivasiya enerjisini azaldarlar. Bəs bu aktivasiya enerjisi tam olaraq nədir? Bunu bu şəkildə açıqlaya bilərik: Karbonun enerji baxımından reaksiyaya girəcəyi ən uyğun molekul, normal şərtlərdə karbon dioksidtir. Bunlar, eyni mühitdə olduqlarında bir-birlərinə təsir edərək alovlandırıb yandıracaq bir təsirə malikdir. Ancaq bir canlı bədəni bütün bunlara sahib olmasına baxmayaraq heç bir zaman bir anda alovlanıb bir kül yığını halına gəlməz. Əlinizdə tutduğunuz kitab da karbondan meydana gəlməsinə və karbon dioksidlə daima əlaqədə olmasına baxmayaraq heç bir zaman birdən alovlar içində qalmaz. Bunun səbəbi, canlı orqanizmlərdəki və kitabdakı molekulların qərarlı quruluşda olmaları və çöldən yeni bir enerji girişi olmadan bəhsi keçən qərarlı strukturlarını pozmamaları, yəni birdən alışıb alov almamalarıdır. Çöldən gələcək yeni enerji, bəhsi keçən qərarlı quruluşu pozacaq bir "aktivasiya enerjisidir". Burada, bəhsi keçən qərarlı quruluşun pozulması yəni "kitabın yanması" üçün lazım olan aktivasiya enerjisi bir kibritdir. Hüceyrənin içindəki sulu məhlul içindəki molekullar üçün isə bu enerji, ətrafdakı molekullarla təsadüfi toqquşmaları nəticəsində ortaya çıxan enerjidir.
Fermentlər, bəhsi keçən vuruşma əsnasında ortaya çıxan bu böyük enerjini azaltmaqla vəzifəlidirlər.
Biokimyaçıların fermentlərin sürətlərini ölçmək üçün istifadə etdikləri ən əhəmiyyətli texnika, bir fermentin bir saniyə içində reaksiyaya saldığı substratların sayını hesablamaqdır. Buna fermentin dövrü sayı deyilir. Bu ədəd hər ferment üçün dəyişmə göstərər. Bir çox fermentin dövrü sayı, onlar ya da yüzlərlə ifadə edilər. Ancaq bəzi fermentlərin dövr ədədləri minlərlə ifadə edilir. Buna verilə biləcək nümunə karbon anhidrazdır. Toxumalar tərəfindən çıxarılan karbon dioksidin haradasa yarısı, ağciyərlərə ərimiş halda qan dövranı ilə daşınar. Maye mühitdəki karbon dioksid məhlul nisbəti, bu əməliyyat üçün olduqca ağırdır və bu səbəblə, karbonik anhidraz bu əməliyyatı katalizə edərək 10 milyon dəfə sürətləndirər. Bir saniyə içində 600.000 su molekulunu və eyni ədəddəki karbon dioksid molekulunu reaksiyaya salar. Yəni, fermentin hər bir reaksiyaya girdiyi müddət 2 mikrosaniyədir. Bu, həqiqətən də heyrətləndirici bir müddətdir. Bunu, bu şəkildə də açıqlaya bilərik. Əgər bir saniyəni bütün bir ilə yayacaq olsanız, bir mikrosaniyə ancaq bir içki reklamı qədər olacaqdır.
Bir molekulun parçalanması, bir tullantının yox edilməsi və ya bir qidanın təhlil edilməsi, Allahın diləməsiylə saniyələr içində heç dayanmadan hərəkət edən fermentlərin müvəffəqiyyətidir. Növbəti sətirlərdə görəcəyimiz kimi, həzm sistemindəki yeməklərin həzm edilməsi də, xüsusi həzm fermentlərinin işləri ilə mümkün ola bilir. Həzm əməliyyatı qidanın tipinə görə insan bədənində təxmini olaraq 3 ilə 6 saat arası davam edir. Ancaq əgər fermentlər olmasaydı, yediyimiz tək bir payın həzm edilməsi 30 ildən çox davam edəcəkdi. Bunu, bu şəkildə də açıqlaya bilərik: Həzmin ən əhəmiyyətli işçilərindən pepsin fermentinin yalnız 30 qramı, 2 ton ağırlığındakı yumurta ağını həzm edə bilir. Bu, həqiqətən, böyük bir sürətdir. Fermentlər olmasa, yediyimiz tək bir yumurtanın həzm edilməsi illər alacaqdı. Yenə, fermentlər olmasaydı, 5 saniyəlik bir reaksiyanın müddəti 1.585 ilə qədər uzana bilərdi. Məsələn, yalnız bu səhifəni oxumaq üçün 115.000 ilə ehtiyacınız olacaqdı.
