2 ATP

HÜCRENİN KİMYASAL YAPISI
Organik bileşikler
• Hücrenin en büyük moleküllerini organik
moleküller oluşturur. Bu moleküllerin hepsinin
ortak özelliği mutlaka karbon, hidrojen ve
oksijen moleküllerinin üçünün bir arada
bulunmasıdır.
Organik molekülleri meydana getiren temel
birimler (monomer) birbirlerine kimyasal
bağlarla bağlanarak zincir şeklinde uzayıp
büyük moleküllü bir hale (polimer)
dönüşürler. Bu olaya POLİMERLEŞME
denir.
Monosakkaritler
(basit şekerler)
Karbonhidratların monomerik birimidirler
Hücre içerisinde bulunan organik molekülleri beş
ana gruba ayırarak incelemek mümkündür
Karbonhidratlar
Lipitler
Proteinler
Vitaminler
Nükleik asitler
Karbonhidratlar
Karbonhidrat sulu karbon anlamına gelir. C, H ve
O’den meydana gelmiştir.
Birinci sırada enerji verici, üçüncü sırada yapı
maddesidir.
Karbonhidratlar denildiğinde tüm şekerli cisimler
ile tüm nişastalı besinler akla gelmelidir.
İki önemli görevi vardır;
1. Enerji kaynağı
2. Yapısal madde
Bitkilerde çeperin yapısına, bütün canlı
hücrelerde de zarın yapısına katılarak görev
yapar. ATP, DNA, RNA, NAD, NADP, FAD’da
bulunur
Karbonhidratların fonksiyonları
1) insan diyetinin en önemli kısmını oluştururlar
2) çoğu nonfotosentetik hücrede temel enerji
sağlayıcıdırlar
3) yapısal ve koruyucu elemanlar olarak
fonksiyon görürler
4) iskelet eklemlerini kayganlaştırırlar ve
hücreler arası yapışmayı sağlarlar
5) vücutta lipidlerin, bazı amino asitlerin,
glikolipidlerin, glikoproteinlerin ve
proteoglikanların ön maddesidirler
Karbonhidratlar kapsadıkları karbon sayısına
göre aşağıdaki gibi gruplandırılırlar..
Monosakkaritler
Disakkaritler
Polisakkaritler
Karbonhidratların sınıflandırılmaları
Monosakkaritler
Monosakkaritler, karbonhidratların en basitidir.
Çoğu basit şeker tatlıdır ve suda eriyebilir.
Karbon sayıları 3-9 arasındadır. Sindirime
uğramazlar. Yalnızca ototroflar tarafından
sentezlenirler….
Karbon sayılarına göre şöyle
isimlendirilirler;
•
•
•
•
3 karbonlu şekerler: Triozlar Hidroksiaseton
4 karbonlu şekerler: Tetrozlar Eritroz
5 karbonlu şekerler: Pentozlar
6 karbonlu şekerler: Heksozlar
Monosakkaritlerin sınıflandırılmaları
Pentozlar
5 karbonlu şekerlerdir. Kapalı formülleri C5H10O5
En önemlileri şunlardır;
Riboz (ATP ve RNA’da bulunur.)
Deoksiriboz (DNA’da bulunur.)
Ribulozfosfat (Fotosentezin karanlık evresinde
rol alır.)
Heksozlar
6 karbonlu şekerlerdir. Kapalı formülleri C6H12O6
En önemlileri şunlardır;
Gilikoz (Bal, üzüm ve incirde bol bulunur. Açlık ve
koma anında kullanılır.) Hayvanlar üretemez.
Fruktoz (Bal ve olgun meyvelerde bol bulunur.)
Hayvanlar üretemez.
Galaktoz (Süt ve süt ürünlerinde bol bulunur.)
tabiatta az bulunur. Hayvansal bir besin
kaynağıdır.
