Biyokimya Konu Kitabı 978 - 605 - 4589 - 31 - 9 [PDF]

Citation preview

•



•



BiYOK iMYA Uzm. Dr. H. Saygın DEMİREL



2017 © TUSEM Eğitim Sağlık Ltd. Şti Bu kitabın tamamı veya bir kısmı 5846 Sayılı yasa hükümlerine göre Tusem Eğitim Sağlık Ltd. Şti.'nin önceden izni alınmaksızın elektronik, optik, mekanik veya herhangi bir suretle çoğaltılamaz, yayınlanamaz, depolanamaz.



Tüm



hakları



Tusem



Eğitim Sağlık



Ltd.



Şti.'ne



aittir.



Ziya Gökalp Cad. No: 3 Soysal İş Merkezi Kat: 5 - 6 Kızılay/ Ankara



Tel: (0312) 435 60 50 www.tusem.com.tr



ISBN : 978 - 605 - 4589 - 31 - 9



Dizgi- Grafik & Kapak Tasarımı Tusem Tıbbi Yayıncılık Ferhat BEKTAŞ • Pelin GÜCLÜ



BASKI Salmat Basım Tel : (0312) 34110 24



ANKARA



TEŞEKKlılR



Kitabıvı basılvvıasıvıı sağla~avı Sa~ıvı Anvvıet ÇITOGLlı1 ve Sa~ıvı M1ı1stafa ÇITOGLlı1'vıa, başıvıdavı beri desteğlvıl eslrgevvıe~evı Anvvıet ŞAHIN, Eftal EREL'e Ritabıvı tasarıvvııvıı



btı1~tı1R bir 1ı1stal1Rla plavıla~ıp vvıizavıpaJıvıı gerçeRleştirevı Fernat BEKTAŞ ve lbra~ivvı



ATMACA'~a,



füabıvı nazırlavıvvıasıvıda evvıeği geçevı



vvıe teşeRRMr ederivvı,



nerRese ve bavıa desteR olavı aile-



1.6. Enzim Aktivitesinin İnhibisyonu: .......... 104 Giriş: ..................... ................. 10



1.7. Enzim Aktivitesinin Kontrolü: ............. 104



Hücrenin Organelleri. ..................... ... 12



Klinik Enzimoloji ..................... ...... 108



1- Membranlar: ..................... ....... 13



2.1. Aminotransferazlar (Transaminazlar): ...... 108



Hücre



Membranlarından Geçiş



................ 21



2.2. Alkalen Fosfataz {Alp): .................. 109



2- Endoplazmik Retikulum: ................... 28



2.3. Gama Glutamil Transferaz {Ggt): .......... 110



3- Golgi



Cisimciği:



..................... ...... 31



2.4. 5'-Nükleotidaz {5'-Nt): .................. 111



4- Lizozom: ..................... ........... 31



2.5. Laktat Dehidrojenaz (Ldh): ............... 111



5- Peroksizom: ..................... ........ 31



2.6. Kreatin Kinaz (Ck): ..................... 112



6- Mitokondri: ..................... ........ 32



2.7. Asit Fosfataz (Acp): ..................... 115



7- Ribozomlar: ..................... ........ 34



2.8. Amilaz: ..................... .......... 115



8- Nukleus: ..................... ........... 34



2.9. Lipaz: ..................... ........... 116



9- Sitoplazma: ..................... ......... 35



2.10. Aldolaz: ..................... ........ 116 2.11. KolinesterAz: ..................... .... 116 2.12. Anjiyotensin Coneverting Enzim (Ace): .... 117



1- Amin o Asitler ..................... .. ·..... 38



2.13. Glutamat Dehidrojenaz: ................ 117



1.1. Amin o Asitlerin Genel Özellikleri: .......... 38 1.2. Amino Asitlerin Asit, Baz ve Tampon: ....... 41



..................... .. 122



1.3. Amino AsitleriN Sınıflandırılmaları: ......... 43



1. Biyoenerjetiğin İlkeleri .................... 122



2- Polipeptidler ve Proteinler .................. 47



2. Biyolojik Oksidasyon-Redüksiyon ........... 127



2.1. Proteinlerin



Yapısı:



..................... . 49



2.1. Oksidazlar: ..................... ....... 127



2.2. Vücutta Bulunan Proteinler ve Özellikleri .... 55



2.2. Dehidrojenazlar: ..................... .. 128



A. Globüler Hemoproteinler: .................. 55



2.3. Hidroperoksidazlar: ..................... 129



Myoglobin: ..................... ........... 56



2.4. Oksijenazlar: ..................... ...... 130



Hemoglobin: ..................... .......... 58



3. Solunum Zinciri ve Oksidatif Fosforilasyon .... 131



Hemoglobinopatiler: ..................... .... 65



3.1. Genel Bilgiler ..................... ..... 131



B- Kollajen: ..................... ........... 67



3.2. Elektron Transport Zinciri ................ 138



C- Elastin: ..................... ............. 70



3.3. Oksidatif Fosforilasyon İnhibitörleri ....... 146



D- Keratinler: ..................... .......... 71 E- Kas Proteinleri ve Kas



Kasılması:



............. 71



F- İmmünglobülinler ve Kompleman Sistemi: ..... 78



1. Fizyolojik Öneme Sahip Karbonhidratlar ...... 150



G- Plazma Proteinleri: ..................... ... 84



1.1.Monosakkaritler: ..................... .. 150 1.2.Disakkaritler ve Glikozidik



Bağ Oluşumu



.... 154



1.3.Polisakkaritler ..................... ..... 155 1.1. Enzimlerin Genel Özellikleri: .............. 98



1.4.Karbonhidratların



1.2. Enzimlerin İsimlendirilmeleri: ............. 99



1.5.Glikozaminoglikanlar .................... 158



1.3. Koenzimlerle İlgili Genel KavRamlar: ........ 99 1.4. Enzim



Kinetiği:



1.5. Reaksiyon



..................... .... 100



Hızını



Etkileyen Faktörler: ....... 102



Sindirilmesi. ............ 156



1.6.Glikoproteinler ..................... .... 162 2. Glukozun Hücre İçine Girişi ve Glikoliz ....... 166 2.1.Glukozun Hücre İçine Girişi ............... 166



2.2.Glikoliz ..................... ........... 167



4.5. Sfingolipidozlar ..................... ... 270



2.3. Glikolizin D(lzenlenmesi ................. 178



5. Lipidlerin Sindirimi ..................... .. 271



1. Glikolizin Allosterik Düzenlenmesi: .......... 178



6. İzopren Lipidler (Kolesterol) ............... 274



2. Glikolizin Hormona! Düzenlenmesi: .......... 179



6.1. Kolesterol Biyosentezi ................... 275



3. Sitrik Asit Siklusu ..................... ... 186



6.2. Kolesterol Biyosentezinin Kontrolü ........ 278



3.1.Sitrik Asit Siklusunun Kontrolü: ............ 191



6.3. Kolesterolün



4. Glikojen



Metabolizması



................... 194



4.1. Glikojen Sentezi ..................... ... 194 Yıkımı



4.2. Glikojen



7. Lipidlerin



Atılımı.



Taşınması



.................... 279



..................... . 281



7.1. Kolesterol Metabolizması İle İlgili Hast ..... 289



..................... .... 196



4.3. Glikojen Sentez ve



Yıkımının



Düzen ........ 197 ....... 198



1. Amin o Asitler İçin Genel Bilgiler ............ 294



5. Glukoneojenez ve Kan Glukozunun Den ....... 200



2. Proteinlerin Sindirimi .................... 295



5.1. Glukoneogenezin Kontrolü: ............... 210



3. Amin o Asit Sentezi ..................... .. 297



5.2. Kan Glukozunun Denetimi, : .............. 211



3.1. Glutamat, Glutamin, Prolin ve Argin ....... 297



6. Pentoz Fosfat Yolu ..................... ... 216



3.2. Alanin, Aspartat ve Asparagin Sentezi ...... 298



.............. 221



3.3. Serin, Siste in ve Glisin Sentezi ............ 299



7. Monosakkarid ve Disakkaridlerin Met ........ 222



3.4. Tirozin Sentezi ..................... .... 300



Metabolizması: .................. 222



3.5. Hidroksiprolin ve Hidroksilizin Sentezi. ..... 301



................ 224



3.6. Selenosistein Sentezi ................... 301



Metabolizması Bozuklukları



4.4. Glikojen



6.1. Ksenobiyotik



7.1. Fruktoz



7.2. Galaktoz



Metabolizması



Metabolizması:



4. Aminoasitlerin



Katabolizması



4.1. Amin o Asitlerden Azotun 1.Yağ



.............. 301



Uzaklaş .......... 302



Asitleri ve Triaçilgliserollerin Met.. ....... 228



4.2. Üre Sentezi ..................... ....... 306



1.1.



Yağ



Asitlerinin Biyosentezi: ............... 232



4.3. Üre Sentezinin Kontrolü ................. 310



1.2.



Yağ



Asidi Biyosentezinin Kontrolü ......... 238



4.4. Üre Döngüsü İle İlgili Metabolik Hast ....... 311



Asitleri ve Eikozanoidler ..... 239



5. Aminoasitlerin Karbon .................... 312



1.4. Triaçilgliserollerin Biyosentezi ............ 243



6. Amin o Asitlerin Özgül Ürünlere Çevrilmesi ... 321



................. 247



7. Porfirinler ve Safra Pigmentleri ............. 325 7.1. Porfiriyalar ..................... ....... 327



1.3. Esansiyel



Yağ



1.5. Triaçilgliserollerin



Yıkımı



1.6.



Yağ



Asitlerinin B-Oksidasyonu: ........... 249



1.7.



Yağ



Asitlerinde Görülen



1.8.



Yağ



Asidi Oksidasyonunun Düzen .......... 253



Diğ ............... 252



7.2. Hem



Katabolizması



..................... 329



7.3. Hiperbilirubinemiler .................... 331



2. Keton Cisimleri ..................... ..... 254 2.1. Keton Cisimlerinin Biyosentezi ............ 254 2.2. Keton Cisimlerinin 3. Enerji



Kullanımı.



Metabolizmasına



............. 255



Genel Bir



Bakış



...... 258



1. Pürinler, Pirimidinler ve Nükleotidlerin Yap ... 336 1.1. Nükleotidlerin Genel Özellikleri ........... 336 Fonksiyonları.



............. 338



4. Fosfolipidler ve Glikolipidler ............... 265



1.2. Nükleotidlerin



4.1. Gliserofosfolipidler (Fosfogliseroller): ..... 265



2. Pürin ve Pirimidin Nükleotidlerinin Met ...... 340



4.2. Sfingofosfolipidler ..................... 268



2.1. Pürin Sentezi ..................... ..... 340



4.3. Glikolipidler (Glikosfingolipidler) .......... 269



2.2. Pürin Sentezinin Kontrolü ................ 343



4.4. Fosfolipidlerin ve Sfingolipidlerin



Yıkımı



.... 269



2.3. Pürinlerin



Yıkımı.



..................... .. 345



2.4. Pirimidin Sentezi ..................... .. 346



2.3. E Vitamini (Tokoferol) ................... 401



2.5. Pirimidin Sentezinin Kontrolü ............. 348



2.4. K Vitamini (Naftokinonlar) ............... 402



2.6. Pirimidin Nükleotidlerinin 2.7. Pürin ve Pirimidin 3. Nükleik Asitlerin,



Yıkımı



Metabolizması



Yapı



ve



.......... 348 Boz ...... 349



Fonksiyonları



...... 350



Hormonların Özellikleri ..................... 404



3.1.



DNA'nın Yapısı



..................... .... 350



1. İkinci Heberciler ..................... .... 405



3.2.



RNA'nın Yapısı



..................... .... 353



1.1. Adenilat Siklaz Sistemi: ................. 406



A. Messenger RNA (mRNA) ................... 354



1.2. Kalsiyum/ Fosfatidil İnozitol Sistemi: ...... 408



B. Transfer RNA (tRNA) ..................... . 355



1.3.



C. Ribozomal RNA (rRNA) ................... 356



2. Hormonlar ..................... ......... 410



Diğer



Sistemler: ..................... ... 409



D. Small RNA ..................... ......... 358



2.1. Hipofiz ve Hipotalamus



4. DNA Organizasyonu, Replikasyonu .......... 358



2.1.1. Hipotalamus



4.1. ONA Replikasyonu ..................... . 363



2.1.2. Hipofiz



4.2.



DNA'nın Onarımı



Hormonları



Hormonları:



Hormonları



........ 411



.............. 411



.................... 412



..................... .. 368



Glikoprotein Hormonlar: .................... 415



5. RNA Sentezi, İşlenmesi ve Modifikasyonu .... 370



Pro-Opiyomelanokortin (Pomc) Peptid Ailesi: ... 417



5.1. mRNA Sentezi. ..................... .... 372



Arka Hipofiz



5.2. rRNA Sentezi ..................... ..... 374



2.2.Tiroid



5.3. tRNA Sentezi. ..................... ..... 374



2.3. Kalsiyum



5.4. RNA Katalizör Olarak Davranabilir ......... 374



Hormonları:



Hormonları:



.................... 419



..................... . 420



Metabolizması:



................ 422



2.4. Adrenal Korteks



Hormonları:



............. 426



6. Protein Sentezi ve Genetik Kod ............. 374



2.5. Adrenal Medulla



Hormonları



............. 430



6.1. Mutasyonlar ..................... ...... 380



2.6. Gonad



6.2. Gen Ekspresyonunun Regülasyonu ......... 381



2.7. Pankreas



6.3. Sekretuar Proteinlerin Sentezi ............ 382 6.4. Kanser ..................... ........... 382 6.5. Polimeraz Zincir Reaksiyonu (PCR) ........ 384



1. Suda Çözünen Vitaminler .................. 386 1.2. Ribofilavin (82 Vitamini) ................. 387 1.3. Niasin (Nikotinamid, 83 Vitamini) ......... 388 1.4. Pantotenik Asit (85 Vitamini) ............. 389 1.5. Piridoksin (86 Vitamini) ................. 389 1.6. Biyotin ..................... .......... 390 1.7. Kobalamin (812 Vitamini) ............... 391 1.8. Folik Asit (Piteroilglutamat) .............. 393 1.9. Askorbik Asit (C Vitamini) ................ 396 2.



Yağda



Çözünen Vitaminler ................. 397



2.1. A Vitamini ..................... ........ 397 2.2. D Vitamini ..................... ........ 400



Hormonları



..................... . 432



Hormonları



................... 434



HÜCRE VE



RG NELLER



GİRİŞ:



Hücre l0µm çapında bir küredir. Canlılığın üç temel belirtisi olan çoğalabilme, büyüme ve metabolizma yeteneğini gösterir. Canlılığını sürdürebilmek için binlerce biyokimyasal reaksiyonu kusursuz bir düzen içinde gerçekleştirir. Erişkin bir insanda özelleşmiş fonksiyonlara sahip 200 farklı tipte yaklaşık 1014 (100 trilyon) hücre bulunmaktadır.



Vücudumuzda



başlıca



5 sınıf biyopolimer bulunur.



DNA; en küçük birimi deoksiribonükleotiddir. RNA; en küçük birimi ribonükleotiddir. Polipeptidler (proteinler); enzim, hormon v.b. en küçük birimi aminoasitlerdir. Polisakkaritler; hem yapısal hem de enerji amaçlı kullanılır, en küçük birimi monosakkaritlerdir. Lipidler; membran yapısına katılır ve enerji amaçlı kullanılır. En küçük birimi yağ asitleridir. Hücreler; temel olarak prokaryot (bakteriler, algler ve riketsiyalar) ve ökaryot (mantar, hayvan ve bitki hücresi) olmak üzere hücreler iki farklı tipe ayrılırlar.



i



ı~~yükl~k



Prokaryotik hücre



Ökaryotik hücre



Küçük (1-l0µm)



Büyük (10-lO0µm)



!Genom



: Nukleus zarı yoktur. DNA ve nonhiston \ proteinlerden oluşur. Tek ve daire! seldir.



Nukleus zarları vardır ve DNA, histon ve nonhiston proteinlerle kompleks yapmış şekilde (nükleozom çekirdeği} yeralır.



!Hücre bölünmesi



•Bölünme ve tomurcuklanma izlenir. •Mitoz yoktur...



Mitoz izlenir.



i\ Membranlı organel



i Bulunmaz.



Mitokondri, ER, golgi ve lizozom v.b. organelleri vardır.



i enzimler



, Mitokondrileri yoktur. Oksidatif plazma membranına bağlı [ olarak bulunur.



