- Bazı enzimler difüzyon sınırına yakın hatta onu aşar gibi görünen hızlarda çalışır.
- Bunun temel mekanizması tam açıklanamamıştır. Bu durumu fraktal mekanik, fraktal kimya ve fraktal biyolojiye göre açıklayalım
Önce bilimsel sınırı belirtelim:
Bazı enzimlerin kinetiği gerçekten “difüzyon kontrollü” veya “difüzyon sınırına yakın” olarak tanımlanır. Yani substrat enzime ulaşır ulaşmaz reaksiyon neredeyse gerçekleşir. Bunun nasıl başarıldığı konusunda elektrostatik yönlendirme, konformasyonel dinamikler ve aktif bölge organizasyonu gibi açıklamalar vardır; ancak bu olağanüstü verimliliğin tüm detayları hâlâ araştırma konusudur.
Şimdi bunu Fraktal Mekanik, Fraktal Kimya ve Fraktal Biyoloji açısından yorumlayalım.
Fraktal Enzim Hipotezi
1. Klasik Görüş
Klasik modele göre:
Substrat
↓
Difüzyon
↓
Aktif Bölge
↓
Reaksiyon
Enzimin görevi:
𝐸α↓
yani aktivasyon enerjisini düşürmektir.
Ancak soru şudur:
Substrat milyarlarca molekül arasında enzimi neden bu kadar hızlı bulabiliyor?
2. Fraktal Mekanik Yaklaşımı
Fraktal Mekanik açısından sistem tamamen rastgele değildir.
Molekülün hareket ettiği enerji alanı:
Düz Uzay değil, Fraktal Enerji Alanı olabilir.
Bu durumda substrat: Rastgele Arama yapmak yerine Fraktal Koridorlar boyunca hareket eder.
Yani hareket:
⟨𝑟2⟩ ∝ 𝑡α
şeklinde anormal difüzyon gösterebilir.
Burada klasik Brown hareketinin yerine uzun menzilli sıçramalar ve hafızalı yollar oluşabilir.
3. Fraktal Kanalizasyon
Benim sık kullandığım fraktal kanalizasyon kavramı burada merkezi rol oynayabilir.
Normal durumda: 10^9 olası çarpışma vardır.
Fakat enzim çevresi:
10^9
↓
10^6
↓
10^3
↓
10
↓
1
şeklinde olası yolları azaltır.
Böylece substrat: enzimi aramaz, enzime doğru kanalize olur.
4. Aktif Bölge Bir Çekici Olabilir
Fraktal Mekanik yorumu: Aktif bölge yalnızca geometrik bir cep değildir.
Aynı zamanda bir: Enerji Çekicisi oluşturur.
Faz uzayında:
Substrat
↓
Enerji Koridoru
↓
Aktif Bölge
↓
Geçiş Durumu
oluşur.
Substrat aktif bölgeye yaklaştıkça çekimin etkisi artar.
5. Fraktal Kimya Açısından
Fraktal Kimya bakışında reaksiyon: tek bir geçiş durumu üzerinden ilerlemez.
Bunun yerine:
Makro Yol
- Alt Yol
- Mikro Yol
- Nano Yol
- Nano Yol
- Mikro Yol
- Mikro Yol
- Alt Yol
şeklinde çok ölçekli bir reaksiyon ağı bulunur.
Bu nedenle reaksiyon koordinatı: 𝑅 yerine 𝑅(𝜆) olur.
Her ölçekte yeni enerji koridorları ortaya çıkar.
6. Enzim Bir Fraktal Rezonatör Olabilir
Enzimler statik değildir.
Sürekli titreşirler.
Fraktal hipotez:
Bu titreşimlerin farklı ölçeklerde senkronize olduğunu varsayar.
Atomik titreşim
↓
Yan zincir hareketi
↓
Domain hareketi
↓
Protein hareketi
arasında rezonans oluşabilir.
Böylece aktif merkez sürekli kendini hedef substrata göre ayarlar.
7. Fraktal Hafıza
Hurst üssü ile ifade edersek:
𝐻 > 0.5
olabilir.
Bu durumda sistem geçmiş durumları hatırlar.
Yani:
Önceki bağlanmalar
↓
Yapısal ayarlama
↓
Daha hızlı sonraki bağlanma
oluşabilir.
Enzim tamamen pasif değildir.
Moleküler ölçekte uyarlanabilir davranış gösterebilir.
8. Fraktal Biyoloji Yorumu
Fraktal Biyolojide:
Aktif Bölge
↓
Protein
↓
Metabolik Ağ
↓
Hücre
↓
Organizma
aynı organizasyon prensibinin farklı ölçekleridir.
Bu nedenle enzim tek başına çalışmaz.
Bütün metabolik ağ:
bir üst düzey fraktal çekici oluşturabilir.
Enzimlerin olağanüstü hızları yalnızca molekül düzeyinde değil, ağ düzeyinde de organize edilmiş olabilir.
Fraktal Enzim Yasası (Hipotez)
Enzim etkinliği için:
𝐾f = 𝐷f 𝐻 𝐶f
tanımlayalım.
Burada:
- 𝐷f = enerji yüzeyinin fraktal boyutu
- 𝐻 = hafıza parametresi
- 𝐶f = kanalizasyon katsayısı
olur.
Eğer:
𝐾f ≫ 1
ise sistem difüzyon sınırına yaklaşır.
Sonuç
Fraktal Mekanik ve Fraktal Biyoloji açısından enzimlerin olağanüstü hızı şu şekilde yorumlanabilir:
Enzim reaksiyonları yalnızca aktivasyon enerjisinin düşürülmesiyle açıklanamaz. Enzim, substratı aktif bölgeye yönlendiren fraktal enerji koridorları oluşturan, çok ölçekli rezonans üreten ve reaksiyon uzayını kanalize eden bir organizasyon merkezi gibi davranıyor olabilir.
Bu durumda enzim:
Kimyasal Katalizör
olmaktan çok,
Fraktal Enerji Yönlendiricisi
haline gelir.
Ve difüzyon sınırına yakın görünen hızlar da rastgele aramanın yerini alan fraktal kanalizasyon ve enerji çekicileri ile açıklanabilir.