biyokimyaya genel bakış

BİYOKİMYAYA
GENEL BAKIŞ
BİYOKİMYA
BİYOKİMYAYA GENEL BAKIŞ
• Vücudun en büyük yapısal komponentleri
karbonhidratlar, proteinler ve yağlardır.
• Proteinler biyokimyasal reaksiyonları katalize eden
yardımcı moleküllere (koenzim ve kofaktör) sahip
enzimler gibi katalizörler ve dokuların mimari iskeletine
form veren yapı taşlarıdır.
• Lipidler biyolojik membranların iskeletinin oluşturan
kolesterol ve fosfolipid gibi yapılardır.
• Metabolizma kimyasal süreçlerden oluşan karmaşık
bir ağdır.
• Enerjinin birincil kaynakları karbonhidratlar ve
lipidlerdir fakat protein bileşenleri olan amino asitler,
sodyum potasyum fosfat ve diğer atomları içeren
inorganik moleküller ve mikronütrienler-vitaminler ve
eser elementler de enerji kaynaklarıdır.
• Biyolojik sistemlerde enerji yakalama mitokondride yer alan oksidatif fosforilasyon yoluyla gerçekleşir. Besinlerin
metabolize olması sonucu üretilen enerji ATP formunda dağıtılır ve ısı açığa çıkar.
• Oksijen, enerji üretimi için gereklidir, ancak, aynı zamanda toksik de olabilir. Aerobik metabolizma sırasında,
piruvat, karbonhidrat, lipid ve amino asit metabolizmasında ortak ara ürün olan asetil koenzim A (asetil-KoA)’ya
dönüştürülür. Asetil KoA mitokondri içerisinde yer alan TCA siklusuna katılır.
• pH, oksijen basıncı ve inorganik iyon ve tampon konsantrasyonları gibi kimyasal değişkenler, homeostatik
durumu belirler. Örneğin, vücut ısısında birkaç derecelik değişim veya pH değişimi hayati fonksiyonları tehdit edici
olabilir.
• Tokluk durumunda, aktif metabolik yollar glikoliz, glikojen sentezi, lipogenez ve protein sentezidir. Depo edilen
enerji açlık durumlarında enerji ihtiyacı için kullanılır.
• Açlık durumunda, metabolizma yönü tersine çevrilir. Glikojen ve lipid depoları enerji üretimi için substratların
sürekli akışı sağlanarak glikojenolizis ve lipolizis ile yıkılır.
• Besin alındığında kan insülin düzeyleri artar, böylece fazla enerjinin depolanması sağlanırken, açlık durumunda
artan glukagon düzeyleri ile depolanan enerjinin serbest kalması sağlanır.
• Dokular özel fonksiyonları yerine getirir. Bu tür fonksiyonlar kas kasılması, sinir iletimi, kemik oluşumu, bağışıklık,
hormonal sinyalizasyon, pH’ın korunması, sıvı ve elektrolit dengesi ve yabancı maddelerin detoksifikasyonunu
içerir. Özelleşmiş bileşikler, glikokonjugatlar (glikoproteinler, glikolipidler ve proteoglikanlar) doku organizasyonu
ve hücre-hücre iletişimi için gereklidir.
• Biyolojik membranlar, bir hücreden diğer hücreye ve tek hücre içerisinde iyon ve metabolit transportu ile sinyal
iletiminde önem taşır.
• Kan, gazlar, yakıtlar ve metabolitlerin değişimine katılan eşsiz bir transport ortamıdır. Ayrıca, plazma kolay bir
şekilde örneklenebilir ve analiz edilir. Bu açıdan metabolizmada bir pencere ve klinik bilgi için zengin bir kaynaktır.
METABOLİZMA VE DİYET İLİŞKİSİ
www.e-tus.com
2
• Diyetle birlikte alınan karbonhidratlar, yağlar ve proteinler vücudun başlıca yakıt kaynaklarıdır. Bu yakıt
kaynakları sindirim ve emilimden sonra enerji için okside olabilme özelliğine sahiptir.
• Acil enerji ihtiyacının fazla olduğu durumlarda ise diyetle alınan yakıt maddeleri, vücutta başlıca yağ olmak
üzere glikojen halinde de depo edilir. Bir dereceye kadar protein de yakıt olarak kullanılabilir.
biyokimyaya genel bakış
Yakıt Maddeleri
• Yakıtlar vücutta metabolize edildiğinde ısı oluşur ve adenozin trifosfat (ATP) sentezlenir.