Mitokondri vardır ve oksidatif enzimler mitokondride yer alır.



!Yoktur.



Kompleks mikrotubül, intermediate (ara) flamentler ve aktin flamentleri bulunur.



!Hücre içi hareketlilik



Yok.



Sitoplazmik akım, endositoz, fagositoz, mitoz ve veziküler transport benzeri hareketler izlenir.



i



Hücre dış duvarı olabilir (plazmalemma).



Yoktur.



1



Enerji metabolizması



j Sitoskeleton



iHücre duvarı



j



Ökaryotik ve prokaryotik hücre arasındaki bazı farklılıklar önemlidir. çekir1-Ökaryotlarda nükleer zarın varlığı, histon proteinlerinin üzerine sarılan DNA'nın nükleo:zom deklerini oluşturması ve bunların prokaryotlarda olmaması önemlidir. Mi2-Ökaryotik hücrelerde oksidatif enzimler (ATP sentez enzimleri) mitokondri zarında lokalizedir. oksidatif ise tokondriler ökaryotik hücrelerde özelleşmiş enerji santralleridir. Prokaryotik hücrelerde ' enzimler plazma membranına bağlı olarak bulunur. farklı Hücre içindeki organellerin büyüklükleri ve ağırlıkları farklıdır, dolayısı ile santrifüjle me sırasında organellerine ayrılabilir. Bu hızlarda çökelirler. Bu sayede hücreye ultrasantr ifüj işlemi uygulanarak hücre kimyasal bir parçalama işle­ işlem için önce hücre membran bütünlüğünü bozmak için hücreye mekanik ve



bu doku mi yapılır. Buna doku homojenizasyonu, oluşan materyale de doku homojenatı denir. Daha sonra ine ayrılır. homojenatına farklı hız ve sürelerde santrifül işlemi uygulanarak hücre organeller Şekil



1.1: Bir hücrenin ultrasantrifugasyon yöntemi ile organelleıine ayrılması.



PELLET Sağlam hücreler " Nükleus • Sitoskeleton PELLET • Plazma zan ~ Mitokondri ® Lizozom 0 Peroksizom 0



.~



~~i~~~zom



(ER parçacıkları) • Küçük veziküller



.~\N



j



_______ l!ş_Q.:__OQO g, 3 sa .--------.



PHl.El • Ribozom



- ~ -



• Soluble proteinler



kullaUltrasantrifugasyon işlemi bir ayırım yöntemidi r ve hücreyi organellerine ayırmak dışında da r, ökaryotlarda nılır. Örneğin ribozomların boyutları ökaryotik ve prokaryoti k hücrede farklıdır. Ribozomla 40S+60S=80S boyutlarında iken, prokaryotlarda 30S+50S=70S boyutlarındadır. S birimleri Svedberg denen santrifugasyon birimlerid ir ve ribozomlar gerek ökaryotik, gerek prokaryoifugasyotik; gerekse küçük-büyük subunit olarak ultrasantrifugasyon ile birbirlerin den ayrılırlar. Ultrasantr ri nun kullanıldığı bir diğer örnek olarakta lipoprotein lerin ayırımı verilebilir. Lipoproteinlerin de büyüklükle HDL (yükve özgül ağırlıkları farklıdır ve bu sayede ultrasantrifugasyon işleminde farklı fazlarda yer alırlar. fugasyonsek dansiteli LP}, LDL (düşük dansiteli LP} ve VLDL (çok düşük dansiteli LP} bu isimlerini ultrasantri a kullanılan daki duruş yerlerine göre alırlar. Ultrasantrifugasyon yönteminin biyomoleküllerin ayırımınd bir yöntem olduğu unutulmamalıdır. ise enBir ultrasantrifugasyon işlemi hücreye uygulandıktan sonra elde edilen materyalin doğruluğu elde edilen zimatik yöntemler le anlaşılabilir. Çünkü organellere ait spesifik enzimler vardır ve bu sayede isteyen materyalde başka organel bulaşı olup olmadığı kontrol edilebilir. Örneğin mitokondr i elde etmek



bir araştlrmacı ultrasantrifugasyon sonrası tüm organellere ait işaretleyici enzimlere tek tek bakar, eğer elindeki materyalde Na+, K+-ATPaz pozitif ise elindeki örnekte mitokondr i dışında plazma membran bileşenleride vardır anlamına gelir.



.Jcı~;J~,~j}i~j~J;iiAJ~ıii~ıı~r,b;Jirtf!fleri, ve .işlevleri: Enzim /5'..nü~leotidazLac:fEmilat siklaz j Na+, 1lirn~r~z... \ ~NA. polirneraz i Glukoz-6-fosfataz :sıtokrom·bs·redüktaz



Galaktozil transferaz •Mannosidaz i Asit fosfataz (3-glukronidaz :Süksinat dehidrogenaz Sitokrom oksidaz : Oligomisin duyarlı ATPase ,Giııtamat·cıetiidrogenaz , Katalaz • Orat: oksidaz



Golgi Lizozom



Mitokondr i



Peroksizom



La~t~~.d~~id~().g~rıa~ Glukoz-6-fosfat dehidrogenaz



Sitozol



----



_ _ _ _ _ _ , _ , ,________ ,a _ _ _ _



. Mernbran polarizasynu .. . ....... DNA replikasyonu. .. . .. [)['J,l\.trcırl~~!İf>.S_İ\'()l'l.u Glukoneogenez . . Ya~asi~.c:f.escıWr~~Y.OrlU . .Pr_c>t~in ~li~_c>~ila~','c:>rl·LJ· . ..N.ü~l~()tic:f..Y!~ırnı ....



Polisakkaridyı~ımı



_()ksi~a~.f fe>~f_c>ri.1.cl~'yc:>n ... Oksidatif fosforilas}'on .............o...k..s...i.d.atif fosforilasyon



Glikoliz



HÜCRENİN ORGANELLERİ Hücre organelleri hücrenin bütünlüğü içinde özelleşmiş fonksiyonları olan subsellüler yapılardır. Organizma ile karşılaştlrıldıklarında organeller de bir çeşit hücresel organ gibi çalışıyor denebilir.



Şekil 1.2: Hücre ve organelleri. Nükle olus-- -----NOkle us----- Kromatin - - - Nükleer Zar - - -



002: ----Endo plazmik Retikulum



Sentrio l--Vakuol ---



Lizozom Golgi Kompleksi



Sitozol - - - - - Peroks izom-- ---



"--------M ikrotam ent



1-- MEMBRANLAR: Membranlar; lipid, karbonhidrat ve proteinden meydana gelir. Membran yapısı, çift katlı lipid tabaka sfingomyelin, glikoliarasında dağılmış büyük globuler proteinler den oluşmuştur. Lipid tabaka; fosfolipid, pid ve kolesterolden



oluşur.



Membranın içeriğinde



en çok lipid yer alır.



Membranların



içindeki lipid



oranı%



40-80



arasında değişir.



fosfolipidlerden (fosfogliseridler ve sfingomyelin) oluşur. Glikosfingolipidler (seiçinde en rebrozid, sülfatid ve gangliyozid) ve kolesterol membrandaki diğer lipidleri oluşturur. Fosfolipidler



Membran lipidleri çok



bulunanı



başlıca



fosfatidil kolindir (lesitin).



ve Mitokondr i, endoplazmik retikulum, sarkoplazmik retikulum, golgi cisimciği, lizozom, peroksizom Plazma nukleus membranla kaplı organellerdir. Hücre organelleri içinde ribozomların membranı yoktur. içerir. membranı, hücredeki membranlı diğer yapılardan daha fazla serbest kolesterol



Membran lar da en çok lipid, lipidler içinde en çok fosfolipid, Fosfolipidler içinde en çok · fosfatidil kolin bulunur. İçeriğinde en çok lipid bulunduran membran myelin membranıdır. Myelinde lipid içeriği %80, protein içeriği ise %20'dir. Membran lar içinde protein içeriği en yüksek olan membran mitokond ri iç membram dır



(%80 protein, %20 lipid içerir). Mitokondr i membranı iki önemli özellikten dolayı yüksek



miktarda protein içerir.



1) Elektron transport zinciri mitokondr i iç zarı üzerinde lokalizedir, bu sistem ATP üreten oksidatif enzimleri içerir. ETZ'de koenzim Q hariç tüm bileşenler protein yapıdadır. 2) Mitokondr i iç zarı bilinen en seçici geçirgen membranlardan biridir. Çok az istisna bu zarı taşıyıcı molekül yardımı olmadan kat etmek mümkün değildir. Dolayısı ile mitokondr i iç zarını geçebilmek için birçok molekül zara yerleşmiş taşıyıcı proteinler i kullanır



dışında



(metaboli t transportu).



Bu iki ana sebep mitokondr i iç zarının protein



miktarını



%80'1ere



çıkarır.



beHücre zarı (plazma membranı), yaklaşık olarak 5-8 nm kalınlıkta olup, hücre içi ve dışı arasında ın seçici lirli maddelerin geçişini düzenleyen seçici geçirgen bir bariyer olarak iş yapar. Plazma membranın endositoz ve ekzositoz da geçirgenliği membranda bulunan kanallar ve pompalar sayesinde sağlanır. Yine denen plazma membranının ekstrasellüler ortamla madde alış-verişi için kullandığı olaylardır. Gap junction yapabilir. Sinyal iletimi, hücre-hücre arası etkiletrilaminar (fosfolipidlerin şimler ve antijenik yapının belirlenmesi de hücre zarının görevlerindendir. Zar gösterir. hidrofilik başları iki tarafta, içe ve dışa bakacak şekilde, hidrofobik kuyruklar ise ortada) bir yapı arada Plazma membranı, çok sayıda lipid ve protein moleküllerinin kovalent olmayan (membranı bir katlatutan ana güç başlıca hidrofobik etkileşimlerdir) etkileşimlerle bir arada tutunmasıyla ince, dayanıklı, e kovalent nabilir, hidrofobik bir tabaka olarak hücreyi sarar. Plazma zarındaki lipid ve proteinler birbirleriyl re izin verir. dan, tüm yapı oldukça esnektir ve hücrenin şekil ve büyüklüğündeki değişmele bağlantılarla



iki hücre kendi



arasında



madde



alış-verişi



bağlı olmadığın



Membranlar, temel olarak lipidler, proteinler ve oligosakkaridlerden oluşmuştur.



Hücre zarında en fazla yer alan lipid sınıfı fosfolipidlerdir. Fosfolipidler, fosfogliseridler ve sfingomye lin olmak üzere ikiye ayrılır. Fosfogliseridler 3 karbonlu gliserol iskeletinden türerler ve gliserolün iki karbonuna yağ asidi (sıklık­ la 16 veya 18 karbonludur ve doymuş yada doymamış olabilir) üçüncü karbonuna ise kolin, etanolami n, gliserol, inizitol ve serin gibi bir alkol grubu bağlanmasıyla oluşurlar. Bir fosfogliserid adını eklenen alkol grubundan alır (kolin eklenirse fosfatidil kolin, inizitol eklenirse fosfatidilinizitol gibi). Sfingomyelin ise sfingozin iskeletinden türer. Sfingozin serin aminoasid i ve palmitoil-KoA'dan sentezlenen 18 karbonlu bir yapıdır. Sfingozin iskeletine 2. karbonundan eklenen bir yağ asidi ile önce seramid, seramide fosfokolin aktarılmasıyla da sfingomyelin elde edilir. Membran lar da bunların dışında serebrozid , sülfatid ve gangliyozid gibi şeker taşıyan glikosfingolipidler (veya kısaca glikolipidler) ve esterleşm emiş kolesterol (serbest veya unesterifiye) bulunur.



Membran Lipidleri



Gliserofosfolipid



Sfingolipid



serebrozid



Gangliozid



Ya~Asidi



Ya Asidi ligosakkan t-i Statik



asitl



Membran yapısında yer alan lipidlerin hepsinin ortak özelliği amfipatik olmasıdır. Hem hidrofobik (sudan korkan) hem de hidrofilik (suyu seven) bölgeleri yapısında aynı anda taşıyan molekülle r amfipatik olarak adlandırılırlar. Gliserofosfolipidler ve sfingolipidler içerdikleri fosfat ve alkol grupları sayesinde , glikolipidler ise içerdikleri şeker grupları sayesinde suyla etkileşirler, yani amfipatiktirler. Hücrenin iç kısmı (sitozol) ve hücrenin dış kısmı (interstisyel alan) sulu fazlardır ve fosfolipidlerin fosfat ve alkolden oluşan suyla etkileşen hidrofilik kısımları içte ve dışta sulu faza yönelirler. Yağ asitlerinden oluşan ve hidrofobik olan kuyruk kısımları ise çift katlı membranın ortas_ına doğru yerleşerek, membranın hidrofobik fazını oluş­ tururlar. Hücrenin hem içinde hem de dışında su olması, fosfolipidlerin amfipatik olması sebebi ile hücre membran modelleri su ve lipidler arasındaki etkileşimler sayesinde kendiliğinden oluşur. Sonuç olarak; membranlar hidrofobik etkileşimlerle oluşur, membranı bir arada tutan kovalent bir bağ yoktur.



Membranlarda amfipatik özelliğe sahip tüm lipidler bulunabilir. Membranlar en çok fosfolipid hidolmak üzere, sfingolipid, ·serobrozid, sülfatid ve gangliozid içerirler. Membranlarda iki tip lipid saf rofobik olması sebebiyle hiçbir zaman bulunmaz; Trigliseridler (yada triaçilgliseroller; yağ asitlerinin depo şekli) Kolesterol esterleri (kolesterolün depo şekli) yağları Membran lar ağırlıklı olarak lipid fazdan oluştuğu için ısıya karşı reaksiyon verirler. Artan ısı r. lsı artışı membrasıvılaştırırken, azalan ısı yağları katılaştırır. Membran larda bunun karşılığı akışkanlıktı



azalan ısı akışkanlığı azaltır. Zar akışkanlığı membran fonksiyonları açısından değişimleri önemlidir. Çünkü membran belli bir akışkanlık derecesinde iş yapabilir, membrandaki akışkanlık membran fonksiyonlarında bozulma meydana getirir. nın akışkanlığını arttırırken,



Şekil



Yağ



1.4: .Membran fosfolipidleri.



o



asitleri



~



o il



.



l



R,-c-o- CH ..



.



1.



R?-C-O-'CH ~



il



O



1



~



yağ



o1



"'CH1-0-P-O-A1



il o



"--v--'



Gliserol



} '-v--" Alkol



:A



C



s



Polar baş grubu



u s s



Apolar asidi kuyruğu



B



D



çift katlı tabaka oluşturacak Membran fosfogliseridlerinin (gliserofosfolipid) yapısı (A) ve uzaysal duruşu (B). Fosfolipidler şekilde yerleşir (C). Serbest bakacak dışına ve içine hücrenin kısımlar baş hidrofilik içte, kısımlar kuyruk şekilde; hidrofobik şekilde dağılmıştır (D). bakacak içe kolesterol ise çift katlı fosfolipid tabaka içine hidrofilik kısmı suya hidrofobik kısımları ise



Membran



akışkanlığını



etkileyen faktörler:



eğili­ 1. Yağ asidi zincir uzunluğu ile ters orantılıdır. Yağ asitlerinde zincir uzadıkça yağlar katı olma yağ asitleri, mindedir, zincir kısaldıkça sıvılaşırlar (Membran fosfolipidlerinde 1 ve 2. karbonlarda bulunan



. sfingomyelin ve glikolipidlerin 2. pozisyonunda bulunan yağ asitleri). dü2. Serbest kolesterol miktarı ile ters orantılıdır. Serbest kolesterol ısı değişimlerinde akışkanlığı akışkan­ zenler. Fakat kolesterolün kendisi oda sıcaklığında katı bir lipiddir ve membranda miktarının artışı lığı azaltır.



3.



Yağ



asidi doymamışlık derecesi ile doğru



orantılıdır {içerisinde çifte bağ içeren yağ asitlerine doy-



mamış veya unsature yağ asitleri denir). Yağlar doyuruldu kça yani çifte bağları açıldıkça katı, çifte bağ eklendikçe sıvı olma eğilimindedir.



4.



Sıcaklık



ile



doğru orantılıdır.



Serbest kolesterolün membranla rda diğer lipidlerden farklı bir özelliği vardır. Yüksek sıcaklıklard a zarın akışkanlığı artarken kolesterol buna karşı bir güç oluşturarak akışkanlığı azaltır. Düşük sıcaklıklar­ da ise yağ açil zincirlerinin (fosfolipidle rde bulunan yağ asitlerinin) düzenli bir şekilde paketlenme sini engeller ve akışkanlığı arttırır. Sonuçta membranla rda serbest kolesterol, ısı değişimlerinde membran akışkanlığını



·



belli bir seviyede tutabilmek için hizmet eder.



