Doç. Dr. Serkan SAYINER

Biyokimya I

Doç. Dr. Serkan SAYINER

Biyokimya Anabilim Dalı

serkan.sayiner@neu.edu.tr

Takip etmek için tıkla

Biyokimyaya Giriş

Biyofiziksel Kimya-I ve

Glikojen

Hemoglobin

Lipoprotein

DNA,Nükleobazlar

•

Amacı;

▫

Canlı hücreler ile ilgili kimyasal olayları anlamak ve tanımlamak.

▫

Yaşamın nasıl başladığını, nasıl geliştiğini ve nasıl gelişeceğini öngörebilmek.

▫

Teknik ve teknolojik gelişmelerden yararlanıp bunları yaşama geçirebilmek.

•

Kapsamı;

▫

Yaşamın olduğu her yerde oluşan biyokimyasal olaylar.

Amacı ve Kapsamı

1.

Canlı organizmaların bileşenlerinin kimyasal yapıları nelerdir?

2.

Bu bileşenler organize yapıların, hücrelerin, çok hücreli dokuların ve organizmaların oluşabilmesi için nasıl etkileşir?

3.

Yaşayan maddeler canlı kalabilmek için çevrelerinden nasıl enerji alırlar?

4.

Bir organizma büyüme ve çoğalması için gereksinim duyulan bilgi nasıl saklanır ve nasıl nakledilir?

5.

Üreme, yaşlanma ve organizmanın ölümünde hangi kimyasal değişimler olur?

6.

Canlı hücreler içinde kimyasal reaksiyonlar nasıl kontrol edilir?

Biyokimya hangi sorulara yanıt verir ?

Genetik

Moleküler Biyoloji

Toksikoloji

İmmunoloji Mikrobiyoloji

Viroloji Endokrinoloji

Fizyoloji

Farmakoloji

Biyokimya

Klinik Biyokimya

Biyokimyasal olaylarda hücre

1. Çekirdekçik 2. Çekirdek 3. Ribozomlar 4. Vezikül

5. Granüllü ER 6. Golgi Aygıtı

7. Hücre Membranı 8. Granülsüz ER

9. Mitokondriler 10. Koful/Vakuol 11. Sitoplazma 12. Lizozom

13. Sentrozom (Sentriyollar)

Kaynak: WikiMedia

Golgi Aygıtı: Protein depolama, salgılama Gra.ER & Ribozomlar:

Protein Sentezi

Gra.süz.ER: Lipid Sentezi

Lizozom: Proteolitik Enzimler, Esterazlar, Glikozidazlar

Mitokondri: TCA, β-

Oksidasyon, Üre Sentezi, Elektron Transport,

Oksidatif fosforilasyon Çekirdek: Nükleik Asit

Sentezi

Hücre Membranı: Reseptörler, transport

Sitoplazma: Glikoliz, Glikoneojenez, Pentoz siklusu

Glikoz

Yağ Asitleri Mineraller Vitaminler Amino asitler

SuKarbondioksit Sentez Ürünleri

Kaynak: WikiMedia

Temel maddeler Örnekler % g

Su - 60

Azotlu bileşikler Proteinler, peptidler, aminoasitler, nükleik asitler 19

Lipidler Nötral yağlar, sterinler, fosfolipidler, mumlar 15

Karbonhidratlar Monosakkaritler, polisakkaritler, amino şekerler 1

Mineraller Makro ve mikro (iz) elementler 5

Organizmada bulunan temel maddeler ve oranları

Bilim dalı İnceleme düzeyi

Anatomi Makroskopik

Histoloji Mikroskopik

Fizyoloji Makro-Mikroskopik

Biyokimya Moleküler

Temel bilim dallarının organizma yapısını inceleme düzeyleri

Su, Önemli Biyofiziksel Olaylar

Biyofiziksel Kimya



SU hayatın vazgeçilmezi bir faktörüdür.



