hücre - SABİS

BİYOKİMYANIN TANIMI
• BİYOKİMYA (CANLI KİMYASI)
• CANLI VARLIKLARIN YAPISINI VE
FONKSİYONLARINI KİMYASAL
BAKIMDAN İNCELEYEN BİR BİLİM DALI.
• CANLI HÜCRELERİN KİMYASAL YAPI
TAŞLARINI VE BUNLARIN KATILDIĞI
KİMYASAL REAKSİYONLARI İNCELEYEN
BİLİM DALI.
BİYOKİMYANIN AMACI VE
KAPSAMI
Canlı sistemlerde bağımsız yaşama özelliğine sahip olan en
basit bütünleşmiş birim “hücre”dir.
Biyokimya; işe canlıların en küçük parçası olan hücre ile
başlar.
•
Hücre bileşenlerinin ne olduğunu, hücrelerin besin
maddelerini nasıl enerjiye dönüştürdüğünü, yeni ve
kompleks molekülleri nasıl sentezlediğini, artık maddeleri
nasıl attığını, nasıl çoğaldığını,
• Doku ve organların biyokimyasal yapılarının nasıl olduğunu,
• Kan, idrar ve diğer vücut sıvılarının normal kimyasal
bileşimlerinin nasıl olduğunu ortaya koyar.
Biyokimya;
• Canlılarda sağlıklı haller dışında, hastalıkların da
moleküler temellerini de araştırır.
• Hastalık hallerinde, organizmada ne tür biyokimyasal
değişiklikler meydana geldiğini veya hastalığın hangi
moleküler bozukluk sonucu geliştiğini araştırır.
• Kan ve idrar gibi vücut sıvılarının patolojik hallerdeki
bileşimlerini
ortaya koyar. Bu bakımdan, birçok
hastalığın tanısı biyokimyasal tahliller vasıtasıyla
konur.
• Canlı meydana geldikten sonra, hayatın devamı boyunca
vücutta meydana gelen kimyasal olayların tümüne
birden METABOLİZMA denir. Biyokimyanın ilgilendiği
en önemli konulardan biri de insan vücudundaki
metabolizma olaylarının nasıl gerçekleştiğidir.
• Her canlı, hayatta kalabilmek için metabolizma
olaylarını gerçekleştirmek zorundadır. Metabolizma
olayları 2 çeşittir:
1-ANABOLİZMA(YAPIM): Küçük moleküllerin büyük
moleküller oluşturmak üzere birleşmeleridir.
Anabolizma olayları enerji sarfı ile meydana gelir. Bu
olaylar sırasında, su açığa çıkar.(dehidrasyon) Ör:
protein, enzim, lipid sentezi vb…
2-KATABOLİZMA(YIKIM): Büyük moleküllerin küçük
moleküller oluşturmak üzere parçalanmasıdır.
Katabolizma olayları sonucunda enerji açığa çıkar.
Katabolizma olayları sırasında su kullanılır.(hidroliz)
Ör: sindirim, solunum vb…
BİYOKİMYANIN ÖNEMİ
• Sağlığın temeli, normal biyokimyasal olaylardır.
• Tüm hastalıklar insan vücudundaki biyomoleküllerin
veya biyokimyasal reaksiyonların anormallikleri
sonucunda ortaya çıkar. Her hastalığın bir
biyokimyasal temeli vardır.
• Bu bakımdan, hastalıkların tanı ve tedavisinde ve
onlardan korunmada başarılı olmak için biyokimyayı
iyi öğrenmeliyiz.
CANLI HÜCRELER VE KİMYASAL
YAPITAŞLARI
• Ancak, canlılık sadece bu 4 elementin üzerine kurulu
değil.
• Organizma için gerekli başka elementler de var. Ör: fosfor
(P), kükürt (S), sodyum (Na), potasyum (K), klor (Cl),
kalsiyum (Ca), magnezyum (Mg) ve daha birçok element
de hücrelerin ve dokuların yapısal bileşenleridirler.
CANLI HÜCRELERİN YAPISINI OLUŞTURAN
MOLEKÜLLER (BİYOMOLEKÜLLER)
•
•
•
•
•
•
•
•
•
Organik moleküller
a) Karbonhidratlar
b) Proteinler
c) Enzimler
d) Lipidler
e) Nükleik asitler
f) Porfirinler
g) Hormonlar
h) Vitaminler
• İnorganik moleküller
• a) Mineraller
• b) Su
Bu derste tüm bu moleküllerin:
• yapıları,
• özellikleri,
• insan vücudundaki biyolojik fonksiyonları,
• sınıflandırılmaları,
• metabolizmaları anlatılacaktır.
