Metabolizma ve Biyokimyasal Olaylar

Biyokimya Nedir?

Hücreden, en gelişmiş organa kadar bütün canlı dokuları ve bunların oluşturmuş olduğu ürünleri inceleyen ve araştıran bilim dalı.

Glikoliz

Glikoliz sonucunda;

1. 4 ATP yani Adenozin Tri Fosfat üretilir.
2. 2 Adet NADH oluşur. Oluşan NADH’lar oksijenli solunumda, ETS’ye aktarılır ve her birinden 3 ATP sentezlenir.
3.  2 Adet pirüvat

Glikoliz sitozolde gerçekleşir ve substrat düzeyinde fosforilasyonla ATP üretim olayıdır. Genel olarak glikoliz sonucunda 4 ATP oluşur fakat, 2 ATP glikozun aktifleştirilmesi için kullanıldığı için 4 ATP’den  2 ATP çıkarılır. Yani glikolizde net 2 ATP elde edilir. Glikolizde subrast düzeyinde 2 ATP üretilmiştir diyebiliriz. Aynı zamanda glikoliz sonucunda 2 NADH oluştuğunu ve bu NADH’ların ileride ETS’ye aktarılarak her birinde 3 olmak üzere Toplam 6 ATP kazandıracağını ve “Glikoliz”in bütün canlılarda ortak olduğunu, unutmamak gerekir.

Evet, glikozliz sonucunda net olarak 2 ATP, 2 NADH ve 2 pirüvat elde ettik. Elde ettiğimiz pirüvatlar krebs döngüsüne yani “Sitrik Asit Çevrimine (SAÇ)” a girer.

Sitrik Asit Çevrimi (SAÇ) – Krebs Döngüsü

Sitrik asit çevrimi, canlı hücrelerin besinlerini yükseltgeyerek, enerji elde etme metodudur. Glikolizden sonra gerçekleşmesi gerekir, çünkü gerçekleşmesi için glikoliz sonucu üretilen pirüvatlara ihtiyaç duyulur. Glikolizin aksine krebs, mitokondrinin matriksinde gerçekleşir ve substrat düzeyinde fosforilasyonla ATP üretilir. Glikoliz sonucu üretilen 2 pirüvat mitokondriye geçer. Burada bir dizi tepkimeye girerek “AsetilCoA”ya dönüşür. Bu sırada 2 mol pirüvik asitten 2 CO₂ ve 2NADH₂  oluşur. Bu aşamalar krebsin başlangıç tepkimeleridir.

Pirüvatlar artık yok, Asetil CoA’ya dönüştü. AsetilCoA’lar sitrik asit çevrimine girebilmek için, oksaloasetik asit ile birleşerek sitrik asite dönüşür. Ardından sitrik asit bir dizi tepkime geçirerek tekrar oksaloasetik asite dönüşür. Bu sebepten dolayı, bu döngüye sitrik asit çevrimi denmiştir.

Krebs döngüsü sonucu 2 pirüvik asitten, 2 ATP, 4 CO₂, 6 NADH₂ ve 2 FADH₂ oluşur. Oluşan 6 NADH₂ ve 2 FADH₂ ETS’ye akterılır.

Glikojen Metabolizması

Glikojen metabolizması, açlık halinde glukagon ile kan şekerinin yükselmesi veya tokluk halinde insülin yardımı ile kan şekerinin düşmesi olayıdır diyebiliriz. Metabolizmanın genel tepkimelerine aşağıdaki grafikten ulaşabilirsiniz.

Pentoz Fosfat Yolu (Heksoz Mono Fosfat Yolu)

Amacı organizmaya NADH ve pentoz sağlamaktır. Enerji üretilmez ve tüketilmez. Pentoz fosfat yolu reaksiyonları aşağıdaki gibidir. Bu dönemde 2 oksidasyon ve 1 hidroliz gerçekleşir. Pentoz fosfat yolunun düzenlenmesinde “Glikoz 6-Fosfat Dehidrogenaz” enzimi görev yapar.

