1 biyokimya

1
BİYOKİMYA
2
BİYOKİMYA
3
BİYOKİMYA
ÖNSÖZ
Tıpta Uzmanlık Sınavı’na hazırlık uzun ve zahmetli bir
yoldur. Kaynak seçimi ise kişiye, sınava kadar kalan süreye
ve hedeflenen puana göre değişiklik göstermektedir.
Bu seri “az zahmetli olan” ve “kısa kaynaklardan çalışmak
zorunda olan” kişiler için hazırlanmış ideal bir seridir.
Bu kadar küçük hacim başarı için yeterlimidir?
Daha hacimli kitaplara göre yeterli olmadığı açıktır ama
ŞUNU KESİNLİKLE SÖYLEYEBİLİRİZ ki bu kadar kısa metinle
en fazla sayıda soru yakalayan bir seri oluşturduk.
Çünkü; bu serinin içeriği TUSDATA TUS HAZIRLIK
MERKEZLERİ’nin son 2-3 yıldır yaptığı çok özel TUS
KAMPLARI’nda anlatılan en özet ve en güncel metinlerden
oluşmaktadır.
Biz içeriğe güveniyoruz.
Umarız yararlı olur ve başarınıza katkıda bulunuruz.
Seri Editörleri
4
BİYOKİMYA
İÇİNDEKİLER
1. PROTEİNLER ........................................................................ 5
2. KARBONHİDRATLAR VE OKSİTATİF FOSFORİLASYON ......... 31
3. LİPİDLER VE VİTAMİNLER ..................................................... 56
4. HORMONLAR ....................................................................... 76
5. NÜKLEİK ASİTLER VE DOKU BİYOKİMYASI ...........................94
6. ÖZEL KONULAR ................................................................. 111
5
BİYOKİMYA
PROTEİNLER
PROTEİNLER VE AMİNO ASİTLER
• Proteinler DNA tarafından şifrelenen 20 amino asidin (Standart, Primer veya Normal
amino asitler) peptid bağları ile bağlanmasıyla oluşurlar.
• Canlı organizmaların en çok bulunan intrasellüler makro molekülüdürler.
• Prolin diğerlerinden farklı olarak kimyasal yapısı ile bir imino asittir.
• Glisin dışındaki tüm amino asitlerin en az bir tane asimetrik C atomu vardır ve optikçe
aktiftirler.
• Treonin ve İzolösin ikişer asimetrik C taşırlar.
• Proteinlerin yapıtaşı olan amino asitler L-amino asitlerdir. D-amino asitler ise, bazı
antibiyotiklerde ve bakteri hücre duvarlarında bulunurlar. Örneğin; D-Alanin ve
D-Glutamat
• Amino asitlerin amfoterik moleküllerdir. Yani hem asidik hem de bazik gruplar
taşırlar. Sulu çözeltilerde dipolar moleküller yani zwitterion şeklinde bulunurlar.
Alfa-karboksil grubu, protonsuz ve negatif yüklü; alfa-amino grubu ise, protonlanmış
ve pozitif yüklüdür; yani molekül nötrdür. Asidik ortamda, karboksil grubu bir
proton alarak molekül pozitif yüklü olur. Bazik ortamda ise, amino grubu proton
kaybederek molekül negatif yüklenir.
AMİNO ASİTLERİN SINIFLANDIRILMASI
A-Yapılarına Göre;
1-Alifatik amino asitler:
a-Homojen amino asitler
• Tek COOH ve tek NH2 ‘li:
1. Glisin
2. Alanin
3. Valin
4. Lösin
5. İzolösin
• 2 COOH’li:
1. Aspartat
2. Glutamat
• 2 NH2 ‘li:
1. Asparagin
2. Glutamin
3. Lizin
b-Ek gruplu amino asitler
• Hidroksilli:
1. Serin
2. Treonin
6
BİYOKİMYA
• Kükürtlü:
1. Sistein
2. Metyonin
• Guanidolu:
Arginin
2-Aromatik amino asitler:
a-Benzen Halkalı: Fenilalanin, Tirozin
b-İndol Halkalı: Triptofan
c-İmidazol Halkalı: Histidin
d-Prolidan Halkalı: Prolin
B-R gruplarının Polaritesine Göre ;
1-Polar amino asitler = Hidrofilik amino asitler = R grupları iyonize hale
geçebilen amino asitlerdir.
• Glisin .........Bazılarına göre apolar
• Aspartat........ (-) yüklü R gruplu
• Glutamat........ (-) yüklü R gruplu
• Asparagin..... Yüksüz
• Glutamin........ Yüksüz
• Serin.............. Yüksüz
• Treonin.......... Yüksüz
• Sistein............ Yüksüz
• Tirozin............ Yüksüz
• Lizin.............. (+) yüklü R gruplu
• Arginin.......... (+) yüklü R gruplu
• Histidin........... (+) yüklü R gruplu
2-Apolar amino asitler = Hidrofobik amino asitler = Nonpolar amino asitler =
Protein molekülünün iç kısmında kalmayı seçerler.
• Alanin
• Valin
• Lösin
• İzolösin
• Metyonin
• Fenilalanin
• Triptofan
• Prolin
AMİNO ASİTLERİN BİREYSEL ÖZELLİKLERİ
Glisin:
En basit ve optik aktivitesi olmayan tek amino asittir. Yan zincir olarak tek bir
Hidrojen (H) taşır. Çok küçük olduğundan bulunduğu proteinlerde diğer amino
asitlerden daha fazla yapısal fleksibilite sağlar. Enzimlerin aktif bölgesinde
bulunur ve substratın enzime yaklaşmasını sağlar. Vücutta en fazla sayıda
metabolik yola giren amino asittir. Glisin katabolizması ile oluşan metilen
tetrahidro folat (=H4 Folat), tek C taşıyıcılardandır.
7
BİYOKİMYA
• Kreatin: Glisin, arginin ve metyoninden sentezlenmektedir.
• Su kaybederek kreatinine çevrilir. Kaslarda ise, Kreatin Fosfat şeklinde
bulunur.
• Glutatyon = GSH: Glisin, glutamat ve sistein amino asitlerinden oluşan bir
tripeptiddir. Kolaylıkla H verebilen bir maddedir. Birçok enzim ve dokuyu
özellikle eritrositleri peroksidatif hasardan korur. Taşıdığı SH grubu aracılığı
ile detoksifikasyon yapan bir ajandır. Amino asitlerin grup translokasyonu
ile membranlardan taşınmalarında da görevlidir.
Alanin:
Yan zincir olarak bir metil grubu (CH3) taşır. Açlık kan şekerinin korunmasında
önemli bir amino asittir, bunu Glukoz - Alanin Siklusuna girerek sağlar.
Aynı siklus aracılığı ile, amonyağı da kas dokusundan karaciğere taşır.
• Kaslardan karaciğere proteinlerin amino gruplarını taşıyan majör amino
asittir.
Valin, lösin ve izolösin:
• Dallı zincirli amino asitlerdir. Her üç amino asit de esansiyeldir. Her üç
amino asit de apolardır.
• İzolösin 2 asimetrik C içerir.
• Metabolizmalarında görevli dallı zincirli amino asit dekarboksilaz
eksikliğinde MSUD (Maple Syrup Urine Disease) oluşur. OR geçişli bir
hastalıktır.
• Dallı zincirli amino asitler, hem açlıkta beyine enerji sağlarlar, hem
de toklukta kaslar tarafından tutulup, kaslarda enerji ve azot kaynağı
olurlar.
• Katabolizmaları bazı aşamaları ile yağ asidi oksidasyonuna benzer.
Karbon iskeletlerinin metabolizmalarında farklılıklar vardır:
• Valin saf glikojenik,
• Lösin saf ketojenik,
• İzolösin ise hem glikojenik hem de ketojenik olabilmektedir.
8
BİYOKİMYA
Aspartat ve asparagin:
Aspartat; üre, pürin ve pirimidin iskeletlerinin yapısında kullanılır.
Dikarboksilik amino asitlerden birisidir. Transaminasyon reaksiyonlarına
katılır. Yapısında bulunan anyonik karboksilat (COO-) grupları, suda çözünen
proteinlerin yüzeyinde bulunur.
Asparagin; aspartatın amid türevidir. Yan zinciri polardır ve hidrojen bağı
oluşumuna katılır. Glikoproteinlerdeki karbonhidrat yan zinciri, genellikle
Asparaginin amid grubu üzerinden bağlanır. Yani asparagin glikozilasyon
olayına katılır.
Glutamat ve glutamin:
Glutamat; transaminasyon reaksiyonlarına katılır.
Glutamin; glutamatın amid türevidir. Gama-amido azotu, pürin ve pirimidin
sentezinde kullanılabilir, karaciğerde üreye çevrilebilir veya böbrekten
amonyak olarak atılabilir. Bu son reaksiyonu glutaminaz katalizler ve asit
- baz düzenlenmesinde önemlidir. (Amonyak olarak atılan N, alfa amino azotu
değil, amid azotudur. a-amin grubu diğer tüm amino asit kaynaklı azotlar gibi,
üreye çevrilerek organizmadan atılır.)
• Glutamin, böbrekten atılan amonyağın başlıca kaynağı ve majör transport
formudur.
• Glutamin kanda en yüksek konsantrasyonda bulunan amino asittir.
Lizin:
En uzun yan zincirli amino asitlerden birisidir. Esansiyeldir. Taşıdığı (+) yüke
bağlı olarak (-) yüklü yan zincirlerle tuz bağı oluşturup protein molekülünün
yapısal sağlamlığına yardımcı olur.
Kollajenin yapısında hidroksillenmiş halde (Hidroksilizin) bulunur.
Polipeptid içindeki lizil kalıntıları kollajende, aldol çapraz bağlarını
oluştururlar. Elastinde ise desmozin çapraz bağlarının oluşumuna
katılırlar.
Trimetillizin: Karnitinin ön maddesidir. Karnitin uzun zincirli yağ asitlerini
mitokondrial matrikse taşıyan önemli bir moleküldür.
Kadaverin: Ölümden sonra, lizinin dekarboksilasyonu ile oluşur.
Serin :
Fosfolipidlerin ve sfingozinin bileşimine girer.
Hidroksil grubu içerdiğinden fosforilasyon ile enzim aktivasyonuna aracılık
yapar.
Hidroksili sayesinde şeker kalıntılarını bağlayabilir, yani Glikozilasyon
olayına da katılır.
Toklukta, alanin ile birlikte, karaciğerde glikoneogeneze girerek, glukoz
sentezine katkıda bulunur.
Serinden sentezlenen KOLİN, karaciğerin fosfolipid sentezleyebilmesi için
gereklidir.
9
BİYOKİMYA
Treonin:
İzolösin gibi 2 asimetrik C atomu içerir. Serin gibi hidroksil grubu vardır.
Bu grubu ile fosforik asit ve şeker kalıntıları ile reaksiyona girer, yani
Fosforilasyon ve Glikozilasyon olaylarında önemlidir.
Sistein:
Yan zincirinde sülfidril (SH) grubu bulunur ve birçok enzimin aktif merkezinde
yer alır. İki sisteinin SH grupları okside olarak SİSTİN’ i oluşturur. Sistinde
Disülfid bağı (-S-S-) denilen kovalan bir bağ bulunur.
• Disülfid bağı, proteinlerin peptid bağı dışındaki tek kovalan yapılı
bağıdır.
Sistein safra asidi konjugasyonunda kullanılan taurinin, kükürtlü proteinlerin,
glutatyonun ve koenzim A (coA)’ nın yapısında bulunur.
Metyonin:
Metyonin ATP’ nin adenozin kısmı ile birleşerek aktiflenir. Aktif şekli olan SAdenozil Metyonin (S-AM) metil donörüdür.
• Prokaryotlarda, formil metyonil olarak protein sentezinde kullanılır.
Ökaryotlarda, protein sentezinde kullanılırken formilli olması gerekli
değildir.
Arginin:
En uzun yan zincirli amino asitlerdendir.
• Üre sentezi sırasında elde edilen arginin, siklus dışına çıkamaz. Çünkü
sonraki aşamada Arginaz ile yıkılır ve protein sentezine katılamaz.
• Fakat arginin standart amino asitlerden birisidir ve vücutta kreatin yapısına
katılır. Ayrıca ornitin üzerinden, metyonin ile birlikte poliaminlerin (putresin,
spermidin, spermin) ön maddesidir. Bunlar hücre proliferasyonunda görev
yapan küçük katyonik bileşiklerdir.
• Nitrik Oksit, argininden sentezlenen güçlü vazodilatatör bir
moleküldür.
Fenilalanin:
Fenil halkası taşıdığından aromatiktir ve U.V. ışığı absorbe eder. Bu özellik
bir solüsyondaki protein miktar tayininde kullanılır. 260 nm dalga boyundaki
ışığı absorblar.
Fenilalaninden Fenilalanin
Hidroksilaz enzimi ile
tirozin sentezlenir. Bu
enzimin
eksikliğinde
FENİLKETONÜRİ oluşur.
10
BİYOKİMYA
Tirozin:
Fenilalaninden hidroksilasyon ile sentezlenir ve hidroksi fenilalanin de
denir.
• DOPA, dopamin, noradrenalin, adrenalin, melanin, tiramin ve tiroid
hormonları
tirozinden
sentezlenirler.
• U.V. ışığı absorblar.
• OH grubu ile hidrojen bağları
yaparak bazı enzimlerin
aktiflenmesinde rol alır.
• Tirozin kalıntılarının iyotlanması
ile T3 ve T4 (tiroid hormonları),
dekarboksilasyonu ile de bir
biyolojik amin olan, hipertansif
etkili tiramin oluşur.
Triptofan:
Taşıdığı indol halkası sayesinde U.V. ışığı 280 nm’ de absorblar.
• Niasin, serotonin, melatonin ve
triptamin için prekürsördür.
• Serotonin: Merkezi sinir
sistemi, mast hücreleri ve
trombositlerde bulunan önemli
bir nörotransmitterdir. Damar
düz kaslarında kasılma ile, güçlü
vazokonstriksiyon yapar.
• 5-HIAA: Karsinoid tümörlerde
sentez ve atılımı artar. Buna bağlı
olarak niasin sentezi azalarak,
Pellegra hastalığına ait belirtiler
oluşur. Hartnup hastalığında da atılımı artar.
• Melatonin: Pineal bezde triptofandan sentezlenir. Karanlıkta sentezi artar.
LH üzerine inhibitör etkisi vardır. Körlerde menstrüasyon bozuklukları
ve hatta amonerö nedeni, melatonin sentezinin yüksek olması ve LH
inhibisyonudur.
• Triptamin: Triptofandan direkt dekarboksilasyon ile oluşan bir biyolojik
amindir. Kalın barsaklarda dışkının kokusunu veren indol ve skatole
çevrilir.
• İndol ve skatolün bir kısmı emilerek, portal dolaşım aracılığı ile karaciğere
gelir ve sülfat ya da glukuronat ile birleştirilip idrarla atılır.
• İndikan: İndoksil sülfatın potasyum tuzudur. Konstipasyon ve pütrefaksiyonlu
barsak hastalıklarında idrarda artar. Blue-Diaper Sendromunda mavi bez
oluşumundan sorumludur.
• Triptofan Yükleme Testi: Vitamin B6 eksikliğinde standart doz triptofan
verilişinden sonra idrarda Ksantürenik asit artar.
11
BİYOKİMYA
Histidin:
İçerdiği imidazol halkası genellikle (+) yüklü olduğundan bazik amino
asitlerdendir. Fizyolojik pH’da tampon özelliği gösteren tek amino
asit olması, taşıdığı yan zincirinin pKa’sının (6,0) nötrale yakın olmasındandır.
Tamponlayıcı rolünü taşıdığı imidazol halkası aracılığı ile göstermektedir.
Bu, hemoglobin ve miyoglobin fonksiyonu için de önemlidir.
Histidinden dekarboksilasyon ile histamin oluşur. Kaslarda bulunan karnozin
ve anserin ile eritrosit, beyin ve karaciğerde bulunan ergotionin de
histidinden sentezlenirler.
• 3 metil histidin, miyofibriler proteinler olan aktin ve miyozinin intrasellüler
yıkılımı sonucunda oluşur ve idrarla atılır. Yani kas yıkımında atılımı
artmaktadır.
• Histidin Yükleme Testi: Vitamin B9 eksikliğinde, histidin verilişinden sonra
idrarda Form İmino Glutamik Asit (FİGLU) artar.
Prolin:
Prolin alanin türevi değildir (diğerleri alanine bir takı gelmiş gibidir.) İmino
asittir. Prolin kimyasal yapısı açısından amino asit olmasa da fonksiyonları
açısından bu grupta bulunur. Bir proteinin yapısında yer alırken oluşturduğu
peptid bağı diğerlerinden biraz farklı olabilir (cis konfigürasyonunda bağ
yapabilir.)
Rotasyonu engelleyen rijit bir halka yapısı olduğundan, polipeptid zincirinin
katlanmasını zorlaştırır.
Kollajen yıkımında, idrarda hidroksilli türevi olan OH-Prolin artar.
Diğer amino asitlerden diğer bir farkı da, grup translokasyonu ile
taşınmamasıdır.
MODİFİYE = NONSTANDART AMİNO ASİTLER
Bunlar ancak belirli proteinlere özgüdürler.
• Kollajende ; OH-Prolin ve OH-Lizin
• Miyozinde ; Metillizin
• Protrombin ve osteokalsinde; Gama karboksi glutamik asit
• Glutatyon Peroksidazda ; Selenosistein
• Elastinde ; Desmozin (Lizin türevi)
• Fosfoserin, fosfotirozin ve fosfotreonin; hidroksilli amino asitlerdeki OH
yerine PO4 bağlanması ile oluşurlar. Enzim aktivasyonunda rol alırlar.
NON-ALFA = NON – PROTEİN AMİNO ASİTLER
Organizmada protein yapısına katılmayıp serbest olarak bulunurlar. Biyolojik rolleri
vardır. Amino grubunu alfa C ‘da değil de başka bir C’ da taşırlar.
• β-Alanin; Pirimidin katabolizması son ürünüdür. Pantotenik asit ve co A
yapısında yer alır.
• γ- amino bütirik asit = GABA; glutamik asitten türer ve beyinde nörotransmitter
olarak bulunur.
• δ- amino levülinik asit = δ-ALA; Hem sentezi sırasında oluşur.
• β-amino bütirik asit; Pirimidin yıkımında son üründür.
12
BİYOKİMYA
VÜCUTTA POLİPEPTİD YAPISINDA BULUNMAYAN ALFA
AMİNO ASİTLER
•
•
•
•
Homoserin; kükürtlü amino asit metabolizması sırasında oluşur.
Ornitin ve Sitrulin; Üre sentezi sırasında oluşurlar.
Sarkozin; Kas dokusundan elde edilir.
Tiroksin; tiroid hormonlarındandır.
PROTEİNLERİN 3 BOYUTLU YAPILARI
Her proteinin kendine özgü 3 boyutlu bir yapısı vardır. Bu yapıyı proteinin amino
asit dizisi belirler.
• 1. Primer Yapı: Amino asitlerden peptid zinciri oluşumudur. Amino asitler
birbirine kovalan peptid bağları ile bağlanmıştır. Bu bağ, bir amino asidin alfakarboksil grubu ile diğerinin alfa-amino grubu arasında 1 molekül su çıkışı ile
oluşur. Peptid bağları denatürasyon sırasında kırılmaz. Peptid bağı, parsiyel
çift bağ karakterindedir, rijit ve düzlemseldir ve bağ etrafında serbest rotasyon
olmaz. Prolinin oluşturduğu peptid bağı hariç, trans konumundadır.
• 2. Sekonder yapı: Primer yapıyı oluşturan lineer amino asit dizisindeki, komşu
amino asitlerin birbirleri ile olan ilişkileri sekonder yapıyı oluşturur. Sekonder
yapı 3 şekilde olabilir;
a. Alfa-heliks: Doğal proteinlerde en sık bulunan şekildir. Zincir içi H bağları ve
zincirler arası Disülfid bağları ile stabilleşir. Prolin bu yapıyı bozar.
b. Beta kırmalı tabaka: Zincir kıvrılmamış, pili oluşturmuştur.
c. Gelişigüzel kangallanım: Sadece globüler proteinlerde bulunur. Periyodik olmayan,
belli kurallara bağlanamayan bir şekilde proteinin boyunu kısaltmasıdır.
Bazı proteinlerde bu 3 formdan yalnız biri bulunur. Böyle proteinler şekil olarak
fibriler=lifsel proteinlerdir. Ama bu 3 modelin de bir arada bulunduğu proteinler
globüler proteinlerdir.
• 3. Tersiyer yapı: Bu yapı kovalan Disülfid bağları, H bağları, iyonik bağlar ve
hidrofobik etkileşimler ile stabilize olur. Globüler proteinlerde yumak, fibriler
proteinlerde kalın halatlar oluşturacak şekildedirler.
• 4. Quarterner yapı: Birden fazla polipeptid zinciri içeren ve tersiyer yapısını
tamamlamış proteinlerdeki polipeptid zincirlerinin birbirleriyle olan ilişkileridir.
En az 2 alt birimden (monomer=subünit) oluşan proteinlerin quarterner yapıları
olabilir. Non kovalan bağlar ile stabilize olur. Hemoglobin ve allosterik
enzimler quarterner yapıya sahiptirler.
--- En önemli bağlar;
*Primer Yapı: Dizilme: Peptid bağları
*Sekonder Yapı: Kıvrılma: H bağları
*Tersiyer yapı: Katlanma: Hidrofobik
Etkileşimler
*Quarterner yapı: Non kovalan bağlardır.
13
BİYOKİMYA
**Rehber protein = Çaperon protein = Isı şok proteini = heat-shock protein
family = hsp family = Bir proteinin nasıl katlanacağı konusunda ona yol gösteren,
sitoplazmik küçük proteinlerdir. Hsp proteinlerin sentezi; ısı artışında ve serbest
radikal hasarında yanıt olarak artar. Hsp 60, Hsp 70 ve Hsp 90 gibi çok sayıda
isimlendirilmiş ısı şok proteini bulunmaktadır. Yavaş ATPaz’lar olarak da bilinirler
ve ATP harcarlar.
PROTEİN DENATÜRASYONU
Proteinin primer yapısı haricindeki diğer yapılarının bozulmasıdır. Yüksek ısı, pH
değişiklikleri, organik eriticiler (alkol, eter), deterjanlar, indirgeyici ajanlar ve ağır
metaller (kurşun, civa) denatürasyon yapan faktörlerdir.
ÜRE ve ß-MERKAPTO ETANOL ile denatürasyon, reversibldir.
PROTEİN TURNOVER İŞARETLERİ
1. Ubikitin: Çok bol bulunan küçük bir proteindir. Protein yapısındaki lizin
amino asidinin ? aminosu ile reaksiyonlaşır. Böylece o protein etiketlenmiş olur ve
proteazlarca tanınıp sindirilir.
2. Karışık fonksiyonlu oksidazlar: Protein yapısındaki lizinin ? amino grubunu
oksitler.
3. PEST dizisi: Bu bölge enzim için özel tanıma bölgesidir. (Prolin, glutamat,
serin, treonin)
4. N-terminal amino asit: Fenilalanin, lösin, lizin, aspartat, arginin’den birisi
ise, o protein kısa ömürlüdür.
PROTEİN METABOLİZMASI
Proteinler depolanamazlar.
Protein dışı azotlu maddeler
1. Üre- Protein metabolizması son ürünüdür.
2. Kreatinin
3. Ürik asit- Pürin metabolizması son ürünüdür.
4. Kreatin
5. Amonyak
Günlük protein ihtiyacı; 1 gram / kg.’ dır.
ESANSİYEL Amino Asitler:
Bu listedeki amino asitler, sağlıklı erişkinler için esansiyeldirler.
1. Valin - Dallı zincirli amino asit
2. Lösin - Dallı zincirli amino asit
3. İzolösin - Dallı zincirli amino asit
4. Lizin - 2 aminolu amino asit
5. Treonin - Hidroksilli amino asit
6. Metyonin - Kükürtlü amino asit
7. Fenilalanin - Benzen halkalı amino asit
8. Triptofan - İndol halkalı amino asit
14
BİYOKİMYA
• Yeni doğan ve çocuklarda; Arginin ve Histidin de esansiyeldir.
• Üremik erişkinlerde; Histidin de esansiyeldir (semi esansiyel amino
asit)
• Karaciğer fonksiyon bozukluğunda ve prematürelerde ise; Sistein
ve Tirozin esansiyel olur. Normalde metyonin ve fenilalaninden
sentezlenebilen bu amino asitler bu şartlarda sentezlenemezler.
PROTEİNLERİN SİNDİRİMİ
Proteinler, ince barsaktan emilemeyecek kadar büyüktürler ve amino asitlere
hidroliz olmaları gerekir.
Mideye proteinlerin girmesiyle gastrik mukozadan gastrin salınır. Paryetal
hücrelerden HCl, esas hücrelerden pepsinojen salınımını uyarır. (Pepsinojen,
HCl ve aktif pepsinin oto katalitik etkisiyle aktiflenir.)
Asidik gastrik ortamda globüler proteinlerin denatürasyonu enzimatik yıkımı
kolaylaştırır. Ayrıca bu asidik ortam pepsin için uygun çalışma ortamı sağlar. Gastrik
pH=1.5-2.5 arasındadır.
Asidik mide içeriğinin ince barsaklara geçişi ile, kana sekretin salınır. Sekretin,
pankreastan BİKARBONAT sekresyonunu artırır. Bu da, pH’ı 7-8’lere çekerek,
pankreatik enzimlerin optimal aktivitesini sağlar.
Amino asitlerin duedonuma ulaşmaları ile kolesistokinin salınır ve kolesistokinin
4 pankreatik zimojen enzimin salınımını sağlar (asiner hücrelerden):Tripsinojen,
Kimotripsinojen, Proelastaz ve Prokarboksipeptidaz.
İnce barsaklara gelen tripsinojen, ince barsaklardan salınan Enteropeptidaz
tarafından tripsine çevrilir. Tripsin pankreastan salınan 4 zimojeni de aktifler.
İntestinal hücre yüzeyinde karboksipeptidaz gibi ekzopeptidaz olan aminopeptidaz
sindirimi sürdürür.
Pepsin, Tripsin, Kimotripsin, Elastaz, Karboksipeptidaz ve Aminopeptidaz gibi
proteolitik enzimler ve peptidazlar, peptidlerin farklı yerlerindeki bağları
kırarlar.
• Pepsin: Fenilalanin, tirozin ve triptofan gibi aromatik amino asitlerin AMİNO
terminal uçlarındaki peptid bağlarını kırar.
• Tripsin: Lizin ve arginin kalıntılarının KARBONİL uçlarındaki peptid bağlarını
kırar.
• Kimotripsin: Fenilalanin, tirozin ve triptofan gibi aromatik amino asitlerin
KARBOKSİ terminal uçlarındaki peptid bağlarını kırar.
• Elastaz: Alanin, serin ve glisin gibi küçük nötral amino asitleri hidroliz eder.
• Karboksipeptidaz:Pankreastan salınır ve karboksi terminal kalıntılarını ayırır.
Zn’lu bir enzimdir.
• Karboksipeptidaz A: Lizin, arginin, prolin hariç diğer tüm C-terminallere etkili
• Karboksipeptidaz B: Yalnız arginin ve lizin C-terminallere etkili
• Karboksipeptidaz C: Yalnız prolin C-terminallere etkili
• Aminopeptidaz: İnce barsaklardan salınır ve amino terminal kalıntılarını
ayırır.
• Bu enzimlerden Pepsin, Tripsin, Kimotripsin ve Elastaz endopeptidazlardır.
• Karboksipeptidaz ve Aminopeptidaz ise ekzopeptidazlardır.
15
BİYOKİMYA
Sonuçta, serbest amino asitler, dipeptidler ve tripeptidler açığa çıkar. Bunları da
barsak sıvısında ve hücre sitozolünde bulunan di ve tripeptidazlar parçalar.
Portal sisteme yalnızca amino asitler geçebilir.
RENNİN:
Kimozin: Labferment: Sütün koagülasyonuna neden olur. Bu yüzden süt
bebeklerinde önemli bir enzimdir. Erişkinlerde bulunmaz. Peynir yapımında
kullanılan bir fermenttir. Fonksiyonu için kalsiyum gerektirir ve süt proteini
kazeini parakazeine çevirerek çökmesini sağlar.
AMİNO ASİTLERİN BARSAKTAN EMİLİMİ
Aktif bir olaydır. Enerji gerektirir. Bir amino asidin emilimi için 3 ATP harcanır.
Taşınma gama-glutamil siklusu ile olur. Prolin dışındaki tüm amino asitler
grup translokasyonu denen bu transport mekanizması ile taşınırlar. Bu olayda
GSH (Glutatyon) da görev alır.
Bu siklus ile ilgili en sık görülen bozukluk gama-glutamil transpeptidaz (GGT)
aktivitesinin artışıdır.
Fetal ve neonatal ince barsaklarda değişime uğramamış proteinler de absorbe
olabilir. Bu proteinlerin endositozu ile olur. Buna Pinositoz da denir. İmmun
globülinlerin alınması olayında önemlidir.
AMİNO ASİTLERİN METABOLİZMALARI
Fazla amino asitlerin amino grupları üreye çevrilirken, C iskeletleri Sitrik Asit
Siklusunun ara maddelerine çevrilerek enerji verirler. Organizmada dinamik bir
amino asit havuzu vardır.
AMİNO ASİTLERİN AMİNO GRUPLARININ METABOLİZMASI
1. Transaminasyon: Bir amino asidin alfa-amino grubunun, bir alfa keto aside
naklidir. Reaksiyon sonunda serbest NH3 açığa çıkmaz.
Transaminazlar = Aminotransferazlar olayı katalizleyen enzimlerdir.
Koenzimleri Piridoksal fosfattır.
Amino grupları alıcısı olarak görev yapan α-keto asit genellikle, α-keto glutarattır.
Böylece oluşan glutamat, oksidatif olarak deamine olur ve amonyum iyonu oluşur
veya amino asit sentezi için NH2 grubunu verir.
GLUTAMAT, amino asit sentezinde EN BÜYÜK AMİNO DONÖRÜDÜR. Çünkü hızla
oksidatif deaminasyona uğrayan tek amino asittir.
Alfa amino asit + alfa keto glutarat
↑ ↓ Transaminaz, PLP
Alfa keto asit + glutamat
*** Lizin, Arginin ve Treonin direkt transaminasyona uğramazlar.
16
BİYOKİMYA
• 2. Oksidatif Deaminasyon: Başlıca, karaciğer ve böbrekte ve sadece
mitokondrilerde meydana gelir. Transaminasyon ile glutamata nakledilmiş
amino grupları, glutamat dehidrogenaz enzimi katalizi ile oksidatif deaminasyona
uğrar. Böylece, amino asitlerin amino grupları amonyak halinde açığa çıkmış
olur.
Glutamat + NADP+(NAD+) + H2O
↑ ↓ Glutamat Dehidrogenaz
α-keto glutarat + NADPH(NADH) + H+ + NH3
Koenzim: NAD+ veya NADP+ ‘dir.
• 3. Non oksidatif Deaminasyon: Serin ve Treonin adlı hidroksilli amino asitler
için geçerlidir. Serbest NH3 açığa çıkar.
Etkili enzimler serin dehidrataz ve treonin dehidratazdır. Koenzimleri PLP (B 6
vitamini) dır.
ÜRE SİKLUSU
Üre, amino asitlerin amino gruplarının başlıca atılım yoludur ve idrardaki azotlu
bileşiklerin çoğunu oluşturur. Ürenin en önemli fizyolojik sentez yeri karaciğerdir.
İlk 2 reaksiyon mitokondride, diğer 3 reaksiyon sitozolde olur.
1. Karbomoil fosfat oluşumu: Enzim Karbomoil fosfat sentetaz I’ dir.
Mitokondrialdir. Hız kısıtlayıcı basamaktır. N-asetil glutamat bu enzimin allosterik
aktivatörüdür. Amino asitler, özellikle arginin, N-asetil glutamat sentezini artırarak
üre sentezini hızlandırırlar.
**Karbomoil fosfat sentetaz II ise, sitoplazmada bulunur ve pirimidin sentezinde
rol alır.
2. Sitrulin biyosentezi: Enzim ornitin transkarbomoilazdır. Ornitin ve karbomoil
fosfattan, mitokondride sitrulin oluşur ve sitozole taşınır.
** Ornitin ve sitrulin, siklusta yer alan temel amino asitler olmasına rağmen, bunlar
için genetik kod bulunmadığından hücresel proteinlerin yapısına giremezler.
** Siklusun her dönüşünde, ornitin rejenere olur. TEMEL MADDE
3. Argininosüksinat sentezi: Enzim argininosüksinat sentetazdır.
Sitoplazmiktir.
4. Arginin sentezi: Enzim argininosüksinat liyaz’dır. Sitoplazmiktir.
Arginin ve fumarat açığa çıkar. Fumarat, SAS’nun ara maddesidir.
** Fumarat aracılığı ile üre siklusu ve SAS birbiri ile bağlanır.
5. Ornitin ve üre sentezi: Enzim arginaz’dır. Sitoplazmiktir. Arginin, üre ve
ornitine hidroliz olur. Ornitin, mitokondriye dönüp, tekrar siklusa katılır. Oluşan
üre, karaciğerden kanla böbreklere taşınır ve idrarla atılır.
** Ornitin ve lizin, arginaz reaksiyonunda arginin ile yarışan güçlü
inhibitörlerdir.
Enerji bilançosu: 1 molekül üre sentezinde net enerji sarfı yalnızca 1,5
ATP’ ye eşdeğerdir.
17
BİYOKİMYA
AMİNO ASİTLERİN KARBON İSKELETLERİNİN METABOLİZMASI
Amino asitlerin C iskeletlerinin yıkımı ile 7 farklı madde meydana gelir. Bunlar;
asetoasetil coA, asetil coA, piruvat, oksalasetat, fumarat, süksinil coA ve alfa-keto
glutarattır.
Bu maddelerin izledikleri metabolik yollara göre amino asitler glikojenik, hem
glikojenik hem ketojenik veya saf ketojenik olarak 3 sınıfa ayrılırlar.
Saf ketojenik tek bir amino asit vardır: LÖSİN
Hem glikojenik hem ketojenik 5 amino asit vardır: İzolösin, Lizin,
Fenilalanin,Tirozin ve Triptofan.
Diğerleri glikojenik amino asitlerdir. (Kalan 14 amino asit)
TEK KARBON TAŞIYICILAR
• 1. Biotin: CO2 taşır.
• 2. S-adenozil metyonin (S-AM): Metil (CH3) gruplarının transferini sağlar.
• 3. Tetrahidro folat (H4 folat): Diğer tek C’lu grupları taşır.
Tek C metabolizmasına katılan amino asitler: Glisin, histidin, serin, metyonin
ve triptofandır.
BİYOLOJİK AMİNLER
Amino asitler, Dekarboksilasyon ile biyolojik aminleri oluştururlar.
**Histidin Dekarboksilaz hariç, koenzimleri piridoksal fosfattır (PLP).
• Serinden...............................Etanolamin
• Para-oksifrenil serinden…...Noradrenalin
• Sisteinden......................... Taurin
• Histidinden ……............... Histamin
• Argininden ......................... Agmatin
• Glutamattan ...................... GABA
• Tirozinden ..........................Tiramin
• Triptofandan ..................... Triptamin
• 5-hidroksi triptofandan .... Serotonin
• Ornitinden ........................ Putresin
• Lizinden ......................... Kadaverin
• Aspartatdan ..................... ß-Alanin
AMİNO ASİT METABOLİZMA HASTALIKLARI
1. Glisin Met. Boz.: Hiperglisinemi, primer hiperoksalüri ve glisinüri
Ketotik Hiperglisinemi:
Defektli enzim Glisin oksidazdır.
Non ketotik Hiperglisinemi: Defektli enzim Glisin dekarboksilaz’dır.
Primer hiperoksalüri: Glioksalat birikir, oksalata çevrilip, idrarla atılır. Oksalatın
suda erirliği çok az olduğundan Ca-oksalat taşları oluşur.
Glisinüri: Glisinin renal transport sisteminde bir bozukluk vardır. Glisinle birlikte
prolin ve OH-prolin atılımı da artmıştır. Yine Ca-oksalat taşları görülür.
18
BİYOKİMYA
2. Alanin katabolizmasına ait bilinen bir kusur yoktur. Çünkü, muhtemelen
transaminazlar ile ilgili kusur yaşamla bağdaşmaz.
3. Dallı Zincirli Amino Asit Met. Boz.: En sık görülen tipi, MSUD (Maple Syrup
Urine Disease) = Akçaağaç Şurubu Hastalığıdır. OR’ dir. Valin, lösin ve izolösinin
alfa-keto asitlerini, metabolize eden alfa-keto asit dekarboksilaz defektidir. Tanıda
idrarda DNPH (dinitrofenilhidrazin) veya FeCl3 testi kullanılır.
4. Metyonin Met. Boz.: En sık rastlanan metyonin metabolizma bozukluğu
Homosistinüridir. Sistatyonin sentetaz defektidir. OR’ dir. Kanda metyonin ve
metabolitleri, idrarda homosistin artar.
Sistationüri: Sistatiyonaz defektidir.OR’ dir. Sistatiyonin ve metabolitleri birikir.
5. Sistein Met. Boz.:
Sistinüri: Sistin, ornitin, arginin ve lizinin (dibazik amino asitler) renal tubullerden ve
GİS’den absorbsiyonu bozuktur. OR’ dir. Sistinin idrardaki yüksek konsantrasyonu
sistin taşları oluşturur.
Sistinozis: Lizozomlardan sistin transportu için gerekli spesifik bir proteinin kalıtsal
kusurudur. RES’ de ve böbrek gibi parankimatöz organlarda sistin kristalleri birikir.
Böbrek harabiyeti ile, Fankoni sendromu ortaya çıkabilir.
Metil malonil asidemi: Metil malonil coA mutaz eksikliğidir. Kanda metil malonil
asit artar. Asidoz ve ketonemi olur. Metyoninden yoksun diyet verilir. Eksik enzimin
kofaktörü olan B 12 vitamini verilebilir.
6. Prolin Met. Boz.:
Tip I Hiperprolinemi: Prolin oksidaz eksikliği vardır. İdrarla prolin atılır. Böbrek
hasarı ve zeka geriliği vardır.
Tip II Hiperprolinemi: Prolin 5-karboksilat dehidrogenaz eksikliğidir. Zeka
geriliği vardır.
Hidroksiprolinemi: OH-Prolin oksidaz eksikliğidir. Prolin ve OH-prolin ile birlikte
glisin absorbsiyonu da bozulup, Ca-oksalat taşları oluşur. İdrarda OH-prolin artışı,
kollajen yıkımının arttığı hastalıklarda da olur.
7. Histidin Met. Boz.:
Histidinemi: Histidaz eksikliğine bağlı kalıtsal bir hastalıktır. Plazma, BOS ve
idrarda histidin artar. İdrar FeCl3 ile yeşil renk verir, bu yanlış fenilketonüri tanısına
yol açtığı için önemlidir. Selim bir hastalıktır. Konuşma kusuru ve zeka geriliği
olabilir.
8. Lizin Met. Boz.:
Hiperamonemili periyodik hiperlizinemi: Yüksek lizin, arginazı inhibe eder. Plazma
arginini artar ve hiperamonemi oluşur. Kesin mekanizma bilinmiyor. Sıvı alımı ve
lizinsiz diyet yararlı.
Hiperamonemisiz inatçı (devamlı) hiperlizinemi = Sakkaropinüri: Sakkaropini
katabolize eden enzim defektidir. Bazılarında zeka geriliği olabilir.
9. Fenilalanin ve Tirozin Met. Boz.:
Fenilketonüri:
* FA ve tüm amino asit metabolizmasının en sık rastlanılan kalıtsal hastalığıdır.
19
BİYOKİMYA
a.Klasik Tip Fenilketonüri: Fenilalanin hidroksilaz yokluğuna bağlıdır. En
sık görülen tiptir.. Normal erişkin FA düzeyi % 2 mg’ ın altında iken, bunlarda %
20 mg’ dan fazladır. İdrarda büyük miktarlarda fenil pirüvat, fenil laktat, fenil
asetil glutamin ve fenil asetat çıkarılır.
İdrarın ve terin karakteristik küf kokusu, fenil asetattan kaynaklanır. Neonatal
devrede kan fenilalanin düzeyi, güvenilir bir kriter. İdrarda fenil piruvat ile
zeytin yeşili renk veren FeCl3 testi, az güvenilir bir kriter. Çünkü, histidinemi
karıştırıcı ve hayatın ilk haftalarında pozitif olmayabilir. Gutrie testi tarama testi
olarak kullanılır.
b.Diğer Tip Fenilketonüriler: Dihidro biyopterin redüktaz veya tetrahidro
biyopterin eksikliğine bağlıdır. Kan FA düzeyleri, % 8-20 mg civarındadır.
Tedavisi yalnız FA kısıtlamasından daha karışıktır. Çünkü tetrahidro biyopterin,
nörotransmitter sentezinde de gereklidir. Eksikliğinde, serotonin ve noradrenalin
sentezi de bozulur. Tedaviye L-dopa ve 5-OH triptofan eklenmelidir.
Tirozinemiler:
• Fumaril asetoasetat hidroksilaz eksikliği…... Tip I tirozinemi (hepatorenal
tirozinemi)
• Tirozin aminotransferaz eksikliği…............... Tip II tirozinemi (okülokütonöz
tirozinemi)
• ß-hidroksi fenil piruvat oksidaz eksikliği…... Neonatal tirozinemi
Alkaptonüri:
İlk tanımlanan doğuştan metabolizma hastalığıdır. Homojentisik asit
oksidaz eksikliğidir. Kan, idrar ve dokularda Homojentisik asit birikir.
Beklemekle melanine benzer bir pigment olan ALKAPTON oluşur, idrar
siyahlaşır. Bu pigmentin kemik, bağ dokusu ve iç organlarda birikmesiyle
OKRONOZİS gözlenir. Pigment birikimi artrite neden olabilir. C vitamini
verilerek, homojentisik asit oksidazın maksimum aktivitesi sağlanabilir.
Albinizm:
Melanin sentezinin kalıtımsal kusurundan ileri gelir. Kusur, melanositlerde
tirozinin melanine dönüşünü katalizleyen tirozinaz eksikliğidir. Tirozinaz
bakırlı bir enzimdir.
10. Triptofan Met. Boz.:
Hartnup hastalığı: Triptofan pirolaz eksiktir. Triptofan ile birlikte FA, metyonin
ve diğer mono amino mono karboksilik nötral amino asitlerin renal tubuler ve
barsak absorbsiyonları bozuktur. OR’ dir. Pellegra tipi deri döküntüleri, serebellar
ataksi, diare ve psikolojik bozukluklar (4 D: Diare, Dermatit, Demans, Death)
ile gider. Çünkü, triptofan eksikliğinde niasin sentezlenemez. Diyete niasin
eklenmesi yararlı olabilir. İdrarda 5- HİAA atılımı artar ( karsinoid tümör ile ayırıcı
tanı yapılmalıdır.)
Blue Diaper Sendromu: Barsaktan triptofan emilimi bozuktur. Emilemeyen
triptofan, kolon bakterileri tarafından indikana çevrilir ve bu, hava ile temas
edince mavi renk oluşturur. Bu yüzden, hasta bebeğin bezleri maviye boyanır.
20
BİYOKİMYA
PLAZMA VE İDRARDA PROTEİNLER
SERUM PROTEİN ELEKTROFOREZİ
Proteinlerin farklı elektriksel yüklerine göre ayrılmasıyla, sırası ile 5 grup oluşur.
Eğer, serum yerine plazma kullanılırsa, fibrinojene ait 6. bir bant daha oluşur (
β-γ arasında).
Albümin, en hızlı göçendir, en belirgin bandı verir. Genellikle yalnız albümin
içerir.
α1 -globülin bandı, hemen tamamen α1 -antitripsinden ibarettir. Ayrıca; Tiroksin
Bağlayan globülin (TBG), Transkortin (CBG), α1 -asit glikoprotein, Alfa Feto Protein
(AFP), α- lipoprotein (HDL) de bu bantta çökerler.
α2- globülin bandı, başlıca haptoglobin ve α2- makro globülinden ibarettir. Ayrıca;
Seruloplazmin ve anjiotensinojen de bu bantta çökerler.
β- globülin bandı, 2 kısımdır. β1 bandı başlıca transferrin, hemopeksin az miktarda
da LDL içerir. β2 bandı ise β2 - mikroglobulin, LDL ve kompleman C 3 içerir.
γ- globülin bandı, immunglobulinleri ve C- Reaktif Protein (CRP) içerir.
• Prealbumin ve Retinol Bağlayıcı Protein (RBP), albüminden hızlı çökerler.
• Miyoglobin, ß- γ arasında çöker.
• LDH-1 α-globülin ve LDH- 5 γ-globülin bölgelerinde çökerler.
ANORMAL ELEKTROFOREZ PATERNLERİ
1. Bütün fraksiyonlarda paralel değişimler olabilir. Tüm fraksiyonlarda artış;
proteinsiz sıvı kaybına bağlı volüm azalması veya stazı, tüm fraksiyonlarda azalma
ise; ciddi malnutrisyon ve malabsorbsiyonu gösterir.
2. Akut faz paterni: Akut enflamasyon, travma, nekroz, enfarktüs, yanık ve
kimyasal doku hasarında, bazen de malinitelerde akut faz reaktanları (AFR)
artar. Başlıca AFR’ları; fibrinojen, α1 -antitripsin, haptoglobulin ve CRP’ dir.