Glukozun zincir ve halka
yapısı
Glikozun temelinde…
Fruktoz: meyve şekeri
Galaktoz
Galaktoz: süt şekeri
Organizmadaki önemli heksoz türevleri
•
•
•
•
•
Şeker fosfatları
Amino şekerler
Deoksi şekerler
Şeker asitleri
Şeker alkolleri
Disakkaritler
İki monosakkaritin bir molekül su çıkararak
(dehidrasyon sentezi) glikozit bağıyla
birleşmeleri sonucu oluşurlar.
Disakkaritler solunuma doğrudan giremezler ve
hücre zarından geçemezler. Bunun için
hidrolizle tekrar monomerlerine dönüşmeleri
gerekir. Bunların en tanınmışları Maltoz,
Sakkaroz (Sükroz) ve Laktoz’dur.
Glikoz +
Glikoz
= MALTOZ
Glikoz +
Fruktoz
= SAKKAROZ (Sükroz)
Glikoz +
Galaktoz
= LAKTOZ
Maltoz ve sükroz bitkilerden, laktoz da
hayvanlardan sağlanır.
Polisakkaritler
• İkiden fazla monosakkaritin bir molekül su
açığa çıkararak glikozit bağıyla birleşmesi
sonucu oluşurlar. En tanınmışları selüloz,
nişasta ve glikojendir.
• Selüloz ve nişasta bitkilerde, glikojen ise
hayvanlarda görülür.
Nişasta, selüloz ve glikojen gibi
polisakkaritlerin yapı taşları glikoz
olmasına rağmen bu moleküllerin
birbirinden farklı olmasının
nedeni glikozların birbirine
bağlanışlarının farklı olmasıdır.
Polisakkaritler (Glikanlar)
• depo
homopolisakkaritler
Nişasta
Glikojen
• yapısal
homopolisakkaritler
Sellüloz
Kitin
İnulin
•Diğer homopolisakkaritler
Agar-agar
Dekstranlar
Mannanlar
Nişasta
Bitki hücrelerinin temel depo homopolisakkaritidir.
• Hayvan hücrelerinde bulunmaz.
• Sadece bitkilerde bulunan depo polisakkarittir.
• Düz zincirlidir ve alfa glikozit bağı ile
bağlanmışlardır.
• Suda az çözünür
• İyot çözeltesi (lügol) ile maviye boyanır.
• Bitki hücrelerindeki fotosentez sonucu oluşan
glikozlar, lökoplast denilen organellerde
nişastaya çevrilirler.
• Nişasta bitkinin yaprak, gövde içi, kök, yumru ve
tohumlarında bulunur.
• Bitki hücresinin fotosentez yapmadığı
durumlarda, enerji ihtiyacı nişasta deposundan
karşılanır.
• Nişasta, bitki hücresi içinde glikozlara sindirilerek
hücre solunumuna girer.
• İnsanda besinlerle alınan nişastanın sindirimi ağır
olur ve ince bağırsakta gerçekleşir.
• Tükrük bezinde ve pankreastan salgılanan amilaz
enzimi, nişastayı parçalayarak glikoz elde
edilmesini sağlar.
Glikojen
Hayvan hücrelerinin temel depo homopolisakkaritidir.
özellikle karaciğerde ve kasta boldur
Glikojen
• Bitkisel hücrelerde bulunmaz.
• Sadece hayvansal hücrelerde bulunan glikozun
depo şeklidir.
• Hayvansal nişasta olarak da isimlendirilir.
• Dallıdır ve alfa glikozit bağıyla bağlanmıştır.
• Suda çözünür.
• İyot ile kahverengiye boyanır.
• Besinle alınan tüm karbonhidrat fazlası
hayvanların kas ve karaciğer hücrelerinde
glikojene dönüştürülerek saklanır.
• Kas hücreleri enerji ihtiyacı durumunda kendi
hücrelerinde depoladıkları glikojeni kullanırlar.
• Kan damarı içinde glikojen bulunmaz.
