Kas Biyokimyası § Organizmalar § Hücreler § Hücre içi organeller hareket ederler!!! Bu hareket proteinlerce oluşturulan moleküler motorlarca sağlanır. Kalsiyum’un rolü

Kaslar kimyasal enerjiyi kinetik enerjiye çevirirler § Kaslar vücuttaki en büyük doku grubunu oluştururlar: § Doğumda vücudun %25 § Genç erişkinlerde %40 ve § Yaşlılarda %30 u kaslardan oluşur.

Etkin bir kimyasal-mekanik çevirici için; § Kimyasal enerji kaynağı (ATP ve kreatin fosfat) § Regülasyon ( hız, süre, güç) § Operatör ( sinir sistemi) § Eski konumuna dönebilme yeteneği olmalıdır.

Kaslar iten değil çeken makinalardır § İskelet Kasları l İstemli l Çizgili § Kalp Kası l İstemsiz l Çizgili § Düz Kaslar l İstemsiz

Çizgili Kaslar § Multinükleer fiber hücreleri, elektriksel olarak uyarılabilen bir membran, sarkolemma, ile sarılmıştır. § Bir kas fiber hücresi kasın tüm boyunca uzanır. § 20 ila 100 µm çapındadır. § Her bir fiber yaklaşık 1000 miyofibrilden oluşur.

Miyofibriller § Sarkoplazma adı verilen intrasellüler sıvı içinde birbirlerine paralel olarak uzanırlar. § Kalın ve ince filamentler mevcuttur. § Sarkoplazma içinde ATP, fosfokreatin gibi yüksek enerjili bileşikler yanı sıra glikoliz enzimleri de bulunur. § Her bir miyofibrili çevreleyen mebranöz ağsı tabakaya sarkoplazmik retikulum denir.

Kasın fonksiyonel ünitesi “Sarkomer” dir § Myofibril EM ile incelendiğinde; l Koyu alanlar ( A bantları) l Açık alanlar ( I bantları) l A bandının ortasında M çizgisi l I bandını ortasından ayıran Z diski l İki Z diski arasındaki bölüme ise Sarkomer adı verilir.

Kasın Major Proteinleri “Aktin” ve “Miyosin” dir. § Aktin ve miyosin kasın protein kütlesinin %80 ini oluştururlar. § Birbirlerine paralel pozisyonda bulunurlar. § Birbirleri üzerinde kayarlar. § Birbirleri arasında ilişkide bulunurlar. § Kasılma olayını gerçekleştirirler.

Miyosin § Kalın filamentleri oluşturur. MA = § İki ağır, dört hafif zincir içerir. § İki ağır zincir karboksil uçtan birbirleri üzerine sola dönüşümlü olarak sarılırlar. § Amino uçta ise her bir ağır zincirin büyük bir globuler parçası bulunur. Bu kısım ATP hidrolizinden sorumludur. § Hafif zincirler bu globuler kısımlar ile ilişkidedir.

Aktin § Monomerik aktin ( G-aktin) § Birbiri üzerine sarılmış dimerik yapı ise F- aktin olarak adlandırılır. § Aktin, troponin ve tropomiyozin ile birlikte ince filamentleri oluşturur. § Aktin de ATP bağlar ve ADP’ye hidroliz eder. Ancak bu sadece filamentleri bir arada tutmaya yarar.

§ I bandı sadece ince filamentleri içeren bölgedir. § Daha koyu A bandı hem sadece kalın filamentlerin olduğu hem de kalın ve ince filamentlerin üst üste geldiği bölgeleri içerir. § I bandının ortasında Z diski bulunur ve ince filamentlerin bağlandığı bölgeyi oluşturur.

Z Diski § alfa-aktinin – aktin’i Z diskine bağlar § desmin § vimentin gibi minor kas proteinlerinden oluşan yapıdır. § Ayrıca filament boyunca uzanan büyük bir protein olan nebulin de ince filamentlerin yapısında bulunur.

M Çizgisi § Kalın filamentleri organize eden yapıdır. § Paramiyosin § C-proteini § M-proteinini içerir. § Kalın filamentlerin Z diskine bağlanmasını sağlayan, bilinen en büyük tek polipeptid zinciri olan, titin proteinidir. §Titin, Z diskinden M çizgisine kadar uzanır ve sarkomerin uzamasını regüle eder.

Troponin ve Tropomiyosin § İnce filamentlerin yapısında bulunurlar. § Tropomiyosin tüm kaslarda bulunurken, troponin sadece çizgili kaslarda bulunur. § Troponin T, bağlanmayı sağlar. § Troponin I, F-aktin --- Miyosin etkileşimine engel olur. § Troponin C, kamodulin’e benzer ve 4 molekül kalsiyum bağlar.

Diğer Proteinler: Distrofin §Plazmalemma ya tutunmuş bir grup büyük protein kompleksinin bir parçasını oluşturur. §Aktin ile ekstrasellüler matriks arasındaki ilişkiyi sağlar. §Defektif distrofin varlığı (kodlayan gendeki mutasyonlar) bu ilişkinin bozulmasına neden olur : Duchenne Musküler Distrofi

Kasılma Nasıl Gerçekleşir? 1. Miyosin’in kafa grubuna ATP bağlı değilken, miyosin F-aktin’e sıkıca bağlıdır. 2. ATP miyosine bağlanınca hidrolize olur ve ADP + P i oluşur. 3. Miyosin’de bir seri siklik reaksiyon sonucunda miyosin F-aktinden ayrılır ve daha uzak bir noktadaki bir bölgeye bağlanır.