Seruloplazmin, C 3 kompleman ve α1-asit Glikoprotein (orosomukoid) de
diğerleridirler. AFR’ nın artışı sırasında azalan; albümin, transferrin ve prealbumin
de, (-) akut faz reaktanları olarak adlandırılırlar. Elektroforezde; 2 artmıştır. α1
artabilir. Albümin azalmıştır.
3. Nefrotik sendromda; Albümin azalmış, α2- makro globülin artışından dolayı
α2 artmıştır.
4. Sirozda; Albümin ve α1 azalmış, γ artmış, Ig A artışı ile β-γ köprüleşmesi
olmuştur.
5. Enflamasyonlarda; kronikse; γ- globülinde difuz artış, akutsa; α1 ve α2 ‘de
de artış olmuştur.
21
BİYOKİMYA
PORFİRİNLER VE SAFRA PİGMENTLERİ
Porfirinler;
-- hemoglobin, miyoglobin
-- sitokromlar
-- peroksidazlar, katalaz
-- triptofan pirolazda demir ile
Vitamin B 12’nin yapısında kobalt ile,
Klorofilin yapısında magnezyum ile kelatlaşmıştır.
HEM SENTEZİ
Özellikle kemik iliği ve KC’ de olur. Bu senteze 8 enzim katılır. İlk ve son 3
reaksiyon hücrenin mitokondri fraksiyonunda, diğerleri ise sitozol fraksiyonunda
gerçekleşir.
Olgun eritrositlerde mitokondri olmadığından hem sentezi olası değildir. Hem
sentezinde ön maddeler, Glisin ve süksinil coA’dır. Tüm reaksiyonlar geriye
dönüşümsüzdür.
1. δ-amino levülinik asit=ALA oluşumu: ALA sentaz ile katalizlenir.
Mitokondride yer alır. Bu reaksiyon, hem sentezinin kontrolünde anahtar rol oynar.
Hem ile ilgili bileşikler bu enzimi inhibe ederler. Barbitüratlar, sülfonamidler ve
heksoklorobenzen mikrozomal enzim indükleyici ilaçlardır ve porfirialı kişilerde
atak oluşumuna neden olurlar. Çünkü, ALA sentazı indükleyerek, metabolik
engel öncesi potansiyel olarak zararlı hem prekürsörlerinin düzeyini artırırlar. PLP,
ALA sentazın kofaktörüdür. B6 vit türevidir. Eksikliğinde hem sentezi bozulur ve
hipokrom mikrositer anemiler oluşur.
2. Porfobilinojen oluşumu: 2 ALA molekülü, 2 mol su kaybederek birleşir ve
porfobilinojen (PBG)oluşur. Bu reaksiyonu ALA-dehidrataz katalizler. Sitozolde
yer alan bu enzim ÇİNKO içerir ve ayrıca kurşun ile de güçlü bir şekilde inhibe
olur.
3. Hidroksi metil bilan oluşumu: 4 molekül PBG birleşerek, düz bir zincir
şeklinde hidroksi metil bilan oluşur. Enzim üroporfirinojen I sentaz (=porfobilinojen
deaminaz)dır.
4. Üroporfirinojen III oluşumu: Üroporfirinojen III sentaz = Porfobilinojen
izomeraz etkisiyle hidroksi metil bilandan sentezlenir. Bu reaksiyon bir kosentaz
kullanır. Yalnız sentazın varlığı, üroporfirinojen I oluşumuna neden olur.
5. Koproporfirinojen III oluşumu: Üroporfirinojen dekarboksilaz etkisiyle
üroporfirinojen III ‘den oluşur.
6. Protoporfirinojen IX oluşumu: Bu ve bundan sonraki reaksiyonlar
mitokondride gerçekleşir. Koproporfirinojen III, Koproporfirinojen Oksidaz etkisi
ile protoporfirinojen IX’a dönüşür.
7. Protoporfirin IX oluşumu: Protoporfirinojen oksidaz enzimiyle protoporfirinojen
IX, protoporfirine oksitlenir.
8. Hem sentezi: Ferroşelataz etkisi ile halka, demir ile kelat oluşturur ve böylece
hem halkası sentez edilmiş olur.
22
BİYOKİMYA
Kurşun, hem ALA dehidraz hem de ferroşelatazı inhibe eder. Kurşun zehirlenmesi
klinik belirtileriyle bazen Akut İntermitan Porfiria (AIP) ile karışabilir. Ancak,
porfobilinojen düzeyleri değişmediği halde, ALA ve koproporfirin düzeyleri, kurşun
zehirlenmesinde idrarda artar. Eritrositlerde de protoporfirin düzeyi artmıştır.
HEM KATABOLİZMASI
Serum bilirubin düzeyi normalde % 0,3-1 mg’dır. % 2-2.5 mg’ı aşarsa, ciltte sarılık
görülür.
Serbest bilirubin (=glukuronik asitle bağlanmamış şekli = nonkonjuge =
indirekt), kuvvetli lipofiliktir, hücre zarlarını kolayca aşabilir. Serbest bilirubinin
sitotoksik etkisi Albümin ile bağlanarak önlenmiş olur. Bilirubin, albüminin bağlama
kapasitesini aşarsa, hücrelere girer ve hasar oluşturur. Serbest bilirubinin kan-beyin
bariyerini aşarak, bazal ganglionlarda birikmesi ile KERNİKTERUS oluşur.
Buna karşılık, bağlı bilirubin (=glukuronik asitle bağlanan bilirubin = Konjuge
= direkt), hidrofiliktir. Çok aşırı yükselmedikçe zararsız bir bileşiktir. Çünkü
idrarla atılır.
** Delta Bilirubin: Albümin ile kovalan olarak bağlanmış bir bilirubin türüdür.
İdrarda bulunmaz ve Diazo ile direkt reaksiyon verir. Bağlı bilirubinin uzun süre
yüksek kaldığı durumlarda oluşur. Bilirubinin % 80-85 kadarı RES’ de parçalanan
yaşlı eritrositlerden meydana gelir. Geri kalanı ise; miyoglobin, sitokromlar ve
peroksidazların parçalanmasından oluşur.
1. Bilirubin sentezi: Önce hem halkası, bir mikrozomal enzim olan Hem
oksijenaz etkisi ile, yeşil renkli biliverdine dönüşür. Bu reaksiyonda, demir
yükseltgenir ve CO serbestleşir.
* Bu reaksiyon, organizmada CO oluşturan tek reaksiyondur. Biliverdin, sitoplazmik
bir enzim olan biliverdin redüktaz ile turuncu renkli bilirubine çevrilir.
2. Bilirubinin KC tarafından alınması: Serbest bilirubin, sulu ortamda
eriyemediğinden, albümine bağlanarak kan yolu ile KC’e gelir.
** Albümin ve bilirubin arasındaki bağlantı nonkovalandır ve bir Albümin molekülü
2 molekül bilirubin bağlar. Sülfonamidler, salisilatlar ve kolangiografik
maddeler bilirubinin albümine bağlanmasını engellerler. KC’ de albüminden
ayrılan bilirubin, hepatositlerce alınır. Hepatosit sitozolünde ligandin (Y
proteini) ve daha az olarak da Z proteinine bağlanır.
3. Bilirubin diglukuronid oluşumu: Düz endoplazmik retikulumda olur. UDPglukuronil transferaz kataliziyle, 2 molekül glukuronid bilirubine eklenerek,
suda erirliği artırılır.
4. Bilirubinin safraya salınması: Bağlı bilirubin, aktif transportla safra
kanaliküllerine verilir. Bu enerji bağımlı ve hız kısıtlayıcı basamaktır.
5. Barsakta ürobilinlerin oluşumu: Barsakta bakterilerden kaynaklanan
glukuronidaz etkisiyle, glukuronik asit ayrılır. Bilirubin yine barsak bakterilerince
indirgenerek, renksiz ürobilinojen ve sterkobilinojen oluşur.
6. Ürobilinojenin entero - hepatik siklusu: Ürobilinojen büyük oranda dışkı
ile atılır (40-280 mg/gün). Fakat, barsakta oluşan ürobilinojenin bir kısmı geri
emilerek, kan yolu ile KC’e ve tekrar safra ile barsağa atılır. Portal kandan KC
tarafından alınamayan ürobilinojen, genel dolaşıma geçer ve böbreklere gelip,
idrarla atılır. (1-4 mg/gün)
23
BİYOKİMYA
HEMOGLOBİN ve MİYOGLOBİN
• Hb, yapısal özelliklerine göre bileşik proteindir. Protein kısmı globin, prostetik
grubu ise, Hem’dir. Hem, bir ferroprotoporfirin yani bir metalloprotoporfirindir
(Fe+2:Ferröz demir ve protoporfirin IX içerir). Oksijen bağlama işi prostetik
grubundur.
Hemdeki demir oksijen bağlansa da bağlanmasa da Fe+2 dir. Fe+3 ‘e
oksitlenmesi ile methemoglobin oluşur. Bu, oksijen yerine su bağlar. Oksidasyon
olayı ilaçlarla veya H2O2 ile olabilir veya genetiktir.(Hb M)
• Hb, biçimine göre globüler proteindir.
• Hb, fonksiyonuna göre taşıyıcı proteindir.
• Hb, quarterner yapısına göre oligomeriktir. Birbirine ikişer ikişer idantik 4
subünitten oluşur.
• Hb, homolog bir proteindir. Yani, farklı canlı türlerinde yapıca idantik olan
bölgeleri vardır.
• Hb, bir allosterik proteindir. Yani, oksijene ilgisi pO2, pCO2, 2,3 BPG ve pH gibi
faktörlerce etkilenir. CO2 Hb’in α amino gruplarına bağlanarak, deoksi şekli
stabilize eder ve oksijene ilgiyi azaltır. Allosterik etkinin bir göstergesi olan
Hb’in sigmoidal eğrisi şu durumlarda sağa kayar;
• Yüksek rakımda
• CO2 basıncı artınca
• Kronik hipokside
• 2,3-BPG artınca
• H+ konsantrasyonu artınca
• Isı artınca. Yani bu durumlarda Hb’in oksijene ilgisi azalır. Hb oksijenini dokulara
kolayca verebilir.
• 2,3-BPG, deoksi Hb’in 2 ß zinciri arasına bağlanan (-) yüklü bir maddedir. 1
Hb’e 1 2,3- BPG bağlanır.
Hb Türleri:
Embriyonik yaşamda erişkinde görülmeyen 2 farklı globin zinciri vardır. Zeta
(ζ) ve Epsilon (ε)
Hb Gover I: 2ζ 2ε (2 zeta, 2 epsilon)
Hb Gover II: 2α 2ε (2 alfa, 2 epsilon)
Hb Portland: 2γ 2ζ (2 gama, 2 zeta)
Embriyonik yaşamda, zeta alfa yerine ve epsilon da beta yerine ilk sentezlenen
zincirlerdir.
Hb A : 2α 2 :Erişkin Hb (% 97 oranında)
Hb A2 : 2α 2δ :Az miktarda (% 3 oranında)
Hb F : 2α 2γ : Fetal Hb : Oksijene afinitesi Hb A’dan fazladır. Çünkü; oksijene
afiniteyi azaltan 2,3-BPG’nin Hb F’in gama zincirine bağlanması, Hb A’nın
beta zincirine bağlanmasından daha zayıftır. Yani 2,3 BPG’nin stabilize
edici etkisi, Hb F için daha azdır.
** Deoksi Hb, T: Tens: Gergin şekildir. Dimerler arasında, iyonik ve H
bağlarından oluşan ağ vardır ve hareket zordur. Oksijene afinitesi
düşüktür.
24
BİYOKİMYA
** Oksi Hb, R:Relaks: Gevşek şekildir. Oksijen bağlanması ile dimerler arası
bağlar kırılmıştır. Ayrıca, oksijene afinitesi artmıştır.
Hb’in O2 disosiasyon eğrisi, sigmoidaldir. Bu, alt üniteler arasındaki
kooperativiteyi gösterir. Yani, bir hem grubuna bir oksijenin bağlanması,
diğer hem gruplarına oksijen bağlanmasını kolaylaştırır.
BOHR ETKİSİ: Hb’in pH değişikliklerinden etkilenmesidir. Ortamın pH’ı
düştüğünde veya CO2’si yükseldiğinde, Hb’in oksijene ilgisi azalır ve oksijenini
salıverir. Bu durumda disosiasyon eğrisi, sağa kayar. Ortam pH’ı arttığında
veya CO2 düştüğünde ise, ilgi artar ve eğri sola kayar.
** CO zehirlenmesinde, CO demire, yani oksijen ile aynı yere sıkı fakat
reversibl olarak bağlanır. Hb’in CO’e ilgisi O2’ye olan ilgisinden 200-210
kat fazladır. CO bağlanmış Hb, R şekline geçer ve kalan hem grupları yüksek
afinite ile oksijen bağlar. Disosiasyon eğrisi de sigmoidden hiperboliğe
döner. Hb dokulara oksijenini bırakamaz ve hipoksik anemi oluşur.
** Hemolizde, Hb eritrosit dışına çıkınca, dimerlerine ve demir taşıyan hem
kısmına ayrılır. Hemdeki demir oksitlenerek, Hemin oluşur. Bunların kaybı,
kanda proteinlere bağlanarak önlenir.
HAPTOGLOBİN:
Elektroforezde α2 globülin bandında bulunur. Serbest Hb’i bağlar ve RES’e
taşır.
HEMOPEKSİN: Elektroforezde β1 globülin bandında bulunur. Serbest Hem
bağlar ve RES’e taşır. Ortamda hemopeksinin kapasitesini aşacak kadar çok
hem bulunursa, bunları da ALBUMİN bağlar.
Hemoglobin ve Miyoglobin Arasındaki Farklar ve Benzerlikler
Polipeptid zincir sayısı
Quarterner yapı
Birleşik protein
Homolog
Allosterik protein
Disosiasyon eğrisi
Bohr etkisi
Oksijene afinite
Oksijen bağlama kapasitesi
Görevi
Hemoglobin
4 (tetramer) ( 2α 2β)
Miyoglobin
1 (153 amino asitli)
(+)
(+)
(+)
(+)
Sigmoidal
(+)
Düşük
4 Hem içerir, 4 Oksijen
bağlar.
Transport
(-) Tersiyer yapılı
(+)
(+)
(-)
Hiperbolik
(-)
Yüksek
1 Hem içerir, 1 Oksijen
bağlar.
Kasda O2 depolanması
25
BİYOKİMYA
HEMOGLOBİNOPATİLER
Hemoglobinde görülen yapısal bozukluklar 3 ana grupta toplanır:
1. Erişkin Hemoglobinini oluşturan α veya β zincirinin herhangi birinde genetik
sentez bozukluğu.
Talasemiler:
Akdeniz anemisi : Cooley Anemisi: Globin zinciri sentezinde dengesizlik olan
herediter bir hemolitik anemidir. Ya a veya β zincir sentezi defektlidir.
α sentezlenemezse, α talasemi oluşur. α zinciri yerine β sentezi olursa, Hb
H = 4 β denir. Bu tetramerlerin oksijen afinitesi yüksektir, bu nedenle O2
taşınması için elverişli değildirler.
β sentezlenemezse, β talasemi oluşur. β yerine γ ve sentezleneceği için, Hb
A2 ve Hb F artar.
2. α veya zincirde amino asit diziliş bozukluğu: Bu grup en yaygın
hemoglobinopatileri oluşturur.
a. Molekülün yüzeysel polaritesini değiştiren değişiklikler (=molekülün
çözünürlüğünü etkileyen değişiklikler.) Örn.:Hb C (glutamat yerine lizin),
Hb S,....
Hb S:
Orak hücreli anemi: β 6’daki glutamat yerine, hidrofobik bir amino asit olan
valin gelmiştir. Hb S’in deoksi şekilde iken, çözünürlüğü azalır. Hipokside
eritrositler orak şeklini alır. Bu hücreler, küçük kapillerleri tıkar. Tanıda
invitro koşullarda preparata, oksijen kullanan metabisülfit adlı madde konur
ve orak hücre oluşup oluşmamasına bakılır. Hb S elektroforezde Hb A’dan
yavaş göçer. Heterozigotlarda 2 bant oluşur.
• Hemolitik anemi, ağrılı krizler ve enfeksiyonlara karşı duyarlılık ile
karakterizedir.
• Plazma haptoglobini çok azdır.
• Hb S, Hb F, Hb A2 artmıştır.
• Eritrosit frajilitesi artmıştır.
• Oksi Hb normaldir, oksijene afinitesi değişmemiştir.
• Eritrosit ömrü kısalır (10-15 gün).
Bu belirtiler, homozigotlarda görülür. Heterozigotlar yalnız taşıyıcıdır ve
bunlarda Plasmodium Falciparum’un etken olduğu sıtma görülmez.
b. Hem - globin bağlanma yerinde değişiklik: Oksijene afinite değişir.
Hb İstanbul -- β 92 histidin yerine glisin
Hb G Sabin -- β 91 lösin yerine prolin
Bağlanma yeri bozulursa, hem iyi bağlanamaz, globinden ayrılır. Globin
eritrosit içinde çöker, inklüzyon cisimleri oluşur (Heinz cisimleri), eritrosit
parçalanır, hemolitik anemi tablosu oluşur. Kopan hem ise, mezobilifussin
(dipiroller) denen maddeye döner ve idrarla atılır.
c. Hem cebindeki amino asit değişiklikleri: Fe+2 iken oksijen bağlar, Fe+3
ise bağlanma olmaz. Apolar amino asitler, hem cebinde bulunurlar ve bunlar
suyun girmesini engelleyerek demiri iki yüklü konumda tutarlar.
** Hem cebinde bulunan tek hidrofilik = polar amino asit HİSTİDİN’ DİR.
26
BİYOKİMYA
Normalde % 0,5-1 Met Hb vardır.
Met Hb’in % 10’u geçtiği durumlar;
• Met Hb redüktazın genetik eksikliği= Herediter Methemoglobinemi
• Anormal Hb’ler sonucu; hem cebindeki mutasyonlar sonucu. Örn; Hb M
Boston (Histidin yerine Tirozin gelmesiyle)
• Hidrojen peroksit ve çeşitli serbest radikallerin varlığı
• Fenasetin, anilin, nitrofenol, sülfonilamid, nitrit, nitratlar gibi oksidasyon
yapıcı ilaçların alınması Met Hb, normal Hb’i etkiler ve onun oksijene
ilgisini artırır.
• Hem cebindeki değişikliklerle, Met Hb oluşup, oksijene ilgi artarak, klinikte
siyanoz görülür. Met Hb olmadan oksijene afinite artışı olsaydı, vücut
kompansasyon için polistemiye giderdi.
d. 2,3-BPG bağlanma yerindeki değişiklikler: Bu madde hemoglobinde 2 ß
arasına yerleşir ve deoksi durumu stabilize eder. Bağlanmasını (+) yüklü amino
asitler ile yapar. Eğer bu amino asitler yerine nötral amino asitler gelirse 2,3BPG bağlanamaz. Hb’in O2’ye ilgisi artar. Polisitemi ortaya çıkar.
e. Dimerler arası bağlanma: T ve R formlarında bağlanma değişir. Bağlar T
formunu bozuyorsa deoksi formu stabilize olamaz, oksijene ilgisi artar ve
polisitemi oluşur, R formu bozulursa, Oksi Hb destabil hale geçer, oksijene
ilgi azalır ve siyanoz oluşur.
3. Füzyon hemoglobinleri: Burada zincirlerin karışması (cross-over) vardır.
ENZİMLER
Enzimler, bir kimyasal reaksiyonun dengeye ulaşmasını hızlandırırlar, fakat denge
sabitini değiştirmezler. Yani, substrattan üretilen ürün miktarını değiştirmezler,
reaksiyon hızını aktivasyon enerjisini düşürerek artırırlar. Bunu substrata bağlanıp,
Enzim-Substrat kompleksi (ES) oluşturarak yaparlar.
Kofaktörler;
a. İnorganik olabilirler: Metal iyonları ( Zn, Fe, Cu, Mg, Mn,....)
b. Organik olabilirler: KOENZİM denir. Vitamin yapısındadırlar. Örn, NAD+,
NADP+, Piridoksal -5-fosfat (PLP)
İnternational Ünit=IU:Standart koşullar altında, 25 oC‘de dakikada 1µmol
ürün üretebilen enzim miktarıdır.
Spesifik Aktivite: 1 mg protein başına enzim ünitesidir.
Km, maksimum hızın yarısına ulaşıldığındaki [S]’dur. Bir enzim ve belirli
bir S için karakteristiktir ve enzimin o substrata karşı afinitesini gösterir.
ENZİM İNHİBİSYONLARI
1. İrreversibl inhibisyonlar: İnhibitör enzime çok sıkı bağlanmıştır, çok yavaş
disosiye olurlar. İnsektisit ve sinir gazlarının asetil kolin esteraza etkileri örnektir.
2. Reversibl inhibisyonlar: 3 tiptir.
27
BİYOKİMYA
a. Kompetetif tip inhibisyon: İnhibitör enzim üzerinde substrat ile aynı yere
(aktif bölgeye) reversibl olarak bağlanır ve bağlanma için S ile yarışır.
• Süksinat dehidrogenaz için malonat
• Alkol dehidrogenaz için etanol
• Ksantin oksidaz için allopürinol
• Tirozinaz için fenilalanin Kompetetif inhibitörlerdir.
b. Nonkompetetif tip inhibisyon: İnhibitör enzim üzerinde, aktif yerin dışında
bir yere bağlanır. Genellikle, inhibitör yapısal olarak substrata benzemez.
Substratın enzime bağlanması etkilenmez, sadece inhibitörün bağlanmasıyla
katalitik aktivite bloke olur. Aktif bölgenin konformasyonu değişerek, substratın
ürüne dönüşümü engellenir. Bazı ağır metallerin (Ag, Hg, Pb) bazı enzimlerin
tiol gruplarını inhibe etmesi örnektir. Kurşun zehirlenmesinde, Pb, ferroşelataz
ve ALA - dehidrazın sisteinindeki sülfidril grupları ile kovalan bağ oluşturarak
bu enzimleri Non kompetetif olarak inhibe eder.
c. Unkompetitif tip inhibisyon: İnhibitör sadece ES kompleksine bağlanır.
Oluşan ESI kompleksi inaktiftir. Örn.; İntestinal alkalen fosfatazın L-fenilalanin
ile inhibisyonu.
ENZİM AKTİVİTELERİNİN DÜZENLENMESİ
1. Allosterik Düzenlenme: Allosterik enzimler, modülatör denilen ve aktif bölge
dışında bir yere non kovalan olarak bağlanan moleküllerle regüle edilirler.
Enzim aktivitesini inhibe edenler, negatif modülatörken, Enzim aktivitesini
artıranlar, pozitif modülatördür.
Allosterik enzimler, birden fazla alt üniteden oluşmuşlardır. Çok büyük ve kompleks
yapılıdırlar. Klasik M-M kinetiğine uymazlar. V / [S] eğrileri, sigmoidaldir.
Örn.; ALA sentetazın hem ile inhibisyonu.
2. Kovalan modifikasyon: Birçok enzim bu yolla regüle edilir. Bu tip regülasyon,
enzimin spesifik serin, treonin veya tirozin bakiyelerinin OH grubuna, fosfat
gruplarının eklenmesi veya ayrılması yolu ile olur. Bu fosforilasyon protein kinaz
tarafından gerçekleştirilir. Fosfat vericisi ATP’ dir. Hücresel protein fosfatazlarca
da geri döndürülebilir. Fosforilasyon, enzim aktivitesini azaltır veya artırır. Örn.;
glikojen fosforilaz P bağlayınca aktive olurken, glikojen sentaz P bağlayınca
inaktive olur.
3. Kontrol proteinleri ile düzenlenme: Bazı enzimlerin katalitik aktivitesi, spesifik
stimülatör veya inhibitör proteinlerin bağlanması ile düzenlenir.Örn.; Kalmodulin,
regülatör bir proteindir. Hücre içi Ca2+ düzeyine hassastır. Ca2+ iyonunu
bağlayarak birçok enzimi aktifler. Antihemofilik faktör, kan pıhtılaşmasında rol
alan faktör 9’u aktifler.
4. Zimojen aktivasyon: Proteoliz ile aktivasyon: Birçok enzim, zimojen veya
proenzim denilen inaktif öncüsü olarak sentezlenir. Gerektiğinde, bir veya birkaç
spesifik peptid bağının kırılması ile aktiflenir. İrreversibldir. Örneğin; Sindirim
enzimleri, kan pıhtılaşma proteinleri ve kompleman sistemi proteinleri.
28
BİYOKİMYA
ANTİOKSİDAN SİSTEM ENZİMLERİ
GLUKOZ 6 FOSFAT DEHİDROGENAZ = G6PD = Pentoz-fosfat yolunun ilk
basamağını katalizler. G6PD eksikliği, genetik bir bozukluktur. Yetersiz NADPH ve
yetersiz redükte glutatyon seviyesine neden olur. Hb’in oksidatif yıkımı ile, hemolize
eğilim olur. Normal koşullarda kişiler bunu kompanse edebilirler.
• Primakin gibi antimalaryel ilaçlar,
• Enfeksiyon,
• Diabetik keto asidoz,
• Oksidan ilaçlar; Sülfamidler,...
• Bakla yenmesi gibi stres durumlarında hemolitik krizler oluşur.
SÜPEROKSİT DİSMÜTAZ = SOD = Süperoksit radikalini ( O2- ), hidrojen peroksit
ve O2’ye dönüştürür. Süperoksit serbest radikali, oksijenin potansiyel toksisitesinden
sorumludur.
SOD
2 O2- + 2 H+
å H2O2 + O2
SOD; hem sitozolde (Cu2+ ve Zn2+’lu) hem de mitokondride (Mn2+’lı) bulunur. Fe
içeren tipi ökaryotlarda bulunmaz.
GLUTATYON PEROKSİDAZ (GSH-Px) ve GLUTATYON REDÜKTAZ =
Glutatyon (GSH), aerobik koşullarda metabolizma ile oluşan toksik peroksitlerin
uzaklaştırılması olayında görevlidir.
GSH-Px
2 GSH + H2O2
å GSSG + 2 H2O
Hidrojen peroksidin zehirsizlendirilmesi
GSH-redüktaz
GSSG + NADPH + H+
å 2 GSH + NADP+
GSH’ ın yenilenmesi
NADPH’ın rejenerasyonu için de, G6PD gereklidir.
• GSH - Px, aktif bölgesinde 4 tane selenyum içerir. Hücre zarı lipidlerini ve Hb’i
lipid peroksidasyonunun zararlı etkilerinden korur.
• GSH redüktaz, FAD içerir. Bu yüzden, eritrosit GSH redüktazı riboflavin (B2
vitamini) durumunun iyi bir göstergesidir.
KATALAZ = Her bir alt ünitesinde prostetik grup olarak Fe 3+ bulunan
protoporfirin içeren bir enzimdir. Subselüler olarak en bol bulunduğu organel ise,
peroksizomlardır. 2 fonksiyonu vardır:
• 1. Temel fonksiyonu, süperoksit radikallerinin dismutasyonu ile veya direkt
olarak oluşan H2O2’nin su ve oksijene parçalanmasıdır.
2 H2O2
æ
Katalaz
2 H2O + O2
• 2. Bunun yanı sıra, etanol, formik asit ve nitrit oksidasyonunu da
katalizler.
Normalde, hücredeki H2O2’nin yıkılımında GSH-Px daha önemli olduğu halde,
yüksek H2O2 konsantrasyonlarında katalaz da devreye girer.
29
BİYOKİMYA
ANTİOKSİDAN SİSTEM ENZİMLERİNİN ÇALIŞMALARI
ÇEŞİTLİ HASTALIKLARDAKİ PLAZMA ENZİM PATERNLERİ
1- ÖZELLİKLE KARACİĞER HÜCRE HASARINI GÖSTEREN ENZİMLER:
• Transaminazlar: AST, ALT
** ALT, daha KC spesifiktir.
• İzositrat dehidrogenaz
** Genellikle sadece KC hast göstergesidir.
• Aldolaz
** KC’e çok spesifik değildir.
• Sorbitol dehidrogenaz
• Ornitin karbomoil transferaz
**Oldukça KC spesifiktir.
2- ÖZELLİKLE KOLESTAZI GÖSTEREN ENZİMLER:
• Alkali fosfataz (ALP)
• γ-glutamil transpeptidaz (GGT)
** En duyarlı olandır.
• 5’-nükleotidaz
• Lösin aminopeptidaz (LAP)
3- AKUT MİYOKARD ENFARKTÜSÜ:
En sensitif serum enzimi CK’ dır. Birlikte, AST ve LDH da değerli göstergelerdir.
Miyokard enfarktüsünden sonra; İnsan ventriküler miyozin zincirleri,
troponinler ve kardiak miyoglobin kanda artarlar. Bu proteinler, MI’ de
CK’dan daha önce artan, hassas göstergelerdir.
30
BİYOKİMYA
Enzim
CK ( total)
AST
LDH
CK- MB
Artış (saat)
Pik (saat)
Normale dönüş (gün)
3-6
6-8
10-12
4-8
24-36
24-48
48-72
15-24
3
4-6
7-10
2-3
Tablo : Akut Miyokard Enfarktüsünden enzimlerin profili
4- KEMİK DURUMUNU YANSITAN ENZİMLER:
ALP’ ın kemik izoenzimi en spesifik göstergedir.
ALP: Osteoblastik aktiviteyle bağlantılıdır.
ACP: Osteoklastik aktiviteyle bağlantılıdır. Fakat ACP, kemik hast tanısında yaygın
olarak ölçülmez.
** En yüksek ALP seviyeleri, Paget’s hastalığındadır.
5•
•
•
•
PANKREAS DURUMUNU YANSITAN ENZİMLER:
Serum amilaz ve lipazı
İdrar amilazı
Amilaz / kreatinin klirensi oranı
Tripsin ölçümleri.
6- PROSTAT DURUMUNU YANSITAN ENZİMLER:
• ACP özellikle PAP, prostat ca’larında artar.
• BPH ve prostatitlerde de PAP artarken, prostat muayenesi sonrası total ACP
artar.
** Ayrıca, CK-BB de ileri evre prostat ca’da artmış bulunmuştur.
7- KAS DURUMUNU YANSITAN ENZİMLER:
En yararlı enzim, CK olmasına rağmen AST, LDH ve Aldolaz da kullanılır.
Bu enzimler; miyastenia gravis, multipl skleroz ve polimiyelit gibi nörojenik kas
hastalıklarında normal veya hafifçe artmış olabilirler.
** Muskuler distrofilerde artan majör enzim CK’ dır. Bu hastalarda semptomlar
başlamadan CK artışı görülür.
31
BİYOKİMYA
KARBONHİDRATLAR VE OKSİTATİF
FOSFORİLASYON
KARBONHİDRAT METABOLİZMASI
Karbonhidratlar, dihidroksiaseton dışında asimetrik C taşıdıklarından optik olarak
aktiftirler. Optikçe aktivitesi olan en basit şeker; gliseraldehittir, 1 asimetrik C atomu
ve 2 optik izomeri vardır.
Disakkaritler: İki monosakkaritin glikozid bağları ( = eter bağları = asetal bağları)
ile birleşerek oluşturdukları şekerlerdir.
Laktoz= Glukoz + Galaktoz
Maltoz= Glukoz + Glukoz
Sükroz= Sakkaroz=Glukoz + Fruktoz
Önemli polisakkaritler:
Nişasta: 2 tip glukoz polimeri içerir ve bitkilerde glukozun depo formudur.
Içerdiği polimerlerden %80’i amilopektin, %20’si amilozdur.
1. Amiloz: α(1,4) bağlarıyla oluşmuş, düz zincirli glukoz polimeridir.
2. Amilopektin: Ana zincir α(1,4) bağlarıyla oluşmuştur ve her 24-30 artıkta
bir α(1,6) bağlarıyla dallanmalar gösterir.
Glikojen: Hayvanlarda glukozun depo formudur, başlıca KC ve kasda bulunur.
Amilopektin gibidir, yalnızca dallanmaları daha sıktır ve 8-10 glukoz
artığında birdir.
Sellüloz: β(1,4) bağlarıyla bağlı, düz zincirli glukoz polimeridir. Bitkilerde,
hücre duvarında bulunan yapısal bir polisakkarittir. İnsanlardaki enzim
sistemleri tarafından hidroliz edilemez.
Karbonhidrat sindirimi: Barsaktan emilen şekil, monosakkaritlerdir.
** Sindirimi ağızda başlayan tek besin maddesi Kh‘lardır.
Çiğneme sırasında tükrük α-amilaz’ı (pityalin), nişasta ve glikojenin (1,4)
bağlarını yıkar, ancak α(1,6) bağlarına etkisizdir. Pankreatik amilaz da yalnız
α(1,4) bağlarını yıkar.
Kh‘lar ince barsaklarda aşağıya doğru ilerlerken, barsak mukoza hücre
kaynaklı ve luminal yüzeyde yerleşik disakkaridaz ve oligosakkaridazlar
etkisi ile parçalanırlar. Sindirim işlemi, üst jejunumda sonlanır.
Sınır dekstrinleri ve izomaltozlar oligo α(1,6) glikozidaz (= α-dekstrinaz),
Maltotriozlar maltotriaz, Maltozlar maltaz (=α-glikozidaz), Sükroz sükraz,
Laktoz laktaz (= β- galaktozidaz) ile sindirilirler.
Bu enzimlerin etkisi ile glukoz, fruktoz ve galaktoz gibi heksozlar ve
pentozlar açığa çıkar ve barsak mukozasından emilirler.İntestinal hücrelere
barsak lümeninden glukoz alınması için insulin gerekmez.
32
BİYOKİMYA
Glukoz ve galaktoz mukoza hücresi içine aktif transport ile alınırlar ve mukoza
hücrelerini basit veya kolaylaştırılmlş transport ile geçerek portal sisteme
katılırlar. Fruktoz ise, kolaylaştırılmış difüzyon ile mukoza hücrelerine alınıp,
pasif difüzyon ile portal dolaşıma katılır.
** En hızlı emilen heksoz galaktoz, en yavaş emilen heksoz ise
mannozdur.
Emilim hızlarına göre monosakkaritler:
’’Galaktoz, glukoz, fruktoz, mannoz, ksiloz, arabinoz’’ şeklinde sıralanabilirler.
** Pentozlar daha küçük moleküllü oldukları halde, heksozlardan daha
yavaş emilirler.
** Selüloz, insan vücudunda sindirilemez, çünkü β-glikozid bağları içerir.
GLUKOZUN KANDAN HÜCRELERE ALINMA MEKANİZMALARI
1-Aktif transport ile: ATP harcanarak,
• Barsak epiteli
• Renal tubuluslar
• Koroid plexus için geçerlidir.
2-Kolaylaştırılmış difüzyon ile:
a-) İnsulin bağımlı:
• Özellikle çizgili kaslar ve yağ dokusu
• Miyokard
• Meme bezi hücreleri
• Fibroblast membranı için geçerlidir.
b-) İnsulinden bağımsız:
• Eritrosit
• Beyin
• Karaciğer için geçerlidir.
• Eritrositte glukoz uptake’i spesifik glukoz permeaz proteini aracılığı ile
oluşur.
• KC’e glukoz girişi insulinden direkt olarak etkilenmez. Ancak, insulin
glikokinazı indükleyerek, KC’in portal kandan glukoz çekişini sağladığı için,
KC’e glukoz girişini indirekt olarak artırır.
KARBONHİDRAT METABOLİZMASI
Normal kan glukozu 80 – 110 mg/dl’ dir. Bu normal düzeyin sağlanması, çok
karmaşık üretim ve tüketim yolları arası koordinasyona bağımlıdır.
Kan glukoz kaynakları: Kh’ lı besinler, glikoneogenez ve glikojenoliz.
Kan glukoz tüketimi: Oksidasyonla yıkılım, glikojenez, yağlara çevrilip depolanma
ve bazı sentezler.
** KC ve kasta glikojen olarak depolanan glukozun fazlası, lipogenez ile yağlara
çevrilir.
33
BİYOKİMYA
GLİKOLİZ (=EMBDEN-MEYERHOF PATTWAY=EMP)
Glikoliz, glukozun enerji ve diğer pek çok ara ürün oluşturmak üzere yıkılmasıdır.
Kh metabolizmasının merkezi reaksiyonudur, çünkü hemen hemen tüm şekerler
bu yolla yıkılırlar.
Mitokondrisi bulunan ve yeterli oksijen sağlayabilen hücrelerde glikolizin son
ürünü piruvattır. Toplam 10 reaksiyondan oluşan bu seriye, AEROBİK GLİKOLİZ
denir. Oluşan NADH’ın tekrar NAD+ ‘ye çevrilmesi oksidatif fosforilasyon ile
(solunum zinciri ile) sağlanır. Aerobik glikoliz, piruvatın SAS için temel yakıt olan
asetil coA’ ya oksidatif dekarboksilasyonu için ortam hazırlamış olur.
Alternatif olarak, eritrosit gibi mitokondrisi bulunmayan veya mitokondrisi
olduğu halde hızlı kasılan kas gibi yeterli oksijenin sağlanamadığı dokularda,
glikolizin son ürünü laktattır. Buna da ANAEROBİK GLİKOLİZ denir. Anaerobik
glikolizde; piruvattan laktat oluşumu ile ilk basamaklarda üretilen NADH, NAD+
‘ye çevrilerek, glikolizin devamı için gerekli olan NAD+ sağlanmış olur.
** Glikoliz, canlı organizmalarda, oksijen olmadan ATP sağlayan tek metabolik
yoldur.
** Glikoliz, tek yönlü yani geri dönüşümsüz bir reaksiyonlar dizisidir.
GLİKOLİZ AŞAMALARI
Hücrenin sitozolünde gerçekleşen enzimatik reaksiyonlar, 2 ayrı aşamada
incelenir:
1. Glukozun, 2 mol D-gliseraldehit 3 P oluşturduğu, 5 basamaklı reaksiyonlar
dizisi ile, 2 mol ATP harcanır.
2. Glukozdan türemiş olan 3 C’lu birimler, yine 5 basamaklı reaksiyonlar dizisi ile,
piruvata çevrilir. Bu arada da, 4 mol ATP üretilir.
GLİKOLİZ REAKSİYONLARI
1. Glukozun irreversibl fosforilasyonu: İlk basamakta ATP’den bir fosforil grubu,
glukoza aktarılır ve glukoz-6-P oluşur. Yani 1 ATP harcanmış olur. Fosforilasyon 2
farklı enzimle gerçekleşir: Heksokinaz veya Glikokinaz
Heksokinaz
Glikokinaz
• Pek çok dokuda vardır
• KC ve pankreas β hücrelerinde bulunur
• Km’i düşüktür, ilgisi yüksektir
• Km’i yüksektir, ilgisi düşüktür
• Vmax’ı düşüktür
• Vmax’ı yüksektir
• Glukoz - 6 - P ile inhibe olur
• Glukoz - 6 - P ile inhibe olmaz
• İnsülinden etkilenmez
• İnsülin ile aktivitesi artırılır
• Başka şekerlerde etkilidir
• Yalnız glukozu fosfatlar
34
BİYOKİMYA
• Heksokinaz, ortamda çok düşük konsantrasyonda glukoz varsa bile, onu
fosfatlayabiliyor. (2 mg/dl düzeylerde)
• Glikokinaz ise, 200 mg/dl düzeylerinde etkili, yani ilgisi çok düşük. İnsulin ile
indüklenebilmesiyle, toklukta kan şekeri artışını kısa sürede geri çekebiliyor.
• Heksokinaz eksikliği: Kalıtsal eritrosit defektidir. Glu-6-P az yapılır ve buna
bağlı olarak, diğer glikolitik ara ürünlerin konsantrasyonu da düşer. Bu ara
ürünlerden birisi de 1,3 bis-P-gliserattır. 1,3 bis-P-gliserat, Hb’in oksijene
ilgisini azaltan 2,3 bis-P-gliseratın öncüsüdür. Heksokinaz eksikliği ile, Hb’in
oksijene ilgisi artar ve dokulara oksijen bırakımı bozulur.
2. Glu-6-P’ ın izomerizasyonu: Bir aldoz olan Glu-6-P, bir ketoz olan Fruktoz6-P’a çevrilir. Enzim; Glu-6-P izomeraz = Fosfo Gliko İzomeraz = Heksoz
İzomerazdır. Reversibl bir reaksiyondur.
3. Fru-6-P’ ın irreversibl fosforilasyonu: Fosfofruktokinaz 1 (PFK 1) tarafından
katalizlenen bu reaksiyon glikoliz için HIZ KISITLAYICI BASAMAK’ TIR. PFK 1,
hücrenin enerji durumuna akut olarak cevap veren, allosterik bir enzimdir. Son
ürün; Fru 1,6 bis-P’ tır. 1 ATP harcanır.
4. Fru 1,6 bis-P’ ın ayrılması: Aldolaz A; Fru 1,6 bis-P’ı dihidroksiaseton
fosfat (DHAP) ve gliseraldehit 3 P’a ayırır. Reaksiyon reversibldir ve düzenlenmiş
değildir.
5. Dihidroksiaseton fosfatın izomerizasyonu : Trioz fosfat izomeraz katalizi
ile, 3 fosfatlı 2 son ürünün birbirine dönüşümü sağlanır. Sonuçta 2 mol gliseraldehit
3 P oluşur.
6. Gliseraldehit 3 P’ ın oksidasyonu: Gliseraldehit 3 P’ ın, gliseraldehit 3 P
dehidrogenaz ile 1,3 bis-P gliserata dönüşmesi, glikolizdeki ilk ve tek oksidasyonredüksiyon reaksiyonudur. Bir NAD+ harcanır, NADH oluşur. Oluşan bileşik bir
yüksek enerjili bileşikdir.
Bu basamak İodoasetat ve Arsenat tarafından inhibisyona uğratılır.
• 1,3 bis-P gliserattan Bisfosfogliserat mutaz enzimi ile; 2,3 bis-P gliserat (2,3
BPG) sentezlenebilir. Bu yan yol eritrositlerde işler. 2,3 BPG; Hb’in oksijene
ilgisini azaltır.
7-Fosfogliserat sentezi: 1,3 bis-P gliseratın yüksek enerjili P grubu, fosfogliserat
kinaz katalizi ile ADP’den ATP sentezi için kulanılır. Bu reaksiyon kinazlar tarafından
katalizlenen diğer reaksiyonlardan farklı olarak reversibldir. 1 mol glukozdan, 2
mol 1,3 bis-P gliserat oluştuğu için, bu basamak ile kazanç 2 ATP’ dir.
• Ortamda Arsenat (AsO4-3) varlığında Gliseraldehit 3 fosfat dehidrogenaz enzimi
Pi yerine onu kullanır. Böylece 1,3 bis-P gliserat yerine unstabil bir madde olan
1-arseno- 3 - fosfogliserat oluşur. Ve hızla, kendiliğinden 3 - fosfogliserata
çevrilir. Böylece fosfogliserat kinaz aşamasında olması gereken substrat
düzeyinde fosforilasyon aksar ve ATP oluşamaz. Ama bunun dışındaki glikoliz
reaksiyonları normal olarak sürer. NADH oluşumunda ve piruvat sentezinde
bozukluk olmaz.
8. 2-Fosfogliserat sentezi: Fosfat grubu, Fosfogliserat mutaz etkisi ile bağlı
olduğu C’u değiştirir. Son ürün 2-fosfogliserattır ve reaksiyon reversibldir.
9. Fosfo enol piruvat (PEP) oluşumu: 2-fosfogliserattan Enolaz enzimiyle,
yüksek enerjili bir fosfat bileşiği olan PEP sentezlenir. Bu reaksiyon da reversibldir.
Enolaz Fluorid tarafından inhibisyona uğratılır.
35
BİYOKİMYA
10. Piruvat oluşumu: PEP’ ın piruvata dönüşümü glikolizdeki 3. irreversibl
reaksiyondur. Piruvat kinaz tarafından katalizlenir. Reaksiyon sonunda 2 ATP
kazanılır.
** Piruvat kinaz eksikliği: Genetik bir defekttir. Eritrosit piruvat kinaz eksikliği
ile, hemolitik anemiler oluşur. Anemi, glikoliz hızının düşüklüğü ve ATP sentezinin
hücrenin enerji gereksinimini ve eritrosit membranının yapısal bütünlüğünü korumak
için, yetersiz kalması sonucu oluşur. Çünkü, olgun eritrositlerde mitokondri yoktur
ve ATP üretiminin tek yolu glikolizdir. Eritrosit membran değişiklikleri ile hücrenin
şekli değişip, RES’ de makrofajlarca fagosite edilir. Eritrositlerin parçalanması ve
erken ölümü hemolitik anemi olarak sonuçlanır. Eritrositlerde 2,3 BPG birikir.
Hb’in oksijen bağlamasını inhibe ettiği için, akciğerlerden oksijen alımı bozulur.
Bu, heksokinaz eksikliğinde oluşan durumun tersidir.
PİRUVATIN AKİBETİ
1. Aerobik şartlarda; Asetil coA üzerinden SAS’ ne girer.
2. Anaerobik şartlarda ise; hayvanlarda laktata, maya hücrelerinde etanole
çevrilir.
• Anaerobik glikoliz gereği olarak piruvatın laktata indirgenmesi: Laktat
dehidrogenaz (=LDH) enzimi katalizi ile oluşur.