• Vücudun enerji ihtiyacı durumunda,
karaciğerdeki glikojen sindirildikten sonra
glikozlar halinde kana verir.
Selüloz
•
•
•
•
Sadece bitki hücrelerinde bulunurlar.
Düzdür ve beta glikozit bağı ile bağlanmıştır.
Suda çözünmez.
Fotosentez sonucu oluşan glikoz hücre dışında
birikerek selüloz çeperi ihtiva eder. İnsanlarda
ve et yiyen hayvanlarda selüloz sindiriminde
görev alacak enzimler yoktur.
• Otçul hayvanların sindirim sisteminde mutual
yaşayan ve selülozu sindiren tek hücreli
canlılar bulunur.
• Tek hücreli canlılardaki selüloz enzimi, selüloz
sindirimini gerçekleştirir.
• Yani selüloz ot yiyen hayvanların enerji elde
ettiği hammaddedir.
Heteropolisakkaritler
(heteroglikanlar)
• Peptidoglikanlar
bakteriyel hücre duvarlarının rijid komponentidirler
• Glikozaminoglikanlar
(mukopolisakkaritler)
• Glikoproteinler
• Glikolipidler
• Proteoglikanlar
Hiyaluronik asit, Kondroitin sülfatlar,
Dermatan sülfat, Keratan sülfatlar, Heparan
sülfat, Heparin
Karbonhidrat ve protein birimlerinin birbirlerine
kovalent bağlanmasıyla oluşmuş bileşiklerdir
hücreler arası iletimden sorumludurlar.
makromoleküller
Karbonhidratların sindirimi ve emilimi
İnce bağırsak lümeni
içindeki glukoz ve
galaktoz aktif
transportla,
fruktoz ise
kolaylaştırılmış
diffüzyonla ince
bağırsak epitel hücresi
içine alınırlar ve oradan
kana geçerler…
Kan şekeri düzeyi
Kan şekeri deyince sıklıkla kan glukoz düzeyi anlaşılır
Sağlıklı bir erişkinde 8-12 saatlik açlıktan sonra
enzimatik yöntemlerle ölçüldüğünde 100 mililitrede 70110 mg
Vücutta bazı olaylar kan glukoz düzeyini düşürücü yönde
etkili olurken bazı olaylar kan glukoz düzeyini yükseltici
yönde etkili olur ve bu olaylar arasındaki denge ile kan
glukoz düzeyi ayarlanmaktadır. Bu ayarlamada insülin,
glukagon ve epinefrin (adrenalin) gibi hormonlar önemli
rol oynamaktadır.
Kan glukoz düzeyini düşürücü yönde etkili olaylar
1) Glukozun indirekt oksidasyonu; glukozun aerobik
koşullarda glikoliz ve sitrik asit döngüsüyle yıkılımı.
2) Glukozun direkt oksidasyonu; glukozun pentoz fosfat
yolunda yıkılımı.
3) Glikojenez; glukozun glikojene dönüşümü.
4) Liponeojenez; glukozun yağ asitlerine ve yağa
dönüşümü.
5) Glukozdan diğer monosakkaritlerin ve kompleks
karbonhidratların oluşumu.
Glikoliz
Hücrenin
sitoplazmasında altı
karbonlu glukozun, on
basamakta iki molekül
üç karbonlu pirüvata
yıkılması olayıdır.
Anaerobik koşullarda
pirüvattan laktat oluşur.
Glikolize uğrayan her
glukoz molekülü için
net 2 molekül ATP
oluşmaktadır.
1. Basamak:
Glikoz hücreye girer ve
heksokinaz enzimi
tarafından fosforile
edilir. Heksokinaz
ATP’den şekere bir
fosfat gurubu aktarır.
ADP çıkışı olur…
2. Basamak:
Fosfoglukoizomeraz
ATP
Glukoz - 6 - fosfat
kendi izomeri olan
Fruktoz – 6 – fosfat’ a
dönüşecek şekilde
yeniden düzenlenir..
