Metabolik Entegrasyon Doç. Dr. Yasemin G. İşgör

1. Metabolizma ve Ara Metabolizma Metabolizma canlılık faaliyetlerini yürüten tüm yapım (sentez, anabolizma) ve yıkım(degradasyon, katabolizma) faaliyetleri ile bu faaliyetler arasında yer alan tepkimelerin bütünüdür. Canlı hücresi içerisinde küçük moleküllerin yıkımı (degradasyonu), yapımı (sentezi), veya birbirine dönüşümü (ara-çevrimi) amacıyla gerçekleşen biyokimyasal tepkimelerin hepsine ara metabolizma denir. Doç. Dr. Yasemin G. İşgör 2

Ana Metabolik yolların ve bu yolların birbiriyle ilişkilerinin bilinmesi normal Metabolik fonksiyonlar ile çoğu hastalıkların temelinin anlaşılmasında kritik öneme sahiptir. Klinik kimya laboratuvarı verisinin kullanımı ve rasyonel (mantığa dayalı) yorumu için de ana Metabolik yolların sağlam kavranması gereklidir. Doç. Dr. Yasemin G. İşgör 3 Metabolizma ve Ara Metabolizma

Doç. Dr. Yasemin G. İşgör 4 Metabolizma ve Ara Metabolizma Ana metabolizmada kritik önemi olan biyokimyasal tepkimelerin bilinmesi ise ilaç etkisi,,ilaç etkileşimi, biyomoleküllerin etkinliği veya bulunurluk durumlarına bağlı birçok genetik hastalığın anlaşılabilmesi açısından hayati öneme sahiptir.

Doç. Dr. Yasemin G. İşgör Metabolik Yolaklar Metabolizma, her basamağı enzim katalizliğinde yürüyen küçük kısıtlı basamaklardan oluşur. Metabolik yol veya yolak ise belli fonksiyonu olan özel tepkimeler setinden oluşur (Glikoliz, glukoneogenez, TCA döngüsü vb).

Doç. Dr. Yasemin G. İşgör 6

7

8 3. Metabolit veya Metabolik ara Ürünler Sözlük anlamı: metabolik yol olarak adlandırılan ve ardı ardına gerçekleşen reaksiyonlarda öncül moleküller üzerinden oluşan ara ürünler metabolit veya metabolizma ara ürünü olarak adlandırılır. Genel olarak C,H,O içerir. S ve N içeren yapılar da mevcuttur. Özetle, Biyokimyasal yollar temel olarak metabolik ara ürünler denen organik bileşiklerden oluşur.

Doç. Dr. Yasemin G. İşgör Homeostaz 4.Homeostaz Homeostaz, Bir organizmanın içinde yaşadığı ortamla metabolit ve diğer yapı maddelerinin alış verişini yaparak kendi iç ortamını belli sınırlar arasında dengede tutması. Basit tanımıyla, sağlıklı yaşamın devamı için vücudun yapı ve işlev bakımından gösterdiği değişmezliktir. Kanın homeostazı, üre homeostazı vb olarak incelenir. Çeşitli etkilerle her an değişme olasılığı olan kan miktarı, kan basıncı, beden sıvıların ve dokuların pH’sı, ozmotik basınç, beden ısısı, oksijen ve diğer kan gazları, plazmada bulunan glukoz, üre, çeşitli organik ve inorganik madde miktarı gibi çeşitli fizyolojik değerlerin normal sınırları içinde değişmez tutulmasıdır.

Doç. Dr. Yasemin G. İşgör 10

Doç. Dr. Yasemin G. İşgör 11 Metabolik Yolakların Amaç ve Görevleri Metabolik Yolakların Amaç ve Görevleri 1.Enerji üretimi 2.Organik Moleküllerin katabolizması veya degradasyonu 3.Hücre yapıtaşları ve makromoleküllerin öncüllerinin sentezlenmesi 4.Enerjinin Depolanması 5.Potansiyel zararlı maddelerin vücuttan atılımı (ekskresyon) 6.Safra asiti üretimi, üre döngüsü ve Heme katabolizması. 7.Metabolizmadaki düzenleyici (regülatör) maddelerin oluşturulması 8.Glikoliz, TCA vs döngülerden üretilen metabolitler diğer Metabolik yollarda etki gösterebilir. TCA rünleri glikoliz ve glukoneogenezde, glikoliz ürünü 2,3-bisfosfogliserat ise hemoglobinin oksijene ilgisinin artmasında rol oynar.

Doç. Dr. Yasemin G. İşgör Enerji üretimi Diyetle alınan birincil enerji kaynakları karbonhidratlar ve yağ (triaçilgliserollar)dır. Protein de enerji kaynağı olarak kullanılır. Bazı insanlar için etanol de enerji üretmede kullanılır (alkol bağımlıları). Metabolizmada var olan Biyomoleküller (endojenik kaynaklar) ve beslenme ile metabolizmaya alınanlar (ekzojenik kaynaklar) işlenerek açığa çıkan enerji ATP molekülündeki fosfat bağlarının oluşumunda kullanılır. ATP yüksek enerji molekülü olarak bilinir ve biyosentezde, kas kasılması, zardan iyonların aktif geçişi, bazı katabolik yolların başlaması için ATP kullanılır.