Piruvattan laktat oluşturan dokular;
• Eritrositler
• Gözde lens ve kornea tabakaları
• Böbrek medullası
• Testisler
• Lökositler
PİRUVATIN ANEROBİK ŞARTLARDA AKIBETİ
36
BİYOKİMYA
LAKTAT DEHİDROGENAZ
*Eritrosit, lökosit ve yoğun egzersiz sırasında iskelet kasında önemlidir.
*NADH / NAD+ oranı düşük olan dokularda, örneğin karaciğer ve kalp kasında
fizyolojik olarak reversibldir.
*Sitozolik bir enzimdir.
GLİKOLİZİN ENERJİ BİLANÇOSU
A- Aerobik glikolizde bilanço:
Glukoz + 2Pi + 2 ADP + 2 NAD+
æ
2 Piruvat +2 ATP +2 NADH +2 H +2 H2O
Aerobik glikolizin sürmesi için, bu NADH’ların Elektron Transport Zinciri (ETZ)
üzerinden okside olması gerekir. Bu yolla her NADH başına Malat-Aspartat mekiği
ile 2,5 ATP, Gliserol 3-P mekiği ile 1,5 ATP elde edilir. 2 NADH oluştuğu için kazanç
3 veya 5 ATP’ dir. Piruvat da Asetil coA üzerinden SAS’ na girerek enerji üretir.
B- Anaerobik glikolizde bilanço:
Glukoz + 2 Pi + 2 ADP
æ
2 Laktat + 2 ATP + 2 H2O
Net NADH üretimi veya tüketimi yoktur. Gliseraldehit 3 P dehidrogenaz ile
oluşturulan NADH, laktat dehidrogenaz ile harcanır.
GLİKOLİZİN DÜZENLENMESİ
Glikoliz, 3 irreversibl kinaz basamağı içerir ve düzenlenme de bu basamaklar
aracılığı ile olur. Glikolizin kinaz reaksiyonlarından, fosfogliserat kinaz reaksiyonu
reversibldir ve düzenlenmede katkısı yoktur.
1-Heksokinaz: Glu-6-P ile inhibe olur.
Glikokinaz: İnsulin ile etkinliği artırılır.
2-PFK 1: P eklenince inaktif olur. **Hız kısıtlayıcı basamak enzimidir. PFK
1, düzenlenmede eşik enzim görevi yapar. Bunun için, substratı ile aktiflenmez
ve ürünüyle de inhibisyona uğratılmaz. Hatta ürünü olan Fru 1,6 bis P ile
aktiflendiği kabul edilir.
Aktivatörleri
İnhibitörleri
-- Fru 2,6 bis P
-- ATP
--AMP
-- Sitrat
-- ADP
-- Yağ asitleri
-- Bazı amino asitler
• En güçlü aktivatör, Fru 2,6 bis P’ tır. Fru 6 P’dan PFK 2 katalizi ile oluşur,
yıkılımını ise Fru 2,6 bis fosfataz sağlar. PFK 2 ve Fru 2,6 bis fosfataz’ ın aynı
enzim olup, değişik şartlarda değişik fonksiyonları yaptığı ve bu yüzden de çiftişlevli enzim olduğu şeklinde iddialar da vardır. Fru 2,6 bis P, aynı zamanda
glikoneogenetik yol enzimlerinden birisi olan Fru 1,6 bis fosfatazı inhibe ederek,
bu iki yolun (glikoliz ve glikoneogenezin) aynı anda aktive olmalarını engeller.
Yani, Fru 2,6 bis P, glikolizi hızlandırırken, glikoneogenezi baskılar.
37
BİYOKİMYA
• SAS’ da yüksek enerjiye yanıt olarak akış durur. Dolayısıyla, sitrat birikir. Sitrat
artışı, enerjinin yeterli olduğu sinyalini vererek glikolizi yavaşlatır.
3-Piruvat kinaz: P eklenince inaktif olur.
Aktivatörleri
İnhibitörleri
-- Fru 1,6 bis P
-- ATP
--Karbonhidratlar
-- Asetil coA
(özellikle fruktoz)
-- Uzun zincirli yağ a.
-- Alanin
• Kan glukoz düzeyi düştüğünde, açlık ve diabette yükselen glukagon hücre
içi cAMP seviyesini yükselterek, piruvat kinazı fosforiller ve onu inaktive
eder. Böylece, PEP glikolitik yola devam edemez, bunun yerine glikoneogeneze
saparak, kan glukoz seviyesinin artırılmasını sağlar.
Büyüme hormonu ise;
1. Dokulara glukoz girişini azaltarak,
2. Lipolizi artırıp, serbest yağ asitlerini açığa çıkararak, PFK 1 ve piruvat kinaz
inhibisyonu ile glikolizi baskılayarak kan şekerini yükseltir.
GLUKOZ DIŞI MONOSAKKARİTLERİN METABOLİZMALARI
1. Galaktoz: Laktozun hidrolizi ile oluşur. Hücre içine girişi insulinden bağımsızdır.
Galaktoz önce galaktokinaz ile fosforillenir ve galaktoz 1 P oluşur. Bu maddeden
üridil transferaz kataliziyle, birden fazla ara basamak üzerinden, Glu-6-P oluşup,
glikolize girer.
* Galaktozemi: Galaktozüri: Galaktoz 1-P üridil transferaz enziminin
yokluğudur.
Galaktoz yüklenmesiyle oluşan Galaktoz 1 P, birikerek karaciğerde fosfoglukomutaz
enzimini inhibe eder ve glikojenolizi baskılar. Böylece hipoglisemiye neden olur.
Galaktoz 1 P’dan oluşan DULSİTOL (= Galaktitol), lensin protein yapısını bozarak,
katarakta neden olur. Diyetle laktoz verilmez.
2. Fruktoz: Seminal plazmada yüksek miktarlarda bulunur. Besinsel sukrozun
hidrolizi ile oluşur. Ayrıca, pek çok meyve, sebze ve balda serbest monosakkarit
şeklinde bulunur. Ya heksokinaz veya fruktokinaz ile fosforillenir. Heksokinazın
fruktoza ilgisi, fruktokinazınkinden daha düşüktür. Zaten, metabolizmada aktif
olan yol da fruktokinaz ile fosforilasyondur. Fruktokinaz enzimi KC, böbrek
ve ince barsakta bulunur.
Fruktozun hücrelere girişi, insulinden bağımsızdır.
Fruktokinaz ile oluşan Fru 1-P, Aldolaz B ile DHAP ve gliseraldehide yıkılarak
glikolize girer
• Esansiyel fruktozüri: Hepatik fruktokinaz eksikliğidir.
• Herediter fruktoz entoleransı: Aldolaz B eksikliğidir. Hücre içinde Fru 1-P
birikir. Böbreklerde birikimi ile, proksimal tubulus fonksiyonları bozulur. Fosfat
atılımı artarak, hipofosfatemi ve diş çürükleri meydana gelir. Ciddi hipoglisemi,
kusma, sarılık, kanamaya eğilim vardır.
38
BİYOKİMYA
• Aşırı fruktozlu diyet: Artmış fruktoz tüketimi KC metabolizmasını etkiler.
Fruktozun Fru 1-P’a fosforilasyonu hızlıyken, Aldolaz B reaksiyonu göreceli
olarak daha yavaştır ve böylece biriken Fru 1-P yüzünden hücre içi inorganik
fosfat tükenir. P’ ın azalması, özellikle besinsel fruktozun çoğunu metabolize
eden KC’ de ADP ve AMP’ den ATP oluşumunu kısıtlar. Sonuçta AMP ve ADP,
katabolize edilerek, hiperürisemi ve Gut hastalığı belirtileri ortaya çıkabilir.
• Diabetik katarakt: Diabette, lenste yüksek glukoz, sorbitol (poliol) yolu ile,
sorbitol ve fruktoza çevrilir.
Glukoz + NADPH + H+
æ
Aldoz Redüktaz
Sorbitol + NADP+
Sorbitol, membranları geçemez ve birikir, su çekerek osmotik hasara neden olur.
Diabetik katarakt ile sonuçlanır.
3. Mannoz: Polisakkarit ve glikoproteinlerin sindirimi ile açığa çıkar. Heksokinaz
ile fosfatlanıp, Fru 6-P üzerinden glikolize girer.
MEKİK SİSTEMLERİ
Spesifik mekik sistemleri, mesela glikoliz gibi olaylarla açığa çıkmış, NADH gibi
indirgeyici maddeleri, sitozolden mitokondriye taşırlar. Çünkü solunum zinciri
mitokondride yer alır. KC, böbrek ve kalp mitokondrilerinde fonksiyon yapan en
aktif NADH mekiği MALAT-ASPARTAT MEKİĞİ’dir. Ve bu yolla 1 NADH’dan 2,5
ATP kazanılır. İskelet kası ve beyinde ise, GLİSEROL 3 P MEKİĞİ aktiftir. Bu yolla
ise, 1 NADH’dan 1,5 ATP kazanılır.
PİRUVATIN MİTOKONDRİAL ALTERNATİF YOLLARI
• 1. Piruvattan Asetil coA sentezi: (Oksidatif Dekarboksilasyon ile)
İrreversibldir ve mitokondride oluşur. Piruvatın, piruvat dehidrogenaz
kompleksi ile oksidatif dekarboksilasyonu, kalp kası gibi yüksek oksidatif
kapasiteye sahip dokularda önemli bir yoldur. Bu yolla piruvat, irreversibl
olarak SAS’nun temel yakıtı ve yağ asidi sentezinin yapı taşı olan asetil
coA’ya dönüştürülür. Piruvat dehidrogenaz enzim kompleksi 5 koenzim
gerektirir:
1. Tiamin pirofosfat=TPP (Tiamin = B1 vitamini)
2. FAD (Riboflavin = B2 vitamini)
3. NAD (Niasin: B3 vitamini)
4. Co A (Pantotenat = B 5 vitamini)
5. Lipoat
• Arsenit (AsO2-) ve Civa iyonları; Piruvat Dehidrogenaz enzim kompleksini
irreversibl olarak inhibe ederler. İndirgenmiş lipoatın -SH grupları ile
bağlanarak fonksiyon görmesini engellerler.
2. Piruvattan oksalasetat sentezi: (Karboksilasyon reaksiyonu ile)
İrreversibldir ve mitokondride oluşur. Piruvatın, piruvat karboksilaz ile
oksalasetata karboksilasyonu, biotin bağımlı bir reaksiyondur. Bu reaksiyon
SAS’nun ara ürünlerini oluşturduğu ve glikoneogenez için substrat sağladığı için
önemlidir. Piruvat karboksilaz, asetil coA tarafından uyarılır.
39
BİYOKİMYA
PİRUVATIN MİTOKONDRİAL ALTERNATİF YOLLARI
SİTRİK ASİT SİKLUSU = SAS = TRİ KARBOKSİLİK ASİT (TCA)
SİKLUSU
8 basamaklı, siklik bir metabolik yoldur. 4 basamağı oksidasyon reaksiyonudur.
Ve oksidasyon enerjisi NADH ve FADH2 olarak korunur. Bu siklusta oluşan ara
ürünler, birçok biyosentetik prekürsörlerdir.
Bu siklus yakıt olarak, asetil coA kullanır. Esas yıkılan asetil kısmıdır. Asetil kısım,
CO2 ve H2O’ya yıkılır. Temel madde 4 C’lu oksalasetattır. Siklus reaksiyonları
sonucunda tekrar kazanılır. Siklusun temel amacı enerji kazanmaktır ve hücre
mitokondrilerinde oluşur.
SAS BASAMAKLARI
1. Sitrat sentezi: Asetil coA ve oksalasetat birleşerek, sitrat oluşur. Enzim
sitrat sentazdır. İrreversibldir.
2. Cis-akonitat üzerinden izositrat oluşumu: Fe-S merkezi içeren akonitaz
katalizi ile olur. Fluoroasetat tarafından inhibe edilir.
3. α-Ketoglutarat sentezi: İzositrat dehidrogenaz kataliziyle, izositrat;
α-ketoglutarat ve CO2 ‘ye okside olur. İlk NADH sentezinin olduğu
basamaktır.
4. Süksinil coA sentezi: α-Ketoglutarat dehidrogenaz kompleksi katalizi
ile süksinil coA ve CO2 oluşur. Bu basamakta da 2. NADH kazanılır.
** α-Ketoglutarat dehidrogenaz enzim kompleksinin fonksiyonu tıpkı, piruvat
dehidrogenaz enzim kompleksine benzer. Aynı 5 koenzim bu reaksiyonda
da gereklidir. Arsenit ve Civa bu reaksiyonda da inhibitördür.
5. Süksinat oluşumu: Süksinil coA, süksinil coA sentetaz=süksinat kinaz
katalizi ile, süksinata çevrilir. Siklusun tek substrat düzeyinde fosforilasyonu
ile 1 GTP kazanılır.
40
BİYOKİMYA
6. Fumarat oluşumu: Bu reaksiyon, Süksinat dehidrogenaz katalizi ile olur
ve 1 FADH2 kazanılır. Süksinatın anoloğu olan malonat, enzimin kuvvetli
Kompetetif inhibitörüdür.
7. Fumaratın hidrasyonu ile malat oluşumu: Enzim Fumaraz = Fumarat
hidratazdır.
8. Malatın oksalasetata oksidasyonu: Enzim Malat dehidrogenazdır. 3.
NADH kazanılır. Temel madde olan oksalasetat elde edilmiş olur.
A-GLİKOLİZ
• Heksokinaz
• PFK-1
• Gliseraldehit 3 P dehidrogenaz
• Fosfogliserat kinaz
• Piruvat kinaz
• B- Piruvat Dehidrogenaz
C-SAS
İsositrat dehidrogenaz
α- ketoglutarat dehidrogenaz
Süksinat kinaz
Süksinat dehidrogenaz
Malat dehidrogenaz
Oluşan madde
1 ATP
2 ATP
2 NADH
2 ATP
2 ATP
2 NADH
2 NADH
2 NADH
2 GTP
2 FAH2
2 NADH
TOPLAM
Kazanılan ATP
-1
-1
3 veya 5
2
2
5
5
5
2
3
5
30 veya 32 ATP
GLİKOLİZ + SAS + ETZ İÇİN ORTAK ENERJİ BİLANÇOSU
SAS İÇİN REGÜLASYON
C atomlarının piruvattan SAS’na akışı 4 irreversibl basamak ile kontrol edilir.
1-Piruvat dehidrogenaz kompleksinin düzenlenmesi: Allosterik ve kovalan
modifikasyonla düzenlenir.
Aktivatörleri
İnhibitörleri
--AMP
-- ATP
--Co A
-- Asetil co A
--NAD+
-- NADH
--Ca2+
-- Uzun zincirli yağ asitleri
* Bu enzim kompleksi, reversibl fosforilasyon ile inhibe olur. Spesifik bir protein
kinaz, enzimi fosforiller ve inaktive eder. Bu protein kinaz, ATP ile aktive olur.
2- Sitrat sentazın düzenlenmesi:
İnhibitörleri
• ATP
• NADH
• Süksinil Co A
• Asetil co A
41
BİYOKİMYA
3- İzositrat dehidrogenazın düzenlenmesi:
Aktivatörü
İnhibitörleri
-- ADP
-- NADH
-- ATP
4-α-ketoglutarat dehidrogenazın düzenlenmesi:
İnhibitörleri
• ATP
• GTP
• NADH
• Süksinil co A
GLİKOJENEZ = GLİKOJEN SENTEZİ
Sitozolde oluşur. Glikojen, glukozun kolayca yıkılabilen depo şeklidir. Glikojen
KC ve kasda depolanır ve buna bağlı olarak glikojenez de bu 2 organda olur.
Kas glikojeni, kasılma sırasında ATP sentezi için enerji deposu görevi üstlenir.
KC glikojeni ise, özellikle erken açlık döneminde kan glukoz düzeyinin belirli bir
seviyede tutulmasında görevlidir.
Kaslarda yaklaşık 400 g glikojen bulunur ve bu kas ağırlığının % 1-2’sini
oluşturur. KC’ de ise, yaklaşık 100 g olan glikojen, KC ağırlığının % 6-8’idir.
Glikojen sentezi Glu 6-P’ dan başlar. Bu fosfat, ATP’den alınır. Geri kalan
basamaklar için gerekli enerji, UTP’ den elde edilir.
* Glikojen sentaz, anahtar enzimdir. Dokuda önceden var olan glikojen
çekirdeğine =Glukogenin), glukozu indirgen olmayan uçtan bağlar.
Glu 6-P, glikojen sentazın allosterik aktivatörüdür.
Glukozlar; α 1,4 glikozid bağı ile, 11-12 tane bağlandıktan sonra; Brancher =
Dallanma yapıcı enzim = Trans glikozidaz = Amilo (1,4) (1,6) trans glikozilaz =
Glikozil 4,6 transferaz = Amilo 1,6 trans glikozilaz 6-7 glukozluk parçayı kırarak
alır ve α 1,6 glikozid bağı ile, dallanma oluşturarak bağlar. Bu dallanma noktası,
bir önceki dallanmadan en az 4 glukoz birimi uzaktadır.
GLİKOJENOLİZ = GLİKOJEN YIKILIMI
Glikojenin, KC ve kaslarda yıkımını sağlayan yol, sentez yolunun tersine işlemesi
şeklinde değildir. α 1,4 glikozid bağlarının yıkılması ile, glukoz 1-P elde edilir.
Ayrıca her α 1,6 glikozid bağının kopmasıyla da serbest glukoz salınır.
Temel enzim, glikojen fosforilazdır. Glikojen molekülünün indirgen olmayan
ucundan glukozu ayırır. Bunu da yapıya Pi sokarak yapar ve Glu 1-P oluşur. Bu
işlem dallanmaya 4 glukoz kalıntısı kala durur.
Glikozil transferaz, 3 glukozu koparıp, başka bir indirgenmemiş uca ekler. Kalan
tek kalıntı da, Debrancher=Amilo 1,6 glikozidaz= Dalları kırıcı enzim ile
serbest glukoz olarak ayrılır. Böylece yıkım devam eder.
Açığa çıkan Glu 1-P, fosfoglukomutaz ile Glu 6-P’ a çevrilir. Serbest glukoz
sentezi için Glukoz 6 fosfataz devreye girer. Bu enzim; Endoplazmik Retikulum
membranında, iç yüzde yer alır. Glu 6 fosfat ER lümenine alınır, burada glukoz
ve inorganik fosfata ayrılıp, sitoplazmaya geri verilir.
42
BİYOKİMYA
Glukoz 6 fosfataz, KC ve böbrekte bulunur, kas ve adipoz dokuda
bulunmaz. Bu enzimin varlığı, bir dokunun kana glukoz vermesini sağlar. Kaslarda
bulunmadığından, kas glikojeninden diğer organlar faydalanamaz.
Kasda ise, Glu 6-P’ dan glikoliz ile laktat oluşturulur. Oluşan laktat, kan yoluyla
KC’e yollanıp, orada glikoneogenez ile glukoz sentezlenir. Bu olaya da CORİ
SİKLUSU adı verilir.
**Glikojenin lizozomal yıkımı: Az bir miktar glikojen, lizozomlarda α-1,4
glikozidaz (asit maltaz) tarafından yıkılır. Bu yolun amacı bilinmemektedir. Fakat,
bu enzimin eksikliğinde, tip II glikojen depo hastalığı = POMPE hastalığı
oluşur. Sitozolik glikojen vakuollerinin birikimi ile seyreden ciddi bir hastalıktır.
Birikim KC, kalp ve kasda olur. Kan glukoz düzeyi normaldir. Ciddi kardiomegali
ile, erken ölüme gider.
GLİKOJENEZ VE GLİKOJENOLİZİN DÜZENLENMESİ
Glikojen yapım ve yıkımı, hormonların etkisi altındadır. Hormonal etki sonucu,
enzimlerde fosforilasyon ve defosforilasyon ile düzenlenme olur.
Glikojen sentaz ve glikojen fosforilaz, resiprokal olarak düzenlenirler. Bu iki
enzimin biri stimüle olduğunda, diğeri inhibe olur. Dengeyi, glukagon ve insulin
kontrol ederler.
Epinefrin, glukagona benzer etkilidir. Ancak, Epinefrin için primer target organ
kaslar, Glukagon için karaciğerdir. İnsulin ise; başlıca Kas, KC ve Yağ dokusunda
etkilidir.
• Glikojen sentaz, fosforillenince inaktive olur. Glikojen fosforilaz,
fosforillenince aktive olur.
• Hormonal kontrole ek olarak, glikojen fosforilaz, ATP ve AMP tarafından
allosterik olarak düzenlenir.
• Kas kasılımı ile, ATP yıkılır ve AMP artar. AMP, kasdaki glikojen fosforilazı,
allosterik olarak aktive eder.
• Karaciğerdeki glikojen fosforilazın allosterik inhibitörü ise; Glukozdur.
Kan glukozu yükseldiğinde, glukoz hepatosite girer, glikojen fosforilazın
regülatör bölgelerine bağlanır ve onu inaktive eder. Böylece, glikojen yıkımı
yavaşlar. Yerine ; aşırı glukozlar, glikojen sentezi ile depolanır.
Glikojen Fosforilazın Aktivatörleri:
•
•
•
•
cAMP
Ca2+
AMP (Kasda)
Glukagon ve epinefrin
Glikojen Fosforilazın İnhibitörleri:
•
•
•
•
**
İnsulin
Fosfokreatin (kasda)
Glukoz ve kafein (karaciğerde)
ATP
Glu 6-P, glikojen sentetazı aktive eder.
43
BİYOKİMYA
Glikojen depo hastalıkları :
* En sık görülen; Von Gierke’dir.
Tip
Eksik enzim
Tutulan
Organ
Klinik Belirtiler
Ciddi açlık hipoglisemisi, cücelik
Hepatomegali, yağlı KC, taşbebek
yüzü
Hiperlaktik asidemi, hiperürisemi
Tanı KC biyopsisi ile konur.
Glu 6 fosfataz
KC, böbrek,
barsak
α1,4 glikozidaz = Asit
Maltaz
KC, kalp, kas
Sitozolik depolanma, kardiomegali
Normal glisemi, hepatomegali
Tanı kas biyopsisi ile konur.
Amilo 1,6 glikozidaz
KC, kalp
Tip I gibi, hafif seyirli
Amilo 1,6 Trans glikozidaz
KC
Siroz, asit, erken ölüm
Tanı KC histolojisi ile konur.
Miyofosforilaz
(Kas fosforilazı)
Kas
Ağır egzersizde kas laktatı yükselmez.
Zeka gelişimi normaldir. Selimdir.
İleri yaşlarda miyoglobinüri olur.
Kasları zayıftır.
VI- Hers
KC fosforilazı
KC
Tip I gibi, daha hafif.
VII-Tauri
Kas ve eritrosit
fosfofruktokinazı
Kas
Tip V gibi
VIII-
KC fosforilaz kinazı
KC
Tip I gibi, daha hafif.
IX-
KC fosfogliserat kinazı
KC
X-
cAMP’ ye bağımlı kinaz
I-Von Gierke
II-Pompe
(Lizozomal kusur)
III-Cori (Forbes)
IV-Anderson
V- Mc Ardle
PENTOZ FOSFAT YOLU =PFY= HEKSOZ-MONOFOSFAT ŞANTI
* Glukozun bu yolla oksidasyonu, organizmaya NADPH ve 5 C’ lu şekerler
(pentoz) sağlar. Bu yolla, ATP üretilmez veya tüketilmez.
Açığa çıkan, riboz 5 P nükleotid biyosentezinde kullanılır.
•
PFY’ da elektron alıcı, NAD+ değil, NADP+ ‘ dir.
NADPH üreten yollar:
1. Pentoz fosfat yolu
2. Yağ asidi biyosentezinde malik enzim
3. NADP+ bağımlı izositrat dehidrogenaz
* PFY; eritrositte NADPH üreten tek yoldur. Böylece, eritrosit membran
direncini sağlar.
NADPH kullanan (H+ verici olarak) olaylar:
1. Yağ asidi sentezi
2. Kolesterol sentezi
3. Steroid hormon sentezi
4. Zehirsizleştirme (Özellikle, KC’ de mikrozomal oksidasyon= Sitokrom P-450
sistemi için) -- Steroid, alkol ve çeşitli ilaçların hidroksilasyonu bu yolla olur.
44
BİYOKİMYA
5. H2O2 redüksiyonu ve GSH rejenerasyonu için (GSH redüktaz, NADPH
kullanır.)
6. Nötrofil ve makrofajlar (monositler), fagositozla aldıkları maddelerin bertaraf
edilmesinde, NADPH kullanırlar. Bu hücreler bakterilerin öldürülmesinde, hem
oksijen bağımlı hem de oksijenden bağımsız mekanizmalar kullanılır. Oksijen
bağımlı mekanizmalar, miyeloperoksidaz (MPO) sistemi ve serbest radikal
üretimi sağlayan bir sistem içerir. Oksijenden bağımsız sistem, pH değişiklikleri
ve lizozomal enzimleri kullanır.
Fagositoz olduktan sonra, lökosit hücre duvarında yerleşmiş olan NADPH
oksidaz sistemi, moleküler oksijeni süperokside dönüştürür.
O2 + NADPH + H+ å
O.2- + NADP+
Bundan da, süperoksit dismütaz (SOD) ile H2O2 sentezlenir.
2 O.2- + 2 H+
SOD å
H2O2 + O2
Fagolizozomda bulunan MPO (Miyeloperoksidaz) etkisi ile, hidrojen peroksit
ve klorür iyonları hipokloröz aside çevrilir.
H2O2 + Cl-
MPO
å
OCl- + H2O
Bu madde bakteriyi öldürür. NADPH Oksidazın eksikliğinde, inatçı
kronik piyojenik enfeksiyonlar ile karakterize olan kronik granülomatozis
gözlenir.
PFY’ nun yoğun olduğu dokular:
• Eritrosit
• Karaciğer
• Sürrenal korteks
• Yağ dokusu
gibi sentezlerin yoğun olduğu dokulardır.
* PFY, sitozolde yürür.
I-Oksidatif kademe; Okside olan her Glu 6 P molekülü için, ribuloz 5 P,
CO2 ve 2 molekül NADPH’ın oluştuğu 3 reaksiyondan oluşur.
1- Glu 6 P’ ın dehidrojenasyonu: Glukoz 6 P dehidrogenaz (G6PD)
ile irreversibl bir oksidasyon olur ve 6-fosfoglukonolakton oluşur.
Koenzim olarak NADP+ kullanır. Primer regülasyon basamağıdır.
Enzim, NADPH ile güçlü bir şekilde inhibe olur. NADPH ihtiyacı artınca
da enzim aktive olur.
2- 6 - Fosfoglukonolakton hidrolaz
3- 6-Fosfoglukonat dehidrogenaz: ** SAS enzimlerinden izositrat
dehidrogenaz ile analogdur. İkisi de β - C’dan CO2 ayrılmasına
neden olurlar.
II-Non oksidatif kademe; 3, 4, 5 ve 7 C’lu şekerlerin, birbirine dönüşümünü
katalize eder.
• Transketolazın koenzimi, tiamin pirofosfat (TPP) dır.
• B1 vitamini eksikliğinde, eritrosit transketolaz aktivitesine bakılır.
• TPP, aktive aldehitleri taşımada görevli bir koenzimdir.
45
BİYOKİMYA
PFY’ nun kazançları: Oksidatif basamaklar sonucu, 1 glukozdan 2 NADPH
ve 1 Ribuloz 5 P oluşur. Eğer NADPH ihtiyacı varsa oluşan nonoksidatif
basamaklar sonucu, son ürünlerden glukoz kazanılması ile, yola giren 6
glukozdan, 5 glukoz + 12 NADPH elde edilir. Yani bir bakıma ikinci
kademe reaksiyonlarının amacı, glukoz israfını önlemektir. Yeni
glukozlar, tekrar PFY’ na girebilirler.
PFY’ nun düzenlenmesi
Anahtar enzim glukoz 6 P dehidrogenaz, inhibitörü NADPH’ dır.
Yağ asidi biyosentezinin ara maddesi olan Acil coA da, enzimi inhibe eder.
ÜRONİK ASİT YOLU = GLUKURONİK ASİT YOLU
Bu yolla glukozun oluşturdukları:
1- Glukuronik asit meydana gelir ve başlıca zehirsizleştirmede kullanılır.
2- Glikozaminoglikan (GAG) sentezini etkiler.
3- Askorbik asit sentezlenir. (İnsanlarda bu imkansız)
4- Pentozlar (L-ksilüloz) meydana gelir.
• Bu yolla da, PFY’daki gibi ATP oluşmaz.
• C vitaminini kendisi sentezleyebilen organizmalarda, L-gulanolakton oksidaz
enzimi katalizi ile askorbik asit oluşturulur. İnsanda bu enzim yoktur ve C
vitamini sentezlenemez.
• L-ksilülozdan D-ksilüloz sentezleten L-ksilüloz redüktaz eksikliğinde,
esansiyel pentozüri olur. İdrara L-ksilüloz çıkar. Bu durumda, parenteral
ksilitol verilmesinde D-ksilüloz artıp, glioksalat üzerinden oksalata çevrilir.
Beyin ve böbreklerde oksalozis gözlenir.
GLİKONEOGENEZ
Karbonhidrat dışı maddelerden, glukoz sentezlenmesidir. Beyin, eritrositler, böbrek
medullası, gözde kornea ve lens, testisler ve egzersiz halindeki kas; yakıt olarak
sürekli glukoza ihtiyaç duyarlar. Diyetle karbonhidrat alınmadığında; KC glikojeni,
yalnız 10-18 saat süreyle yeterli olabilir. Bu durumda, hepatik glikojen depoları
boşaldığında, glikoneogenez devreye girer.
Glikoneogenezde kullanılan maddeler:
• Laktat (Kas kaynaklı)
• Gliserol (Trigliserid kaynaklı)
• α-keto asitler (Amino asit katabolizması ile elde edilen)
• Propionil co A (Tek karbon sayılı yağ asidi kaynaklı)
Glikoneogenezde, reaksiyonlar hücrenin sitozol ve mitokondri
fraksiyonlarında geçer. Amaç öğünler arası kan şekerini sabit tutmaktır.
Reaksiyonlar enerji kullanılarak yürütülür.
Glikoneogenezin yaklaşık % 90’ı KC’ de, yaklaşık % 10’u böbreklerde
gerçekleşir.
46
BİYOKİMYA
Glikolizin İrreversibl Basamakları:
1- Heksokinaz / Glikokinaz
2- Fosfofruktokinaz I (PFK I)
3- Piruvat kinaz
Glikoneogenezin İrreversibl Basamakları:
1- Piruvat karboksilaz (Mitokondride)
2- Fosfo Enol Piruvat (PEP) Karboksikinaz
3- Fruktoz 1,6 Bisfosfataz
4- Glukoz 6 Fosfataz
1-Piruvatın karboksilasyonu: Piruvat karboksilaz, KC ve böbrek hücrelerinin
mitokondrilerinde bulunur, fakat kasda bulunmaz. Koenzimi biotindir.
Allosterik aktivatörü Asetil coA’dır.
Mitokondride oluşan oksalasetatın glikoneogeneze devam edebilmesi,
sitoplazmaya taşınmasına bağlıdır. Oksalasetat, mitokondri iç zarını direkt
olarak geçemez. Bazı yollarla taşınması gereklidir. En yaygın yol malat
üzerinden taşınmadır.
2-Sitozole aktarılan oksalasetatın dekarboksilasyonu: Oksalasetat,
sitozolde PEP karboksikinaz ile dekarboksile olur ve PEP oluşur. GTP
hidrolizi ile olur.
3-Fruktoz 1,6 Bisfosfatın defosforilasyonu: Fosfofruktokinaz I basamağının
atlanmasını sağlar. Görevli enzim, Fruktoz 1,6 Bisfosfatazdır. Bu enzim,
KC ve böbrekte bulunur.
Bu reaksiyon önemli bir düzenleyici noktadır. Yüksek AMP ve düşük ATP ile
enzim inibe olur. Fruktoz 2,6 bisfosfat da inhibitör etkilidir.
4-Glukoz 6-P’ ın defosforilasyonu: Serbest glukoz oluşumu için gereklidir.
Enzim Glukoz 6-Fosfatazdır. KC ve böbrekte bulunur. Fakat kasda yoktur.
Bu nedenle kas, glikoneogenezle kana glukoz veremez.
* Glikoneogenezin diğer basamakları, reversibldir ve glikolizde olduğu
gibidir.
GLİKONEOGENEZİN BAŞLICA SUBSTRATLARI
1-Laktat: Glikoliz sonucu kas ve eritrositlerde oluşur. Kasda oluşan laktatın KC’
de tekrar glukoza dönmesini CORİ SİKLUSU sağlar.
Kas ve KC’ deki LDH’ ların substrat ilgileri farklıdır. Kastakinin piruvat için, KC’
dekinin laktat için Km’i düşüktür, yani ilgisi yüksektir.
2-Glikojenik amino asitler: α-keto asitler: Diyetsel proteinlerden veya açlıkta
kas proteinlerinden kaynaklanırlar. Anahtar reaksiyonlar, transaminasyondur.
Glikojenik amino asitlerden; piruvat, oksalasetat ve α-ketoglutarat gibi SAS ara
maddeleri olan, α-keto asitler elde edilir. Bu maddeler SAS reaksiyonları aracılığı
ile PEP’ ın prekürsörü olan oksalasetat üzerinden glikoneogeneze girerler.
Ayrıca, ALANİN Piruvat-Alanin siklusu ile, hem kan şekerine katkıda bulunur,
hem de amonyak detoksifikasyonunda rol alır.
47
BİYOKİMYA
3-Gliserol: Aktif bir doku olan yağ dokusunda, trigliseridlerin yıkılımı ile gliserol
ve yağ asitleri oluşur. Yağ asitleri, KC’ de ß-oksidasyon ile asetil co A oluştururlar.
Asetil co A, glikoneogeneze girmez. Fakat Sitrik Asit Siklusuna girip, enerji
oluşturarak, glikoneogenezin devamını sağlar.
Gliserolün kullanılabilmesi için, KC ve böbrekte gliserokinaz ile fosfatlanması
gerekir. Oluşan gliserol fosfat, aktif bir maddedir ve dihidroksi aseton fosfat
üzerinden glikoneogeneze girer. Gliserol fosfat, yağ dokusunda oluşamaz,
çünkü gliserokinaz enzimi yoktur.
4-Propionil co A: Bazı amino asitlerin ve tek C sayılı yağ asitlerinin oksidasyonu
ile propionil co A oluşur. Bu madde, metil malonil co A üzerinden B12 vitamini
gerektiren bir reaksiyonla, SAS ara maddesi olan süksinil co A’ ya yıkılır. Böylece,
glikoneogeneze girer. Propionil co A veren amino asitler İzolösin, Valin, Metyonin
ve Treonindir.
Glikoneogeneze katılamayan, yani glukoz sentezine karbon veremeyen
maddeler:
1- Lösin
2- Çift C sayılı yağ asitleri
3- Keton cisimleri
4- Asetil coA
Glikoneogenezin düzenlenmesi:
1- Glukagon ile düzenlenme: Bu hormon, glikoneogenezi 2 yolla stimüle
eder.
A- cAMP üzerinden etkiyle, Fruktoz 2,6 bisfosfat düzeyini düşürerek,
Fruktoz 1,6 bisfosfatazı aktive eder. Bu en önemli kontrol noktasıdır.
Bu arada, PFK I inhibe olarak glikoliz yavaşlar.
B- Piruvat kinazı fosforilleyerek, onu inaktive eder ve PEP, glukoz
sentezi yoluna gider.
2- Substratlar ile düzenlenme: Glikoneogenetik prekürsörlerin varlığı,
özellikle glikojenik amino asitler ve yüksek ATP düzeyleri, hepatik glukoz
sentez hızını belirgin şekilde artırır. Hipoglisemi olduğunda, kaslardan amino
asit mobilizasyonu artarak, glikoneogenez uyarılır.
3- Asetil co A ile allosterik aktivasyon: Asetil co A, piruvat karboksilazı
aktive eder. Ayrıca, PEP’den piruvat sentezleten Piruvat Kinazı ve piruvattan
Asetil co A sentezleten Piruvat Dehidrogenazı inhibe ederek, ara ürünlerin
glikoneogeneze sapmasını sağlar.
Asetil co A varlığı; ‘’SAS’na girecek yeterli substrat var, onun için glikoliz ve
piruvat dehidrogenaz dursun’’ sinyalini vererek, ara maddeler ve fazla C
iskeletlerinden glukoz sentezini sağlar.
Glikoneogeneze alkol alımının etkisi: Alkol glikoneogenezi inhibe eder.
Etanol + NAD+
2
Alkol dehidrogenaz
Asetaldehit + NADH + H+
48
BİYOKİMYA
Alkolün metabolizması ile, sitozolde NADH artar. Bu artış, piruvattan
laktat sentezlenerek kompanse edilmeye çalışılır. (Glikolizdeki NAD+
yenilenmesi gibi) Aynı şekilde, oksalasetattan da malat sentezlenerek,
glikoneogenezin ön maddeleri olan; piruvat ve oksalasetat tükenmiş olur.
Sonuç; hipoglisemidir.
KARBONHİDRAT TÜREVİ MADDELER
GLİKOZAMİNOGLİKANLAR =GAG’LAR =
MUKOPOLİSAKKARİTLER
GAG’lar, genellikle küçük miktarda bir proteinle ilişkili, (-) yüklü büyük
heteropolisakkarit zincirlerinden oluşurlar. Bu bileşikler, büyük miktarda su
bağlama yeteneğine sahip, jel benzeri bir matriks oluştururlar.
Müköz sekresyonların ve sinovial sıvının kayganlığını, gözün humor aközünün
ve yine sinovial sıvının esnekliğini sağlarlar. Kıkırdak, kemik, deri ve diğer bağ
dokularının yapısal komponentidirler.
SINIFLANDIRMA
İçerdikleri glikozid bağının tipi ve sülfat birimlerinin yer ve derecesine göre; 6 tip
GAG vardır:
1- Dermatan sülfat: Deri, kan damarları ve kalp kapakçıklarında bulunur.
2- Keratan sülfat: En heterojen GAG’ dır. Kondroitin sülfatla birlikte kartilaj
proteoglikan agregatlarında ve korneada bulunur.
3- Heparan sülfat: Bazal membranda ve bütün hücre yüzeylerinde bulunan hücre
dışı GAG’dır. Özellikle damar endotel hücrelerinde bulunması önemli, çünkü LPL’
ın tutulmasında aracılık yapmaktadır.
4- Heparin: Diğer GAG’lardan farklı olarak, mast hücrelerinin (özellikle KC,
akciğer ve deride) hücre içi bileşiğidir. Diğer GAG’lar hücre dışında bulunurlar.
Yapısında heparan sülfattan daha fazla sülfat vardır.
5- Hiyalüronik asit: Diğerlerinden farklı olarak, sülfatlanmamıştır. Proteoglikan
yapısında protein çekirdeğe kovalan olarak bağlanmamıştır. Sadece
hayvanlarda değil, bakterilerde de bulunur. Kayganlık sağlar ve darbelerin etkisini
azaltır. Eklemlerin sinovial sıvısında, gözün humor aközünde, kordon kanında ve
gevşek bağ dokusunda bulunur.
6- Kondroitin 4- ve 6- sülfatlar: Vücutta en çok bulunan GAG’dır. Kartilaj,
tendon, ligament ve aortada bulunur. Proteoglikan kümeleri oluşturur. Kartilajda
kollajeni bağlar ve lifleri sıkı ve kuvvetli ağ şeklinde tutar.
** Lipoprotein lipaz (LPL) enzimi, kapiller damar duvarlarında yerleşmiştir ve
heparan sülfatın proteoglikan zincirleri tarafından tutulur. Normal şartlarda
LPL enzimi, plazmada yüksek konsantrasyonlarda bulunmaz. Fakat, heparin
enjeksiyonu ile, LPL heparan sülfattan ayrılıp, plazmaya geçer. Şilomikronlar ve
VLDL’ nin trigliseridlerini hidroliz ederek lipemiyi giderir.
49
BİYOKİMYA
MUKOPOLİSAKKARİDOZLAR=MPS
Herediter lizozomal depo hastalıklardır. MPS’ lar, bir veya daha fazla GAG
yıkımı ile ilgili lizozomal hidrolazların eksikliği ile ilgilidir. X’e bağlı Hunter
sendromu hariç diğerleri OR’ dirler.
A- Hurler sendromu: MPS IH : α-L idüronidaz eksiktir.
B- Scheie sendromu: MPS IS: α-L idüronidaz eksiktir.
C- Hunter sendromu: MPS II: İduronat sülfataz eksiktir. X’e bağlı geçer. Kornea
bulanıklığı olmaz
D- Sanfilippo sendromu: MPS III: 4 tipi vardır;
Tip A: Heparin sülfataz eksikliği
Tip B: N-asetil α- D- glukozaminidaz eksikliği
Tip C:N- asetil coA: α-glukozamin N-asetiltransferaz eksikliği
Tip D: N-asetil α-glukozamin 6 sülfataz eksikliği
E-Morquio sendromu: MPS IV: N-asetil galaktozamin 6-sülfataz eksiktir.
F-Maroteaux-Lamy sendromu:MPS VI: Aril sülfataz B :N- asetil galaktozamin-4sülfataz eksikliğidir.
* Aril sülfataz A eksikliğinde ise, serebrozid 3-sülfat=sülfatid birikir ve
metakromatik lökodistrofi oluşur.
G-Sly sendromu: MPS VII: β-Glukuronidaz eksikliğidir.
* MPS depo hastalıkları için tarama testi olarak Toluidin spot test kullanılır.
GLİKOPROTEİNLER
Glikoproteinler, oligosakkaritlere kovalan olarak bağlanmış proteinlerdir. GAG’lar,
özel tip glikoproteinlerdir. Bunların GAG’lardan farkı, bağlı Kh zincirleri daha
kısadır.
Çok değişik miktarlarda Kh içerirler. (% 1-85 arasında)
Glikozilasyon işlemleri ER ve golgi cisimlerinin lümeninde meydana gelir.
Polipeptid zincirleri ile oligosakkarit zincirleri arası bağlanma, çeşitli amino asitler
aracılığı ile olur. Bunlar başlıca; serin, treonin, hidroksilizin ve asparagindir.
Yani bağlanma, hidroksilli bir amino asidin OH grubu üzerinden (O-glikozidik
bağlantı) veya asparaginin amid grubu üzerinden (N-glikozidik bağlantı)
olur.
** TUNİKAMİSİN, Dolikol bağlı işlemleri engelleyerek N-bağlı glikozilasyonu
aksatır.
** DEOKSİNOJİRİMİSİN ve SWAİNZONİN ise, hem O-bağlı hem de N-bağlı
glikoprotein sentezlerinin ortak inhibitörleridirler.
KARBONHİDRAT MEDABOLİZMA BOZUKLUKLARI
GLİKOZİLLENMİŞ PROTEİNLER
Bunlar, diyabetli bireylerin uzun süreli glukoz kontrolünün izlenmesinde
yararlıdır.
50
BİYOKİMYA
1- Glycated Hemoglobin = Hb A1C = Hb A’nın β zincirinin N terminalindeki
valin ile, glukozun kondansasyonu sonucu oluşur. Bu oluşum irreversibldir ve 2
şeye bağımlıdır. Eritrosit yaşam süresi ve kan glukoz konsantrasyonu. Eritrositler
120 gün yaşadığı için, Hb A1C de son 120 gün, yani 2-3 ay için artmış glukozun
göstergesidir.
2- Fruktozamin = Glikozillenmiş Albümin = Albüminin lizin kalıntılarındaki
epsilon amino grubu ile glukozun bağlanması ile oluşur. Örnek alınmadan önceki
2-3 haftalık periyodun göstergesidir. Çünkü, albüminin yarı ömrü 20 gündür.
Fruktozamin, kan glukoz değişikliklerine Hb A1C’den daha çabuk cevap verir ve
anormal Hb’ler ve Hb turnover hızından etkilenmez. Ancak, fruktozamin tayini,
Hb A1C yerine değil, onunla birlikte kullanılmalıdır.
KAN GLUKOZ DÜZEYİNİN HORMONAL REGÜLASYONU
Kan glukozunun normal düzeylerde korunması; insulin, glukagon ve epinefrinin
özellikle KC, kas ve yağ dokusu üzerindeki kombine etkileri ile sağlanır.
1- EPİNEFRİN: Target organı iskelet kaslarıdır. Ama karaciğerde de etkileri vardır.
Amacı kanda glukozu yükseltip, iskelet kasına sunmaktır.
• Metabolik etkileri: c AMP bağımlı fosforilasyon ile, glikojen fosforilazı aktive,
glikojen sentazı inhibe ederek, KC glikojeninin glukoz olarak kana verilmesini
sağlar. Kana verilen bu glukoz, kas tarafından alınıp glikolizle yakılır.
• KC’ de glikoneogenezi aktifler.
Yağ dokusundan yağ asidi mobilizasyonunu artırarak, bunların yakıt olarak
kullanılabilirliğini artırır.
Glukagon sekresyonu artışı ve insulin sekresyonu azalması, epinefrinin metabolik
etkilerini kuvvetlendirir.
2-GLUKAGON: Target organı karaciğerdir. Kaslarda etkisi yoktur. Amacı kan
şekerini yükseltip, ihtiyacı olan dokulara yakıt olarak sunmaktır.
• KC’ de epinefrin gibi davranarak, cAMP bağımlı fosforilasyon ile glikojen
yıkımını artırıp, sentezini azaltır. Böylece, KC’in glikojen depolarını
azaltır. Glikojenden ayırdığı glikozların kana verilmesini, sağlar. Kaslarda
etkili değildir.
