Biyokimya Slaytlari

• Sanflippo Sendromu (MPS III) 21.09.2017 • Morquio Sendromu (MPS IV): Galaktozamin-6- GLİKOPROTEİNLER sülfataz enzim eksikliği vardır. Nörolojik bulgu ve zeka geriliğinin olmamasının yanında iskelet • Glikoproteinler, polipeptid iskeletlerine kovalent deformiteleri aşırı derecede mevcuttur. olarak bağlı oligosakkarit zincirleri içeren proteinlerdir. • Morateaux Sendromu (MPS VI): Arilsülfataz B • GAG’lardan kh içeriklerinin az olması ile ayrılır ve eksikliğine bağlı dermatan sülfat birikir. glikoproteinlerin karbonhidrat zinciri genellikle dallıdır. • Sly Sendromu (MPS VII): β-glukronidaz enzim eksikliği vardır. En nadir tiptir. • Oligosakkaridler proteinlere N veya O glikozid bağı ile bağlıdır. İŞLEV GLİKOPROTEİNLER Çatı molekülü Kollajen Kayganlaştırıcı ve Müsinler koruyucu ajan Taşıma molekülü Transferrin, seruloplazmin İmmünolojik molekül İmmunoglobulinler, doku uyuşmazlığı antijenleri Hormon Koryonik gonadotropin (hCG), tiroid stimüle eden hormon (TSH) Enzim Çeşitli, örn: alkalen fosfataz Hücre bağlanma- Hücre-hücre (sperm-oosit), virus-hücre, bakteri- tanıma noktası hücre ve hormon-hücre etkileşimlerine katılan çeşitli glikoproteinler Albümin dışındaki tüm plazma proteinleri Hücre zarı proteinlerinin büyük bir kısmı Özgül karbonhidratlarla Lektinler, selektinler (hücreye bağlı lektinler), Bazı hormonlar etkileşim antikorlar • Doğada 200 kadar şeker varsa da Lektinler; glikoproteinlerin oligosakkarit zincirlerinde bunların sadece sekiz tanesi sık olarak bulunur. • Karbonhidratlara yüksek ilgi ve özgüllükle bağlanan proteinlerdir. glukoz, ksiloz galaktoz, N-asetilglukozamin • Lektinler çok geniş kapsamlı hücre-hücre mannoz, N-asetilgalaktozamin tanınması ve adezyon işlevlerinde görev fukoz, N-asetilnöramik (sialik asit) yaparlar. • Birçok plazma proteinin oligosakkarit zincirinin uç kısmında sialik asitler bulunur. 11

21.09.2017 • Sialik asidin “sialidaz” enzimi ile koparılması • Benzer bir mekanizma yaşlı eritrositlerin yaşlı proteinlerin yıkılması ve yenilenmesi için kandan uzaklaştırılmasında rol oynar. bir işaret niteliği taşır. • Eritrositler yeni sentez edildiklerinde plazma • Hepatositler plazma zarları lektin molekülleri membranlarında sialik asitle biten içerirler (asialoglikoprotein reseptörleri) ve bu oligosakkarit zincirli glikoproteinleri vardır. lektinler uç kısımlarından sialik asit koparılmış galaktozlara bağlanırlar. (seruloplazmin) • Yaşlandıkça bunları kaybeder ve dolaşımdan uzaklaştırılırlar. Selektinler; • Hücre-hücre tanınmasında ve adezyonda aracılık eden ve hücre zarında bulunan bir lektin ailesidir. • Birçok patojen, kendilerini konakçı hücreye • H.pylori’nin lektinlerinin tanıyıp bağladığı hücre yapıştırmaya sağlayan lektinleri içerirler. oligosakkaritlerinin başında Leb oligosakkariti gelir ki bu oligosakkarit O kan grubu determinantıdır. • Helicobacter pylori gastrik epitel hücrelerinin oligosakkaritleri ve kendi yüzeyindeki • Leb oligosakkaritinin kimyasal analoğu ağız yoluyla lektinlerin etkileşimi sonucunda midenin alındıktan sonra bakteriye bağlanamak için gastrik epitel hücrelerine bağlanır. epitel ile yarışır. • Bakteri toksinleri ve viruslar da yine lektinler içerirler ve hücrelere bu yolla bağlanırlar. 12

21.09.2017 Glikoproteinlerin sentezi: • Önce GER’da protein sentezlenir ve ER lümenine verilir. • Proteinler ER’da ilerlerken oligosakkarit zincirleri eklenir. • Bu glikoproteinler sonra golgiye geçerler. • Golgide ECL alana salınacak olan proteinler I-Hücre hastalığı lümende serbest olarak bulunurken, hücre zarı yapısına katılacak olanlar, golgi zarına katılırlar. (inklüzyon hücresi hastalığı): • Glikolizasyon hem ER’un hem de golginin ortak • Mannozu fosforilleme yeteneği bozulmuştur. yürüttüğü bir işlemdir. • Man-6-P oluşumunda problem vardır ve bu • Glikolizasyonu inhibe eden moleküller: yüzden sentezlenen lizozomal proteinler tunikamisin, lizozomlara yerleştirilemez. deoksinojerimisin, • Hastaların serum örneklerinde ise bu lizozomal swainzonin’dir. enzimlerin çok yüksek düzeylerde bulunduğu saptanmıştır. • Lizozomal enzimler sentezlenmekte fakat lizozom içine verilememekte, dolaşıma salınmaktadır. Glikoproteinlerin yıkımı: • Bu enzimlerdeki eksiklikler glikoproteinlerin anormal yıkımı ile sonuçlanır ve dokularda anormal yıkılmış • Glikoproteinlerin oligosakkaridlerinin yıkımı glikoproteinlerin birikimi çeşitli hastalıklara yol açar. lizozomal hidrolazların yaptığı bir paket tarafından sağlanır. • Bu hastalıklar arasında en iyi bilinenleri; -nöraminidaz -galaktozidaz mannozidoz (-mannozidaz) -heksozaminidaz fukozidoz (-fukozidaz), - ve -mannozidaz siyalozidoz (-nöraminidaz), -N-asetilgalaktozaminidaz, aspartilglukozaminüri (aspartilglukozaminidaz) -fukozidaz, Schindler hastalığıdır (N-asetilgalaktozaminidaz). endo--N-asetilglukozaminidaz aspartilglukozaminidaz 13

GLİKOJEN METABOLİZMASI 21.09.2017 • Glikojen hayvanlarda karbonhidratların temel depo şeklidir. • Vücudun başlıca glikojen depoları iskelet kası ve karaciğerdedir. • Kc oransal olarak, kas kitlesel olarak daha fazla glikojen depolar. • Kc glikojeni açlıkta kan glukoz düzeyini belirli sınırlar Glukojen sentezi içinde tutmaya çalışırken; kas glikojeni, kas kasılması sırasında ATP sentezi için enerji deposu olarak görev • Substrat glukoz-6-fosfattır. yapar. • Sentez tamamen sitozolde gerçekleşir. • Sentezdeki ilk basamak • 12-18 saat açlıktan sonra Kc glikojeni hemen hemen boşalırken, kas glikojeni kısa süreli açlıklardan etkilenmez. • Düz zincirler 1-4 glikozid bağ, dallanmalar 1-6 glikozidik bağı içerir. • UDP-glukoz bir şeker nükleotidir. • Daha sonra UDP-glukozun 1 numaralı C atomu glikojen zincirinde indirgen olmayan uçtaki glukozlardan birinin 4 • Şeker nükleotidleri monosakkaritlerin, numaralı C atomu ile glikojen sentaz enziminin yardımıyla disakkaritlere, glikojene, nişastaya ve birleşir. karmaşık hücre dışı polisakkaritlere polimerleşmesinin substratlarıdır. • Glikojen sentazın çalışabilmesi için bir glikojen zinciri mutlaka olmalıdır. • Dallanma noktalarını oluşturan enzim amilo [1-4][1-6] transglukozidaz veya glikozil [4-6] transferaz olarak adlandırılır. 1

21.09.2017 • Dallanma noktaları oluştuktan sonra bu Glikojen sentaz uçlardan zincir uzaması yine glikojen sentaz ile olur. α-1,4-glikozid bağı α-1,6-glikozid bağı • Dallanmanın fazla olması; 1. Glikojen molekülünün suda çözünürlülüğünü artırır. 2. Enzimlerin etkileyebileceği uç sayısı arttığı için glikojen yapım ve yıkım hızı da artmış olur. Glikozil [4-6] transferaz 2

21.09.2017 • Glikojen kalıbı yoksa glikojenin denen bir protein • Glikojenin daha sonra glikojen sentaz enzimini glikojen ana kalıbını oluşturur. sıkıca bağlar. • Glikojenin, hem üzerine ilk UDP-glikozların • Daha sonra 7 UDP-glukoz kalıtı daha yapıya bağlanması için bir primer olarak görevi üstlenir, hem katılır ve 8 glukoz birimi içeren öncü glikojen de bu UDP-glukozların bağlanması için enzim görevi zinciri sentezlenmiş olur. yapar. • Bu noktadan sonra glukozların bağlanması • İlk UDP-glukoz glikojenin molekülünün üzerindeki bir glikojen sentaz enzimine devredilir. tirozin kalıntısına glikojenin molekülünün glukozil transferaz aktivitesi sayesinde kovalent olarak bağlanır. Glikozil transferaz Glikojen yıkımı aktivitesi • Glikojenin 1-4 bağlarının yıkılması ile glukoz-1-P, Tirozin her 1-6 bağının yıkılması ile de serbest glukoz elde edilir. • Glikojen fosforilaz, indirgenmemiş uçtaki glukozil kalıntılarını 1-4 bağlarını yıkarak ayırır. • Bu hız kıstlayıcı basamaktır. • Glikojen fosforilazca açığa çıkarılan glukoz-1-P’lar, fosfoglukomutaz ile glukoz-6-P’a çevrilir. • Glikojen fosforilaz, 4 glikozid kalıntısı kalana kadar Glikojen fosforilaz glikojen molekülünden glukoz-1-P koparır. • 1-6 bağından sonraki dört glukozun üçünü oligo- (1-41-4) glukantransferaz enzimi ile başka bir indirgenmemiş uca transfer eder. • Kalan tek -1,6 glikozidik bağ ise amilo -1,6 glikozidaz enzimi ile hidrolize edilerek, serbest glukoz açığa çıkararılır. 3