Yakıtlar C02 ve H20'ya okside olarak enerji üretilir.
a. Karbonhidratlar yaklaşık 4 kcal/g üretir.
b. Proteinler yaklaşık 4 kcal/g üretir.
c. Yağlar iki kattan daha fazla enerji üretirler (9 kcal/g).
d. Alkol yaklaşık 7 kcal/g üretir.
Genellikle kilo-kalori yerine kalori terimi kullanılmaktadır.
Yakıtın oksidasyonu sonucu açığa çıkan ısı, vücut sıcaklığı için gereklidir. Yakıtın metabolizması sonucu oluşan ATP,
biyokimyasal reaksiyonlar, kas kasılması ve diğer enerji gerektiren işlemler için kullanılır.
A. Vücutta Yakıt Olarak Kullanılan Depolar
Triaçilgliserol (trigliserid)
a. Triaçilgliserol vücudun başlıca yakıt deposudur.
b. Yağ dokusu, yakıtı çok etkili bir şekilde depolar. Gram başına daha fazla kalori ve diğer yakıt depolarından daha
az (% 15) su içerir (kas dokusunun ise yaklaşık %80'i sudur). Yağlar daha fazla redükte oldukları için daha fazla
enerji verirler.
Glikojen
• Glikojen depoları az olmakla beraber oldukça önemlidir.
a. Karaciğer glikojeni açlığın erken dönemlerinde kan glukoz düzeyini korumada kullanılır. Karaciğer’de yaklaşık
70-100 gr glikojen bulunur ve kan şekeri düzeyini belli bir düzeyde tutabilmek için kanın içine devamlı glukoz
bırakır.
b. Bir saat süre ile yapılan bir egzersizde karaciğer glikojeninin yarısı kullanılır, ayrıca açlık durumunda azalır,
karbonhidrattan zengin bir diyet alındığında artar.
c. Kas glikojeni, kas kasılması için okside olur. Vücudumuzda depolanan karbonhidratların en büyük bölümü kas
glikojenidir. Çünkü vücudumuzdaki kas kitle oranı karaciğer’e göre daha fazladır. Kastaki glikojen doğrudan kas
hücresinde biriktirilerek kas kasılması sırasında ATP sentezinde görev üstlenir.
Protein
• Proteinler vücutta birçok yapıya (bağ doku, enzim, hormon vb) katılmasının yanı sıra enerji sağlamak için bir
dereceye kadar yıkılabilir. Total vücut proteininin yaklaşık üçte biri yıkılabilir. Enerji sağlamak amacıyla çok fazla
düzeyde proteinin okside olması vücut fonksiyonlarının ciddi olarak etkilenmesine neden olur.
-Kas glikojeni tükendiğinde kan glukozundan yararlanılır.
• Günlük enerji tüketimi ve gerekli kalori birçok faktör tarafından etkilenmektedir.
• Bazal metabolik hız (BMH), yemekten 12 saat sonar, uyanık fakat dinlenme anında vücudun sadece yaşamsal
fonksiyonlarını sürdürmeye yetecek kadar ihtiyacı olan enerji seviyesidir.
-Kaba bir değerlendirmeyle: BMH = 24 kcal/kg vücut ağırlığı/gün
a. Fiziksel aktivitenin günlük enerji harcamasına ilave edeceği enerji miktarı oldukça değişkendir. Bir kişi, bir
dakika yürümekle 5 kalori (kcal) kadar harcayabilirken koşma esnasında bu miktar 20 kaloriye çıkabilmektedir.
3
www.e-tus.com
-Bazal metabolizma hızı, canlının yaşı, vücut ağırlığı, boyu, cinsiyeti, çevre faktörleri gibi başlıca etkenlere göre
değişkenlik gösterir.
BİYOKİMYA
b. Oldukça sedanter yaşayan bir kişi için günlük enerji
ihtiyacı BMH'ın yaklaşık %30’u kadardır (~2200 kcal/
gün). Daha aktif bir kişi için bu miktar, BMH'ın %50 veya
daha fazlası olabilir.
BESiNLERiN SiNDiRiMi VE EMiLiMi
Karbonhidratların sindirim ve emilimi
a. Nişasta, bitkilerdeki karbonhidratın depo formudur ve
diyetteki başlıca karbonhidrattır.
1) Tükürük alfa-amilaz (ağızda) ve pankreatik alfaamilaz (bağırsak) sayesinde nişasta disakkaridlere ve
oligosakkaridlere parçalanır.