Işıksız veya oksijensiz varlığını sürdürebilen canlı vardır, fakat susuz olarak yaşamını

koruyabilen hiçbir canlı yoktur.



Yetişkin canlılarda vücut

ağırlığının % 60-70’ i su isede tek tek organ ve dokulardaki su

miktarı farklılık göstermektedir.

SU

Organ Su Oranı % Total Vucüt Suyundaki Payı %

Göz 98 0.1

Kan 79 5

Kas 77 50

Deri 72 7

İskelet 22 12

Yağ 15 2

Diş 10 < 0.1

• Total vücut suyu miktarı, her canlı için sabittir. Bu

sabitin korunmasını sağlayan regülasyon mekanizmaları bulunmaktadır.

• Su miktarındaki dalgalanmalar ile canlının organizasyon derecesi arasında ters orantı vardır.

• Metabolik değişimler süreklilik arz ettiği ve tek tip

olmadığı için bir canlının total vücut suyunu ölçen bir metot bulunmamaktadır ^.

SU

•

Su molekülünde H atomları, elektronları düzensiz dağıldığından asimetrik olarak yerleşmiştir.

• Bu nedenle su molekülünde sürekli dipol karakterini veren ağır yüklü 2 noktanın

oluşumu, molekülün belirli şekilde polarize olmasına yol açar.

Oksijenin Van der Waals yarı çapı = 1.2 Angstrom

Van der Waals kılıfı

O-H kovalent bağ aralığı= 0.958 Angstrom

Suyun Fiziksel ve Kimyasal Özellikleri

•

Tek tek su molekülleri arasında, hidrojen köprülerinin oluşumundan dolayı düzenli bir assosiye olma şansı vardır. Bu nedenle esas yapı, içerisinde bir su molekülü ile koordine olmuş 4 su molekülü

tetrahedral yapı meydana getirir. Suyun tekbaşına tertiplenme

durumu semi-kristalleşme veya buz yapısı olarak ifade edilir.

Suyun Fiziksel ve Kimyasal Özellikleri

• Bir madde suda eritilirse esaslı değişikliğe uğrar.

• Sulu çözeltideki bütün iyonlar hidratize formda bulunurlar ki , burada katyonlar su molekülünün negatif yük merkezini (oksijen), anyonlar da su dipolünün pozitif yük merkezinin (H) çeker.

• Bağlı bir su molekülünün yüklü parçacıklarının sayısı,

onun yarıçapı ile ilgilidir. Küçük iyonlar, suyu büyük

iyonlardan daha kuvvetli bağlarlar.

Suyun Fiziksel ve Kimyasal Özellikleri

Cl

Na

Hidratize Form  İyon-Dipol Etkileşimi

1. Makromoleküllerin yapı taşıdır.

 Polisakkarit, protein ve nükleik asit gibi birçok kompleks bileşikler, suyu düzenli bir şekilde tutma yeteneğine sahiptir. Makromolekül ile su

molekülü hidrojen bağları ile bağlanır.

2. Küçük moleküllü maddeler için iyi bir yapı taşıdır.

 Su, içerisinde bir çok metabolizma olayının meydana geldiği,

substratların taşındığı, metabolizma olayları sonucu oluşan bir çok artık ürünün atılmasını sağlayan bir çözücüdür.

Suyun Biyolojik Görevleri

3. İyi bir substrat ve ko-substrattır.

Su metabolizmanın birçok tepkimesine katılır. Hidrolaz ve hidrataz grubu enzimler, ko-substrat olarak suya ihtiyaç duyarlar; oksidazlar, solunum enzimleri reaksiyon ürünü olarak suyu açığa çıkarırlar

(oksidasyon suyu).

4. Enerjiyi düzenli şekilde yönetir.

Hidratize yapılarda hidrojen bağları kovalent bağlara değişebilir veya tersi olabilir.

Suyun Biyolojik Görevleri

5. İyi bir ısı regülatörüdür.

