Transcript HÜCREN*N K*MYASAL YAPISI
HÜCRENİN KİMYASAL YAPISI
Organik bileşikler
• Hücrenin en büyük moleküllerini organik moleküller oluşturur. Bu moleküllerin hepsinin ortak özelliği mutlaka
karbon
,
hidrojen oksijen
ve moleküllerinin üçünün bir arada bulunmasıdır.
Organik molekülleri meydana getiren temel birimler (
monomer
) birbirlerine kimyasal bağlarla bağlanarak zincir şeklinde uzayıp büyük moleküllü bir hale (
polimer
) dönüşürler. Bu olaya
POLİMERLEŞME
denir.
Monosakkaritler (basit şekerler)
Karbonhidratların monomerik birimidirler
Hücre içerisinde bulunan organik molekülleri beş ana gruba ayırarak incelemek mümkündür Karbonhidratlar Lipitler Proteinler Vitaminler Nükleik asitler
Karbonhidratlar
Karbonhidrat sulu karbon anlamına gelir. C, H ve O’den meydana gelmiştir. Birinci sırada enerji verici , üçüncü sırada yapı maddesi dir.
Karbonhidratlar denildiğinde tüm
şekerli cisimler
ile tüm
nişastalı besinler
akla gelmelidir.
İki önemli görevi vardır;
1.
Enerji kaynağı
2.
Yapısal madde Bitkilerde çeperin yapısına, bütün canlı hücrelerde de zarın yapısına katılarak görev yapar. ATP, DNA, RNA, NAD, NADP, FAD’da bulunur
Karbonhidratların fonksiyonları
1) insan diyetinin en önemli kısmını oluştururlar 2) çoğu nonfotosentetik hücrede temel enerji sağlayıcıdırlar 3) yapısal ve koruyucu elemanlar olarak fonksiyon görürler 4) iskelet eklemlerini kayganlaştırırlar ve hücreler arası yapışmayı sağlarlar 5) vücutta lipidlerin, bazı amino asitlerin, glikolipidlerin, glikoproteinlerin ve proteoglikanların ön maddesidirler
Karbonhidratlar kapsadıkları karbon sayısına göre aşağıdaki gibi gruplandırılırlar..
Monosakkaritler Disakkaritler Polisakkaritler
Karbonhidratların sınıflandırılmaları
Monosakkaritler
Monosakkaritler, karbonhidratların en basitidir.
Çoğu basit şeker tatlıdır ve suda eriyebilir. Karbon sayıları 3-9 arasındadır. Sindirime uğramazlar. Yalnızca
ototroflar
sentezlenirler….
tarafından
Karbon sayılarına göre şöyle isimlendirilirler;
• • • • 3 karbonlu şekerler: Triozlar Hidroksiaseton 4 karbonlu şekerler: Tetrozlar Eritroz 5 karbonlu şekerler: Pentozlar 6 karbonlu şekerler: Heksozlar
Monosakkaritlerin sınıflandırılmaları
Pentozlar 5 karbonlu şekerlerdir. Kapalı formülleri C 5 H 10 O 5 En önemlileri şunlardır; Riboz (ATP ve RNA’da bulunur.) Deoksiriboz (DNA’da bulunur.) Ribulozfosfat rol alır.) (Fotosentezin karanlık evresinde
Heksozlar 6 karbonlu şekerlerdir. Kapalı formülleri C 6 H 12 O 6 En önemlileri şunlardır; Gilikoz ( Bal, üzüm ve incirde bol bulunur. Açlık ve koma anında kullanılır.
) Hayvanlar üretemez. Fruktoz ( Bal ve olgun meyvelerde bol bulunur.)
Hayvanlar üretemez.
Galaktoz ( Süt ve süt ürünlerinde bol bulunur.
) tabiatta az bulunur. Hayvansal bir besin
kaynağıdır.
Glukozun zincir ve halka yapısı
Glikozun temelinde…
Fruktoz: meyve şekeri
Galaktoz
Galaktoz: süt şekeri
Organizmadaki önemli heksoz türevleri
• • • • •
Şeker fosfatları Amino şekerler Deoksi şekerler Şeker asitleri Şeker alkolleri
Disakkaritler
İki monosakkaritin bir molekül su çıkararak (dehidrasyon sentezi)
glikozit bağıyla
birleşmeleri sonucu oluşurlar.
Disakkaritler solunuma doğrudan giremezler ve hücre zarından geçemezler. Bunun için hidrolizle tekrar monomerlerine dönüşmeleri gerekir. Bunların en tanınmışları
Maltoz
,
Sakkaroz
(Sükroz) ve
Laktoz
’dur.
Glikoz + Glikoz = MALTOZ Glikoz + Fruktoz = SAKKAROZ (Sükroz) Glikoz + Galaktoz = LAKTOZ
Maltoz ve sükroz bitkilerden, laktoz da hayvanlardan sağlanır.
Polisakkaritler
•
İkiden fazla monosakkaritin bir molekül su açığa çıkararak glikozit bağıyla birleşmesi sonucu oluşurlar.
En tanınmışları selüloz , nişasta ve glikojen dir.