2) Bağırsak epitel hücrelerinin fırçalı kenarlarının
yüzeyinde kompleks halde bulunan maltaz ve izomaltaz
enzimleri ile nişasta glukoza kadar parçalanır.
b. Sukroz (sakkaroz), maltoz ve laktoz (sindirilen
disakkaridler), bağırsak epitel hücrelerinin yüzeyindeki
komplekslerin bir parçası olan enzimlerce parçalanırlar.
1) Sükraz (sakkaraz) , sukroz (sakkaroz)’u fruktoz ve glukoza çevirir.
2) Laktaz, laktozu glukoz ve galaktoza çevirir.
3) Maltaz, maltozu 2 adet glukoza çevirir.
• Ayrıca dekstrinaz enzimi dekstrini glukoza çevirir.
Maltoz + H2O (Arpa şekeri) Laktoz + H20 (Süt şekeri)
Sükroz + H20 (Çay şekeri)
Dekstrin + (n - 1 )H20
Maltaz
Laktaz
Sükraz
Dekstrinaz
Glikoz + Glikoz
Glikoz + Galaktoz
Glikoz + Fruktoz
n(Glikoz)
c. Monosakkaridler (başlıca Glukoz, fruktoz ve galaktoz), bağırsak epitel hücreleri tarafından emilir ve kana geçer.
www.e-tus.com
4
biyokimyaya genel bakış
Ağızda
Amilaz
KH
Dekstrin
Maltoz
Mide
Sindirim 12 parmak
bağırsağı Sekretin hormonu
yok
Pankreas uyarılır
Kalp
Amilaz
Üst ana toplar damarı
Nişasta+H20
Karaciğer üstü topları
Kapı toplar damarı
Kan damarı
i
salgılanır ve kana n
verilir c
Maltoz+H20
Villus
Maltoz
Sakkaroz+H20 Sukraz
Laktoz+H20
Laktaz
maltoz+dekstrin
Glikoz+glikoz
e
b
a
ğ
ı
r
s
a
k
İnce bağırsak
Glikoz+früktoz
Glikoz+galaktoz
Yağlar
a. Triaçilgliserol diyet yağın %90’ ından fazlasını oluşturmaktadır. Geri kalan miktarı kolesterol esterleri, fosfolipidler
ve esterleşmemiş (serbest) yağ asitleri oluşturur. Bitkisel ve hayvansal kaynaklı besinlerden elde edilirler.
- Triaçilgliseroller ince bağırsakta safra tuzları tarafından emülsifiye edilir ve pankreatik lipaz tarafından
triaçilgliserollerin 1. ve 3. C’nuna bağlı yağ asitleri uzaklaştırılır. Hidroliz sonucu 2-monoaçilgliserol ve serbest yağ
asitleri oluşur.
- Kolesterol esterleri kolesterol esteraz tarafından hidroliz edilirler böylece kolesterol ve serbest yağ asitleri
meydana gelir. - 2-monoaçil-gliseroller ve yağ asitleri safra tuzları ile birlikte miçelleri oluşturur. Barsak mukoza hücrelerinin
fırçamsı kenar membranına yaklaşırlar ve burada absorbe edilerek tekrar triaçilgliserollere dönüştürülürler.
b. Triaçilgliseroller şilomikronlar içinde paketlenerek ince bağırsaktan karaciğere taşınır ve lenfatik sistem yoluyla
kana geçerler.
Proteinler
a. Proteinlerin ağızda kimyasal sindirimi gerçekleşmez.
b. Proteinler midede önce pepsin tarafından polipeptit ve amino asite ve daha sonra bağırsakta bir dizi enzim
tarafından polipeptit, tripeptit, dipeptit ve amino asitlere kadar sindirilir.
-Pankreas tarafından tripsin, kimotripsin, elastaz ve karboksipeptidaz enzimleri üretilir. Bu enzimler ince
bağırsakta aktif hale getirilir.
-Aminopeptidazlar, dipeptidazlar ve tripeptidazlar bağırsak epitel hücreleri ile ilişkilidir.
5
www.e-tus.com
c. Amino asit karışımı bağırsak epitel hücreleri tarafından alınır ve bir kısmı burada metabolize edilirken diğer
kalanı ise kana karışır.