ORGANİK MOLEKÜLLER
• Organik moleküller, C(karbon) ve H(Hidrojen)’den
meydana gelen hidrokarbonların türevidirler.
• Hidrokarbonlardaki bir veya daha fazla H
atomunun
yerine,
fonksiyonel
grupların
bağlanmasıyla çeşitli organik moleküller oluşur.
• Hidrokarbonlardan H atomunun eksilmesi ile oluşan
köke Açil(Aril) kökü denir ve kısaca R ile
gösterilir.
Organik moleküllerin yapısında bulunan çeşitli
fonksiyonel gruplar
MAKROMOLEKÜLLER
• Organik moleküller; hücrenin kuru kütlesinin büyük
bir kısmını oluşturan büyük moleküller
olduklarından, bunlara makromoleküller de denir.
• Bu moleküller, MONOMERLER’den
olusan POLİMERLER’dir.
Karbonhidratlar
Karbonhidratların
monomerik birimi
monosakkaritlerdir
Proteinler
• Proteinler,amino asitlerin belirli sayıda ve belirli
diziliş düzeni ile birbirlerine bağlanmasıyla oluşan
polipeptitlerdir.
• Proteinlerin monomerik birimi amino asitlerdir.
• Proteinlerde birinci (primer), ikinci (sekonder),
üçüncü(tersiyer) ve dördüncü(kuarterner) yapı
diye dört yapı tanımlanır.
Lipidler
• Lipidler, yağ asitleri ile ilişkileri olan heterojen bir
gruptur.
Enzimler
• Enzimler,
biyolojik
sistemlerin
reaksiyon
katalizörleridirler; biyokimyasal olayların vücutta
gerçekleşmesini sağlayan kimyasal ajanlardır.
• Bazı enzimler aktivite için kofaktör diye adlandırılan
bir ek kimyasal komponent gerektirirler. Kofaktör, ya
Fe2+, Mg2+, Mn2+, Zn2+gibi bir veya daha fazla
inorganik iyon ya da koenzim denen organik kompleks
bir moleküldür.
• Kofaktörü ile birlikte tam, katalitik olarak aktif bir
enzim, holoenzim olarak adlandırılır; holoenzimin bir
protein kısmı bir de kofaktör kısmı vardır. Holoenzimin
protein kısmı apoenzim veya apoprotein olarak
adlandırılır.
Enzimle katalizlenen bir
reaksiyonun ayırt edici özelliği,
enzim üzerinde aktif merkez
denen bir cep sınırları içinde
meydana gelmesidir.
Nükleik asitler
• Nükleik asitler, nükleotidlerin polimerleridirler ve
bir hücrede meydana gelen her şey için önceden
planlayıcıdırlar.
Nükleik
asitler,
deoksiribonükleikasit (DNA) ve ribonükleikasit
(RNA)’dır.
• Nükleotidler,bir azotlu baz, bir pentoz ve bir
fosfat olmak üzere üç karakteristik komponente
sahiptirler.
HÜCRE VE ORGANELLER
• Canlı sistemi organlar, organları dokular ve dokuları
hücreler meydana getirir.
• Canlı hücrelerle ilgili kimyasal olayların anlaşılabilmesi
için öncelikle hücrelerdeki organellerin kimyasal
yapılarının ve fonksiyonlarının anlaşılması gerekir.
HÜCRE
• Hücre en küçük, canlı, morfolojik ve fizyolojik
birimdir.
• Komplekslik ve çaplarına göre iki hücre tipi vardır.
• Prokaryot Hücre
Ökaryot Hücre
• PROKARYOT HÜCRE
• Gerçek bir çekirdek yok.
• Golgi aygıtı, mitokondri,
endoplazmik retikulum,
lizozom gibi zarsı organelleri
yok.
• Çekirdek zarı olmayan
dairesel çift iplikli DNA
molekülünden oluşan bir
nükleoidi var.
• Hücre duvarı var.
• Ribozomları 70S
büyüklüğünde.
• Hücre zarı 2 tabakalı ve
sterol bulunmaz.
• Çoğalma 2’ye bölünme ile olur.