• KC’ de glikolizi azaltarak, kanda glukoz yükselmesini sağlar.
• KC’ de glikoneogenezi ise artırır.
• Yağ dokusunda, yağ asidi mobilizasyonunu artırarak, bunların yakıt olarak
kullanılabilirliğini artırır. Böylece, yine glukozu korumuş olur.
• Glukagon, glukozu beyin için korumaktadır.
3-İNSULİN: Karaciğer, kaslar ve yağ dokusunda yaygın metabolik etkileri vardır.
Amacı kan şekerini düşürmektir.
• Kas ve KC’e glukoz uptake’ini artırır.
• Kas ve KC’ de glikojen sentezini artırıp, yıkımını azaltır.
• Kas ve KC’ de glikoliz ve asetil co A yapımını artırır.
Bu etkisi ile insulin, kasda epinefrinle aynı yönde çalışırken, KC’ de glukagona zıt
etki yapmış olur.
51
BİYOKİMYA
• KC’ de yağ asidi sentezini artırır.
• Yağ dokusunda, trigliserid sentezini ve glukoz uptake’ini artırır.
** İnsulin glukoz 6 fosfatazı inhibe ederek, fosfatın glukozdan ayrılıp, serbest
glukozun kana geçmesini önler. İhtiyaçtan fazla olan glukozun, KC ve kasda
glikojen ve adipoz dokuda yağ olarak depolanmasını sağlar.
GH
Epinefrin
Kortizol
Glukagon
İnsulin
Glikojenoliz
Etkisiz
+++
Etkisiz
++
Glikoneogenez
Etkisiz
Etkisiz, +
++
++
Lipoliz
+
+++
+
++
Glikoliz
+
Etkisiz, +
Kan Glukoz Konsantrasyonu Üzerine Hormonların Başlıca Etkileri
BİYOENERJETİKLER VE OKSİDATİF FOSFORİLASYON
OKSİDATİF FOSFORİLASYON
Süper yüksek enerjili fosfat bileşikleri:
Fosfat grubu transfer potansiyelleri, ATP’den yüksektir. Bunlar, ADP’den ATP
sentezlenmesini sağlayabilirler. Yani taşıdıkları fosfatı ADP’ ye vererek, ATP
oluşturabilirler.
• Fosfo enol piruvat (PEP)
• Karbomoil fosfat
• 1,3 Bisfogliserat
• Fosfoguanidinler: Kreatin fosfat, Arginin fosfat
*** Arginin Fosfat omurgasızların kaslarında enerjinin depo şeklidir.
Omurgalılarda ise kaslarda kreatin fosfat bulunur.
Yüksek enerjili fosfat bileşikleri:
• ATP, GTP, CTP, UTP
Düşük enerjili fosfat bileşikleri:
Fosfat grubu transfer potansiyelleri, ATP’den düşüktür. Bunlar, ADP’ den ATP
sentezlenmesini sağlayamazlar.
• ADP
• Pirofosfat
• Glukoz-1 fosfat
• Fruktoz-6 fosfat
• AMP
• Glukoz-6 fosfat
• Gliserol-3 fosfat gibi pek çok ara madde…
52
BİYOKİMYA
HÜCREDE ATP SENTEZ YOLLARI
1- Substrat düzeyinde fosforilasyon ile ATP sentezi: Oksijensiz ortamda ATP
sentezi bu yolla gerçekleşir. Glikolizde serbestleşen enerjinin büyük bir kısmı, 1,3bisfosfo gliserat ve PEP’ de korunur. Hücrede bu yüksek enerjili fosfat bileşikleri
direkt olarak kullanılamazlar, bunun yerine spesifik kinazların (Fosfogliserat
kinaz ve Piruvat kinaz) katalizi ile, fosfat gruplarını ADP’ ye aktarıp, ATP
sentezletirler.
Bu olaya ikinci bir örnek, SAS’ de süksinil co A’dan süksinat sentezlenirken GTP
kazanılmasıdır. Burada görevli enzim ise, Süksinat kinaz’ dır.
2- Oksidatif fosforilasyon ile ATP sentezi = Solunum Zinciri = ETZ (Elektron
Transport Zinciri): Yakıt moleküllerinin oksidasyonlarını, dehidrogenazlar
katalizler. Bu enzimler, kofaktör olarak, NAD+ veya FAD+ kullanılır ve elektronlar
öncelikle bu kofaktörlere aktarılırlar. Böylece oluşan indirgenmiş kofaktör formları
(NADH ve FADH2) taşıdıkları yüksek potansiyelli elektronlarını, mitokondri iç
membranında bulunan ETZ yoluyla, oksijene iletirler.
Elektronlar bu akış sırasında, giderek serbest enerjilerini yitirirler. Bu olay ATP
sentezi ile birlikte yürür. Yani, oksidasyon ve ETZ, mitokondri içeren tüm hücrelerde,
birlikte yürür. Geri kalan enerji de, ısı olarak ortama salınır.
Aerobik organizmalarda ATP, başlıca bu yolla sentezlenir.
** SAS’nun oksidatif reaksiyonlarında,
** β oksidasyonun hidroksiaçil co A dehidrogenaz reaksiyonunda kofaktör NAD+’
dır, NADH oluşur. Reaktif kısmı nikotinamid halkasıdır.
• SAS’nun süksinat dehidrogenaz,
• β oksidasyonun açil co A dehidrogenaz reaksiyonunda kofaktör FAD+’ dır,
FADH2 oluşur. Reaktif kısmı izoalloksazin halkasıdır.
** Oksidatif fosforilasyon MİTOKONDRİAL İÇ MEMBRANDA gerçekleşir.
** SAS, piruvat, amino asit ve yağ asidi oksidasyonları ise, matrikste gerçekleşir.
ELEKTRON TRANSPORT ZİNCİRİ BİLEŞENLERİ
1- NADH-Ubikinon redüktaz (NADH dehidrogenaz veya Kompleks I)
2- Süksinat-Ubikinon redüktaz (Süksinat dehidrogenaz veya Kompleks II)
3- Ubikinon-Sitokrom C redüktaz (Kompleks III)
4- Sitokrom C oksidaz (Sitokrom aa3 veya Kompleks IV)
** Ubikinon=Koenzim Q (co Q) dışındaki tüm zincir bileşenleri proteindir.
Solunum zinciri bileşenleri;
• Enzim olarak görev yapabilirler (dehidrogenazlar),
• Fe-S’lü bir merkezin parçası olarak Fe içerebilirler. Demir-Sülfür
Proteinleri
• Sitokromlarda olduğu gibi bir porfirin halkasıyla bağlantılı olabilirler.
• Veya Cu içerebilirler (sitokrom a a3)
** Fe-Sülfür merkezleri içeren proteinlere, Fe-S proteinleri denir ve
Kompleks I, II ve III için önemli bileşenlerdir. İçerdikleri demirler hem yapısı
içinde bulunmaz. İnorganik sülfürle veya proteindeki sistein kalıntısının sülfür
atomları ile birlikte bulunur.
53
BİYOKİMYA
Bu merkezlerdeki demir,
** e- aldığında (indirgendiğinde) Fe2+
değerlidir
** e- verdiğinde (oksitlendiğinde) Fe3+
Ubikinon=Koenzim Q (co Q) bir kinon türevidir. Ubikinon hem küçük, hem
de hidrofobik olduğundan iç mitokondri membranının lipid tabakasında difüze
olabilir.
Sitokromlar, hem içeren e- taşımada görevli proteinlerdir. 3 tipi vardır: a, b ve c
Sitokrom c: Suda çözünebilir özellikte, küçük periferal bir membran proteinidir.
*** Ubikinon: Hem kompleks I, hem de kompleks II’den aldığı elektronları
kompleks III’e aktarır.
*** Sitokrom c: Kompleks III’den aldığı elektronları, kompleks IV’e aktarır.
*** Kompleks I, III ve IV enzimleri, birer proton pompasıdır. Bu enzimlerle
e- taşınımı sırasında, protonlar matriksten membranlar arası yüzeye pompalanır.
İç mitokondri membranı, protonlara geçirgen olmadığından bir proton gradyeni
yaratılmış olur. Böylece, e- taşınımı sırasında açığa çıkan enerji, elektro kimyasal
şekilde korunur. Bu protonlar, konsantrasyon gradyeni yönünde ancak, ATP
sentetaz ( Kompleks V) enzimine ait iyon kanallarından matrikse geri dönebilirler.
Protonların matrikse bu geri dönüşü, ADP’ nin ATP’ ye fosforilasyonu ile
kenetlenmiştir.
1 NADH için 10 H+ →
2,5 ATP
1 FADH2 için 6 H+ →
1,5 ATP elde ediliyor.
}
ETZ’ DE SELEKTİF İNHİBİTÖRLER
ETZ’nin zehir (İnsektisit) veya ilaç olarak kullanılan, selektif inhibitörleri vardır.
Bunlar, zincirin bir bileşenine bağlanarak, e- akımını önlerler. Oksidasyon/
redüksiyon olayı bloke olur. ETZ ile oksidatif fosforilasyon birlikte yürüdüğü için,
inhibitörler ATP sentezini de engellerler.
Kompleks I içinden e- akışını inhibe edenler;
•
•
•
•
Amital (amobarbital)
Sekonal (sekobarbital)
Rotenon: Balık zehiri ve insektisit olarak kullanılır.
Pierisidin A : Bir antibiyotiktir. Ubikinon ile yarışarak etki yapar. Elektronlar,
ubikinon yerine pierisidin A’ ya nakledilir.
Kompleks II içinden e- akışını inhibe edenler;
• Karboksin
• TTFA (Tenoil tri floro aseton)
Bunlar, süksinat dehidrogenazdan ubikinona e- transferini inhibe ederler.
Oysa, Malonat süksinat dehidrogenazın yarışmalı inhibitörüdür.
Kompleks III içinden e- akışını inhibe edenler;
• Antimisin A: Bir antibiyotiktir.
• Dimerkaprol
Zinciri sit b ve sit c arasında aksatırlar.
54
BİYOKİMYA
Kompleks IV üzerinden inhibisyon yapanlar;
• Hidrojen siyanid (CN-, siyanür): Sitokrom oksidazın demirine bağlanarak,
redüklenmesini engeller.
• Azid (N3): Sitokrom oksidazı inhibe eder.
• Karbon monoksit (CO): Oksijen bağlayıcı bölgelere bağlanarak, sitokrom
oksidazı inhibe eder.
Kompleks V üzerinden inhibisyon yapanlar;
• Oligomisin ve Venturisidin: ATP sentetaz üzerinden etkiyle, proton
kanallarını kapatıp, matrikse proton dönüşünü engellerler. Oksidatif
fosforilasyonu tamamen bloke ederler.
Eğer ortamda, oligomisine ek olarak dinitrofenol de varsa, oksidasyon
etkilenmeksizin, fosforilasyon aksar. Yani; oksidasyon fosforilasyon olmaksızın
ilerler.
• Atraktilozid ve bagkrekic asit; Adenin nükleotidlerinin iç membrandan
taşınmasında görevli Adenin Nükleotid Translokaz enzimini inhibe
ederek, mitokondri içi ADP seviyelerini azaltıp, oksidatif fosforilasyonu
inhibe ederler.
• Eşleşmeyi ayıran bileşikler: Uncouplers: Hidrofobik proton
taşıyıcılardır. Protonlara geçirgenliği artırarak, kenetlenmeyi bozarlar
ve oksidasyonu fosforilasyondan ayırırlar. Böylece, solunum kontrol
edilemez hale gelir. Çünkü, ADP ve Pi konsantrasyonları artık solunum
hızını etkilememektedir. Oksidasyon ve e- transportu hızlanarak, üretilen
enerji ısı olarak açığa çıkar.
Bu grup inhibitörlere;
• Dinitrofenol
• Dinitrokrezol
• Pentaklorofenol
• Karbonil siyanid fenilhidrazon örnektir.
** Aspirin ve diğer salisilatlar da yüksek dozlarda, bu şekilde davranarak ateş
oluşturabilirler.
İyonoforlar: 3 tanedirler.
• Valinomisin
• Nigerisin
K+ ile bağlanıp, matrikse geçerek matriksin (-) yükünü nötralize ederler. Böylece
proton gradyenini bozarlar.
• Gramisidin A: Na, K ve H gibi monovalan katyonların membrandan
geçişini kolaylaştırarak proton gradyenini bozar.
55
BİYOKİMYA
İNHİBİTÖR
İodoasetat
Fluorid
Arsenat ( AsO4-3)
Fluoroasetat
Arsenit ( AsO2-)
Civa
Malonat
Tunikamisin
Deoksinojirimisin
Swainzonin
Amital
Sekonal
Rotenon
Pierisidin A
ETKİLENEN ENZİM
Gliseraldehit 3-P dehidrogenaz
Enolaz
Gliseraldehit 3-P dehidrogenaz
Akonitaz
Piruvat dehidrogenaz, α-ketoglutarat dehidrogenaz
Piruvat dehidrogenaz, α-ketoglutarat dehidrogenaz
Süksinat dehidrogenaz
N-bağlı glikoprotein sentezinde dolikol bağlı işlemler
Glikoprotein sentezi
Elektron Transport Zincirinin Kompleks I’i =
= NADH - Ubikinon redüktaz =
= NADH dehidrogenaz
Elektron Transport Zincirinin Kompleks II’si =
= Süksinat - Ubikinon redüktaz =
= Süksinat dehidrogenaz
Elektron Transport Zincirinin Kompleks III’ü=
= Ubikinon - sitokrom c redüktaz
Elektron Transport Zincirinin Kompleks IV’ü=
= Sitokrom c oksidaz =
= Sitokrom aa3
Karboksin
TTFA
Antimisin A
Dimerkaprol
Hidrojen siyanid
Azid
Karbon monoksit
Oligomisin, Venturisidin
Eşleşmeyi ayıran bileşikler
Elektron Transport Zincirinin Kompleks V’i =
İyonoforlar
= ATP sentetaz
Atraktilozid
Bangkrekic asit
Adenin nükleotid translokaz
Karbonhidrat metabolizması ve ETZ inhibitörleri
56
BİYOKİMYA
LİPİDLER VE VİTAMİNLER
LİPİD METABOLİZMASI
Yağ asitleri ile ester halinde bulunan veya esterleşebilen, apolar gruplardan yapılmış,
molekül yapıları farklı organik bileşiklerdir. Apolar organik çözeltilerde çözünürler.
En önemli ve farklı özellikleri suda çözünmeyişleridir. Bu yüzden vücut lipidleri ya
kompartımanlar içinde (membran lipidleri ve adipositlerdeki trigliserid damlacıkları
gibi) bulunurlar ya da plazmada lipoprotein şeklinde proteinlerle birleştirilerek
taşınırlar.
Bir çok organizmada enerjinin ana depo şeklidirler.
Fosfolipid ve steroller, hücre membran kitlesinin yaklaşık yarısını
oluştururlar.
YAĞ ASİTLERİ
Bazı yağ asitlerinde hidrokarbon zinciri doymuştur yani çift bağ içermez. 1 veya
daha fazla sayıda çift bağ içerenlere, doymamış yağ asitleri denir.
Yağ asitleri zincir uzunluklarına göre 3 çeşittir:
1- Kısa zincirliler: 2-4 C’lu
2- Orta zincirliler: 6-10 C’lu
3- Uzun zincirliler: 12-26 C’lu
İnsan metabolizması açısından önemli olan bazı yağ asitleri:
• Palmitik a.- 16 C’lu, doymuş [16:0]
• Stearik a.- 18 C’lu, doymuş [18:0]
• Palmitoleik a.-16 C’lu, tek çift bağlı doymamış:Monoansatüre : [16:1]
• Oleik a.-18 C’lu, tek çift bağlı doymamış : Monoansatüre : [18:1]
• Linoleik a.-18 C’lu, iki çift bağlı doymamış:Poliansatüre:[18:2]
• Linolenik a.- 18 C’lu, üç çift bağlı doymamış : Poliansatüre : [18:3].
• Araşidonik a.-20 C’lu, dört çift bağlı doymamış : Poliansatüre : [20:4]
Balık yağında yüksek miktarlarda bulunan poliansatüre yağ asitleri (PUFA),
kolesterolü düşürerek ateroskleroz oluşumunu azaltırlar.
Karaciğerde glukoz oksidasyonundan gelen Asetil coA’lardan, doymuş y.a. ve
tek çift bağlı doymamış y.a. sentezlenebilir. İnsanlarda esansiyel olan 2 tane
y.a. vardır: Linoleik ve Linolenik asitler. Araşidonik asit, linoleik asitten
sentezlenebilir, fakat diyette yeterince linoleik asit yoksa, araşidonik asit de
esansiyel olur.
Memeli dokularındaki y.a.lerinin hemen hepsi düz zincirlidir, ama doğada
dallı zincirliler de bulunur. Çeşitli doğal yağlardaki y.a. çift C sayılıdır.
Proteinlerden türemiş bazıları tek C sayılı olabilirler. 5 C’lu valerik asit
örnektir.
57
BİYOKİMYA
TRİGLİSERİDLER =TRİAÇİL GLİSEROLLER= NÖTRAL YAĞLAR
Yağ asitlerinin 3 tanesinin, gliserolle esterleşmesiyle oluşurlar. TG’ler lipidlerin,
adipoz dokuda depo formudurlar. TG’ler membranlarda yer almazlar. Hücre
sitozolünde, yağ damlacıkları şeklinde ve emülsifiye halde bulunurlar.
FOSFOLİPİDLER=FOSFATİDLER
1- Membranların temel yapısal komponentleridirler. Tüm diğer membran
lipidleri gibi fosfolipidler de amfipatiktirler, yani hem polar hem de apolar
gruplar içerirler.
2- Safrada
3- Akciğer surfaktanının yapısında
4- Plazmada lipoprotein partikülleri içinde yer alırlar.
Yapılarına bağlı olarak 2 türleri vardır:
1-Gliserolle birleşerek, fosfogliseridleri (=gliserofosfolipidleri) oluştururlar.
Fosfolipidlerin ana sınıfını oluştururlar. 3 farklı grupta incelenebilirler;
A- Yapısında fosfatidik asit + bir ek grup bulunanlar:
• Ek grup serin ise-- Fosfatidil serin
• Ek grup etanolamin ise-Fosfatidil etanolamin
• Ek grup kolin ise-- Fosfatidil kolin (Lesitin)
• Ek grup gliserol ise-- Fosfatidil gliserol
• Ek grup inozitol ise-- Fosfatidil inozitol
Fosfatidil kolin akciğerde, surfaktan yapısında bulunan ana lipid bileşenidir
ve yüzey geriliminin azaltılmasından sorumludur. Böylece alveollerin kollabe
olmasını önler.
Yeni doğanların Hyalen Membran Hastalığında, surfaktan üretimi yetersizdir.
Yetişkinlerde de; immunsüpresifler ve kemoteröpetik ilaçlar, pnömosit hasarıyla
surfaktan üretimini bozarak, benzer bir tabloya neden olabilirler.
B-Kardiolipin: İki molekül fosfatidik asidin gliserolle birleşmesiyle oluşur.
Mitokondri membranlarında bulunur.
C-Eter bağlı fosfolipidler: Plazmalojen (kalp dokusunda yüksektir.) ve Platelet
- activating factor : PAF
* Fosfolipidleri spesifik fosfolipazlar parçalar. Bu enzimler, plazmalojen ve PAF’
ün eter bağlarına etki edemezler.
2- Sfingozinle birleşerek, sfingolipidleri oluştururlar. Sfingozine bir
yağ asidi bağlanmasıyla seramid oluşur. Seramide fosfokolin eklenmesiyle
de sfingomiyelin oluşur. Sfingomiyelinler, pek çok hücre duvarında, en bol
da beyin ve sinir hücrelerinin miyelin kılıfında bulunurlar.
GLİKOLİPİDLER
Hücre membranında özellikle dış tabakada bulunup, hücresel etkileşim
ve oluşumun düzenlenmesinde rol oynarlar. Antijenik yapılıdırlar. Kan grubu
antijenleri, tümör antijenleri, kolera-difteri toksinleri ve bazı virusların hücre yüzey
reseptörleri glikolipiddir.
58
BİYOKİMYA
Glikolipidlerin seramid türevi olan 2 alt grubu vardır:
a- Serebrozidler :Nötral glikolipidler : Fosfat içermezler, şeker içerirler.
Şeker galaktozsa galaktoserebrozit denir. Beynin ak maddesinde ve periferal sinir
miyelin kılıfında bulunurlar. Şeker glukozsa glikoserebrozid denir. Sinir dokusu
dışında kalan özellikle KC ve dalak hücre membranlarında bulunur.
b- Gangliozidler: En kompleks glikolipidlerdir. Çok sayıda şeker ünitesinden
oluşurlar. Genellikle içerdikleri şeker, N-asetil nörominik asit (NANA = sialik asit)’
tir. Beynin gri maddesinde bulunurlar.
İZOPREN TÜREVİ LİPİDLER
En önemli özellikleri yağ asidi ile esterleşmeden de bulunabilmeleridir.
1- Terpenler: Çoğu bitkilerin koku ve lezzetini verirler. Klorofilin yeşil rengini
oluşturan fitol, kolesterol ön maddesi olan squalen, A vitaminin ön maddesi olan
karoten ve domatesin rengini veren likopen bazı terpenlerdir.
2- Steroidler: İçerdikleri halkalı yapıya, STERAN halkası= Siklopentano
perhidrofenantren halkası denir.
Kolesterolden Aktif D Vitamini Sentezi
Kolesterolden türeyen, 7-dehidrokolesterol derialtında bulunur. Güneş
ışınlarındaki UV ile kolekalsiferol =D3 vitaminine çevrilir. Kan yoluyla KC’e
gelir. Burada hidroksillenerek, 25-hidroksi kolekalsiferol oluşturulur. Böbrekte
2. hidroksilasyonla 1,25- dihidroksi kolekalsiferol =Aktif D vitamini
oluşturulur.
• Parathormon
• Hipokalsemi
• Hipofosfatemi
• 1,25- dihidroksi kolekalsiferol azalması
1,25- dihidroksi kolekalsiferol oluşumunu artırırlar.
* Tersi durumlarda ise böbreklerde; 24 Hidroksilaz aktivitesi ile inaktif olan
24,25- dihidroksi kolekalsiferol oluşumu artar.
SAFRA ASİTLERİ
Kolesterolden, karaciğerde sentezlenirler. Kolesterolün 7 α hidroksilasyonu, safra
asit biyosentezinde hız kısıtlayıcı basamaktır ve safra asitleri, 7 αhidroksilaz
üzerine (-) feed-back etkilidirler. C vitamin eksikliği bu enzimin fonksiyonunu
aksatarak, safra asit sentezine engel olur. Bu da skorbütlü kobaylarda kolesterol
birikimi ve ateroskleroza neden olmuştur.
İnsanda 4 tane safra asidi vardır:
Bunlardan ikisi primer safra asitleridirler:
• Kolik asit (Miktarı en fazla olandır.)
• Kenodeoksikolik asit
Bunlar, glisin veya taurin ile konjuge olarak ve sodyum ya da potasyum tuzları
şeklinde safraya verilirler. (Primer safra tuzları = kolatlar adını alırlar.)
Primer safra asitlerinden, barsakta bakteriler tarafından, hidroksillerinin ayrılmasıyla,
sekonder safra asitleri ve sekonder safra tuzları oluşturulur.
59
BİYOKİMYA
• Deoksikolik asit
• Litokolik asit
Glisin konjugatlarının taurin konjugatlarına oranı, insanlarda 3-4 /1’dir.
Primer ve sekonder safra asitleri hemen hemen tamamen terminal ileumdan
emilirler. Barsağa geçen safra asitlerinin yaklaşık % 98-99’ u albümin ile
bağlanarak, portal dolaşım ile KC’e geri döner. (Entero-hepatik siklus) Az bir
kısmı ise, dışkıyla atılır.
Litokolik asit, çözünebilir olmadığından, emilemez ve entero-hepatik siklusu
yoktur.
LİPİDLERİN SİNDİRİMİ
Dil arkası bezlerden köken aldığı düşünülen, bir aside dayanıklı lipaz (lingual lipaz)
midede sindirimi başlatır. Ancak henüz emülsifikasyon olamadığından, sindirim
yavaştır. Kısa ve orta zincirli yağ asitleri içeren TG’ler (sütte bulunanlar gibi) ise, ayrı
bir gastrik lipaz ile yıkılırlar. Bu enzim, yalnız nötral pH’da aktiftir ve erişkinlerin
düşük mide pH’ı yüzünden, yalnız bebeklerde etkilidir.
Pankreatik Lipaz ile TG’ler;
• Mono açil gliserollere,
• Di açil gliserollere,
• Serbest yağ asitlerine ve
• Gliserole çevrilir.
Besinsel kolesterol genelde serbest formdadır, ancak bir miktar ester
kolesterol de besinlerle alınmaktadır. Pankreatik Kolesterol Ester Hidrolaz
(=Pankreatik Kolesterol Esteraz) kolesterol esterlerini hidroliz ederek,
kolesterol ve serbest yağ asitleri meydana getirir.
Pankreas sıvısı, tripsin ve kalsiyum tarafından barsakta aktifleştirilen Fosfolipaz
A2’ den zengindir. Bu enzim de fosfolipid sindirimini gerçekleştirir.
Serbest yağ asitleri, serbest kolesterol ve mono açil gliserol diyetsel lipidlerin
başlıca yıkılım ürünleridir. Bunlar, safra tuzları ile miçelleri oluştururlar ve
barsak mukozasından absorbe edilirler.
Barsak mukoza hücrelerinde, yağ asitleri ve mono açil gliserolden tekrar TG
sentezlenir. Yeniden açilasyon ile, fosfolipid ve ester kolesterol de sentezlenir.
Uzun zincirli y.a.nin çoğu TG sentezine girerken, kısa ve orta zincirli
y.a. portal dolaşıma geçip, serum albümin aracılığı ile karaciğere
taşınırlar.
İntestinal lümende açığa çıkan serbest gliserol, absorbsiyonu takiben direkt
olarak portal vene geçebilir. Buna karşın intestinal hücrelerde açığa çıkan
gliserol, aktiflendikten sonra yeniden trigliserid sentezinde kullanılır.
Barsak mukoza hücrelerinde yeni sentezlenen trigliseridler, fosfolipidler
ve kolesterol esterleri ile besinlerle kazanılan yağda çözünen vitaminler
oldukça hidrofobiktirler ve sulu ortamda kümeleşirler. Etrafları bir tabakaca
çevrilip, lipid damlacıkları şeklinde paketlenirler. Bunlara, şilomikronlar adı
verilir. Lipidden zengin bir yemekten sonra lenf sıvısında bulunup, lenfe süt
görünümü verirler.
60
BİYOKİMYA
DEPO YAĞLARIN MOBİLİZASYONU
TG’lerden yağ asidi salınımı = Lipoliz, TG’lerin serbest yağ asitleri ve gliserole
hidrolizini ve adipozitlerin dışına çıkmalarını kapsar. Depo yağların bu şekilde
mobilizasyonunu hormona duyarlı lipaz başlatır ve TG’den bir yağ asidini ayırır.
Geri kalan yağ asitlerini de spesifik lipazlar (di açil gliserol lipaz ve mono açil
gliserol lipaz) ayırır. İskelet kası, kalp ve renal korteks gibi dokularda yağ
asitleri, enerji üretimi için okside edilirler.
Kan şekeri artırıcı hormonlar olan epinefrin ve glukagon, hormona duyarlı
lipazı fosforile ederek aktiflerler. Norepinefrin, ACTH, MSH, TSH, GH ve
Vazopressin de muhtemelen cAMP üzerinden plazma serbest yağ asidi miktarlarını
artırırlar. Glikokortikoidler ise lipolizi, cAMP’den bağımsız, yeni hormona
duyarlı lipaz sentezini sağlayarak aktive ederler.
Plazma insulin ve glukoz seviyelerinin yüksek olması, hormona duyarlı lipazı
defosforile ederek, inaktif hale çevirir ve böylece lipolizi durdurur. Böylece,
hem serbest yağ asitlerinin, hem de gliserolün plazma konsantrasyonlarını düşürür.
Nikotinik asit ve PG E1’de antilipolitik etkilidirler.
Oluşan yağ asitleri kana difüze olurlar. Kanda serum albüminine bağlanırlar. Her
protein monomeri başına non kovalan olarak en az 10 yağ asidi bağlanır. Böylece
suda çözünmeyen yağ asitleri iskelet kası, kalp ve renal kortekse taşınırlar. Bu
dokularda yağ asidi albüminden ayrılır ve hücre sitozolüne difüze olup, mitokondrial
matrikse aktarılarak yakıt olarak kullanılır. Ancak, beyin ve diğer sinir sistemi
dokuları, eritrositler ve sürrenal medulla; serbest yağ asitlerini, kan düzeyleri
ne olursa olsun, yakıt olarak kullanamazlar.
Oksidasyon olayında 3 adım söz konusudur:
1- Evre I
: Uzun zincirli y.a.lerinin 2 C’lu parçalara ayrılması: Asetil coA
oluşumu
2- Evre II : Asetil coA’nın SAS ile oksidasyonu
3- Evre III : İlk 2 basamakta oluşmuş indirgenmiş e- taşıyıcıların (NADH,
FADH2), ETZ ile yükseltgenmeleri.
Böylece, yağ asidi oksidasyonu ile oluşan enerji ATP olarak korunur.
Yağ Asitlerinin Sitozolden Mitokondriye Taşınmaları
1- Mitokondri dış membranında yer alan Acil coA sentetaz enzimi katalizi
ile, yağ acil coA oluşur.
2- Mitokondri iç membranının dış yüzeyinde bulunan karnitin acil transferaz
I ile yağ acil grubu coA’dan karnitine aktarılır ve yağ acil-karnitin oluşur.
3- Yağ acil karnitin, kolaylaştırılmış difüzyon ile, iç membranı geçer ve matrikse
gelir. Bu geçişi de karnitin acil translokaz sağlar.
4- Mitokondri iç membranının iç yüzeyinde bulunan karnitin acil transferaz
II ile yağ acil grubu, karnitinden intramitokondrial coA’ya taşınır.
Bu taşınma olayı, mitokondrial yağ asidi oksidasyonunda HIZ KISITLAYICI
OLAYDIR. Ancak olaya katılan 4 enzimden karnitin acil transferaz I,
malonil coA tarafından inhibisyona uğratıldığı için, hız kısıtlayıcı enzim
olarak kabul edilir.
61
BİYOKİMYA
KARNİTİN: Lizin ve metyonin amino asitlerinden KC ve böbrekte sentezlenip,
iskelet ve kalp kasına yollanır. Karnitin yağ asitlerinin aktarılması
sırasında mitokondrial iç membranı terketmez.
** Karnitin eksikliği: Yağ asitleri mitokondriye girip, okside olamadıklarından
kasda aşırı TG birikimi olur. Dışarıdan oral yolla karnitin verilmesi veya
mitokondriye girişi karnitin gerektirmeyen orta zincirli yağ asitleri ile beslenme
önerilir. Yağ asidi oksidasyonunun azalması sonucu, glikoneogenez de
azalarak, hipoglisemi periyotları oluşur.
BETA OKSİDASYON
Mitokondriye taşınmış aktif yağ asitleri (Yağ acil coA’lar), yağ acil zincirinin karboksil
sonundan başlayan, 2 C’luk ünitelerin asetil coA oluşturarak birbirini takip eden
uzaklaştırılmalarına maruz kalır. Örneğin; 16 C’lu palmitik asit 7 tane oksidatif
proses geçirir. Sonuçta 8 tane Asetil coA oluşur.
Doymuş yağ asitlerinin β oksidasyonu:
4 ana adım içerir.
1- FADH2 oluşturan bir oksidasyon -- Enzim dehidrogenaz (Acil coA DH
az)
2- Hidrasyon -- Enzim hidrataz
3- NADH oluşturan bir oksidasyon -- Enzim dehidrogenaz ( β-hidroksi acil
coA DH az)
4- Bir molekül asetil coA açığa çıkaran bir tiolitik reaksiyon --Enzim tiolaz
** Orta zincirli yağ acil coA DHaz eksikliği: Dikarboksilik Asidüri:
Yağ asidi oksidasyonunda bir azalmaya ve ciddi hipoglisemiye neden
olmaktadır.
Ayrıca, ani çocuk ölümü sendromu olgularının % 10’unun sebebidir.
** Jamaika kusma hastalığı: Hipoglisin adlı açil coA DHaz enziminin
inaktivatörü olan maddeyi içeren ‘’Akee’’ ağacının meyvasının olgunlaşmadan
yenmesiyle oluşur. β oksidasyon inhibe olarak, hipoglisemi görülür.
Doymamış yağ asitlerinin oksidasyonu:
Doymuş yağ asidi oksidasyonuna ek olarak 2 reaksiyon daha gerektirir.
1- İzomerizasyon -- Tek çift bağlı doymamış yağ asitlerinin oksidasyonu için
gereklidir. Örneğin; 18 C’lu oleik asit
2- Redüksiyon -- İzomerizasyona ek olarak, çok doymamış yağ asitlerinin
oksidasyonu için gereklidir. Örneğin; 18 C’lu linoleik asit. **Bu redüksiyon
basamağı NADPH bağımlıdır.
Tek C sayılı y.a.lerinin oksidasyonu:
β oksidasyon dizisinin son geçişindeki substrat 5 C’lu bir yağ asididir. Bu da
okside olup ayrıldığında, Asetil coA ve Propionil coA oluşur. Asetil coA,
SAS’ ne girerek okside olur. Fakat propionil coA, 3 enzim gerektiren rutin
dışı bir yola girer:
1- Metil malonil coA sentezi: Karboksilasyon: Koenzimi biotindir ve ATP
harcanır.
62
BİYOKİMYA
2- Epimerizasyon
3- Süksinil coA sentezi: Metil malonil coA mutaz reaksiyonu: Koenzimi B12
vitaminidir. Son ürün süksinil coA’dır.
B12 vitamininin eksikliğinde; hem propionat hem de metil malonat idrarla
atılır: Metil malonik asidemi ve asidüri
* Tek C sayılı yağ asitlerinden gelen propionat artığı, yağ asitlerinin süksinil
coA aracılığı ile glikoneogenetik olabilen tek parçasıdır.
Yağ asitlerinin α oksidasyonu:
Bazı bitkisel kaynaklı yağ asitleri yapılarından dolayı β oksidasyona
uğrayamazlar ve α oksidasyon ile tek C uzaklaştırılır. Örneğin, fitanik asit
dallanmış yapılıdır ve β karbonunda metil taşır. Bu yüzden, β oksidasyona
uğrayamaz. Önce, α oksidasyon ile uçtaki tek C uzaklaştırılıp, dallanmış yapı
bozularak, ß oksidasyona hazırlanır.
** Refsum Hastalığı : Kalıtsal Ataksi Sendromu : α oksidasyon yapan enzim
sistemi defektlidir. Fitanik asit birikimi ile giden, nörolojik bir bozukluktur.
Yağ asitlerinin ω oksidasyonu:
Uzun zincirli yağ asitlerinin metil terminali (ω Karbon) oksitlenip, yıkım 2 uçtan
birden β oksidasyon reaksiyonları ile ilerler. Metil terminalindeki oksidasyon
endoplazmik retikulumdaki Sitokrom P-450 enzimleriyle oluşturulur.
Yağ asidi oksidasyonunun düzenlenmesi
** Malonil coA, sitozolde yağ asidi sentezinin ara maddesidir. Aşırı karbonhidrat
alınımında, konsantrasyonu artar ve karnitin acil transferaz I’i inhibe ederek,
mitokondriye taşınmayı durdurup yağ asidi oksidasyonunu engeller.
β oksidasyonun 2 enzimi de, yeterli enerji sinyali olan metabolitleri tarafından
inhibe edilir.
• Eğer NADH/NAD+ oranı yüksekse, β-hidroksi acil coA DHaz inhibe olur.
• Eğer Asetil coA yüksekse, Tiolaz inhibe olur.
KETON CİSİMLERİ
KC’ de yağ asitlerinin oksidasyonu sonucu oluşan Asetil coA, SAS’ ne girebilir veya
keton cisimlerine çevrilebilir. Oluşan aseton, asetoasetat ve β-hidroksibütirat
(=3-Hidroksibütirat) suda çözünen maddelerdir ve diğer dokulara giderler.
Aseton, diğer keton cisimlerine oranla daha az oluşturulur ve kokuludur. Kan ile
ekstra hepatik dokulara taşınırlar ve iskelet kası, kalp kası ve renal korteks gibi
dokularca enerji sağlanmasında kullanılırlar. Yakıt olarak normalde glukozu tercih
eden beyin, glukoz kullanımının mümkün olmadığı durumlarda, keton cisimlerini
kullanmaya adapte olabilir.
Kanda β-hidroksibütirat / Asetoasetat oranı 1-10 arasında değişir. Yani
β-hidroksibütirat kanda en çok bulunan keton cismidir.
63
BİYOKİMYA
KETON CİSİM SENTEZİ
KC mitokondrisinde gerçekleşir. İlk 2 basamak sitozolde oluşan kolesterol sentezi
ile aynıdır.
1- KC’ de keton cisim oluşumunda ilk adım, 2 mol asetil coA’nın TİOLAZ enzimi
ile birleşmesidir. Bu basitçe, ß oksidasyonun son aşamasının tersidir.
2- Bir molekül asetil coA’nın daha eklenmesiyle hidroksi metil glutaril coA
(HMG coA) oluşur. Bu basamak, HMG coA sentaz ile katalizlenir ve keton cismi
sentezinin hız kısıtlayıcı basamağıdır.
3- Liyaz enzimi ile, bir asetil coA ayrılarak, asetoasetat sentezlenir.
4- Bundan dekarboksilasyonla aseton veya dehidrogenasyonla β-hidroksibütirat
elde edilir.
KETON CİSİMLERİNİN KULLANILMASI
Karaciğer aktif olarak keton cisimlerini üretir fakat, asetoasetatı asetoasetil coA’ya
çeviremediğinden, kendisi onları yakıt olarak kullanamaz.
Eritrositler mitokondrileri bulunmadığı için, keton cisimlerinden yakıt
olarak faydalanamazlar.
Yıkılmak üzere dokuya alınan ß-hidroksibütirat, mitokondride asetoasetata
çevrilir ve bu arada bir NADH üretilir. Sonra süksinil coA’dan coA grubunu
alarak, asetoasetil coA sentezlenir. KC’ de bu aşama için gerekli olan, keto açil
coA transferaz (=Tioforaz) enzimi bulunmadığı için, keton cisimleri yakıt
olarak kullanılamaz. Oluşan, asetoasetil coA, 2 molekül asetil coA’ya dönüşerek
kullanılır.
LİPİD BİYOSENTEZİ
Lipid biyosentezi, asetat gibi suda eriyen basit prekürsörlerden, suda erimeyen
maddelerin sentezlenmesidir.
• Diğer tüm biyosentezler gibi endergoniktir. Sitozolde yer alır.
• Metabolik enerji kaynağı olarak ATP
• Redükleyici güç olarak NADPH kullanılır.
Lipid biyosentezinde kullanılan asetil coA, primer olarak karbonhidrat
kaynaklıdır. Asetil coA mitokondride, glikoliz kaynaklı piruvattan ve bazı amino
asitlerin karbon iskeletlerinin katabolizmasından oluşmaktadır. Yağ asidi
oksidasyonu sonucu mitokondride açığa çıkan asetil coA’lar, sentez için
önemli bir kaynak oluşturmamaktadır.
Mitokondride oluşan karbonhidrat ve amino asit kaynaklı asetil coA’ların mitokondri
zarını geçip, sitozole verilmeleri mekik sistemine bağımlıdır. Bu asetil coA’lar sitrat
aracılığı ile sitoplazmaya taşınırlar.
YAĞ ASİDİ BİYOSENTEZİ
• Yağ asidi sentezi başlıca KC ve laktasyondaki meme bezinde, daha az
oranda da adipoz doku ve böbrekte olur.
• Sitozolde yer alır.
64
BİYOKİMYA
1- Sitozole alınan asetil coA, malonil coA’ya çevrilir. Görevli enzim Asetil
coA karboksilazdır ve koenzimi biotindir. Bu basamak HIZ SINIRLAYICI
BASAMAKTIR.
2- Aktiflenmiş malonil coA’ların yağ asidi sentaz kompleksi aracılığı ile, yağ
acil zincirine bağlanmaları ile zincir her dönüşte 2 C uzamış olur. Bu eklenme olayı
da 4 basamakta gerçekleşir. Kondansasyon, redüksiyon, dehidrasyon ve tekrar
redüksiyon. Redüksiyon basamaklarında NADPH kullanılır.
• Yağ asidi yıkımında, NAD+ ve FAD+ elektron alıcı olarak görev yaparken,
biyosentezde indirgeyici güç NADPH’dır.
• NAD+ ve FAD+ katabolik reaksiyonlarda elektron alıcı olarak, NADPH ise
anabolik reaksiyonlarda elektron verici olarak rol alırlar.
• Acil Taşıyıcı Protein (ACP)= Yağ asidi sentaz kompleksinin bir parçası olarak
bulunur. Prostatik grup olarak, vitamin B5’in aktif şekli olan fosfopantotein
içeren, küçük bir proteindir. Büyüyen yağ acil zincirini, yağ asidi sentaz
kompleksinin yüzeyine bağlar.
Metabolik yola en büyük
akış
Metabolik yolu
kolaylaştıran hormonal
durum
Aktif olduğu ana dokular
Gerçekleştiği organel
Mitokondri ve sitoplazma
arasında karbonların
taşıyıcıları
Vitamin B 5 türevi
taşıyıcılar
Elektron alıcı / verici
Çift karbonlu kaynak /
ürün
İnhibitör
Yağ Asidi Sentezi
Karbonhidrattan zengin
beslenme sonrasında
Yüksek İnsulin / Glukagon
Oranı
Yağ Asidi Oksidasyonu
Açlıkta
Başlıca karaciğer
Sitoplazma
Sitrat
(Mitokondriden
sitoplazmaya)
Acil Taşıyan Protein ve coA
Yaygın olarak dokular
Mitokondrial matriks
Karnitin
(Sitoplazmadan
mitokondriye)
coA
NADPH elektron verici
Malonil coA : Asetil grubu
verici
Yağ acil coA : Asetil coA
karboksilazı baskılar
Şekil: Yağ Asidi Sentez ve Oksidasyonunun
Düşük İnsulin / Glukagon
Oranı
NAD+ ve FAD+ elektron alıcı
Asetil coA : Ürün
Malonil coA : Karnitin Acil
Transferaz I’i baskılar.
Karşılaştırılması
• Yağ asidi biyosentezi için gerekli NADPH, yağ dokusunda malattan piruvat
oluşturan Malik Enzim aracılığı ile elde edilir. KC ve meme bezinde ise, başlıca
Pentoz Fosfat Yolu ile sağlanır.
• Mitokondri iç zarı, Asetil coA ve Oksalasetat için geçirgen değildir. Sitrat,
Malat ve Piruvat için geçirgendir.
Yağ Asidi Biyosentezinin Regülasyonu
Düzenleyici enzim Asetil coA karboksilazdır.
65
BİYOKİMYA
1- Vertebralılarda yağ asidi sentezinin başlıca son ürünü olan palmitoil coA,
bu enzimi (-) feed-back ile inhibe eder.
2- Sitrat ise, allosterik aktivatörüdür. Mitokondrial Asetil coA ve ATP miktarları
artınca, sitrat mitokondriden sitozole geçip, Asetil coA karboksilazı aktifler.
3- Asetil coA karboksilaz kovalan modifikasyonla da regüle edilir,
fosforillenince inaktive olur. Glukagon ve epinefrin, cAMP üzerinden
fosforilasyon yaparak, yağ asidi sentezini yavaşlatırlar.
TRİGLİSERİD BİYOSENTEZİ
Sentezlenen veya diyetle alınan yağ asitlerinin 2 olası akıbeti vardır:
1- Metabolik enerji kaynağı olarak kullanılmak üzere TG şeklinde depolanırlar.
2- Membran yapısındaki fosfolipidlerin yapısına katılırlar.
Sentezde gerekli 2 ön madde:
Yağ acil coA’lar ve Gliserol 3 fosfattır.
Fosfotidat, lipid biyosentezinde santral ara üründür. Ya TG’e veya
gliserofosfolipidlere çevrilir. TG yolunda, fosfotidattan diaçil gliserol, buna da
üçüncü acil coA’nın eklenmesiyle TG sentezlenir.
TG biyosentezinin regülasyonu: İnsulin, Karbonhidratların ve proteinlerin
TG’lere çevrilişini sağlar.
Yağ hücreleri hacimce sürekli değişiklik gösterebilen aktif hücrelerdir. İnsulin
ve kortizon yağ hücrelerinde lipojenik etki oluştururlar ve hücrenin hacmini
büyütürler. Tiroksin, GH, adrenalin ve noradrenalin ise lipolitik etkide
bulunurlar ve hücrenin hacmini küçültürler.
Yağ hücrelerinin endokrin fonksiyonu vardır. Muhtemelen; Apolipoprotein E,
IGF-I, TNF-?, leptin ve rezistin sentezleyip dolaşıma verirler.
Leptin ve Rezistin, peptid yapılıdırlar ve vücut yağ kitlesi hakkında kan
yoluyla beyne özellikle hipotalamusa bilgi ileterek besin alımı ve enerji
depolanmasında ayarlayıcı rol oynarlar.