Su yüksek bir ergime noktasına ve buharlaşma ısısına sahiptir. 1 g suyu 0ºC’ den 100ºC’ ye getirmek için 100 kalori gerektiği halde 1 g kaynar suyun buhar hale gelmesi için 540 kalori gereklidir. O halde organizmada az miktar suyun buharlaşması çok miktarda ısı kaybına neden olur. Terlemenin vücudu serinletici etkisi bundan ileri gelir.

Su buharının deri ve akciğer yoluyla çıkması, ısı regülasyonun önemli bir mekanizmasını oluşturur.

Suyun Biyolojik Görevleri

• Hücre içi Sıvısı (İntrasellüler Sıvı-ISS/ICF): Hücre içi sıvısının temel katyonu K (ayrıca Na ve Mg’de bulunur), temel anyonları P ve

proteinattır. Hücre içi sıvı organizma suyunun % 70’ini kapsar.

• Hücre Dışı Sıvısı (Ekstrasellüler Sıvı-ESS/ECF): Hücre dışı sıvısının temel katyonu Na’dur. Ayrıca K, Ca, Mg’ da bulunur. Temel anyonları Cl ve HCO₃^- dür. % 30’unu kapsar.

▫ Hücrelerarası (interstisyel): % 20

▫ Damar içi (intravazal): % 10

• Kompartmanlar arasında, devamlı bir su alışverişi vardır. Buna rağmen su miktarı dar bir sınır içinde değişir.

Suyun Fonksiyonel Dağılımı

• Serbest Su

▫

Kan, lenf, BOS, sinovyal sıvı gibi vücut sıvılarında bulunur.

• Bağlı Su

▫

Hidrat Suyu: İyonlara, protein, karbonhidrat gibi makromoleküllere H köprüleri ile bağlı olan sudur.

▫

İntermoleküler Su: Lifler ve zarlar arasında kalmış akıcılığını yitirmiş sudur.

Suyun Bulunma Durumu

• Ekzojen Su

▫

Besin maddelerinden ve içilen sıvılarla vücuda alınan sudur.

▫

Ekzojen su sindirim kanalında

izotonikleşir. Çoğu ince barsakdan, kalanı kolondan emilir. Kan

dolaşımına alınan su dokulara taşınarak interstisyel sıvıda depolanır.

Su Metabolizması

Kaynak: Ası T. Tablolarla Biyokimya I

Kaynak: Ası T. (1999)

• Ekzojen Su

▫

Ekzojen su yönünden koyunlar bol sulu otlarla beslendiklerinde su içmeden de yaşayabilirler.

▫

Atlar ise gıdalar aldıkları su ve

metabolizma suyuna rağmen günde ilaveten 40-50 litre suya ihtiyaç

duyarlar.

Su Metabolizması

Kaynak: Ası T. Tablolarla Biyokimya I

Kaynak: Ası T. (1999)

• Endojen Su

▫

Metabolizma olayları ile elde edilen sudur. Metabolizma suyu

(metabolik su) olarak da

isimlendirilir.

▫

Organik maddelerdeki hidrojenin oksitlenmesinden elde edilir. Bunun içinde sentez edilen su miktarı

yenilen gıda maddelerinin özelliğine bağlıdır.

▫ Formül yapılarında fazla hidrojen bulunan maddelerden daha fazla su sentezlenir.

Su Metabolizması

Kaynak: Ası T. Tablolarla Biyokimya I

Kaynak: Ası T. (1999)

•

Su vücuttan başlıca

▫ Bunun yanında dışkı, tükürük, burun salgıları, göz yaşı, genital salgılar,

terleme ve akciğer ile su vücudu terk eder. Özellikle laktasyondaki ineklerde ve emziren kadınlarda önemli miktarda su süt ile atılır.

▫ En önemli su metabolizması bozuklukları su kayıpları

(dehidratasyon), fazla alımına bağlı su zehirlenmeleri, ödem ve şok gibi

olaylardır.

