VİTAMİNLER

                                           Suda Çözünen Vitaminler:

9 tanedir. Pek çoğu ara metabolizma enzimlerinin koenzimlerinin öncüsüdür. Toksik değildirler, çok az miktarda depolanırlar. Gereğinden fazla alındığında idrarla atılırlar. Bu yüzden sürekli diyetle alınmaları gerekir.

1- Tiamin (vit.B1) : Biolojik olarak aktif formu tiamin pirofosfattır (TPP). Hata! Yer imi tanımlanmamış.-ketoasitlerin oksidatif dekarboksilasyonunda ve transketolaz reaksiyonlarında görev alır.

Piruvatın ve Hata! Yer imi tanımlanmamış.-ketoglutaratın oksidatif dekarboksilasyonu özellikle sinir sisteminde olmak üzere, pekçok hücrenin enerji metabolizmasında anahtar rol oynar. Tiamin eksikliğinde bu iki dehidrogenaz reaksiyonunun aktivitesi ile birlikte ATP üretimi azalır ve hücresel fonksiyonlar bozulur. Tanıda, eritrosit transketolaz aktivitesinin TPP eklenmesiyle artışı önemlidir.

 Beri-beri; İnfantil ve erişkin formu vardır. İnfantilde taşikardi, kusma, konvülsiyon ve tedavi edilmezse ölüm görülür. Erişkin tipte, cilt kuruluğu, irritabilite, kaslarda güç kaybı, düşünce bozuklıuğu ve progresif paralizi olur. İlerlerse kardiomegali ve kr.kalp yetmezliği gelişir.

Wernicke-Korsakoff sendromu: Gelişmiş ülkelerde tiamin eksikliği primer olarak kr. alkolizmle birlikte görülür ve diyetle yetersiz alıma veya barsaktan emilimin bozulmasına bağlıdır. Bazı alkoliklerde W-K sendromu gelişir, apati, hafıza kaybı ve göz kürelerinin ileri-geri hareketi ile karakterizedir.

Kaynakları, yağsız et, fasulye, fındık, balık ve tahıldır.

2- Riboflavin (vit.B2): Biolojik olarak aktif formları flavin mononükleotid (FMN) ve flavinadenindinükleotid (FAD) dir. Her ikisi de reversibl olarak 2 H+ atomu alabilir ve FMNH2 ile FADH2 oluşur. FMN ve FAD, bir substratın oksidasyonu veya redüksiyonunu katalizleyen flavoenzimlere sıkı bağlı olarak bulunur. Hata! Yer imi tanımlanmamış.-amino asit oksidaz, ksantin oksidaz, gliserol-3-P dehidrogenaz, süksinat dehid., açil coA dehid., piruvat dehid., Hata! Yer imi tanımlanmamış.-ketoglutarat dehid. ve NADH-dehid. reaksiyonlarında koenzim olarak görev yapar.

PROFİRİNLER VE HEMOPROTEİNLER

                                                                              PORFİRİNLER VE HEMOPROTEİNLER

Porfirinler, Metal iyonlarını, sıklıkla Fe+2 veya Fe+3’ü bağlayan siklik bileşiklerdir. İnsanlarda en sık görülen metalloporfirin hemdir. Hem, hemoglobin, miyoglobin, sitokromlar, triptofan pirolaz ve katalazın prostetik grubudur. Hemoproteinlerin yapım ve yıkımı ile birlikte, ilgili porfirinler aynı anda sentezlenir ve yıkılır, bağlı demir iyonları da bu döngüye katılır. Hemoglobinin porfirin bileşeninin yapım ve yıkımı, vücudun azot dengesinde miktar olarak önemli yer tutar.

                 A)        Porfirinlerin Yapısı  :  Porfirinler, 4 tane pirrol halkasının metenil köprüleriyle bağlanmasıyla meydana gelen siklik moleküllerdir. Bu pirrol halkalarına farklı yan zincirler bağlanabilir, ör : üroporfirin, asetat ve propiyonat yan zincirleri taşır. Porfirinler, bu yan zincirlerine göre isimlendirilir ve sınıflandırılırlar.

Porfirin prekursoları, kimyasal olarak redükte form olan porfirinojenler şeklinde bulunurlar. Porfirinler renkli iken, porfirinojenler renksizdir.

Porfirinin sentez yolunun son ürünü hemdir. Hem, protoporfirin IX (ip III)’un tetrapirrol halkasının merkezinde bir ferröz (Fe+2) demir atamundan meydana gelir.