Glukoz-1-P 21.09.2017 Glukantransferaz α-1,6-glikozidaz • Az miktarda glikojen, lizozomal enzim olan 1-4 • Glikojen sentez ve yıkımının düzenlenmesi 2 glukozidaz (asit maltaz) tarafından devamlı şekilde kontrol edilir. olarak yıkılır. 1. Glikojen sentaz ve glikojen fosforilazın • Bu yolun amacı tam olarak bilinmemektedir. allosterik kontrolü • Asit maltaz eksikliğinde, glikojen depo hastalığı 2. Glikojen sentez ve yıkımının hormonal olarak Tip 2 (pompei hastalığı) hastalığı görülür. kontrolü (kovalent modifikasyon) 4

21.09.2017 • Glikojen sentaz ve glukojen fosforilaz enzimleri glukoz • Kovalent modifikasyon ise cAMP miktarı ile metabolizmasının diğer düzenleyici enzimleri gibi kontrol edilir. hücrenin enerji gereksinimi ve metabolitlerinin düzeyine göre yanıt verir. • Glukagon, adrenalin gibi hormonlar cAMP miktarını arttırırlar. • Glikojen sentezi, enerji (ATP) ve substrat (Glukoz-6-P) miktarı yüksek olduğu zaman uyarılırken, enerji ve • İnsülin etkisinde ise hem fosfodiesteraz glukoz düzeyleri düşük olduğunda glikojen yıkımı (cAMP’yi parçalar) uyarılır hem de bir protein izlenir. fosfataz aktiflenerek iki enzim de defosforile edilir. • Toklukta Glukoz-6-P artışı glikojen sentazı allosterik olarak aktive ederken, aynı zamanda glikojen fosforilazı allosterik olarak inhibe eder. • Glikojen sentaz a  defosforile aktif • Glikojen sentaz b  fosforile inaktif • Glikojen fosforilaz a  fosforile aktif • Glikojen fosforilaz b  defosforile inaktif • Kas fosforilazı ayrıca Ca ile aktiflenir. GLİKOJEN METABOLİZMASI BOZUKLUKLARI • Kas kasılması sırasında, hızlı ve acil şekilde glukoz ihtiyacı vardır ve bu glukozlar başlıca glikojen 5 deposundan elde edilir. • Sinir uyarısı kas hücresi sarkoplazmik retikulumdan Ca salınımına neden olur. • Ca kalmoduline bağlanır ve fosforilazı cAMP bağımlı protein kinazca fosforile edilmesine gerek kalmadan aktifleştirir.

21.09.2017 • Tip 0: Glikojen sentaz Kc’de eksik olmasından • Tip Ia (Von Gierke Hastalığı): Glikojenoliz ve kaynaklanan bir hastalıktır (kas hücrelerinde enzim glikoneogenez yollarında glukoz yapımında en normaldir). son basamağı katalizleyen glukoz-6-fosfataz enziminin Kc, böbrek ve barsaktaki • Yaşamın ilk yıllarında açlığı takiben hipoglisemik eksikliğinden ortaya çıkan bir hastalıktır. konvülsiyonlarla ortaya çıkar. • Glikojenoliz ile Kc’de yeterince glukoz • Ketozis belirgindir. oluşamadığı için ciddi bir açlık hipoglisemisi görülür. • Glikojen depo hastalıklarının diğer bulguları görülmez. • Yağlı Kc ve hepatomegali olur. • Sık beslenme önerilir. • Kc kaslardan gelen laktatı glukoneogenezde • Glukoz yapımındaki yetersizlikten dolayı metabolik kullanamayacağı için hiperlaktikasidemi yakıt olarak yağların metabolize olması görülür. hiperlipidemiye yol açar. • Laktik asidozdan dolayı vitamin D rezistans • Yağların aşırı mobilize olmasıyla keton cisimleri artar. rikets ve fanconi sendromu gelişebilir. • Metabolik asidoz meydana gelebilir. • Ayrıca glikoz-6-P’ın heksozmonofosfat yolunu aktiflemesiyle pentoz fosfat ve fosforibozil • Glikojen depoları artmıştır. pirofosfat artışı sonucu gut artriti ile hiperürisemi görülür. • Bu artan glikojen depolarının yapıları normaldir. • Tip Ib: Glikoz-6-fosfataz aktivitesi normal • Tip II (Pompe Hastalığı): olmasına rağmen glikoz-6-P’ın mikrozomal • Lizozomal enzim eksikliğine bağlı olarak membrana taşınmasında bozukluk vardır. gelişen tek glikojen depo hastalığıdır. • Klinik Tip 1a’ya benzer ancak bu hastalarda nötropeni de görülür. • α-1,4-glikozidaz (asit maltaz) enzimi eksiktir. • Bundan dolayı enfeksiyona yatkınlıkları • Hipertrofik kardiyomyopati gelişir. artmıştır. • Hastalar erken çocukluk döneminde kaybedilir. 6

21.09.2017 • Tip III (Forbes, Cori Hastalığı): • Tip IV (Anderson Hastalığı): • Dal yıkıcı enzim (amilo 1-6 glikozidaz) eksikliği vardır. • Dal yapıcı enzim (glikozil α-4:6 transferaz) • Dallı polisakkarid birikimi görülür (limit dekstrinosis). eksikliği vardır. • Açlık hipoglisemileri, hepatomegali, myopatiler görülür. • Tip V (Mc Ardle): • Tip VI (Hers Hastalığı): • İskelet kası glikojen fosforilaz eksikliği vardır. • Kc glikojen fosforilazı eksiktir. • Ağır egzersize belirgin intolerans vardır. • Tip VII (Tauri Hastalığı): • Fosfofruktokinaz eksikliği vardır. • Egzersiz sırasında laktat düzeyinde yükselme olmadan krampların görülmesi karakteristiktir. • Prognoz iyidir. • Tip VIII: Kc fosforilazı inaktiftir. GLUKONEOJENEZ VE KAN GLUKOZUNUN DENETİMİ • Tip IX: Kc fosforilaz kinaz enzimi eksiktir. • Tip X: Kc ve kasta cAMP bağımlı kinaz aktivitesi yoktur. • Tip XI: Nedeni bilinmeyen bir şekilde asidoza eğilim, vitamin D rezistans rikets oluşur. 7

21.09.2017 • Glukoneogenezde kullanılan ana substratlar, glukojenik aa’ler, laktat, gliserol propiyonat • Glikolizin üç basamağı hariç diğer bütün enzimleri bu iki yol arasında ortaktır. 1. Hekzokinaz veya glukokinaz 2. PFK-1 3. Piruvat kinaz • Bu üç basamakta serbest enerji değişimi büyüktür. 1. Piruvatın PEP’e çevrilmesi: Piruvat karboksilaz ilk düzenleyici enzimdir ve pozitif düzenleyici effektör olarak asetil KoA’ya • İlk basamakta piruvat karboksilaz enzimi, ATP ihtiyaç duyar. harcayarak CO2 ve biyotin varlığında piruvatı oksaloasetata (OAA) çevirir. • Biyotinin bu reaksiyondaki görevi HCO3’den gelen CO2’yi enzime bağlamaktır. 8

• OAA kendi başına mitokondri iç zarını 21.09.2017 geçemez. Malat mitokondri iç zarını kolaylıkla kendisine • Bu yüzden yine mitokondri de bulunan malat ait taşıyıcı ile geçer ve sitozole çıkar. dehidrojenaz enzimi ile malata indirgenir. Sitozolde bu basamak sitozolik malat dehidrojenazla geri döner ve tekrar OAA oluşur. Böylece mitokondri içindeki piruvat sitozole OAA olarak taşınmış olur. • Bu sitozolik OAA sonra fosfoenolpiruvat karboksi Glukoneojenezde piruvattan PEP eldesi için 1 kinaz (PEPCK) enzimi ile fosfoenolpiruvata (PEP) ATP ve 1 GTP olmak üzere iki yüksek enerjili çevrilir. fosfat bağı harcanır. • Bu tepkime Mg+2 bağımlıdır, fosfat vericisi olarak GTP’ye ihtiyaç duyar ve piruvat karboksilaz basamağında yapıya dahil edilen CO2 serbest bırakılır. Mitokondri içindeki NADH/NAD oranı sitozolden 105 kez daha fazladır. 9

21.09.2017 PEP PEP PEPCK GDP+CO2 PEPCK GDP+CO2 Fruktoz-1,6-bisfosfat GTP GTP Oksaloasetat Oksaloasetat Malat NADH+H+ Malat NADH+H+ Gliseraldehit-3-P Gliseraldehit-3-P dehidrojenaz NAD+ dehidrojenaz NAD+ Sitozol Gliseraldehit-3-P NAD+ Gliseraldehit-3-P NAD+ dehidrojenaz NADH+H+ dehidrojenaz NADH+H+ Malat Malat Mitokondri Malat NAD+ Malat NAD+ 1,3-bisfosfogliserat 1,3-bisfosfogliserat dehidrojenaz NADH+H+ dehidrojenaz NADH+H+ Fosfogliserat ADP Fosfogliserat ADP Oksaloasetat NADH+H+ Oksaloasetat kinaz ATP NADH+H+kinaz ATP 3-fosfogliserat 3-fosfogliserat Piruvat ADP Piruvat ADP karboksilaz ATP + CO2 karboksilaz ATP + CO2 Piruvat Piruvat PEP PEP Pi GLUKOZ ATP • Piruvattan glukoza giden yol oldukça pahalıdır. Glukoz-6-P Glukoz-6- Glukokinaz • Glikozun piruvata kadar olan yıkımından 2 ATP fosfataz Hekzokinaz üretilirken, ters yolda 2 GTP, 4 ATP olmak üzere toplam 6 adet yüksek enerjili bileşik harcanır. H2O ADP • Ayrıca glukoneogeneze piruvattan giriliyorsa net 2 Pi Fruktoz-6-P ATP NADH kaybı varken, laktattan giriliyorsa bu kayıp Fruktoz-1,6-bisfosfat PFK-I olmaz. Fruktoz-6- ADP fosfataz H2O • Kan laktat düzeyi bu dokularda oluşum ve Kc • Kc’in laktat alma kapasitesi laktat ile böbrekteki metabolizma oranlarına bağlıdır. konsantrasyonu 2 mmol/L’yi geçince doyurulmaktadır. • Dokularda laktat oluşumu, bunların Kc’e gelmesi ve Kc’de tekrar glukoz sentezine Cori • Kan laktat düzeyi 5 mmol/L’nin üzerinde ve Siklusu veya laktik asit döngüsü denir. pH<7.25 ise HCO3- tampon sisteminin etkisi aşılmıştır ve laktik asidoz ortaya çıkar. 10