• Selüloz ve nişasta bitkilerde , glikojen ise hayvanlarda görülür.
Nişasta, selüloz ve glikojen gibi polisakkaritlerin yapı taşları glikoz olmasına rağmen bu moleküllerin birbirinden farklı olmasının nedeni glikozların birbirine bağlanışlarının farklı olmasıdır.
Polisakkaritler (Glikanlar)
•
depo homopolisakkaritler
Nişasta Glikojen •
yapısal homopolisakkaritler
Sellüloz Kitin İnulin •
Diğer homopolisakkaritler
Agar-agar Dekstranlar Mannanlar
Nişasta Bitki hücrelerinin temel depo homopolisakkaritidir.
• • • • • • Hayvan hücrelerinde bulunmaz .
Sadece bitkilerde bulunan depo polisakkarittir .
Düz zincirlidir ve alfa glikozit bağı ile bağlanmışlardır .
Suda az çözünür İyot çözeltesi (lügol) ile maviye boyanır . Bitki hücrelerindeki fotosentez sonucu oluşan glikozlar, lökoplast denilen organellerde nişastaya çevrilirler.
• • • • • Nişasta bitkinin
yaprak
,
gövde içi
,
kök
,
yumru tohumlarında
bulunur.
ve Bitki hücresinin fotosentez yapmadığı durumlarda, enerji ihtiyacı nişasta deposundan karşılanır .
Nişasta, bitki hücresi içinde glikozlara sindirilerek hücre solunumuna girer. İnsanda besinlerle alınan nişastanın sindirimi ağır olur ve ince bağırsakta gerçekleşir .
Tükrük bezinde ve pankreastan salgılanan amilaz enzimi, nişastayı parçalayarak glikoz elde edilmesini sağlar .
Glikojen Hayvan hücrelerinin temel depo homopolisakkaritidir.
özellikle karaciğerde ve kasta boldur
Glikojen
• • • • • • Bitkisel hücrelerde bulunmaz.
Sadece hayvansal hücrelerde bulunan glikozun depo şeklidir.
Hayvansal nişasta olarak da isimlendirilir.
Dallıdır ve alfa glikozit bağıyla bağlanmıştır.
Suda çözünür.
İyot ile kahverengiye boyanır.
• • • • Besinle alınan tüm karbonhidrat fazlası hayvanların
kas
ve
karaciğer
hücrelerinde glikojene dönüştürülerek saklanır.
Kas hücreleri enerji ihtiyacı durumunda kendi hücrelerinde depoladıkları glikojeni kullanırlar .
Kan damarı içinde glikojen bulunmaz.
Vücudun enerji ihtiyacı durumunda, karaciğerdeki glikojen sindirildikten sonra glikozlar halinde kana verir.
Selüloz
• • • • Sadece bitki hücrelerinde bulunurlar.
Düzdür ve beta glikozit bağı ile bağlanmıştır .
Suda çözünmez.
Fotosentez sonucu oluşan glikoz hücre dışında birikerek selüloz çeperi ihtiva eder. İnsanlarda ve et yiyen hayvanlarda selüloz sindiriminde görev alacak enzimler yoktur .
• • • Otçul hayvanların sindirim sisteminde
mutual
yaşayan ve selülozu sindiren tek hücreli canlılar bulunur.
Tek hücreli canlılardaki selüloz enzimi, selüloz sindirimini gerçekleştirir.
Yani selüloz ot yiyen hayvanların enerji elde ettiği hammaddedir.
Heteropolisakkaritler (heteroglikanlar)
•
Peptidoglikanlar
bakteriyel hücre duvarlarının rijid komponentidirler • • •
Glikozaminoglikanlar (mukopolisakkaritler) Glikoproteinler Glikolipidler
Hiyaluronik asit, Kondroitin sülfatlar, Dermatan sülfat, Keratan sülfatlar, Heparan sülfat, Heparin Karbonhidrat ve protein birimlerinin birbirlerine kovalent bağlanmasıyla oluşmuş bileşiklerdir hücreler arası iletimden sorumludurlar.
•
Proteoglikanlar
makromoleküller
Karbonhidratların sindirimi ve emilimi
İnce bağırsak lümeni içindeki
glukoz
ve
galaktoz
aktif transportla,
fruktoz
ise kolaylaştırılmış diffüzyonla ince bağırsak epitel hücresi içine alınırlar ve oradan kana geçerler…
Kan şekeri düzeyi
Kan şekeri deyince sıklıkla kan glukoz düzeyi anlaşılır
Sağlıklı bir erişkinde 8-12 saatlik açlıktan sonra enzimatik yöntemlerle ölçüldüğünde 100 mililitrede 70 110 mg
Vücutta bazı olaylar kan glukoz düzeyini düşürücü yönde etkili olurken bazı olaylar kan glukoz düzeyini yükseltici yönde etkili olur ve bu olaylar arasındaki denge ile kan glukoz düzeyi ayarlanmaktadır.
Bu ayarlamada
insülin
,
glukagon
ve
epinefrin
(adrenalin) gibi hormonlar önemli rol oynamaktadır.