Təkamülçü Karl Saqan, fermentlərin bu üstün sürətləndirmə xüsusiyyətləri ilə əlaqədar olaraq bu şərhi etmişdir:
Bir canlı hüceyrəsi, çox təfərratlı və kompleks bir arxitektura möcüzəsidir. Mikroskop altında baxıldığında dəlicə bir hərəkətliliyin görünüşü ilə qarşılaşarıq. Daha dərinlərdə isə, molekulların fövqəladə sürətlərdə sintez edildikləri bilinir. Hardasa, hər ferment, hər saniyə 100-dən çox molekul sintez edir. On dəqiqə içində bir bakteriya hüceyrəsinin cəmi həcminin çox böyük bir hissəsi sintez edilir. Sadə bir hüceyrə içindəki məlumat miqdarı təxminən 1012 bit olaraq təxmin edilir. Bu ədəd, təxminən yüz milyon səhifəlik Britannika Ensiklopediyasına bənzər bir böyüklükdür.
Buradan da, aydın olduğu kimi, təxminən yüz milyon səhifəlik Britannika Ensiklopediyasından çox daha çox məlumata sahib tək bir hüceyrə, Allahın icazəsi və yoxlaması ilə 10 dəqiqə içində çıxarılır. Burada, bəhsi keçən istehsala vəsilə olanlar isə, Allahın qüsursuz şəkildə yaratdığı fermentlərdir.
Hər fermentin reaksiyaları sürətləndirmə nisbəti fərqlidir. Tək bir cümlə ilə verdiyimiz bu məlumat əslində çox böyük bir möcüzədir. Bədəndə bəzi reaksiyaların daha sürətli reallaşması lazımdır. Bəziləri isə təmkinlidir. Məsələn, bəzi reaksiyalar, katalizatorların köməyi ilə 1 saniyəyə qədər davam edə bilər. Katalizatorun, yəni fermentlərin olmaması halında bu reaksiyanın reallaşma sürəti 108 saniyə olacaq. Bu müddət, təxmini olaraq 3 ildir. Ancaq elə reaksiyalar vardır ki, ferment varkən tarazlığa çatması 10 dəqiqəyə qədər uzana bilər. Bu, fermentlər dünyasında olduqca ağır işləyən bir reaksiyadır və katalizatorun olmaması vəziyyətində bu reaksiyanın tarazlığa çata bilməsi 109 dəqiqə davam edəcək. Bu ədəd isə, bizə 2000 ili verəcək.
Sürətli işləməsi lazım olan reaksiyalar üçün lazım olan sürət, ferment dünyasına görə ağır işləməsi lazım olan reaksiyalar üçün böyük bir dağıtma ola bilər. DNT-ni köçürən fermentin daha sürətli hərəkət etməməsi lazım olarkən, bədəndəki zəhərli maddələri parçalayan fermentlərin də yavaşlamaması lazımdır. Məsələn, bəzi fermentlər reaksiyalarında, yan məhsul olaraq hidrogen peroksid ortaya çıxararlar və bilindiyi kimi, hidrogen peroksid yandırıcı bir maddədir. İnsan bədənindəki bütün orqanları əridib yox edə bilmə gücünə malikdir. Belə təhlükəli bir maddənin hüceyrənin bir məhsulu olaraq ortaya çıxması həm çaşdırıcı bir vəziyyətdir, həm də olduqca təhlükəlidir. Bu səbəbdən, bədən toxumalarına zərər vermədən ortadan qaldırılması lazımdır. Bunun üçün bədənin içində alınmış əhəmiyyətli bir tədbir vardır. Hidrogen peroksidi çıxaran fermentlərin içlərində peroksizom adı verilən xüsusi orqanoidlər var. Bu orqanoidlərin içində böyük miqdarda katalaz fermenti olar. Katalaz fermentinin vəzifəsi isə, hidrogen peroksid bədən toxumalarına dağılmadan əvvəl onu parçalamaqdır. Bu ferment, bir dəqiqədə 5.000.000 hidrogen peroksid molekulunu parçalayaraq su və oksigenə çevirə bilər. Və bunun üçün lazımlı olan aktivasiya enerjisi molekul başına 18.000 kaloridir. Əgər katalaz fermenti bu işi boynuna götürməsəydi və dəmir atomunun tək başına bu vəzifəni reallaşdırması gərəksə idi, tək bir hidrogen peroksid molekulu təxminən 300 ildə parçalana bilərdi. 5 milyon hidrogen peroksid molekulunun parçalanması üçün isə 5.000.000 x 18.000 = 90.000.000.000 kalorilik bir aktivasiya enerjisinə ehtiyac duyulacaqdı. Yer üzündəki bütün canlıların istehlak etdikləri qida və çıxardıqları enerji belə, bu miqdarı qarşılamağa çatmayacaqdı.
Duvey T. Geş katalaz fermentinin əhəmiyyətini və təsadüfən ortaya çıxmasının qeyri-mümkünlüyünü bu sözlərlə açıqlamışdır:
Həyatın olmadığı bir mühitdə heç bir seleksiya ola bilməz. Məsələn, canlı hüceyrələr üçün olduqca zəhərli olan hidrogen peroksid, hüceyrəvi fəaliyyətlərin metabolik bir məhsuludur. Bu səbəblə, hidrogen peroksidin dağıtmasını katalizə edən olduqca əhəmiyyətli bir fermentə sahibik. Bu ferment, yəni katalaz, bir dəqiqə içində bir neçə milyardı tapan bir dövr sayına malikdir. Hidrogen peroksidin yüksək dərəcədə zəhər ehtiva etməsi səbəbiylə, bu zəhərin təhlil edilməsi üçün hüceyrələrimizin olduqca təsirli bir fermentə ehtiyacları vardır. Bu ferment olmadan həyatda qala bilməmiz qətiyyən mümkün deyil.