21.09.2017 • Laktik asidoz iki klinik durumda ortaya çıkar: Karaciğer ve kas arasında tanımlanan bir başka döngü de alanin-glukoz döngüsüdür.  Tip A (hipoksik):  Şok, sol kalp yetmezliği, hipovolemi gibi azalmış doku oksijenizasyonunda görülür. Daha sık olarak izlenen tiptir.  Tip B (metabolik):  Hastalık: DM, neoplazi, KC hastalıkları  İlaç/toksin: Etanol, metanol, salisilat  Yenidoğan defektleri: Metil malonik asidemi, propiyonik asidemi ve yağ asit oksidasyon defekti Piruvat Süksinil KoA Oksaloasetat • İnsanda yağ asitlerinin glukoza net dönüşü mümkün değildir. Alanin İzolösin* Asparajin Sistein Metiyonin Aspartat • İnsandaki çift karbon sayılı yağ asitleri parçalandıkları Glisin Treonin zaman ancak asetil KoA’yı oluşturabilir ve asetil Serin Valin KoA’yı memeli hücreleri glukoz öncülü olarak Treonin kullanamazlar. Triptofan* • Asetil KoA’nın C atomları sitrik asit siklusunda CO2 α-ketoglutarat Fumarat şeklinde salınır. Arjinin Fenilalanin* Glutamat Tirozin* Glutamin Histidin Prolin • TAG’ler parçalandıkları zaman üç yağ asidi ve gliserol • Propiyonat yağ dokusunda ve süt yapan meme oluşur. bezlerinde yapısında tek sayıda C atomu bulunan yağ asitleri için başlangıç molekülü olarak kullanılır. • Gliserol kinaz enzimi gliserolü ATP hidroliziyle gliserol-3-fosfata çevirebilir. • 15 ve 17 C atomu içeren yağ asitleri geviş getirenlerin lipidlerinde bulunur ve insan diyetinin önemli bir • Gliserol-3-P, gliserol-3-P dehidrojenaz enzimi ile kaynağını oluştururlar. dihidroksiaseton fosfata döner, buradan glikojenik ya da glukoneojenetik yola girer. • Bu yağ asitleri de sonunda propiyonata yıkılırlar. 11

21.09.2017 İzolösin Açil-KoA Propiyonil-KoA GLUKONEOGENEZİN KONTROLÜ Metiyonin Treonin sentetaz • Karbonhidrat metabolizmasındaki diğer Valin düzenleyici enzimler gibi glukoneojenez Tek C zincirli y.a Propiyonat enzimleri de üç değişik mekanizma ile düzenlenir. ATP AMP+PPi Enzim sentez hızında değişiklikler ATP Biyotin ADP+Pi Geri dönüşümlü fosforlanma ve kovalent Propiyonil-KoA Metilmalonil-KoA modifikasyon Allosterik etkiler Propiyonil-KoA Metilmalonil-KoA karboksilaz B12 mutaz Propiyonil-KoA karboksilaz Süksinil-KoA Piruvat karboksilaz Asetil-KoA karboksilaz 3-metilkrotinil-KoA karboksilaz Glikoliz İnsülin • Allosterik etkiler de hücrenin yine enerji ihtiyacına Lipojenez göre düzenlenir. Glukoneojenez • ATP/AMP oranı hücre içinde 50/1’dir. Lipoliz • Bunun anlamı şudur, eğer hücre ATP depolarını Glikoliz glukagon tüketmeye başlarsa, küçük miktarda bir ATP tüketimi Lipojenez AMP’ye çok büyük miktarda yansır. Glukoneojenez Lipoliz • Yüksek asetil KoA seviyeleri glukoneojenezin ilk düzenleyici enzimi olan piruvat karboksilazın kuvvetli bir uyaranıdır. • Glukagon varlığında hem glukoneojenez hem de lipoliz aktive olacaktır. • Kc’e yüksek miktarda yağ asidi gelir ve yüksek miktarda asetil KoA yapımına neden olur. • Bu da piruvat karboksilaz enzimini uyaracaktır. 12

21.09.2017 PENTOZ FOSFAT YOLU FOSFOGLUKONAT YOLU HEKSOZ MONO FOSFAT YOLU • Pentoz fosfat yolunda NADPH ve riboz-5- • HMY’nin ikinci işlevi, nükleik asit biyosentezi fosfat üretilir. için gerekli beş C’lu şekerleri üretmektir. • NADPH kimyasal enerjiyi indirgen güç olarak • Glukoz-6-P dehidrojenaz eksikliği gibi taşır ve genellikle anabolik yollarda bir HMY’daki enzim eksikleri hemolitik anemilerle indirgen olarak kullanılır. seyreder. • HMY özellikle yağ asidi ve steroid sentezleyen • Döngü sitozolde gerçekleşir ve hiç ATP sentezi meme dokusu, adrenal korteks, Kc, eritrosit ve veya tüketimi olmaz. yağ dokusunda aktiftir. • Bu yol kendi içinde iki evreye ayrılabilir:  Oksidatif geri dönüşümsüz evre  Nonoksidatif geri dönüşlü evre • İlk evrede, her glukoz-6-P için ribuloz-5-P ve iki NADPH oluşumunu içerir. • İkinci evrede ribuloz-5-P, transketolaz ve transaldolazlarla, riboz-5-P, gliseraldehit-3-P veya tekrar glikoz-6-P’a çevrilir. 13

21.09.2017 Tiamin pirofosfat • Her dokunun normal nükleotid sentezini yapabilmesi için riboz-5-P’a ihtiyacı vardır ve riboz-5-P kanda çok fazla miktarda görülmez. • HMY’nin aktif olmadığı birçok doku riboz-5- P’ını nonoksidatif yolu geri çevirerek fruktoz- 6-P’tan sentezler. • NADPH: 1- İndirgeyici biyosentez 1.İndirgeyici biyosentez reaksiyonlarında • NADPH’da, NADH’a benzer şekilde yüksek 2.H2O2 indirgenmesinde enerjili bir moleküldür. 3.Sitokrom P450 sisteminde 4.Lökositlerde ve fagositozda • NADPH, yağ asidi ve steroid biyosentezi gibi sentezlerde elektron kaynağı olarak kullanılır. 14

21.09.2017 2- H2O2 indirgenmesi • H2O2 aerobik metabolizmanın bir ürünüdür ve ilaçlar, çevresel toksinler v.b. ile devamlı oluşur. • H2O2 ileri derece de reaktiftir ve DNA, proteinler ve doymamış yağ asitlerinde ciddi kimyasal değişikliklere yol açar. • Bu reaktif oksijen radikalleri reperfüzyon hasarı, kanser, inflamatuar hastalıklar ve yaşlanma gibi bir çok olayda sorumlu tutulmaktadır. • Hücrelerde bulunan redükte glutatyon (γ-glutamil sisteinil glisin) H2O2’yi detoksifiye edebilir. • Bu reaksiyon selenyum içeren bir enzim olan glutatyon peroksidaz ile katalizlenir ve koruyucu etkisi olmayan okside glutatyon oluşur. • NADPH kullanan ve yapısında FAD içeren bir flavoenzim olan glutatyon redüktaz ise bu okside glutatyonu tekrar redükte glutatyona çevirir. 3- Sitokrom P450 • Bu sistemin çalışabilmesi için NADPH’ya ihtiyaç vardır. • Bu sistem birçok alifatik ve aromatik bileşiğin detoksifikasyonunda rol oynar. 15

21.09.2017 4- Lökositler ve fagositoz • Oksijen bağımlı mekanizmalar; myeloperoksidaz • Nötrofil ve monositler fagosite ettikleri serbest radikal sistemini içerirken, mikroorganizmaları yok etmek için iki sistem kullanırlar: • Oksijen bağımsız mekanizmalar; oksijen bağımlı lizozomlar oksijen bağımsız lizozomların neden oldukları pH mekanizmalar. değişimlerini içerirler. • Myeloperoksidaz sisteminde fagositik hücreler hücre O2 membranlarına yerleşmiş NADPH oksidaz sistemi ile moleküler oksijeni süperoksite (O2-) çevirirler. NADPH oksidaz • Oluşan süperoksit, süperoksit dismutaz enzimi ile H2O2’ye indirgenir. O2- • Fagolizozomlarda bulunan bir enzim olan (süperoksit) myeloperoksidaz sayesinde H2O2 klorür iyonları hipokloröz aside (HOCl) dönüştürülür ki bu 2H2O + O2 Süperoksit bakterisidal etkili bir ajandır. 2H2O dismutaz Katalaz H2O2 Myelo HOCl Glutatyon peroksidaz peroksidaz • Oluşan fazla hidrojen peroksitte katalaz ve MONOSAKKARİD VE glutatyon peroksitle nötralize edilir. DİSAKKARİDLERİN METABOLİZMASI • NADPH oksidazın konjenital eksikliğinde tekrarlayan piyojenik enfeksiyonlarla karekterize “Kronik Granülomatöz Hastalık” görülür. • SOD, glutatyon peroksidaz, selenyum, A-E-C vitaminleri, β-karoten, seruloplazmin, sistein ve katalaz vücutta bulunan başlıca antioksidanlardır. 16