Su Metabolizması

Kaynak: Ası T. Tablolarla Biyokimya I

Kaynak: Ası T. (1999)

•

Vazal  İnterstisyel, interstisyel  sellüler sıvı

kompartmanları arasında devamlı su alışverişi olmaktadır.

•

Kompartmanlardaki su miktarı dar sınırlar içerisinde bulunur.

•

Kompartmanlar arası suyun taşınmasına neden olan kuvvetler ise;

▫ Ozmotik Basınç

▫ Kolloid Ozmotik Basınç (Onkotik basınç)

▫ Hidrostatik Basınç’ tır.

Su Metabolizması

• Ozmotik Basınç

▫ İntervazal, interstisyel ve sellüler kompartmanların ozmotik basıncı, ozmotik etkiye sahip belirli taneciklerin konsantrasyonundan ileri

gelir ve bütün kompartmanlarda 300-400 mVal/L’ ye ulaşır.

▫ 0.15 (%0.85) M NaCl = Vücut Sıvılarının Ozmotik Basıncı

 Böyle çözeltilere izotonik veya izoozmotik çözelti denir.

Su Metabolizması

• Kolloid Ozmotik Basınç

▫ Plazmada bulunan proteinli maddeler hücre zarından geçemezler.

▫ Plazmada proteinlerin derişimi hücrelerarası sıvıdan beş kat daha fazladır.

▫ Kılcal damarlardaki ozmotik basıncın bir bölümü bu proteinlerce oluşturulur.

▫ Bu şekilde yarı geçirgen zardan geçemeyen kolloid maddelerin meydana getirdiği basınca onkotik basınç ya da kolloid ozmotik basınç denir.

Su Metabolizması

• Hidrostatik Basınç

▫ Bir sıvı içinde bulunan bir cisme bu sıvının kütlesi tarafından etki eden basınca denir.

▫ Damarlar ve dokuların interstisyel boşluğu arasında devamlı bir sıvı akışının neden olduğu bir hidrostatik basınç dalgalanması vardır.

▫ Arteriyel tarafta hidrostatik basınç büyük olduğu için kan dokuya doğru filtre olur (filtrasyon), venöz tarafta ise hidrostatik basınç küçük olduğu için dokudan kana absorpsiyon gerçekleşier.

Su Metabolizması

• Su dengesine bakıldığında yaşlandıkça atılan su

miktarının azaldığı, yarı-ömrünün arttığı görülmektedir.

• Gençlerde su atımı daha fazladır.

• Su dengesinde görev alan başlıca organ böbreklerdir.

Bunun dışında intestinal kanal, deri ve akciğerlerde görev alır.

▫

Böbreklerde yaklaşık olarak 1 kg vücut ağırlığı başına 1 saatte 1 mL idrar çıkartılır.

Su Metabolizması

• Polihidri: Vücut suyunun mutlak artışıdır. Özellikle interstisyel boşluğu ilgilendirir (ödem).

 Venöz staz, kalp yetmezliği, hipoproteinemi.

• Hiperhidri: Vücut suyunun nispi artışıdır.

 Aşırı su alımı veya adrenal bez yetersizliği gibi durumlarda görülür.

• Oligohidri: Vücut suyunun mutlak azalışıdır.

 Aşırı terleme, idrara çıkma, kusma, ishaller.

• Hipohidri: Vücut suyunun nispi olarak azalmasıdır.

 Elektrolit miktar artışı durumunda görülür.

Su Metabolizması

• DİFÜZYON

▫ Moleküllerin çözeltinin her tarafına eşit olarak kendiliklerinden yayılması olayına denir.

▫ Bu olayda parçacıklar küçüldükçe ve ısı arttıkça difüzyonun hızı artar.

▫ Difüzyonda iki faz arasında herhangi bir zar yoktur.

▫ Geçiş çok yoğun çözeltiden az yoğuna doğrudur.