BİYOKİMYA
Proteinlerin sindirimi
(midede başlar, ince bağırsakta biter)
HC1
Pepsinojen + SU Protein + SU
eııterokiııaz
Tripsinojen
Polipeptit + aminoasitler
Tripsin
kimotripsin
Kimotripsinojen
Tripsin ve kimotripsin
Küçük polipeptit + SU
MİDE
Pepsin
daha küçük polipeptitler + aminoasitler
Aminopeptıdaz ve karboksipeptidaz
Daha küçük polipeptitler + SU
Tripeptidaz,
Dipeptidaz
Tripeptitler + Dipeptitler + SU
Glikoz
Vitamin
Amino asit
tripeptıt+dipeptit
Aminoasitler
aminoasitler
Yağ molekülü
Yağ asidi
Gliserol
Hücre
çekirdeği
Şilomikron
Kılcal
Damar
www.e-tus.com
6
Lenf
damarı
Bağırsakta
bulunan besin
maddeleri
Bağırsak iç
yüzeyindeki
villuslardaki
epitel hücreleri
Bağırsak
villuslarında
bulunan lenf
kılcalları ve kan
damarları
• Glikoz, aminoasitler, yağ asitleri, vitaminler bağırsak epitel hücreleri tarafından absorbe edilerek lenf kılcaklları
ve kılcal kan damarları ile dolaşıma katılmaktadır.
biyokimyaya genel bakış
Dolaşımda Bulunan Sindirim Ürünleri
a. Sindirim ürünlerinin kana geçmesinin ardından hormon düzeylerinde farklılıklar görülür. Kan glukoz düzeyinin
artması ile insülin düzeyi yükselirken, glukagon düzeyi düşer fakat amino asitlere cevap olarak yükselir. Sonuçta
karbonhidrat, yağ ve protein içeren bir yemekten sonra kanda glukagon düzeyi oldukça sabit kalır.
b. Bağırsak epitel hücrelerinden absorbe edilen glukoz ve amino asitler hepatik portal ven aracılığıyla karaciğere
gider.
mg/100 ml
YEMEK
120
100
GLUKOZ
80
µU/ml
120
80
İNSÜLİN
40
0
pg/ml
120
GLUKAGON
110
100
90
60
0
60
120
180
240
DAKİKALAR
Diyet alımı sonrası glukoz metabolizması
1. Karaciğer dokusunda glukozun akıbeti
Karaciğer hücreleri glukozu ihtiyaca göre enerji elde etmek amacıyla okside edebilir ya da fazla glukozu glikojen
ve triaçilgliserollere çevirerek depolar.
a. Acil enerji ihtiyacı olduğu durumda glukoz, karaciğer dokusunda C02 ve H20'ya okside olur.
c. Diyetle alınan fazla glukoz, yağ asitlerine ve gliserole çevrilebilir. Bunlar birleşerek VLDL içinde karaciğerden
kana salınan triaçilgliserolleri oluşturur.
2. Diğer dokularda glukozun akıbeti
a. Beyin dokusu enerji için glukoza bağımlıdır. Enerji ihtiyacı için ATP üreterek glukozu C02 ve H20'ya okside eder.
7
www.e-tus.com
b. Açlık durumunda karaciğerde depo halindeki glikojen, kan glukozunu normal düzeyde tutmak için kullanılır.
BİYOKİMYA
b. Kırmızı kan hücreleri mitokondri içermez bu yüzden
glukozu piruvat ve laktata okside ederek kana salarlar.
c. Kas hücreleri glukozu glikojen olarak depolayabilir
ve bunu kontraksiyon sırasında kullanabilir. Ayrıca
dolaşımdaki glukozu insülin aracılığıyla içine alır ve C02
ve H20'ya okside ederek kontraksiyon için gerekli ATP
üretir
d. Yağ hücreleri, glukozu insülin tarafından uyarılan
bir işlemle içine alır. Bu hücreler glukozu enerji üretmek
için okside ederler ve onu triaçilgliserol oluşturmak üzere
gliserole dönüştürürler.
Diyet alımı sonrası lipoprotein metabolizması
1. Besinlerle birlikte alınan yağlardan üretilen
şilomikronların ve karaciğerde glukozdan üretilen
VLDL'nin yapılarında bulunan triaçilgliserollerin
kapillerlerde lipoprotein lipaz enzimi tarafından
sindirilerek yağ asitleri ve gliserole dönüşür.