1. Glikoz 6-fosfatın glikonolakton ve NADPH oluşturmak için oksidasyonu
2. Glikonat 6-fosfat oluşumu
3. Glikonat 6-fosfat’ın ribüloz 5-fosfat ve ikinci NADPH oluşturmak için oksidasyou

Riboz 5 fosfat DNA ve RNA’ nın yapısına katılır.

ETS (Elektron Taşıma Sistemi)

Elektron taşıma sistemi, genel olarak glikoliz ve krebs ile oluşan NADH ve FADH₂‘lerin elektron taşıyıcı olarak kullanılarak, ETS elemanlarında redoks tepkimelerine sokarak, ATP elde etme sistemidir. Mitokondrinin krista dediğimiz, kıvrımlı kısmında gerçekleşir. Bitkilerde ETS elemanları kloroplast organelinde bulunur.

ETS’de 1 NADH₂‘den 3 ATP elde edilirken, 1 FADH₂‘den 2 ATP elde edilir.

Toplam 40 ATP üretilir; ama 2 ATP’yi glikolizde glikozu aktifleştirmek için kullandığımız için, oksijenli solunumda NET 38 ATP üretilir demek doğru olur. Yani şöyle ki;

• Glikoliz= NET 2 ATP
• Krebs= NET 2 ATP
• ETS= NET 34 ATP

Toplam: NET 38 ATP

NOT: Glikoliz olayı kas ve beyinde gerçekleşiyor ise, 38-2=36 ATP üretilir. Bunun sebebi; kas ve beyinde NADH’ın FADH’a dönüştürülerek ETS’ye aktarılmasıdır. ETS’de 4 kompleks vardır. Bunlar aşağıdaki gibidir.

1. Süksinat dehidrogenaz
2. Sitokrom C oksidaz
3. Sitokrom oksidaz
4. NADH dehidrogenaz

Üre Devri

Amonyak toksik bir biyokimyasal üründür. Bu sebepten dolayı da vücuttan uzaklaştırılması için üreye çevrilir. Üre nötrdür ve amonyağa göre hücre zarından daha kolay geçer. Ürede 2 azot bulunur ve bu azotlar oksidatif deaminasyon sonucu oluşan serbest amonyak ve transaminasyon sonucu oluşan aspartattan elde edilir.

Hormonlar

Hormonlar; vücudumuzda, büyüme, gelişme, üreme ve bazı metabolik olaylarda görev yapar. Vücudun sağlıklı bir şekilde çalışmasını sağlayan kimyasal habercilerdir diyebiliriz. Hormonlar, üretildikleri salgı bezlerinden salgılanarak, kan yoluyla etki gösterecekleri doku veya organa taşınırlar. Hormonlar molekül yapılarına göre 4’e ayrılır.

1. Amin yapısındaki hormonlar
2. Peptit yapısındaki hormonlar
3. Siteroid yapısındaki hormonlar
4. Lipit yapısındaki hormonlar

Vitaminler

Vitaminler, vücudumuz için gerekli olan organik katalizörlerdir. Enzimlerle birlikte çalışırlar. Vitaminler sindirilmez. Antioksidan özellik gösterirler. Yani bağışıklık sistemimizi güçlendirerek hastalıklara karşı dirençli olmamızı veya hastaysak iyileşmemize yardımcı olurlar. Vücudumuz vitaminleri gereken miktarda olmak üzere kan dolaşımında tutar. Suda çözünen vitaminlerin fazla olanları, vücut sıvıları ile atılırken, yağda çözünen vitaminler yağda depolanır. Yağda depolanan vitaminler bu sebepten fazla alındığında toksik özellik gösterebilir. Özellikle A ve D vitaminlerinin tüketiminde dikkatli olmak gerekir. Çünkü A ve D vitamini uzun süre alınmasa bile vücutta depolanmış halde bulunur.

A Vitamininin Fazlalığında;

• Doğum anormallikleri
• Karaciğer problemleri
• Osteoporoz
• Yoğun cilt kuruluğu ve pullanma
• Saç dökülmesi
• Deride uygunsuz renk değişimi

A Vitamini Eksikliğinde;

• Gece körlüğü
• Bağışıklık sisteminde zayıflık
• Büyüme ve gelişmenin yavaşlaması

D Vitamini

D vitamini provitamin şeklinde alınır ve güneşten gelen UV ışınları ile aktif olur. Kalsiyumun ve fosforun emilmesini ve kemiklerde depo edilmesini sağlar. Eksikliğinde çocuklarda raşitizm, yetişkinlerde ise kemik erimesi rahatsızlığına neden olur.