Bu Koordineli ve Siklik Reaksiyon ATP miyosine bağlanır ve aktinden ayrılır. 2. ATP hidrolizi ile oluşan konformasyonel değişim sonucu Z diskine yakın bir noktada aktine zayıfça tekrar bağlanır. 3. P i ın ayrılmasıyla oluşan yeni konformasyon sonucu aktine sıkıca bağlanır. 4. Aktini kendisine doğru çeker ve ADP ayrılır.

Kas Kasılmasında Ca ++ önemli bir role sahiptir. § Sinir impulsları sarkoplazmik retikulumdan Ca serbestleşmesine neden olur. § Serbest Ca troponin-C ye bağlanır. § Troponin-Tropomiyozin kompleksinde konformasyonel değişim meydana gelir. § İnce filamentlerde miyosinin bağlanacağı alanlar açılır ve kasılma gerçekleşir.

Kalsiyum’un Hücreye Giriş Çıkışı Kontrol Altındadır 1.Kalsiyum Kanalları: Hücre içine girişi bu kanallar sağlar 2.Kalsiyum-Sodyum değiştirici: Kalsiyumun hücreden çıkışının temel yoludur 3.Kalsiyum ATPaz

Düz Kasların Kasılması §Düz kaslar troponin sistemini içermez. §Hafif zincirler miyosin-aktin ilişkisini engeller §Yine kalsiyum ile düzenlenir §Miyozin hafif zincirinin fosforillenmesi kasılmayı başlatır §Miyozin hafif zincir kinaz bu işlemi yapar §Kalmodulin-4Ca kinaza bağlanarak aktive eder

Kaldesmon §Düz kas kasılmasını düzenleyen özel bir protein §Düz kasa özgü bir protein §Düşük kalsiyum konsantrasyonunda tropomiyozin ve aktine bağlanarak aktin- miyozin etkileşimini engeller ve kası gevşemiş halde tutar. §Kalsiyum artınca, Kalmodulin-Ca, kaldesmon’u bağlayarak aktinden ayırır.

Gereken Enerji Nasıl Sağlanır? § Kas glikojeni glukoza yıkılır. § Glikoliz § Oksidatif fosforilasyon § Kreatin fosfatın kreatine yıkılması § Miyoadenilat kinaz ile 2ADP den ATP ve AMP oluşması

§Kreatin Kinaz ADP + Kreatin fosfat ↔ Kreatin + ATP Adenilat Kinaz 2 ADP ↔ AMP + ATP

Laktat Dehidrogenaz §Sitoplazmada bulunan bir enzimdir. §Yüksek aktivite gösterdiği dokular; l İskelet kası l Karaciğer l Kalp l Böbrek l Eritrositler

İZOENZİMLERİ §2 farklı polipeptid zinciri vardır l M (muscle) l H (heart) §4 subunitten oluşur §Subunit farklılıklarına göre 5 izoenzimi mevcuttur: l LD-1 (HHHH) l LD-2 (HHHM) l LD-3 (HHMM) l LD-4 (HMMM) l LD-5 (MMMM)

İzoenzimlerin Dokulara Göre Dağılımı §LD-1Kalp, renal kortex, eritrositler §LD-5Karaciğer ve iskelet kası §LD-2, 3 ve 4 ise çok değişik dokularda ve değişik konsantrasyonlarda bulunabilirler. §LD, doku spesifik olmadığından, bir çok hastalık tablosunda yükselmesi şaşırtıcı değildir.

Miyokard Infarktüsünde Kullanımı §Semptomların başlamasından; l saat sonra yükselmeye başlar l saatte tepe değerine ulaşır l 6-10 gün sonra referans değerlerine döner §LD-1 izoenzimi; l saatte yükselmeye başlar l saatte tepe değerine ulaşır l 10 gün sonra referans değerlerine döner

Miyoglobin §Kalp ve iskelet kasında oksijen bağlayan bir proteindir (17800 dalton). §Düşük moleküler ağırlığı ve sitozolik bir protein oluşu nedeniyle hücre zedelenmesi sonucu hızla dolaşıma geçer. §Referans değerleri yaş, cinsiyet ve ırka göre değişiklik gösterir. §Minör iskelet kası hasarlarında bile düzeyi yükselir.

Klinik Yararlanım §Miyoglobin, MI erken dönem tanısında diğer tüm markırlardan çok daha yüksek duyarlılığa (%90-100) sahiptir. §Bu özelliği ile MI ekarte edilmesinde son derece yararlıdır. §MI dan 1 saat sonra yükselmeye başlar §4-12 saatte tepe değerine ulaşır §Bundan sonra hızla yıkılır.

Kreatin Kinaz (CK) §Agaroz jel ve sellüloz asetat elektroforezi ile ayrıştırılabilen 3 sitozolik (CK-1, CK-2, CK-3) ve 1 mitokondrial (CK-Mt) enzimden oluşur. §CK-1 (CK-BB) §CK-2 (CK-MB) §CK-3 (CK-MM)

CK-MB §Kalp kasında total CK aktivitesinin %10-20 sini oluştururken; §İskelet kasında bu oran %2 civarındadır. §CK-MM hem kalp hem de iskelet kasında predominant izoenzim olmasına rağmen CK-MB kardiyak spesifiktir. §Şiddetli iskelet kası hasarlarında CK-MB kendi referans değerlerinin üzerine çıkabilir. Bu durumda %CK-MB < %2 T-CK olmalıdır.

MI’nde Kullanımı §4-6 saatte yükselmeye başlar. §24 saatte tepe değerine ulaşır. §48-72 saatte referans değerlerine döner. §CAP çalışmasında analitik yöntemlerde monoklonal anti CK-MB kullanımının giderek arttığı tesbit edilmiştir.