2. Yağ asitleri, yağ dokusu tarafından alınır ve triaçilgliserollere çevrilerek depolanır.
Diyet alımı sonrası amino asit metabolizması
• Diyetle alınan proteinlerden elde edilen amino asitler hücrelere girerek bazı yolaklarda kullanılır.
-Proteinlerin yapı taşlarıdır. Ribozomlarda meydana gelen protein sentezinde amino asitlere gerek duyulur.
Proteinlerin sentezi ve yıkımı süreklilik göstermektedir.
-Amino asitler; hem, kreatin fosfat, epinefrin ve DNA ve RNA'nın bazları gibi azotlu bileşiklerin yapısına katılır.
-ATP üretmek için okside olur.
• Amino asitlerin depo formu yoktur. AÇLIK DURUMU
• Yemekten sonra kan glukoz düzeylerinin düşmesi ile insülin seviyesi azalırken glukagon seviyesi artar ve sonuçta
depo edilen yakıtların kana salınımı uyarılır.
• Açlık durumunda enerji üretimi için gerekli olan glukoz ve keton cisimlerinin sentezi karaciğer dokusunda
gerçekleşmektedir.
• Kan glukoz düzeylerinin regülasyonunda karaciğer dokusunun rolü çok büyüktür. Beyin ve kırmızı kürelerde
glukoz enerji için çok gereklidir. Beyin glukozu, C02 ve H20'ya okside ederken eritrositler piruvat ve laktata okside
ederler.
www.e-tus.com
8
biyokimyaya genel bakış
Glikojenoliz
• Glikojenoliz hormonal ve nöral sinyallere yanıt olarak karaciğerde hepatosit hücrelerinde ve kasta miyosit
hücrelerinde gerçekleşir ve depo glikojenin yıkımı demektir. Besin alımından yaklaşık 2-3 saat sonra karaciğerde
glikojenoliz gerçekleşmeye başlar. Karaciğer heaptosit hücrelerinde glikojen depolarını yıkılmaya başlar ve glukoz
kana salınır. Kana karışan glukoz, dokular tarafından alınır ve okside edilir.
Glukoneogenez
• Uzamış açlıkta hepatik glikojen depoları tükenir ve laktat, piruvat, gliserol, oksalat, α-ketoglutarat ve
α-ketoasitlerler gibi prokürsörlerden glukoz sentezlenir.
1. Kan glukoz düzeyinin korunması için glukoneogenez büyük önem taşımaktadır. 4-6 saatlik açlık durumunda
karaciğer glukoneogenez işlemine başlar, 24- 30 saat içerisinde, karaciğer glikojen depoları boşalır.
2. Laktat, gliserol, amino asitler, propionat glukoneogenez için karbon kaynakları olmaktadır.
a. Laktat en önemli glukoneogenez prekürsörüdür. Egzersiz yapan kastan veya kırmızı küreler tarafından üretilir.
b. Yağların ve gliserofosfolipidlerin omurgası olan gliserol yağ dokusunda triaçilgliserollerin yıkımı sonucu elde
edilir.
c. Amino asitler özellikle alanin kas proteininden elde edilir. (lösin ve lizin hariç diğer glukojenik amino asitler
glukoneogenezde kullanılır)
9
www.e-tus.com
d. Propionat glukojenik olan tek yağ asitidir. Tek karbon sayılı yağ asitlerinin oksidasyonu sonucu oluşur (minör
kaynak).
BİYOKİMYA
Karaciğer dokularında keton cisimlerinin üretimi
1. Glukagon düzeyleri yükseldikçe yağ dokusu,
triaçilgliserol depolarını yağ asitlerine ve gliserole yıkarak
kana salar.
2. Beta-oksidasyon işlemiyle karaciğer yağ asitlerini
asetil KoA'ya çevirir.
3. Asetil KoA, karaciğer tarafından kullanılarak keton
cisimleri (asetoasetat ve β-hidroksibütirat) sentezlenir.
Karaciğer keton cisimlerini okside edemez ve onları kana
salar.
Açlık Durumunda Yağ Dokusu
1. Glukagon düzeyleri yükseldikçe, yağ dokusu
triaçilgliserol depoları yıkılır, karaciğer, yağ asitlerini
keton cisimlerine ve gliserolü glukoza çevirir.
2. Kas gibi dokular, yağ asitlerini C02 ve H2O'ya okside
ederler.