Membranları oluşturan



lipidler amfipatik olduğu için, membranların kendisi de amfipatikt ir. 0 , C0 , 2 2 azot gibi gazlar membranın hidrofob bölgelerin den kolaylıkla diffüze olurken, steroid hormonla r gibi lipid yapılı molekülle r ise çift katlı lipid tabakayı kolaylıkla geçebilirler. Bir molekülün lipid çözünürlüğü ne kadar yüksek ise membranl ardan difüzyon hızı da o denli büyüktür. Yağda çözünürlüğü olmayan molekülle r ve iyonlar ise membranı zara gömülü protein kanallar aracılığı ile geçerler. Membran lardan en iyi geçen sudur. Şöyle düşünülebilir; bir hücre hipertonik bir solüsyon içine atıldı­ ğında hücre içinden dışarıya hızla su çıkışı olur ve hücre büzüşür. Bir hücre hipotonik bir solüsyon içine atıl­



dığında ise dışarıdan hücre içine hızla su girer ve hücre şişer.



su iken, geçiş



hızı



en



düşük



müleküller Na+, K+,



cı-



gibi



Membranlardan geçiş



hızı



en yüksek molekül



iyonlardır.



Şekil 1.5: Bazı iyonların, küçük 111pleküllerh1vesuyu~.111,ınıirar:-i'.ar··-~ ~



/



~



x-cI '



Ct 4*



CH



:ı:ı?'Z,J:ı::



'°CH



o



I'



'



\



o



il



~-0'-Jl



X



O



Proksimal histi din



/



v



C



B



A



halkası



1



•. ""C



C-N



X



X.



X



'



Düzlemsel porfirin



-Fe-



Tetrapirol halkası düzlemsel bir halkadır. Ortasına Fe+2 yerleşir. Demir dört bağı ile yine düzlemsel olarak pirol halkalarının azot atomlarına tutunur (A,B}. Demir geriye kalan iki bağı bu düzleme dik olarak aşağı ve yukarı doğru yönlenir. Bunlardan biriyle kendisini globin zincirinin proksimal histidin adı verilen histidinine bağlarken, altıncı kalan bağı ile de oksijeni geri dönüşümlü olarak bağlar (C; yandan görünüm).



Myoglobin, tüm memelilerde başlıca kas dokusunda bulunan bir hemoproteindir. Oksijen için tek bir bağlanma bölgesi içeren ve 153 amino asitten oluşan bir proteindir. Kasta oksijen için bir depo görevi gören miyoglobin,



aynı



basıncı düştüğünde



zamanda ihtiyaç duyulduğunda oksijeni serbest



oksijeni daha kolay



bırakırken, yükseldiğinde



bırakır.



oksijeni



Myoglobin özellikle oksijen



bağlama eğilimi



gösterir.



Hem halkasının ortasında bulunan Fe+2 dört bağı ile halkaya tutunurken, iki bağı aşağıda ve yukarıda düzleme dik olarak konumlanır. Hem demirinin pirol halkasına dik olan iki bağının biri proksimal histidinin R grubu tarafından bağlanırken, diğeri oksijen ile geri dönüşümlü olarak bağlanır. Bağlanan oksijen distal



histidin ile stabilize edilir. Bahsedilen bu histidinler myoglobin molekülünün 153 amino asidinden ikisidir. Sadece tarif edebilmek için proksimal ve distal histidin isimleri



verilmiştir.



Gerek dokuda gerekse atmosferde az miktarda karbonmonoksit (CO) bulunur. İzole edilmiş myoglobinde CO, hem molekülüne oksijenden 200_ kat daha fazla ilgiyle bağlanır. Myoglobinde distal histidinin demirinin 6. kordinasyon



bağı



ile



yaptığı açılanma



bu bölgeye CO



bağlanmasını zorlaştırır.



Oksijen demirin



6. Koordinasyon bağına 121° açılanma ile bağlanırken, CO 180° açı ile bağlanır. Distal histidin bu bölgeyi kapatmasaydı mazdı.



CO bu bölgeye çok fazla miktarda bağlanır ve myoglobin yıkılana kadar da bu bölgeden ayrıl­



Bununla beraber dokudaki myoglobinin %1



kadarı



myoglobin-CO şeklindedir.



Sonuçta distal histidin, karbonmonoksidin myoglobindeki oksijenin yerine geçmesini engeller. Dahası



buraya



bağlanan



oksijeni stabilize eder.



Şekil



2.13: Distal histidin



~ t 1 ~ô-~ D.ısa lı' '\ histidin b Pf'N ::X:: H



'7'o



-Fe1 t:ı=QZ,,t:ı= c.;ı



C)"'



iı



\



z-u = ,= Proksimal



C.



O



hlstidin



\/



/



B



A



Distal histidinin, demirin 6. koordinasyon bağı ile yaptığı açılanma 1210 açı ile bağlanan oksijen için çok uygundur. CO daha dik bir açıyla bağlanır ve distal histidin bu bölgeyi daralttığı için CO bağlanmasını zorlaştırır.



Şekil 2.14: Myoglobin ve hemoglobin dissosiasyon eğrileri 100 C



~ I!



!



'



ao



en



i



60



(n



G>



ı:,



40



N



ı::ı



>-



20



l



H--··-····+-·-~-_, ...L



Jı,



-~,---+-



.......



Dokulardan dönen Hb "'·-·····---··· ..



oglofln o



20



40



ı j



!



60



80



100



120



140



Oksijen basıncı (mmHg) Myoglobin dokularda oksijen depolamak için uygun bir moleküldür. Oksijen dissosiasyon eğrisi hiperboliktir. Hemoglobinin dissosiasyon eğrisi sigmoidaldir ve akciğerde yüksek oksijen basıncında tamamen satüre olurken, dokuda düşük oksijen basınçlarında satürasyonu azalır. Hemoglobin dissosiasyon eğrisinin sağa kayması myoglobinden uzaklaşmayı yani oksijen ilgisinin azalmasını, eğrinin sola kayması myoglobine yaklaşmayı yani oksijen ilgisinin artmasını tarif eder.



Myoglobinin oksijen dissosiasyon 20 mmHg



kadardır.



Myoglobin



hiperboliktir. Venöz kanın P0 2 değeri 40 mmHg, etkin kasın



eğrisi



bağladığı



oksijenin önemli bir



kısmını



(diğer



kasta 20 mmHg'da



dokular için



40 mmHg myoglobinin oksijenini vermeye başladığı değerdir} bile bırakmaz. Fiziksel egzersiz sırasında P0 2 değeri SmmHg'nın altına



iner ve myoglobin oksijenini



kolaylıkla bırakır.



Myoglobin ve hemoglobin arasındaki oksijen ilgisi karşılaştırılırsa myoglobinin oksijen ilgisi hemoglobinden yüksektir. Bu sistem içinde kimse kimseye oksijen sunmaz; oksijen, ilgisi yüksek olanda



kalır. Dolayısı koparır



hemoglobinden oksijeni alınacak



önüne



ile myoglobin doku da oksijen ilgisi yüksek ve



olursa, myoglobin



alır. Dolayısı



konumdadır



ile sekil 2.14'deki dissosiasyon



skalanın solundadır



eğrileri



ve



göz



ve yüksek ilgi durumunu ifade eder.



Bu bilgi ışığında bakıldığında; hemoglobin dissosiasyon eğrisinin sola kayması, yani myoglobine



yaklaşması,



eğrisinin sağa kayması,



lobin dissosiasyon oksijen ilgisinin



Hayvanlarda kanla



azalmasını



taşınan



artmasını



hemoglobinin oksijen ilgisinin



yani myoglobinden



ifade ederken, hemog-



uzaklaşması,



hemoglobinin



ifade eder.



oksijenin



tamamına yakını bağlıdır



ve eritrositlerdeki hemoglobinle taşınır.



Hemositoblastlar eritrositlerin öncül kök hücreleridir. Önce kök hücre çok miktarda Hb meydana getiren yavru hücreleri



oluşturur,



daha sonra



bunların



organelleri (çekirdek, mitokondri ve endoplazmik retikulum}



kaybolarak eritrositler meydana gelir. Eritrositler bu nedenle mezler ve insanda de



(ağırlıkça



yaşam



süreleri



hücrelerdir, bölüne-



120 gündür. Esas görevleri sitoplazmada çok yüksek



yaklaşık



%34} çözünen hemoglobini



tamamlanmamış, artık



derişimler­



taşımaktır.



Arteriel kanda hemoglobinin oksijene



doygunluğu yaklaşık



%96, venöz kanda ise



yaklaşık



%64'tür.



Hemoglobin taşıdığı oksijenin yaklaşık 1/3'ünü dokuya bırakır. Hemoglobin aynı anda dört oksijeni bağ­ layabilir ve çıkar,



taşıyabilir, dolayısı



perifere hepsini



du. Hemoglobin perifere



bırakır



bırakır



akciğerden



ve



akciğere



ile



şöyle



bir



yanılgı yaşanmamalıdır;



ve geri döner.



%100'e



yakın



Eğer



böyle



olsaydı,



hemoglobin



bazı



dört oksijenle



venöz kanda oksijen satürasyonu %0 olur-



bir oksijen satürasyonu ile



geri döner. Bu durumda



akciğerden



çıkar,



sahip



olduğu



oksijenin 1/3'ünü



hemoglobinler tüm oksijenlerini



bırakır



ve



boş



döner, bazıları bir oksijenle, bazıları iki oksijenle, bazıları üç oksijenle ve bazıları da hiç oksijen vermeden geri dönerler.



HbF



..



CL_ıYı __



-



a/>2



~



::ı:



60



------



40 -



-----



20 -



o--.........--+-,



__,ı.__.+---ı-.--,+-.ı..--+,-.---ı.--ı



g



~



8



~



8



P02(mmHg) Hemoglobin molekülüne H+ ve O/nin ters ilgiyle bağlanmasına "Bohr efekti" denir. pH düştüğünde (asidoz) hemoglobin-oksijen dissosiasyon eğrisi sağa kayarken, pH yükseldiğinde (alkoloz) hemoglobin-oksijen dissosiasyon eğrisi sola kayar. Asidoz hemoglobinin oksijene olan ilgisini azaltırken, alkoloz ilgiyi arttmr. Başka bir deyişle, dokuda 30 mmHg PO 2 de hemoglobin, 7,6 pH'da 7,2'ye göre oksijenle daha fazla satüredir.



Hemoglobin F'in



v zincirinde 2.3-BPG'nin bağlanacağı yerde histidin yerine serin amino asidi vardır.



Böylece 2,3-BPG hemoglobin F'e daha zayıf bağlanır. Dolayısı ile 2.3-BPG'nin hemoglobin F'in T formunu kararlı hale getirmesi üzerine etkisi daha azdır. Hemoglobin F'in HbA'ya göre oksiiene daha yüksek bir afini-



te göstermesinin ve plasenta düzeyinde anne hemoglobininden oksiieni calabilmesinin sebebi. hemoglobin F 'deki 2.3-BPG serin bağlantısıdır. Şekil 2~16: Myogtobin, hemoglobin A ve hemoglobin F'ih oksijen' diddbsiıısydn eltlfeıi



1 ,



~\?::



100



C



80



o



>0



(IJ ı..



....::,



60



(IJ



0 C>



40



ı ı



ı::,



N



ı::,



>-



20



o



20



40



l



60



Oksijen basıncı (mm Hg) Sonuç olarak; 2,3-BPG'nin ayrıldığı hemoglobinin oksijene olan ilgisi yükselir. Ancak varlığında hemoglobinin oksijene olan ilgisi azalır ve oksijen disosiasyon eğrisi sağa kayar. Dokulardaki düşük parsiyel oksijen basıncında 2,3-BPG sayesinde oksijene düşük afinite gösteren hemoglobin oksijenini etkili bir şekil­ de serbestleştirir. Dolayısı ile 2,3-BPG"nin en önemli etkisi, hemoglobinin oksijen ilgisini düşürerek dokunun ihtiyacı



olan oksijeni almasını sağlamaktır.



KOAH, yüksek irtifa ve hipoksi gibi hemoglobinin yeterli



oksijenlenemediği



durumlarda ve kronik



anemide, 2,3-BPG'nin hücre düzeyleri artar. Doku oksijenlenmesinin bozulduğu her durumda 2,3-BPG miktarı eritrosit içinde artar. Artan 2,3-BPG düzeyleri hemoglobinin oksijene olan ilgisini azaltarak kapillerde daha çok oksijen



serbestleşmesine



izin verir. 2.3-BPG'yi



arttıran en önemli fizyoloiik sebep irtifa yük-



selmesidir. İrtifa yükseldikçe atmosferik oksijen basıncı azalır, dolayısıyle solunan havada oksijen miktarı



eritrositler de 2,3-BPG konsantrasyonlarını arttırarak doku oksijenasyonunu sağlarlar. Kan bankalarında önceleri sıklıkla kullanılan bir metod olan, kanı asit-sitrat-dekstroz içinde saklamak



düşer,



eritrositlerde 2,3-BPG azalmasına neden olur. Böylece düşük 2,3-BPG seviyelerinde O/ye yüksek ilgi gösteren hemoglobin, bağlı oksijeni dokularda bırakamaz. Bu nedenle oksijen transportunu sağlaması gereken kan,



düşük



2,3-BPG düzeylerinde oksijen



kapanı



gibi



davranır.



Transfüzyon ile verilen



kanın



eritrositleri,



azalan 2,3-BPG depolarını 24-48 saat içinde yerine koyabilirler. Saklama ortamına İnozin (Hipoksantinriboz) gibi substratların eklenmesi 2,3-BPG düzeyindeki azalmayı önler. T~blö 2~10: Hemoglobin-oksijen bağlanma eğrisini sağa ve sola kaydıranlar



Hemoglobinin oksijene ilgisini arttıranlar veya eğriyi sola kaydıranlar



•



W



azalması (Alkaloz)



• co 2 azalması • •



2,3-BPG azalması Sıcaklık azalması



Hemoglobinin oksijene ilgisini azaltanlar veya eğriyi sağa kaydıranlar



•



W artışı (Asidoz)



• co2 artışı • •



2,3-BPG



artışı



Sıcaklık artışı



• co Hemoglobin için unutulmaması gerekenler (Tüm efektörlerin hemoglobin molekülüne bağ­ lantı yerleri önemlidir); 1- Oksijen hemoglobin molekülünün hem substratı hem de pozitif allosterik efektörüdür, hemoglobinin oksijen ilgisini arttırır ve hemoglobin-oksijen dissosiasyon eğrisini sola kaydırır.



2- CO 2, pH ve 2,3-BPG hemoglobin molekülünün negatif allosterik efektörleridir, bu moleküller hemoglobinin oksijen ilgisini azaltırlar ve eğriyi sağa kaydırılar. 3- CO 2, hemoglobinin a ve ~-globin zincirlerinin N-terminal amino ucuna bağlanır ve bu sayede T forma gidişi destekler. 4- W, hemoglobinin globin zincirleri üzerindeki histidin amino asitlerine bağlanır ve T forma gidişi



destekler. 5- 2,3-BPG, hemoglobinin ~ zincirlerinin pozitif yüklü aminoasitleri olan lizin ve histidin sayesinde bağlanır. 2,3-BPG ihtiyaç halinde glikolitik yol aktaki 1,3-bisfosfogliserattan sentezlenir. 2,3-BPG'yi yükselten en önemli fizyolojik sebep irtifa yükselmesidir. 6- Hemoglobin F'le 2,3-BPG bağlantısı y zincirindeki serin aminoasidi ile gerçekleşir. Bu bağ­ lantı hemoglobin A bağlantısına göre daha zayıftır ve 2,3-BPG yapıdan çabuk ayrılır. Bu yüzden hemoglobin F'in dissosiasyon eğrisi hemoglobin A'dan daha soldadır, yani oksijen ilgisi yüksektir.