Leptin, vücutta yağ dokusu miktarını ve besin alımını azaltırken, enerji
harcanmasını artırır. Vücutta yağ kitlesi ve adiposit sayısı arttıkça
plazma leptin miktarı da artar. Plazma glukoz ve insulin düzeyini azaltırken,
metabolik hızı ve fiziksel aktiviteyi artırarak vücut yağ miktarında azalmaya
neden olur.
KOLESTEROL BİYOSENTEZİ
Kolesterol 27 C’ludur ve vertebralılarda biyosentezinin çoğunluğu, KC’ de
gerçekleşir. Organizmada yaygın olarak pek çok hücre kolesterol sentezler.
Total kolesterol sentezinin % 50’sinden KC, % 15’inden barsaklar, geri kalanın
çoğundan deri sorumludur.
• Tüm C atomlarının kaynağı, Asetil coA’dır.
• NADPH indirgeyici olarak kullanılır.
• ATP de enerji kaynağıdır.
Sentez, hem sitozolde hem de endoplazmik retikulumda bulunan enzimlerin
kataliziyle, sitozolde meydana gelir.
66
BİYOKİMYA
Kolesterol, asetil coA’dan 4 aşamada sentezlenir:
1- Asetattan mevalonat sentezlenmesi: Önce 2 Asetil coA birleşip,
Asetoasetil coA oluşur. Buna üçüncü Asetil coA’nın eklenmesiyle, HMG coA
oluşur. HMG coA, keton cismi sentezinde de ara maddeydi. Ancak,
keton cismi sentezi mitokondride gerçekleşiyordu. Kolesterol biyosentezi ise
sitoplazmada yer alır.
HMG coA’dan HMG coA redüktaz enzimi ile, mevalonat sentezlenir. Bu
arada, NADPH kullanılır.
2- Mevalonatın 2 aktif izoprene dönüşümü: Mevalonata 3 ATP
molekülünden 3 P grubu transferiyle olur.
Kolesterol sentezinde oluşan ilk aktif izopren -- İsopentenil pirofosfat
Kolesterol sentezinde oluşan ikinci aktif izopren -- Dimetil allil pirofosfat’dır.
3- Squalen sentezi: 2 aktif izopren birleşir, bunlara 3. bir aktif izopren
eklenerek, 15 C’lu Farnezil oluşur. 2 mol Farnezil birleşerek de Squalen elde
edilir.
4- Squalenin 4 halkalı steroid nükleusuna dönüşümü: Bu yolda oluşan
ilk halkalı ara madde; Lanosteroldür. Bundan çok basamaklı değişiklikler ile
kolesterol sentezlenir. Kolesterol esterleri; KC’ de ACAT ( Acil coA Kolesterol
Transferaz) aktivitesiyle oluşurlar. Bu enzim, yağ asitlerinin coA’dan kolesterole
transferini sağlar. Oluşan ester kolesterol, serbest kolesterole oranla
daha hidrofobiktir.
Kolesterol Biyosentezinin Regülasyonu
** Memelilerde kolesterol biyosentezi; hücre içi kolesterol konsantrasyonu ve
hormonlarla düzenlenir.
** Hız kısıtlayıcı basamak enzimi olan HMG coA Redüktaz;
• Belirlenememiş kolesterol esterleri
• Mevalonat
• Fosforilasyon (glukagon ile)
• Hücre içi yüksek kolesterol seviyeleri ile inhibe olur.
Glikokortikoidler de HMG coA redüktaz aktivitesini azaltırlar. Oysa, İnsulin
verilmesi enzimi aktive eder.
Genetik familial hiperkolesterolemi’de, kan kolesterol seviyeleri aşırı yüksektir
ve ateroskleroz çocukluk çağında başlar. Bu kişilerde, LDL reseptörleri
defektlidir ve kolesterolün reseptöre bağlı uptake’i oluşamaz. Sonuçta kandan
kolesterol temizlenemez. Endojen kolesterol sentezi, kan kolesterolünün artmış
seviyelerine rağmen devam eder. Çünkü, ekstrasellüler kolesterol sitozole
giremez ve intrasellüler kolesterol sentezini düzenleyemez. Lovastatin ve
Kompaktin, bu hastalarda kullanılmaktadır. Bu ilaçlar, HMG coA Redüktazın
yarışmalı inhibitörüdürler ve kolesterol sentezini inhibe ederler. Bunlar,
safra asitlerini bağlayıp, emilimini engelleyen reçinelerle kombine verilirlerse,
etkinlikleri daha da artar.
** Kolesterolden oluşan pregnenolon tüm steroid hormonların ön
maddesidir.
** Kolesterol biyosentezindeki ara maddelerin çeşitli alternatif gelecekleri
vardır:
67
BİYOKİMYA
İsopentenil pirofosfattan;
• Vitamin A, vitamin E ve vitamin K
• Karotenoidler
• Klorofilin fitol zinciri
• Dolikol (Alkol yapılı)
• Kinon elektron taşıyıcılar sentezlenir.
KOLESTEROL YIKIMI
Kolesterolün halka yapısı insanlarda, CO2 ve H2O’ya metabolize edilemez.
Vücuttan günde yaklaşık 1 gram kolesterol atılır. Daha ziyade sterol halkası şeklinde
vücuttan şu şekillerde kaybedilir:
1- Feçesle atılan safra asitlerine dönüşür.
2- Safra içine yapısı değişmeden salgılanır.
Bunların çoğu yeniden emilir yani entero hepatik dolanımı vardır. Kolesterolün %
50’si, safra asitlerinin de % 97’si barsaklardan geri emilerek tekrar kazanılır.
Atılmak üzere barsağa taşınan kolesterolün bir kısmı, barsak bakterilerince
indirgenerek koprosterol ‘e çevrilir ve dışkıyla atılır.
PLAZMA LİPOPROTEİNLERİ
1234-
Şilomikronlar
Çok düşük dansiteli lipoproteinler (VLDL)
Düşük dansiteli lipoproteinler (LDL)
Yüksek dansiteli lipoproteinler (HDL)
Plazma lipoproteinlerinin bileşimi:
Lipoproteinlerce taşınan başlıca lipidler, diyetle alınan veya de novo sentezle
elde edilen TG’ler ile, serbest veya ester kolesteroldür. Ortada bir nötral
çekirdek bulunur ve TG ve/veya ester kolesterol içerir. Bu kısmın çevresinde,
apoproteinler, fosfolipid ve serbest kolesterolden oluşmuş bir kabuk kısım
bulunur. Kabuk bileşenlerin polar kısımları, yüzeye yakın bulunarak, lipoprotein
molekülünün suda eriyebilmesini sağlarlar.
• TG’ler; şilomikron ve VLDL’ de hakim olan lipiddir.
• Kolesterol, LDL’ de hakim olan lipiddir.
• Fosfolipidler, HDL’ de hakim olan lipiddir.
Şilomikronlar, yoğunlukları en az, fakat boyutları en büyük partiküllerdir
ve en az protein en çok lipid içerenlerdir. HDL ise, en yoğun plazma
lipoproteinidir.
Elektroforetik mobilitelerine göre ayrım;
•
•
•
•
•
Şilomikronlar göçmezler ve başlangıçta bulunurlar.
HDL: En hızlı gidendir ve α globülin bandında bulunur.
VLDL: 2. hızlı gidendir ve pre- β globülin bandında bulunur.
LDL: 3. hızlı gidendir ve β globülin bandında bulunur.
IDL: Normal elektroforezde bant oluşturmaz ve VLDL metabolizması ile
oluşan bir ara lipoproteindir.
68
BİYOKİMYA
Dansite
Protein
Lipoprotein
(g/ml)
Şilomikronlar
< 1.006
2
VLDL
0.95-1.006
10
LDL
1.006-1.063
23
HDL
1.063-1.210
55
Bileşim (% ağırlık)
Serbest
Ester
Fosfolipid Trigliserid
Kolesterol Kolesterol
1
3
9
85
7
12
18
50
8
37
20
10
2
15
24
4
Apoproteinler:
Glikoprotein yapılıdırlar. Lipoproteinlerin yapısal bileşeni olmalarının yanı sıra,
bazı enzimlerin aktivatörü veya koenzimi olmaları da önemli görevleridir. Pek
çok alt sınıfları vardır ve bazılarının fonksiyonu henüz belirlenememiştir.
• Apo B100 en yüksek molekül ağırlıklı apoproteindir.
• Apo A’lar hem karaciğer hem barsaklarda, Apo B48 barsaklarda, diğerleri
ise karaciğerde sentezlenirler.
• Apo E Argininden zengindir. Yapısındaki bu amino asit kalıntılarının
fonksiyonunda arcılık yaptıkları kabul ediliyor.
Yüzeysel tabakada bulunan bu bileşenlerin fonksiyonlarını şöyle
sıralayabiliriz.
1- Spesifik lipoproteinlerin sentezi ve sekresyonu için gereklidirler.
2- Yüzeysel tabakanın ve dolayısıyla tüm molekülün stabilizasyonunu
sağlarlar.
3- Lipoproteinlerin transformasyonunda enzim kofaktörüdürler.
Apo C-II -- LPL’ ın
Apo A-I -- LCAT’ın kofaktörüdürler.
4-Lipid transfer protein olarak rol oynayabilirler.
HDL’ deki Apo D (CETP)
5-Dokularda lipoprotein reseptörleri ile karşılıklı etkileşim için, tanınma sinyali
verebilirler.
LDL reseptörü için, Apo B100 ve Apo E
Kalıntı reseptörü için, Apo E
Apoprotein Molekül ağırlığı
İlgili Lipoprotein
Fonksiyon (Bilinen)
Apo A-I
28.331
HDL
LCAT aktivatörü
Apo A-II
17.380
HDL
LCAT inhibitörü
Apo B48
240.000
ŞM
----
Apo B100
513.000
VLDL, LDL
LDL reseptörlerine bağlanır.
Apo C-I
7.000
VLDL, HDL
LCAT aktivatörü (?)
Apo C-II
8.837
ŞM, VLDL, HDL
LPL aktivatörü
Apo C-III
8.751
ŞM, VLDL, HDL
LPL inhibitörü (?)
Apo D
32.500
HDL
CETP
Apo E
34.145
ŞM, VLDL, HDL
Lipoprotein kalıntı reseptörü
Apoproteinlerin Bazı Özellikleri
69
BİYOKİMYA
LİPOPROTEİN (a):
Plazmada büyük miktarlarda bulunduğu zaman koroner kalp hastalığı
riskini artırdığı düşünülen bir partiküldür. Yapısal olarak, LDL ile benzerdir.
Tek farkı, ek olarak apoprotein (a) içermesidir. Apo (a), tek bir bölgeden
kovalan olarak Apo B100 ile bağlıdır. Yapısı, amino asit içeriği açısından
plazminojene benzer. Plazminojen, plazminin öncülüdür ve plazmin fibrin
pıhtılarının çözünmesini sağlar. Bundan hareketle, Lipoprotein (a)’nın kalp
krizlerini başlatan ve hücre proliferasyonuna neden olan kan pıhtılarının
yıkımını yavaşlattığı varsayılmaktadır.
LİPOPROTEİN (x):
Obstrüktif KC hastalıklarında ve LCAT yetmezliğinde görülen anormal bir
lipoproteindir. LDL dansitesine uyar.
HİPOLİPİDEMİLER
1- Hipobetalipoproteinemi : LDL azalması : Apo B100 ve Apo B48
sentezinde yetersizlikle olur. Hastaların yaşam sürelerinin belirgin bir şekilde
artması beklenir.
2- Abetalipoproteinemi: LDL yokluğu: Akantozis: Apo B100 içeren
lipoproteinlerin sentez ve/veya sekresyonunda defekt vardır. Özellikle LDL
total olarak bulunmaz. Eritrositlerin % 50-70’i dikensi uzantılar içerir ve
akantozis adı buradan gelir.
Vitamin K malabsorbsiyonuna bağlı olarak Protrombin zamanı uzar.
3-Hipoalfalipoproteinemi : HDL azalması : Altta yatan sebep açıkça
belirlenememiştir. Koroner arter hastalık riski artmıştır.
4-Tangier Hastalığı : HDL yokluğu: Oransal olarak selim bir durumdur.
Çünkü, RES’ de kolesterol esterlerinin birikmesine rağmen, majör organ
fonksiyonları genellikle bozulmamıştır. Tangier hastalığında majör problem,
ateroskleroza artmış eğilimdir.
Primer Hiperlipoproteinemiler
• Tip I Hiperlipoproteinemi : Familial Şilomikronemi : Yetersiz veya etkisiz
LPL, anormal miktarlarda şilomikron birikimine neden olur.
Şilomikron birikimi, son derece yükselmiş TG seviyeleriyle sonuçlanır.
Tokluk kan örneklerinde, yüzeyde karakteristik kremamsı tabaka bulunur.
Lipoprotein elektroforezinde, artmış şilomikronlarla birlikte, hafifçe artmış VLDL
ve azalmış HDL saptanır. Serum kolesterol seviyeleri hafifçe artmış olabilir.
• Post heparin lipolitik aktivite yetersizdir. Çünkü heparin, heparan
sülfat içinde yerleşmiş LPL’ı serbestleştirerek lipoliz yapar.
• Tip II Hiperlipoproteinemi : Primer Hiperkolesterolemi : Artmış LDL:
Sebep azalmış hücresel LDL uptake’idir. Tip IIa yalnız LDL artışı ile giderken,
Tip IIb’de LDL + VLDL artışı birliktedir.
• Tip III Hiperlipoproteinemi : Familial Disbetalipoproteinemi : Artmış
IDL: Bunlarda şilomikron kalıntılarının ve IDL’ nin hepatik reseptörlerce
tanınmasında görevli olan Apo E’de defekt vardır. Normal VLDL ve
şilomikron sentezi olabildiği için, şilomikron kalıntıları ve IDL’ nin birikimiyle
gider.
70
BİYOKİMYA
Lipoprotein elektroforezinde, normalde gözlenmeyen IDL’ nin varlığıyla, geniş
β bandı oluşur.
• Tip IV Hiperlipoproteinemi : Familial Hipertrigliseridemi :
Artmış VLDL : Primer bozuklukta defekt VLDL oluşumunda artma,
katabolizmasında azalma veya her iki durumun birlikte bulunmasıdır.
Lipoprotein elektroforezinde, artan VLDL sebebiyle yükselmiş pre β
bandı görülür.
Tip V Hiperlipoproteinemi : Familial Kombine Hiperlipidemi : Artmış VLDL
+ Artmış Şilomikronlar: TG’den zengin lipoproteinlerin azalmış katabolizması
(Apo C II kusuru), aşırı üretimi veya her iki sebebin kombinasyonu ile oluşan
belirgin bir şekilde yükselmiş TG seviyeleriyle gider.
VLDL ve şilomikronların birlikte artışları ile, bekletilen serumda kremamsı
üst tabaka ve bulanıklık birliktedir.
• Tip I ve V’ de şilomikron artışı baskındır ve koroner arter hastalıklarına
eğilim esas bozukluk olarak saptanmaz.
• Tip I’e eksojen, Tip IV’e endojen hiperlipoproteinemiler de denir.
• Serum VLDL miktarı = TG/5
• Serum LDL miktarı = Total kolesterol – (HDL + TG/5)
VİTAMİNLER VE ANTİOKSİDAN SAVUNMA SİSTEMLERİ
I-SUDA ÇÖZÜNEN VİTAMİNLER:
Çoğu, koenzimlerin ön maddeleridirler ve spesifik atom veya fonksiyonel grupları
taşırlar. Genellikle vücutta depolanmazlar (kobalamin ve folik asit KC’ de
depolanır) ve toksik değildirler (Niasin, Askorbik asit ve Piridoksin’in
yüksek dozlarda alınması dışında). Çünkü, ihtiyaçtan fazla alındıklarında
idrarla atılabilirler.
DİYETSEL ÖN MADDE
TİAMİN
RİBOFLAVİN
NİASİN
TAŞINAN KİMYASAL
GRUPLAR
Aldehitler
Elektronlar
Hidrit iyonu (:H’)
KOENZİM
Tiamin Pirofosfat
Flavin Adenin Dinükleotid
Nikotinamid Adenin
Dinükleotid
PANTOTENİK ASİT
Açil grupları
Koenzim A
PİRİDOKSİN
Amino grupları
Piridoksal Fosfat
KOBALAMİN
H atomları ve alkil grupları
Deoksi adenozil kobalamin
BİOTİN
Karbondioksit
Biotin
FOLAT
Tek C’lu gruplar
Tetrahidro folat
Bazı Vitaminlerin Aktif Şekilleri ve Koenzim Olarak Davranışları
71
BİYOKİMYA
1- Vitamin B1 = Tiamin : Enerji metabolizmasında, özellikle karbonhidrat
ve amino asit metabolizmalarında koenzim olarak rol alır. Aktif şekli Tiamin
Pirofosfat (TPP)’ dır.
a- PFY’ da görevli transketolaz enziminin koenzimidir.
b- α-Keto Asitlerin (Piruvat ve α-keto glutarat dehidrogenaz reaksiyonları)
oksidatif dekarboksilasyonunda koenzimdir.
c- Dallı zincirli amino asitlerin α-keto asitlerinin dekarboksilasyonunda
da koenzimdir.
* Eksikliğinde piruvat ve amino asit yıkılımı azalırken, yağların yıkılımı artar.
* Eksikliğinde Beriberi hastalığı oluşur.
Tiamin eksikliği kronik alkoliklerde ve gelişmemiş ülkelerde sıktır.
Wernicke Ensefalopatisi = Wernicke-Korsakoff Sendromu da Tiamin
eksikliği ile oluşur. Apati, hafıza kaybı ve göz kürelerinde anormal oynamalarla
gider.
Eritrosit Transketolaz (ETK) aktivitesinin ölçümü, tiamin göstergesidir.
Bu enzim, TPP varlığında optimal aktivite gösterir.
Furosemid veya etakrinik asit gibi bazı diüretikler, Tiamin eksikliğine yol
açabilirler.
2- Vitamin B2 = Riboflavin : FMN ve FAD koenzimlerinin bileşiğidir. Bu
koenzimler çeşitli oksidasyon / redüksiyon reaksiyonlarında rol alırlar.
Eksikliği diğer vitaminlerin, özellikle Tiamin ve Niasin eksiklikleri ile birlikte
olur. Yol açtığı spesifik bir hastalık yoktur. Dermatit, ağız köşelerinde çatlaklar
ve glossit oluşur.
GSH Redüktaz aktivitesi, riboflavinin fonksiyonel durumunu yansıtır.
Riboflavin ışığa hassastır ve fototerapi gören yeni doğanlarda eksikliği
oluşabilir.
3- Vitamin B3 = Niasin: Diyetsel triptofandan sentezlenir. Esansiyel bir
amino asit olan triptofandan organizmada sentezlenebilmesi yüzünden bir
bakıma klasik bir vitamin değildir. Nikotinik asit ve nikotinamid de bu
grup bileşiklerdir. Aktif formları, NAD+ ve NADP+’dir. Bunlar, oksidasyon /
redüksiyon olaylarında rol alırlar. (Dehidrogenaz reaksiyonlarında)
Eksikliğinde, Pellegra hastalığı = 4 D hastalığı (Diare, Dermatit, Demans)
oluşur. Tedavi edilmezse ölümle (Death) sonuçlanır.
Nikotinik asit, plazma kolesterolünü düşürmek için, tedavide uygulanmıştır.
Etkisini lipolizi inhibe ederek yapar. Adipoz dokudan KC’e yağ asidi akımı
azalır ve VLDL, IDL ve LDL azalır.
Yüksek doz Niasin kullanımı histamin saldırarak, şiddetli flushing, kaşıntı,
gastro intestinal bozukluklar ve astım krizi oluşturabilir. Akantozis Nigrikans
oluşabilir. Günde 3 g.’dan fazla dozlarda, serum ürik asit ve tokluk glukoz
seviyelerini artırabilir. Yüksek dozlarda ayrıca, hepatotoksik olabilir.
** Vitamin B6’nın aktif formu olan PLP, triptofandan NAD+ sentezlenen yolda
kofaktördür. Bu yüzden, vitamin B6 yetmezliğinde, Niasin eksikliği belirtileri
de oluşabilir.
** Pek çok vitaminin tersine, gebelikte niasin gereksinimi artmaz.
72
BİYOKİMYA
4- Vitamin B5 = Pantotenik asit: Aktif şekli, co A ve ACP (Acil Taşıyıcı
Protein) ‘dir. Tiol grubu ile acil radikallerinin taşınmasını sağlar. ACP, yağ asidi
sentaz kompleksinin bir parçasıdır.
İnsanda eksikliği pek görülmez.
5- Vitamin B6 = Piridoksin: Piridoksal ve piridoksamin gibi bağlantılı
bileşiklerin tümünü içerir. Piridin türevidirler ve aktif formları, PLP (Piridoksal
Fosfat)’dır.
** PLP;
• Transaminasyonda
• Nonoksidatif Deaminasyonda
• Amino asitlerin dekarboksilasyonunda (amino asitlerden biyolojik amin
oluşumunda) ve
• Kondansasyon (Hem sentezinde) reaksiyonlarında kullanılır.
Nadir görülen eksikliğinde; konvülzyonlar, dermatit, bulantı ve kusma gibi
gastrointestinal bozukluklar ve sideroblastik aneminin bir formu oluşur.
Uzun süre 2 g/günden oldukça fazla alınırsa şiddetli periferal nöropatilere
yol açabilir. Ataksi, perioral uyuşukluk, vibrasyon ve pozisyon duyusunun
kaybı ile gider.
• Bazı amino asitlerin hücre membranından geçmesini kolaylaştırdığına
inanılır. Yani barsaktan amino asit emilimini artırır.
6- Vitamin B9 = Folik asit = Pteroil glutamik asit: Tek C transfer
reaksiyonlarında anahtar rol oynar. Aktif şekli tetra hidro folat (H4 Folat)’tır.
Pürin sentezi ve amino asit interkonversiyon reaksiyonlarında görevlidir.
Folat eksikliğinde; hücre bölünmesi ve protein sentezi bozulur. Megaloblastik
anemi ve büyüme geriliği görülür. Eritropoetik kök hücrelerde DNA sentezinin
azalması aneminin nedenidir.
Histidin yüklenmesiyle, idrarda FİGLU (Form imino glutamik asit) artar.
Metotreksat, folik asit anoloğudur ve folattan H4 folat sentezini gerçekleştiren,
Dihidrofolat redüktazın yarışmalı inhibitörüdür.
7- Vitamin B12 = Kobalamin: Corin Halkası içinde Kobalt içerir. Yapısında
C-Co bağı vardır. Emilimi ileumdan ve mideden salgılanan özel bir protein
(İntrensek faktör) varlığında olur. Aktif şekilleri, metil kobalamin ve
deoksi adenozil kobalamindir. Karaciğerde metilli, hidroksilli ve adenozilli
formlarda depo edilmektedir.
İnsanda 2 reaksiyon için gereklidir:
a- Metyonin sentaz reaksiyonu için (Homosisteinden metyonin sentezinde)
b- Metil malonil co A mutaz reaksiyonu için gereklidir.
Eksikliğinde, anormal yağ asitleri birikir ve hücre zarının yapısına katılır.
Nörolojik bulgulara yol açar. Pernisiöz anemi oluşur.
Schilling Testi ile; aneminin İntrensek faktör eksikliğinemi, B 12 vitamini
alım eksikliğinemi yoksa terminal ileumdan emilim bozukluğuna mı bağlı
olduğu araştırılır.
Bakterilerce barsaklarda sentezlenir. Hayvansal kaynaklıdır. Bitkilerde hiç
bulunmaz.
73
BİYOKİMYA
8- Biotin = Vitamin H: Karbondioksit taşıyıcı olarak, karboksilasyon
reaksiyonlarında rol alır.
Diyetin yanı sıra, barsak bakterilerince de sentezlendiğinden eksikliği
pek görülmez. Çiğ yumurta akında bulunan AVİDİN, biotinle bağlanarak
emilimini engeller ve yetmezliğe yol açar.
9- Askorbik Asit = Vitamin C: Aktif hali vitaminin kendisidir. Hidroksilasyon
reaksiyonlarında rol alır.
Gerekli olduğu yerler şunlardır:
a- Kollajen sentezinde prolil ve lizil kalıntılarının hidroksilasyonunda
b- Tirozin yıkılımında (normal amino asit metabolizmasında)
c- Tirozinden epinefrin sentezinde (adrenal hormon sentezi) - ACTH uyarısı
ile C vitamini tüketimi artar. Çünkü, NA’den A sentezleten PNMT (Fenil
Etanolamin N-metil Transferaz) aktivitesi glikokortikoidlerle artıyor.
d- Safra asidi sentezinde, 7 a-Hidroksilaz basamağında
e- Barsaklardan demir emiliminde- Normal ferritin/ hemosiderin
oranlarının korunmasını sağlayarak, demirin depolanma ve dağılımını
düzenler.
f- Antioksidan olarak çeşitli reaksiyonlarda (lökosit fonksiyonlarında, pek
çok drog metabolizmasında) kullanılır. C vitamini; moleküler oksijen,
nitrat, sitokrom a ve c için indirgeyici bir ajandır.
Kanama Zamanı; platelet fonksiyonları ve vasküler bütünlük için önemli bir
göstergedir. C vitamini lizil hidroksilaz kofaktörü olarak kollajen oluşumunda
görevlidir. Böylece, C vitamin eksikliğinde kan damarları frajil olarak dermis
içine kanamalara yani purpuralara neden olur.
Eksikliğinde Skorbüt hastalığı oluşur. İnfantil Skorbüt Barlow Hastalığı
olarak da bilinir.
Akut toksisite görülmez. Ancak uzun süre günde 1 gramdan fazla alındığında;
barsaktan vitamin B 12 absorbsiyonunu etkileyebilir, östrojen kullanan
kadınlarda östrojenin kan seviyelerini artırır ve böbrekte oksalat taşlarının
oluşumuna zemin hazırlar.
10-Vitamin P = Kapiller geçirgenliğini düzenleyen bir glikoziddir.
II-YAĞDA ÇÖZÜNEN VİTAMİNLER: A, D ve K vitaminleri öncelikli olarak
KC’ de; E vitamini ise adipoz dokuda depolanırlar. İdrarda atılamamaları
birikmelerine neden olur. Özellikle A ve D vitaminleri, fazla miktarda
alındıklarında birikerek toksik olurlar.
1-Vitamin A = Retinol: Görme, büyüme, üreme ve epitel dokunun
devamlılığının sağlanmasında görevli bir grup maddeyi içerir. Bunlara
retinoidler denir. Retinoik asit ve retinal sayılabilir.
Sebze ve meyvelerde bulunan karoten, bunların prekürsörüdür. Plazmada
retinol bağlayıcı protein (RBP) ile taşınır.
74
BİYOKİMYA
Gözde görme olayı;
Karanlıkta Rodopsin (11-cis retinal+Opsin)
↓
Aktif Rodopsin (All trans retinal+Opsin)
↓
Beyne elektrik sinyal iletimi ve görme olayı
Eksikliğinde, en erken bulgu gece körlüğüdür. Uzadıkça, konjonktiva ve
korneada kuruluk (Kseroftalmi ve konjonktivada BİTOT lekeleri) olur,
ilerlerse ülser ve körlük gelişir. Büyüme geriliği, akneler, üreme bozuklukları,
menstrüel siklus bozuklukları, artmış kanser riski, apati ve hidrosefali vardır.
Antioksidan olarak kronik hastalıkların önlenmesinde rol oynar.
Hipervitaminoz A: Günde 7,5 mg’dan fazla alındığında oluşur. Ciltte
kuruluk ve kaşıntı, kemik ve eklem ağrıları, saç dökülmesi, kilo kaybı,
hepatosplenomegali ve KİBAS oluşur.
** A vitamininin hem eksikliğinde, hem de toksisitesinde psöudotümör
serebri oluşur.
2-Vitamin D = Kalsiferol: Bitkilerde ergokalsiferol (Vitamin D2),
hayvanlarda kolekalsiferol (Vitamin D3) şeklinde bulunur. İskelet oluşumu
ve mineral homeostazisi için gereklidir.
En aktif şekli; 1, 25 (OH)2 D3’dür.
Kanda bulunan majör formu; 25 OH D3 ‘dür. En toksik vitamindir.
3-Vitamin E = Tokoferol : Güçlü antioksidandır. Serbest radikalleri tutarak
doymamış yağ asitlerinin oksidasyonunu önler. Hücre membran bütünlüğü ve
membran seviyesi olaylar için önemlidir. Mesela ; drog metabolizması, hem
biyosentezi, ETZ ve Nöromusküler uyarılma gibi...
α-tokoferol: En yaygın bulunan
Biyolojik olarak en aktif olan
En çok ölçülen formudur.
Eksikliği sadece prematürelerde görülür.
Antisterilite vitamin de denir.
Yağda eriyen vitaminler içinde en az toksik olandır.
4-Vitamin K = Protrombin Faktör: Bitkilerde Fillokinon (K1), barsak
bakteriyel florasında Menakinon (K2) şeklindedir.
• Faktör II, VII, IX ve X sentezlerinde,
• Protein C ve S sentezlerinde,
• Osteokalsin sentezinde gereklidir.
Bu faktörlerin glutamik asitlerinin gama karboksilasyonu KC’ de oluşur ve K
vitaminine bağımlıdır.
K vitamini barsak bakterilerince sentezlenebilir.
İnfantlarda fazlalığı, hiperbilirubineminin güçlenmesine ve kernikterusa yol
açar. Gebelere verilmesi yeni doğanda sarılığa yol açabilir.
75
BİYOKİMYA
Warfarin, Vitamin K’ nın sentetik anoloğudur ve protrombin oluşumunda
yarışmalı inhibitör olarak rol oynar. Artmış kan pıhtılaşmasının tehlikeli
olduğu cerrahi hastalarında ve koroner trombozda kullanılır.
** Protrombin zamanı K vitamini durumunun fonksiyonel göstergesidir.
Referans aralık, 11-15 saniyedir.
ANTİOKSİDAN SAVUNMA SİSTEMLERİ
Antioksidan savunma sistemleri, serbest oksijen radikallerine karşı 3 yolla etkilerini
gösterirler:
1- Radikal reaksiyonlarının sona erdirilmesi
2- Radikal oluşumunun sınırlandırılması
3- Oluşan radikallerin detoksifikasyonu
1-Radikal reaksiyonlarının sona erdirilmesi: Bu maddeler, çeşitli radikalleri
ortadan kaldırarak zincir reaksiyonlarının ilerlemesine engel olurlar.
E vitamini : Hücre zarındaki en önemli zincir kırıcı antioksidandır.
C vitamini: Plazmadaki radikallere karşı ilk koruyucu sistemdir.
A vitamini: Lipofilik antioksidanlardır.
Ürik asit: Suda çözünen bir antioksidandır.
Bilirubin: Etkili bir peroksit radikali temizleyicisidir. Yeni doğanın bilinen en
güçlü antioksidanıdır. 10 mg/dl üzerinde serbest radikal hasarını önler.
Ubikinon: Zar fosfolipidlerini oksidatif hasardan korur.
Selenyum: Glutatyon Peroksidazın hem sentezi, hem de aktivasyonu için
gereklidir.
2-Radikal oluşumunun sınırlandırılması: Serbest radikal öncülerini deaktive
ederek, radikal üretimini önlerler. Metal iyonlarını bağlayan ekstrasellüler
antioksidanlardır.
Transferrin:Bağladığı demir, hidroksil radikal oluşumu veya lipid peroksidasyonunda
rol alamamaktadır.
Albümin:Bakırı bağlayarak, bakır iyonlarının yol açtığı lipid peroksidasyonu ve
hidroksil radikal oluşumunu inhibe eder.
Seruloplazmin: Bakırı bağlayarak etki eder.
Haptoglobin ve hemopeksin: Lipid peroksidasyonunu hızlandıran miyoglobin
ve hemoglobinin etkilerini, Hem ve Hb’i tutarak engellerler.
3-Oluşan radikallerin detoksifikasyonu: Memeli hücrelerinde radikal
detoksifikasyonunda görev alan SOD, Katalaz ve GSH peroksidaz örneklerdir.
Glutatyonlu sistemin tamamlanması için, GSH redüktaz ve Glukoz 6 Fosfat
Dehidrogenaz da devreye girerler.
76
BİYOKİMYA
HORMONLAR
HORMONLARIN SINIFLANDIRILMASI ve SEKONDER
HABERCİLER
Hormonlar, çok hücreli organizmalarda farklı hücrelerin aktivitelerini düzenleyen
endokrin sistemdeki kimyasal habercilerdir.
Hormonların hepsi kana, buradan da etkinin görüleceği hedef hücreye giderler.
Hormonların hücrede etki gösterebilmesi için spesifik moleküllere bağlanmaları gerekir,
bu moleküllere reseptör denir.
Reseptörler; makromoleküllerdir ve genellikle glikoprotein yapılıdırlar.
Sınıflandırma:
Yapılarına göre 4’e ayrılırlar;
1- Peptid ( = protein ) yapılı olanlar: Hİpotalamus, hipofiz ve pankreas
hormonları. Yarılanma ömürleri kısa, 5-60 dk’dır.
2- Steroid yapılı olanlar: Kolesterol türevi hormonlar: Adrenal korteks ve gonad
hormonları. Yarılanma ömürleri uzun, 60-100 dk’dır.
3- Amino asit ( = Tirozin ) türevi olanlar: Tiroid ve adrenal medulla hormonları.
Adrenalinin yarılanma ömrü 1 dk’dan kısa iken, Tiroksininki yaklaşık 1
haftadır.
4- Eikosanoidler: Yağ asidi türevi hormonlar: 20 C’lu PUFA’dan oluşurlar.
ETKİ MEKANİZMALARI
1- Hücre zarı üzerinde bir reseptöre bağlanıp, membrana bağımlı adenilat siklazı
aktive ederek.
2- Hücre zarı üzerinde bir reseptöre bağlanıp, henüz açıklanamamış mekanizmalarla
hücreye sinyal ileterek.
3- Hücre içi reseptörlere bağlanarak: Hormon-reseptör kompleksi, modüle edici
gen ekspresyonunu ve yanıt ortaya çıkmasını sağlar. ilk hormon - reseptör
etkileşimi sitozolde olup, nükleusa nakledilebilir veya direkt nükleus içinde
olabilir.
Etki mekanizmalarının incelenmesi:
I- Peptid yapılı hormonlar ile katekolaminlerin reseptörleri hücre
yüzeyindedir ve hedef dokularına proteinlere bağlanmadan taşınırlar.
Primer haberci hormondur. Sekonder haberciler ise ; cAMP, cGMP, Ca ve
fosfotidilinozitol yıkılım ürünleri (inozitol 1,4,5- trifosfat ve diaçilgliserol)
olabilir.
Bazı hormonlar için, sekonder haberciler bilinmez. Bu hormonları 2 grupta
inceleyebiliriz:
77
BİYOKİMYA
A- İnsulin ve çeşitli büyüme faktörleri: Bunlar membran reseptörüne
bağlandıktan sonra muhtemelen, tirozin kinaz bölgelerinde fosforilasyona
neden olurlar. Ancak, fosforile olan bu bölgelerin hücre içindeki enzimlerin
aktivitelerini nasıl değiştirdiği bilinmiyor. Bazı onkojen virusların da
bu şekilde etki ettiği sanılıyor. İnsulin için söz konusu olan bir başka
etki mekanizması ise, indirekt olarak hücre içi fosfodiesterazı aktive
ederek cAMP düzeylerini düşürmesidir. Glukagona ters etkilerinde bu
mekanizmanın kullanıldığı sanılıyor.
B- Büyüme Hormonu, Prolaktin ve Koryonik Somatotropin: Bunların
reseptöre bağlandıktan sonra nasıl etki ettikleri bilinmiyor. Ancak bu 2
grup arasında bazı ilişkiler mevcut. Örn, GH bazı etkilerini IGF-I (=İnsulin
Like Growth Factor) aracılığı ile yapar.
BİLİNEN SEKONDER HABERCİLER
1- cAMP:Adenilat siklaz yolu : Bu yolla etki yapan hormonlar, reseptör yakınında
bulunan G-proteinleri (=sinyal ileti proteinleri) aracılığı ile hormonal işaretlerini
diğer hücresel bileşenlere iletirler.
Adenilat siklaz, ATP`den, cAMP ve PPi oluşumunu katalizler. Enzim büyük bir integral
zar proteinidir ve reseptöre G-proteini aracılığıyla bağlanır.
G-proteini, α, ve γ olarak isimlendirilen 3 alt birimden oluşmuş, intramembranel
bir proteindir. Guanin nükleotidlerini bağlar. 2 formda bulunur, GTP bağlanmışsa
adenilat siklaz aktive olur, GDP bağlanmışsa olmaz. Normalde GDP bağlıdır,
hormon-reseptör kompleksinin oluşmasıyla GTP`ye çevrilir. Geri dönüşü GTPaz
ile mümkündür. (**Kolera toksini GTPazı inhibe eder.) Aktive adenilat siklaz hücre
içi cAMP`yi arttırır. cAMP hücre içinde kendisine spesifik protein kinazı aktive
eder. Bu da spesifik hücresel proteinleri fosforiller. Bu kovalan modifikasyondur.
Fosforillenen enzimlerin kimisi aktive, kimisi inaktive olur.
cAMP`nin parçalanması, siklik nükleotid fosfodiesteraz ile olur, metilli
ksantinler, kafein ve teofilin bu enzimi inhibe eder.
Etkinin sona ermesi:
Ya G proteininin bağlandığı GTP`nin GTPaz ile GDP`ye çevrilmesiyle veya
cAMP`nin fosfodiesteraz ile parçalanmasıyla olur. Sekonder haberci olarak
cAMP kullanan hormonların çoğu adenilat siklazı aktive ederler ve G
stimülatör protein kullanan hormonlar olarak bilinirler. Somatostatin,
Asetil kolin, Anjiotensin II, Opiatlar ve α2 adrenerjikler ise adenilat
siklazı inhibe eden maddelerdir. Yani bunlar G inhibitör protein
kullanırlar.
2- cGMP : Aynen cAMP gibi oluşur. Guanilat siklazın kataliziyle GTP`den
meydana gelir. Atriopeptidlerden ANP (=Atrial Natriüretik Peptid) membrana
bağımlı guanilat siklazı aktive ederek cGMP oluşturur. Guanilat siklaz ve cGMP,
hücrelerin çoğunda vardır ama cAMP`den daha azdır. Nitrik oksit (=NO) de
cGMP bağımlı bir maddedir.
3- İnozitol trifosfat (IP3) ve Diaçilgliserol : Hücre zarında bulunan membran
lipidlerinden olan fosfatidil inozitol 4,5 bisfosfat; Fosfolipaz C ile parçalanarak,
IP3 ve diaçilgliserol oluşur. Her ikisi de ikinci habercidir.
78
BİYOKİMYA
IP3`ün cAMP`den farkı, direkt enzim aktivasyonu yapmamasıdır. Hücre içi Ca
konsantrasyonunu artırır. ER`dan depo Ca’u, sitozole saldırır. Ca-kalmodulin
kompleksi oluşur, bu kalmodulin bağımlı protein kinazı aktive eder. Bu da
fosforilasyon yapar. Hem cAMP hem IP3 birlikte kullanılabilir. IP3 çok kısa ömürlüdür.
Etkinin sona ermesi için, IP3 inozitol trifosfataz enzimi ile parçalanır.
Diaçil gliserol de Ca ile birlikte, membrana bağlı protein kinaz C’ yi aktifler.
Bu enzim de, hedef enzimlere ATP’den fosfat transfer ederek, bu enzimlerin
aktivitelerini düzenler.
4- Ca: Hormon uyarısıyla hücre içinde arttığında kalmoduline bağlanır, kalmodulin
bağımlı protein kinaz aktive olur ve fosforilasyon olur. Etkinin sona ermesi için
ya Ca bağlı hale geçer ya da dışarı pompalanır.
Kalmodulin; bir regülatör proteindir. İskelet kasındaki Troponin-C gibi fonksiyon
yapar. Kalsiyumun fonksiyonuna aracılık eden bir ara maddedir.
II- Steroid yapılı hormonların ve D vitamininin reseptörleri, hücre içinde
sitoplazmada bulunur. Bu hormonlar ise, hedef dokularına taşıyıcı proteinler ile
götürülürler.
Hedeflerine ulaşınca taşıyıcı proteinden ayrılıp, membranı geçerek, hücre içinde
özgün reseptörlerine bağlanırlar. Oluşan hormon-reseptör kompleksi, nükleusa
transloke olur, DNA’nın spesifik bölgelerine bağlanır. Bunun sonucunda spesifik bir
genin ekspresyonunda değişiklik olur. Çoğunlukla gen ekspresyonu uyarılır ve
kodlanan proteinin sentezine yol açar. Bu tip etki oldukça geç ortaya çıkar.
Etkinin bitmesi için hormon-reseptör kompleksi kromatinden ayrılır, nükleusu terk
eder ve birbirinden de ayrılır. Bu grup hormonlar; östrojenler, glikokortikoidler,
mineralokortikoidler, progestinler, kalsitriol ve androjenlerdir.
III- Tiroid hormonları (T3 ve T4) reseptörü nükleusta olan tek hormon grubudur.
Reseptörleri nonhiston asidik proteinlerdir ve DNA segmentleriyle kompleks
yapmışlardır. Hormonun bağlanması, mRNA sentezini arttırır ve muhtemelen enzim
olan bir proteinin translasyonu olur. Reseptörün T3’e afinitesi T4`den fazladır.
HORMONLARIN İNCELENMESİ
HİPOTALAMUS HORMONLARI
• CRH : Kortikotropin Releasing Hormon
• TRH : Tirotropin Releasing Hormon
• GnRH : LHRH : Gonadotropin Releasing Hormon
• GHRH : Growth Hormon Releasing Hormon
• GHRIH : Somatostatin : Growth Hormon Inhibiting Hormon
• PIH : Dopamin : Prolaktin Inhibiting Hormon
• PRF : PRH : Prolaktin Releasing Hormon
PIH dışında diğerleri peptid veya protein yapısındadırlar. PIH amino asit
türevi, katekolaminlerden birisidir.
79
BİYOKİMYA
Hipotalamusta sentezlenen hormonlar, hipotalamik - hipofizial portal sistemle
doğrudan hipofize geçerler. Hipofiz ön lobuna etki ederek hormon salınmasına veya
salgının inhibisyonuna yol açarlar. Hipotalamus hormonlarına bu yüzden releasing
hormonlar denir. Hipofiz arka lob hormonları ise, hipotalamustan salgılanıp, arka
loba gelir ve depolanırlar.
PRF’ nin yapısı tam olarak bilinmiyor. Bazı kaynaklara göre PRF bulunmaz ve TRH,
PRL salınımını uyarıcı rolü de üstlenmiştir.
HİPOFİZ HORMONLARI
Hipofiz ( = pitüiter bez ); adenohipofiz, nörohipofiz ve ara lob olarak 3’e ayrılır.
Adenohipofiz, hipofiz ön lobu, ara lob ve sapın büyük kısmını, nörohipofiz ise arka
lobu ve sapın kalanını kapsar.
Ara lob, insanlarda gelişmemiştir, fetusta vardır ama erişkinlerde rudimenterdir.
CRH ile kontrol edilmez.
HİPOFİZ ÖN LOB HORMONLARI:
Hemen hepsi tropik hormonlardır yani başka bir endokrin bezin fonksiyonunu,
büyüme ve gelişmesini sağlarlar. Peptid-protein yapılı hormonlardır.
Hemotoksilen eozin boyası ile 3 tip hücre gösterilmiştir:
A. Kromofoblar : Boyanmazlar. Kortikotrop hücre adını alırlar ve başlıca ACTH
olmak üzere POMC ailesi hormonların kaynağıdırlar.
B. Asidofiller: Kırmızı boyanırlar. Somatotrop hücrelerden GH, laktotroplardan
PRL salınır. Yani, Somatomamotropin ailesi hormonların kaynağıdırlar.
C. Bazofiller: Mavi boyanırlar. Tirotroplar TSH, gonadotroplar FSH ve LH salarlar.
Yani Glikoprotein hormon ailesinin kaynağıdırlar.
Adenohipofiz hormonları 3 grupta incelenir:
1-POMC ailesi:
• ACTH
• β-LPH
• MSH
• Endorfinler
2- Somatomamotropin ailesi:
• GH
• PRL
• hPL (plasenta kaynaklı, human plasental laktojen = koryonik
somatomamotropin)
3-Glikoprotein hormon ailesi:
• TSH
• LH
• FSH
• hCG (plasenta kaynaklı, human koryonik gonadotropin)
80
BİYOKİMYA
HİPOFİZ ARKA LOB HORMONLARI:
Hipotalamusca sentezlenip, pasif difüzyonla ve aksonal aksla hipofize yollanan
2 hormon vardır:
Vazopressin (ADH) : Nörofizin II : Supraoptik nükleus
Oksitosin : Nörofizin I : Paraventriküler nükleus
EPİFİZ (=PİNEAL BEZ)
Serebrum 3. ventrikül arka duvarında yer alır. Esas fonksiyonu bilinmiyor.
Melatonin pineal parankim hücrelerinde triptofandan sentezlenir. Sentez
serotonin üzerinden olur. Karanlıkta melatonin yüksek, serotonin düşüktür. Bu
hormon bazı hayvanlarda gonadotropinlerin (FSH, LH) inhibisyonundan sorumlu,
fakat insanlarda bu etkisi kesin değil. Ek olarak, pineal bezin sirkadyen ritmin
kontrolünde rolü vardır.
TİROİD HORMONLARI
Tiroid bezinde 3 hormon sentezlenir.