• Solunum stoplazmik membran
ile olur.
• ÖKARYOT HÜCRE
• Çekirdek zarı ile çevrelenmiş
gerçek bir çekirdek var.
• Mitokondri, endoplazmik
retikulum, lizozom gibi
organelleri var.
• Ribozomları 80S.
• Stoplazmik zarda sterol
bulunur.
• Hücre duvarları
yok.(Mantarlar hariç)
• Çoğalma mitozla olur.
• Solunum mitokondri ile olur.
HÜCRE ORGANELLERİ
HÜCRE ZARI
• Hücre zarı temelde; hidrofil kısımları dış tarafta
ve hidrofob iki kolu iç tarafta olacak şekilde
dizilmiş iki sıra fosfolipid tabakası ve bu
tabakanın içerisine doğru girmiş proteinlerden
oluşur. Bunlardan zarı boydan boya kesenler
integral proteinler ve daha yüzeyel olanlar
periferal proteinler olarak adlandırılır. (Hücre
zarının
yaklaşık
%
60-65’ını
proteinler
oluşturur.)
• Hücre zarının yapısında; lipid olarak fosfolipidler
dışında, glikolipidler ve kolestrolde bulunur.
(Hücre zarının yaklaşık % 30’unu lipidler
oluşturur.)
• Ayrıca bir miktar karbonhidrat (glikoprotein
formunda) da vardır.
• Hücre, hücre zarı aracılığıyla çevresiyle temas
halindedir.
• Hücre zarı, hücre komponentlerini bir arada
tutmaya yarayan mekanik bir destekten çok hücre
ile çevresi arasındaki hayati olayları (madde
taşınması, bilgi taşıma, salgılama vb…) yerine
getiren bir yapıdır.
NUKLEUS
•Ökaryotik hücrelerde nükleus,
bölünme halinde değilse çift
katlı ve porlu bir nükleus
membranı ile çevrilidir.
• Nükleoplazma denen nükleus
esas maddesi içinde bir veya
daha fazla nükleolus ile DNA
moleküllerinden
yapılmış
kromatin içerir.
• DNA, hücre bölünmesinde ve
genetik
bilginin
fenotipik
ekspresyonunda önemlidir.
•Nukleusta özellikle DNA ve
RNA sentezinde görev alan
enzimler bulunur.
STOPLAZMA
• Stoplazma,içinde bütün hücre içi
süspansiyon halinde tutan ortamdır.
elemanları
• Sitoplazmada; proteinler, RNA, glukoz, kreatinin
ve elektrolitler gibi moleküller bulunur.
• Yağ doku hücrelerinde bol miktarda trigliserid,
epidermal doku hücrelerinde bol miktarda keratin,
karaciğer hücrelerinde bol miktarda glikojen
bulunur.
• Stoplazmada, karbonhidrat, lipid, amino asit ve
nükleikasit metabolizması ile ilgili metabolik
süreçler ve protein sentezi gerçekleşir. Bu
metabolik olaylarla ilgili enzimler de stoplazmada
bulunur.
Mitokondriler
• Mitokondriler, içi belirli hacimde en büyük yüzey alanı
bulundurmak üzere kıvrılmış bir içzar ile dolu
organellerdir.
• Bir mitokondrinin %70-80’ini iç zar ve geri kalan
kısmını dış zar oluşturur.
•
Mitokondri iç zarı, mitokondri matriksi denen
kısım içine krista denen kıvrımlara sokulur ve
elektron transport sistemini içerir.
• Mitokondri matriksinde; karbonhidrat, amino asit
ve lipidlerin oksidasyonu, üre ve hem sentezi olur;
bu olaylarla ilgili enzimler mitokondri matriksinde
bulunur.
Golgi aygıtı
• Golgi aygıtı, memelilerin hücrelerinde genellikle
yassılaşmış vezikül ve keselerden oluşmuş bir
organeldir.
• Golgi aygıtı, yeni membranların oluşum yeridir.
İçlerinde çeşitli protein ve enzimlerin bulunduğu
membran vezikülleri golgi aygıtında oluşturulur.
• Golgi
aygıtında
galaktoziltransferaz
gibi,
glikoproteinlerin modifikasyonu ile ilgili enzimler,
membran oluşumu ve sekresyon veziküllerinin
oluşumu ile ilgili enzimler bulunur.