3. Basamak:
Fosfofruktokinaz
ATP
Bu enzim fosfat
gurubunu ATP’den
şekere aktarır.
ADP çıkışı olur…
4. Basamak:
Aldolaz
ATP
Glikoliz adı bu tepkimeden
kaynaklanır.
Şeker molekülü enzim
tarafından iki ayrı üç
karbonlu şekere ayrılır.
Bunlar
Gliseraldehit – 3 – fosfat
ve
Dihidroksiaseton fosfat’tır.
Bu iki şeker birbirinin
izomeridir.
5. Basamak:
Triozfosfat dehidrogenez
ATP
Bu enzim
Gliseraldehit - 3 - fosfat
üzerinde iki tepkimeyi
katalizler.
İlk tepkimede
elektornların NAD’a
aktarılmasıyla NADH
oluşur. (çok ekzergoniktir.
Fazladan bu enerji
sayesinde bileşiğe bir
fosfat gurubu daha
bağlanır. ATP
kullanılmadan…)
6. Basamak:
Fosfogliserokinaz
ATP
Nihayet ATP
sentezlenir.
ADP girişi olur…
7. Basamak:
Fosfogliseromutaz
ATP
Bu enzim substratın
üzerindeki ikinci fosfat
gurubunun yerini
değiştirir.
8. Basamak:
Enolaz
ATP
Bu enzim bir su
molekülü çıkararak,
substrat içinde çift bağ
oluşturur. Ortaya çıkan
molekül
fosfoenolpiruvattır.
9. Basamak:
Piruvatkinaz
ATP
Bu enzim substratın
ATP çıkışını sağlar.
KAZANÇ BİLANÇOSU
2 ATP harcanır, 4 ATP üretilir. Net kazanç 2 ATP’dir.
2 NAD kullanaraktan 2 NADH oluşturulur.
Herbir NADH’tan ETS’de 3 ATP üretilir. Yani eğer
Krebs döngüsü gerçekleşirse 6 ATP daha
NADH’lardan sağlanmış olur.
1 glikoz molekülünden 2 molekül PİRUVAT oluşur.
Sitrik asit döngüsü (TCA döngüsü)
Aerobik koşullarda glukoz
metabolizmasında
pirüvattan,
pirüvat dehidrogenaz
enzim kompleksi etkisiyle
asetil-CoA
oluşur. asetil-CoA’nın asetil
grupları da mitokondride
oksitlenir.
Bir tek glukoz molekülünün
tamamen CO2 ve H2O’ya
oksitlenmesi suretiyle net
38 adet ATP kazancı olduğu
hesaplanabilir.
Glikojenez (Glikojen biyosentezi)
Var olan bir glikojen molekülüne glukoz katılır ve
glikojendeki glukoz kalıntısı sayısı 1 artmış olur
Kan glukoz düzeyini yükseltici yönde etkili olaylar
1) Diyetle karbonhidrat alınması.
2) Glikojenoliz; glikojenin yıkılımı.
3) Glikoneojenez; karbonhidrat olmayan
maddelerden glukoz yapılımı.
Glikojenoliz
Glikojen fosforilaz enzimi, glikojenden bir glukoz
molekülünü glukoz-1-fosfat şeklinde ayırır
glukoz-1-fosfat, fosfoglukomutaz etkisiyle glukoz-6fosfata dönüştürülür
glukoz-6-fosfat, karaciğer hücrelerinin endoplazmik
retikulumunda bulunan Mg2+-bağımlı glukoz-6-fosfataz
enzimi tarafından parçalanır ve glukoz serbestleşebilir.
Karaciğerde böylece oluşan serbest glukoz kana geçerek
kan glukozunu artırabilir
Glukoneojenez
Karbonhidrat olmayan prekürsörlerden hücre içinde glukoz
biyosentezi…
Yüksek hayvanlarda büyük oranda karaciğerde olur.