Hemoglobin Tipleri: Hemoglobin-A: Erişkindeki major hemoglobin tipidir. 2 a ve 2 ~ (a -~ ) zincirinden oluşur. HbA modifi2 2 kasyonu glukoz başta olmak üzere bir heksozun kovalent olarak eklenmesi ile sağlanabilir. Glikolize hemog-



lobinlerin en sık formu HbA /dir (glukoz, ~ zincirinin N-terminal iizin residulerine bağlanır). Normal değeri 1 %5 civarındadır ve HbA c içeren bir eritrositin yarı ömrü 60 gün civarındadır. HbA c diabetes mellitus'lu 1



1



hastalarda geriye dönük 6-8 haftalık kan şekeri hakkında fikir verir. Hemoglobin-F: 2a ve 2y (a -y ) zincirinden oluşur. Konsepsiyondan sonra bir kaç haftada embriyonik 2 2 kesede embriyonik hemoglobin olan hemoglobin Gover 1 (Ç -E) sentezlenir (ilk trimester de hakim he2



moglobin). Bundan birkaç hafta sonra da fetal karaciğer hemoglobin-F sentezlemeye başlar. Kemik iliğinin gelişmesiyle karaciğer eritropoez işlevini kemik iliğine devreder. İkinci trimesterde n doğuma kadar baskın hemoglobin tipi hemoglobin-F'dir. Kemik iliğinde önce hemoglobin -F daha sonra üçüncü trimesterde n itibaren hemoglobin -A sentezlenir. Hemoglobin-F fetüs ve yenidoğandaki başlıca hemoglobin dir. Fetal hayatın sonlarında HbF eritrositlerdeki toplam hemoglobin lerin %60'ını meydana getirir. Hemoglobin -A 2 : Erişkin Hb'inin yaklaşık %2'sini oluşturur. 2a ve 26 zincirinden oluşur (a 2 Methemogl obinemi: Hemoglobin ya da myoglobinde ki, +2 (ferröz) değerlikli d_emirin oksitlenerek +3



-ö/



hale (ferrik) dönmesi sonucu, molekülün üç boyutlu yapısının bozularak, oksijen taşıyamaması durumudur (Oksijen yerine su taşır). Bu şekilde methemoglo binemi yada metmyoglob inemi meydana gelir. Hemoglobin -M herediter bir methemoglo binopatidir. Proksimal histidin ile tirozin aminoasidi yer değiştirmiştir ve tirozin demiri Fe+ 3 formunda stabilize eder. a-zincirlerin hemoglobin -M varyantları, daha çok



T durumunda kalmaya eğilimlidir, oksijen afiniteleri azalmıştır ve Bohr efekti göstermezler. ~-zincirlerin hemoglobin -M varyantları ise R-T değişimi ve Bohr efekti gösterirler. İlaçlar (sulfonamid ler gibi), serbest radikaller veya H 0 gibi endojen ürünlerin etkisi ile methemog2 2



lobinemi oluşur. Eritrositlerd e mevcut NADH-sitokrom-B redüktaz enzimi (methemog lobin reduktaz) ile 5 Fe+ 3, Fe+ 2'ye indirgenir ve hemoglobin +2 değerlikli forma çevrilir. Methemoglo binemi, hemoglobin in tersine siyanürü (CN) sıkıca bağlar. Siyanür zehirlenmesi gibi durumlarda bu özellikten yararlanılarak amil nitrat gibi ajanlar verilerek hemoglobin in bir kısmında Fe+ 3'e yükseltgenir ve methemoglo bin oluşturulur. Oluş­ turulan bu methemoglo binlerle dolaşımda siyanür bağlanır ve siyanürün ETZ blokajı önlenmeye çalışılır. Metilen mavisi ise Fe+ 3 'ü tekrar Fe+ 2'ye çevirerek methemoglo binemiyi normale çevirir. HEMOGLOBİNOPATİLER:



Genellikle hemoglobin in yetersiz yapımına ya da yapısal olarak anormal üretimine veya çok nadir de olsa her ikisine bağlı olarak ortaya çıkar. İnsan popülasyonunda hemoglobin in 900'den fazla varyantı tanımlanmıştır.



Bu değişikliklerin çoğu tek bir amino asit kalıntısındaki farklılıktan kaynaklanmaktadır. a gen ailesi 16. kromozomu n üzerinde,~ gen ailesi 11. kromozomu n üzerinde yer alır.



Orak hücreli anemi (HbS): Orak hücreli anemi, en sık rastlanılan hemoglobinopatidir. Hastalık semptomları ilk 6 aya kadar belirartması gereken ginleşmez. Bunun sebebi hemoglobin F'in hakimiyetini kaybedip hemoglobin A yapımının hemogoranında, %2-20 F yerde anormal hemoglobin S yapımının artmasıdır. Bu hastalarda hemoglobin lobin A ise %2-4 oranında bulunur. Geri kalan hemoglobinler de hemoglobin S'dir. Hemoglobin S'de iki normal a-globulin zinciri ve 6. pozisyondaki glutamatın yerine valin amino asitinin geçtiği iki mutant ~-globulin zinciri bulunur. Böylece glutamat gibi hidrofilik bir amino asidin yerine valin gibi hidrofobik bir amino asidin geçmesi hemoglobin molekülünün dış yüzeyinde "yapışkan temas moleküllerinin noktalarının" (sticky patch) oluşmasına sebep olur. Bu yapışkan nokta deoksi-hemoglobinS birbirleriyle anormal şekilde birleşmesine (polimerizasyon) neden olarak fibröz çökeltiler oluşturur. Yani hemoglobin S oksijenli bir şekilde tutulabilirse polimerleşme görülmeyecek ve oraklaşma önlenmiş olacakt1r. Hemoglobin S'in deoksijene formunun çözünürlüğü azdır ve orak/aşmış hücreler genellikle küçük çaplı damarlarda kan akımını bloke ederler (vazook/üzyon). Tekrarlayan splenik sekastrasyon krizleri, vazokluzif krizler, mikroinfaktl ar (otoslenektominin sebebidir) ve kronik hemolitik anemi orak hücre anemisinin kliniğini oluşturur.



yüksek irtifa, basıncı azalmış uçak kabininde seyahat etmek, artmış C02 konsantrasyonu, azalmış pH ve eritrositlerd e 2,3-BPG konsantrasyonunun artması olarak sayılabilir (bunlar hemoglobin S'in oksijene olan ilgisini azaltırlar ve orak/aşmayı tetiklerler). Homozigot hemoglobin S taşıyanlar klasik orak hücre anemiyi oluştururken, heterozigotlar taşıyıcıdır­ Orak/aşmayı artıran faktörler:



lar. Heterozigot hastalar falciparum sıtmasına dirençlidirler. Hemoglobin C Hastalığı: Hemoglobin C'de 6. pozisyondaki



glutamatın



yerine lizin amino asidi geç-



miştir.



Hemoglobin SC hastalığı: Bu hastalıkta bazı ~-globulin zincirlerinde hemoglobin S mutasyonu, bazıla­ rında ise hemoglobin C mutasyonu izlenmektedir. Hemoglobinlerin alt tiplerini ve hemoglobinopatileri ayırmak için hemoglobin elektroforez i kullanılır. Bu elektroforet ik ayrıma göre katottan (- kutup) anada doğru (+ kutup) başlayarak hemoglobinler HbA2, HbS, HbF, HbA şeklinde hareket ederler. Ş~kil



2.17: Hemoglobin elektroforezi. 1. 2.



A F



s C



3. 4. 5. 6. 7. 8.



Örnek= Kontrol Örnek= Normal birey Örnek= Yenidoğan Örnek= Homozigot orak hücre anemisi Örnek= Kontrol Örnek= Heterozigot orak hücre anemisi Örnek= HbSC hastalığı Örnek= Heterozigot orak hücre anemisi



Porlu bir plak üzerinde, elektiriksel bir alanda tüm proteinler negativiteleri ölçüsünde yürürler. Her bir kolon plağa ekilen bir örneği temsil eder. Sonra plak üzerinde yürüyen bu proteinler hemoglobinle rin tuttuğu bir boya ile boyanır ve _aşağıdaki görünüm elde edilir. Boya tutlumlarıyla bu bölgedeki protein konsantrasyonları arave en önde yürür, Hb sında korelasyon vardır. Hb A ~-zincir 6. Konumda glutamik asit vardır negativitesi fazladır 1 ve en arkada kalır. vardır lizin yüklü pozitif konumda S de aynı konumda yüksüz olan valin vardır, Hb Cde aynı



TALASEMİLER:



Talasemiler ayada f3-globin zincirinin sentezinin detektif olduğu herediter hemolitik hastalıklardır. a Talasemiler: a-globulin zincirlerinin sentezinin azaldığı veya hiç olmadığı bozukluklardır. a globulin geni dört kopyadan oluştuğu için 4 farklı tablo ortaya çıkabilir: Sessiz taşıyıcı



~



Ağıra taşıyıcı ~



4 genden bir tanesinin



hatalı olmasıdır.



4 genden iki tanesinin hatalı olmasıdır. Hipokromi ve mikrositoz vardır, hemoliz ve



anemi yok ya da hafiftir. HbH hastalığı ~4 genden üç tanesinin hatalı olmasıdır. Orta veya hafif düzeyde hemolitik anemi görülür. Retikülositoz vardır. Hb Barts (Hidrops Fetalis) ~4 genin hepsinin hatalı olmasıdır. Hayatla bağdaşmayan bir durumdur, genellikle fetüs ölü doğar. Hastada y ve f3 zincir sentezleri olduğu için, y tetramerlerinin (y4 ~ HbBart) veya f3 tetramerlerinin (f34 ~ HbH) birikimi görülür. Hemoglobin tetramerik olmak zorundadır, bu yüzden a 2-J3 2 yapılamadığı için diğer zincirler tetramerik hale getirilir. Bu tetramerlerin oksijene olan ilgisi yüksektir. Dolayısıyla dokulara oksijen vermek için kullanışsızdır. Oksijen disosiasyon eğrileri oksijene olan yüksek ilgilerinden dolayı hemen tamamen hiperboliktir. f3 talasemiler: İnsanlarda f3-globulinin a-globin geninden farklı olarak sadece iki kopyası vardır. Heterozigot olanlar taşıyıcı ya da thalasemia minor, homozigot olanlar ise talasemi major (Cooley's anemisi) adını alırlar.



Cooley's anemisi konjenital hemolitik anemilerin en şiddetli formudur. Hastalarda f3-globulin



zincirlerinin azalmış veya sentezi yokken, a-globulin zincirinin sentezi normaldir. a-globin zincirleri dayanıklı



tetramer (a4) oluşturamaz ve çökelirler. Eritrositlerin erken parçalanmasına neden olurlar. f3 talasemi



olguları f3-globulin zincirinin yapımının başladığı 6. ay civarı semptom verir. Hasta taşıyıcı ise tedavi gerek-



sizdir. f3 talasemi majorde ise hastalara düzenli transfüzyonlar yapılması gerekir. Bu hastalarda önce hemosiderozis sonrasında da hemokromatoz gelişir. B- KOLLAJEN:



Sert ve çözünmez bir proteindir. Vücutta en fazla bulunan destek doku proteinidir (vücuttaki protein kitlesinin %25'inden fazlasını oluşturur) ve bağ dokunun dayanıklılığını sağlayan proteindir. Keratin ve myozin çok görülen diğer iki fibröz protein sınıfıdır ve fibröz proteinler hücrelerin (sitoskeletal yapı içinde)



ve dokuların yapısal dayanıklılığının ana sorumlularıdır. Şimdiye



kadar her biri farklı gen bölgelerinden kodlanan, yaklaşık 30'un üzerinde farklı polipeptid



zincirinin oluşturduğu 25 civarında farklı kollajen izole edilmiştir. Ayrıca "nonkollajen kollajenler" olarak adlandırılan, yapıları



kollajene benzeyen proteinler vardır (Clq, pulmoner surfaktan proteinleri SP-A ve



SP-D gibi). Kollajen, fibroblast, osteoblast, kondroblast ve odontoblastlardan sentezlenir. Tropokollajen, yaklaşık



1000 amino asit içeren üç kollajen zincirinden oluşur. Kollajenin a-sarmalı, a-heliksten oldukça farklı



kendine özgül bir ikinci yapıdır. 1000 amine asit kalıntısından oluşan her bira-zinciri sol el dönüşlüdür, üç zincirin birleşmesiyle oluşan süperheliks yapısı ise sağ el dönüşlüdür. Kollajenin birbiri etrafında sarılarak oluşturduğu



ip benzeri bu üçlü sarmalın gerilme kuvveti eşit uzunluktaki çelik bir telden daha fazladır.



Kollajenin primer yapısındaki amino asitler (Glisin-X-prolin/hidroksiproli n)n şeklindedir. Yani her üç pozisyondan biride en küçük aminoasit olan nemlJ d~ğildir: ; Tmponin sistemi mevcut.



i Kaldesmon içermez. i



ı Aktin~myozin arasındaki bağlanma [ çok hızlıdır.



içfzgilL : istemsiz.



-- . istemsiz.



ı T tul:>ulleri rudimenterdir. . s.retikuıu·m sıklıkla ru-dimenterdir ve ca+2 pompası yavaş çalışır Plazmalemma birçok reseptör • içerir (a ve~ adrenerjik gibi). . iağ.lanma bağlanma nispeten hızlıdır. yavaştır. Geniş T tubulleri. Sarkopfazmik ı-etikulum vardır ve ca+2 pompası nispeten hızlıdır. Plazmalemma birçok reseptör içerir (a ve~ adrenerjik gibi). ---------------· ----------- -



-



Asetilkolin gibi vazodilatatör ajanlar, kan damarlarının endotel hücrelerindeki reseptörleri ile etkileşir ve fosfatidil inizitolü aktifleyerek hücre içi ca+ 2 tel deriveli relaksasyon faktörü) üzerinden hücre içi cGMP salınımını, dolayısıyla



salınımına



miktarını artbrır



miktarını artbrırlar.



yol açar. EDRF



ca+2'daki



salınımı bitişik



artış



endotelden EDRF (endo-



düz kasa



sızar



ve guanilat siklaz



(koroner vazodilatatör olan nitrogliserin etkisini hücre içi EDRF



cGMP miktarını artbrarak gösterir). Şimdilerde EDRF'nin nitrik oksit olduğu bilin-



mektedir. NO hücre içi cGMP artışı ile düz kas gevşemesine ve dolayısı ile damarlarda vasodilatasyona yol açar.



Ayrıca diğer



önemli bir etkisi de trombosit agregasyonunu inhibe etmesidir.



1. Vazodilatördür ve kan basıncının düzenlenmesinde önemlidir. 2. Penis ereksiyonu için gereklidir; sildenafril cGMP



fosfodiesterazı



inhibe ederek etki gösterir.



3. Beyinde ve periferal otonom sinir sisteminde bir nörotransimiterdir. 4. NO'nun düşük düzeyleri, infantil hipertrofik pilor stenozunda pylorospazmdan sorumludur. 5. İskelet kaslarının gevşemesinde rolü vardır. 6.



Makrofajların



bakterisidal etkilerine



aracılık



eder.



7. İmmun sistem üzerine olumlu etkileri vardır. 8. Trombositlerin, adezyonunu, aktivasyonunu ve agregasyonunu inhibe eder.



Şekil



2.23: NO sentezi



Asetilkolin



Nitrogliserin



ı



____ .0 , '~ - - ·· -



ENDOTElYAL HÜCRE



Arginin



' , , , tca2' - - - ~



INO sentaz 1 Arginin



~ NO sentaz



NO



+



..



Sitrüllin



+



NO



NADPH, FAD,FMN,



Hem, Tetrahidrobiopterin



SitrUllin



1



l



GTP



ı



•



••



·+



Nıtrat --- ... Nıtrıt ---- NO --ı,.. ©



1Gu CK-MM > Makro-CK > CK-MB > CK-BB en yavaşa doğru yürürler.



AMİ tanısında kullanılan kardiyak spesifik troponinler ve myoglobin.



