Doç. Dr. Mustafa ALTINIŞIK ADÜTF Biyokimya AD 2009 ORGANİZMADAKİ MİNERALLER VE ELEKTROLİTLER: YAPILARI, SINIFLANDIRILMALARI VE GENEL ÖZELLİKLERİ (2 saat) Doç. Dr. Mustafa ALTINIŞIK ADÜTF Biyokimya AD 2009

Mineraller Sodyum (Na) Potasyum (K) Klor (Cl) Magnezyum (Mg) Kalsiyum (Ca) Fosfor (P) Bakır (Cu) Demir (Fe) Çinko (Zn) Kobalt (Co) Molibden (Mo) Manganez (Mn) Kadmiyum (Cd) Lityum (Li) Selenyum (Se) Krom (Cr) Nikel (Ni) Vanadyum (V) Arsenik (As) Silisyum (Si) Bor (B) Kükürt (S) İyot (I) Flüor (F) Na+, K+, Ca2+, Mg2+, Cl, HCO3, HPO42 önemli elektrolitlerdir.

Elektrolitlerin fonksiyonları Elektrolitler, vücut sıvılarında çözünmüş olarak bulunan yüklü taneciklerdir.

Elektrolitler, Ozmotik basıncın düzenlenmesinde rol oynarlar. Suyun vücut sıvı bölüklerine dağılımında etkili olurlar.

Elektrolitler, Asit-baz dengesinin düzenlenmesinde etkindirler. Kalp ve kas işlevlerinin düzenlenmesinde rol oynarlar.

Elektrolitler, Oksidoredüksiyon olaylarının düzenlenmesine katkıda bulunurlar. Metabolik olayları etkilerler. Katalizde kofaktör görevi üstlenirler.

Sodyum (Na) vücutta özellikle ekstrasellüler sıvıda temel katyon olarak bulunur

Hücre içi sıvı ile hücreler arası sıvı arasındaki sodyum konsantrasyon farkı, Na+-K+ ATPaz ile sağlanan aktif taşınımın bir sonucudur.

Sodyumun işlevleri ozmotik basıncın düzenlenmesinde etkilidir; suyun dağılımında rol oynar asit-baz dengesinin düzenlenmesinde Cl ve HCO3 ile birlikte rol oynar

Sodyum, hücre zarı geçirgenliğini düzenler önemli bileşikler ve hücrelerin yapısında yer alır kas-sinir uyarılmasında rol oynar; kas-sinir uyarı denkleminin pay kısmında yer alır

Erişkin sağlıklı bir insanda serum sodyum düzeyinin normal değeri 1407,3 mEq/L Serum sodyum düzeyinin normalden yüksek olması hipernatremi olarak tanımlanır. Serum sodyum düzeyinin normalden düşük olması hiponatremi olarak tanımlanır

Potasyum (K) vücutta özellikle hücre içinde bulunur; intrasellülerin temel katyonudur

Potasyumun işlevleri sodyumun ekstrasellülerdeki işlevlerini intrasellülerde üstlenir glikolitik yolda görevli pirüvat kinazı aktifleyen bir katyondur doku hücrelerinin fazlalaşmasını sağlayıcı etkisi vardır

Potasyum, ekstrasellülerde kas aktivitesi ve özellikle kardiyak aktivite açısından önem taşır kas-sinir uyarılmasında rol oynar; kas-sinir uyarı denkleminin pay kısmında yer alır diüretik etkisi vardır

Erişkin sağlıklı bir insanda serum potasyum düzeyinin normal değeri 3,5-5,1 mEq/L Serum potasyum düzeyinin normalden yüksek olması hiperpotasemi (hiperkalemi) olarak tanımlanır Serum potasyum düzeyinin normalden düşük olması hipopotasemi (hipokalemi) olarak tanımlanır

Klorür (Cl-) temel ekstrasellüler anyondur Proteinat ve diğer anyonların bulunduğu yerde klorür iyonu azdır

Plazmada HCO3 konsantrasyonu artınca klorür kayması diye tanımlanan olayla klorür iyonu eritrositlerin içine kaçar. Plazmada bikarbonat konsantrasyonu azalınca da klorür iyonu plazmaya geri döner

Klorürün işlevleri plazma ozmotik basıncının düzenlenmesine katkıda bulunur asit-baz dengesinin düzenlenmesinde rol alır

Klorür, su metabolizmasının düzenlenmesine katkıda bulunur amilazı aktifler mide özsuyunda HCl oluşumuna katılır