• T3
• T4
• Kalsitonin
T3 ve T4 amino asit türevi, kalsitonin ise peptid yapılıdır. Tiroid hormonları
folikül hücrelerinde, kalsitonin ise parafoliküler hücrelerde sentezlenir.
Tiroid hormonları tirozinden sentezlenir. Biyolojik olarak aktif form, T3’dür ve
tiroid dışı dokularda T4’den oluşur. T4’ün önemli bir aktivitesi yoktur, öncü
hormondur.
Tiroid hormon sentezi için, 2 substrat gereklidir:
a- İntrensek substrat; bir glikoprotein olan tiroglobulin (TG)’dir. Folikül
hücrelerinin ribozomal ER’ unda sentezlenir, folikül lümenine verilir. Yaklaşık 120
adet tirozin içerir.
b- Ekstrensek substrat; diyette inorganik iyodür olarak bulunan elemental
iyottur.
Tiroid hormon biyosentezi
1- İyot foliküler hücrelerce aktif olarak kandan alınır. Tek değerlikli bazı
anyonlar burada iyotla yarışır. Örn; perklorat, perteknetat, tiyosiyonat. Bu
iyot uptake basamağı, tiroid hormon sentezinde hız kısıtlayıcı basamaktır.
2- Tiroid bezine alınan iyot, tiroperoksidaz ile okside edilip, aktiflenir. Bu
reaksiyon H2 O2 ve NADPH gerektirir. Aktive iyot, TG üzerindeki tirozin
bakiyelerine bağlanır. İlk iyotlanma ile 3-monoiyodotirozin (MIT), ikinci ile
3,5-diiyodotirozin (DIT) oluşur.
İyodun oksidasyon basamağı, Tioüre grubu ilaçlar ve imidazol ile inhibe edilir.
MIT ve DIT oluşumu engellenir. Bu ilaçlar, antitiroid tedavide kullanılırlar.
3- Bu iki molekül birleşir. Bunu ya tiroperoksidaz ya da bir coupling
enzim katalizler. Daha çok DIT’ lerin birleşmesiyle 3,5,3’,5’-tetraiyodotironin
(tiroksin, T4) oluşumu tercih edilir. Bir DIT ve bir MIT birleşirse de 3,5,3’triiyodotironin (T3) oluşur. Az miktarda 3,3’,5’-triiyodotironin (rT3) de
oluşabilir.
81
BİYOKİMYA
4- Bu durumda TG üzerinde bağlı DIT, MIT, T3 ve T4 bulunur. Bu şekilde
kolloidde depolanırlar. Hormon gerekince, kolloid lizozomlarda yıkılır, T4,
DIT, MIT ve az miktarda T3 serbestleşir. Sitozole verilir, T3 ve T4 dolaşıma
geçer. DIT ve MIT ise iyodotirozin deiyodinaz ile deiyodinize edilir, iyodür ya
yeniden kullanılır ya da kana verilir. Kalan kısım amino asitlerine kadar yıkılır
ve yeniden kullanılır.
Tiroid sekresyonunda T4 / T3 oranı 10 / 1’ dir.
Bütün bu kademeler TSH ile uyarılır. Folikül hücrelerinde TSH reseptörleri
bulunur, sekonder habercisi cAMP’ dir.
Tiroid hormonları kanda serum proteinlerine bağlı dolaşırlar:
a- Majör protein, tiroksin bağlayıcı globülindir (TBG): Bir glikoproteindir,
elektroforezde a1 globülin bandında yürür. T4 için yüksek, T3 için orta
derecede afinite gösterir.
b- Tiroksin bağlayan Prealbumin (TBPA, transtretin): Retinolün yanı sıra T4
de taşır. T3’ü bağlamaz.
c- İkisine de bağlanmayanlar albümine bağlanır.
d- Çok azı da serbest dolaşır. T3, T4’ten çok daha hızlı hücreler tarafından
alınır ve metabolize edilir.
Taşıyıcı proteinler T3’den çok T4 bağlarlar. Hedef dokulardaki reseptör
proteinler ise T3’e yüksek afinite gösterirler.
Dolaşımdaki T3’ün %90’ı, T4’ün periferik değişiminden gelir. Bunu sağlayan
enzim 5’-deiyodinazdır. İnhibe edilirse T4’ten rT3 oluşumu artar. Örn;
hepatik siroz ve böbrek yetmezliğinde, glikokortikoidler ile, propil tiyourasil
tedavisi ile ve fetusta enzimin gen ekspresyonu henüz yetersiz olduğundan
rT3 yüksek konsantrasyonlardadır.
Etkileri:
Hedefi tüm hücre ve dokulardır.
• Karbonhidrat sentez ve yıkımını artırır. Glukozun barsaktan emilimini artırır.
Kan şekerini yükseltir.
• Pek çok dokuda amino asit transportunu artırarak protein sentezini artırır.
Fizyolojik şartlarda sentezini baskıladığı tek protein hipofizdeki TSH’ dır.
• Lipid sentezi ve yıkımını artırır. Serum triaçilgliserol ve kolesterol
düzeylerini azaltır. Kolesterolün safra asitlerine çevrilerek atılmasını
sağlar. Adipoz dokuda katekolaminler ile indüklenen lipolizi, hormona
duyarlı lipazı aktive ederek artırır. Kanda serbest yağ asitleri artar,
karaciğerde keton cismi oluşumunda kullanılır. Periferde ise lipoprotein
lipazı aktive ederek triaçilgliserol ve keton kullanımını artırır.
KALSİYUM VE FOSFAT METABOLİZMASIYLA İLGİLİ
HORMONLAR
İnsan vücudunda yaklaşık 1000 g kadar bulunan kalsiyumun % 99’u fosfat ile
kombine bir şekilde, hidroksiapatit şeklinde kemikte yer alır. Kemik kalsiyumunun
yalnız %1’i plazma kalsiyumu ile serbestçe değiş-tokuşa uğrayan bir havuzdadır.
İşte hormonlar bu havuza etki ile plazma kalsiyumunu belli bir aralıkta tutmaya
çalışırlar.
82
BİYOKİMYA
Total serum kalsiyumu 3 formda bulunur:
1- % 46’sı proteinlere bağlı (% 80’i albümin, % 20’si globülinlere)
2- % 7’si sitrat, fosfat, laktat ve sülfata bağlı
3- % 47’si serbest: İyonize kalsiyum (Ca++): Fizyolojik olarak aktif olan
kısımdır.
Alkalozda iyonize [Ca++ ] azalırken, asidozda artar. Çünkü asidozda fazla H+
iyonları albümine bağlanarak serbest Ca++ artışına neden olurlar.
Plazma kalsiyumu, 9-11 mg/dl’dir. Bu düzeyin devamlılığı, 3 hormon kontrolü
ile sağlanır. Bunlar; PTH, Kalsitriol ve Kalsitonin’dir.
HORMON
KEMİK (Rezorpsiyon)
BÖBREK
(Reabsorb.)
BARSAK (Absorb.)
Parathormon
Kalsiyum ↑, Fosfat ↑
Kalsiyum ↑, Fosfat ↓ Kalsiyum ↑, Fosfat ↑
(İndirekt etki)
Kalsitriol (D vit.)
Kalsiyum ↑, Fosfat ↑
Kalsiyum ↑, Fosfat ↑ Kalsiyum ↑, Fosfat ↑
Kalsiyum ↓ , Fosfat ↓
Kalsiyum ↓ , Fosfat ↓
Kalsitonin
Etkisiz
Şekil: Kalsiyum Regüle Edici Hormonların Etkileri
Parathormon (=PTH):
84 amino asitlik paratiroid bezlerde sentezlenen bir polipeptiddir. İlk
sentezlenen form preproPTH’dur. Bundan ribozomal ER’ da pro PTH,
pro PTH Golgi’ye taşınırken de PTH oluşur. Paratiroidlerde yeterli hormon
deposu yoktur, devamlı sentezlenmelidir. Depo hormon 1,5 saat kadar idare
edebilir.
Hedef organları kemik ve böbrektir. Barsakta, aktif D vitamini sentezini
uyararak, indirekt etkiye neden olur. Esas olarak kandaki iyonize Ca ve fosfat
konsantrasyonlarını düzenler.
• Böbrekte 1α hidroksilazı aktive eder. Özellikle fosfat, sodyum, potasyum,
magnezyum ve bikarbonat geri emilimini önler. Ca, hidrojen ve
amonyak geri emilimini ise artırır.
Primer düzenleyicisi kalsiyumdur. Düşük serum Ca düzeyine yanıt olarak
PTH artar, kemikten Ca mobilize olur, D vitamini sentezi artar, yine kemikten
Ca mobilize olur ve barsaktan Ca emilimi artar. Böylece serum Ca düzeyi
yükselir ve sonuçta PTH düşer.
Serum fosfat düzeyinin artması ile de PTH stimüle olur. Bu aslında indirekt
etki, çünkü fosfat artışı kalsiyumda düşme ile PTH salınımını artırır.
Serum fosfat seviyelerine net etkisi, azaltıcı yöndedir.
Sekonder habercisi cAMP’ dir.
Kalsitonin:
32 amino asitli bir peptiddir. Tiroidin parafoliküler C hücrelerinde sentezlenir.
Başlıca hedefi kemiktir, ama böbreğe de etki eder, barsakta bir etkisi
yoktur.
83
BİYOKİMYA
cAMP düzeyini düşürerek (fosfodiesterazı aktifleyerek) etki ettiği sanılmaktadır.
Kanda hem Ca hem fosfat düzeylerini düşürür.
Salgının düzenlenmesi kan iyonize Ca düzeyleri ile olur. Yüksek ise kalsitonin
uyarılır.
Kalsitriol:
D3 vitamininin aktif şeklidir. Steroid türevidir.
Hedefi kemik, barsak ve böbreklerdir.
** İntrasellüler reseptörlere bağlanarak etki gösterir.
PANKREAS HORMONLARI
Pankreas hem ekzokrin hem endokrin görev yapar. Ekzokrin olarak sindirim
enzimlerini dış salgı kanalıyla barsağa akıtır. Endokrin olarak ise;
• α hücrelerinden glukagon,
• β hücrelerinden insulin,
• δ hücrelerinden somatostatin ve
• F hücrelerinden pankreatik polipeptid salgılanır.
İnsulin:
Sentez yeri ribozomlardır. 21 ve 30 amino asitlik A ve B peptidlerden ibarettir.
Bu 2 zincir 2 disülfid bağı ile bir arada tutulur. Ayrıca, A peptidin kendi
amino asitleri arasında da 1 disülfid bağı bulunur.
İlk olarak çok uzun düz bir zincir halinde preproinsulin sentezlenir. ER’ a
gelir, pre bölgesi (sinyal peptid) ayrılır ve pro insulin oluşur. Golgi’ye geçer,
veziküller içinde depolanır. Bu sırada enzimatik hidroliz ile C peptid ve insulin
oluşur. Hepsi birden vezikülün içinde bulunur, uyarı olunca eksositozla dışarı
verilir.
Aktif olan form insulindir. Pro insulin de çok az aktiftir. C peptid tamamen
inaktiftir.
• Karbonhidrat metabolizmasındaki etkileri: Hipoglisemik etki yapar.
• Lipid metabolizmasındaki etkileri: Dolaşımdaki yağ asit miktarını azaltır.
• Protein metabolizmasındaki etkileri: Hücrelere amino asit girişini uyarır
ve pek çok dokuda protein sentezini artırır, yıkımı azaltır. Anabolizan
etkilidir.
Salgısının düzenlenmesi;
Uyarı yapanlar:
1- En önemli faktör kan glukoz düzeyidir. β hücreleri vücutta glukoza en
duyarlı hücrelerdir.
2- Amino asitler de uyarıcıdır. Özellikle arginin etkilidir.
3- Gastrointestinal hormonlar, özellikle GİP, sekretin ve kolesistokinin
insulin salgısını uyarırlar.
4- Glukagon pankreastan insulin salınımını lokal olarak uyarır. Ayrıca
glukagonun oluşturduğu hiperglisemi de insulin uyarılmasına neden
olur. Yani Glukagon düşüklüğü de insulini uyarır.
84
BİYOKİMYA
İnhibisyon yapanlar:
Diyetle alınan yakıtlar azaldığında veya travma gibi stres yaratan bir durumda
insulin sentezi ve salgısı azalır. Bu etkiler başlıca epinefrin üzerinden olur.
Somatostatin de inhibitördür.
Glukagon:
Pankreas adacıklarındaki α hücrelerince salgılanan 29 amino asitli bir
polipeptiddir. Kan glukoz düzeylerini, hepatik glikojenoliz ve glikoneogenez
aktivasyonu ile düzenlemeye çalışır.
Esas hedefi karaciğerdir. Adipoz dokuya da etki eder. Ama kaslarda
etkisi yoktur.
• Karbonhidrat metabolizmasında; Güçlü bir glikoneogenetik hormondur.
• Lipid metabolizmasında; hepatik lipolizi ve yağ asidi oksidasyonunu ve
asetil coA’dan keton oluşumunu artırır. Adipoz dokudaki lipolitik etkisi
minimaldir.
• Protein metabolizmasında; karaciğerin amino asit alımını artırır,
glikoneogenez için substrat sağlar. Plazma amino asit düzeylerini
düşürür.
Salgının düzenlenmesi;
1- α hücreleri hipoglisemiye duyarlıdır. En önemli faktör düşük kan
glukozudur.
2- Proteinli diyetten gelen amino asitler hem glukagon hem insulin salgısını
artırır.
3- Yüksek epinefrin ve norepinefrin düzeyleri de glukagon salınımını
uyarır.
4- Yüksek kan glukozu veya insulini, glukagonu inhibe eder. Glukoz ve insulin
düzeyleri yüksekken, glukagon düşüktür.
5- Somatostatin hem insulin hem glukagon salgısını azaltır.
Somatostatin:
14 amino asitlik bir peptiddir. Pankreastan başka hipotalamus, mide ve GİS’in
diğer kısımlarından da salgılanır. Pankreastan diğer hormonların salınımını
lokal etkiyle inhibe eder.
MSS’ deki birçok yerde, nörotransmitter olarak etki eder.
Pankreatik polipeptid:
36 amino asitli bir peptiddir. Fonksiyonu tam olarak bilinmiyor fakat,
somatostatine zıt etki yaparak, barsak motilitesi ve mide boşalmasını
hızlandırdığı söyleniyor.
Adrenal Medullanın Katekolaminleri Tirozinden sentezlenirler.
• Dopamin (D)
• Epinefrin (E) ve
• Norepinefrindir (NE)
Biyolojik olarak aktif aminlerdir ve hepsine birden katekolaminler denir.
Adrenal medulladan salınan katekolaminlerin % 80’i E’ dir. E başka
bir dokuda sentezlenmez. NE ise, sempatik sinirlerin innerve ettiği diğer
dokularda da sentezlenir.
85
BİYOKİMYA
Tirozin
æ Tirozin hidroksilaz (Halka hidroksilasyonu) Hız kısıtlayıcı basamak enzimidir.
L- Dopa (3,4- dihidroksi fenilalanin)
PLP æ Dopa dekarboksilaz (= L- aromatik a.a. dekarboksilaz ) (Dekarboksilasyon)
Dopamin
C vit æ Dopamin Hidroksilaz (Yan zincir hidroksilasyonu)
Norepinefrin
SAM
æ PNMT ( Fenil etanolamin-N-metil transferaz ) (N-metilasyon)
Epinefrin
• Tirozin Hidroksilaz : Hız kısıtlayıcı basamak enzimidir. MSS’ de sempatik
ganglionlar ve adrenal medullada çok miktarda bulunur. Katekolaminlerle
allosterik olarak inhibe edilir.
• Tetra hidro biopterin kofaktörüdür.
• PNMT : Fenil etanolamin-N-metil transferaz : PNMT sadece adrenal
medullada bulunur. PNMT aktivitesi; glikokortikoidlerle artar, epinefrin
ile azalır.
Metabolik etkiler:
Katekolaminlerin hepatik glikojenolizi ve glikoneogenezi artırmasıyla
karaciğerden kana glukoz sağlanır. İskelet kası glikojeni de yıkılır ve açığa
çıkan laktik asit hepatik glikoneogenezde kullanılır.
• Lipoliz adipoz dokuda uyarılır (hormona duyarlı lipaz aktive edilerek),
dolaşımdaki serbest yağ asitleri artar.
Yıkılım ve metabolizmaları:
Hücrede etkili monoaminooksidaz (MAO) ile oksidatif deaminasyon yoluyla
inaktive edilirler ve periferde etkili katekol-o-metil transferaz (COMT) ile Ometilasyona uğrarlar. Etki sıraları değişebilir.
• VMA (=3 metoksi 4 hidro mandelik asit); adrenalin ve noradrenalinin ana
metabolitidir. FEO, nöroblastom, retino blastom, karsinoid tümör ve streste
artar.
• HMA (Homo valinik asit = 3 metoksi 4 hidro fenil asetik asit) ise; dopaminin
son ürünüdür.
86
BİYOKİMYA
ADRENAL KORTEKSİN STEROİDLERİ
1. Zona Glomeruloza --- Mineralokortikoidler
2. Zona Fasikülata
--- Glikokortikoidler
3. Zona Retikülaris
--- Androjenler
için salınım yeridir. Bu sıralamada Korteks tabakaları dıştan içe doğru verilmiştir.
• Kolesterol 5 grup steroid hormonun öncüsüdür:
• Glikokortikoidler (21 karbonlu)
• Mineralokortikoidler (21 karbonlu)
• Androjenler (19 karbonlu)
• Östrojenler (18 karbonlu)
• Progesteron (21 karbonlu)
Sentez ve sekresyon adrenal korteks, gonadlar ve plasentada gerçekleşir. Kortizol
ve aldosteron yalnız adrenal korteksten salınırlar. Östrojen ve androjenler gonadlar
ve adrenal korteksten, progesteron ise; korpus luteum ve plasentadan salınırlar.
Hidrofobik olduklarından kanda proteinlere bağlı taşınırlar. Albümin non spesifik
bir taşıyıcıdır. Transkortin kortizol, kortikosteron ve aldosteronu, Seks - Hormonu
Bağlayıcı globülin (SHBG = Gonadal Steroid Bağlayan globülin) ise gonadal
steroidleri taşır.
KORTİKOSTEROİD HORMONLARIN SENTEZİ
Sentez, kolesterolün hidrokarbon zincirinin kısaltılması ve steroidin
hidroksilasyonunu kapsar. Tüm steroid hormonlar mitokondri ve ER’ da oluşan
bir seri reaksiyon ile pregnenolondan sentezlenir. Pregnenolon, steroid hormon
sentezi yolunda ana ara bileşiktir. Desmolaz ve 11β-hidroksilaz mitokondrial,
diğerleri ER enzimleridir. Yani steroid hormon sentezi, ara maddelerin mitokondri
ve ER arasında sürekli taşınmasıyla gerçekleşir.
İlk ve hız kısıtlayıcı basamak mitokondride kolesterolden pregnenolon
oluşumudur. Bu basamak Desmolaz ile katalizlenir.
87
BİYOKİMYA
Pregnenolon oluşum basamağı, z. fasikülata ve z. retikülarisde ACTH ile, z.
glomerulozada ise Anjiotensin II ile uyarılır.
Pregnenolon, düz ER enzimleri olan 3 β-OH steroid DHaz ve İzomeraz
ile progesterona çevrilir. Bu reaksiyon kortizon ve aldosteron sentezinde
gereklidir. Bundan sonra hidroksilasyon reaksiyonları oluşur. Bu hidroksilazlar,
miks fonksiyonlu oksidazlardır ve NADPH ve O2 kullanırlar.
Progesteron, z. glomerulozada DOC (11-deoksi kortikosteron), kortikosteron ve
18 hidroksi kortikosteron oluşumunu içeren transformasyonlarla (21-hidroksilaz,
11β-hidroksilaz ve 18-hidroksilaz ile) aldosterona çevrilir.
18-Hidroksilaz sadece glomeruloza hücrelerinde yer alır ve yalnız aldosteron
sentezinde kullanılır.
21-Hidroksilaz ve 11β-Hidroksilaz ise; hem kortizol hem de aldosteron sentezi
için gereklidir.
Progesteron, z. fasikülatada başlıca kortizol sentezinde kullanılır ve önce 17αhidroksilazla 17-OH progesterona çevrilir. Bunu takip ederek 21 ve 11 nolu
karbonlarına hidroksil eklenmesiyle kortizole çevrilir.
Z. retikülarisde ise pregnenolon, dehidroepiandrosteron (DHEA) ve sülfatlı
formunun (DHEA-S) oluşumunda kullanılır.
17 α-Hidroksilaz; kortizol ve seks steroid sentezi için gereklidir. Plasentada
bulunmadığından, burada östrojen adrenal ve karaciğer kaynaklı DHEA’dan
sentezlenir. Z.glomerulozada da 17α-hidroksilaz yoktur.
Fetal adrenal korteks 3-β hidroksisteroid DHaz + İzomeraz enzim kompleksini
içermediğinden, pregnenolondan kortizol ve aldosteron sentezleyemez, ama DHEA
sentezleyebilir. Ancak plasenta kaynaklı progesterondan kortizol sentezleyebilir.
Renin - Anjiotensin - Aldosteron Sistemi :
Karaciğer ve böbrekte üretilen öncü moleküllerle düzenlenir. Böbrekte
jukstaglomerüler aparattan renin salınır.
K iyonlarının fazlalığı, K’ a duyarlı 18-hidroksilazı aktive ederek,
renin-anjiotensin sisteminden bağımsız bir şekilde de aldosteron sentezini
uyarabilirler.
Aldosteronun Etkileri:
Hedef organ böbreklerdir. Sitoplazmadaki reseptörlerine bağlanır ve gen
aktivasyonu yapar. Başlıca etkisi distal tüplerde Na tutulumu ve K atılımıdır.
Na ile birlikte su da geçer. Kan hacmi ve kan basıncı artar.
88
BİYOKİMYA
89
BİYOKİMYA
Glikokortikoidlerin Etkileri:
• Karaciğerdeki tüm spesifik glikoneogenez enzimlerini indükler. Karaciğerde
glikojenezi artırıp, glukozun KC’de depolanmasını sağlar.
• Periferde iskelet kası, adipoz doku, kemik matriksi, lenfoid doku ve deri
gibi dokularda glukoz kullanımını azaltır, glikolizi inhibe edip, yağ asidi
kullanımını uyarır. Net etkisi kan glukozunu artırmak şeklindedir.
• Adipoz dokuda hormona duyarlı lipazın sentezini artırarak, adipoz dokudan
yağ asitlerinin serbestleşmesini sağlar. Böylece plazma serbest yağ asidi
konsantrasyonlarını artırır. Bir yandan da anormal bölgelerde lipid
depolanmasına yol açar, yüz, sırt, omuz gibi. Ketogenezi artırır.
• Periferde protein katabolik etki yapar. Yani (-) azot dengesi oluşturur.
Kas, adipoz doku, lenfoid, kemik ve deride. Buradan kana geçen amino
asit miktarı artar, amino asit alışları azalır. Kana geçen bu amino asitler
karaciğer tarafından alınıp, hem protein sentezi, hem de glikoneogenez
için kullanılırlar. Yani, kortizol karaciğerde protein metabolizması üzerine
anabolik etkilidir.
RENAL HORMONLAR
1- Renin: Jukstaglomerüler aparattan salınır. Hipotansiyon ve hiponatremi ile
salınımı uyarılır.
2- Eritropoetin: Doku anoksisi ve anemi ile böbrekten salınır. Renal Eritropoetik
Faktör olarak da isimlendirilir. Glomeruler mezangial hücrelerde ve tübüler
epitelial hücrelerde sentezlenir. Normalde eritropoetinin % 80-90’ı böbrekler,
kalanı başlıca karaciğer kaynaklıdır. Kemik iliği ve dalakta eritroid seri gelişimini
uyarır. Hipoksiye yanıt olarak eritropoetin artışı, dakikalar veya saatler içinde
gerçekleşir ve 24 saat içinde maksimum seviyelere ulaşır. Ancak sirkülasyona yeni
eritrositlerin verilmesi günler sürer. Çünkü eritropoetin, RES’ de hemopoetik kök
hücrelerden proeritroblast oluşumunu uyarır.
GONAD HORMONLARI
• Sertoli hücreleri, FSH kontrolü altındadırlar ve androjen bağlayıcı globulin
üretirler.
• Leydig hücreleri, LH’ın kontrolü altında kolesterolden pregnenolon
sentezlerler. Başlıca ürün testosterondur.
• Plazmada testosteronun % 98’i proteinlere bağlıdır. Bunun çoğu gonadal
steroid bağlayıcı proteine ve az bir kısmı da albümine bağlı olarak bulunur.
Biyolojik olarak aktif olan form serbest formdur.
• Periferde DHT’ a duyarlı dokularda testosteron alınıp, 5α-redüktaz ile DHT’ a
çevrilir.
• Folikül içindeki granüloza hücreleri FSH’a duyarlı aromataz aktivitesine
sahiptir. FSH uyarısıyla östrojen üretilir. Granüloza hücreleri ayrıca İNHİBİN
üretirler ve bu da FSH’ ı inhibe eder.
• Teka interna hücreleri ise LH’a duyarlıdır. LH’ a yanıt olarak kolesterolden
androjen üretirler (başlıca androstenodion). Bu androjenler, granüloza
hücrelerinde östrojen üretimi için kullanılır.
Aromataz aktivitesi; overler dışında başlıca adipoz doku, karaciğer, beyin, sertoli
hücreleri ve ciltte mevcuttur.
90
BİYOKİMYA
GONADAL STEROİD SENTEZİ
ÖSTROJENLERİN SENTEZİ
91
BİYOKİMYA
GASTROİNTESTİNAL SİSTEM HORMONLARI
Barsak fonksiyonlarını ; yani motilite ve sekresyonu düzenleyen hormonlardır.
Bir kısmı, spesifik uyarılara yanıt olarak kan dolaşımına salınır. Bir kısmı ise,
sentezlendiği yerden intersellüler aralıklara taşınır ve komşu hücreleri etkiler. Buna
parakrin fonksiyon denir. Bir kısmı da peptiderjik nöronlarda nörotransmitter
olarak etki yapar. Peptiderjik nöronlar, periferal ve santral sinir sisteminde de
mevcuttur. Bu peptidler, hem GİS’ de hem de beyinde sentezlenirler. Gastro
intestinal peptidlerin çoğu, klasik hormon tanımına uygundur.
• Hormon tanımına uyanlar: Gastrin, Kolesistokinin, Sekretin, GİP, Motilin,
Pankreatik polipeptid ve Enteroglukagon.
• Nörotransmitter veya nöromodülatör etkili olanlar: VİP, Somatostatin, Substans
B (=Substans P), Enkefalinler, Bombesin like peptidler (=BLP) ve Nörotensin.
1. Gastrin-kolesistokinin ailesi:
Gastrin:
Esas olarak mideden antrumdaki G hücrelerinden, ayrıca duedonumdan
salınır. Peptid yapılıdır. Kolesistokininle benzer amino asit dizileri
içerdiğinden bazı etkileri ortak olur. Esas görevi mideden asit ve pepsinojen
salgısını uyarmaktır. Bilinen en güçlü asit salgılatıcı hormondur. Gastrin
salgısı, mideye protein gelmesiyle uyarılır. Asit fazlalığı ise inhibisyon
yapar. Etki mekanizması tam bilinmiyor.
Fizyolojik olarak aktif kısmına pentagastrin de denir. Pentagastrin,
kalsitonin salgısına yol açar. Medüller tiroid karsinomunda tanı amacıyla
pentagastrin verilerek kalsitonin artışına bakılır.
Kolesistokinin:
Eski adı pankreozimindir. Peptid yapılıdır. Duodenum ve proksimal
jejenumdan salınır. Pek çok görevi vardır. Pankreatik amilaz sekresyonunu
ve safra kontraksiyonu ile safranın duodenuma boşalmasını sağlar. Gastrik
motiliteyi de azaltarak mide içeriğinin barsağa geçişini yavaşlatır. Ayrıca
pankreastan insulin salgılanmasına da yol açar. Amino asitler (Phe, Trp) ve
uzun zincirli yağ asitleri salgılanmasını uyarırlar. Beyinde de bulunmuştur.
Nörotransmitter fonksiyon yaptığı sanılıyor.
2. Sekretin-glukagon ailesi:
Sekretin:
Esas jejenumdan olmakla birlikte, duedonumdan salgılanır. En önemli
etkisi pankreatik bikarbonat sekresyonunu uyarmasıdır. Mideden gelen
asit kimusdaki HCl, salgılanmasına yol açar. İntestinal motiliteyi inhibe
eder. Glukagonla yapıları benzediğinden, glukagon benzeri etkileri
vardır, lipolizi uyarır. Sekretin salgısı; besinlerin duedonuma geçişi ve
asidik pH ile uyarılır.
GIP (Gastrik inhibitör polipeptid):
Diyetteki yağ ve glukoza cevap olarak, ince barsaklardan salgılanır. Esas
olarak inhibitör etkileri vardır. Mide motilitesini, gastrin ve HCl salgısını
önler. Pankreastan glukoz aracılı insulin salgısını uyarır.
92
BİYOKİMYA
VIP:(Vazoaktif intestinal polipeptid):
Pankreas, barsaktaki nöronlar, MSS ve ürogenital kanaldaki nöronlarda
sentezlenir. Fizyolojik rolü tam bilinmiyor. Miktarı artınca, barsak lümenine
su salgılanmasını uyarır, kolera benzeri tabloya yol açar. Ayrıca düz
kaslarda relaksasyon yapar ve pankreatik bikarbonat salgısını uyarır.
3.Diğer GİS peptidleri:
Enteroglukagon:
Mide ve ince barsaklardan salınır. Pankreatik glukagonun metabolik
etkilerini kuvvetlendirir.
Substans P:
Tüm GİS ve beyinde vardır. Barsak düz kas kasılmasını uyarır. Fizyolojik
etkileri çok iyi bilinmeyen bir maddedir.
Bombesin:
Mide ve duedonum kaynaklıdır. Gastrin ve kolesistokinin salgısını artırır.
Barsak ve safra kesesi hareketlerini artırır. Beyinde de vardır.
Motilin:
İnce barsak kaynaklıdır. Barsak düz kas kasılımını artırır. Mideden HCl
ve pepsinojen salınımını artırır.
Somatostatin:
Mide, duedonum, pankreas ve hipotalamustan salınır. Gastrin, sekretin,
kolesistokinin, GİP ve motilin sekresyonlarını inhibe eder. Hipotalamus
kaynaklı olan GHRIH olarak da bilinir.
Nörotensin:
İleumdan salınır. Fizyolojik etkisi bilinmiyor.
Serotonin:
Güçlü vazokonstriktör etkili bir maddedir. GİS’ de enterokromafin
hücrelerde ve beyinde üretiliyor. Trombositlerde yüksek miktarlarda var ve
pıhtılaşma sırasında açığa çıkıyor. Karsinoid tümörlerde yüksek miktarda
sentezlenir. Birlikte histamin de salınarak, deride kızarıklık, ishal, kusma,
astım ve dermatite neden olur.
Enkefalinler:
Mide, duedonum ve safra kesesinden salınırlar. Opiat benzeri etkiler
oluştururlar.
93
BİYOKİMYA
1.Sekonder habercisi cAMP olan hormonlar
A. Gs proteini kullanan (Adenil Siklazı Stimüle Eden Hormonlar)
CRH (Hipotalamus)
ACTH, ß-LPH, MSH (Hipofiz, POMC ailesi)
TSH, FSH, LH, hCG (Hipofiz, Glikoprotein hormon ailesi)
ADH (Hipofiz arka lob)
PTH (Paratiroid bezi)
Glukagon (Pankreas)
Kalsitonin (Tiroid parafoliküler C hücreleri)
ß-adrenerjikler
B. Gi proteini kullanan (Adenil Siklazı İnhibe Eden Hormonlar)
Somatostatin (GHRIH) (Hipotalamus)
Opiatlar
Asetil kolin
α2 adrenerjikler
Anjiotensin II
2.Sekonder habercisi cGMP olan hormonlar
A.Atrial natriüretik peptid
B.Nitrik oksit (=EDRF)
3.Sekonder habercisi kalsiyum veya fosfatidil inozitol türevleri olan
hormonlar
Gn RH (Gonadotropin salgılatıcı hormon)
Kolesistokinin
TRH
Gastrin
Vazopressin
Substans P
Oksitosin
Asetil kolin (muskarinik)
Anjiotensin II
α1 adrenerjik katekolaminler
4.Sekonder habercisi bilinmeyen hormonlar
A.insulin ve çeşitli büyüme faktörleri
B.Diğerleri (Hipofiz, Somatomamotropin ailesi)
İnsulin
Büyüme hormonu (GH)
İnsulin benzeri büyüme faktörleri (IGF’ler)
Prolaktin (PRL)
Sinir büyüme faktörü (NGF)
Koryonik somatotropin (hPL)
Epidermal büyüme faktörü (EGF)
Fibroblast büyüme faktörü (FGF)
Trombosit türevli büyüme faktörü
94
BİYOKİMYA
NÜKLEİK ASİTLER VE DOKU BİYOKİMYASI
NÜKLEİK ASİTLERİN YAPI ve FONKSİYONLARI
Nükleik asitler, nükleotidlerin fosfodiester bağlarıyla bağlanmasından oluşurlar.
NÜKLEOTİDLER;
1- Azotlu baz
2- Pentoz
3- Fosforik asit grubundan meydana gelirler.
Azotlu bazlar iki gruptur:
1-Pürinler (Adenin ve Guanin)
2-Pirimidinler (Sitozin, Timin ve Urasil)
Hem DNA hem RNA’daki pürin bazları aynıdır. Pirimidin olarak ikisinde de
sitozin bulunur, ama DNA’da timin bulunurken, RNA’da bunun yerine urasil
vardır.
*Aspartat : N1
*H4 Folat : C2 ve C8
*Glutamin : N3 ve N9
*CO2 : C6
*Glisin : C4, C5 ve N7
}
kaynağı olarak pürin sentezine katılırlar.
}
*Aspartik asit : N1, C4, C5 ve C6
*CO2 : C2
katılırlar.
*Glutamin : N3
kaynağı olarak pirimidin sentezine
Pentozlar iki gruptur:
1- Riboz--RNA yapısında yer alır.
2- Deoksiriboz--DNA yapısında yer alır.
Pentozlar, azotlu baza β-N glikozidik bağı ile bağlıdırlar. Hem DNA hem
RNA nükleotidleri birbirlerine; 5’-3’ fosfodiester bağı ile kovalan olarak
bağlanmışlardır.
Nükleotid yapısında yer alan bazlar, hidrofobik bileşiklerdir. Fosfat ve pentoz
kalıntıları nükleotidlerin hidrofilik omurgasını oluştururlar.
Nükleik asitler, 5’-3’ yönünde şifrelenirler. 5’ ucunda fosfat grubu ve 3’
ucunda hidroksil grubu bulunur.
95
BİYOKİMYA
Serbest Pürin Nükleotidleri:
AMP, ADP, ATP,
GMP, GDP, GTP,
cAMP, cGMP,
PAPS (Fosfo adenozin fosfo sülfat),
SAM,
NAD+, NADP+, FAD+, coA,…
Serbest Pirimidin Nükleotidleri:
CMP, CDP açil gliserolde CDP, CTP,
UDP glukoz, UDP glukuronat,
UDP galaktozda UDP,...
DNA’NIN YAPISI VE BİYOFONKSİYONLARI
DNA, sadece nükleusta kromozomlarda değil, mitokondride de bulunur.
Prokaryotik hücrelerin nükleusu yoktur, tek bir kromozomu vardır ve plazmid
şeklinde nonkromozomal sitoplazmik DNA içerirler.
Hücre çekirdeğindeki DNA, muntazam bir helezon yapısındadır. DNA molekülü,
pentoz-fosfat zinciri dış tarafta ve pürin-pirimidin bazları iç tarafta olmak üzere,
birbiri üzerine helezon şeklinde dolanmış iki polinükleotid zincirinden ibarettir.
Bazı viruslar tek sarmallı DNA içerirler.
Mitokondrial DNA’da (mtDNA) polinükleotid zincirinin uçları birbiriyle birleşmiş
olup, DNA molekülü sirküler bir yapı gösterir.
Bazlar daima 5’ ucundan 3’ ucuna doğru okunur. Fosfodiester bağları
kimyasallarla ayrılabilir veya bir nükleaz ailesi tarafından enzimatik olarak hidroliz
edilebilir.
DNA’da deoksinükleazlar
RNA’da ise ribonükleazlar hidrolizde görevlidirler.
** DNA zincirinin iç ve orta kısımlarındaki nükleotidleri ayıran ve serbestleştiren
nükleazlara endonükleaz, baş veya sonundaki bir nükleotidi serbestleştiren
nükleazlara ekzonükleaz denir.
Rekombinant DNA teknolojisinde kullanılan bakteriyel bir enzim, DNA molekülünde
bulunan özgül bir baz dizisini tanıyan Restriksiyon Endonükleazı ‘dır. Özel diziyi
görünce etrafındaki fosfodiester bağlarını kırar. Bu enzimin tanıdığı özel dizilere
palindrom denir. Palindromlar 2 yönde de okunduğunda aynı olan dizilerdir.
Çift sarmalda, iki zincir ortak bir eksen etrafında bükülmüştür. Antiparaleldirler,
yani bir ipliğin 5’ ucu, diğerinin 3’ ucu ile eşleşmiştir. DNA sarmalının bir ipliği
daima diğerinin komplementeridir. Bütün DNA’ların A/T oranı, G/C oranına
eşittir. (A=T ve G=C’ dir.)
Baz çiftleri arasında A-T için 2, G-C için 3 tane hidrojen bağı kurulur. Aradaki
hidrojen bağları bozulunca iplikler ayrılır. Bu pH değişikliği veya ısıtma ile olabilir.
Fosfodiester bağları ise kırılmaz. DNA’nın H bağları kırılarak, sarmal yapısının
bozulmasına denatürasyon denir. A-T’i fazla olan DNA’lar daha kolay, G-C’i
fazla olanlar ise bağ sayısının fazla olmasından ötürü daha zor denatüre olurlar
ve bunların erime noktaları ve Tm değerleri de nispeten daha yüksektir.
96
BİYOKİMYA
DNA’nın Yapısal Formları: 3 tanedir;
• B formu, ilk tanımlanandır. Bu yapıya Watson-Crick Modeli de denir.
Sağa yatık, 3600 lik dönüşte 10 baz vardır ve bazlar sarmalın eksenine
diktir.
** Kromozomal DNA’nın primer olarak B formundan oluştuğu
sanılmaktadır.
• A formu
• Z DNA
RNA’NIN YAPISI VE BİYOFONKSİYONLARI
RNA molekülü, sınırlı bazı yerlerinde H bağları ile bağlı firkete şeklinde bükülmüş
ve helezonlaşmış kısımlar içeren tek bir polinükleotid zincirinden ibarettir.
Bazı viruslarda çift zincirli tipleri de vardır.
RNA’ların baz içerikleri DNA kadar düzenli değildir. H bağları ile A/U ve G/C baz
çiftleri meydana gelir. Fakat A=U ve G=C eşitlikleri söz konusu değildir.
RNA; DNA’daki genetik bilginin protein yapısına dönüştürülmesinde rol oynar.
Biyofonksiyonları açısından, farklı tiplerde RNA’lar vardır:
1- rRNA: Ribozomal RNA: Ribozomlarda bulunur. Hücredeki RNA’nın %80’ini
oluştururlar. rRNA’ların, biyosentezdeki özel görevleri henüz bilinmiyor.
2- tRNA: Transfer RNA: Antikodon : Solubl RNA: Akseptör RNA: En
küçükleridir (4S). Hücredeki RNA’nın %15’idir. Her bir tRNA, spesifik amino
asidini, protein sentezi bölgesine taşır. Her hücrede tRNA moleküllerinin en
az 20 türü mevcuttur.
3- mRNA: Messenger RNA: Kodon : Template RNA (Kalıp) : Hücredeki
RNA’nın %5’ini oluşturur. Büyüklük ve stabilite açısından en heterojen ve en
kısa ömürlü RNA tipidir. DNA’dan kromozomlarda sentezlenir, nükleustan
sitoplazmaya, sentezlenecek özel proteine ait genetik bilgiyi taşır.
4- snRNA: Small Nuclear RNA: Nükleus ve sitoplazmada dağınık bir şekilde
bulunurlar ve gen regülasyonunda görevlidirler.
5- hnRNA: Heterojen Nuclear RNA: mRNA’nın öncüsü olarak görevlidirler.
PÜRİN NÜKLEOTİD SENTEZİ
2 yolla olabilir:
1- De novo sentez: Ana maddelerden sentez
2- Salvaj yolla sentez: Yan Yol: Yıkılımla oluşan bazlardan sentez (Beyinde
PRPP amidotransferaz aktivitesi düşük olduğundan, eritrositler ve polimorf
nüveli lökositlerde de bu enzim bulunmadığından yalnız bu yol kullanılır.)
** Glutamin fosforibozil pirofosfat amidotransferaz. pürin nükleotid
biyosentezinde HIZ SINIRLAYICI Enzimdir.
** Ana pürin nükleotidi IMP’dir.
97
BİYOKİMYA
PÜRİN SENTEZİ İNHİBİTÖRLERİ
• Bazıları, hızla çoğalan mikroorganizmaların büyümesini engeller, örneğin
Sülfonamidler. PABA’nın yapısal analoglarıdırlar. Bunlar bakterilerde folik
asit sentezini yarışmalı olarak inhibe ederler. H4 folat oluşamaz ve pürin sentezi
aksar. Fakat insanlarda folik asit zaten sentezlenmeyip dışardan alındığından,
sülfonamidler insanda pürin sentezini etkilemezler.
• Folik asitin yapısal analogları da Dihidrofolat redüktaz inhibitörüdürler.
Bu enzim inhibe olunca dihidrofolattan tetrahidrofolat sentezlenemez ve pürin
sentezi aksar. Ör: Metotreksat
• Spesifik pürin sentezi inhibitörleri insan dokularına çok toksiktir.
• 6-Merkaptopürin
• 6-Tiyoguaninin
• Azatioprin,
• Adenin arabinozid
• Azaserin
PÜRİN NÜKLEOTİD YIKIMI İLE İLGİLİ GENETİK DEFEKTLER
I) Hiperürisemiler:
Ürik asidin çözünürlüğü, ortamın pH’ına bağlıdır. Zayıf asittir ve pKa’sı 5,57’dir.
Plazmada çözünürlük üst sınırı erkeklerde 7 mg/dl, kadınlarda 6 mg/dl’dir.
Hiperürisemide, ürik asidin sodyum tuzu (mono sodyum ürat) yumuşak doku
ve eklemlerde birikerek TOFÜS oluşumuna neden olur.
A- Primer hiperürisemiler:
PRPP sentetaz defekti: PRPP aşırı aktif veya son ürün inhibisyonuna
dirençlidir. Hücresel Pi düzeyleri ile regüle olmaz veya pürin nükleozid
difosfatlarla negatif feed back’e duyarsızdır. Aşırı miktarda PRPP oluşur.
Pürinlerin de novo sentezi artar, hiperürisemi ve Gut Hastalığı gelişir.
Parsiyel HGPRT defekti:
Salvaj yolla GMP ve IMP sentezi azalır. Lesch-Nyhan Sendromu’na benzer
şekilde, hücrede PRPP düzeyleri yükselir ve pürinlerin de novo sentezi
hızlanır. Hiperürisemi ve Gut Hastalığı gelişir. Defekt nörolojik semptom
oluşturacak kadar şiddetli değildir.
Glikojen depo hastalığı Tip I (Von Gierke):
Glukoz 6-fosfatazın genetik defektidir. Yüksek glukoz 6-P düzeyleri PFY’
nu hızlandırır ve hücre içi riboz-P düzeyleri artar. Bunun sonucunda hücre
içi PRPP artar ve pürin sentezi hızlanır. Ürik asit oluşumu artar.
Aşırı Fruktozlu Diyetle Beslenme:
Fruktoz metabolizmasında görevli enzimlerden Aldolaz B, Fruktokinazdan
yavaş çalıştığı için Fruktoz 1 fosfat birikir. Hepatosit içi inorganik fosfat
tükenerek ADP ve AMP, ATP’ ye çevrilemez. Yıkım yoluna girerler ve
hiperürisemi oluşur.
B-Sekonder hiperürisemiler:
• Nükleik asit turnover’ının arttığı durumlar:
98
BİYOKİMYA
Hızlı büyüyen malign doku - lösemi, lenfoma
Psöriazis
Radyoterapi
Travma
Akut açlık gibi doku yıkımının arttığı durumlar
• Ürat atılımının azaldığı koşullar: Pek çok farmakolojik ve doğal bileşik,
sodyum üratın renal emilim ve sekresyonunu etkilerler.
Renal glomeruler fonksiyon bozukluğu
Tiazid diüretikler
Asidoz (Üratların sekresyonu için böbrek eşiğini artırır)
Düşük doz aspirin kullanımı (Aspirin yüksek dozlarda ürik asit geri
emilimini engeller)
II)Adenozin Deaminaz (ADA) eksikliği :
Şiddetli kombine immun yetmezlik ile birlikte görülür. T ve B hücre
disfonksiyonu olur. Hücresel deoksi adenozin trifosfat (dATP)
konsantrasyonları artar, ribonükleotid redüktazın güçlü bir inhibitörüdür.
Aşırı deoksi adenozin, deoksi inozin ve hipoksantine çevrilemez. Çocuklar iki
yaşından önce sekonder enfeksiyondan ölürler.