 B)        Porfirin Biyosentezi  :  Hem biosentezi başlıca karaciğer ve kemik iliğinin eritrosit üreten hücrelerinde meydana gelmektedir. İlk reaksiyon ile son üç reaksiyon mitokondride olurken, ara basamaklar sitozoldedir. Olgun eritrositlerde mitokondri olmadığından hem sentezi olası değildir.

Glisin + Süksilin COA

NÜKLEOTİD METABOLİZMASI

                         Nükleotidlerin Yapısı:

Nükleotidler bir azotlu baz, bir pentoz monosakkarid ve 1-3 fosfat grubundan meydana gelir. Azotlu bazlar iki gruptur; pürinler ve primidinler.

Hem DNA hem RNA’daki pürin bazları aynıdır, adenin ve guanin. Primidin olarak ikisinde de sitozin bulunur, ama DNA’da timin bulunurken, RNA’da bunun yerine urasil vardır. Olağan dışı bazlar ise sadece bazı tip DNA ve RNA’larda bulunur, ör: virus DNA’sı veya t-RNA. ör: pseudourasil.

Bir baza bir pentoz şekerin eklenmesiyle bir nükleozid oluşur. A, G, S, T ve U’in ribonükleozidlerine adenozin, guanozin, sitidin, timidin ve üridin denir. Şeker 2-deoksiriboz ise bir deoksiribonükleozid oluşur, ör: deoksiadenozin. Primidin bazlarındaki atomlar 1-6, pürindekiler 1-9 arasında numaralandırılır. Pentozdaki karbonlar ise 1′-5′ şeklinde sıralanır.

 

                   De novo Pürin Nükleotid Sentezi:

Pürin halkasındaki atomlar çeşitli bileşikler tarafından sağlanır. A.a.ler (aspartik a.,glisin, glutamin), CO2 ve 2 tane tetrahidrofolat türevi (N10-formil-tetrahidrofolat). Pürin halkası, önceden varolan bir riboz-5-P’a, bu maddelerden verilen C ve N’ların bir dizi reaksiyonla  eklenmesiyle oluşturulur.

– 5-fosforibozil-1-pirofosfat sentezi: PRPP, ATP ve riboz-5-P’tan sentezlenir. Enzim riboz fosfat pirofosfokinaz (PRPP sentetaz)dır. Pi ile aktive, pürin nükleozid di ve trifosfatlarla da inhibe edilir. PRPP’nin şeker bakiyesi ribozdur. Nükleotid sentezi sırasında önce ribinükleotidler oluşur, sonradan redüklenerek deoksiribinükleotidlere çevrilirler. PRPP, primidin sentezi ve pürin ve primidin kurtarma reaksiyonlarında, nükleotid koenzim sentezinde de kullanılır.

LİPİDLER

                   Diyetle Alınan Lipidlerin Metabolizması :

Lipidler, hidrofobik organik moleküllerden oluşan heterojen bir grup bileşiktir. Sulu ortamda çözünür olmadıklarından, vücut lipidleri ya kompartmanlar içinde (membran lipidleri ve adipozitlerdeki trigliserid damlacıkları) olarak bulunur, ya da plazmada lipoprotein şeklinde proteinle birleştirilerek taşınırlar.

                 Sindirim, Emilim, Sekresyon ve Kullanım :

Diyetteki yağların %90’dan fazlası triaçilgliseroldür. Geri kalanı da kolesterol, kolesterol esteri, fosfolipidler ve serbest yağ asitleridir. Bir esensiyal yağ asiti olan linoleik asit de az miktarlarda diyetle alınmaktadır.

                  Lipidlerin sindirimi:

 Mide: Lipid sindirimi midede başlar. Dilin arkasında bulunan bezlerden köken aldığı düşünülen bir aside dayanıklı lipaz (lingual lipaz) sindirimi başlatır. Ancak henüz emülsifikasyon olamadığından sindirim yavaştır. Kısa ve orta zincirli yağ a. içeren triaçilgliseroller ise ayrı bir gastrik lipaz ile yıkılırlar. Bu enzim nötral pH’da çalıştığından özellikle bebeklerde etkilidir, sütteki lipidlerin sindirimini sağlar. Erişkinde genel olarak, diyet lipidlerinin ağız veya midede pek değişikliğe uğramadan barsağa geçtiği söylenir.

