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.