E Vitamini

Yaraların erken iyileşmesini yani rejenerasyon sürecini hızlandırır. Yapıcı ve onarıcı özellik gösterir

K Vitamini

Bağırsaklarda bulunan bakteriler tarafından sentezlenir ve yaraların iyileşmesi için gereklidir.

C Vitamini

C vitamini yani “Askorbik Asit” turunçgillerin yanı sıra koyu yeşil sebzeler ve patateste bulunur. Antioksidan özellik gösteren bir vitamindir. Bağışıklık sistemini güçlendirir. C vitamini eksikliğinde grip, fazlalığında ise ishal görülür. Aynı zamanda yeterli derecede alınmadığında eklem ağrılarına sebep olur.

Kemiozmotik Hipotez Nedir?

Kemiozmotik hipotez membranlar arası proton yoğunluğundan yararlanılarak ATP sentezlenmesi olayıdır ve 4 proton 1 ATP’ye tekabül eder.

Yağların Metabolizması

Yağ hücre içine girmeden önce, dışarıda aktifleşir. Bunu sağlayan enzim Açil CoA sentetazdır. Bu aktifleştirme olayın sırasında, 2 ATP kullanılır. Yağ aktifleştikten sonra hücre içine, “Açil Karnitin Mekiği” ile taşınır.

Açil CoA SAÇ’a girer ve keton oluşturma tepkimelerine katılır. Unutmayın yağlarla elde edilen enerji hesaplanırken, 2 ATP çıkarılır. Sebebi; yağın hücre içine girmeden önce Açil CoA sentetaz enzimi ile aktifleştirilmesidir. Fakat 4 ve 12 arası karbona sahip olan yağ moleküllerinden elde edilen ATP hesaplanırken 2 ATP çıkarılmaz. Bunun sebebi ise 4 ve 12 karbona sahip yağ moleküllerinin hücre içine aktifleştirilmeden girebilmesidir.

Yağ asitlerinin sentezi tokluk durumunda ve sitozolde gerçekleşir. Mitokondride bulunan Asetil CoA sitozole geçer.

Yağ asitlerini ikişer ikişer bir araya getiren enzim; “Malonil CoA”dır. Yağ asitlerinin sentezini düzenleyen enzimler ise “Asetil CoA Karboksilaz” ve “Yağ Asidi Sentetaz”dır.

Yağ asitlerinin yapımı ve yıkımı arasındaki farklar;

Sentez

1. Sitozolde gerçekleşir.
2. Yağ asidi sentetaz enzimi kullanılır.
3. İkişer ikişer birleşir.
4. NADPH indirgeyici güç olarak görev yapar.

Yıkım

1. Mitokondride gerçekleşir.
2. Bir çok enzim kullanılır.
3. İkişer ikişer kopar.
4. NADH ve NADH₂ oluşur.

Glikoz 6-Fosfat Nerelerde Görev Yapar?

1. Glikoliz Yolu
2. Pentoz Fosfat Yolu
3. Glikoneogenez Yolları
4. Glikoz Metabolizması

Ve son olarak;

• Sekretin safra suyunun düzenli salgılanmasını sağlar.
• Yağlar kanla birlikte taşınır. Fakat kanla taşınabilmesi için kan plazmasında bulunan “Albumin“e bağlanması gerekir. Albumin kanda bulunan bir proteindir ve yağların albumin ile kurmuş oldukları bağ sonucu oluşan moleküle “Lipoprotein” denir.
• Yağlar “Amfifil“dir. Yani hidrofil ve hidrofob karakteri aynı anda bulundururlar.
• Yağlar beyinde “Enerji Verici” olarak kullanılamaz. Sebebi lipoprotein halinde taşınmasıdır ve bu lipoprotein adını verdiğimiz yapı beyin duvarını aşamaz.