Açlık Durumunda Kas Dokusu
1. Kas proteininin yıkımı gerçekleşir. Açlıkta kas proteini yıkılır, amino asitler açığa çıkar; bunlar, kısmen kasta
metabolize olur ve başlıca alanin ve glutamin halinde kana salınır. Bağırsak ve böbrek gibi dokular glutamini
metabolize ederler. Ürünler (başlıca alanin) karaciğere giderek, karbonları glukoz ve keton cisimlerine ve azotu
üreye çevrilir.
2. Yağ asitlerinin ve keton cisimlerinin oksidasyonu gerçekleşir. Yağ asidi oksidasyonu çok arttığında karaciğer
tarafından büyük miktarlarda keton cisimciği oluşturulur. Açlıkta keton cisimlerinin düzeyi çok yüksektir.
Üretildikleri tek yer karaciğerdir. Ekstrahepatik dokular keton cisimlerini enerji kaynağı olarak kullanabilirken
karaciğerin kendisi kullanamaz. Egzersizde kas, kandan gelen glukoz, yağ asitleri ve keton cisimlerini olduğu kadar
kendi glikojen depolarını da kullanabilir.
UZAMIŞ AÇLIK DURUMU
• Uzamış açlıkta bazı metabolik değişiklikler görülmektedir.
a. Kas, keton cisimlerini minimum düzeyde kullanarak, enerji üretimi için yağ asitlerini okside eder.
b. Keton cisimlerinin kas tarafından kullanımı azaldığından, kandaki keton cisimleri düzeyi yükselir.
c. Beyin enerji ihtiyacı için keton cisimlerini kullanarak okside eder. Beynin glukoz kullanımı düzeyi azalırken,
%60-70 oranındaki üretilen enerjiyi keton cisimlerinden elde etmeye başlar.
d. Karaciğerde meydana gelen glukoneogenez azalır.
e. Kas proteini korunur (örn. Glukoneogenez için daha az kas proteini yıkılır).
f. Amino asitlerin glukoza çevrilmesindeki azalma nedeniyle uzamış açlıkta amino asit azotundan, bir gecelik
açlığa nazaran daha az üre üretilecektir.
www.e-tus.com
10
• Uzamış açlıkta yağlar başlıca enerji kaynağıdır. Kısa süreli açlıkta beyin ve eritrosit dışındaki diğer organlar yağ
asiti ve ketonları enerji kaynağı olarak kullanırlar.
• Açlığın uzamasıyla birlikte vücuttaki fonksiyonel proteinlerin korunması ve yaşamsal faaliyetlerin sürdürülmesi
için enerji kaynağı olarak yağ depoları kullanılır.
biyokimyaya genel bakış
ORGANİK KİMYA
Atom
• Bir elementin kimyasal ve fiziksel niteliklerini taşıdığı var olabilen en küçük yapı taşıdır. Atom çekirdek ve
yörünge olmak üzere iki kısma ayrılır. Bu taneciklerden proton ve nötron atomun çekirdeginde, elektron ise
çekirdegin dışındaki yörüngede bulunur.
Elektron
Proton
Nötron
Çekirdek
• Atom, elektron ve proton sayısı eşit olan elementtir.
1. Yüzden fazla çeşit atom bulunur. Bunların bazıları diğerleriyle birleşerek molekülleri ve bileşikleri oluştururlar.
Örneğin bir oksijen atomu, iki hidrojen atomuyla birleşerek bir su molekülü yapar.
95.84 pm
104.45
HİDROJEN BAĞI
H20
2. Her atomun ortasında bir çekirdek vardır. Çekirdek, iki parçacıktan oluşur: Proton ve nötron. Üçüncü bir
parçacık ise çekirdeğin etrafında dönen elektrondur.
b. Protonlar (+) yüklü, elektronlar ise (-) yüklüdür. Nötronların elektrik yükü yoktur (nötrdür). Elektrik yükü zıt
olan parçacıklar birbirini çeker. Atom altı parçacıkları birarada tutan bu elektrik yükleridir.
c. Atomların elektron ve proton sayıları eşittir ve taşıdıkları elektrik yükü miktarları aynıdır. Bu nedenle atomlar
nötrdür ve elektrik yükleri toplamı sıfırdır.
11
www.e-tus.com
a. Elektronlar tüm bu parçacıkların en küçüğüdür; kütleleri protonun kütlesinin sadece 1/1840'ı kadardır.
BİYOKİMYA
d. İyon, bir atomun elektron kazanması veya kaybetmesi durumunda oluşan elektrik yüklü parçacıktır.
e. Nötronların bir görevi de protonları bir arada tutmaktır. Nötron sayısı proton sayısına göre göreceli olarak fazla
olan çekirdekler, çoğunlukla parçalanır ve radyasyona neden olur.