Kardiak troponin T ve 1(cTnT ve cTnl):



Troponin ana olarak myofibriller de (%94-97) ve çok az da sitoplazmik (%3-6) olarak bulunur. İskelet ve kardiak kas kökenlidir. Kardiak spesifik troponin T (cTnT) ve kardiak spesifik troponin 1(cTnl) ise kalbe spesifiktir. Kanda bu izoformların görülmesi, hemen daima myokardial



nekroz düşündürür. Hem cTnl hem de cTnT akut myokardial enfarktüste, CK-MB gibi erken yükselen markırlar­ dır



ve 2-6 saatte yükselmeye başlarlar. Normal referans değerlere 4-14 gün sonra dönerler. Artmış kardiak troponinler myokardial nekrozu gösterir. Özellikle CK-MB ile birlikte yüksek-



liği,



!



kalp dışı ~atolojilerde görülen CK-MB yükselmelerini ekarte ettirir. Gögüs ağrısı olanlarda



risk değerlendirilmesine olanak verir. AMI olmadan unstabil anginaya bağlı myokardial hasarın duyarlı



bir göstergesidir. Gögüs ağrısı olan hastada normal EKG, normal CK-MB ve yükselmiş cTn



saptanması gelişecek



bir koroner arter hastalığı için yüksek riski gösterir.



cTnT, müskuler distrofilerde, polimyozitte ve dermatomyozitte iskelet kasından çıkışlı olabilir ve ayrıca KBY'de de artabilir. cTnl ise kalp kasına yüksek spesifiklik gösterir ve iskelet kası hasarlarında artış göstermez. Özellikle cTnl'nın AMI tanısında CK-MB'den daha sensitif olduğunu



gösteren çalışmalar vardır. Çok erken dönemde CKMB gibi cTnl'da AMI tanısında yetersizdir. Perioperatif AMl'da CK-MB'nin kas zedelenmesine bağlı olarak arttığı durumlarda, cTnl daha iyi bir göstergedir. Komplikasyonsuz koroner anjioplasti ve kardiyoverisyonda artmaz. Kardiyak markırların, myokardial nekrozu yansıtmaktaki önem sırası; Kardiyak troponin > CK-MB mass > CK-MB aktivitesi > CK aktivitesi şeklindedir. Myoglobin:



AMl'da en erken yükselen markırdır (1. saatte genellikle yükselmiştir). Myoglobin, idrarla atıldığı



için, myoglobinin yükselen kan seviyeleri ile birlikte myoglobinüride sıklıkla olmaktadır.



En önemli dez avantajları hem normal referans aralığı çok geniştir, hem de AMI için düşük spe-



siftte gösterir. Renal yetmezlikte,



şokta, açık kalp ameliyatlarında, iskelet kası hasarında, şiddetli



egzersizde, muskuler distrofilerde ve kardiyoversiyon, kalp kateterizasyonu, konjestif kalp yetmezliği



gibi patolojilerde de artar.



Myoglobinin Ml'de tek



özelliği



erken



markır olmasıdır. Şöyleki,



hastada, CK-MB ve troponinler için yükselme gönderilen kan



zamanı



kardiak



ağrısı



olan bir



ortalama 4 saattir. Böyle bir hastada ilk



örneğinde



myoglobinin yüksek gelmesi, 4 saat sonra gönderilecek ikinci kan örneğinde CK-MB ve troponinlerin yükseleceğinin göstergesidir. Brain natriüretik peptid (BNP):



Kardiyak kasta BNP (veya diğer ölçülebilir form pro-BNP) üretir. BNP'nin kan seviyeleri özellikle ventriküler fizyolojiyi yansıtır. BNP'nin kan konsantrasyonları sıvı volümü ve kardiyak perfos,~~:\



mans ile ilişkilidir. Kardiyak sterse yanıt olarak miktarı artar.



Tablo 3.6: AMİ tamsında kullanılan enzimler ve klinik yorumları: Semptomatik bir hastada CKMB > Total CK %6'sı ve LDH1>LDH2 ise MI lehinedir. Konjestif kalp yetmezliğinde AST, ALT ve LDHS artar. Artmış



cTn myokardial nekrozu gösterir. cTn'ler, AMI erken



tanısında



CKMB ile birlikte kullanılır.



72 saatin üzerindeki AMl'de normal seviyeye düşmeyen CKMB re-infarktı veya myokard nekrozum.m gösterir.



yaygınlaşmasını



MI tanısı için tek CKMB ölçümü yeterli değildir. 4 saat aralıklarla ölçüm yapılmalıdır. Bu ölçümlerde MI tanısı için en az bir ölçüm referans değeri geçmeli ve bir birini takip eden örneklerde %SO'lik bir artış olmalıdır.



Myog/obin AMl'da en erken yükselen markırdır. Fakat spesifitesi düşüktür. Bu yüzden CK-MB ve cTn ile birlikte değerlendirilir. AMl'da ilk yükselen enzim ise CK-MB'dir (myoglobin bir enzim değildir).



ACP birçok hücrede bulunmakla birlikte prostat, kemik (osteoklastlarda), dalak, trombosit ve eritrositlerde bol miktarda yer alır. ACP'nin fizyolojik olarak artışı, büyüme çağındaki çocuklarda görülür. Patolojik olarak yükselmesi artmış osteoliz, kemik remodelingi, prostat hastalıkları, prostat tümörleri ve kemik tümörlerinde görülür. Ayrıca osteoklastik aktivitenin yüksek olduğu hiperparatiroidi ve Paget hastalığı da artmaktadır.



Prostatik asit fosfataz (PAP), tartarik asitle inhibe edilirken, kemik izoformu tartarik aside dirençlidir.



Tükrük bezi ve pankreastan salgılanan, ca+2 gerektiren bir metallo enzimdir. al-4 glikozid bağlarını parçalar, başlıca işlevi diyetle alınan nişastanın ve glikojenin yıkılımıdır. 2 izoenzimi vardır. Pankreatik tipin Pl, P2, P3 olmak üzere 3 tipi vardır. Pankreas hastalıklarında özellikle P3 önemlidir. Salivary tip (S) ise tükrükte bulunan tiptir. Akut pankreatitte 5-8 saatte yükselmeye başlar, 12-72 saatte pik yapar ve atak sonrası 3-4 gün civarı normale döner. Amilaz, akut pankretit tanısında yararlıdır. Pankreas ve tükrük bezi inflamasyonları dışında, biliyer sistem hastalıkları, barsak tıkanıklıkları ve ülserin de dahil olduğu bir çok intraabdominal problemde; rüptüre ektopik gebelik, salpingit ve ovaryan malinitelerinde olduğu bir çok genitoüriner problemde; serum amilaz düzeyleri artar. Bu yüzden akut pankreatit için spesifitesi düşüktür.



idrara tamama



yakını



geçer. reabsorbsivonu yoktur. Özellikle renal yetmezlikte



atılımı azaldığı için



plazma seviyeleri yükselir. Bu yüzden akut pankratit tanısında amilaz kiirensi önemli bir tanı parametresidir. Yani kan ve idrar amilaz, birlikte değerlendirilmelidir. Hiperamilazemi: Postopeartif veya neoplazilerde gürülür. Amilaz seyiyeleri çoğu zaman, normalin 50 katı



veya daha yüksektir. Makroamilazemi: Amilazın lgG veya lgA'ya bağlanması ile oluşur. bu bağlanma amilazın renal atılımı­



nı



engeller.



2.9. LİPAZ: Trigliseritlerin hidrolizinde görev alır. Trigliseridlerin 1. ve 3. konumdaki yağ asitlerini hidrolize eder. Tam aktivasyonu için kolipaz enzimi de gereklidir. Pankreas, barsak mukozası, mide, lökosit ve yağ dokusunda bulunur. Lipaz da amilaz gibi glumeruler filtrata geçer fakat tamamı renal tubullerden reabsorbe olur, bu yüzden idrarda ölçülmesinin hiçbir klinik anlamı yoktur. Lipaz sadece pankreatit de değil akut batın tabloların­ da ve biliyer sistem hastalıklarında da artar. Akut pankreatitte serum lipaz seviyeleri 4-8 saatte yükselir, 24 saatte pik yapar ve 8-14 günde düşer. Lipazın



akut pankreatit için sensitivite ve spesifitesi, amilazdan daha yüksektir. Akut pankreatitte serum



lipaz düzeyleri amilazdan daha uzun süre yüksek kalır. ve.klinik yorumları:



•



Amilaz ve lipaz yüksekliği akut pankreatit tanısı için destekelyicidir.



•



Amilaz 2-12 saatte artar, 24 saatte pik yapar, 3-4 günde normale gelir. Lipaz 4-8 saatte yükselmeye başlar, 24 saatte pik yapar ve 8-14 günde normal seviyesine düşer.



•



Amilazın



•



serum seviyeleriyle pankreatitin şiddeti arasında korelasyon yoktur.



"Amilaz klirensi/kreatinin klirensi oranı (ACCR) = Amilaz klirensi/kreatinin klirensi" tanıda yararlıdır.



__c~r1~ü re_~cıJvJ~_trnezli~d~rumyncla kanda amilaz yüksefir. 2.10. ALDOLAZ: Glikolitik aktivitenin ve enerji gereksinimin yüksek olduğu iskelet kası, karaciğer ve beyinde bulunan liyaz sınıfı bir enzimdir. Üç farklı izoenzimi vardır: Aldolaz A (kasta), Aldolaz B (karaciğer), Aldolaz C (beyinde) bulunur.



2.11. KOLİNESTERAZ: Asetilkolin + H2 O "7



kolin + asetik asit reaksiyonunu katalizleyen, hidrolaz grubu bir enzimidir.



İki farklı tipi mevcuttur;



Gerçek kolinesteraz (veya kolin esteraz 1), sadece asetilkolini hidrolize eder; eritrosit, akciğer, dalak,



sinir



sonlanmalarında



ve beynin gri cevherinde bulunur.



Pseudokoiinesteraz (serum kolinesteraz, bütiril kolinesteraz, veya koliesteraz il) ise tüm kolinli bileşikleri



hidrolize eder; karaciğer, pankreas, kalp, beyin beyaz cevherinde ve serumda bulunur. Kanda aktif



bir enzimler grubundadır. Pseudokolinesteraz ölçümleri, üç ana sebepten yapılır. 1) Karaciğer fonksiyonlarını ölçmek için: Serum pseudokolinesteraz ölçümleri karaciğerin sentez kapasitesinin hassa·s bir belirtecidir. Serum pseudokolinesteraz aktiviteleri, akut hepatit, ilerlemiş siroz, karaciğer



kanseri ve



metastazlarında düşer.



2) Organofosfat zehirlenmelerini belirlemek için: Organofosfat zehirlenmelerinde (parathion, sarin ve tetraetil pirofosfat gibi) pseudokolinesteraz aktivitesinin azalır.



3) Süksinil kolinle anestezi yapılacak hastalarda atipik kolinesteraz saptamak için: En yaygın kullanı­ mı,



anestezide kullanılan bir kas gevşetici olan süksinil kolini (ve mi"'.akuryum} hidrolize edemeyen anormal



kolinesteraz enziminin varlığını belirlemektir. Atipik kolinesteraz enzimine sahip bireyler, süksinil kolini yeterince hızlı parçalayamadıkları için uzayan apne gelişir.



Biyolojik inaktif anjiotensin l'i aktif formu olan anjiotensin ll'ye çevirir. Artmış serum ACE değerleri sarkoidoz tanısını destekler.



Serumda normal koşullarda az miktarda bulunan glutamat dehidrojenaz ve izositrat dehidrojenaz enzimleri karaciğer hasarında artış gösterirler. Tablo 3.8:. Kas enzimleri ve klinik yorumları: •



İskelet kası, CK, AST, ALT, aldolaz, karbonik anhidraz ve LDH'dan zengindir.



•



Kas harabiyetini en iyi gösteren ve en çok kullanılan marker, total CK ölçümüdür.



•



Kasların yoğun yıkımı ile giden, müsküler distrofiler, polimyozit ve rabdomyoliz gibi hastalıklarda total CK en yüksek düzeylerine çıkar.



•



Duchene tipi müsküler distrofiler, X'e bağlı resesif geçer, anormal bir distrofin geninin varlığı tabloya yol açar ve 5 yaşından sonra kaslarda ilerleyici zayıflama ile karekterizedir. Semptomlar başlamadan . önce CK seviyeleri yükselrneye paşlar ve sıklıkla normalin 10 katından fazladır.



•



Becker tipi müsküler distrofiler, daha geç yaşlarda başlar ve CK Duchene'deki gibi yükselir.



*



Malign hipertermi, ciddi seyirli toksik bir myopatidir. Genellikle genel anestezik madde alan duyarlı kişilerde olur. Tablo sırasında total CK seviyeleri yüksek bulunur.



•



Total CK seviyeleri, travma, ameliyat, İM enjeksiyon ve ağır egzersiz gibi durumlarda da yükselebilir. Tablo 3.9: Kemik enzimleri ve klinik yorumları:



.•



Osteoblastik aktivite ALP'vi, osteoklastik aktivite ACP'vi arttırır.



•



Osteomalazi, raşitizmde ve kırık kemikler iyileşirken orta dereceli ALP artışları olur.



•



Paget hastalığı ALP'nin en çok yükseldiği durumdur ve normalin 10 katından fazlasına çıkabilir. Paget'de ACP'de yükselir.



•



Hem primer hem de sekonder kemik tümörlerinde ALP normalin 5 katına kadar yükselebilir. Yine ACP'de yükselir.



•



Osteoporozda, osteoblastik aktivite artmadığı için ALP genelde normaldir. Sadece turnover hızı yüksek ise ALP artar.



•



Osteolitik aktivitenin arttığı osteolitik sarkomlar ve Multiple myelomda ALP normal sınırlar içindeyken ACP artar.



•



ACP prostat kanserinin tanısında değil tedavi takibinde değerlidir.



•



Over ve pankreas kanserlerinde ALP'nin ısıya dayanıklı Regan İzoenzimi yükselir.



•



Osteokalsin: Kemikte en fazla bulunan nonkollajen protein



•



Serumda Kemik ALP



• •



İdrar Ca



•



Serum ve idrar ACP



•



İdrar OH prolin



•



İdrar OH lizin: Glikozil OH lizin, glukozil-galaktozil OH lizin sadece matür kollajende yer alırlar.



•



N-terminal telopeptid (Ntx) (idrar)



•



C-terminal telopeptid (Crosslaps) (idrar-serum)



•



Pyridinyum ve deoksipyridinyum çapraz bağları



Tümör markırları: Tümör markırlarının kullanımı, bir tümörün taranması, tanısı, evrelenmesi ve prognozun gösterilmesinde çok sınırlıdır. Genellikle nadir örnekler dışında tümör markırlar bu amaçlarla kullanılmazlar.



Tümör markırlarının ana kullanım amacı kanser tedavilerinde terapötik cevabı be-



lirlemek ve kanser terapisinin effektivitesini izlemektir. Bir tümör markır kullanarak, rekürrens ve remisyonların saptanması kullanım alanı:



ise tartışmalı bir konudur. Sonuç olarak tümör markırlarının çoğunun



tedavi izlemi ve kanserin seyrinin izlenmesidir.



Kanser hastasının uzun dönem takibinde, tümör markırının kan seviyelerinin yükselmesi bir kanserin progresyonunu, bir tümör markırının kan seviyelerinin azalması bir kanserin regresyonunu gösterir.



1-Enzimler: Alkalen fosfataz: Primer ve sekonder karaciğer kanserlerinde yükselir. Aynı zamanda kanserlerin osteoblastik metaztazlarında da ALP yükselmesi gözlenir (prostat kanserinin kemik metastazları



gibi).



Laktat dehidrojenaz: Birçok kanserde



artmış



hücre yıkımını yansıtacak şekilde yükselmiş­



tir. Nöron-spesifik enolaz: Glikolitik yalakta etkili olan enolaz enziminin nöro-endokrin sisteme spesifik formpdur. Küçük hücreli akciğer kanseri, nöroblastom, feokromasitoma, karsinoid sendrom, tiroidin rr,edüller kanseri melanom ve pankreatik endokrin tümörlerde artar.



Prostatik asit fosfataz: PSA çıktıktan sonra önemini



kaybetmiştir.



Prostat spesifik antijen (PSA): En umut verici tümör markırıdır. Çünkü neredeyse tüm tümör markırları



içinde kanser taraması, evrelemesi, tedavi izlemi ve rekkürenslerinde kullanılan tek



markırdır.



Prostat kanserlerinin erken evre tanılarında tedavi sonuçları yüz güldürücüdür.



PSA prostat kanserine değil, prostat dokusuna özeldir. Dolayısı ile bening prostat hipertrofilerinde de artar. PSA'nın bu iki hastalığa yönlendirmede cut-off değerleri farklıdır ve hasta yaşı ile korelasyonu ile prostat kanserinde tarama amaçlı kullanılabilir. Prostat kanserlerinin evrelenmesi ve tedavi izleminde PSA başarıyla kullanılır. PSA, tripsin ve antikimotripsin gibi serin proteaz ailesindendir ve benzer etkinliğe sahiptir. Ürokinaz-plazminojen aktivatör sistem: Meme kanserlerinde prognostik faktördür. Katepsinler: Katepsinler (katepsin B, D ve L), tümör gelişiminde ve progresyonunda rolleri araş­ tırılan lizozomal proteazlardır.



2-Hormonlar: ACTH: Ön hipofizden salgılanan ACTH, akciğerin küçük hücreli karsinomlarında ektopik olarak salınır.