Fruktoz Metabolizması 21.09.2017 • Yıkıldığı zaman eşit oranda glukoz ve fruktoz açığa • Fruktozun da glikoz gibi ana metabolik yollara çıkaran sukroz fruktozun en önemli kaynağıdır. katılabilmesi için önce fosforile edilmesi gerekir. • Fruktoz insülin salınımı için zayıf bir uyaran olup, hücrelere fruktoz girişi de insülinden bağımsızdır. • Bu hekzokinaz veya fruktokinazla yapılır. • Hekzokinaz: Fruktoz için Km’i yüksektir, yani • Fruktoz kas hücresi ve adipositlere GLUT5 ile girer. ilgisi azdır. • Fruktoz dokularda glukoz ve glukojene çevrilerek • Hekzokinaz kasta fruktoz metabolizması için metabolize edilir. temel yoldur. • Fruktokinaz: Fruktoz fosforilasyonunda ana • Oluşan fruktoz-1-fosfat, fruktoz-1,6-bisfosfata enzimdir. çevrilemez. • Enzimin Km değeri fruktoz için çok düşüktür • Aldolaz B tarafından DHAP ve D-gliseraldehite yıkılır. yani ilgisi yüksektir. • Karaciğerde fruktoz, glukoza oranla daha hızlı • Kc, böbrek ve ince barsakta bulunur ve ATP’yi metabolize edilir. fosfat vericisi olarak kullanarak fruktozu fruktoz 1-fosfata çevirir. • Bunun nedeni fruktozun glikolitik yola en önemli düzenleyici basamak olan PFK-1 basamağını atlayarak • Fruktokinaz kasta bulunmaz. daha aşağı bir noktadan girmesidir. • Bu durum yüksek glukozla alınan yüksek fruktozlu bir diyet sırasında Kc’de kontrolsuz bir asetil KoA oluşumuna ve sonuçta yağ asidi sentezinde artışa yol açar. • Yağ asidi sentezinin artışı ile birlikte Kc’de VLDL sentezide artar ve bu durum serum triaçilgliserollerinde ve LDL’de artışla sonuçlanabilir. 17

• Glukoz sorbitol üzerinden fruktoza dönüşebilir. 21.09.2017 • Aldoz redüktaz enzimi glukozu sorbitole indirger. • Vesica seminalisde glukozdan fruktoza olan bu iki reaksiyon enerji kaynağı olarak fruktozu • Bu enzim lens, retina, eritrosit, böbrek, periferik tercih eden sperm hücreleri için önemlidir. sinirlerin schwann hücrelerinde, vesica seminalis, yumurtalıklar ve plasenta da yoğundur. • Özellikle glukoz girişinin insülinden bağımsız olduğu sinir hücresi, lens ve glomerüller gibi • KC, over, testis, vesica seminalis ve spermde ise dokularda, glukoz konsantrasyonun yüksek sorbitolü fruktoza çevirecek sorbitol dehidrojenaz olduğu DM gibi hastalıklarda hücre içine çok enzimi bulunur. glukoz girer ve sorbitol oluşumu artar. • Sorbitol glukoz gibi membranları kolay geçemez. • Sonuçta sorbitol bu hücrelerde birikir ve su çekerek hücre şişmesine yol açar. • DM’de görülen katarakt, retinopati, periferal nöropati ve nefropati gibi bazı patolojiler bu fenomene bağlanabilir. FRUKTOZ METABOLİZMASI • Bundan dolayı fruktoz içeriği çok fazla diyet BOZUKLUKLARI alındığında intrasellüler ortamda fruktoz-1-P artarken inorganik fosfor azalır. • Fazla fruktozlu diyet: • Fruktoz metabolizmasında yer alan • Böylece ADP’den ATP oluşumu sınırlanır. enzimlerden fruktokinaz hızlı etki ederken • Sonuçta ADP ve AMP hidrolize edilerek aldolaz B daha yavaş etkir. hiperürisemi ve gut gibi tablolar ortaya çıkar. 18

21.09.2017 • Esansiyel fruktozüri: • Herediter fruktoz intoleransı: • OR geçer, fruktokinaz enzimi eksiktir. • Aldolaz B enzim eksikliğine bağlıdır. • Fruktoz-1-P dokularda birikir. • Enzimin eksikliğine bağlı olarak biriken • Bu birikim Kc ve böbrekte toksik etki yapar. fruktozu sadece heksokinaz metabolize edebilir, bu metabolizmanın yavaş olmasından dolayı kan ve idrar fruktoz düzeyleri artar. • Diyetten fruktoz ve dolayısı ile sukroz çıkarılmalıdır. • Hepatositlerde biriken fruktoz-1-P • Fruktoz-1,6-bisfosfataz eksikliği: glikojenoliz ve glukoneogenez enzimlerini inhibe ettiği için glukagona yanıtsız ciddi bir • Uzun süren açlık sonrası glikojen depoları hipoglisemi oluşur. tükendiğinde glukoneogenez yolu da ilerleyemediği için ketotik hipoglisemi oluşur. • Böbreklerde ise proksimal tubul fonksiyonları bozulur. • Diyetten fruktoz ve sukroz çıkarılmalıdır. GALAKTOZ METABOLİZMASI • Bir miktar galaktoz hücre turnoverı sırasında, hücre zarının önemli komponentleri olan • Galatozun diyetteki en önemli kaynağı laktoz glikoprotein ve glikolipidlerin lizozomal yıkımı dur. ile oluşur. • Laktoz barsak mukoza hücrelerinde bulunan β- • Galaktozunda fruktoz gibi hücreye girişi galaktozidaz (laktaz) tarafından yıkılır ve insülinden bağımsızdır. sindirilir. 19

21.09.2017 • Galaktokinaz eksikliği: • Galaktozemi ve galaktozüri görülür. • Genellikle tek bulgu katarakttır. • Galaktoz lens içinde aldoz reduktaz enzimi etkisi ile galaktilole dönüşür ve katarakt oluşur. • Klasik galaktozemi: • Doğumda normal olan bebek sütle beslendikten sonra belirtiler ortaya çıkar. • OR kalıtılır ve galaktoz metabolizmasının en sık görülen hastalığıdır. • Kusma, ishal, sarılık, beslenme güçlüğü, kilo kaybı, hepatomegali, asit, katarakt, irritabilite, • Eksik olan enzim galaktoz-1-fosfat üridil hipoglisemik konvülzyonlar, zeka geriliği transferazdır. başlıca bulgularıdır. • Galaktoz-1- fosfat ve galaktitol dokularda birikir. • Epimeraz eksikliği: • UDP-galaktoz-4-epimeraz eksikliği vardır. • Galaktoz glukoza dönüşemez. • Galaktoz dışardan alınmak zorundadır. • Sfingomyelin yapısına katılan galaktoz dışardan yeteri kadar alınamazsa galaktoserebrozidler yapılamaz. 20

21.09.2017 21

21.09.2017 BİYOENERJETİĞİN İLKELERİ • Canlı hücrelerin ve organizmaların yaşamak, büyümek ve üremek için bir iş yapmaları gerekir. • Biyolojik enerji çevrimleri, tüm doğal olayları idare eden bazı fizik yasalarına göre gerçekleşir. • Termodinamiğin 2 temel yasası: 1-Bir sistemin çevresi dahil total enerjisi sabittir. 2-Bütün doğal olaylarda evrenin entropisi artar. Entropi, bir sistemin düzensiz veya rastgele oluşunun düzeyini temsil eder. • Gibbs serbest enerjisi (G) sabit basınç ve sıcaklıktaki • ΔG eğer (+) ise tepkime ENDERGONİKTİR. bir tepkime sırasında iş yapabilen enerji miktarı olarak tanımlanır. • ΔG büyük (+) ise sistem kararlı haldedir ve tepkimenin görülmesine hiç eğilim bulunmaz veya • Serbest enerji değişimi yani ΔG bir sistemde toplam pek azdır. enerjinin iş yapabilmek için kullanılan bölümüdür. • ΔG=0 ise sistem dengededir ve hiçbir net • ΔG eğer (-) ise tepkime EKZERGONİKTİR ve değişiklik olmaz. kendiliğinden ilerler. • ΔG çok büyük (-) ise tepkime hemen anında tamamlanır ve esas olarak geri dönüşümsüzdür. Glukoz-1-Fosfat glukoz-6-fosfat • Entalpi (H), tepkime sisteminin ısı içeriğidir. ΔG= -7.3 kJ/mol • Isı salan bir kimyasal tepkimeye ekzotermik denir ve ürünlerin ısı içeriği tepkimeye giren • 25 derecede ve pH:7.0’da, tepkimenin dengeye bileşiklerinkinden daha azdır ve ΔH (-) bir geldiği son karışım; değerdir. 1mM glukoz-1-P 19 mM glukoz-6-P içerir. • Çevrelerinden ısı alan tepkime sistemleri endotermik özellik göstermektedir ve ΔH (+) • ΔG= -7.3 olması tepkimenin sağa doğru gideceğinin değerdedir. garantisidir. • Sonuçta, substrat/ürün oranı 1/19 olarak gerçekleşmiştir. 1