Doç. Dr. Yasemin G. İşgör Organik Moleküllerin katabolizması veya degradasyonu Sindirim, glikolitik yollar (glikoliz, glikojenoliz), Yağ Asiti oksidasyonu, Amino asit katabolizması Hücre içi katabolik yolaklar çoğunlukla oksidatif tepkimelerdir. Bu oksidatif tepkimelerde indirgeyen ekuvalanların (H atomları) NAD+, FAD moleküllerine (Koenzimler) transferiyle gerçekleşir. H + + NAD +  NADH, H + H + + FAD  FADH 2 Oluşan NADH ve FADH 2 ise ya biyosentez tepkimelerinde ya da mitokondri ETZ’de ATP molekülü oluşturmak üzere e - ve H + aktarmak üzere kullanılır.

Doç. Dr. Yasemin G. İşgör Organik Moleküllerin katabolizması veya degradasyonu Sindirim, diyetle alınan enerji moleküllerinin vücutta emilmeden (absorplanmadan) önce diyet maddelerinden daha küçük moleküllere yıkılması sürecidir. Diyetteki besinlerin çoğu vücuda alınıp kullanılmak için daha küçük moleküllere parçalanırlar. Besinlerin mekanik ve enzimatik olarak parçalanmaları ve bu yolla oluşan ürünlerin emilmeleri topluca sindirim olarak tanımlanır. Karbonhidratların, lipitlerin, Protein ve amino asitlerin, diyetle alınan nükleotitlerin yıkılması ve emilimi s,ndirim mekanizmasını oluşturur. Enerji üretmesi açısından nükleotitler (DNA, RNA materyalleri) diğer 3 ana biyomolekül kullanılır.

Doç. Dr. Yasemin G. İşgör 15

Doç. Dr. Yasemin G. İşgör 16

Doç. Dr. Yasemin G. İşgör 3. Hücre yapıtaşları ve makromoleküllerin öncüllerinin sentezlenmesi Glukoneogenez, yağ asiti sentezi, nükleotid sentezi, Heme sentezi. 4.Enerjinin Depolanması Glikojen, kreatin fosfat, Hayvansal yağ (fat) ve triaçilgliserol sentezi 5. Potansiyel zararlı maddelerin vücuttan atılımı (ekskresyon) Safra asiti üretimi, üre döngüsü ve Heme katabolizması. 6.Metabolizmadaki düzenleyici (regülatör) maddelerin oluşturulması Glikoliz, TCA vs döngülerden üretilen metabolitler diğer Metabolik yollarda etki gösterebilir. TCA rünleri glikoliz ve glukoneogenezde, glikoliz ürünü 2,3-bisfosfogliserat ise hemoglobinin oksijene ilgisinin artmasında rol oynar.

Doç. Dr. Yasemin G. İşgör 18 Metabolik Yolaklarda Ortak Olan Genel Kurallar Metabolik Yolaklarda Ortak Olan Genel Kurallar 1.ATP sentez tepkimelerine enerji sağlar 2.Birçok Metabolik tepkime oksidasyon veya redüksiyon içerir 3.Sadece belirli metabolik tepkimeler insan metabolizmasında gerçekleşir 4.Bazı organik moleküller insan sağlığı için nutrisyon (beslenme) açısından yaşamsaldır (esasiyeldir) 5.Bazı Metabolik yolaklar geri dönüşümsüzdür veya geridönüşümsüz basamaklar içerir 6.Metabolik yolaklar birvbirleriyle bağlantılıdır (entegrasyon) 7.Metabolik yolaklar doğrusal ilerlemek durumunda değildir 8.Metabolik yolaklar tamamen veya kısmen hücre içerisinde özel kompartmanlarda lokalizedir 9.Farklı organlarda farklı yolaklar gerçekleşir 10.Açlık ve Tokluk tablolarında farklı Metabolik prosesler gerçekleşir 11.Metabolik yolaklar düzenlenmeye tabiidir.

Doç. Dr. Yasemin G. İşgör 19

Doç. Dr. Yasemin G. İşgör 20

Doç. Dr. Yasemin G. İşgör 21

Doç. Dr. Yasemin G. İşgör 22 A good example is glucose homeostasis. In the face of widely varying physiological conditions, such as fasting or exercise, both of which tend to lower blood glucose, or following the consumption of a carbohydrate meal that raises the blood glucose concentration, the human body activates hormonal mechanisms that operate to maintain blood glucose within rather narrow limits, 80 to 100 mg/dL (Fig. 1-1). Hypoglycemia (low blood glucose) stimulates the release of gluconeogenic hormones such as glucagon and hydrocortisone, which promote the breakdown of liver glycogen and the synthesis of glucose in the liver (gluconeogenesis), followed by the release of glucose into the blood. On the other hand, hyperglycemia (elevated blood glucose) stimulates the release of insulin, which promotes the uptake of glucose and its utilization, storage as glycogen, and conversion to fat.

Changes that occur in the blood glucose concentration in a healthy adult, a person with type II diabetes mellitus, and a person experiencing fasting hypoglycemia. Following ingestion of a carbohydrate- containing meal, there are three features that distinguish the glucose vs. time curve for the person with type I1 diabetes relative to the healthy adult: (1)the initial blood glucose concentration is higher (approx. 135 vs. 90 mg/dL), (2)the rise in in the glucose level following the meal is greater; and (3)it takes longer for the glucose concentration to return to the fasting glucose level. Doç. Dr. Yasemin G. İşgör 23

Doç. Dr. Yasemin G. İşgör 24 Hiperglisemi Normoglisemi Hipoglisemi Normal Diyabet (D.M.) Karbohidrat alımı Saatler Kan Glukozu (mg/dL) Açlık