Önemli Biyofiziksel Olaylar

Kaynak: Wiki

Yüksek konsantrasyon Düşük konsantrasyon

• DİFÜZYON’ un önemi

▫ Difüzyon organizmanın madde alışverişinde,

▫ Oksijenin havadan kana ve kandan dokulara geçmesinde,

▫ Besin maddelerinin kandan dokulara geçmesinde,

▫ İlaçların enjekte edildikleri yerde etrafa yayılmasında büyük rol oynar.

Önemli Biyofiziksel Olaylar

Kaynak: Wiki Kaynak: Wiki

• OZMOTİK BASINÇ

▫ Suyun yarı geçirgen bir zarı geçerek çözeltiye katılmasına Ozmoz denir.

▫ Düşük yoğunluktaki çözünmüş bir maddenin yüksek yoğunlukta çözünmüş bir maddeye ozmoz gösteren su veya bir çözücünün neden olduğu basınçtır.

▫ Ozmoz olayları sırasında bizzat iş gören ozmotik değere

«Ozmotik Basınç» denir. Diğer bir ifade ile hücrenin sahip olduğu sitoplazma yoğunluğundan kaynaklanan emme kuvvetidir

Önemli Biyofiziksel Olaylar

Kaynak: Wiki

Kaynak: Chemwiki.UCDavis

Kaynak: Wiki

Seyreltik tuzlu çözeltisinde

hücreler

Distile su

içinde hücreler Yoğun tuzlu çözeltisinde hücreler

Kaynak: Chemwiki.UCDavis

• OZMOTİK BASINC’ ın önemi

▫ İnsan ve hayvanlarda hücre içi ve hücre dışı sıvılarının ozmotik basınçları

%0.9’ luk (%0,85) NaCl çözeltisinin ozmotik basıncına denktir.

▫ Hücreler ve kan hücreleri normal çalışmalarını bu ozmotik basınca yakın nötr ortamlarda sürdürürler.

▫ Hastalara verilen serumların ve damar içi enjeksiyonlarının daima bu ozmotik basınca sahip çözeltiler olması gerekir.

▫ Göz ve burun boşlukları gibi narin membranların ilaçla tedavisinde su yerine serum fizyolojik kullanılması herhangi bir ağrı duyulmasını önler.

Önemli Biyofiziksel Olaylar

• DİYALİZ

▫ Sudan başka küçük ve basit moleküllerin veya iyonların geçmesine izin veren bir zar aracılığı ile büyük kompleks moleküllerin ayrılması olayıdır.

Önemli Biyofiziksel Olaylar

Kaynak: SchoolWorkHelper

• DİYALİZ’ in önemi

▫ Laboratuvarlarda elektroforez tekniklerinin hazırlayıcı bir basamağı olarak kullanılır.

▫ Yapay böbrek cihazlarının prensibini oluşturur.

▫ Artık maddelerin vücuttan atılması kısmen bu olaya dayanır.

▫ Laboratuvarda difteri ve tetanoz antitoksinleri, fazla elektrolitlerinden dializle atılır.

Önemli Biyofiziksel Olaylar

Kaynak: SchoolWorkHelper

• YÜZEY GERİLİMİ

▫ Yüzeylerdeki dengelenmemiş intermoleküler çekim güçlerinden ileri gelen bir olaydır.

▫ Homojen bir sıvının iç molekülleri, çevrelerindeki moleküller tarafından, bütün yönlerden eşit

olarak çekildikleri ve bu karşılıklı çekim güçleri birbirini dengelediği için, her yöne ve serbestçe hareket edebilirler.

▫ Çözünmüş bir madde çözücünün yüzey gerilimini değiştirir.

Önemli Biyofiziksel Olaylar

• YÜZEY GERİLİMİ

▫ Yüzey gerilimi, fizikokimyada bir sıvının yüzey katmanının esnek bir tabakaya benzer özellikler göstermesinden kaynaklanan etkiye verilen addır.

Bu etki bazı böceklerin su üzerinde yürümesine olanak verir.