21.09.2017 • Pratikte endergonik bir olay ekzergonik-endergonik bir sistemin yapıtaşı olmak zorundadır. • 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. (metabolizma) A +C  I  E + D • I ara ürününün varlığı, bir anda çok büyük bir enerji açığa çıkışını ve organizmanın kül olmasını önler. • I, hem substratlara hem de ürünlere yapısal olarak benzer. Glukoz + Pi glukoz-6-P + H2O ΔG= 13.8 kJ/mol ATP + H2O ADP + Pi ΔG= -30.5 kJ/mol TOPLAM TEPKİME TÜMÜYLE EKZERGONİKTİR. • E yapısal olarak A,B,C ve D’ye benzemek ATP + glukoz ADP + glukoz-6-P zorunda değildir. ΔG= -16.7 kJ/mol • Böylece E çok büyük çeşitlilik gösteren ekzergonik ve endergonik tepkimeler arasında ISI bir enerji dönüştürücü olarak çalışacaktır. • Canlılarda bu rolü ATP üstlenmiştir. 2

21.09.2017 • Heterotrofik organizmalar kimyasal formdaki serbest enerjiyi glikozidik bağ fosfodiester bağı besin moleküllerinin katabolizmasıyla elde ederler. ATP: adenin, riboz ve 3 adet PO4 içeren bir • Heterotrofik organizmalar bu enerjiyi ADP ve Pi’den ATP nükleozid trifosfattır ve daima Mg+2 ile birlikte yapımında kullanırlar. görev yapar. • ATP daha sonra içerdiği kimyasal enerjinin bir kısmını, küçük öncül moleküllerden makromoleküllerin ve metabolik ara ürünlerin sentezi, kas kasılması, sinirsel uyarı, maddelerin bir konsantrasyon gradiyentine karşı zarlardan geçişleri ve mekanik hareket gibi endergonik olaylara verir. • Genel olarak ATP’nin enerji verebilmesi için, tepkimenin ilerlediği yönde ATP’nin tepkimeye kovalent olarak katılımı gerekir. • ATP hidrolizi yüksek oranda ekzergoniktir (ΔG= - 30.5kJ/mol). • Fosfoanhidrit bağının katalizsiz kopması için gereken aktivasyon enerjisi 200-400 kJ/mol’dür. • ATP molekülünün aktivasyon enerjisi yüksek olmasaydı, ATP, fosfat grubunu suya ve hücre içindeki yüzlerce potansiyel alıcıya kolaylıkla verirdi. • Sonuçta ATP molekülü pH:7’de kinetik olarak kararlıdır. BİLEŞİK ΔG kcal/mol • Bunlar dışında ayrıca, “yüksek enerjili” olarak -14.8 sınıflandırılan biyolojik yönden önemli Fosfoenolpirüvat kJ/mol -12.3 yapılar ise şunlardır: Karbomoilfosfat ATP  AMP + PPi -61.9 -11.8 1. KoA’yı da içeren tiyolesterleri, 1,3 bisfosfogliserat(3- -51.4 -10.3 2. Açil taşıyıcı protein, -45.6 3. Protein yapımına katılan protein esterleri fosfogliserata kadar) -41.3 4. SAM, kreatin-P -43.1 5. Üridin difosfat glukoz (UDP-Glukoz), 6. PRPP(5-fosforibozil-1-pirofosfat). ATP  ADP + Pi -30.5 -7.3 3 ADP  AMP + Pi -27.6 -6.6 Pirofosfat -27.6 -6.6 Glukoz-1-P -20.9 -5.0 Fruktoz-6-P -15.9 -3.8 AMP -14.2 -3.4 Glukoz-6-P -13.8 -3.3 Gliserol-3-P -9.2 -2.2

21.09.2017 FOSFAJENLER • Hücrelerde total ATP havuzu son derece düşüktür ve aktif bir hücreyi ancak birkaç saniye besleyebilir. • “yüksek enerjili fosfatların” depo şekli gibi işlev görür. • Omurgalıların kreatin-fosfat, omurgasızlarda bulunan • Organizmada ATP iki yolla sentezlenir; oksijenden bağımsız substrat düzeyinde fosforilasyon ve arginin-fosfattır. oksidatif fosforilasyon. • ATP’nin hızla tüketildiği durumlarda, hücredeki yeterli • Hücrede ATP’nin üç büyük kaynağı vardır: ATP konsantrasyonunu sağlamaya çalışırlar. 1. Oksidatif fosforilasyon: aerobik organizmalarda • Kreatin-P’ın hücre içi konsantrasyonu ATP’den fosfatların en büyük kaynağıdır. yaklaşık 10 kat fazladır. 2. Glikoliz • Reaksiyonu çift yönlü çalışan bir enzim olan kreatin 3. Sitrik asit döngüsü kinaz katalizler. Kreatin-P + ADP kreatin + ATP ΔG= -12.6 kJ/mol • Kuvvetli kas kasılmalarında olduğu gibi ATP’nin BİYOLOJİK OKSİDASYON-REDÜKSİYON ADP’ye yüksek oranda dönüştüğü durumlarda, ADP TEPKİMELERİ birikimi olur ve bu ATP bağımlı kas kasılmasını engelleyebilir. • Oksidasyon-redüksiyon tepkimelerinde elektron alış verişi vardır. elektron veren oksitlenir (yükseltgenir / oksidan bileşik) • Adenilat kinaz (miyokinaz) enzimi çift yönlü elektron alan redüklenir (indirgenir / redüktan bileşik) çalışarak ADP’den ATP eldesi sağlayabilir. • Bir elektron, elektron ilgisi farklı iki kimyasal bileşik arasında ilerlerken • Bu sayede, hem ATP sentezlenir hem de yükselen mekanik bir iş oluşturabilir. (elektirik motoru) AMP seviyeleri sayesinde allosterik enzimleri aktiflenir. • Sonuçta elektronlar düşük ilgili moleküllerden, yüksek ilgili moleküllere doğru akarken ortaya bir enerji çıkarır ve bu biyolojik iş olarak kullanılabilir. • Biyolojik sistemlerde, oksidasyon ve OKSİDAZLAR: redüksiyon tepkimelerine katılan enzimler oksidoredüktazlardır. • H+ alıcısı olarak oksijeni kullanarak bir substrattan H+’nin uzaklaştırılmasını kataliz ederler. • Oksidoredüktazlar; • Tepkime ürünü olarak ortaya H2O ve H2O2 çıkar.  oksidazlar,  dehidrojenazlar, • Sitokrom oksidaz: Bakır içeren bir enzimdir ve prostetik grup  hidroperoksidazlar olarak hem içerir.  oksijenazlar 4

21.09.2017 • Sit. oksidaz ETZ’nin son elemanıdır ve elektronların • Diğer oksidazlar prostetik grup olarak FMN ve FAD oksijene aktarılmasından sorumludur. içerir ve bunların ikisi de riboflavinden üretilir. • Bu enzimi CO, CN ve H2S inhibe eder. • FAD ve FMN enzimlerine sıkı şekilde bağlıdırlar ve • Aslında sit. a ve sit. a3 tek bir protein halinde kolayca ayrılmazlar. bulunurlar ve bunlara sit.aa3 denir. 1. L aa oksidaz L aa’lerin oksidatif • Dolayısı ile bu protein iki adet hem halkası ve iki deaminasyonunda rol alır. Böbrekte bulunur ve FMN’ye bağımlıdır. adet demir ile iki adet bakır içerir. 2. Ksantin oksidaz Molibden ve FAD içerir. DEHİDROJENAZLAR: Pürin bazlarının ürik aside çevrilmesinde rol oynar. • Bu grupta iki büyük enzim bulunur. 1-Bir oksidasyon-redüksiyon tepkimesinde, H+’nin 3. Aldehit dehidrogenazKC’de bulunur, FAD’ye bağımlıdır, molibden ve hem dışı Fe içerir. bir substrattan diğer bir substrata aktarılmasını sağlayan enzimlerdir. 4. Glukoz oksidaz Glukoz ölçümünde kullanılır, FAD’ye özgüldür. 2-Substrattan oksijene giden elektron taşıyıcı yolda bir yapıtaşı olarak bulunurlar. (ETZ elemanı) • NAD+ bağımlı dehidrogenazlar metabolizmanın • Birçok dehidrojenaz, koenzim olarak niasinden oksidatif yollarında, NADP+ bağımlılar ise yağ asidi ve türetilen NAD+ veya NADP+ kullanır. steroid sentezinin mitokondri dışı yolları gibi indirgeyici • Bu koenzimler, dehidrojenazların özgül substartı sentezlerde rol alırlar. tarafından indirgenirler ve uygun bir elektron alıcı tarafından tekrar okside edilirler. • Bunlar apoenzimlerine sıkı bağlı değildirler ve istedikleri zaman ayrılabilirler. • Sit. oksidaz dışında, diğer sitokromlar dehidrojenaz olarak sınıflandırılabilir. • Sitokromlar demir içeren hemoproteinlerdir. • Sitokrom c suda çözünür. HİDROPEROKSİDAZLAR: • Katalaz, 4 hem grubu içeren bir hemoproteinidir ve peroksidaz özelliğine • Peroksidaz ve katalaz, H2O2’yi veya organik bir sahiptir ayrıca H2O2’yi hücrelerden peroksidi substrat olarak kullanabilirler. uzaklaştırır. • Bu enzimler organizmayı zararlı peroksidlere 2 H2O2  2 H2O + O2 karşı korurlar. • Glutatyon peroksidaz (Se içerir), glutatyonu indirgenmiş olarak tutarak, H2O2 ve lipid peroksidlerin yıkılmasını sağlar ve bu sayede eritrosit membranını peroksitlerle oksidasyondan korur. 5

21.09.2017 OKSİJENAZLAR: • Monooksijenaz sistemi, karaciğer mikrozomlarında sit p450 ve sit b5 olarak • Oksijenin bir substrat molekülüne doğrudan bulunur. aktarılmasını sağlarlar. Bunlar da ikiye ayrılırlar: • Hem NADH, hem de NADPH bu sitokromların indirgenmesi için gereken indirgenmiş • 1-Dioksijenazlar: Oksijen molekülünün her iki ekivalanları sağlarlar. atomunu substrat molekülüne yerleştirirler. A + O2  AO2 • Birçok ilaç bu sistemde metabolize edilir ve fenobarbital gibi birçok ilaç bu sistemi • 2-Monooksijenazlar: Substrata oksijen indükler. molekülünün sadece bir atomunu yerleştirirler. • A-H + O2 + ZH2  A-OH + H2O + Z • Ayrıca mitokondrial sit p450, steroid hidroksilasyonlarını katalizler. • Adrenal korteks, testis, over ve plasenta gibi steroid hormon üreten organlarda mitokondrial sit p450 yüksek miktarlarda bulunur ve kolesterolden steroid hormon sentezine yardım ederler. 6