Kalsitonin: Tiroid parafoliküler C hücrelerinden salınan kalsitonin, tiroidin medüller karsinom.:. larında yükselir. Human koryonik gonadotropin (hCG): Gebelikte, trofoblastik hastalıklarda (tümör markır olarak en sık .kullanım alanı), germ hücre tümörlerinde ve nonseminomatöz testis tümörlerinde yükselir. Nonseminamatöz testis tümörlerinde AFP ile birlikte kullanılır ve hCG yüksekliği ile tümör boyutu ve prognoz arasında korelasyon vardır.



3-0nkofetal



antijenııer:



Alfa fetoprotein (AFP): Hepatosellüler ve seminom dışı germ hücre karsinomlarında kullanılan bir tümör markırıdır. AFP, embriyonik gelişim sırasında fetal yolk sac ve karaciğerden yüksek miktarda salgılanır.



AFP, hepatosellüler kanserlerin yüksek oranda görüldüğü bölgelerde tarama amaçlı kullanı­ labilir. Hepatosellüler karsinomların tedavi takibinde kullanılır; yükselmesi, tümörün tam çıkarılmadı­



ğını



veya metastaz gösterir. AFP, hCG ile birlikte nonseminom testis tümörlerinde kullanılır. Karsinoembriyonik antijen (CEA): Kolorektal, gastrointestinal, akciğer ve meme kanserlerinde



en çok kullanılan markırdır. CEA, hücre membranı glikoproteinleri ailesindendir. CEA, adı geçen kanserlerin izleminde kullanılır.



4-Sitokeratinler: Epitel hücrelerinin sitoskelatal yapısında bulunur. Doku polipeptid antijen (TPA), doku polipeptid spesifik antijen (TPS), sitokeratin 19 ve squamoz hücre karsinoma antijen (SCCA) kullanılan sitokeratin markırlardır.



5-Karbonhidrat



markırlar:



Karbonhidrat markırlar, tümör hücre yüzeyindeki veya tümör hücresinden sekrete edilen antijenlerdir. CA 15-3 (CA=karbonhidrat antijen): Meme kanserlerinde, hastalığın ve tedavinin izlemi için kullanılırlar.



CA 549: CA 15-3 gibi meme kanserlerinde kullanılır. CA 125: Epitelyal over tümörlerinin takibinde kullanılır. CA 19-9: Kolorektal ve pankreatik karsinomlarda izlem markın olarak kullanılır.



1. BİYOENERJETİGİN İLKELERİ hücrelerin ve organizmaların yaşamak, büyümek ve üremek için bir iş yapmaları gerekir. Canlı organizmaların başlıca özelliği, değişik kaynaklardan enerji elde etmek ve bu enerjiyi biyolojik işe çevirCanlı



mektir. Biyolojik enerji çevrimleri, tüm modinamiğin



doğal olayları



idare eden



bazı



fizik



yasalarına



göre



gerçekleşir.



Ter-



yasası vardır:



2 temel



1. Bir sistemin çevresi dahil total enerjisi sabittir. Enerji şekil değiştirebilir; veya bir bölgeden diğer bir 2. Bütün



ancak yaratllamaz veya yok edilemez.



taşınabilir,



bölgeye



kendiliğinden gerçekleşiyorsa



olaylarda evrenin entropisi artar. Yani bir süreç



doğal



temin entropisinde



artlş olması



zorunludur. Entropi, bir sistemin düzensiz veya rasgele



düzeyini temsil eder. Bir sistem dengeye malar, kendilerini



yaklaştlğında



entropi en üst düzeye



çevredeki maddelerden çok daha düzenli hale



oluşturan



o sis-



oluşunun



çıkar. Canlı



organiz-



gelmiş yapıtaşlarını



organizmalar düzenlilik oluşturur ve bunu korurlar. Bu durum termodinamiğin ikinci uymuyor gibi gözükmekle birlikte canlı organizmalar ikinci yasayı bozmayıp tümüyle yasa



Canlı



içerirler. yasasına



çerçevesinde



davranırlar.



Gibbs serbest enerjisi (G) sabit olarak tanımlanır. Serbest enerji lan bölümüdür. L\G



eğer(-)



basınç



değişimi



ve



sıcaklıktaki



bir tepkime



sırasında iş



yapabilen enerji



miktarı



iş



yapabilmek için



kullanı­



yani dG bir sistemde toplam enerjinin



ise bu tepkimede serbest enerji



kaybı vardır



yani ekzergoniktir ve



kendiliğinden



ilerler. L\G çok büyük (-) ise tepkime hemen anında tamamlanır ve esas olarak geri dönüşümsüzdür. dG eğer(+) ise bu tepkime ancak dışardan serbest enerji verilerek yürütülebilir yani endergoniktir. L\G büyük



(+) ise sistem



kararlı



haldedir ve tepkimenin görülmesine hiç eğilim bulunmaz veya pek azdır. dG=O ise



sistem dengededir ve hiçbir net değişiklik olmaz. Çift yönlü olarak fosfoglukomutaz enzimiyle katalizlenen değişikliği aşağıdaki



aşağıdaki



tepkimenin standart serbest enerji



gibidir:



glukoz-1-Fosfat -..----- glukoz-6-fosfat



8G= -7.3 kJ/mol



Burada tepkimeye 20 mM glukoz-1-P ile (ortamda glukoz-6-P yokken) veya 20 mM glukoz-6-P ile (glukoz-1-P yokken) başlandığını düşünelim. Denge durumunda, 25 derecede ve pH:7.0'de, tepkimenin dengeye



geldiği



son



karışım,



lmM glukoz-1-P ve 19 mM glukoz-6-P içerir. L\G'nin -7.3



olması



tepkimenin



sağa doğru gideceğinin garantisidir. Sonuçta, substrat/ürün oranı 1/19 olarak gerçekleşmiştir.



Entalpi (H), tepkime sisteminin ürünlerin



ısı içeriği



tepkimeye giren



ısı içeriğidir. lsı



bileşiklerinkinden



salan bir kimyasal tepkimeye ekzotermik denir ve daha



azdır



ve L\H (-) bir



alan tepkime sistemleri endotermik özellik göstermektedir ve L\H (+)



değerdir.



değerdedir.



Çevrelerinden



ısı



Pratikte endergonik bir olay bağımsız görülen ve kenetlenmiş bir ekzergonik-endergonik bir sistemin yapıtaşı



olmak zorundadır. Yani endergonik bir tepkime gerçekleşebiliyorsa buna enerji sağlayan bir başka



tepkime eşlik etmelidir. Sonuç olarak sistemin genel net değişimi ekzergoniktir. Katabolizma organizmadaki



ekzergonik tepkimeleri ifade ederken, anabolizma üretimde kullanılan yapım tepkimelerini ifade eder ve endergoniktir. Katabolizma ve anabolizmanın ikisine birden metabolizma denir. Enerji dönüşümleri doğada birkaç değişik şekilde görülebilir. Memeliler yüksek enerjili bir substaratl düşük enerjili bir ürüne çevirirken çıkan enerjiyi bir moleküle depolarlar ve gerektiğinde yaşamsal enerji gereksinimleri için kullanırlar. Canlılarda bu rolü ATP üstlenmiştir.



Şekil



4.1: Enerji



I



/



Yüksek enerjili bir A substaratı, düşük enerjili B ürününe çevirirken, E ortaya çıkan enerjiyi tutar. Gerektienerjili C substatının yüksek enerjili D ürününe çevrilmesi için gereken enerji için kullanılır. E yapısal olarak A,B,C ve D'ye benzemek zorunda değildir. Böylece E çok büyük çeşitlilik gösteren ekzergonik ve endergonik tepkimeler arasında bir enerji dönüştürücü olarak çalışacaktır. Canlılarda bu rolü ATP üstlenmiştir. ğinde düşük



Glukoz + Pi 7



Glukoz-6-P + H2 O



~G= 13.8 kJ/mol



Tepkimesinde tJ.G değerinin (+)'liği, tepkimenin standart koşullar altmda soldan sağa doğru kendiliğin­ den oluşmayacağını göstermektedir. Hücre içindeki diğer bir tepkime ise, ATP'nin, ADP ve Pi'ye hidrolizinin gerçekleştiği tepkimedir ve çok ekzergoniktir. ATP + H2O 7



ADP + Pi



LıG=



-30.5 kJ/mol



Bu 2 tepkime, Pi ve Hp gibi ortak ara ürünlere ihtiyaç duyması nedeniyle birlikte tanımlanabilir. Sonuçta bu tepkimenin toplam tJ.G'si iki tepkimenin tJ.G'leri toplamı sonucu elde edilir.



(1)



Glukoz + Pi 7 Glukoz-6-P + Hp



(2)



ATP



+ Hp 7 ADP + Pi



Toplam: ATP + glukoz 7 ADP + glukoz-6-P



JlG= 13.8 kJ/mol ~G= -30.5 kJ/mol



JlG= -16.7 kJ/mol



Sonuçta toplam tepkime tümüyle ekzergoniktir. Fazla enerji ortama ısı olarak salınır ve tepkimenin sağa doğru gidişini



garanti altına alır.



3 2 Ototrof organizmalar: olan yeşil bitkiler güneş ışığının,- bazı bakteriler ise Fe+ ~ Fe+ tepkimesinin enerjisini kullanırlar. Heterotrofik organizmalar ise, kimyasal formdaki serbest_enerjiyi besin moleküllerinin



katabolizmasıyla



1 elde ed~rler. Heterotrofik organizmalar da bu enerjiyi ADP ve Pi den ATP yapımında kulla-



ATP daha sonra içerdiği kimyasal enerj1nin bir kısmını, küçük öncül moleküllerden makromoleküllerin ve metabolik ara ürünlerin sentezi, kas kasılması, sinirsel uyarı, maddelerin bir konsantrasyon gradiyennırlar.



1 tine karşı zarlardan geçişleri ve mekanik hareket gibi endergonik olaylara verir. Genel olarak ATP nin enerji 1 verebilmesi için, tepkimenin ilerlediği yönde tepkimeye kovalent olarak katllımı ve sonuçta ATP, ADP+Pi ye



1 ve bazı tepkimelerde ise AMP+PPi ye dönüşmesi gerekmektedir.



Şekil



4.2: Adenoıin trifosfat



2



ATP, adenin, riboz ve 3 adet PO 4- içeren bir nükleozid trifosfattır ve daima Mg+ ile birlikte görev yapar. Adenin ve riboz glikozidik bağ ile birleşir ve adenozini oluşturur (N-glikozidik bağ}. Fosfat grupları, şekere fosfodiester bağı ile bağlanır. Son iki fosfat ise yüksek enerjili asit anhidri (veya fosfoanhidri} bağı ile bağlıdır. Son iki fosfatın ya da son fosfatın, ATP molekülünden kopması enerji açığa çıkarır.



ATP molekülündeki uçtaki fosforik asit anhidrit bağının (fosfoanhidri) hidrolitik (yapıya bir molekül 1 su sokulur) kopması, üç negatif yüklü fosfattan birini ayırır. Hidroliz sonucu ATP, HPO 4-(yani Pi) ve ADP ye parçalanmış



olur.



ATP hidrolizi yüksek oranda ekzergoniktir {iJG= -30.5 kJ/mol). ATP hidrolizinin kendi başına olmamasının nedeni ise aşması gereken aktivasyon enerjisinin yüksek olmasıdır (fosfoanhidrit bağının kata/izsiz kopması için gereken aktivasyon enerjisi 200-400 kJ/mol'dür). Eğer ATP molekülünün aktivasyon enerjisi



yüksek olmasaydı, ATP, fosfat grubunu suya ve hücre içindeki yüzlerce potansiyel alıcıya kolaylıkla verirdi. Bu yüzden ATP ancak aktivasyon enerjisini azaltan özgül enzimler varlığında fosfat grubunu kolaylıkla verir. Sonuçta ATP molekülü pH:7'de kinetik olarak kararlıdır.



4G Fosfoenolpirüvat Karbomoilfosfat 1,3 bisfosfogliserat (3-fosfogliserata kadar) Kreatin-fosfat



ATP



~



-61.9 -51.4 -49,3 -43.1



-11,8 -10.3



-20.9 -19.2 -15.9 -13.8 -9.2



-4.6 -3.8 -3.3 -2.2



-12.3



AMP + PPi*



ATP~ ADP + Pi Glukoz-1-fosfat Pirofosfat Fruktoz-6-fosfat Glukoz-6-P Gliserol-3-P



*:ATP'den AMP + PPi oluşan tepkimelerde PPi inorganik pirofosfataz enzimiyle süratle iki Pi molekülüne hidroliz edilir. Bu raksiyondan da ayrıca -19 kJ/mol serbest enerji elde edilir.



Bunlar dışında ayrıca, "yüksek enerjili" olarak sınıflandırılan biyolojik yönden önemli yapılar ise şunlardır:



•



KoA'yı



•



Açil taşıyıcı protein



•



Protein yapımına katılan aminoasit esterleri



•



S-Adenozil metiyonin (SAM, aktif metiyonin)



•



Üridin difosfat glukoz (UDP-Glukoz)



•



5-fosforibozil-1-pirofosfat (PRPP)



(asetil-KoA gibi) da içeren tiyolesterleri



Fosfoenolpiruvat, karbomoilfosfat, 1,3-bisfosfogliserat ve kreatinfosfat'ın enerjileri



ATP ~ ADP + Pi reaksiyonundan yüksektir. Bu tepkimelerin aynı zamanda ADP + Pi'den ATP sentezleyebileceği de unutulmamalıdır. Ayrıca ATP ~ AMP



+ PPi tepkimesi de son



fosfatın



hidrolizinden daha yüksek enerji açığa çıkarır. Fosfoenolpiruvat ve 1,3-bisfosfogliserat glikolitik yalakta ATP sentezinin olduğu basamakların substratlarıdır.



ATP'nin katıldığı tepkimeler suyun, Pi veya PPi ile yer değiştirdiği basit hidrolitik tepkimeler değildir. ATP'nin doğrudan hidrolizi (Pi'nin herhangi bir yapıya katılıp çıkarılmadığı bir tepkime) ortama ancak ısı enerjisi verebilir ki bu da herhangi bir biyolojik iş yapmaya yetmez. ATP'nin katıldığı tepkimelerde fosforil · veya pirofosforil grubu önce bir enzim ya da substrata aktarılır ve buna KOVALENT olarak bağlanır, daha sonra bu enzim yada substrattan serbestleştirilir. Bununla birlikte bazı tepkimeler ise sadece ATP'nin (veya GTP'nin) doğrudan hidrolizinden elde edilen enerjiye ihtiyaç duyarlar.



Fosfajenler denen bir grup bileşik "yüksek enerjili fosfatların" depo şekli gibi işlev görür. Fosfajenler, omurgalıların iskelet ve kalp kasında, spermatozoa ve beyninde bulunan kreatin-fosfat ve omurgasızlarda



bulunan arginin-fosfattır. Bu fosfajenler, ATP'nin hızla tüketildiği durumlarda (kas kasılması gibi) hücredeki yeterli ATP konsantrasyonunu sağlamaya çalışırlar. Kreatin-P'ın hücre içi konsantrasyonu ATP'den yaklaşık



10 kat fazladır. Reaksiyonu çift yönlü



çalışan bir enzim olan kreatin kinaz katalizler.



Mg Kreatin-P + ADP - - - - - Kreatin + ATP



~G= -12.6 kJ/mol



Hücrelerde total ATP havuzu son derece düşüktür ve aktif bir hücreyi ancak birkaç saniye besleyebilir. Dolayısı ile ATP kesintisiz olarak üretilip-tüketilir. Organizmada ATP iki yolla sentezlenir; oksijenden bağım­



sız olarak



substrat düzeyinde fosforilasyon ve oksijen



eşliğinde



oksidatif fosforilasyon. ATP/ADP döngüsü



fosfat harcayan olaylarla, fosfat üreten olayları birbirine bağlar. Hücrede ATP'nin üç büyük kaynağı vardır: 1. Oksidatif fosforilasyon: Aerobik organizmalarda fosfatların en büyük kaynağıdır (Mitokondrilerdeki ATP sentez işlemine verilen isimdir).