3. Bir atomdaki protonların sayısına atom numarası denir. Bir elementin atom numarası bilinirse hangi element
olduğu söylenebilir.
4. Bir atomdaki proton ve nötronların toplam sayısına o atomun kütle numarası denir. Elektronlar bu hesaba
katılmaz, çünkü kütleleri çok düşüktür.
Bileşik
• İki veya daha fazla elementin kimyasal bir reaksiyonla birleşmesi sonucu özelliklerini kaybederek oluşturdukları
yeni maddeye bileşik denir. Örneğin sodyum klorür bir bileşiktir.
• İki çeşit bileşik vardır: kovalent ve iyonik bileşik
1. Ametal atomları kararlı yapıya ulaşmak için son yörüngedeki bazı elektronlarını ortaklaşa kullanırlar. Atomlar
arasında elektronların ortaklaşa kullanılmasıyla oluşan bağa kovalent bağ, oluşan yapıya da kovalent bileşik
denir. Örneğin iki hidrojen atomu elektronlarını ortaklaşa kullanarak aralarında kovalent bağ oluşturur. Böylece her
bir hidrojen atomu kararlı hale gelir. Hidrojen gibi birçok ametal başka ametallerle bileşik oluştururlar. CO, H2O,
NO2, CO2 bunlardan bazılarıdır.
www.e-tus.com
12
biyokimyaya genel bakış
• Örneğin H2O molekülünde oksijen atomunun son temek enerji düzeyi dolmamıştır (6 elektron). Hidrojen atomu 1
elektrona sahiptir. Kararlı yapıyı oluşturmak üzere değerlik elektronları paylaşılarak kovalent bağın gerçekleşmesiyle
kovalent bileşikler meydana gelir.
3. İyonik bileşikler, metallerle (ısı ve elektriği iletir) ametaller (ısı ve elektriği iletmez) arasında elektron alışverişiyle doğan (+) ve (-) yüklü iyonlar arasındaki elektrostatik kuvvete dayanan kimyasal bağ yapısıdır. Oluşan
bağa iyonik bağ denir. Örneğin, NaCl, KCl, NaF, MgCl2 gibi.
Elektron
alışverişi
Elektron
ortaklaşa
kullanılır
İyonik Bağ - İyonik Bileşik Kovalent Bağ - Molekül Bileşik
• 3.Molekül, elementleri ya da bileşikleri oluşturan ve onların özgül niteliklerini taşıyan en küçük birim
www.e-tus.com
13
BİYOKİMYA
Karbon atomlarının isimlendirilmesi
• Bir organik bileşikteki karbonlar en okside karbon içeren bileşikten başlayarak numaralandırılır veya Greek
harfleriyle gösterilir. En okside grubun yanındaki karbon α karbonudur.
OH
O
I
II
CH3 - CH – CH2 – C - OH
4
3
2
γ
β
α
1
• Hidroksi bütirat (β-hidroksibütirat)’ın numaralandırılması
Biyokimyasal bileşiklerdeki fonksiyonel gruplar
• Fonksiyonel grup büyük bir molekülün bir parçasıdır; kendine özgü kimyasal davranışlara sahip bir atom
veya atomlardan meydana gelen bir gruptan meydana gelmiştir. Alkoller, aldehidler, ketonlar, karboksil grupları,
anhidridler, sülfidril grupları, aminler, esterler ve amidler. Bütün bunlar biyokimyasal bileşiklerin önemli
bileşenleridir.
O
II
—C–H
aldehit
H
H
H H
H H
I I
I I
H—
—
—C—C— —C = C—
—C C—
I I
H
H
H H
alkin
alken
alkan
fenil
X
OH
NH2
I
I I
I
I
—C—
—C—
—C— —C— O —C—
I
I I
I
I
alkil halojenür
eter
amin
alkol
(X = F, Cl, Br, I)
O
O
O
O
II II I
II
II
—C–O–C— —C–NH2
—C–OH
—C—
I
keton karboksilik asit
ester
amid
Biyokimyasal reaksiyonlar
www.e-tus.com
14
1. Reaksiyonların sınıflandırması reaksiyona giren fonksiyonel gruplara göre yapılır (örn. Esterleşme, hidroksilasyon,
karboksilasyon ve dekarboksilasyonlar).