21.09.2017 SOLUNUM ZİNCİRİ VE OKSİDATİF • Mitokondriler, hücrelerin enerji üretim merkezleridir. FOSFORİLASYON: • Oksidatif fosforlanma, solunumu yüksek enerjili ara madde olan ATP üretimine bağlayan sistemdir. • Mitokondri çoğu metabolite geçirgen bir dış zar, çok seçici geçirgen ve kristalar oluşturan bir iç zar ve matriksten oluşur. • Mitokondri dış zarı moleküler ağırlığı <5000’den küçük olan moleküllerle, bazı iyonlara geçirgendir. • Mitokondri iç zarı ise H+ dahil iyonlara ve pek çok moleküle geçirgen değildir. • İç zarı ancak taşıyıcı proteini olan moleküller geçebilir. • Mitokondri iç zarı solunum zinciri ve ATP sentezinin bileşenlerini bulundurur. • ATP/ADP translokaz kompleksi ADP’nin mitokondri içine girmesini ve ATP’nin dışarı çıkmasını sağlar. Mitokondri dış zar İntermembraner aralık enzimleri enzimleri Mitokondrial Matrikste DNA digitonin RNA Ribozomları MAO, adenilil kinaz, TCA enzimleri, Açil KoA sentetaz, kreatin kinaz yağ asidi β-oksidasyonu enzimleri, Gliserofosfat açil transferaz, piruvat dehidrojenaz enzim kompleksi, Fosfolipaz A2 amino asit oksidasyon enzimleri 1

21.09.2017 Süksinat dehidrojenaz İç zarın (zara bağlı tek TCA elemanı) iç yüzeyinde 3-hidroksi bütirat dehidrojenaz Açil KoA dehidrogenaz Gliserol-3-fosfat iç zarın dehidrojenaz dış yüzünde • Yağ asidi, amino asit ve karbonhidratların oksitlenmesiyle serbest kalan enerjinin hemen hemen hepsi mitokondri içinde indirgeyici ekivalanlar (-H ve elektronlar) halinde hazırdır. • Mitokondri bu indirgeyici ekivalanları taşıyan ve su oluşturmak için son alıcı olarak oksijen molekülüne aktaran bir dizi enzim içerir ki, buna solunum zinciri denir. • Mitokondri iç zarı O2, CO2, H2O ve NH3 gibi • Mitokondri iç zarı NADH’a geçirgen değildir. yüksüz küçük moleküllerle; 3-OH-bütirik asit, asetoasetik asid ve asetik asid gibi • İki ayrı mekik sitemi bu indirgeyici eş değerleri monokarboksilik asitlere geçirgendir. mitokondri içine taşır. • Uzun zincirli yağ asitleri ise mitokondri içine Kc, böbrek ve kalp kasında iskelet kası ve beyinde karnitin ile taşınır. malat-aspartat mekiği gliserol fosfat mekiği 2

21.09.2017 • Mitokondri içindeki solunum zinciri, birbiri ardı sıra • NAD ve flavoproteinler dışında solunum zinciri üç etki gösteren elektron taşıyıcıları serisidir ve bir yada farklı protein daha içerir. iki elektron taşıyabilen integral proteinlerdir. hidrofobik kinon (ubikinon veya KoenzimQ) Fe • Hidrojen ve elektronlar, solunum zincirinde daha sitokromlar içerirler elektro negatif yapı taşlarından başlayıp, daha FeS (demir-kükürt proteinleri) elektro pozitif olan oksijen molekülüne doğru akarlar. • Mitokondri solunum zinciri NAD’a bağlı dehidrojenaz • NADH’tan başlayıp O2/2H2O’ya kadar olan bu akışın sistemi ile başlayan, flavoproteinler ve sitokromlar redoks karşılığı yaklaşık 1.1 volttur. üzerinden akan ve sonunda moleküler oksijene ulaşan bir dizi redoks taşıyıcısından oluşur. • Koenzim Q veya ubikinon mitokondride, sitokrom zincirinin en düşük redoks potansiyeline sahip üyesi olan sitokrom b’ye flavoproteinleri bağlayan yapıtaşıdır. • KoQ’nun yapısı K ve E vitaminlerine benzer. • KoQ, indirgeyici ekivalanları flavoprotein karmalarından toplayıp, sitokromlara aktaran hareketli bir yapı taşı olarak görev yapar. 3

21.09.2017 • Elektronlar KoQ’dan sitokrom a-a3’e akarlar. ELEKTRON TRANSPORT ZİNCİRİ: • Sitokrom a-a3 (yani sitokrom oksidaz) bakır • Glukoz ve yağ asidi gibi enerjiden zengin içerir ve O2 afinitesi çok yüksektir. moleküller sonunda CO2 ve H2O’ya kadar parçalandıkları bir dizi oksidasyon reaksiyonu • Bu yüzden tüm oksijenler tükeninceye kadar ile metabolize olurlar. sitokrom oksidaz azami hızda iş yapar. • Bu oksidasyon reaksiyonlarının metabolik ara • Zincirdeki tek geri dönüşümsüz basamak da ürünleri, elektronlarını özelleşmiş koenzimler bu basamaktır. olan NAD ve FAD’ye vererek, enerjiden zengin indirgenmiş koenzimler NADH ve FADH2 • Sitokrom c de suda çözünür ve KoQ ile oluştururlar. birlikte tek hareketli elemandır. • Elektronlar ETZ’de, düşük elektron ilgili • NAD+ Niasin vitamininden (vitamin B3) bileşiklerden, yüksek elektron ilgili bileşiklere sentezlenen bir H+ taşıyıcısıdır. ilerledikçe, serbest enejilerinin büyük kısmını kaybederler. • Apoenzimlerine sıkı bağlı değillerdir, serbest şekilde bağlanıp ayrılabilirler, başka • Bu serbest enerjinin bir kısmı ATP olarak dehidrogenazlar tarafından kullanılabilirler. tutulabilir. • NAD bağlı dehidrogenazlarca katalizlenen, • Bu işleme oksidatif fosforilasyon denir. oksidasyon-redüksiyon tepkimelerinde koenzim olarak görev yapar. • FAD Riboflavin vitamininden (vitamin B2) sentezlenen bir diğer H+ taşıyıcısıdır. • FAD, NAD’dan farklı olarak bir prostetik gruptur, dehidrogenaz enzimlerine kovalent olarak bağlıdır ve yapıdan ayrılamaz. • ETZ, mitokondri iç zarında yerleşmiştir. • Vücutta farklı yakıtlardan elde edilen elektronların oksijene aktarıldığı son ortak yoldur. • Mitokondri taşıyan tüm hücrelerde, ETZ ve oksidatif fosforilasyon ile ATP üretimi gerçekleşir. 4

KOMPLEKS-I: 21.09.2017 • NADH-ubikinon oksidoredüktaz, • Elektronlar kompleks-I’den; NADH-Ubikinon, FMN  FeS  KoQ NADH dehidrogenaz kompleksi de denir. aktarılırken eş zamanlı olarak 4 adet H+ mitokondrial • Elektronlar; ubikinon matriksten membranlar arası boşluğa pompalanır. NADH • FeS merkezinden KoQ’ya aktarım düzeyinde inhibe • Kompleks-I bir adet FMN içeren flavoprotein edenler: ve 7 adet FeS içerir. Amobarbital Piersidin A Rotenon KOMPLEKS-II: • Malonat, süksinat dehidrojenazı inhibe eder. • Süksinat-ubikinon, gliseraldehit-3-fosfat dehidrogenaz Süksinat dehidrogenaz kompleksi, açil KoA dehidrojenaz Süksinat-Q redüktaz sistemi de denir. kompleks-I ve II’yi • Elektronları kompleks-II’den ubikinona aktarır. atlayarak • Süksinat dehidrojenazdan gelen elektronları KoQ komplekse kovalent bağlı olan FAD ve FeS proteini üzerinden ubikinona aktarır. 5

21.09.2017 KOMPLEKS-III: • Bu kompleks ubikinolden (QH2), sitokrom c’ye elektron aktarırken matriksten intermembraner • Sitokrom bc1 kompleksi aralığa her elektron çifti başına 4 proton (H+) ubikinon:sitokrom c oksidoredüktaz pompalar. sistemi olarak da adlandırılır. • BAL ve antimisin A ile inhibe olur. • Elektronları ubikinondan sitokrom c’ye aktarır. • Sitokrom c: Suda çözünen, hareketli ve zarlar arası • sit-b, Fe-S ve sit c1’den oluşur. boşlukta bulunan küçük bir hem proteinidir. • Kompleks III’ten aldığı elektronları kompleks IV’e geçirir. 6

21.09.2017 KOMPLEKS-IV: • NADH molekülü elektronlarını kompleks-I üzerinden ETZ’de ve oksijen molekülüne kadar • Sitokrom oksidaz sistemi de (aa3 sistemi) denir. aktarıldığında ortalama ΔG= -220 kJ/mol olur. • Elektronları sitokrom c’den moleküler oksijene • Eğer elektronlar süksinat oksidasyonundan taşırken oksijeni de suya indirger. ETZ’ye girerlerse standart serbest enerji değişimi ΔG= -150 kJ/mol olur. • Elektronlar sitokrom c’den oksijene akarken, çifti başına 2 adet H+ matriksten intermembraner aralığa pompalanır. • Siyanid, H2S ve CO ile inhibe olur. Kemiozmotik model • Mitokondri iç zarının iki tarafındaki bir H+ konsantrasyonu farkı nasıl ATP sentezine yol açar? • H+ konsantrasyonundaki farklılıktan kaynaklanan bir kimyasal güç ve elektiriksel güç oluşur. • Mitokondri iç zarının iki tarafı arasında oluşan bu elektrokimyasal güç H+’leri intermembraner aralıktan matrikse doğru geçmeye zorlar. 7