III)Pürin Nükleozid Fosforilaz (PNP) eksikliği:
B hücre fonksiyonu normal, T hücre fonksiyonları bozuktur. Ürik asit
üretimi azalır. Guanozin, d-guanozin, inozin ve d-inozin artar. d-GTP
eritrositlerde birikir. CDP redüktazın inhibitörüdür. Ayrıca ADP’ nin dADP’ye
redüksiyonunu uyarır, bu da d-ATP’ ye çevrilir. d-ATP ribonükleotid redüktazın
inhibitörüdür.
IV)Hipoürisemiler:
Plazma ürik asidi 2 mg/dl’nin altındadır.
A-) Ksantin Oksidaz Eksikliği:
Herediter olabilir veya ağır KC hasarı sonucu ortaya çıkabilir. Hipoksantin ve
ksantin atılımı artmıştır. Ksantin taşları görülebilir.
B-) Sekonder hipoürisemiler:
• Fankoni Sendromunda tübüler emilim bozukluğuna bağlı olarak
• Allopürinol gibi hiperürisemi tedavisinde kullanılan ilaçlarla
• Kronik açlıkta (Akut açlıkta hiperürisemi gelişmesine rağmen)
PİRİMİDİN NÜKLEOTİD SENTEZİ
Sentez sitozolde yer alır.
• Karbomoil fosfat sentezi:
Bu yolun memelilerdeki hız kısıtlayıcı basamağıdır. Glutamin ve CO2’den
karbomoil fosfat sentezini, karbomoil fosfat sentetaz II katalizler. Enzim UTP
ile inhibe, ATP ve PRPP ile aktive olur. Üre sentezindeki karbomoil fosfat sentetaz
I ise mitokondridedir.
** Glutamin ve Aspartat hem pürin hem pirimidin sentezinde kullanılırlar.
Glisin ise yalnız pürin sentezine katılır.
99
BİYOKİMYA
Orotik asit sentezi:
İkinci basamak, karbomoil aspartat oluşumudur. Enzim aspartat
transkarbomoilaz (ACT) dır. Prokaryotlarda (E.coli’de) hız kısıtlayıcı
basamaktır.
** Ana pirimidin nükleotidi OMP’dir.
PİRİMİDİN METABOLİZMA BOZUKLUKLARI
İnsan vücudunda pürin halkaları kırılıp açılamaz. Oysa pirimidin halkası açılabilir.
Son ürünler olan; karbondioksit, amonyak, ß-alanin ve ß-aminoizobütirat suda
kolay çözünüp atıldığından pirimidin sentezi artışı, nadiren bir klinik anomaliye
yol açabilir. ß-alaninden asetil coA ve ß-aminoizobütirik asitten ise süksinil coA
oluşabilir.
1- β-Amino izobütirikasidüri
2- Herediter Orotik Asidüri:
Tip I ve Tip II olarak 2 türlüdür:
• Tip I; orotik asit fosforibozil transferaz ve orotidilat dekarboksilazın birlikte
eksikliğine bağlıdır.
• Tip II’ de yalnız orotidilat dekarboksilaz eksiktir.
3- Mitokondrial ornitin transkarbomoilaz eksikliği:
Mitokondride biriken karbomoil fosfat sitozole geçip, de novo pirimidin sentezinde
kullanılır. Orotik asidüri gelişir.
4- Reye sendromu:
Mitokondrinin üre sentezinde karbomoil fosfatı kullanma yeteneği bozulur ve yine
orotik asidüri gelişir.
RİBONÜKLEOTİDLERİN DEOKSİRİBONÜKLEOTİDLERE
ÇEVRİLMESİ
DNA’nın yapısında bulunan deoksi ribonükleotidler, ribonükleotidlerin
indirgenmesiyle oluşurlar.
• Ribonükleotid redüktaz:
Nükleozid difosfatların (ADP, GDP, CDP ve UDP) deoksi formlarına (dADP, dGDP,
dCDP ve dUDP) redüksiyonunu katalizleyen multialt üniteli bir enzimdir. Reaksiyon
sırasında gerekli hidrojen atomlarının kaynağı, enzimin yapısında bulunan sülfidril
gruplarıdır. Hidrojenlerini kaybeden 2 sülfidril grubu arasında bir disülfid köprüsü
oluşur.
Enzimin deoksi ribonükleotid üretmeye devam etmesi için, disülfid bağının
redüklenmesi gerekir. Redüksiyon eşitliklerinin kaynağı, enzimin koenzimi olan
tiyoredoksin denilen sistein içeren bir peptiddir. Tiyoredoksinin 2 SH grubu, H’lerini
enzime verir ve kendi yapısında disülfid bağı oluşur. Tekrar fonksiyon yapabilmesi
için redükte olmalıdır. Enzim tiyoredoksin redüktazdır. İndirgeyici güç olarak
da NADPH kullanılır.
100
BİYOKİMYA
REPLİKASYON, TRANSKRİPSİYON VE TRANSLASYON
REPLİKASYON:
DNA’nın hücre bölünmesi sırasında her seferinde replike olması ve taşıdığı
bilginin de selektif olarak eksprese olması gerekir.
TRANSKRİPSİYON:
RNA, DNA’da depolanmış genetik bilginin ekspresyonunda görev alır.
PROKARYOTLARDA (E.COLI’DE) REPLIKASYON
DNA sentezinin olabilmesi için; kalıp DNA, RNA primeri, DNA polimeraz, DNA
ligaz ve 4 deoksi ribonükleotid trifosfat (dATP, dGTP, dCTP ve dTTP) ortamda
bulunmalıdır.
E.coli’de 3 polimeraz vardır:
1-DNA polimeraz I: Hata tamirinde yama yapar, kesikli zincir sentezine katılır.
2-DNA polimeraz II: Rolü çok açık değil.
3-DNA polimeraz III: Replikasyondan sorumlu temel enzimdir.
DNA’nın iki ipliği ayrıldığında her biri yeni bir ipliğin sentezlenmesinde kalıp olarak
kullanılır. Buna semi konservatif replikasyon denir. Çünkü ana DNA’nın ayrılan
her bir ipliği, yeni DNA çift ipliğinden birini oluşturur.
• İki komplementer DNA ipliğinin ayrılması: DNA replikasyonu olabilmesi
için polimerazlar sadece tek ipliği kalıp olarak kullanabildikleri için, iki ipliğin
küçük bir bölgede de olsa ayrılması gerekir. Prokaryotlarda, replikasyon tek bir
nükleotid dizisinde, ökaryotlarda ise DNA boyunca çok sayıda noktada başlar,
böylece replikasyonun daha hızlı olması sağlanır.
• Replikasyon çatalının oluşması: İki ipliğin ters yönde dönerek açılması ile
oluşan ‘’V’’ şeklindeki yapıya replikasyon çatalı denir. Replikasyon DNA
boyunca orijinden her iki yöne doğru sürer. Replikasyonun başlaması için, orijinin
unwinding proteinler denen bir grup protein tarafından tanınması gerekir.
Bunlar:
DnaA proteini, Tek sarmallı DNA bağlayan proteinler, DNA helikazlar ipliklerin
açılmasını sağlarlar.
• Süper kıvrılmaların önlenmesi: İplikler açılırken süper kıvrımlar olabilir.
Bunları ortadan kaldıran enzimler DNA topoizomerazlardır.
a) Tip I DNA topoizomerazlar: Reversibl olarak çift sarmalın tek ipliğini
keser. ATP gerekmez.
b) Tip II DNA topoizomerazlar: DNA çift sarmalına sıkıca bağlanıp her iki
iplikte de geçici kırılmalar yaratır. ATP gerekmez.
Bu enzim grubundan olan DNA Giraz; E.coli’de ki DNA replikasyonunu kolaylaştırır.
Kinolon grubu antimikrobiyal ajanların hedefi bu bakteriyel enzimdir. Bu enzim
diğer tip II topoizomerazlardan farklı olarak ATP kullanır.
101
BİYOKİMYA
DNA replikasyonunun yönü:
DNA polimerazlar, ana nükleotid dizilerini 3’-5’ yönünde okurlar ve yeni DNA
sentezini 5’-3’ yönünde yaparlar.
a)Lider zincir: İlerleyen replikasyon çatalı yönünde kopyalanan ipliktir ve
kesiksiz olarak sentezlenir.
b)Kesikli zincir: Replikasyon çatalının tersi yönünde ve sürekli kopyalanmayan
ipliktir. Bu zincirin sentezinde kısa DNA fragmanları kullanılır. Bu kısa, sürekli
kopyalanmayan parçalara Okazaki fragmanları denir. Bu fragmanlar yaklaşık
1000 nükleotid içerirler. Birleştirilip sürekli bir iplik haline getirilirler.
RNA primeri:
DNA polimeraz, yalnızca tek zincirli kalıp DNA üzerinden sentezi başlatamaz.
Bir primere gerek duyar, bu da kısa kolunda 3’ ucunda serbest bir OH bulunan
4-12 nükleotidlik, kalıp DNA’ya komplementer kısa bir RNA parçasıdır.
Bu OH grubu ilk nükleotidi alır. Yani, DNA polimeraz, serbest hidroksil grubuna
kalıp DNA’daki nükleotide komplementer deoksi ribonükleotidi bağlar. Spesifik
bir RNA polimeraz olan Primaz, DNA kalıbına komplementer olan kısa kalıp
RNA ipliklerini sentezler.
DNA polimeraz III:
DNA zincirinin uzamasından esas sorumlu olan enzimdir. Yeni oluşan zincir,
5’-3’ yönünde, kalıp zincire antiparalel olarak sentezlenir. Uzayan zincire her
yeni nükleotid eklendiğinde PPi açığa çıkar. DNA zincirinin sentezlenmesi ve
uzaması için, 4 deoksiribonükleotid trifosfatın (dATP, dTTP, dCTP ve dGTP)
hepsi bulunmalıdır. Her hangi birisi biterse, DNA sentezi o nükleotidin gerekli
olduğu yerde kesilir.
** Nükleotidin şeker kısmında bazı değişiklikler yapılarak oluşturulan belli
bazı nükleotid analogları, ortama konursa, DNA zincir uzaması durabilir.
Bu maddelerle DNA replikasyonu bloke edilince, hızlı çoğalan hücrelerin ve
virusların bölünmesi yavaşlar. Bazı nükleotid analogları şunlardır:
• Sitozin arabinozid (=Cytarabine)--Antikanserojen olarak kullanılır.
• Adenin arabinozid (=Vidarabin)--Antiviral olarak kullanılır.
• Zidovudin (=AZT)
• Acyclovir
RNA primerinin uzaklaştırılması ve yerine DNA konması:
DNA polimeraz III, bir RNA primerine yaklaşana kadar DNA sentezler. Bu
durumda primer RNA, 5’-3’ ekzonükleaz aktivitesiyle çıkarılır ve sonra boşluk
DNA polimeraz I ile doldurulur.
DNA ligaz:
Son olarak DNA’nın DNA polimeraz III tarafından sentezlenen 5’-P grubu ve
polimeraz I tarafından sentezlenen 3’-OH grubu DNA ligaz ile birleştirilir.
ATP, AMP’ ye kadar yıkılır.
102
BİYOKİMYA
ÖKARYOTİK DNA REPLİKASYONU
Prokaryottakine benzer. 5 tip ökaryotik DNA polimeraz vardır:
1- Pol α, pol δ ve pol ε: Ökaryotik DNA polimerazların α-ailesine aittirler.
• Pol α’nın primaz aktivitesi var ve hem lider hem de kesikli zincir için RNA
primeri sentezler.
• Pol δ, lider zinciri uzatır.
• Pol ε, kesikli zinciri uzatır.
2-Pol β: DNA polimeraz I’e benzer. Yani hata-tamir enzimidir.
3-Pol γ: Mitokondriyel DNA’yı replike eder.
• Ökaryotik DNA’nın Organizasyonu: Bir insan hücresindeki toplam
46 kromozomun total DNA’sı ~ 1 m’dir. Bunun hücre içinde (çekirdekte)
yerleşebilmesi için çok iyi ve sıkı paketlenmesi gerekir. Ökaryotik DNA histon
denilen proteinlerle sıkıca bağlanır ve nükleozom halini alır. Nükleozomlar
ipe dizilmiş boncuklar gibidirler.
Histonlar çok miktarda lizin ve arginin içeren, küçük ve bazik (fizyolojik pH’da
pozitif yüklü) proteinlerdir. 5 tanedirler; H1, H2A, H2B, H3, H4. (+) yüklü
olduklarından, (-) yüklü DNA ile iyonik bağlar kurarlar. Mg+2 gibi (+) yüklü
iyonlarla birlikte, DNA’nın fosfat gruplarından ileri gelen (-) yüklerini nötralize
etmeye çalışırlar.
H1 dışındakiler, her birinden 2 molekül birleşerek nükleozom boncuklarının yapısal
çekirdeğini oluştururlar. Bunun etrafına DNA sarmal segmenti sarılır.
** H1 en dokuya ve cinse spesifik olandır, nükleozom çekirdeğinde bulunmaz ama
bağlayıcı DNA’ya bağlanır. Birkaç değişik tipi vardır. Nükleozomların daha yoğun
yapılar halinde paketlenmelerine yardımcı olur.
DNA’DAN RNA SENTEZİ=TRANSKRİPSİYON
Nükleusta sentezlenen RNA nükleer porlardan sitoplazmaya difüze olur ve protein
sentezini kontrol eder.
İki DNA ipliğinden birinin kalıp olarak kullanıldığı kopyalama işlemine
transkripsiyon denir.
Prokaryotik Genlerde Transkripsiyon
RNA sentezinin olabilmesi için; kalıp DNA, RNA polimeraz ve 4 ribonükleotid
trifosfat (ATP, GTP, CTP ve UTP) ortamda bulunmalıdır.
• Prokaryotik RNA polimeraz: Bakterilerde tek tip RNA polimeraz bulunur ve
bu enzim, DNA replikasyonu için kullanılan kısa RNA primerleri dışında tüm
RNA’ları sentezler. RNA primerleri ise, primaz adı verilen özel bir enzimle
sentezlenirler. RNA, DNA kalıbına antiparalel olarak, 5’-3’ yönünde
sentezlenir.
RNA sentez basamakları
1-Başlama: RNA polimeraz, DNA üzerinde promoter bölgeye (spesifik
bağlanma yerine) bağlanır. DNA’yı kalıp olarak kullanarak, RNA sentezler.
Promoter bölgesinde bulunan nükleotid dizileri Pribnow box: TATA box:
TATAAT ve (-) 35 dize: TTGACA ‘dır.
103
BİYOKİMYA
2-Uzama: Tanımadan sonra, RNA polimeraz DNA dizisinin bir transkriptini
sentezlemeye başlar. DNA polimerazın aksine RNA polimeraz, primere
gerek duymaz. Ayrıca endo ve ekzonükleaz aktiviteleri yoktur. Böylece, DNA
polimeraz gibi, RNA’daki hataları onaramaz.
3-Sonlanma: Uzama, bir sonlanma sinyaline kadar sürer. RNA polimeraz,
DNA kalıbı üzerindeki sonlanma bölgelerini tanıyabilir ya da p faktör
(sonlanma faktörü) denilen ek bir protein gerekebilir.
• Rifampin, prokaryotik RNA polimerazın β alt ünitesine bağlanarak başlama
safhasını inhibe eder ve ilk fosfodiester bağı kurulamaz. Tüberküloz
tedavisinde kullanılır.
• Daktinomisin (=Aktinomisin D), DNA kalıbına bağlanır ve RNA polimerazın
hareketini önler. Antikanserojen bir ilaçtır.
Ökaryotik genlerde transkripsiyon
Daha komplekstir. RNA polimeraza ek olarak, birçok transkripsiyon faktörü
DNA’ya bağlanır. DNA çift sarmalı gevşer. Sonlanma mekanizması ise tam
bilinmiyor.
Ökaryotik Hücrelerin Nükleer RNA polimerazları:
Bulundukları sınıfa göre özel genleri tanırlar. 3 tipi vardır:
1-RNA polimeraz I: Nükleolusda büyük ribozomal RNA’ların (28, 18
ve 5.8S) öncüsünü sentezler.
2-RNA polimeraz II: Protein oluşturmak üzere translasyona uğrayan
mRNA’ların öncüsünü sentezler. Küçük nükleer RNA (snRNA)’yı da
sentezler. Bazı viruslarda viral RNA sentezini de sağlar.
• RNA polimeraz II inhibitörleri: α-amanitin, polimerazla çok sıkı
bağlanır ve mRNA ve protein sentezini inhibe eder. Yüksek miktarları
RNA polimeraz III’ü de inhibe edebilir. Zehirli mantarlarda bulunur.
3-RNA polimeraz III: tRNA, küçük 5S rRNA ve bazı sn RNA’lar gibi
küçük RNA’ları üretir.
Mitokondrial RNA polimeraz: Mitokondride bir tip RNA polimeraz bulunur.
Bu da bakteri polimerazına benzer özellikler taşır.
PROTEİN BİYOSENTEZİ= TRANSLASYON
Translasyon yani nükleik asit içindeki bilginin spesifik bir amino asit dizisi oluşturmak
üzere eksprese olması için genetik kod gerekir. Genetik kod, nükleotid bazlarıyla,
amino asit dizisi arasındaki eşleşmeyi sağlar. Kodun her biri 3 nükleotid bazından
oluşur ki buna kodon denir.
Kodonlar mRNA dilindedir (A,G,C,U). 5’-3’ yazılırlar. 4 baz kullanıldığından 43=64
kombinasyon mümkündür. Bunun 61’i, 20 amino asidi kodlar, 3 tanesi de UAG,
UGA ve UAA sonlanma kodonudur. Amino asitleri şifreleyen 61 kodondan birisi
olan metyoninin şifresi AUG ise, aynı zamanda başlangıç kodonudur.
Genetik Kodun Özellikleri
1- Spesifiktir: Spesifik bir kodon daima aynı amino asidi kodlar.
2- Evrenseldir: Genetik kodun spesifikliği evolüsyonun erken dönemlerinden
beri korunmuştur. Mitokondriyel genom dışında tüm bitki ve hayvan türleri
için aynıdır.
104
BİYOKİMYA
3- Kalabalıktır: Her kodon tek bir amino aside karşılık geldiği halde, bir
amino asidin birden fazla kodonu olabilir. Triptofan ve metyonin yalnız birer
kodona sahip amino asitlerdir.
4- Üst üste çakışmaz ve süreklidir: Kod, sabit bir başlama noktasından
başlayarak sürekli baz dizisi şeklinde üçer üçer okunur. Bir mesaj dizisinde
1-2 nükleotid delesyona uğrar veya eklenirse, okuma çerçevesi değişir ve
çerçeve kayması mutasyonu meydana gelir.
Translasyon için Gerekli Bileşenler
a) Amino asitler
b) tRNA:Her amino asit için en az bir spesifik tip tRNA gerekir. Her tRNA’da
3 bazlı bir nükleotid dizisi olan antikodon bulunur ve mRNA üzerinde spesifik
bir kodonu tanır.
c) mRNA: Peptid zincirinin sentezi için kalıp olarak kullanılan spesifik
mRNA’nın bulunması gerekir.
d) Amino açil-tRNA sentetazlar
e) Ribozomlar
f) Protein faktörler: Başlama, uzama ve sonlanma faktörleri gerekir.
g) Enerji: Peptid zincirine bir amino asit eklenmesi için 4 yüksek enerjili P
bağı gerekir. 2 ATP amino açil-tRNA sentetaz reaksiyonu için, 1 GTP amino
açil-tRNA’nın A’ ya bağlanması, 1 GTP de translokasyon için kullanılır.
Protein biyosentezi, hücrenin yaşamı boyunca en çok enerji tüketici olaylardan
birisidir.
Posttranslasyonel Modifikasyonlar
Hücreden salınacak proteinlerin çoğu ilk önce büyük öncü moleküller halindedir
ve fonksiyonel olarak inaktiftir. Protein zincirinin parçaları endoproteazlarca
ayrılır ve aktif molekül açığa çıkar. Proteinin fonksiyonuna göre gerekli ise,
özel gruplar eklenebilir. Hb için Hem grubu eklenmesi örnektir. S-S bağları
oluşabilir. Fosforilasyon, hidroksilasyon ve glikozilasyon olabilir.
Bu reaksiyonların yeri değişiktir. ER, golgi cisimciği veya sekretuar veziküller
içinde olabilirler.
1- Fosforilasyon: Protein üzerindeki serin, treonin veya daha nadiren tirozin
bakiyelerinin OH grupları üzerinden olur. Enzimler protein kinazlardır. Proteine
(-) yük kazandırır. Süt proteini kazein fosforillidir ve taşıdığı (-) yük sayesinde
(+) yüklü Ca bağlayabilir. Protein fosfatazlarla da fosfat grupları ayrılır.
2- Glikozilasyon: Plazma zarının parçası olacak veya hücreden salınacak
proteinlerin çoğunun serin, treonin veya hidroksilizinlerinin OH gruplarına
veya asparagine bağlanmış karbonhidrat zincirleri vardır. Bu ekleme ER’
da olur (Core Glikozilasyon), Golgide (Terminal Glikozilasyon) daha ileri
modifikasyonlar yapılır.
3- Hidroksilasyon: Kollajenin a-zincirinin prolin veya lizin bakiyeleri pürtüklü
ER’ da hidroksile edilir.
105
BİYOKİMYA
Protein Biyosentezi İnhibitörleri
• Puromisin: Amino açil-tRNA’daki amino açil-adenozin bakiyesinin
analoğudur. Ribozomdaki A bölgesine bağlanır ve peptidin ribozomdan
ayrılmasına engel olur. Hem prokaryot hem ökaryotlarda etkilidir.
• Streptomisin: Prokaryotlarda, formil met-tRNA’nın P’ ye bağlanmasını
engelleyerek başlamayı inhibe eder. 30S’e bağlanarak yapısını bozar.
• Tetrasiklin: Prokaryotlarda amino açil-tRNA’nın mRNA-ribozom
kompleksine ulaşmasını önler.
• Kloramfenikol: Prokaryotik peptidil transferaz aktivitesini bloke eder.
Yüksek dozları mitokondrial protein sentezini de inhibe eder.
• Eritromisin ve Klindamisin: Prokaryotlarda 50S’e geri dönüşümsüz
olarak bağlanarak translokasyonu inhibe eder.
• Siklohekzimid: Ökaryotta 60S’in peptidil transferaz aktivitesini inhibe
eder.
• Abrin-risin: Ökaryotta amino açil-tRNA’nın bağlanmasını önler.
• Difteri ekzotoksini: Ökaryotik uzama faktörünü inaktive eder. Böylece
translokasyonu engeller.
DNA’da hasar yapabilen mutajenler
a) Baz analogları: 5-Bromo urasil ve 2-Amino pürin:
b) Deamine edici ajanlar: (Alkilleyici olmayanlar): Nitröz asit ve nitröz
amin, sodyum nitrit ve sodyum nitrat gibi nitröz aside metabolize olan
bileşiklerdir.
** Sitozinin Urasile deaminasyonu en sık
c) Alkilleyici ajanlar: Dimetil nitröz amin ve Dimetil sülfat, bu gruba
örneklerdir. Bunlar guaninin metillenmesine yol açarlar.
d) U.V. ışık: Dimerlerin, genellikle TT dimerinin oluşmasına yol açar.
e) Anaerobik metabolizma sonucu oluşan oksijen radikalleri de DNA’da
hasar oluştururlar.
• Süperoksit radikali: SOD ile uzaklaştırılır.
• Hidrojen peroksit: Katalaz ve GSH peroksidaz ile uzaklaştırılır.
• Hidroksil iyonu: En mutajen olandır.
f) İyonize edici radyasyon: X ışınları, gamma ışınları ve radyoaktif
maddelerin radyasyon partikülleri etkisiyle oluşan iyonlar oldukça
reaktiftir.
Kalıcı Mutasyonlar 2 tiptir:
1- Nokta mutasyonları:
DNA’daki tek bir bazın, bir başkasıyla yer değiştirmesiyle açığa çıkarlar.
DNA’daki bir kodon ve dolayısıyla proteindeki bir amino asit farklılaşır.
• Transversiyon:Pürin yerine pirimidin veya pirimidin yerine pürin bazı
gelmesidir.
• Transisyon: Pürin yerine başka bir pürin veya pirimidin yerine başka
bir pirimidin gelmesidir.
• Protein özelliklerini değiştirmezse SESSİZ MUTASYON denir. Değişen
bazı içeren kodon, aynı amino asidi kodlayabilir..
106
BİYOKİMYA
• FARKEDİLEBİLİR MUTASYON: Hb A’nın ß-zincirini şifreleyen gende
nokta mutasyon sonucu glutamat yerine valin gelmesiyle Hb S oluşur,
Hb fonksiyonları bozulur ve orak hücreli anemi gelişir. Bir başka örnek
de Hb M ‘dir.
2- Katılma (İnsersiyon) ve Eksilme (Delesyon) mutasyonları: Kalıp
kayma mutasyonları:
Bir gene bir veya daha fazla bazın katılması veya eksilmesi, o gendeki
tüm kodonların değişmesine ve tamamen farklı amino asit dizilişine
sahip protein oluşmasına neden olur. Bu tip mutasyon iç kısımlarda bir
sonlanma kodonu oluşturursa, normalden daha kısa bir peptid zinciri
ortaya çıkabilir.
DNA ONARIM MEKANİZMALARI
1- Eksizyon tamiri: U.V. etkisiyle oluşan TT dimerleri replikasyonu bloke ederler.
DNA polimeraz, DNA zincirini ancak dimer bulunan yere kadar replike edebilir.
TT dimerleri, öncelikle özel bir U.V. spesifik endonükleaz (Excinuclease) ile
tanınır. Sonra bir eksizyon ekzonükleazı (prokaryotta DNA polimeraz I, insanda
DNA polimeraz ß ) 5’ ucundan fosfodiester bağını kırarak dimeri serbestleştirir
ve kalan boşluğu diğer ipliği kalıp olarak kullanarak doldurur. Yeni sentezlenen
DNA’nın 3’-OH grubu, orijinal DNA sarmalında kalan 5’-P grubu ile birleşir. Bu
birleşmeyi DNA ligaz yapar.
2- Baz değişikliklerinin düzeltilmesi:
a- Anormal bazlar,
b- Fotoreaktivasyon:
c- Rekombinasyon tamiri: Replikasyon çatalı henüz eksizyon tamiri
yapılmamış hasarlı bir bölgeye gelebilir. Sadece bakterilerde olan bir
mekanizmayla (tanıyıcı enzim: Restriksiyon Endonükleazı), normal DNA
ipliğinden mutasyonsuz kısım alınıp hasarlı ipliğe eklenir, DNA Polimeraz
I ve DNA ligaz ile sağlam iplikte oluşan boşluk da aynı enzimlerle
doldurulur.
DNA ONARIM DEFEKTLERİ
1- Xeroderma Pigmentozum: Genetik geçişi otozomal resesiftir ve pirimidin
dimerlerinin (TT) onarım defektidir. U.V.’ye anormal olarak duyarlıdırlar, melanom
ve skuamöz hücreli ca gibi cilt kanserlerine yatkınlık vardır. En sık görülen tipi, U.V.
spesifik endonükleazın yokluğuyla birlikte olandır.
2- Ataxia Telenjiektazia: Çeşitli organ sistemlerinde şiddetli anomaliler ve
lenforetiküler kanserle karakterizedir. Hastalardan alınan sağlam hücreler kültürde
x-ışınlarına aşırı duyarlıdır.
3- Fankoni Anemisi: Ölümcül aplastik anemi: X-ışınları tarafından oluşturulan
hasar onarılamaz.
4- Hutchinson-Gilford ve Bloom sendromu: 2 farklı prematür yaşlanma
sendromu.
107
BİYOKİMYA
DOKU BİYOKİMYASI
KOLLAJEN LİFLER
Temel yapı üniteleri tropokollajendir. Glikoprotein yapısındadır. İnsanda en
bol bulunan proteindir. Fibrözdür, çeşitli çözücülerde çözünmez. Kollajen lifler
mekanik etkilere çok dayanıklıdır ama esneme özellikleri yoktur. Kıkırdak, kemik
ve deride bulunur.
Kollajen hücre dışında fonksiyon yapan proteinlerden birisidir.
Tropokollajenler arasında Aldol çapraz bağları kurulur, bu bağlar lizin ve
hidroksilizin arasındadır. Çapraz bağları kuran enzim lizil oksidazdır. Cu içerir
ve Cu eksikliğinde kollajen yapımı bozulur.
ELASTİK LİFLER
Temel yapı üniteleri tropoelastindir. Çok fazla uzayıp, kısalma özelliği vardır,
kollajenin aksine lastik benzeri bir yapıdır. Tropoelastin bir polipeptid zinciridir ve
nonpolar amino asitler bulunur. Kollajenle benzer tarafı glisin ve alaninden zengin
olmasıdır, valin ve lizin de çok bulunur. Prolin ise kollajenden azdır. Hidroksiprolin
çok az, hidroksilizin hiç bulunmaz. Karbonhidrat da içermez.
Olgun elastinde, elastin polipeptid zincirlerini bir lif ağına bağlayan kovalan
çapraz bağlar bulunur. Bu bağlar lizinden zengin bölgelerde kurulur ve başlıca
izodesmozin ve desmozin yapıları meydana gelir. Elastini parçalayan enzimler
elastazlardır.
• α-1 Antitripsin, güçlü bir proteaz olan nötrofil elastazını inhibe ederek,
alveoler duvar elastininin yıkılımını engeller. Bu protein, başlıca karaciğerde
sentezlenir. Monosit ve alveoler makrofajlarda sentezlenen ise elastazın lokal
doku hasarını önler. Özellikle akciğerler için çok önemlidir. Eksikliğinde alveoler
duvarda bağ dokusu harabiyeti, rejenerasyon mümkün olmadığından amfizemle
sonuçlanır.
KAS DOKUSU
a- Çizgili kas: İskelet kası: Çizgili ve istemlidir.
b- Düz kas:Çizgisiz ve istemsizdir.
c- Kalp kası: Çizgili ve istemsizdir.
Çizgili kaslar, elektriksel olarak uyarılabilen bir membran olan sarkolemma ile
sarılmıştır. Kas hücresinin sitoplazması da sarkoplazma olarak adlandırılır.
Çizgili kasda enine ve boyuna çizgiler bulunur. Boyuna olanlar miyofibrillerden
(lifçik), enine olanlar her lifçikteki ince ve kalın filamanlardan ileri gelir. Hücre
zarı olan sarkolemma içeri doğru girintiler yaparak Z çizgisini meydana
getirir.
Miyofibrildeki kalın filamanlar koyu renkli A bandını oluşturur, koyu bant
üzerindeki daha açık bölgeye H zonu denir. Sadece ince filamanlarca oluşturulan
açık renkli bölgeye ise I bandı denir. I bandı ortasındaki koyu çizgiler ise Z çizgisi
adını alır.
108
BİYOKİMYA
İki Z çizgisi arasına da sarkomer denir.
Filamanları oluşturan proteinlere kontraktil proteinler denir. Bunlar aktin, miyozin,
tropomiyozin ve troponinlerdir. Miyozin kalın, diğerleri ince filamanlar olarak
bilinirler.
1- Miyozin: Fibröz bir proteindir. Kas proteinlerinin % 55’ini oluşturur. Miyozin
baş kısmı; ATP bağlama fonksiyonuna ve ATPaz aktivitesine sahiptir.
2- Aktin: Globüler alt ünitelerden meydana gelen fibröz bir proteindir. Kas
proteinlerinin % 25’ini oluşturur. 2 tipi vardır; Globüler (G-aktin) ve Fibriler
(F-aktin).
3- Tropomiyozin: 2 polimer arasındaki olukta, F-aktine birleşen α ve β olmak
üzere 2 zincirden oluşan fibröz bir moleküldür.
4- Troponinler: Çizgili kaslara özgüdür.
• Troponin T; Tropomiyozine bağlanır.
• Troponin C; yapısal olarak kalmoduline benzer ve Ca bağlayıcı rolü vardır.
• Troponin I; Aktin polimeri üzerinde bulunur ve aktinin miyozinle etkileşimini
inhibe eder.
109
BİYOKİMYA
İskelet Kasında Kontraksiyon
Kontraksiyon olması için miyozin başının aktinle temas etmesi gerekir. Dinlenme
halinde ayrıdırlar. Kontraksiyon sırasında sarkoplazmik retikulumdan Ca açığa
çıkar. Açığa çıkan Ca’ların 4 molekülü, 1 Troponin C ile bağlanarak, miyozin
başı konformasyonu değişen ve böylece bağlanma bölgesi açığa çıkan aktinle
bağlanır ve aktin, miyozin başındaki ATP azı aktive eder. ATP hidrolizi ile
enerji elde edilir. Bu enerji miyozin başının hareketinde kullanılır. Böylece,
ince filamanlar sarkomerin merkezine doğru çekilir. Kontraksiyonun sona
ermesinde, Ca’un sarkoplazmik retikulumun sisternalarına Ca ATPaz ile
pompalaması rol oynar. Kas kasıldığı zaman, kalın yada ince filamanların
boylarında herhangi bir değişiklik olmaz. Sadece kasılma sırasında aktin ve
miyozin üst üste gelerek, I bandı daralır. A bandı ise aynı kalır.
Düz Kaslarda Kontraksiyon
Düz kasta troponin bulunmaz. Kasılma kontrolü miyozin başındaki
hafif zincirlerle olur. Sarkoplazmada bulunan miyozin kinaz (Hafif zincir
kinaz) enzimi normalde inaktiftir. Aktiflenmesi için önce Ca-kalmodulin
kompleksine bağlaması gerekir. Düz kasa uyarı gelmesiyle hücre içine Ca
boşalır. 4 Ca, kalmodulin ile kompleks yapar, bu kompleks inaktif miyozin
kinaza bağlanıp, ATP’den fosfat grubunu miyozine transfer eder. Aktin-miyozin
etkileşerek, kasılma gerçekleşir.
NÖROTRANSMİTTERLER
• Asetil kolin (Ach): İlk tanımlanan nörotransmitterdir. Başlıca; eksitatör
fonksiyonludur. Buna rağmen beynin bazı bölgelerinde nöronal akışı inhibe
eder.
• Uykunun REM döneminin indüksiyonunda primer öneme sahiptir.
• Noradrenalin (NA): NA ise geniş olarak inhibitör etkilidir. Ve Ach gibi alt
beyin ve beyin sapında yer alır. Ancak beynin bazı bölgelerinde eksitatör olduğu
gösterilmiştir.
• Emosyonel yanıtların düzenlenmesinde görevlidir.
• Dopamin (DA): PIF: İnhibitör etkili bir NT’dir.
• Önemli bir fonksiyonu, muskuler aktivitenin kontrolüdür.
• 5-Hidroksi triptamin: (=5-HT)= Serotonin: Başlıca presinaptik inhibitör
etkilidir.
• Ana fonksiyonu uyku siklusu ve uyanıklığın düzenlenmesidir.
• Gamma Amino Bütirik Asit (GABA): İnhibitör etkilidir.
• Ana fonksiyonu; fiziksel aktiviteyi azaltmaktır.
• Diğer amino asitler:
Glutamat ve Aspartat beyinde yüksek miktarlarda bulunurlar ve hipokampus ve
korteksi de içeren pek çok alanda GABA’ nın aksine uyarıcı etki yaparlar.
Glisin ise, GABA gibi inhibitör etkilidir.
Bu nörotransmitterler dışında pek çok madde de MSS’ de nöronlar arası iletişimi
etkilerler. Mesela; kahvenin kafeini, çayın teofilini ve kakaonun teobramini
nöronların uyarılma eşiğini düşürerek, nöronal eksitabiliteyi artırırlar. Sitriknin
de nöron eksitabilitesini artırıcı role sahiptir.
110
BİYOKİMYA
Nitrik Oksit:
Davranış ve hafızayla ilgili bölgelerde saptanmış. Presinaptik terminallerde
depolanmaz, gerektiğinde sentezlenir. Postsinaptik nöronda genellikle
membran potansiyelini fazla değiştirmez, fakat hücre içi metabolik
fonksiyonları değiştirerek etki yapar. Bu etkilerini cGMP aracılığıyla
gösterir.
111
BİYOKİMYA
ÖZEL KONULAR
SERUM METALLERİ VE METALLO PROTEİNLER
ESER ELEMENTLER
Element
Demir
İlgili Enzimler
Sitokrom Oksidaz, Katalaz, Peroksidaz, Ksantin Oksidaz, Akonitaz
Süperoksit Dismütaz, Sitokrom Oksidaz, Lizil Oksidaz, Ferrooksidaz I,
Bakır
Tirozinaz, Dopamin Hidroksilaz
Karbonik Anhidraz, ALA Dehidraz, RNA Polimeraz, Alkol
Çinko
Dehidrogenaz,
Laktat Dehidrogenaz, Gliseraldehid 3-P Dehidrogenaz
Magnezyum
Heksokinaz, Piruvat Kinaz, Glukoz 6 Fosfataz, Transketolaz
Mangan
Arginaz, Ribonükleotid Redüktaz, Piruvat Karboksilaz
Potasyum
Piruvat kinaz
Nikel
Üreaz
Molibden
Ksantin Oksidaz, Dinitrogenaz, Aldehit Dehidrogenaz
Selenyum
Glutatyon Peroksidaz, Tiroperoksidaz, 5’- Deiyodinaz
Kobalt
Homosistein Metil transferaz
Kalsiyum
Amilaz, Fosfolipaz A 2, Rennin
Kofaktör Olarak İnorganik Elementleri Gerektiren veya İçeren Bazı Enzimler
Demir:
En iyi bilinen eser elementtir. Total vücut demir içeriği 4-5 g’dır.
Vücut demirinin % 70’i Hb içinde eritrositlerde, % 5’i Mb içinde kaslarda, %
20’si Ferritin ve Hemosiderin şeklinde KC, dalak ve kemik iliğinde, kalan %
5 ise, oksidatif enzimlerin (sitokromlar, triptofan pirolaz ve katalaz) yapısal
bileşeni olarak bulunur. Kan dolaşımındaki (Totalin yalnızca % 0,1’i) Fe,
transferrine bağlıdır.
Eksikliğinde azalmış Hb yapımı ile anemiler oluşur. Demir eksikliğinin 3 evresi
tanımlanmıştır:
1. Demir depolarının azalması
2. Demiri yetersiz eritropoez
3. Demir eksikliği anemisi
Demir eksikliği genellikle diyetle azalmış alım, artmış kayıp veya depolanmış
demirin mobilizasyonunda blok ile oluşur. Demirin mobilizasyonunda blok pek
çok kronik hastalıkta oluşur ve kronik hastalık anemisinden sorumludur.
112
BİYOKİMYA
Demir toksisitesinde 3 olası mekanizma ileri sürülüyor:
1- Serbest radikallerin oluşumu ile lipid peroksidasyonu (Fenton reaksiyonu
- Fe ve hidrojen peroksidin hidroksil radikali oluşturmaları ile)
2- Kollajen oluşumunun stimülasyonu - Fibrozis (KC ve pankreasta)
3- DNA hasarı - Hepatosellüler ca
*** Hemokromatozis, doğumsal genetik bir defekttir ve bozuk demir
absorbsiyonu + hiperpigmente cilt + Diabetes mellitus ile bağlantılıdır.
Demir durumunun değerlendirilmesinde pek çok metot vardır;
1- Serum demir konsantrasyonu: Erkeklerde 80 - 150 µg/dl
Kadınlarda 70 - 130 µg/dl’dir.
2- Kemik iliği yaymasının Prussian mavisi ile boyanması: Bu boya demir
için spesifiktir. Fakat rutinde kullanılmaz. Çünkü, son derece invazivdir. Son
çare olarak başvurulabilir.
3- Serum Ferritin konsantrasyonu: Demir depolarının değerlendirilmesinde
yararlıdır. Normalde serumda çok az bulunur.
Erkeklerde--20-250 ng/mL
Kadınlarda--10-120 ng/mL’dir.
*** Serum Ferritini demir eksikliği tanısında;
• En spesifik,
• En sensitif ve
• En güvenilir göstergedir.
4- Transferrin (Tf) satürasyonunun hesaplanması: Sirküle eden demirin
göstergesidir. Son zamanlarda diyetle demir alımını, oldukça hassas bir
şekilde gösterir. Serum demiri ve total demir bağlama kapasitesi üzerinden
hesaplanır:
Serum Demiri
X 100= % Tf satürasyonu
TIBC
Erkeklerde %20-50
Kadınlarda %15-50 dir.
• Transferrin:
• Elektroforezde β 1 bandındadır.
• Plazmada Fe+3 taşır. 1 molü, 2 mol demir bağlar.
• Yaklaşık olarak 1/3’ü demir ile satüredir. (%30-40 satürasyon)
• Karaciğerde sentezlenir.
• Glikoprotein yapısındadır.
** TIBC= 280-300 µg/dl’dir.
5- Azalmış demir miktarları hem sentezini de bozacağından; Hb, hematokrit
ve çeşitli eritrosit indeksleri de ölçülebilir. Ancak bunlar, demir eksikliğinin
ileri dönemi için göstergedirler.
6- Çinko Protoporfirin / Hem (=ZPP/H) oranı da demir durumun
değerlendirilmesi için kullanılır. Eritropoez için yeterli demir yoksa, gelişmekte
olan eritrositlerde çinko protoporfirin birikir. Demir eksikliğinin oldukça erken
oluşan bir sonucudur. Hassas bir göstergedir.
113
BİYOKİMYA
Demir Metabolizması: Besinlerde demir 2 formda bulunur:
1- Hem içindeki demir (Ferröz, Fe2+)
2- Non-hem demir (Ferrik; Fe3+)
Barsaklardan absorbe edilmesi için, proteinden ayrılmalı ve bivalent (ferröz;
Fe2+) şekle indirgenmelidir.
Absorbsiyon, yiyeceklerdeki askorbik asit ve gastrik asidite ile kolaylaşır. Ve
pankreatik sıvı, tahıllarda bulunan fosfatlar ve fitatlar ile azalır. Antasitler
ve bazı antibiyotikler de demir emilimini azaltırlar.
Fizyolojik olarak demir absorbsiyonu, depolanmış demir miktarına ve kemik
iliğindeki eritropoetik aktiviteye bağlıdır. Besinlerle alınan demirin yaklaşık
%5-10’u barsaklardan emilir. Demir eksikliğinde, gebelik ve büyüme çağında
emilim artarak, % 20’lere çıkabilir.
Absorblanan demir, transport protein (Apoferritin) ile mukozal hücrelere
taşınır ve hemen tekrar ferrik forma çevrilir. Buradan da plazmaya salınır.
Plazmada ferrik formdadır ve spesifik demir taşıyıcı proteinler olan
transferrin ve siderofilinle kombine olur.
Demir Depolanması: Demir 2 şekilde depolanır: Ferritin ve Hemosiderin.
Ana depo organları, kemik iliği, KC ve dalaktır.
Depo demirin % 65’i ferritin halindedir. Bu formdaki demir, hızla
hemoglobin sentezi için kullanılabilir (Solubl demir). Fakat, genel
histokimyasal metotlarla demonstre edilemez.
Depo demirin % 35’i hemosiderin halindedir. Kolayca mobilize edilemez.
(İn solubl demir) Varlığı prussian mavisi reaksiyonu ile demonstre
edilebilir.
İyot:
Tiroid hormonlarının (T3 ve T4) bileşenidir. Bu hormonların, bazal
metabolizmaya olan etkilerinden dolayı, iyot büyüme ve vücut dokularının
özellikle sinir sisteminin gelişiminde önemlidir.
Eksikliğinde guatr oluşur. İnfantlarda eksikliği KRETENİZM ile sonlanır.
Cücelik ve zeka geriliği vardır.
Fazlalığı ile de guatr + hipertroidi oluşur.
Selenyum:
Glutatyon peroksidaz aktivitesi için gerekli bir eser elementtir. Selenyumun
antioksidan rolü, C ve E vitaminleri ile yakın bir şekilde ilişkilidir.
Selenyumun büyüme, beyin gelişimi ve tiroid fonksiyonları üzerine
etkileri vardır. Eksikliğinde; anemi, iskelet miyopatisi, artmış kanser riski,
kardiovasküler hastalık artışı, saç-tırnak ve immun sistem değişiklikleri ve
tiroid hormon bozuklukları oluşur.
İyodun dolaşımdan alındıktan sonra oksidasyonunu sağlayan tiroperoksidaz Se
bağımlıdır. Ayrıca, periferde T4’ü T3’e çeviren 5’ deiyodinaz da Se bağımlıdır.
Bu yüzden Se eksikliğinde 5’ deiyodinaz aktive olamamakta, T4 ↑, T3 ↓
bulunmaktadır.
Eksikliğinde Keshan Hastalığı görülür.
114
BİYOKİMYA
Çinko:
Kollajen oluşumu için gerekli olan eser elementtir. Ayrıca insulinin bileşenidir.
İnsulin pankreas β hücrelerinde çinko iyonlarıyla kandanse olarak
bulunur. Pek çok enzimin yapısında bulunur. Hücre bölünmesi ve
büyümesinde, seksüel matürasyonda, fertilitede, gece görmede, immun
yanıt oluşumunda ve yara iyileşmesinde fonksiyon yapar. Kanda albümine
bağlı olarak taşınır.
Akrodermatitis enteropatika kalıtımsal bir çinko eksikliği hastalığıdır. Hepato
splenomegali ve genital olgunlaşmanın gecikmesiyle gider. Kanlarında
esansiyel yağ asit seviyeleri de azalmıştır.