2. Glikoliz (4 mol ATP substrat düzeyinde sentezlenir). 3. Sitrik asit döngüsü (1 mol GTP substrat düzeyinde sentezlenir). Kuvvetli kas kasılmalarında olduğu gibi ATP'nin ADP'ye yüksek oranda dönüştüğü durumlarda, ADP birikimi olur ve bu ATP bağımlı kas kasılmasını engelleyebilir. Çoğu hücrede bulunan adenilat kinaz (miyo-



kinaz) enzimi çift yönlü çalışarak ADP'den ATP eldesi sağlayabilir. Mg 2ADP ,.....--- ATP + AMP



~G= O kJ/mol



Bu sayede, hem ADP'den ATP sentezleyerek enerji ihtiyacı karşılanır, hem de yükselen AMP seviyeleri sayesinde ATP üretim yollaklarındaki allosterik (fosfofruktokinaz-1 ve piruvat kinaz gibi) enzimler aktiflenerek ATP üretimini uyarılır. ATP her ne kadar hücre içindeki enerji döngüsünün merkezi elemanı gibi rol alıyor olsa da, diğer nükleozid trifosfatlar (NTP) olan GTP, CTP ve UTP ATP'ye eşdeğer bir enerji taşırlar. Yine kendi aralarında NTP, NDP (nükleozid difosfat) ve NMP (nükleozid monofosfat) dönüşümlerini aynı ATP gibi sağlayabilirler. Yine bu NDP'ler kendi özgül "nükleozid difosfat kinaz" enzimleri ile kendilerine ATP'den fosfat sağlayarak NTP'ye dönüşebilirler. Mg



ATP



+ UDP - - - - - ADP + UTP (uridin difosfat kinaz)



Aynı şekilde GDP ve CDP'de özgül difosfat kinaz enzimleriyle GTP ve CTP'ye dönüşebilirler.



ı.



Oksidasyon-redüksiyon tepkimelerinde elektron



alış verişi vardır.



Bu tepkimelerde, kimyasal madde-



lerden biri elektron vererek oksitlenmekte (yani yükseltgenmekte) ve diğeri elektron alarak redüklenmektedir (yani indirgenmekte). Bir elektron, elektron ilgisi farklı iki kimyasal bileşik arasında ilerlerken mekanik bir iş oluşturabilir. Örneğin bir pilin iki kutbu arasına bağlanmış olan bir elektirik motoru elektronların akışı sırasında mekanik bir iş oluşturur. Bir elektronun hareketi biyolojik sistemlerde de bir iş oluşturabilir. Örneğin glukoz enzimatik olarak oksitlendiğinde serbestleşen elektronlar bir seri elektron taşıyıcı moleküle ve oradan da oksijene aktarılır.



Bu elektron akımı, oksijenin elektronlara ilgisi, elektron taşıyan diğer moleküllerden daha fazla olduğu için ekzergoniktir. Sonuçta elektronlar, düşük ilgili moleküllerden, yüksek ilgili moleküllere doğru akarken ortaya bir enerji çıkar ve bu biyolojik iş olarak kullanılabilir. Elektron tarnsport zincirinin mantığı bu örneğe dayanır. Biyolojik sistemlerde, oksidasyon ve redüksiyon tepkimelerine



katılan enzimler oksidoredüktazlardır. Oksidoredüktazlar; oksidazlar, dehidrojenazlar, hidroperoksida zlar ve oksijenazlar olarak dört gruba ayrı­ lır.



2.l. OKSİDAZLAR:



W ve elektron alıcısı olarak oksijeni kullanarak bir substrattan W'nin uzaklaştırılmasını kataliz ederler. Tepkime ürünü olarak ortaya Hp veya H 0 çıkar. 2



2



Sitokrom oksidaz: Bakır içeren bir enzimdir ve prostetik grup olarak hem içerir (tüm sitokromaların



hem



içerdiği unutulmamalıdır).



Sitokrom oksidaz ETZ'nin son



elemanıdır



ve elektronların oksijene aktarıl­ sorumludur. Bu enzimi karbonmonoksit (CO), siyanid (CN) ve hidrojen sülfid (H S) inhibe eder. 2 Sitokrom oksidazın yapısında sitokrom a ve sitokrom a denen iki farklı protein zinciri bulunur ve bunlara 3 masından



sitokrom aa 3 denir. Dolayısı ile bu protein her bir zincirde bakır (toplamda iki adet) ile her bir zincirde hem halkası



(toplamda iki adet) ve bu halkalara tutunmuş iki adet demir içerir.



Diğer



oksidazlar prostetik grup olarak flavin mononükleotid {FMN) ve flavin-adenin dinükleotid {FAO) içerirler ve bunların ikisi de riboflavin (B ) vitamininden üretilirler. Bir çok flavoprotein vazgeçilmez 2 kofaktör olarak bir veya daha çok sayıda metal içerir ve bunlara metalloflavopr otein denir. FAO ve FMN enzimlerine sıkı şekilde bağlıdırlar ve kolayca ayrılmazlar. Tablo 4.2'! Sitokrom oksidazın özellikleri



1.



Hem prostetik grubu içerir.



2.



Solunum zincirinin son



3.



CO, siyanür, H2S (hidrojen sülfür) ile bloke edilir.



, 4.



elemanıdır.



2 molekül Hem ("hem" içinde demir içerir), 2 molekül bakır içerir.



Tablo 4.3:



Diğer



önemli oksidaz enzimleri



L-amino asit oksidaz~ Böbrekte bulunan ve L-amino asitlerin oksidatif deaminasyonundan sorumlu . enzimdir. Kofaktör olarak FMN kullanır. Ksantin oksidaz ~ Molibden ve FAO içerir. Pürin bazlarının ürik aside çevrilmesinde rol oynar. Aldehit dehidrogenaz~ Karaciğerde bulunur, FAD'a bağımlıdır, molibden ve hem dışı Fe içerir.



Bu grupta birçok enzim bulunur. Bu enzimler iki ana fonksiyon yaparlar. 1. Bir oksidasyon-redüksiyon tepkimesinde, W'nin ve elektronun bir substrattan aktarılmasını sağlarlar.



ron



taşıyıcı



diğer



bir substrata



Bu enzimlerin hepsi kendi substratlarına özgüldür ve koenzim veya elekt-



olarak NAD gibi bir



başka



2. Substrattan oksijene giden elektron



molekülü



taşıyıcı



kullanırlar.



yolda bir yapıtaşı olarak bulunurlar (ETZ elemanı).



Elektron transport zincirinin ilk üç elemanı olan kompleks 1, il ve 111 dehidrojenaz; kompleks iV (diğer isimleriyle sitokrom oksidaz, sitokrom aa3) ise oksidaz grubu bir enzimdir.



Birçok dehidrojenaz, koenzim olarak nikotinamid adenin dinükleotid (NAD+) veya nikotinamid adenin dinükleotid fosfat (NADP+) kullanır. NAD ve NADP, ikisi birden niasin vitamininden türetilirler. Bu koenzimler, dehidrojenazların özgül substartı tarafından indirgenirler ve uygun bir elektron alıcı tarafından tekrar okside edilirler. Genel olarak NAD+ bağımlı dehidrogenazlar metabolizmanın oksidatif yollarında (glikoliz, sitrik asit döngüsü, mitokondrial solunum zincirinde) yer alırken, NADP+bağımlılar ise yağ asidi ve steroid sentezi gibi indirgeyici sentezlerde rol istedikleri zaman



ayrılabilirler



ve



başka



alırlar.



NAD+ ve NADP+ apoenzimlerine



bir dehidrojenaz enziminin



kata/izlediği



sıkı bağlı değildirler,



tepkimede elektron



alıp



verebilirler.



Dehidrojenazlarda flavin



grupları



içerirler. Riboflavine



bağlı dehidrojenazların çoğu



solunum zincirine



ile ilgilidirler. Süksinat dehidrojenaz, açil Ko-A dehidrojenaz ve mitokondrial gliserol3-fosfat dehidrojenaz gibi enzimler elektronları, doğrudan doğruya substrattan solunum zincirine (ortak toplayıcı molekül olan Koenzim Q'ya) aktarırlar ve koenzim olarak FAD kullanırlar. Flavine bağımlı dehidro-



· elektron



taşınması



bir diğer rolü, piruvat ve a-ketoglutaratın oksidatif dekarboksilasyon reaksiyonlarında (piruvat dehidrojenaz ve a-ketoglutarat dehidrojenaz enzimlerinin bir polipeptid zinciri olan dihidrolipoil dehidro-



jenazların



jenazın



koenzimidir), lipoatın indirgenmesinde rol almalarıdır.



Sitokromlar demir içeren hemoproteinlerdir. Sitokromlar yapılarında bulunan demir atomunu Fetl ve Fe±l atomunu okside ve redükte ederek elektronları iletirler.



NAD, NADP ve FAD gibi elektron NAD+ ~ NADH



taşıyıcılarının



hücre için ne anlama



geldiğine



bir göz



atalım.



+W



NADP+ ~ NADPH



+W



FAD+ ~ FADHZ FMW ~ FMNHZ Bu ifadelerin sol taraftaki halleridir ve



şekilleri



elektron taşımayan



şekilleridir. Sağ taraf



ise iki elektron



almış



indirgenmiş



ekivalan olarak isimlendirilir. Bu koenzimleri 2 elektron taşıma kapasitesine sahip birer pil olarak düşünmek mümkündür. Sol taraftaki ifadeler pillerin boş hallerini, sağ taraftaki ifadeler pillerin dolu hallerini ifade eder. Peki bu elektron bileşiği



taşıyıcılar



bu



elektronları



okside ederken (kimyasal yanma



lere verirler. Hidrojenin birkaç şekli



nereden bulurlar? Dehidrojenaz grubu enzimler bir



olayı), yapısından



vardır;



bir hidrit iyonu (:H-)



koparır



bu koenzim-



W, protonu temsil eder; H, bir elektron bir protonu temsil



eder; :H- ise bir proton iki elektronu temsil eder. FAD ve FMN, riboflavinden sentezlenirler enzimlerine çok



sıkı



veya kovalent



çalıştıkları



enzimlerin prostetik grubudurlar. Yani



bağlıdırlar,



enzimleri FAD ve FMN'den ayırmak çok kolay değil­ dir. NAD ve NADP ise niasinden sentezlenir ve enzim spesifitesi göstermezler. Hangi dehidrojenaz elektron alacak veya verecekse o enzimle birlikte çalışırlar. Gerek sitozolde gerekse mitokondri matriksinde serbest halde bulunurlar. NAD+, NADP+, FAD+ demek bu moleküllerin bir elektron paylaşacağı anlamına gelir. Dolayısı ile bir dehidrojenaz enzimi bir metabolit okside olurken yapısından bir hidrit iyonu koparır NAD+'a (veya diğerlerine)



verir; hidrit iyonunun iki elektronundan biri



NAD'ın



kısmı



ile eşlenir, diğer elektronu için ise ortamdan bir proton tutulur. Sonuç olarak bir elektronu paylaşma kapasitesi olan NAD+ (veya diğerleri), hidrit iyonunu alınca NADH + W' ya dönüşür. Biyokimya kitapları NADH + W



(+)



eşlemek



yerine çoğu zaman NADH (veya NADPH) terimini yeterli görürler.



Daha sonra bu



indirgenmiş



ekivalanlar, elektron transport zincirine bu elektronlar oksidatif fosforilasyon denen sistemde ATP üretilir.



aktarılır



ve



2.3. HİDROPEROl "et



H )) H



O



"'ıf'



c·



H



'·C,f/



l



H-C-OH



l .



H-l:-oH



H-ı-UH



H-L---oH



H-,.-OH



J



1



HO-C-H



6H 0H



1



CH:ıOH



O--Gllseralde



Şekil



~~H:PH



HO-l-H



HO-/-H



6HıOH



!D. Ksilozl



H, ıto C



ı



H-C--OH



1



H0-( :-H



HoJ:-H H- ve KoA gereklidi-.



Aktttite



iı;il



Oksaloasetat Asetıl-KoA



Sitozolde glikoliz sonucu oluşan piruvat, aerobik ortamda, mitokondri iç zarından kendisine özgü bir



"piruvat



taşıyıcı



protein" ile geçer. Mitokondriye giren piruvat "piruvat dehidrojenaz enzim kompleksi



(PDH)" ile asetil-KoA'ya oksidatif c.,iarak dekarboksile olur ve bu reaksiyon geri



dönüşümsüzdür.



Bu reak-



siyonun tek yönlü olması önemlidir, dahası bu reaksiyonu ters çevirecek (asetil-KoA'dan piruvat yapacak) başka



bir enzim de



bulunmamaktadır.



Bu yüzden asetil-KoA bir kez oluştu mu bir daha piruvat sentezi



mümkün değildir. Dolayısı ile asetU-KoA g/ukoneojenetik yolak/ara aktıırılamaz ve g/ukoz eldesinde kul/anılamaz/ar. Bu yüzden



çift karbon



sayısına sahip yağ asitlerinin karbon/an lösin-lizin gibi amino asitlerin



karbon/arı, keton cisimlerinin karbon/arı glukoz eldesinde kullanılamazlar (diğer bir deyişle glukoneojenetik



yolak/ara substrat olamazlar)



/



Plruvat



Plruvat dehldrojenaZ



Asetll-KoA



+ co2



Piruvat dehidrojenaz enzim kompleksi üç farklı polipeptid zincirinden oluşan ve mitokondride yer alan büyük bir enzim kompleksidir. Piruvat, ister glukozun oksidasyonundan gelsin, isterse de aminoasitlerin yıkımından gelsin, okside olacaksa piruvat dehidrojenaz enzim kompleksiyle asetil-KoA'ya çevrilir. Enzim, tiamin pirofosfat, lipoat, FAD, NAD ve KoA gibi koenzimlere ihüyaç duyar.



Pirüvat dehidrogenaz enzim kompleksi, KoA ve NAD+ varlığında asetil-KoA, NADH+W ve CO 2 üretmek üzere pirüvatm oksidatif dekarboksilasyonunu sağlar. Bu enzim kompleksi üç bileşenden oluşur: Piruvat dehidrojenaz (koenzimi: tiamin pirofosfat) Dihidrolipoil transasetilaz (koenzimi: lipoik asid) Dihidrolipoil dehidrojenaz (koenzimi: FAO, NAO, KoA) Dolayısı



ile bu enzimin 5 farklı prostetik grubunda 4 farklı B grubu vitamin bulunur:



Tiamin (B1) 7 TPP Riboflavin (B2) 7 FAO Niasin (B3) 7 NAD Pantotenik asid (B5) 7 KoA Tiyaminin besinsel eksikliklerinde bu enzim yeteri kadar çalışamaz ve piruvatı yeteri kadar oksitleyemez. Bu durum özellikle enerjisinin büyük bölümünü glukozun oksidasyonundan elde eden beyinde önem kazanır.



Tiyamin eksikliğinden kaynaklanan beriberi ve Wernicke-Korsakoff hastalığındaki nörolojik ve psi-



kolojik semptomların sebebi sinir sisteminde glukoz oksidasyonun



azalması,



Krebs döngüsünün efektif ola-



rak kullanılamaması ve sinir sisteminin ATP üretiminin azalmasıdır. Tiyamin yetersizliğinde piruvat kanda sıklıkla yükselmiş



olarak bulunur.



Piruvat dehidrojenaz enzim kompleksi iki yolla düzenlenir; son ürün kasyonla.



tarafından



ve kovalent modifi-



Piruvat dehidrojenaz enziminin fosforile şekli (inaktif şekli)piruvat dehidrojenaz kin.az enzimi ile olur-



(aktif şekli) piruvat dehidrojenaz fosfataz enzimi ile olur. Piruvat dehidrojenaz aktivitesi kendi üzerindeki 3 serin kalıntısının fosfor/anmasıyla düzenlenir. Asetil KoA/KoA, NADH/NAD+ veya ATP/ADP oranlarındaki artma PDH kinaz enzimini aktive ederek, piruvat dehidrojenaz enzimini fosforile ken, defosforile



şekli



kovalent modifikasyonla da yapılır. Asetil KoA/ KoA, NADH/NAD+ veya ATP/ADP oranlarındaki azalma hücre içindeki PDH fosfatazı aktive eder, bu da piruvat dehidrojenazı defosforile yaparak aktifleştirir. Aynı etki insülin tarafından kovalent modifikasyonla



yapar ve inaktif hale getirir.



Aynı



etki glukagon



tarafından



da yapılır. ca+2 ise protein fosfatazı aktif/erken, protein ki nazı inhibe eder ve piruvat dehidrojenaz enzimine stimülasyon yönünde etki eder (sitozolik kalsiyum yükselmesi özellikle kasta kas kasılması anlamına gelir). Piruvat dehidrojenaz kinaz, pirüvat artışı ve dik/oroasetat



Asetil-KoA KoA



varlığı



NAOH



ATP



NAD



NX'



ile inhibe edilir.