21.09.2017 KOMPLEKS-V (ATP sentaz): • F1 parçası yerinden koparıldığında solunum zincirinin sağlam kaldığı ve elektron transfer ettiği, fakat proton • İç mitokondri zarında yerleşmiş olan bu büyük farkı oluşturamadığı görülmüştür. enzim kopleksi intermembraner aralıktan matrikse elektron geçişine izin verir ve bu ADP • Solunum zinciri protonları intermembraner aralığa + Pi’den ATP oluşumunu katalizler. pompalar fakat bu protonlar Fo sayesinde matrikse geri dönerler. • Fo integral protein F1 periferal bir protein’dir. • Yani F1’i çıkarılmış ATP sentaz ATP üretemez. • Fo oligomisinle inhibe edilir. • Saflaştırılmış F1 tekrar ortama konulduğunda Fo ile tekrar birleşir ve ATP sentezini eşleştirme yeteneğini tekrar kazanır. • Mitokondride ATP sentezi oksidasyon enerjisi ile yürüdüğü için elektronların oksijene ilerleyişini engelleyen bir inhibitör ATP sentezini durdurur. • Diğer yandan bütünlüğü bozulmamış bir mitokondride ATP sentezinin inhibisyonu da elektron transferini durdurur. • Yani ADP’nin bulunmadığı izole edilmiş bir mitokondride, oksijen ve oksitlenebilen substratların bulunduğu bir ortamda elektronlar oksijene geçemez ve ATP sentez edilemez. • Ayrıca ATP sentaza bağlanan inhibitörler de ATP sentezini durdurur. 8

21.09.2017 • Mitokondrilerdeki solunum hızı ADP konsantrasyonu • Bazı maddeler oksidasyonu fosforillenmeden ile kontrol edilir. ayırabilir. • Bir iş yapıldığında ATP, ADP’ye çevrilir; bu durum da • Bu maddelerin ortak özelliği membranın iki daha fazla solunumun meydana gelmesini sağlar, tarafındaki proton konsantrasyon farkını zar sonuçta ATP depoları yeniden doldurulur. geçirgenliğini bozarak eşitlemeleridir. • Diğer yandan ADP’nin mitokondrial matrikse girmesini sağlayan ATP/ADP translokazın inhibe edilmesi ve matriksteki inorganik fosfat miktarının azalması solunum hızını düşürür. • Deneysel olarak membranın iki tarafında yapay olarak oluşturulan proton konsantrasyon farklarında intermembraner aralıktan matrikse kompleks-V yardımıyla proton geçişi sağlanmış ve ATP sentez edilebilmiştir. • Yani elektron transportu olmadan sadece proton konsantrasyon farkı yaratmak bile kompleks-V’in ATP sentezlemesi için yeterlidir. Mitokondriler, • Mitokondri iç zarında ADP ve Pi’yi matrikse, pH=9’da ve 0.1M KCI ATP’yi intermembraner aralığa taşıyan iki sistem içeren ortamda bulunur. inkübe edilir. • 1-Adenin nükleotid translokaz: İç zara entegre Mitokondriler, olmuş bir proteindir. pH=7 ve valinomisin içeren • ADP-ATP antiportu yapar. tampona konur. • Atraktilozit ve bangkroik asid ile inhibe olur. • Mitokondri matriksine ADP girişi-ATP çıkışı inhibe olduğu için ATP sentezi durur. 9

21.09.2017 • 2-Fosfat translokaz: Oksidatif fosforillenme için gerekli olan fosfat gruplarını taşır. • H2PO4 ile bir H+’i intermembraner aralıktan matrikse taşır. (simport) OKSİDATİF FOSFORİLASYON ETZ inhibitörleri: İNHİBİTÖRLERİ: • Rotenon, amital (amobarbital), piericidin A: FeS merkezden ubikinona elektron taşınmasını bloke eder (kompleks I). • Bu maddeler kompleks-II’ yi inhibe etmezler bu yüzden süksinat dehidrojenaz üzerinden gelen FADH2’ler yollarına devam edebilirler. • Malonat: süksinat dehidrogenazın kompetetif inhibitörüdür. • Thenaytrifloroaseton (TTFA) ve Karboksin : • Siyanür, CO, hidrojen sülfür: Kompleks II’den ubikinona elektron transferini Sitokrom oksidazı (Kompleks IV) inhibe eder. engeller. Sitokrom c’den moleküler oksijene geçişi engeller. • BAL, antimisin A, miksotiazol: • Bunların hepsi elektronların solunum zinciri Sit b’den c’ye elektron taşınmasını bloke eder üzerindeki akışını engelleyerek ATP sentezini (kompleks III) durdurur. • Elektron transportunun durması, mitokondri iç zarının iki tarafı arasında gerekli proton konsantrasyon farkı oluşturulamayacağı için ATP sentezi bloke eder. 10

21.09.2017 Rotenon, Thenaytrifloroaseton BAL, Amobarbital, Karboksin Antimisin A, Piericidin A Miksotiazol Malonat Siyanür, CO, Hidrojen sülfür ATP sentez inhibitörleri: • Oligomisin, venturisidin: ATP sentazın (kompleks-V) Fo alt ünitesini inhibe ederek protonların ATP sentazdaki proton kanalından geçmesini bloke ederler. • Böylece elektron transportunu da durdururlar. Oligomisin, Adenin nükleotid translokaz inhibitörleri: Venturisidin • Antraktilozid, bangkroik asid: Solunumun devamı için sentezlenen ATP’nin mitokondri dışına ADP’nin ise matriks içine transportu gerekir. • ADP tükenince elektron transportu da durur. 11

Antraktilozid, 21.09.2017 Bangkroik asid Eşleşme ayırıcıları: Arsenat N-etilmaleimid • Bu maddeler, protonları mitokondri matriksine geri transport ederek proton gradiyentini bozarlar. • Protonlar, ATP sentaz dışı noktalardan intermembraner aralıktan matrikse geçerler ve böylece ATP sentazı atlarlar. • Bu olay elektron transportunu uyarır ve sistem proton gradiyentini düzeltmek için daha fazla yakıtı okside eder ve daha fazla proton mitokondriye pompalar. • 2,4 dinitrofenilhidrazin: Lipofilik bir bileşiktir ve dış • Serbestleşen enerji ısı şeklinde yayılır ve vücut ısısı yüzeyde elektronu bağlayıp mitokondri matriksine artar. geçer ve matriksteki asidik ortamda protonları serbest bırakır. • Fizyolojik olarak kenetlenmenin bozulduğu bu durum kış uykusundaki hayvanlar, soğuk havaya uyum • Böylece mitokondri iç zarının iki tarafındaki proton sağlamış memeliler ve esmer yağ (kahverengi yağ konsantrasyon farkını azaltmış olur. dokusu) dokunun mitokondrilerinde görülür. • Sonuçta ATP sentaz molekülünden geçmesi ve ATP • Esmer yağ dokuda yer alan termogenin doğal bir üretmesi gereken protonlar, zarın rastgele ayırıcıdır. noktalarından matrikse geçerler ve ATP üretemezler. • Diğer ayırıcılar FCCP (karbonilsiyanit-p- triflorometoksifenilhidrazon), pentaklorofenol ve p- krezol gibi ajanlardır. 2,4 dinitrofenilhidrazin İyonoforlar: Termogenin FCCP • Bunlar lipofilik özellik taşıyan maddelerdir. Pentaklorofenol p-krezol • Bu maddeler spesifik katyonlarla kompleks oluşturur ve bu yolla biyolojik membranlardan katyonların transportunu kolaylaştırırlar. • Böylece mitokondri iç zarının iki tarafındaki elektiriksel potansiyel farkını değiştirirler. 12

• Valinomisin; 21.09.2017 mitokondriyal membrandan K iyonu geçişini • Nigerisin de K iyonları için iyonofordur ancak kolaylaştırarak mitokondri matriksi ve beraberinde H iyonlarını da etkiler. intermembraner aralığı arasındaki potasyum konsantrasyonunu eşitler ve membran • Dolayısı ile iç zarın iki tarafındaki pH gradiyentini potansiyelini değiştirir. ortadan kaldırır. • Eğer ortamda hem valinomisin hem de nigersilin varsa hem pH gradiyenti, hem de zar potansiyeli ortadan kalkar ve dolayısı ile fosforlanma tamamen durur. • Gramisidin A’da hem K hem de H için bir iyonofordur. 13

LİPİTLER 21.09.2017 • Başlıca karbon ve hidrojen atomlarından oluşan lipidler; eter, kloroform aseton gibi organik çözücülerde çözünürken suda çözünmezler. • Lipitler enerjinin başlıca depo şeklidir; biyolojik membranların temel yapı elemanlarıdır. Doymuş yağ asitleri • Organların çevrelerinde ve deri altında YAĞ ASİTLERİ VE TÜREVLERİ Doymamış yağ asitleri bulunan lipitler ısı yalıtımında görev alırlar. Yağ asidi türevleri • Lipitler; Nötral yağlar (triaçilgliserol, trigliserit) enzim kofaktörleri, elektron taşıyıcıları, BİLEŞİK LİPİTLER Fosfolipitler Gliserofosfolipitler ışık emici pigmentler, Sfingofosfolipitler (sfingomiyelinler) hormonlar hücre içi haberciler Glikolipitler Serebrozidler Steroidler Gangliozidler olarak önemli roller oynarlar. İZOPREN LİPİTLER Karotenoidler YAĞ ASİTLERİ 1

