109 81 225 MB
Turkish Pages 432 Year 2017
•
•
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