İnce Barsak : Duodenumda emülsifikasyon olur. Emülsifikasyon lipid damlacıklarının yüzey alanını arttırarak, sindirim enzimlerinin daha kolay etki etmelerini sağlar. Emülsifikasyon iki mekanizma ile sağlanır: 1) Safra tuzlarının deterjan etkisi  2) Peristaltizme bağlı mekanik karıştırma.

Safra tuzları kolesterol türevidir ve bir sterol halkasına eklenmiş bir glisin veya taurin molekülünden oluşur. Bu emülsifiye edici ajanlar, hem lipid partikülleri hem de bunları çevreleyen sıvı ortamla etkileşime girer ve partiküller küçüldükçe onları stabilize ederek kümeleşmelerini önlerler.

KARBONHİDRATLAR

Karbonhidratların Yapısı:

Karbonhidratlar, polihidroksi aldehidler, polihidroksi ketonlar veya bunlara hidroliz olabilen bileşikler olarak tanımlanabilirler. Bilinen formülleri (CH2O)n şeklindedir.

Sınıflandırma: A) Monosakkaridler: Basit ţekerlerdir ve içerdikleri karbon atomuna göre isimlendirilirler.

Jenerik ismi                        Örnek

3 karbonlu:triozlar                gliseraldehit

5     ”        :pentozlar                  riboz

6     ”        :hekzozlar                gluko

B) Aldozlar ve Ketozlar: Fonksiyonel grup olarak bir aldehid içeren monosakkaridlere aldozlar, keton grubu içerenlere de ketozlar denir. ör:gliseraldehid ve glukoz bir aldoz, dihidroksiaseton ve fruktoz ise ketozdur.

C) Glikozidler: Monosakkaridler, glikozid bağlarıyla bağlanarak daha büyük yapılar oluştururlar. İki monosakkarid içeren yapıya disakkarid denir. ör: laktoz (galaktoz + glukoz), maltoz ( glukoz + glukoz), sukroz (glukoz + fruktoz). 3-12 monosakkarid ünitesi içerenlere oligosakkarid ,ör: glikoproteinlerde bulunur, 12’den fazla monosakkarid içerenlere de polisakkarid  denir, ör: glikojen (homopolisakkarid) ve glikozaminoglikanlar (heteropolisakkarid).

 

Monosakkaridlerin yapısı:

 

Aynı kimyasal formüle sahip olan monosakkaridlere izomer denir. ör: fruktoz, glukoz, mannoz ve galaktoz birbirlerinin izomerleridirler. Eğer, tek bir spesifik karbon atomu (karbonil karbonu dışında) etrafında farklı konfigürasyonlara sahip iki monosakkarid varsa, bunlara epimer denir. ör: glukoz ve galaktoz 4. karbon , glukoz ve mannoz 2. karbon epimerleridir. Bunlar aynı zamanda birbirlerinin izomerleridirler.

 

İzomerlerin özel bir tipi, birbirinin ayna hayali olan enantiomerlerdir. Bunlar D- ve L- olarak gösterilirler. İnsanda en çok D-şekerler bulunur.

 

Monosakkaridler ortamda çoğunlukla halka formunda bulunurlar. Aldehid veya keton grubu, aynı şeker üzerinde bir alkol grubuyla reaksiyona girerek hemiasetal veya hemiketal halkası oluşturur. Bu halkaların oluşması ile meydana gelen yeni izomerler a ve b olarak gösterilir. Çözelti içinde bu siklik  a ve b anomerler denge halindedir. Dengeye ulaşana kadar gösterdikleri değişime mutarotasyon denir.

HORMONLAR

Hormonlar, endokrin sistemdeki kimyasal habercilerdir.

Sınıflandırma: Yapılarına göre 3’e ayrılırlar.

1- Peptid-protein yapılı olanlar: Glikoprotein hormonlar; hipotalamus, hipofiz ve pankreas hormonları.

2- Steroid yapılı olanlar: Adrenal korteks ve gonad hormonları.

3- Amino asit türevi olanlar: Tiroid ve adrenal medulla hormonları.

Hormonların hepsi kana, buradan da etkinini görüleceği hedef hücreye gider. Hormonların hücrede etki gösterebilmesi için spesifik moleküllere bağlanmaları gerekir, bunlara reseptör denir. Reseptörler makromoleküllerdir ve genellikle glikoprotein yapısındadırlar.