Plruvat



Pi



-



İnsOlln



Piruvat dehidrojenaz enzim kompleksi. Sonuç olarak; 1. Yüksek ACoA/CoA, NADH/NAD ve ATP/ADP oranları piruvat dehidrojenaz enzim kompleksini allosterik olarak inhibe ederken, glukagon ise kovalent modifikasyonla inhibe eder. t. Yükselmiş, ca+2, Mg+2, KoA, NAo+ ve ADP miktarındaki artış PDH enzim kompleksini aktive ederken, insülin ise kovalent modifikasyonla aktive eder. Enzim için unutulmaması gereken en önemli al/osterik inhibitör asetil-KoA'dır.



- - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - · · ~ · -···



Daha önce bahsedildiği gibi; ATP, NADH+W ve asetil-KoA düzeylerinin mitokondri matriksi içinde yükselmesi, enerjiden zengin hücre anlamına gelir ve ATP sentezi yönünde çalışan bir enzim olan piruvat dehidrojenaz enzim kompleksi için negatif allosterik efektör görevi yaparlar.



Diğer



taraftan; ADP, NAD+ ve KoA düzeylerinin mitokondri matriksi içinde yükselmesi,



enerjiden fakir hücre anlamına gelir ve ATP sentezi yönünde çalışan bir enzim olan piruvat dehidrojenaz enzim kompleksi için pozitif allosterik efektör görevi yaparlar.



3. SİTRİK ASİT SİKLUSU, KREBS SİKLUSU, TRİKARBOKSİLİK ASİT SİKLUSU (TCA}



Sitrik asit döngüsü tamamen mitokondri matriksinde gerçekleşir. Sitrik asit döngüsünün iki temel amacı vardır:



1. Sitrik asit sik/usu, glikolizde son ürün olarak parçalanmasından lendiği son



oluşan piruvatın, yağ asit yıkımından



gelen asetil-KoA'ların ve aminoasit karbon iskeletlerinin,



ortak oksidasyon döngüsüdür.



Asetil-KoA'nın



oksidasyonu



ve



ketonların



Hp ve C02.'ye oksit-



sırasında



koenzimler (NAD+



ve FAO) elektron alarak indirgenirler. İndirgenmiş ekivalanlardaki elektronlar daha sonra ETZ'ye aktarılır



ve ATP sentezlenir. Katabolizmanın bu aerobik fazı "hücresel solunum" olarak adlandırılır.



Çünkü hücre 0 2



alıp



C0 2 verir.



2. Sitrik asit siklusu bir metabolik



kavşak noktasıdır.



Birçok molekülün okside



edildiği



son ortak yol-



dur; şekerlerin, yağ asitlerinin, amino asitlerin karbon iskeletlerinin, ketonların, ve pirimidinlerin C0 2 ve Hp'ya katabolizasyonunu gerçekleştirir. Aynı zamanda endojen sentezi mümkün birçok molekül Krebs döngüsü ara elamanları üzerinden sentezlenir; yağ asitleri, kolesterol, keton cisimleri, nonesansiyel amino asitler, pürinler- pirimidinler, hem prostetik grubu gibi. Krebs döngüsü karbonhidrat, lipid ve aminoasit



metabolizmalarını birleştirmektedir.



1. BASAMAK: Sitrik asit siklusunun ilk reaksiyonunda iki karbonlu asetil-KoA altı karbonlu sitratı oluş­ turmak üzere, asetil grubunu dört karbonlu oksaloasetata verir. Reaksiyon sitrat sentaz enzimi ile katalizlenir ve sitrat oluşurken KoA ortama serbest bırakılır. Bu reaksiyon ekzergonik bir reaksiyondur ve yüksek miktarda enerji



ısı



olarak kaybedilir ve bu enerji



kaybı



bu



basamağın



geri dönmemesini garanti eder. Dön-



güdeki düzenleyici basamaklardan ilkidir. Bu reaksiyon sitrik asit siklusunun bir ara ürünü olan oksaloasetatı kullanır



ve bir başka ara ürününü oluşturur (sitrat). Bu nedenle asetil-KoA'nın siklusa girmesi ile siklus



ara ürünlerinin net üretimi veya tüketimi olmaz. Sitrat aynı zamanda



yağ



asitlerinin sitozolik sentezi için asetil-KoA



kaynağıdır.



Sitozolik sitrat,



yağ



asiti



sentezinin al/osterik enzimi olan asetil-KoA karboksilazı aktive eder. glikolizin al/osterik enzimi olan PFK-1'i inhibe eder.



Şekil



5~22! Sitrik asit siklus:1;1



Aseti--CoA H~ ,o, ••



•+•'-'



·--~·-·-••,A,t Sitrat~,



Oksaloasetat



H~



Akonitat Malat



H:P Fumura:z



u-KG



Süksınil• k' --·.,-...----A··



KoA



CO



2



Gt>P Sitrik asit siklusu, glukozun oksidasyonundan oluşan piruvatın, yağ asitlerinin (~-oksidasyon), keton cisimlerinin ve amino asitlerin Hp ve CO/ye okside olduğu son ortak yoldur. Piruvat, yağ asitleri ve keton cisimleri krebs döngüsüne asetil-KoA'ya dönerek girerler.Aminoasitler ise metabolize olurken bir kısmı asetil-KoA üzerinden bir kısmıda krebs döngüsünün diğer ara elemanları üzerinden döngüye girerler. Elde edilen indirgenmiş ekivalanlar (NADH+W ve FADH 2 ) ise elektronlarını ETZ'ye aktarırlar.



2. BASAMAK: Sitrat daha sonra akonitaz (akonitat hidrataz) enzimi ile akonitat ara maddesi üzerin-



den izositratı oluşturur. Akonitat hidrataz enzimi yapısında bir Fe-S merkezi içerir. Reaksiyon çift yönlüdür ve flurroasetat ile inhibe edilir. 3. BASAMAK: İzositrat, izositrat dehidrogenaz ile irreversible olarak -ketoglutarata oksidatif dekar-



boksile olur. Bu basamakta, siklusta ortaya çıkan üç NADH+W'dan ilki ve C0 2 açığa çıkar. Enzimin çalışması için Mg+2 ve Mn+2 iyonlarına ihtiyaç vardır. Düzenleyici basamaklardan ikincisidir. izositrat dehidrogenaz; ADP ile aktive, ATP ve artmış NADH/NAD oranı ile inhibe olur. 4. BASAMAK: -Ketoglutaratın süksinil KoA'ya oksidatif dekarboksilasyonudur ve -ketoglutarat dehidrogenaz enzim kompleksi ile katılır.



sağlanır.



Reaksiyonda C0 2 ve ikinci NADH+W



oluşurken



KoA tekrar



yapıya



Bu enzim kompleksi piruvat dehidrogenaz enzim kompleksi ile benzerlik gösterir. Yine piruvat de-



hidrogenaz gibi üçlü bir enzim sistemidir ve koenzim olarak tiaminpirofosfat, lipoik asit, FAD, NAD ve KoA kullanır.



Arsenit bu reaksiyonu inhibe eder. Döngünün üçüncü ve son düzenleyici basamağıdır.



5. BASAMAK: Süksinil-KoA, süksinat tiokinaz enzimi (veyc:ı:süksinil CoA s~ntetaz) ile süksinata çevrilir. Bu reaksiyon bir substrat düzeyinde fosforilasyondur ve 1 mol GTP açığa Oluşan



KoA yine yapıdan



ayrılır.



GTP nükleozid difosfat kinazla ATP'ye çevrilir.



Süksinil-KoA krebs döngüsünü yıda



çıkarken



karbon atomu



taşıyan yağ



diğer



metabolik olaylara



bağlayan



ara maddelerden biridir. Tek sa-



bazı



amino asitlerlerden kaynaklanan



asitlerinin oksidasyonundan veya



propionil-KoA'dan sentezlenebilir. Süksinil-KoA başlıca hem sentezinde kullanılır. 6. BASAMAK: Süksinat, süksinat dehidrogenaz enzimi ile fumarata oksitlenir. Süksinat dehidrogenaz



mitokondri iç membranına sıkıca bağlı tek krebs döngüsü enzimidir. Geri dönüşümlü olan bu reaksiyonda indirgenmiş



koenzim olan FADH 2



oluşur. Süksinatın yapısal eşdeğeri



olan malonat süksinat



kompetetif olarak inhibe eder. Fumarat sitrik asit sik/usunu üre sik/usu ile



dehidrogenazı



birleştiren bileşiktir.



7. BASAMAK: Fumaratın malata geri dönüşlü hidrasyonu fumaraz (fumarat hidrataz) enzimi ile katalizlenir. 8. BASAMAK: Son basamak malatın NAD-bağlı malat dehidrogenazla oksaloasetata oksidasyonudur.



Bu reaksiyonun standart serbest enerji değişimi endergoniktir (8G'si pozitiftir). Ancak fizyolojik şartlarda, oksaloasetatın



yesinde gelişir.



yüksek ekzergonik olan bir sonraki tepkimesi (asetil-KoA ile birleşerek sitrat oluşumu) sa-



oksaloasetatın



mitokondri içi konsantrasyonu çok



Döngüdeki üçüncü NADH+W'da burada



düşük



düzeyde tutulur ve reaksiyon



sağa doğru



oluşur.



Siklusda ara ürünlerin net bir üretimi ve tüketimi yoktur. Bir döngüde 4 çift elektron transferi olur ve bir tane de substrat düzeyinde GTP (ATP'ye çevrilir) elde edilir. Sonuçta krebs siklusunun her dönüşünde: 3 adet NADH+W 3 adet FADH 2 3 adet GTP üzerinden ATP eldesi olur. Dolayısı



ile asetil-KoA



başına



bir döngüde;. NADH+W



başına



2,5 ATP, FADH 2



substrat düzeyinde olmak üzere 10 ATP elde edilir (Harper NADH+W



başına



saplar ve 12 ATP şeklinde hesaplar). Her glukoz için iki piruvat oluşur.



Dolayısı



iki adet asetil-KoA girer. Glukoz



başına



elde edilen toplam



başına



3 ATP, FADH 2



1,5 ATP ve birde başına



2 ATP he-



ile her glukoz başına döngüye



değerler yukarıdaki değerlerin



iki



katıdır.



Dört farklı B vitamini döngü için gereklidir. Bunlar, NAD+ yapısında niasin (B 3 ), FAD yapısında riboflavin (B2 ), KoA yapısında pantotenik asit (B 5) ve a-ketoglutarat dehidrojenaz yapısında ise tiamin pirofosfattır.



Sitrik asit döngüsü



bileşenleri



ile



deleri, biyosentetik öncüller olarak



diğer



döngüler arasında



kullanılmak amacıyla



geçişler vardır.



Bu yüzden sitrik asit döngüsünün ara maddelerinin



uzaklaştırılacakları



döngüden



tepkimelerle de yerlerine konabilirler. Ara maddelerin döngüye



giriş



Sitrik asit döngüsü ara mad-



ve



konsantrasyonları



çıkışları arasında



her zaman sabit



gibi, anaplerotik bir denge



kalır.



vardır.



Alanın



1zolösin



Slstein Glisln Hldrokslprolln Serin Treonin Triptofan



Lösin Trlptofan



,--.-,~~~:-ı -Glutemat



Ts



a- •to



tarat



i



Arglnln Hlstldln



Glutamln Prolln



sıtrıt



lzolösin



Sitrik ıalt



\ 'Pl'tat



döngılsO



I SOksinll-KoA j -{ )



Metlyonln



Valin



Treonln



Asetoasetll-K oA



~



t_O_k_sa_lo_a_s_t!___at-ı



Lizln Fenllalanin Trlptofan Tirozin



J§imarat 1__f



t



Lösln



7



Aspartat -



Fenllalınin Tlrozln



Asparagln



Amino asitler depo edilmezler, dolayısı ile bir amino asit hücrede bir protein sentezi için kullanılmayacaksa okside edilir. Oksidasyondaki ilk şart amino asidin NH 3 grubunun transaminasyon veya deaminasyon gibi bir reaksiyonla uzaklaştırılmasıdır. Daha sonra geri kalan karbon iskeleti krebs döngüsüne uygun noktadan aktarılarak katabolibolize edilir. Endojen sentezlenen amino asitlerin de-- - çoğunun sentez öncülü yine bu döngüden alınır. -



-



~



Şekil 5.24: Krebs döngüsü ara molekülleri üzerinden dljer metabolik toİaklira



YqlşlU,rt



Glukoz-



Steroller



l



Fosfoenolplrunt



l



Serin



Gllsln Sfstelo



,



/



,/ ,l' Aspartat/ Asparajio



l



Ptrimidln



//



:~~~!1;$~3s;;Sitrik aşit döngüsünün diğer metabolik yol aklarla ilişkisi Pimvat dehidrojenaz



Piruvat _ _ _ _ _ - } ASCtİI-CoA H 20 Piruva~ karboks;~az



~ Oksaloasetat akonitaz



H 20



Akonitat akonitaz lzositrat



FADH2



Süksinil-



KoA



GDP



Sitrik asit döngüsünün diğer metabolik yolaklarla ilişkisi. • Oksaloasetat üzerinden glukoz yapımına (karaciğer, böbrek gibi glukoneojenetik dokularda gerçekleşen glukoneogenez) gidilebilir. Piruvat karboksilaz ile piruvattan oksaloasetat oluşumu anaplerotik bir tepkimedir. Krebs döngüsü sırasında ortamda asetil-KoA ile birleşecek yeteri kadar oksaloasetat yoksa, asetil-KoA miktarı mitokondrial matrikste yükselir ve piruvat karboksilaz enzimini allosterik olarak aktive eder. Piruvat karboksilazın aktivasyonu piruvattan oksaloasetat oluşumu ile sonuçlanır. Böylece asetil-KoA ile birleşecek kadar oksaloasetat yapılmış ve döngüde asetilKoA'nın birikimi önlenmiş olur (anaplerotik tepkime: yerine koyma tepkimesi). Piruvat karboksilaz, aslında glukoneojenezin ilk ve allosterik enzimidir. Dolayısı ile aslında glukagon hakimiyetinde aktif bir enzimdir. Ancak insülin hakimiyetinde karaciğerde mitokondri matriksinde yükselen asetil-KoA düzeyleri enzimi allosterik olarak aktive eder ve eksik olan oksaloasetat yerine konur. Enzim hem açlıkta hem de toklukta aktif olan allosterik enzim diye de nitelenir. • Asetil-KoA'nın fazlası karaciğer ve yağ dokusunda sitrat sayesinde sitozole çıkar ve bu asetilKoA'lardan yağ asidi sentezine gidebilir. Ayrıca yağ asitleri birçok hücrede okside edilmek (f3-oksidasyon) için mitokondri matriksine girerler ve asetil-KoA oluşturarak okside olurlar (lipid metabolizmasında daha ayrıntılı bahsedilecektir). • Tüm dokularda sitozole çıkan asetil-KoA'lar sayesinde endojen kolesterol sentezi gerçekleşir. • Karaciğer asetil-KoA'ları keton yapımında kullanabilir. Karaciğer dışındaki mitokondrisi olan diğer ı dokular ise keton cisimlerini asetil-KoA'ya parçalar ve krebs döngüsünde okside ederler. • Aminoasitlerin amino grupları uzaklaştırıldıktan sonra geri kalan karbon iskeletleri krebs döngüsünün ara elemanları üzerinden katabolize edilir. Endojen sentezlenebilen amino asitlerin çoğuda krebs döngüsünün ara elemanları üzerinden sentezlenir.



Şek115.~6: Sitı:ab.ri simıole çık111



Palmitat



(Yağ



Glukoz......- Plruvat



rderl) ,.,



Asetll•KoA



.O



8:



1 Sltrat



llvaz Oksaloasetat



Sltrat



~



Sitrat



Sitozot



Yemek sonrası dönemde özellikle karaciğer ve yağ dokusunda glukozun oksidasyonundan gelen enerjinin fazlasıy­ la yağ asidi sentezlenir. Yağ asidi sentezi için substratlar asetil-KoA'lardır. Fakat asetil-KoA mitokondrial matrikste oluşur ve yağ asidi sentezi sitozolik bir süreçtir, bunun için asetil-KoA'lar sitozole taşınmalıdır. Gerek mitokondri içinde yükselen ATP ve NADH+H+'nın krebs döngü enzimleri üzerindeyapuğı negatifallosterik inhibisyon gerekse akonitaz enziminin substratına doyması sitratın matriks içindeki konsantrasyonunu arttırır ve sitrat sitozole çıkar. Bu sayede yağ asidi sentezi için asetil-KoA'lar sitozole taşınmış olur. Sitratın sitozole çıkışından daha sonra ayrın­ tılı olarak bahsedilecektir.



::LLSITRIK A.SiT SU