• Yağ asitleri 4 ile 36 arasında karbon içeren 21.09.2017 karboksilik asitlerdir. Adlandırma • Yapıda tek çifte bağ; tekli doymamış (monoansatüre) iki veya daha çok sayıda çifte bağ çoklu doymamış (poliansatüre) • Çok az bir kısmı ise üç karbonlu halkalar, hidroksil grupları ve metil gruplu dallar içerir. • Çifte bağın yerinin belirtilmesinde Δ sembolü • 18:0 kullanılır. • 18:1 (Δ9) • 18:2(Δ9,12) • 16:1 (Δ9) • 16:0 Δ9 , ω9 • Yağ asitlerinin uzunlukları ve doymamışlık Δ9,12 , ω6 dereceleri fiziksel özellikleri belirler. Δ9,12,15 , ω3 • Yağ asitleri suda az çözünen apolar özellikteki hidrokarbon zincirleridir. • Karboksilik asit grubu polardır ve bu hidrofilik kısım sayesinde kısa zincirli yağ asitleri az da olsa suda çözünür. 2

21.09.2017 • Yağ asitleri amfipatik bileşiklerdir. • Serbest yağ asitlerinde zincir uzunluğu arttıkça hidrofobik kısım daha baskın hale gelir ve • Uzun zincirli ve doymuş yağ asitleri katı olma suda çözünürlüğü azalır. eğilimi gösterirken, • Bu nedenle albumine bağlı olarak taşınmak • Kısa zincirli ve doymamış yağ asitleri sıvı olma zorundadırlar. eğilimi gösterirler. • Yağ asitlerinin %90’dan fazlası kanda esterler • Oda sıcaklığında (25C) 12:0 ve 24:0 arası (TAG) şeklinde taşınırlar. doymuş yağ asitleri katıyken, aynı uzunluktaki doymamış yağ asitleri sıvıdır. • Ester şekli; • FFA’lar az miktarlarda bütün dokularda oluşurlar ve  yüklü karboksilik grupları içermez, enerji amaçlı olarak KC ve kas gibi dokularda okside  suda serbest yağ asitlerinden daha az olabilirler. çözünür • Özellikle açlıkta serbest yağ asitlerinin plazma  lipoproteinler aracılığı ile taşınır. seviyeleri artar. • FFA’lar glikolipid, fosfolipid, sfingolipid, prostaglandinler ve kolesterol esterleri gibi bir çok bileşiğin öncül maddesidir. • TAG’lerdeki esterleşmiş yağ asitleri vücudun temel enerji kaynağı olarak iş görür. • Memelilerdeki tüm yağ asitleri düz zincirlidir. • Yağ asitleri hücreye kolaylaştırılmış difüzyon ile girerler ve sitozolde Z protein olarak • Doğada fitanik asit gibi dallanmış zincirli yağ adlandırılan, yağ asitlerini bağlayan sitozolik asitleri de bulunur. bir proteine bağlanırlar. • Fitanik asit yıkım defekti peroksizomal bir • Hücreye giren yağ asitleri, sitozolde yağ asidi hastalık olan Refsum hastalığını oluşturur. açil-CoA sentetaz ile yağ asidi açil-CoA türevlerine çevrilirler. • Plazma ve dokularda fitanik asit birikir. 3

21.09.2017 • Uzun zincirli yağ asitleri iç mitokondri membranını kendiliklerinden geçemez ve karnitin denen özel bir taşıyıcı kullanırlar. • Önce karnitin açil transferaz I ile açil karnitin oluşur ve mitokondri matriksine geçer. • Mitokondrial matrikste karnitin açil transferaz II, karnitin ile yağ asidini ayırır. Yaygın adı Yapı İşlevsel önemi Formik asit 1 Asetik asit Propiyonik asit 2:0 Bütirik asit Kaprik asit 3:0 Palmitik asit Palmitoleik asit 4:0 4-1s0ütktearbboolncazbinucluirnliuyrlaağr. asitleri 10:0 Stearik asit 16:0 YAĞ ASİTLERİNİN BİYOSENTEZİ Oleik asit Linoleik asit 16:1 (9) Yapieçısnearliarllzieprid1l6erCv’eluTAyaGğ’lear sbitaleşlrıicnai Linolenik asit 18:0 Araşidonik asit Lignoserik asit 18:1 (9) Nervonik asit 18:2 (9, 12) Esansiyel yağ asidi 18:3 (9, 12, 15) Esansiyel yağ asidi 20:4 (5, 8, 11, 14) Prostaglandinlerin öncülü 24:0 Serebrozidlerin bileşeni 24:1 (15) Esansiyel yağ asidi • Yağ asidi sentezi insanda karaciğer başta olmak üzere, Yemek sonrası dönem sitozol böbrek, beyin, AC, meme bezi ve yağ dokusu gibi bir Sitrat çok dokuda oluşabilir. NADH • Sentezde ana yapı taşı, karbonhidrat ve protein ATP katabolizmalarından gelen asetil KoA’lar olup son ürün 16 karbonlu palmitattır. • Sentez yolunda ayrıca NADPH, ATP, Mn, biotin ve HCO3 (CO2 kaynağı olarak) kullanılır. • Yağ asidi sentezi sitozolde gerçekleştirilir. 4

21.09.2017 Sitrat Glukoz Ribuloz- NADPH 5-P HMY NADPH Glukoz-6-P Malonil-KoA OAA Sitrat Fruktoz-6-PkAasrebtoil-kKsoilAaz Asetil-KoA liyaz Sitrat PFK-1 Fruktoz-1,6-bisP • Yağ asidi sentezinde ilk basamak, • 2. basamakta Asetil-KoA’dan Malonil-KoA mitokondriyal Asetil-KoA’dan asetat oluşumu Asetil-KoA karboksilazla sağlanır ve birimlerinin sitozolik KoA’ya aktarılmasıdır. geri dönüşsüzdür. • Asetil-KoA’nın sadece asetil kısmı sitrat • Asetil-KoA karboksilaz, yapısındaki bir lizin şeklinde taşınır (KoA iç zarı geçemez). amino asidinin amino grubuna kovalent bağlı bir biotini prostetik grup olarak içerir. • Sitrat, Asetil-KoA’nın oksaloasetat ile kondensasyonu sonucu oluşur. • Biyotin CO2 taşıyıcısı olarak hizmet eder. • Asetil-KoA karboksilaz yağ asidi sentezinin düzenleyici enzimidir. • Asetil-KoA karboksilaz yapısında, allosterik bölgelerin yanı sıra; biotin karboksilaz, biotin taşıyıcı protein transkarboksilazı içeren alt üniteleri barındırır. • Enzim önce ATP gerektiren bir reaksiyonla biotini karboksile eder, sonra bu karboksil grubunu malonil-KoA oluşturmak üzere asetil-KoA’ya aktarır. • Biotin vitamini enzime, biotin taşıyıcı protein üzerindeki bir lizin amino asidine bağlanarak katılır. 5

21.09.2017 • Asetil-KoA karboksilaz Asetil-KoA karboksilaz Yüksek açil-KoA  Yağ asidi sentezinde düzenleyici basamaktır. varlığı  İşlem ATP gerektirir. Aktiviteyi arttıranlar  Koenzim, prostetik grup olan biyotindir.  CO2 kaynağı olarak HCO3 gerektirir. sitrat Vmax’ı arttıran en önemli aktivatördür Aktiviteyi azaltanlar PFK-I Asetil-KoA karboksilaz palmitoil-KoA ve Piruvat dehidrojenaz uzun zincirli yağ asitleri İnhibisyonu yapar. Yapım hızlanması, esterleşmenin zayıflaması veya artmış lipoliz Yemek sonrası dönem sitozol Sitrat Glukoz Sitrat Ribuloz- NADPH 5-P HMY NADPH Glukoz-6-P Malonil-KoA OAA Sitrat Fruktoz-6-PkAasrebtoil-kKsoilAaz Asetil-KoA liyaz Sitrat PFK-1 NADH Fruktoz-1,6-bisP ATP • Asetil-KoA karboksilaz kovalent modifikasyonla • İnsülin: da düzenlenir. Glukozun hücreye taşınmasını ve glikolizi artırır. İnsülin defosforile aktif Bu sayede glukagon fosforile inaktif Yağ asidi sentezi için prekürsör olan asetil- epinefrin KoA’lar Defosforile form polimerik TAG sentezi için gerekli olan Gliserol-3-P’lar üretilir. Fosforile form monomerik 6

21.09.2017 İnsülin; İnsülin, glukagon ve adrenalinin etkilerini cAMP miktarını azaltarak bloke eder. Böylece plazma FFA ve yağ asit sentezini inhibe eden Açil KoA konsantrasyonu azalmış olur. İnsülin asetil-KoA karboksilazı defosforile ederek aktifleştirir. • Enzimin uzun süreli düzenlenmesi: • Sonuç olarak; lipojenez hızını düzenleyen ana • Uzun süreli fazla karbonhidrat tüketimi ve yağdan etmen beslenme şeklidir. yoksun diyet enzim sentezini arttırır. Yüksek karbonhidratlı diyet lipojenez • Açlık, fazla yağlı diyet, yüksek miktarda doymamış Yüksek yağlı diyet lipojenez serbest yağ asidi (PUFA) ve biyotin eksikliği enzim Düşük kalorili diyet sentezini inhibe eder. DM • Ayrıca insülin gen ifadesinin artmasına neden olan hormonal faktörken, glukagon bu etkiyi antagonize eder. • Hepatik lipojenezle serum serbest yağ asitleri • Benzer şekilde diyetle alınan yağ miktarı arasında ters bir ilişki vardır. %10’u aşacak olursa diyetle alınan karbonhidratların yağa çevrimi çok az • Hepatik lipojenezdeki en büyük inhibisyon gerçekleşir (hepatik lipojenez baskılanır). artmış serum serbest yağ asidi konsantrasyonudur (tokluktan açlığa geçiş • Ayrıca yüksek miktarda sukroz ile beslenmede sırasında başlayan lipolizle serum FFA vücuda giren fruktoz miktarı artacağı için konsantrasyonları artar). lipojenez hızlanır. 7