Bakır:
Demire ek olarak hemoglobin sentezinde gereklidir. Kollajen oluşumunda (Lizil
Oksidaz) ve miyelin kılıfın devamlılığının sağlanmasında görevlidir. İskelet
gelişiminde, immun sistem fonksiyonlarında, melanin sentezinde (Tirozinaz)
ve SOD (Süper Oksit Dismütaz) enziminin yapısında da bulunur.
Kanda albümine ve serüloplazmine bağlı olarak bulunur. Plazmadaki
bakırın % 90’ını Seruloplazmin taşır.
• Hemoglobin sentezi aksayarak anemi ve kollajen sentezi aksayarak
dissekan aort anevrizması eksikliğinde birlikte oluşan bozukluklardır.
Menkes’ kinky saç hastalığı; nadir görülen genetik bir hastalıktır. Azalmış
bakır emilimi ve böylece eksikliği ile sonuçlanır.
Wilson hastalığı, KC’ de toksik bakır birikimi ile giden bir genetik bozukluktur.
Diyetsel kaynaklı toksisite son derece nadirdir.
Bakır-protein kompleksi olan Seruloplazmin, bakır durumunun göstergesidir.
Yine de, Seruloplazmin seviyeleri, hormonal değişikliklerden ve enflamasyondan
oldukça etkilendiğinden yararı sınırlıdır.
• Eritrosit SOD aktivitesi, organizma bakır durumunun en hassas göstergesidir.
Flor:
Diş sağlığı için önemli bir eser elementtir. Çürük oluşturan bakterilerin asit
oluşturmalarını engeller. Ayrıca erişkin kemik yapısının korunmasında da rol
alır.
Eksikliğinde, diş çürükleri artar. Kronik toksisitesi, FLUOROZİS olarak
adlandırılır. Kemik sağlığı, böbrek fonksiyonları ve muhtemelen kas ve sinir
fonksiyonları etkilenir.
Mangan:
Dekarboksilazlar, Hidrolazlar, Kinazlar ve Transferazlar için aktivatör olarak
davranır. Oksidatif fosforilasyon, yağ asidi metabolizması, protein, kolesterol
ve mukopolisakkarit sentezlerinde görevlidir.
• Kanda Hb’e bağlı olarak bulunur.
Molibden:
Nükleik asitlerin ürik aside yıkılımında görevli ksantin oksidaz gibi
metalloenzimlerin bileşenidir.
115
BİYOKİMYA
Krom:
Normal glukoz metabolizmasının sağlanmasındaki rolünden dolayı, glukoz
tolerans faktörü olarak da adlandırılır. Krom, insulin etkisinin başlaması
için gerekli kofaktördür.
Eksikliğinin, erişkin başlangıçlı diabette bozulmuş glukoz toleransını
körüklediğine inanılır. Krom içeren tozlara sürekli maruz kalan işçilerde,
bronş kanserinde artma saptanmıştır.
Kobalt:
Vitamin B12’nin yapısında bulunur. Eksikliğinde pernisiöz anemi oluşur.
Nikel:
Büyüme, üreme, hematopoez, demir ve çinko metabolizmasında etkilidir. Siroz
ve kronik üremili kişilerde eksikliği oluşabilir.
Silikon:
Kemiğin normal büyümesinde etkilidir.
SERÜLOPLAZMİN = FERROOKSİDAZ I
2 değerlikli Fe’in 3 değerlikli demire çevrilmesini sağlayan enzimdir. Bakırlı bir
proteindir. Wilson hastalığında, yeni doğanda ve nefrotik sendromda seviyeleri
azalır. Gebelikte, enfeksiyonlarda, miyokard enfarktüsünde ve sirozda artar.
Serum seviyeleri genellikle, bakır ile paraleldir. Mesela Wilson hastalığında,
serumda bakır ve Seruloplazmin azalırken, idrar bakırı artmıştır.
NİTRİK OKSİT (NO) (EDRF)
Organizmada yaygın olarak bulunan ve çeşitli fonksiyonları olan bir maddedir.
Damar düz kaslarında gevşeme ile vazodilatasyon yapan endotel kökenli gevşetici
faktörle (EDRF) aynı madde olduğu düşünülmektedir.
Sentezinde görevli enzim NO sentazın kalsiyum bağımlı ve bağımsız tipleri
bulunmaktadır. Argininden sentezi sırasında 2 reaksiyon devreye girmektedir.
Önce oksijen, argininin guanido grubundaki azotlardan birine fikse olup, sonra
azotla birlikte yapıdan ayrılmakta NO ve Sitrulin oluşmaktadır. İşlemler sırasında
NADPH da gereklidir.
NO sentaz, NADPH ve O2 kullanmasıyla Sitokrom P 450 enzimlerine
benzemektedir.
NO çok kısa ömürlüdür. Nitrit ve nitratlara çevrilerek inaktive edilir.
NO’in fizyolojik fonksiyonları:
1- Güçlü vazodilatatör etkilidir.
2- Trombosit agregasyonunu önler.
3- Lökositlerden salınan bakteri ve tümör hücrelerinin öldürülmesinde görevli
güçlü bir toksin gibi davranır. Böylece makrofaj fonksiyonlarını destekler
4- Beyinde nörotransmitter fonksiyonlara sahiptir.
5- Hafıza ve düşünme ile ilgili fonksiyonlar yapar.
6- Renal vasküler rezistansı azaltır ve GFR’ yi artırır.
116
BİYOKİMYA
KOAGÜLASYON
Koagülasyon, 4 fazdan oluşur:
1- Hasarın distalindeki kan kaybının azaltılması için, damarların konstriksiyonu
2- Hasar bölgesinde, gevşek ve geçici bir trombosit tıkacının oluşumu
3- Trombosit tıkacının çeşitli hücreler yakalayarak, daha stabil bir yapı ve fibrin ağının
oluşumu
4- Pıhtının plazmin tarafından parsiyel veya komple çözülmesi
Vazokonstriksiyon ve trombosit agregasyon oluşumu, prostasiklin (PG I2) ve tromboksan
A2 (TX A2) tarafından düzenlenir.
İntrensek ve ekstrensek yollar fibrin oluşumu ile sonuçlanır.
1-İntrensek yolla aktivasyon:
Doku hasarı olmaksızın gelişir. Faktör XII’nin kontakt aktivasyonu ile başlar.
Aktiflenme olayından, damar yüzeyindeki kollajen sorumludur. aPTT (aktive
parsiyel tromboplastin zamanı) göstergesidir.
2-Ekstrensek yolla aktivasyon:
Doku hasarı ile birliktedir. Faktör VII’ nin aktivasyonu ile başlar. PT (protrombin
zamanı) göstergesidir.
Bu 2 yolla aktivasyon faktör Xa’da birleşir. Bundan sonraki basamaklar ortaktır.
Protrombinin trombine dönüşümünü ve fibrinojenden fibrin oluşumunu
sağlayan bir ortak sona giderler.
Koagülasyon faktörleri:
• Faktör I: Fibrinojen
• Faktör II: Protrombin
• Faktör III: Doku faktörü (TF)
• Faktör IV: Ca 2+
• Faktör V: Proakselerin : Labil faktör
• Faktör VII: Prokonvertin
• Faktör VIII: Antihemofilik faktör A: Antihemofilik globülin (AHG)
• Faktör IX: Christmas faktör: Antihemofilik faktör B
• Faktör X: Stuart-power faktör
• Faktör XI: Antihemolitik faktör C
• Faktör XII: Hageman faktör
• Faktör XIII: Fibrin stabilize edici faktör
• Yüksek molekül ağırlıklı kininojen (HK)
• Prekallikrein (PK)
** Von-Willebrand faktörü: Endotel hücrelerinden salınan adeziv proteindir.
Trombositler arası ve endotel - trombosit arası tutunmayı sağlar.
** Fibronektin ve Vibronektin: Adeziv proteinlerdir. Hücre yüzeylerinde,
ekstrasellüler matrikste ve kanda bulunurlar. Endotel hücrelerinde üretilip,
pıhtılaşmada rol alırlar. Fonksiyonları Von-Willebrand faktörünkine benzer.
Ekstrasellüler büyük glikoproteinlerdir ve proteoglikanlar arası iletişimde
görevlidirler. Heparin, fibrin ve kollajenin hücre membranı altındaki
mikrofilamentlere indirekt olarak bağlanmasında rol alırlar.
117
BİYOKİMYA
Koagülasyon Proteinleri
Faktör I (Fibrinojen)
Faktör II
Faktör III (Doku Faktörü) (TF)
Faktör V
Faktör VII
Faktör VIII
Faktör IX
Faktör X
Faktör XI
Faktör XII
Faktör XIII
Yüksek Molekül Ağırlıklı Kininojen (HK)
Prekallikrein (PK)
Fibrinolitik Proteinler
Plazminojen
Plazmin
Doku Plazminojen Aktivatör (tPA)
İnhibitörler
α2-Antiplazmin
Antitrombin III
Plazminojen Aktivatör İnhibitör
Protein C
Protein S
Aktif Form
Substrat
Serin Proteaz
Kofaktör = Aktivatör Protein
Kofaktör
Serin Proteaz
Kofaktör
Serin Proteaz
Serin Proteaz
Serin Proteaz
Serin Proteaz
Transglutaminaz
Serin Proteaz
Serin Proteaz
Aktif Form
Zimojen
Serin Proteaz
Serin Proteaz
Aktif Form
Serin Proteaz İnhibitör
Serin Proteaz İnhibitör
Serin Proteaz İnhibitör
Serin Proteaz İnhibitör
Kofaktör
KOAGÜLASYON PROTEİNLERİNİN AKTİF FORMLARI
Fibrinolitik sistem proteinleri: Plazminojen ve a2-antiplazmindir.
** Faktör II, VII, IX ve X’ un sentezleri, K vitaminine bağımlıdır. K vitamini
bunların glutamat kalıntılarını karboksilleyerek ?-karboksi glutamat
oluşturur. Oluşan, Gla kalıntıları, koagülasyona önemli derecede katkıda
bulunan Ca2+’u bağlarlar. Kumarin grubu droglar, bu karboksilasyonu
kısıtlayarak etki yapan antikoagülanlardır. Yani Ca2+ bağlanmasını
bozarlar.
** Pek çok pıhtılaşma faktörü, serin proteazların zimojenleri olarak bulunurlar.
Bu zimojenler, proteoliz ile aktifleşirler.
** Plazmada pıhtılaşma faktörleri ile ilgili inhibitörler vardır. Örn., antitrombin
III. Bunlar koagülasyonun regülasyonuna yardımcı olurlar. Heparin,
antitrombin III aktivitesini artırarak etki yapan bir antikoagülandır. Antitrombin
III, trombinden başka, Faktör IX, X, XI ve XII aktivitelerini de kısıtlayabilir.
** Oluşan fibrin pıhtıları, çapraz bağlar ile güçlenirler. Bu çapraz bağları,
trombin tarafından aktiflenen transglutaminaz da denen, fibrin stabilize edici
faktör oluşturur.
118
BİYOKİMYA
HÜCRE ve ORGANELLER
** Bazı hücreler sürekli bölünürler;
• Epidermis, Barsak bazal hücreleri, Eritroblastlar, Sperm öncü hücreleri,
Miyelositler
**Bazı hücrelerin bölünme yeteneği saklıdır;
• KC (sadece parsiyel hepatektomiyi takiben bölünür), böbrek, pankreas,
tiroid, hipofiz, adrenal
**Bazı hücreler hiç bölünmezler;
• Nöronlar (uzun ömürlü)
• Granülositler (kısa ömürlü)
• Kas hücreleri (ileri derecede farklılaşmış)
GLİKOKALİKS:
Hücre yüzeyi örtüsü: Hücre membranının dışında yer alır. Viskoz bir örtüdür.
Protein, glikoprotein ve bazı proteoglikanlardan oluşmuştur. Solunum ve GİS
epitel hücreleri üzerinde, koruyucu bir mukus tabakası oluşturur. Ayrıca, bağ
dokusu hücrelerinde yapıştırıcı rol oynar.
HÜCRE MEMBRANI:
Asimetrik bir iç ve dış yüzeyi olan tabakalar tarzındadır. İç yüzde enzim bağlayıcı
bölgeler bulunurken, dış yüzde de özgün reseptörler yer alır. Bunlar, dokular
arası fonksiyonlarda, hormon etkilerinde ve hücreler arası tanıma ve haberleşme
olaylarında görevlidirler. Ayrıca, membran pinositoz ve fagositoz fonksiyonuna
sahiptir. Hücre membranı amfipatiktir, yani membran bileşenleri hidrofobik ve
hidrofilik gruplar içerirler.
Çok lipofilik maddeler hariç, birçok maddeye karşı geçirgen değildir. Yani
semipermeabldır. Temel metabolit ve iyonlar geçebilir. Membran lipidleri bir
bariyer oluşturarak su ve suda eriyen maddelerin kompartmanlar arası serbestçe
hareketini önlerler. Buna rağmen, membranın protein molekülleri membranı
penetre ederek spesifik maddelerin membrandan geçmesi için özel kanallar
oluştururlar. İyonlar, glukoz ve üre suda eriyen, buna rağmen oksijen,
karbondioksit ve alkol yağda eriyen maddelere örneklerdir. Protein kanallar
selektif olarak bazı maddelerin difüzyonuna izin verirler. Membrana ait çeşitli
aksaklıklarda özgün hastalıklar oluşabilir:
• İyodür aktarıcısının yokluğu--Konjenital guatr
• Düşük dansiteli lipoproteinlerin kusurlu endositozu: Hızlanmış hiperkolesterolemi
ve koroner arter hastalığı Membranlar, bazıları enzimatik aktiviteye sahip pek
çok protein taşırlar. Bu enzimlerden bazıları sadece belirli membranlarda
lokalizedirler ve bu membranların saflaştırılmasını izlemede işaretleyici olarak
kullanılabilirler:
• Plazma membranı -- 5’ nükleotidaz, adenilat siklaz, Na+ / K+ ATPaz
• Endoplazmik retikulum membranı -- Glukoz 6-Fosfataz
• Golgi kompleksi membranı -- Galaktozil Transferaz
• İç mitokondri membranı -- ATP sentaz, Süksinat Dehidrogenaz
119
BİYOKİMYA
HÜCRE MEMBRANINDAN TAŞINMA:
Pek çok ufak yüksüz molekül lipid katmanından serbestçe geçerler. Yüklü
moleküller, daha büyük yüksüz moleküller ve bazı ufak yüksüz moleküller ise
kanal veya porlardan ya da spesifik taşıyıcı proteinlerin aracılığı ile nakledilirler.
Bir maddenin net difüzyonu şunlara bağlıdır:
• Membrandaki konsantrasyon gradyeni
• Membrandaki elektriksel potansiyel (genelde hücre içi negatif yüke
sahiptir.)
• Membranın maddeye ait geçirgenlik katsayısı
• Membrandaki hidrostatik basınç gradyenti
• Sıcaklık.
Taşınma 3 şekilde olabilir :
1-Basit difüzyon: Enerji ve taşıyıcı protein gerektirmez.
2-Kolaylaştırılmış difüzyon: Enerji gerektirmez, taşıyıcı protein
gerektirir.
3-Aktif transport: Enerji ve ek olarak taşıyıcı protein gerektirir.
Basit difüzyon ve kolaylaştırılmış difüzyon, pasif transport şeklidirler. Bunlar
daima, elektro kimyasal bir gradyen boyunca dengeye doğrudur. Aktif transport
ise, elektro kimyasal gradyene karşıdır.
Transport sistemleri:
1-Uniport: Bir tip molekülü iki yönlü hareket ettirir.
2-Kotransport: Bir solütün transferi diğer bir solütün aynı zamanda olan
transferine bağımlıdır.
A- Simport: Solütler aynı yönde hareket ettirilir. Örneğin; Na+- şeker
tranportörleri, Na+- amino asit transportörleri
B- Antiport: İki molekül zıt yönde hareket ettirilir. Örneğin; Na+-Ca2+
değiş tokuşu, Na+- K+ değiş tokuşu
Glukoz transportu çeşitli şekillerde olabilir:
Glukozun yağ dokusu ve çizgili kaslara girişi, insulinin indüklediği spesifik
bir transport sistemi ile olur. Glukoz ve Na+, glukoz transportöründeki farklı
konumlara bağlanırlar. Na+ elektro kimyasal gradyen boyunca hücre içine
alınır ve birlikte glukozu da sürükler. Yani, Na+ gradyeni ne kadar büyük
olursa, o kadar çok miktarda glukoz hücreye girer. Ekstrasellüler sıvı
Na+’u düşük olursa, hücreye glukoz girişi durur. Simportu harekete geçiren
Na+ gradyeni, Na+-K+ değiş tokuşu ile sağlanır. Yani, glukozla birlikte hücre
içine giren Na+, hücre dışına atılırken, K+ ile yer değiştirmiş olur. Hücre içinde
biriken glukoz ise, farklı bir uniport ile dışarıya taşınır. Bu olay da, intestinal
ve renal hücrelerde meydana gelir.
HÜCRE MEMBRANININ BİLEŞİMİ:
Membran bileşiminin % 40-50’sini lipidler oluşturur. Yaklaşık % 25’i fosfolipidler,
% 13’ü kolesterol ve % 4’ü diğer lipidlerden oluşur. Fosfolipidler ve glikolipidler,
yapılarında hem hidrofilik hem de hidrofobik gruplar taşıdıklarından, çift tabaka
oluştururlar. Fosfolipidler lateral olarak hareket ederler.
120
BİYOKİMYA
Bunun için membranın akışkan olması gerekir. Kolesterol çift tabaka yapmaz ve
akışkanlığın düzenlenmesinden sorumludur. Kolesterol genellikle içten çok
dışta daha büyük miktarlarda yer alır. Membrandaki doymamış yağ asitlerinin
konsantrasyonları arttıkça, akışkanlık artar.
Düşük ısıda, membran lipid hareketleri azalır ve akışkanlık da azalır. Membran
düşük ısıda rölatif olarak soliddir (katıdır). Membranın solid formdan, sıvı forma
geçiş ısısı lipid bileşimine bağlıdır. Yağ asitleri ve kolesterol 2 önemli etkili bileşendir.
Doymuş yağ asitleri solid formun stabilizasyonunu sağlar ve böylece akışkanlığı
azaltırlar. Doymamış yağ asitleri ise, paketlenmeyi bozarak (engelleyerek)
akışkanlığı artırırlar.
Sterol içeriğinin akışkanlık üzerine 2 etkisi vardır:
1- Termal geçiş noktasının altındaki, düşük ısılarda, sterol yağ asitlerinin sıkı
paketlenmesini önler ve akışkanlığı artırır.
2- Termal geçiş noktasının üstündeki ısılarda ise, halkalı yapısı yüzünden yağ
asidi zincir rotasyonlarını engelleyerek akışkanlığı azaltır.
Yani steroller membranın aşırı katı ve sıvı uçlara gitmesini engeller, yani
akışkanlığı düzenlerler.
Membran bileşiminin % 50-60’ ını proteinler oluşturur. Fonksiyon için gerekli,
globüler proteinlerdir. Çeşitli reseptörler, membrana bağlı enzimler, transport
proteinleri veya pompalar olarak görev yaparlar. Yüzeysel veya membrana
gömülü olabilirler.
• Yüzeysel olanlar: Aktin ve spektrin
• İntegral olanlar: Rodopsin, Na+-K+ ATPaz , glikoforin
Spektrin:
Eritrosit membranı içinde bir hücre iskeleti oluşturur ve eritrosit rezistansını
artırır. α ve β isimli 2 polipeptid zincirinden oluşmuştur. Plazma membranına
direkt olarak bağlı değildir. Ankyrin ve protein 4,1 adlı iki protein
bağlanmada aracılık yaparlar. Ankyrin bir anyon kanalı parçasıdır ve KlorBikarbonat değiş tokuşunu sağlar. Protein 4,1 ise aktin ve spektrini birbirine
bağlayıp, glikoforinin sitozolik yüzüne tutundurur.
Glikoforin:
Eritrosit membranında yer alan, glikoprotein yapılı bir membran proteinidir.
Membran dış yüzünde bulunur, hücre dışına doğru uzanan karbonhidrat
kalıntıları içerir. Bu karbonhidrat kalıntıları eritrosite çok hidrofilik ve anyonik
bir palto gibi sarılıp, eritrositin diğer hücreler ve damar duvarlarına tutunmadan
sirküle etmesini sağlar.
Membran bileşiminin yalnızca % 3’ünü karbonhidratlar oluşturur. Reseptör
fonksiyonları vardır, dışa doğru sarkarlar.
• Miyelin tabaka, pasif elektrik yalıtıcı olarak bazı nöronların çevresinde
bulunur ve başlıca lipidleri içerir. Burada protein/ lipid oranı en düşük ve
0,23’dür.
• Bakteri ve mitokondri membranlarında, enzimlerle katalizlenen metabolik
prosesler oluşur ve başlıca lipidlerden çok, protein içerirler. Özellikle
mitokondri iç membranı ETZ üyelerini içerir ve proteinden en zengin
membrandır.
121
BİYOKİMYA
Kan grubu antijenleri:
H antijenleri: Eritrosit yüzeyinde bulunan, glikolipid yapılı antijenlerdir. NAsetil galaktozamin, galaktoz veya her ikisinin birden bulunmasına göre farklı
kan grupları oluşur.
• Seramid + Oligosakkarit = H antijeni---0 grubu
• Seramid + Oligosakkarid + N-Asetil galaktozamin--- A grubu
• Seramid + Oligosakkarid + Galaktoz --- B grubu
• Seramid + Oligosakkarid + N-Asetil galaktozamin + Galaktoz --- AB
grubu
HÜCRE ORGANELLERİ VE İŞARETLEYİCİLERİ
Organel
(veya fraksiyon)
Nükleus
İşaretleyici
DNA
Mitokondrial
matriks
Glutamat DHaz
Mitokondri iç zarı
Ribozom
ER
Lizozom
ATP sentaz,Süksinat DHaz
RNA
Glukoz-6-Fosfataz
Asit Fosfataz
Plazma membranı
Golgi cisimciği
Peroksizom
Na+-K+ ATPaz, Adenilat Siklaz,
5’-nükleotidaz
Galaktozil Transferaz
Katalaz, Ürik asit Oksidaz
Sitoskleton
Spesifik bir işaretleyici yok
Sitoplazma
Laktat DHaz
Sitoplazmada yer alan olaylar:
•
•
•
•
•
Yağ asidi ve kolesterol sentezi
Glikoliz
Pentoz fosfat yolu, Üronik asit yolu
Glikojenoliz ve Glikojenez
Üre sentezinin son 3 basamağı
Temel fonksiyon
Kromozomları içerir. RNA sentez
yeri
SAS, Oksidatif deaminasyon
SAS, Oksidatif fosforilasyon
Protein sentez yeri
Lipid sentez yeri, detoksifikasyonlar
Hidrolazların katalizlediği yıkım
olayları
Transport, adezyon, iletişim
Glikozilasyon, sülfatasyon
Bazı yağ asitleri ve a.a. yıkımı,
Hidrojen peroksit oluşum ve yıkımı
Mikroflaman ve mikrotübüller
oluşumu
Glikoliz, Yağ asidi sentezi
122
BİYOKİMYA
MİTOKONDRİ:
Hücrelerin enerji ihtiyacına göre içerdiği mitokondri sayısı da yüzlerle binler
arasında değişir. Mitokondri kendi kendine replike olabilir. ATP ihtiyacı fazlaysa bu
gözlenebilir. Mitokondride sentezlenen ATP, dışarıya taşınır ve hücrenin neresinde
gerekli ise oraya yollanır. İç membran ve matrikste, ATP oluşumuyla ilgili enzimler
bulunur. Dış membranda ise, ATP ile direkt ilişkisi olmayan enzimler yer alır.
* Matrikste yer alan olaylar:
• Yağ asitlerinin oksidasyonu
• Glutamatın deaminasyonu (glutamat dehidrogenaz) ve transaminasyon
• Piruvatın oksidatif dekarboksilasyonu (piruvattan, asetil coA oluşumu)
• SAS enzimleri (süksinat dehidrogenaz dışında)
• Üre siklusunun ilk 2 basamağı (karbomoil fosfat sentetaz ve ornitin
transkarbomoilaz)
• * İç mitokondri membranında yer alan olaylar:
• ETZ (solunum zinciri)
• Yağ asidi zincir uzatılması
• Karnitin açil transferazlar
• SAS enzimi olarak, süksinat dehidrogenaz
* Dış mitokondri membranında yer alan olaylar:
• Mono amino oksidazlarla katekolamin inaktivasyonu
• Yağ asidi zincir uzatılması
• KC hücreleri, mitokondri açısından en zengin, üreme hücreleri ise, mitokondriden
en yoksun hücrelerdir.
• İç mitokondri zarına bağlı partiküllerde, ATP’ yi hidroliz etme özelliği vardır.
Buna mitokondrial ATPaz veya F1 ATPaz aktivitesi denir.
• Mitokondri iç zarı; su, oksijen ve CO2 için geçirgendir.
• Mitokondri dış zarında protein / lipid oranı 1,1’dir. İç zar ve matrikste protein
/ lipid oranı; 3,2’dir. Yani daha fazladır. (Özellikle ETZ enzimleri ile iç zar
proteinden en zengin hücre membranıdır. )
• Hücrede ATP sentezi mitokondride, hidrolizi ise sitozolde olur. Sitozolde açığa
çıkan fosfatın sentezde kullanılması için, mitokondriye girmesi gereklidir.
NÜKLEUS:
Hücrenin kontrol merkezidir. DNA yani gen depo yeridir. Genler hücre proteinlerinin
özelliklerini belirler ve hücre reprodüksiyonunu kontrol ederler. Nükleus çift
membranlıdır ve dış membran endoplazmik retikulum membranı olarak devam
eder. Ayrıca bu 2 nükleer membran arası boşluk da ER kompartımanı ile
bağlantılıdır.
NÜKLEOLUS:
Çoğu hücre nükleusu bir veya daha fazla sayıda nükleolus içerir. Membranı yoktur.
RNA’lara özgü genlerin yüzlerce kopyası nükleolusda bulunabilir. Yüksek miktarda
RNA ve proteinlerden oluşur. Fonksiyonu ribozomların granüler subünitlerini
oluşturmaktır. Protein sentezi sırasında nükleolus genişler, membran porlarından
sitoplazmaya taşınır ve olgun ribozomların oluşumunda rol oynar. Olgun ribozomlar
da hücresel proteinlerin sentezinde görev yaparlar.
123
BİYOKİMYA
ENDOPLAZMİK RETİKULUM:
• Kaba (ribozomal, granüllü, pürtüklü) endoplazmik retikulum protein
senteziyle;
• Düz (ribozomsuz) endoplazmik retikulum lipid senteziyle ilgilidir.
Ayrıca, düz endoplazmik retikulumda, detoksifikasyon olayları gerçekleştirilir.
Sitokrom P 450 aracılığı ile hidroksilasyon, glukuronidasyon ve amino asitlerle
konjugasyon olayları bu organelin görevidir.
RİBOZOMLAR:
Hücre proteinlerinin sentezini gerçekleştiren protein molekülleri içeren ve genellikle
kümeler halinde bulunan organellerdir. mRNA modellerinden protein sentezi
ribozomlarda olur. Ribozomlar 2 esas nükleoprotein alt birimden oluşmuştur. Bu
2 alt birim, birbirine eşit olmayan hacimlere sahiptir.
Ribozomal Endoplazmik Retikulumda:
•
•
•
•
Membran bütünlüğünü tamamlayan integral proteinler
Lizozomal enzimler
Golgi ve ER integral membran proteinleri
Plazma proteinleri gibi hücre dışına yollanan proteinler sentezlenir.
Serbest ribozomlarda ise:
•
•
•
•
Sitozolik proteinler
Plazma membranlarının iç yüzündeki ekstrensek proteinler
Nükleer DNA tarafından şifrelenmiş mitokondrial proteinler
Peroksizomal proteinler sentezlenir.
Golgi cisimcikleri:
Granüllü ER’ da sentezlenen proteinlerin taşındığı ve hücreden salgılanmadan
önce granüllerde depolandığı organeldir. Bazı proteinlerin posttranslasyonel
modifikasyonlarında rol alır. Mesela terminal glikozilasyonlar ile
glikoproteinlerin sentezi, parsiyel proteoliz ile pro insulinin insuline çevrilmesi,
fosforilasyonla kazein gibi fosfoproteinlerin sentezlenmesi, sülfatasyon ile
kondroitin-sülfat oluşumu golgide yer alan olaylardır.
LİZOZOMLAR:
Golgi cisimciklerinin ürünüdürler. Tek zarla çevrili, sitoplazmadan daha asidik
(pH<5’dir) keseciklerdir. Bir hücreden diğerine oldukça farklılıklar gösterirler.
Çok sayıda küçük granüller içinde hidrolitik enzimler içerirler ve protein,
karbonhidrat, lipid, nükleik asit ve mukopolisakkaritlerin sindirim yeridirler.
Lizozomlarda yaklaşık 40 farklı asit hidrolaz bulunmuştur.
Ayrıca savunma fonksiyonları da vardır. (Fagolizozom oluşumuyla)
Organizmada bulunan su başlıca 2 kısma ayrılır:
1-İntrasellüler sıvı: Total vücut suyunun yaklaşık 2/3’ü veya % 70’idir.
Hücrenin temel fonksiyonlarını yürütebilmesi için gerekli ortamı sağlar.
2-Ekstrasellüler sıvı: Total vücut suyunun yaklaşık 1/3’ü veya % 30’udur.
Hücrelere gerekli olan maddeleri taşır. Ayrıca CO2, artık ürünler ve toksik
maddelerin uzaklaştırılmasından da sorumludur. Kendi içinde 3’e ayrılır;
124
BİYOKİMYA
a- İntravasküler sıvı: Plazma: Total vücut suyunun yaklaşık % 10’udur.
b-İnterstisyel sıvı: Total vücut suyunun yaklaşık % 20’sidir. Hücreler arası
boşlukları dolduran sıvıdır. Diğer 2 sıvı kompartmanı arasında, aracı ve
tamponlayıcı olarak çalışır.
Lenfoid sıvı hem bileşimi, hem de fonksiyonuyla interstisyel sıvıya
benzediğinden, bu bölük içine girer.
Plazma interstisyel sıvıdan, kapiller tek katlı endotel hücreleri ile ayrılır. Bu
yarı geçirgen bir membrandır. Su ve difüzlenebilen küçük moleküllerin geçişine
izin verir. Ancak, protein gibi büyük molekülleri geçirmez.
c-Transellüler sıvı: Total miktarı 15,2 ml/kg kadardır. Damar endotelinden
başka, epitellerin çevirdiği boşluklarda bulunur. Sindirim salgıları, BOS, intra
oküler sıvı, sinovial sıvı, intraperitoneal, intraperikardial ve intraplevral sıvıları
içerir. Özel hücreler tarafından salgılanırlar ve bileşimleri de farklıdır.
İntra ve ekstrasellüler sıvı arasında 3 ana yapısal fark bulunur:
1- Ekstrasellüler sıvıda başlıca katyon (% 90’ı) Na+’dur. Hücre içinde ise,
temel katyon K+’dur. (% 70’i) İkinci sırada da Mg+ gelir.
2- Ekstrasellüler sıvıda başlıca anyonlar, Cl- ve HCO3- ‘dır. (% 80-85’i) Hücre
içinde ise; çoğu organik bileşik fosforillenmiş olduğu için, temel anyon
fosfattır. Bunu proteinat, sülfat ve diğer organik asitler takip eder.
3- Hücre içi protein miktarı kan plazmasından yüksektir.
ANYON GAP
Plazmanın her litresinde 154 mEq anyon ve 154 mEq katyon vardır. Rutin
ölçümlerde; Na+, K+, Cl- ve HCO3- kullanılır. Ölçülen anyonlar ve katyonlar
arasında oluşan matematiksel farklılığa anyon gap denir.
Na+ - ( Cl- + HCO3-) = 8-16 mEq/L
8-16 mEq/L’lik fark;
• Ölçülmemiş anyonlara bağlıdır: Proteinat, sülfat, fosfat, organik asitler.
• Ölçülmemiş katyonlara bağlıdır: Potasyum, kalsiyum, magnezyum.
Artmış anyon gap nedenleri
1•
2•
•
•
•
•
•
3•
•
Ölçülmemiş katyonların azalması
Hipokalemi, hipokalsemi, hipomagnezemi
Ölçülmemiş anyonların artması:
Üremi (Fosfat, sülfat)
Laktik asidoz
Keto asidoz
Toksik maddelerin alımı (Metanol, etilen glikol, salisilat)
Büyük doz antibiyotikler
Artmış net protein yükü
Analiz hataları:
Na+’un yüksek ölçülmesi
Cl- veya HCO3-’ın düşük ölçülmesi
125
BİYOKİMYA
Azalmış anyon gap nedenleri
1- Ölçülmemiş katyonların artması
• Hiperkalemi, hiperkalsemi, hipermagnezemi, paraproteinler
2-Ölçülmemiş anyonların azalması:
• Hipoalbüminemi
• Dilüsyon
3- Analiz hataları:
• Na+’un düşük ölçülmesi
• Cl- veya HCO3-’ın yüksek ölçülmesi
ASİT-BAZ DENGESİ
ASİDOZ VE ALKALOZLAR
Asit-baz dengesindeki bozukluğun varlığı, arter kan pH veya pCO2’si ve venöz
bikarbonat ölçümü yapılarak anlaşılabilir.
Normal değerler
• pH = 7,35 – 7,45
• pCO2 = 35 – 45 mm Hg
• HCO3- = 22 – 28 mEq/L
• HCO3- / H2 CO3 = 20
Eğer bozukluk respiratuar orijinli ise, kompansasyon primer olarak
böbreklerden H+ ve zayıf asit karakterli NH4+ iyon ekskresyonuyla gider,
yani metaboliktir.
Eğer bozukluk metabolik orijinli ise, kompansasyon CO2 ekspirasyonunun
artması veya azalması ile sağlanır, yani respiratuardır.
Kompansasyondan
Kompansasyondan
Gösterge
önce
sonra
pH
↓
N’e yakın
Metabolik Asidoz
pCO2
N
↓
HCO3- / H2CO3
↓
N
pH
↑
N’e yakın
Metabolik Alkaloz
pCO2
N
↑
HCO3- / H2CO3
↑
N
↓
pH
N’e yakın
↑
Solunumsal Asidoz
pCO2
↑
↓
HCO3- / H2CO3
N
↑
pH
N’e yakın
↓
Solunumsal Alkaloz
pCO2
↓
↑
HCO3- / H2CO3
N
Şekil: Asit-Baz Bozukluklarında Çeşitli Değerlerin Rölatif Değişiklikleri
Bozukluk
126
BİYOKİMYA
1-Metabolik Asidoz:
Primer bikarbonat eksikliğidir. Metabolik asidoz, artmış endojen veya
eksojen asitlerden salınan H+ ‘in bikarbonatla birleşmesi veya artmış
bikarbonat kaybı ile olabilir.
Genellikle 2 kategoriye ayrılır:
• Normokloremik: Anyon gap artışı ve normal klor seviyeleri ile
birliktedir.
• Hiperkloremik: Normal anyon gap ve artmış klor seviyeleri ile
birliktedir.
Kompansasyon için, hiperventilasyon ile CO 2 atılımı artırılıp,
organizmadaki karbonik asit azaltılır. Böbrekten bikarbonat geri emilimi
ile birlikte H+ ve NH4+ atılımı artar.
2-Metabolik Alkaloz:
Primer bikarbonat fazlalığıdır. Kompansasyon için, solunum yavaşlatılarak,
CO2 atılımı azaltılır ve pH düşürülmeye çalışılır. Böbreklerden de
bikarbonat geri emilimi azalır, böylece alkali idrar çıkarılır.
3-Solunumsal Asidoz:
Primer karbondioksit fazlalığıdır. Kompansasyon için, idrarla H+ ve
NH4+ atılımı ve bikarbonat (HCO3-) geri emilimi artar.
4-Solunumsal Alkaloz:
Primer karbondioksit eksikliğidir. Hiperventilasyon ile oluşur. Böbrek
azalan karbonik asidi düzeltmek için, bikarbonat geri emilimini azaltır.
Ek olarak, H+ ve NH4+ atılımı da azalır.
5-Kombine asit-baz bozuklukları:
Bunlar, iki veya daha fazla primer asit-baz dengesizliğinin
kombinasyonundan veya yetersiz kompansasyon ile ortaya çıkabilirler.
Örneğin kronik respiratuar asidozlu bir hastanın, aşırı diüretik almasıyla,
metabolik alkaloz eklenebilir. Çünkü, diüretikler arterial volümü azaltırlar,
K+ eksikliğine sebep olurlar, sonuçta metabolik alkaloz süper empoze
olur. Bu hastada, CO2 ve pCO2 artmış ve birlikte K+ azalmıştır. Aspirin
zehirlenmesinde, kombine respiratuar alkaloz ve metabolik asidoz
görülür. Başlangıçta, aspirin respiratuar kemoreseptörleri uyararak
respiratuar alkaloza neden olur. Ayrıca, aspirin asit yapılı olduğundan
(Salisilat) metabolik asidoza yol açar. Düşük pCO2 ile birlikte normal
pH aspirin zehirlenmesini gösterir. Küçük çocuklarda, metabolik
asidoz baskınken, daha büyük çocuklar ve erişkinlerde respiratuar
alkaloza eğilim belirgindir. Bu kombinasyon, renal hastalığı ve hepatik
yetmezliğe bağlı hiperventilasyonu olan hastalarda da görülebilir.
127
BİYOKİMYA
NONPROTEİN NİTROJEN MADDELER
Serumda 15’den fazla NPN (Non protein nitrojen) bileşiği vardır. Totalin;
• Üre: % 45 ( % 20-40 mg)
• Amino asitler: % 20
• Ürik asit: % 20
• Kreatinin: % 5
• Kreatin: % 1-2
• Amonyak: % 0,2’sini oluştururlar.
İdrarda bulunan azotlu madde miktarları ise şöyledir:
•
•
•
•
•
•
Üre: 15-20 g/gün
Ürik asit: 0,7 g/gün
Hippurik asit: 0,6 g/gün
Kreatinin: 0,5-1 g/gün
Amonyak: 0,7 g/gün
Amino asitler: 150 mg/gün
Üre:
Protein metabolizmasının son ürünüdür. KC’ de sentezlenir. Oluşan ürenin
çoğu idrarla atılır. Glomerüllerden süzüldükten sonra bir kısmı reabsorbe
olur.
• Üre, serumda ve idrarda en fazla bulunan NPN maddedir.
BUN= Kan Üre Azotu
BUN (mg/dl) x 2,14 = ÜRE (mg/dl)
Normal değerler:
• BUN= 8-18 mg/dl
• Üre= 20-40 mg/dl
Plazma üre artışı ile giden durumlar:
1-Pre renal: Konjestif kalp yetmezliği, şok, hemoraji, dehidratasyon
Yüksek proteinli diyet, protein katabolizması artışı
2-Renal: Akut ve kronik böbrek yetmezliği, glomerulonefrit, tübüler nekroz
3-Post renal: İdrar yollarında obstrüksiyon (Taş, tümör, ciddi
enfeksiyonlar...)
Plazma üre azalışı ile giden durumlar:
1-Protein alımının azalması
2-Ciddi KC hastalıkları (Amonyak artışı ile birlikte)
3-Gebelik
Kreatin:
Kreatin, KC ve pankreasta 3 amino asitten (arginin, glisin ve metyonin)
sentezlenir. Sentezlendikten sonra, vasküler sisteme difüze olur ve özellikle
kaslarca alınıp, burada ATP’den gelen fosfatla fosforillenir. Kreatin fosfat,
yüksek enerji deposudur ve hızla ATP’ye çevrilebilir. Kreatin ve kreatin fosfat,
spontan olarak su kaybederek kreatinine çevrilir. Kreatin, glomerüllerden
filtre edilir fakat proksimal tubuluslardan büyük miktarda reabsorbe edilir.
128
BİYOKİMYA
Bundan dolayı, idrarda kreatin atılımı çok azdır.
İskelet kası nekrozu veya atrofisine yol açan durumlarda kan ve idrar kreatin
miktarı artar. Artmış seviyeleri, renal disfonksiyonlar ile ilgili değildir.
Kreatinin:
Her gün oluşan endojen kreatinin miktarı sabittir ve beslenmeden,
hidrasyondan ve protein metabolizmasından etkilenmez. Glomerüllerden
süzülen kreatinin, tubuluslardan emilime uğramaz ve idrar büyük miktarda
kreatinin içerir. Serum kreatinin ölçümleri, yararlı bir renal fonksiyon indeksidir
ve primer olarak glomeruler filtrasyonu ölçmede kullanılır. Çünkü, böbrek dışı
nedenlerden etkilenmez.
*Böbrek hastalıklarında, plazma kreatinin değerleri artar.
Plazma BUN/Kreatinin oranı=10’dur. Bu oran > 10 ise azotemi
prerenaldir.
Ürik asit:
Pürin metabolizmasının son ürünüdür. Pürin bazlarının ürik aside çevrilmesi
KC’ de olur. glomerüllerden süzüldükten sonra, % 90 proksimal tubuluslardan
reabsorbe olur. Distal tubuluslardan sekrete edilir. Trigliseridler, keton cisimleri
ve laktik asit distal tubuluslardan salgılanma sırasında ürik asit ile yarışırlar.
Tiazid grubu diüretikler ürik asit ekskresyonunu azaltırlar. Salisilatlar ise, düşük
dozlarda ürik asit ekskresyonunu azaltırken, yüksek dozlarda artırırlar. Sekrete
edilemeyen ürik asit GİS’den sekrete edilip, barsak bakterilerince yıkılır.
Plazma ürik asit düzeyi:
Çocuklarda--2,0-5,5 mg/dl
Erişkin kadınlarda--2,6-6,0 mg/dl
Erişkin erkeklerde--3,5-7,2 mg/dl
Amonyak:
Amino asitlerin barsakta, bakterial veya digestiv enzimlerle deaminasyonu
sonucu açığa çıkar. Ayrıca, egzersiz sırasındaki iskelet kasından metabolik
reaksiyonlar sonucu da salınır. KC’ de üre sentezinde kullanılır. Diğer
non protein nitrojen maddelerin aksine, amonyak seviyeleri renal
fonksiyonlardan bağımsızdır. Kan seviyeleri, şiddetli KC hastalıklarında
artar.
KLİRENS TESTLERİ
Renal klirens testleri, böbreklerin ekskresyon fonksiyonlarının etkinliği hakkında
önemli bilgiler sağlar. Hafif ve orta derecede difuz glomerul hasarını göstermede
en iyi tetkiklerdir.
Klirens; 1 dakikada herhangi bir maddeden temizlenen plazma miktarını
gösterir.
U
1,73
Klirens X =  x V x 
P
A
129
BİYOKİMYA
U=İdrardaki madde miktarı (mg/dl)
P=Plazmadaki madde miktarı (mg/dl)
V= Dk’da çıkan idrar volümü (ml/dk)
A=Vücut alanı
Gerçek GFR ölçülmek isteniyorsa, plazmadan temizlenecek maddede şu özellikler
olmalıdır:
1- Bu madde plazma proteinlerine bağlanmamalıdır.
2- Glomerüllerden tamamen süzülmelidir.
3- Tubuluslarda hiçbir değişikliğe uğramamalıdır. Yani, reabsorbe veya sekrete
edilmemelidir.
** İnulin ve mannitol bu özelliklere sahiptirler.
GFR’ yi ölçen testler:
123•
İnulin klirensi (eksojen)
Kreatinin klirensi (endojen) ** En uygun olandır.
Üre klirensi
İnulin klirensinin dezavantajı inulinin eksojen olmasıdır. Aslında, glomeruler
filtrasyonu en doğru ölçen maddedir. Normal değeri 125 ml/dk’dır.
• Rutin ölçümlerde kreatinin kullanılır. Çünkü kreatinin, glomerüllerden
süzüldükten sonra tubuluslarda değişmeksizin idrarla atılır. Ancak, kan
düzeyleri çok artarsa tubuluslardan sekrete edilir. Bu yüzden endojen
kreatinin klirensi tercih edilir. Normal değerleri kadınlarda 108 ± 20
ml/dk ve erkeklerde 105 ± 20 ml/dk’dır.
• Eskiden kreatinin yerine üre kullanılırmış. Fakat ürenin tubuluslardan
reabsorbsiyonu vardır ve artık kullanılmaz.
TÜBÜLER FONKSİYONU ÖLÇEN TESTLER
Renal kan akımının (RBF) ölçülmesinde kullanılırlar. En güvenilir sonuçların elde
edilmesi için, filtrasyona ek olarak, tübüllerden de sekrete edilen bir madde seçmek
gereklidir.
1- PAH (Para amino hippurik asit) klirensi: Normal değeri 580-600 ml/dk’dır.
2- PSP (Fenol sülfoftalein) klirensi
3- Konsantrasyon testleri
4- Dilüsyon testleri
β2 mikroglobulin: Serum ve idrar seviyeleri, renal ekskretuar fonksiyonun bir
göstergesidir. glomerüllerden kolayca geçer ve proksimal tubuluslardan emilerek,
tübüler epitel hücrelerinde metabolize edilir. İdrarda atılımının artması, tübüler
hasarın göstergesidir. Özellikle renal transplantasyon sonrası organ reddinin
olup olmadığının göstergesidir. Böbrek yetmezliği ve kanserlerde de plazmada
artar.
130
BİYOKİMYA