Etki Mekanizmaları:

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. İlk hormon-reseptör etkileşimi sitozolde olup, nukleusa nakledilebilir veya direkt nukleus içinde olabilir.

Peptid-protein yapılı hormonların ve katekolaminlerin reseptörleri hücre yüzeyinde, lipid yapılıların hücre içinde, tiroid hormonlarının ise nukleusta bulunur.

 

1- Protein ve peptid yapılı hormonlar ile katekolaminlerin reseptörü hücre yüzeyindedir. 1. haberci hormondur. 2. haberciler ise, cAMP, cGMP, Ca ve fosfatidilinozitol yıkım ürünleri (inozitol 1,4,5-trifosfat ve diaçilgliserol) olabilir.

Tirozin protein kinazlar, insülin ve diğer büyüme faktörlerinin reseptöre bağlanmasıyla aktive olurlar ve adenilat siklaz ve protein kinaza benzer şekilde etki ederler. Onkogenlerin ve onkovirusların etkilerinin de böyle olduğu sanılmaktadır.

cGMP, görme olayında 2.habercidir. Guanilat siklaz ve cGMP hücrelerin çoğunda vardır ama cAMP’ den daha azdır.

              cAMP: Adenilat siklaz, ATP’den, cAMP ve PPi oluşumunu katalizler. Enzim büyük bir integral zar proteinidir ve reseptöre G-proteini aracılığıyla bağlıdır. G-proteini, guanin nükleotidleri bağlar. 2 formda bulunur, GTP bağlamışsa adenilat siklaz aktive olur, GDP bağlamışsa olmaz. Normalde GDP bağlıdır, hormon-reseptör kompleksinin oluşmasıyla GTP’ye çevrilir. Geri dönüşü GTPaz ile mümkündür. (Kolera toksini GTPazı inhibe eder.)

ENZİMLER

Vücuttaki hemen hemen tüm reaksiyonlar, kendileri hh.bir değişikliğe uğramadan (harcanmadan) reaksiyon hızını arttıran enzimler tarafından yönlendirilir. Enzimler reaktanları (yani substratları) gerekli ara yollara kanalize ederek tüm metabolik olayları idare ederler.

                Genel Özellikler  :

1)         Reaksiyon boyunca ne harcanır ne de üretirler.

2)         Protein yapısındadırlar. Ancak bazı RNA sistemleri de enzim gibi hareket ederek, fosfo diester bağlarının yıkımını ve sentezini katalizler. Katalitik aktivitesi olan bu RNA’lara ribozimler denir.

3)         Reaksiyonları başlatmazlar, ancak hızlandırırlar. Her saniyede 100-1000 substratı ürüne çevirirler. 1 sn.de bir enzim molekülü başına ürüne çevrilen substrat molekülü sayısına tumover sayısı denir. Diğer bir deyişle katalizledikleri reaksiyonun denge sabitlerini değiştirmezler.

4)         Oldukça spesifiktirler, bir veya birkaç spesifik substratla etkileşime girer ve sadece bir tip kimyasal reaksiyonu katalizler.

5)         Enzim molekülleri aktif bölge denilen özel bir cep ya da girintiye sahiptir. Bu bölge substrata komplementer olan a.asit yan zincirlerini içerir. Aktif bölge substratı bağlar ve enzim-substrat kompleksi oluşur.

6)         Enzim basit bir protein ise aktivite için kendi doğal konformasyonu yeterlidir. Eğer konjuge bir protein ise, aktivite hem protein konformasyonuna hem de kofaktörlerin varlığına dayanır.

Apoenzim + kofaktör = holoenzim.

 

Başlıca kofaktörler metaliyonları (Zn2, Fe2) ve koenzim denilen ve çoğunlukla vitamin türevleri (NAD+, FAD, Ko A) olan moleküllerdir. Bazı enzim sistemlerinde enzim sıkı bağlanan ve ayrılmayan bir koenzim olabilir, buna prostetik grup denir. Ör : karboksilazların biotini.

 

ELEKTRON TRANSPORT ZİNCİRİ VE OKSİDATİF FOSFORİLASYON

 

 

                   ATP:          Büyük (+)DG’leri olan reaksiyonların gerçekleşmesi için ör:iyonların hücre zarında konsantrasyon gradientine karşı taşınmaları gibi büyük (-)DG’si olan diğer bir reaksiyon gerekir ör: ATP hidrolize (DG serbest enerji değişimidir.(-) ise net enerji kaybını gösterir, reaksiyon ekzergoniktir spontan olarak. (+) ise net enerji kazancı vardır endergoniktir. Reaksiyonun yürümesi için sisteme enerji eklenmelidir)

Canlı organizmalarda ATP, ekzergonik ve endergonik reaksiyonlarını birbirine bağlıyarak en önemli enerji taşıyıcısı olarak işlev yapar.