▫ Safra, yağların yüzey gerilimini azaltarak, yağ taneceklerini, lipazın etkisine açık hale getirir.

Önemli Biyofiziksel Olaylar

• YÜZEY GERİLİMİ’ nin önemi

▫ Bir jilet yada bir toplu iğnenin su yüzeyine yavaşça bırakıldıklarında batmamaları,

▫ Küçük böceklerin su yüzeyinden batmadan yürüyebilmeleri,

▫ Suyun ince cam borularda ve süzgeç kağıdında,

▫ Gazın lamba fitilinde yükselmesi gibi olaylar yüzey gerilimi ile ilişkili görünümlerdir.

 Yüzey gerilimini artıran maddeler: İnorganik maddeler.

 Yüzey gerilimini azaltan maddeler: Yağ, sabun, safra gibi organik maddeler.

Önemli Biyofiziksel Olaylar

• ADSORPSİYON

▫ Yüzey gerilimi ile ilişkili bir olaydır.

▫ Bir ortamda yer alan bütün yüzeylerde dengelenmemiş kuvvet alanları ve serbest valanslar bulunur.

▫ Bu yüzeyler diğer molekülleri kendilerine bağlayabilirler. Bu olaya adsorbsiyon denir.

▫ Adsorpsiyon yüzey genişliği ve adsorbe edici maddenin miktarıyla doğru orantılıdır, çevre ısısı ile ters orantılıdır.

Önemli Biyofiziksel Olaylar

• ADSORPSİYON

▫ Başka maddeleri yüzeylerinde tutma nitelikleri belirgin olan maddelere adsorban denir.

▫ Adsorbsiyon metotları karışımlardan belirli maddelerin ayrılması ve saflaştırılmasında çok kullanılmaktadır.

 Büyük moleküllü ve renkli maddeler, hayvan kömürü ve diğer

adsorbanlar tarafından adsorbe edilirler ve bu suretle çözeltilerden ayırt edilirler.

 İdrarın rengi, iyi bir adsorban madde olan hayvansal kömür ile çalkalanarak yok edilebilir.

 Hormonlar ve enzimler Al₂O₃ tarafından belirli pH’ da adsorbe edilirler ve pH değiştiği zaman birbirinden ayrılabilirler.

Önemli Biyofiziksel Olaylar

• DONMA NOKTASININ DÜŞMESİ

▫ Çözünmüş maddeler, içinde çözündükleri çözücünün donma noktasını düşürürler.

▫ İyonize olmayan bir maddenin 1 molekül gramı 1 litre suda çözülürse, suyun donma noktasını 1.86ºC düşürür.

▫ Donma noktasının düşmesinden yararlanılarak o maddenin ozmotik basıncı hesaplanabilir.

▫ Süte su ilave edilip edilmediği bu yolla hesaplanır. İlave edilen

suyun miktarına bağlı olarak sütün -0.56ºC olan donma noktası 0ºC’

ye yaklaşır.

Önemli Biyofiziksel Olaylar

•

Ası T (1999). Tablolarla Biyokimya I, Nobel Tıp Kitapları Dağıtım, Ankara.

•

Kalaycıoğlu L, Serpek B, Nizamlıoğlu M, Başpınar N,Tiftik A (2000). Biyokimya, Nobel Yayın Dağıtım, Ankara.

•

Engelking LR (2014). Textbook of Veterinary Physiological Chemistry. 3rd Edition. Academic Press.

•

Sözbilir Bayşu N, Bayşu N (2008). Biyokimya, Güneş Kitabevi.

Kaynaklar

• Sudan başka küçük ve basit moleküllerin veya

iyonların geçmesine izin veren bir zar aracılığı ile büyük kompleks moleküllerin ayrılması olayı

... olarak tanımlanır.

a.

Difüzyon

Diyaliz

Ozmozis

d.

Absorpsiyon

Adsorpsiyon

Soru

Cev ap: b

Sorularınız?

Bir sonraki konu;

Biyofiziksel Kimya II