Kan glukoz düzeyini düşürücü yönde etkili olaylar 1) Glukozun indirekt oksidasyonu;
glukozun aerobik koşullarda glikoliz ve sitrik asit döngüsüyle yıkılımı.
2) Glukozun direkt oksidasyonu;
yolunda yıkılımı. glukozun pentoz fosfat
3) Glikojenez;
glukozun glikojene dönüşümü.
4) Liponeojenez;
dönüşümü. glukozun yağ asitlerine ve yağa
5)
Glukozdan diğer monosakkaritlerin ve kompleks karbonhidratların oluşumu.
Hücrenin sitoplazmasında altı karbonlu glukozun, on basamakta iki molekül üç karbonlu pirüvata yıkılması olayıdır.
Anaerobik koşullarda pirüvattan laktat oluşur.
Glikolize uğrayan her glukoz molekülü için net 2 molekül ATP oluşmaktadır.
Glikoliz
1. Basamak: Glikoz hücreye girer ve
heksokinaz
enzimi tarafından fosforile edilir. Heksokinaz ATP’den şekere bir
fosfat gurubu
aktarır. ADP çıkışı olur…
ATP
2. Basamak:
Fosfoglukoizomeraz
Glukoz - 6 - fosfat kendi
izomeri
olan Fruktoz – 6 – fosfat ’ a dönüşecek şekilde yeniden düzenlenir..
ATP
3. Basamak:
Fosfofruktokinaz
Bu enzim fosfat gurubunu ATP’den şekere aktarır.
ADP çıkışı olur…
ATP
4. Basamak:
Aldolaz Glikoliz adı bu tepkimeden kaynaklanır. Şeker molekülü enzim tarafından iki ayrı üç karbonlu şekere ayrılır.
Bunlar
Gliseraldehit – 3 – fosfat
ve
Dihidroksiaseton fosfat
’tır.
Bu iki şeker birbirinin izomeridir.
ATP
5. Basamak:
Triozfosfat dehidrogenez
Bu enzim
Gliseraldehit - 3 - fosfat
üzerinde iki tepkimeyi katalizler.
İlk tepkimede elektornların NAD’a aktarılmasıyla bağlanır. ATP kullanılmadan
NADH
oluşur. (çok ekzergoniktir. Fazladan bu enerji sayesinde bileşiğe bir fosfat gurubu daha …)
ATP
6. Basamak:
Fosfogliserokinaz
Nihayet ATP sentezlenir.
ADP girişi olur…
ATP
7. Basamak:
Fosfogliseromutaz
Bu enzim substratın üzerindeki ikinci fosfat gurubunun yerini değiştirir.
ATP
8. Basamak:
Enolaz
Bu enzim bir su molekülü çıkararak, substrat içinde çift bağ oluşturur. Ortaya çıkan molekül
fosfoenolpiruvat
tır.
ATP
9. Basamak:
Piruvatkinaz
Bu enzim substratın ATP çıkışını sağlar.
KAZANÇ BİLANÇOSU
2 ATP harcanır, 4 ATP üretilir. Net kazanç
2 ATP
’dir.
2 NAD kullanaraktan
2 NADH
oluşturulur.
Herbir NADH’tan ETS’de 3 ATP üretilir. Yani eğer Krebs döngüsü gerçekleşirse
6 ATP
daha NADH’lardan sağlanmış olur. 1 glikoz molekülünden 2 molekül
PİRUVAT
oluşur.
Sitrik asit döngüsü (TCA döngüsü)
Aerobik koşullarda glukoz metabolizmasında pirüvattan,
pirüvat dehidrogenaz
enzim kompleksi etkisiyle
asetil-CoA
oluşur. asetil-CoA’nın asetil grupları da mitokondride oksitlenir.
Bir tek glukoz molekülünün tamamen CO 2 ve H 2 O’ya oksitlenmesi suretiyle net 38 adet ATP kazancı olduğu hesaplanabilir.
Glikojenez (Glikojen biyosentezi) Var olan bir glikojen molekülüne glukoz katılır ve glikojendeki glukoz kalıntısı sayısı 1 artmış olur
Kan glukoz düzeyini yükseltici yönde etkili olaylar
1)
Diyetle karbonhidrat alınması
. 2)
Glikojenoliz ;
glikojenin yıkılımı. 3)
Glikoneojenez ;
karbonhidrat olmayan maddelerden glukoz yapılımı.
Glikojenoliz
Glikojen fosforilaz
enzimi, glikojenden bir glukoz molekülünü glukoz-1-fosfat şeklinde ayırır glukoz-1-fosfat,
fosfoglukomutaz
fosfata dönüştürülür etkisiyle glukoz-6 glukoz-6-fosfat, karaciğer hücrelerinin endoplazmik retikulumunda bulunan Mg 2+ -bağımlı
glukoz-6-fosfataz
enzimi tarafından parçalanır ve glukoz serbestleşebilir.
Karaciğerde böylece oluşan serbest glukoz kana geçerek kan glukozunu artırabilir
Glukoneojenez
Karbonhidrat olmayan prekürsörlerden hücre içinde glukoz biyosentezi… Yüksek hayvanlarda büyük oranda karaciğerde olur.