Fermentlər, reaksiyaları çox-çox sürətləndirə bildikləri üçün bizim üçün əhəmiyyətlidirlər. Bəs fermentlər bu dərəcə sürətli olmasaydı nə olardı? Olmamaları vəziyyətində 10.000 ildə reallaşa biləcək olan bir reaksiyanı, məsələn, 100 ildə reallaşacaq hala gətirsəydilər, bu bizim üçün qənaətbəxş olardımı? Bunu 100 deyil, 10 ildə reallaşdırmış olsalar, yenə bir faydaları toxunardımı? İlləri, ayları, saatları bir kənara buraxaq, tək bir reaksiya yalnız 10 dəqiqə davam etsəydi həyatımıza davam edə bilərdikmi? Nəinki, 10 dəqiqə, hətta öz kataliz müddətlərində meydana gələ biləcək millisaniyəlik bir əskiklik belə, bəhsi keçən funksiyanı uzaq tutmağa çatacaqdır. Məsələn, katalaz fermentinin DNT polimeraz fermenti sürətində hərəkət etməsi, ortaya çıxan bütün hidrogen peroksid molekullarının hüceyrələrə yayılmasına və dolayısı ilə hüceyrələrin ölümünə səbəb olacaq.
Fermentlərin olmaları və olmamaları vəziyyətində meydana gələn fövqəladə müddət fərqi, bu möhtəşəm zülalların nə qədər böyük bir iş etdiklərini açıqca göstərir. Bu hadisədə təsadüf anlayışına keçid verməyən bir fövqəladəlik vardır. Hətta belə kompleks bir sistemi, şüur sahibi olaraq bir insanın hazırlayıb reallaşdırması da mümkün deyil.
Burada düşünülməsi lazım olan çox əhəmiyyətli bir incəlik daha vardır: Hər bir ferment, fərqli sürətləndirmə gücünə necə sahib olar? Fermentlər hər reaksiyanın fərqli sürətdə reallaşması lazım olduğunu haradan bilərlər? Fermentlərin öz-özlərinə, bir reaksiyanın nə işə yaradığını bilərək onu nə qədər sürətləndirmələri lazım olduğunu hesablamaları, buna görə bir nisbət təyin etmələri və bunu digər fermentlərə xəbər verə bilmələri mümkün deyil. Bütün bu xüsusiyyətləri təsadüfən qazana bilmələri də qeyri-mümkündür. Təsadüflər, şüursuz, təsadüfi təsirlərlə meydana gələn hadisələrdir və hüceyrə kimi kompleks bir orqanoidin içində təsadüfü bir təsir, bütün orqanoidlərin işləyişinin dayanmasına və hüceyrənin ölümünə səbəb olacaq. Bu səbəbdən, hüceyrə içindəki sistemlər, eynilə bəhsi keçən ferment sisteminin işləməsi kimi idarəlidir və bu idarə hüceyrəyə və ya onun içindəki orqanoidlərə aid deyil.
Şüursuz atomların meydana gətirdiyi mikroskopik bir sistemdə reallaşan şüurlu əməliyyatların tək bir şərhi vardır. Bunların hamısı, əgər həqiqi mənada nə etmələri lazım olduğunu bilirlərsə, etdikləri işlərdə heç səhv etmirlərsə, bu mükəmməlliyi nəsillər boyunca hər insanda daima davam etdirirlərsə, bu vəziyyətdə özlərində təcəlli edən ağılı və qüsursuzluğu sərgiləyirlər deməkdir. Bu ağılın və qüsursuzluğun, onları yaradan Allaha aid olduğu açıqdır. Allah, fermentlərin insan bədənində mükəmməl şəkildə vəzifələrini davam etdirmələrini, hər birinin fərqli sürətlərdə müxtəlif molekullarla işlərini və bir insanı yaşada bilmək üçün kəsilməz hərəkət etmələrini dilədiyi üçün, bu molekullar şüur tələb edən əməliyyatları müvəffəqiyyətlə reallaşdıra bilir. Fermentlər, yer üzündəki bütün varlıqları, insanı, onun yaşadığı kainatı, qısacası var olan hər şeyi tək bir əmriylə yaradan Allahın bir nemətidirlər. Allah, yaratma sənətini yer üzündəki mükəmməlliklərlə və ayələriylə insanlara tanıdar. Rəbbimizin ayələrindən biri belədir:
Gördüyünüz göyləri dirəksiz yüksəldən, sonra da Ərşə ucalan, müəyyən vaxta qədər göydə hərəkət edən günəşi və ayı əmrinə tabe edən Allahdır. O, işləri yoluna qoyur və ayələrini belə izah edir ki, bəlkə Rəbbinizlə qarşılaşacağınıza yəqinliklə inanasınız. (Rad surəsi, 2)