2. Oksidasyonlar: Sülfidril gruplarının disülfidlere, alkollerin aldehidlere ve ketonlara, aldehidlerin karboksilik
asitlere oksidasyonu sıklıkla gözlenir.
a. Bu oksidasyonların birçoğu redüksiyonlarla geri döner.
b. Oksidasyon reaksiyonlarında, elektronlar kaybedilirken, redüksiyon reaksiyonlarında ise elektronlar kazanılır.
biyokimyaya genel bakış
c. Besinler okside oldukça, elektronlar serbestleşir ve
elektron transport zincirine geçerler. Adenozin trifosfat
(ATP) meydana gelir ve vücudun çeşitli fonksiyonlarını
yürütmek için enerji sağlanmış olur.
KLİNİK BİLGİLER
1. Kistik Fibrozis Hastalığı
• Kistik fibrozis ölüme neden olabilen en sık gözlenen
genetik bir hastalıktır. Otozomal resesif geçiş gösterir.
Beyaz ırkta 25 kişide 1 kişi taşıyıcı olup 2000-3000
yeni doğanda bir kişi hastalıktan etkilenmiştir. Klor iyon
kanallarının proteinleri defektlidir ve hem ekrin, hem
de ekzokrin gland fonksiyonları etkilenmiştir. Pulmoner
hastalıklar (en sık) ve pankreas yetersizliği sıklıkla
gözlenir. Besinler özellikle de yağlar ve proteinler kısmen
sindirilir, steatore ve buna bağlı nutrisyonel yetersizlikler
gelişir. Tanıda yenidoğan taraması (kanda immunreaktif
tripsinojen artışı) ter testi (terde sodyum ve klor artışı)
ve genetik testler (CFTR geninde mutasyonlar) yapılmaktadır.
2. Nontropikal Sprue (Çölyak) Hastalığı
• Tropikal olmayan sprue (yetişkin çölyak hastalığı), tahıl ürünlerinin yapısında bulunan bir protein olan glutene
karşı gelişen bir reaksiyon sonucu meydana gelir. Bağırsak epitel hücrelerinda hasar izlenir ve malabsorpsiyon
gözlenir. Genel semptomlar; steatore, diyare ve kilo kaybıdır.
3. Kwashiorkor Hastalığı
• Kwashiorkor genellikle diyetin kalori yönünden normal, protein yönünden düşük olduğu üçüncü dünya
ülkelerinde yaşayan çocuklarda gözlenir. Diyetteki proteinin yetersiz oluşu, protein sentezinde bir azalmaya neden
olacak ve sonuçta bağırsak epitel hücrelerinin rejenerasyonu etkilenecek ve böylece problem malabsorpsiyonla
daha da karmaşık hale gelecektir. Hepatomegali ve şiş karın sıklıkla gözlenir.
4. Marasmus
• Marasmus, protein ve kalori eksikliği sonucu ortaya çıkan bir durumdur. Uzun süreli açlıklar, aşırı ağırlık kaybı
ve sonunda ölüm görülmektedir.
5. Aşırı Proteinli Diyet Sonucu Gelişen Durumlar
• Yüksek protein içerikli beslenme kalori yönünden çok düşükse ve protein düşük biyolojik değere sahipse (örn.
Diyette esansiyel amino asitler bulunmuyorsa), negatif azot dengesi gelişir. Vücut proteini amino asitler halinde
yıkılır ve glukoza dönüşür. Kalp kasındaki bir azalma ölüme yol açabilir. Alınan protein içeriği yüksek biyolojik
değere sahip olsa bile amonyak ve üre düzeyleri artarak böbrekler üzerine baskı oluşturacaktır.
6. Hipertiroidizm
15
www.e-tus.com
• Tiroid bezinin fazla hormon sentezlemesi sonucunda ortaya çıkan tabloya hipertiroidi denir. Hipertiroidinin
birçok sebebi olmakla beraber, Graves hastalığı, toksik multinodüler guatr ve soliter tiroid adenomu özellikle
önemli olanlardır. Hipertiroidizmin en sık gözlenen formlarından biri Graves hastalığıdır. Bu hastalıkta vücut, tiroid
bezini uyaran antikorlar üreterek tiroid hormon fazlalığına yol açar. BMH'de artış, büyük tiroid (guatr), çıkıntılı
gözler, sinirlilik, tremor, çarpıntı, aşırı terleme ve kilo kaybı ile karakterizedir.