ATP yüksek enerjili bir fosfat bileşiğidir.Çünkü hidroliziyle büyük bir (-) serbest enerji açığa çıkar. ATP dışında enerji taşıyan diğer fosfatlı bileşikler de vardır.

Çok yüksek enerjili fosfat bileşikleri şöyle sıralanabilir:

PEP > karbamoil-P >1,3 BPG > fosfokreatin > asetilfosfat > asetil koA > SAM > ATP

Düşük enerjili fosfat bileşikleri ise:

ADP> Glu-1-P > fruktoz-6-P > AMP > glukoz 6-P > gliserol-3-P > triaçilgliserol > glutatyon

 

ELEKTRON TRANSPORT ZİNCİRİ:

Aerobik hücrelerde mitokondriyal elektron transport zincirinin fonksiyonu, mitokondride gerçekleţen SAS, b-oksidasyon ve diğer yıkım yollarındaki dehidrogenazlar tarafından redüklenen koenzimleri (NAD, coQ, FAD) yeniden okside etmektir. Son e- alıcısı ise oksijendir. Bu elektronlar, özel koenzimlere ( NAD ve FAD) nakledilir ve redükte yüksek enerjili koenzimler ( NADH ve FADH2) oluşur. Bunlar da daha sonra e- çiftlerini özel e- taşıyıcılarına verirler. e- lar ETZ’de ilerledikçe  serbest enerjilerini yitirirler. Bu olay ATP sentezi ile birlikte yürür ve enerjinin bir kısmı ATP şeklinde tutulur ki bu olayın tamamına oksidatif fosforilasyon (e- transportuna bağımlı fosforilasyon) denir. Geri kalanı da ısı şeklinde salınır. Oksidatif fosforilasyon aerobik hücrelerde başlıca enerji kaynağıdır.

AMİNO ASİTLER ve PROTEİNLER

I. Amino Asitler:

Proteinler, DNA tarafından kodlanan 20 farklı a-amino asitten meydana gelen, lineer ve dallanmamış polimerlerdir. Proteinlerin enzimatik kataliz, hormonal regülasyon, transport ve depolama, kontraksiyon, deri ve kemiklerin yapıtaşını oluşturma ve immün savunma gibi çok önemli fonksiyonları vardır.

Amino asitler, proteinlerin monomerik birimleri veya yapıtaşlarıdır ve özel bir tip kovalen bağ olan peptid bağlarıyla birbirlerine bağlanırlar. Doğada 300’den fazla amino asit tanımlanmış olmasına rağmen, memeli proteinlerinin yapısında sadece 20 tanesi bulunur. Prolin dışındaki her bir amino asitin a-karbon atomuna bağlı bir karboksil, bir amino ve bir de belirleyici yan zincir grubu (R grubu) bulunur. Prolin ise siklik bir yapıya sahiptir ve amino grubu yerine imino grubu taşır. Proteinlerde DNA tarafından kodlanmayan birkaç amino asit bulunabilir. Bunlar, 20 temel amino asitin türevleridirler, 4-hidroksi prolin, 5-hidroksi lizin, e-N-metil lizin, 3-metil histidin, g-karboksi glutamat, dezmozin ve izodezmozin gibi.

Proteinlerde karboksil ve amino grupları peptid bağının yapısına girdiklerinden, kimyasal reaksiyonlara katılmazlar. Bu nedenle, bir amino asitin, bir proteinin yapısında oynadığı rol yan zincirin özelliklerine göre belirlenir ve sınıflandırma da yine buna göre yapılır:

A) Nonpolar Yan Zincirliler:

          Glisin(Gly), En küçük amino asittir ve yan zincir olarak bir H atomu taşır. Optik olarak aktif olmayan tek a-amino asittir. Kollajenin yapısında bulunur, kreatin, glutatyon, porfirinler ve pürinlerin biosentezi ile k.c.de konjugasyon ve detoksifikasyonda kullanılır.

           Alanin(Ala), Yan zincir olarak hidrofobik bir metil grubu taşır. Dolaşımda amonyak taşır.