BİYOKİMYA I (2. DERS)

CANLI MADDEDE YER ALAN KİMYASAL ELEMENTLER:

Evren başlangıçta sadece H ve He’dan oluşmuştu. Bunların termonükleer reaksiyonlara girmesiyle daha ağır elementler-öncelikle karbon, azot, oksijen, sonra da periyodik cetveldeki diğer elementler oluştu.

Bugün evrende, yer kabuğunda ve insan vücudunda bulunan elementlerin karşılaştırılması

CANLILAR TEMELDE 4 ELEMENTTEN OLUŞURLAR:

C, H, O ve N

C

•Bu elementlerin kovalent bağ oluşturma eğilimi yüksek !!

•C-C bağları çok kararlı !

•C, tek, çift ve üç bağ yapabiliyor.

Ancak canlılık sadece bu 4 elementin üzerine kurulu değildir. Organizmalar için gerekli başka elementler de vardır: Kovalent bağ oluşturabilirler. asitlerin yapısında yer alır.

S P

, enerji metabolizmasında önemli rol oynar, nükleik , proteinlerin önemli bir bileşenidir.

Çoğu metal (bazıları katalize yardım eder)

Biyolojik moleküller • • • • • • Küçük organik moleküller Büyük organik moleküller MAKROMOLEKÜLLER molekül ağırlığı 100-10 000 arasında, genelde en fazla 30 kadar karbon atomu taşır, hücre sıvısı içinde serbest şekilde bulunur, • molekül ağırlıkları 10 000 - 1 000 000 arasında Örnekler:

basit şekerler, yağ asitleri, amino asitler, nükleotidler

ve bu gruplardan herhangi birine sokulamayan bazı hücresel bileşikler Görevleri: Bazıları besinlerden alınan enerjinin hücrede yararlı bir forma dönüştürülmesinde görevlidir (bu tip kimyasal reaksiyonların substratları olarak kullanılırlar; ya da ara ürün/ürün olarak sentezlenirler) bazıları makromoleküllerin (polimerlerin) yapı taşları (monomerleri) olarak iş görürler. Makromoleküllerin yıkımı sonucu serbest forma dönüşerek tekrar polimerize olmak üzere bir molekül havuzu oluşturur ya da parçalanırlar, • hücredeki organik maddelerin yaklaşık 1/10' ini oluşturmalarına rağmen, bine yakın farklı çeşitleri bulunmaktadır.

Örnekler:

proteinler

,

nükleik asitler, polisakkaritler, lipidler

olmasa da, yağ asitlerinin polimerleri olarak sentezlenen ve membranlar gibi büyük hücresel oluşumların yapısında yer alan üyeleri makromolekül olarak kabul edilmektedir. Ancak lipidler sınıfında yer alan kolesterol,  karoten vb. küçük moleküller de vardır.

in tüm üyeleri Görevleri: hücre yapısının oluşumundan, devamlılığından ve hücresel işlevlerin büyük bir kısmından sorumludurlar.

Tablo 1.

Bir bakteri hücresinin kimyasal içeriği Su İnorganik iyonlar Şekerler ve öncü maddeleri A mino asitler ve öncü maddeleri Nükleotidler ve öncü maddeleri Ya ğ asitleri ve öncü maddeleri Di ğer küçük moleküller Makromoleküller Toplam hücre ağırlığının yüzdesi Molekül çeşidi 70 1 1 0,4 0,4 1 0,2 26 1 20 250 100 100 50 ~300 ~3000

Canlılıkla ilgili süreçler çok karmaşık !

Bu nedenle bu süreçlerde yer alan moleküllerin çoğu, oldukça büyük ve karmaşık bir yapıya sahip !

Örneğin, en küçük insan kromozomunda yer alan 50 000 000 baz çiftlik DNA molekülünü düşünelim: Toplam uzunluğu 1.7 cm, molekül ağırlığı 3.2 x 10 7 kDa’dur. Diploid bir insan hücresindeki DNA’nın boyu 2 m’yi bulur. Proteinler genelde daha küçüktür (ortalama kütle 50.000 Da), ancak yapı daha karmaşıktır. İmmünoglobulin Mw ~ 150.000 Da (özdeş iki alt birimden oluşur)

Hücrenin kuru kütlesinin büyük bir kısmını dev moleküller, yani

MAKROMOLEKÜLLER

oluşturur.

Bu moleküller

MONOMERLER

’den oluşan

POLİMERLER’

dir.

Bitkilerde hücre duvarının an bileşeni olan selüloz binlerce glukozun birbirine bağlanmasıyla oluşmuş bir POLİSAKKARİTTİR !

İki glukoz molekülü arasından bir molekül suyun ayrılmasıyla oluşan bağ, binlerce glukoz molekülü arasında da oluşur. Yapıda yer alan her bir glukoza

GLUKOZ KALINTISI (BAKİYESİ)

denir.

Bu polimeri oluşturan monomerler aynı tipte olduğundan bu polimere HOMOPOLİMER adı verilir.

Buna karşın pek çok polisakkarit, tüm nükleik asitler ve proteinler HETEROPOLİMER’dir, yani farklı tipte monomerlerden oluşurlar.

Örneğin, nükleik asitler 4 çeşit nükleotidin polimerleridirler. Bu nedenle POLİNÜKLEOTİTLER de denir. DNA’da yer alan nükleotit kalıntılarından biri (deoksiadenozin monofosfat)

Proteinler 22 çeşit amino asitten oluşan polimerlerdir. Amino asitler peptit bağı ile birbirine bağlandığından, protein zincirlerine POLİPEPTİTLER de denir. (amino asit sayısı 10’nun üzerine çıktığında, genelde protein olarak adlandırılır.) Proteinlerde yer alan amino asit kalıntılarından biri: tirozin

POLİMERLER HÜCRENİN YAPISAL VE İŞLEVSEL MAKİNESİNİN BÜYÜK BİR BÖLÜMÜNÜ OLUŞTURURLAR:

Polisakkaritler DNA & RNA Proteinler

Yapısal bileşenler olarak (ör. Selüloz) Biyolojik enerji deposu olarak (ör.Nişasta) Biyolojik bilginin saklanması, aktarımı ve anlatımında görev alırlar. Çeşitlilik açısından en zengin makromolekül grubu. Dolayısıyla biyolojik fonksiyonları da çok çeşitli! Hem yapısal hem de işlevsel olarak pek çok görevleri vardır.

Proteinlerin biyolojik fonksiyonlarına göre sınıflandırılması

Sınıf Örnekler Enzimler Depo proteinleri Transport proteinleri Kontraktil proteinler Ribonükleaz, tripsin, üreaz Kazein (süt), gliadin (bu (yumurta) Aktin, miyosin ğ day), ovalbumin Hemoglobin, miyoglobin, serum albumin Koruyucu proteinler Toksinler Hormonlar Yap ı sal proteinler İ Antikorlar, fibrinojen, trombin (kan) Y ı lan zehiri, risin (tohum) nsulin, somatotropin Keratin, kollajen, elastin

Hücre için önemli bir başka molekül grubu da LİPİTLERdir.

Hidrokarbon bakımından zengin bu moleküller, hücrenin sulu ortamında çözünmezler. Bu nedenle de hücredeki en önemli işlevleri membranların yapısal bileşeni olmalarıdır.

Biyokimyacılarla biyologların çalıştıkları objelerin büyüklük açısından karşılaştırılması.

Yapıları gözlemleyebilmek için kullanılan farklı yöntemler okların içinde gösterilmiştir.