• Protein modifikasyonu, proteinlerin hücre dışına
taşınımı,
Golgi
aygıtının
bilinen
önemli
fonksiyonlarıdır.
Golgi
aygıtı,
lizozom
ve
peroksizomların oluşumunda da görev alır.
ENDOPLAZMİK RETİKULUM
• Endoplazmik retikulum, eksternal membranlar ve
nükleus ile bağlantılı internal membranlar sistemidir.
• Endoplazmik retikulum, fosfolipid çift tabakası içine
gömülmüş proteinlerden oluşmuştur.
• Pürtüklü endoplazmik retikulum, RNA’dan zengin
ribozomlar içerir; pürtüklü endoplazmik retikulum
membranlarının dış yüzeyine bağlı ribozomlar,
hücreden dışarıya salgılanacak proteinleri sentez
ederler.
• Düz endoplazmik retikulum, ribozom içermez;
hücrede oluşan veya ekstrasellüler ortamdan gelen
çeşitli maddelerin hücrenin bir tarafından diğer
tarafına veya ekstrasellüler ortama iletilmelerini ve
bazı maddelerin sitoplazmadan izole edilmelerini
sağlar.
• Düz endoplazmik retikulum ayrıca glikojen ve lipid
metabolizmasına katılır, steroid yapıdaki hormonların
sentezlendiği yerdir.
•
• Düz
endoplazmik
retikulumda
kolesterol
biyosentezinde
HMG-KoA
oluşumundan
sonraki
reaksiyonlara ait enzimler, safra asidi sentezinde
görevli enzimler, steroid hormonların sentezinde
görevli enzimler, fosfolipid sentezinde görevli
enzimler,
glikolipidlerin
ve
glikoproteinlerin
karbonhidrat
kısımlarının
transferinde
görevli
transferazlar, detoksifikasyon enzimleri bulunur.
RİBOZOMLAR
• Ribozomlar,pürtüklü
endoplazmik
retikulum
membranının
dış
yüzüne
tutunmuş
veya
sitoplazmada serbest olarak bulunan topuz
şeklinde
taneciklerdir.
Ribozomların
kuru
ağırlıklarının % 65 kadarını RNA, %35 kadarını
proteinler oluşturur:
• Ribozomlar, nükleus DNA’sındaki ve m RNA
vasıtasıyla kendilerine iletilmiş olan genetik bilgiye
göre polipeptit zincirlerindeki amino asitlerin
dizilişini ayarlayarak hücrenin genetik karakterine
uygun tipte protein moleküllerinin sentezini
sağlarlar. Ribozomlar, peptidiltransferaz gibi
protein sentezinde görevli enzimleri içerirler.
LİZOZOMLAR
• Lizozomlar, sitoplazma içinde tek membranla
sınırlanmış kese veya taneciklerdir.
• Lizozomların büyüklükleri ve morfolojik yapıları,
gelişim evrelerine göre çok çeşitlidir.
• Lizozomlar, genel hücre metabolizması ve işi
sırasında devamlı harcanıp yıpranan hücre
organellerini ve endositoz yoluyla hücreye fazla
miktarda
çekilmiş
madde
ve
partikülleri
enzimleriyle parçalar, sindirir ve böylece
sitoplazmayı bunlardan temizlerler.
• Hücresel sindirim, protein, karbonhidrat, lipid ve
nükleik asitlerin hidrolizi lizozomların önemli
fonksiyonlarıdırlar.
• Lizozomlar, sekretuvar işlevlerde de görev alırlar.
Prekürsör (öncül) protein moleküllerinde spesifik
bağları kopararak aktif protein oluşumunu ve
hücreden sekrete edilmesini sağlarlar.
HÜCRE İSKELETİ
• İntrasellüler
fibriler
proteinlerden
yapılmış
mikroflamanları kapsar.
yapılardır;
fibröz
mikrotübüller
ve
• Mikrotübüller,
intrasellüler
transportta
görevlidirler; ekzositoz ve endositozda rol alırlar.
Tübülin proteinlerinden oluşurlar.
• Mikroflamanlar, kontraktil yapılardır; hücre
morfolojisi ve hücre motilitesinde önemlidirler;
hücre bölünmesinde ve mikrovillusların oluşumunda
görevlidirler. En önemli hücresel mikroflamanlar
(aktin, miyozin proteinleri) çizgili kaslarda
bulunmaktadır.
Hücresel
kontraksiyondan
sorumludurlar.