Erişkin sağlıklı bir insanda serum klorür düzeyinin normal değeri 98-108 mEq/L Serum klorür düzeyinin normalden yüksek olması hiperkloremi olarak tanımlanır Serum klorür düzeyinin normalden düşük olması hipokloremi olarak tanımlanır

Magnezyum (Mg) potasyum ile birlikte temel intrasellüler katyonlardandır

Magnezyumun işlevleri Enerji transferi, depolanımı ve kullanımı ile ilgili enzimatik reaksiyonların katalizinden sorumludur. Hücre solunumu, glikoliz, kalsiyum ve sodyum gibi diğer katyonların membrandan taşınmasında önemli bir kofaktördür Hücre içi kalsiyum iyon konsantrasyonunun dinlenme sırasında düşük tutulmasını sağlamaktadır

Magnezyum, sinir impulslarının iletilmesinde gerekli olan asetil kolinin sentezinde ve yıkılmasında rol oynar kas-sinir uyarı denkleminin payda kısmında yer alır; sinir sisteminin aşırı duyarlılığını azaltır. Plazmada %5 mg üzerinde magnezyum bulunması anestezi yapar

insanda serum magnezyum düzeyinin normal değeri 1,7-3,0 mg/dL Serum magnezyum düzeyinin normalden yüksek olması hipermagnezemi olarak tanımlanır Plazmada %5 mg üzerinde magnezyum bulunması anestezi yapar Serum magnezyum düzeyinin normalden düşük olması hipomagnezemi olarak tanımlanır

Kalsiyum (Ca) Vücutta iskelet sistemi başta olmak üzere yumuşak dokularda ve hücre dışı sıvılarda bulunur. İskelet sistemi, hücre içi ve hücre dışı sıvılara kalsiyum sağlayan ana depo olarak fonksiyon görmektedir.

Plazma kalsiyumunun yaklaşık olarak %50 kadarı serbest halde, %40 kadarı proteine bağlı, %10 kadarı ise bikarbonat, laktat, fosfat ve sitrat gibi diffüze olabilen küçük anyonlarla kompleks oluşturmuştur. Plazmada serbest (iyonize) kalsiyum fizyolojik olarak aktiftir

Kalsiyumun işlevleri kemiklerin ve dişlerin oluşumunda yapı taşı olarak yer alır kapiller damarların ve membranların geçirgenliğini azaltır normal kas kasılması için gereklidir

Kalsiyum, kanın pıhtılaşması için gereklidir hormonal etkinliklerin başlatılmasında ikinci haberci olarak rol oynar

Kalsiyum, sinir impulslarının naklinde etkindir. Plazma iyonize kalsiyum konsantrasyonu, kas-sinir uyarı denkleminin payda kısmında yer alır lipaz, ATPaz, süksinat dehidrojenaz gibi bazı enzimlerin aktivatörüdür

Erişkin sağlıklı bir insanda serum total kalsiyum düzeyinin normal değeri 8,5-11,5 mg/dL Serum kalsiyum düzeyinin normalden yüksek olması hiperkalsemi olarak tanımlanır Serum kalsiyum düzeyinin normalden düşük olması hipokalsemi olarak tanımlanır

Fosfor (P) Fizyolojik olarak hücre içi ve dışında fonksiyon görür, ana deposu iskelet sistemidir. Hücre dışı sıvıda inorganik fosfat şeklinde çoğunlukla primer fosfat (H2PO4) ve sekonder fosfat (HPO42) olarak bulunur.

İnorganik fosforun işlevleri kemik ve dişlerin oluşumunda kalsiyum ile birlikte rol alır kanın normal kalsiyum konsantrasyonunun korunmasında gereklidir nükleik asitlerin yapı taşlarındandır

İnorganik fosfor, asit-baz dengesinin düzenlenmesinde rol alır; H2PO4 / HPO42 tampon sistemi böbreklerde önemli bir tampon sistemidir enerjinin hücre aktivitesine transfer edilmesinde ve karbonhidrat metabolizmasında gereklidir; ATP ve fosforile metabolik ürünlerin yapı taşlarındandır

Erişkin sağlıklı bir insanda serum inorganik fosfor düzeyinin normal değeri 2,5-4,5 mg/dL Serum inorganik fosfor düzeyinin normalden yüksek olması hiperfosfatemi olarak tanımlanır Serum inorganik fosfor düzeyinin normalden düşük olması hipofosfatemi olarak tanımlanır

Bakır (Cu) Bazı metalloenzimlerin ve proteinlerin bileşeni olan eser elementtir

Bakırın işlevleri demirin bağırsaklardan emilimi ve dokulardan plazmaya mobilizasyonunda etkilidir demirin hemoglobin oluşumunda kullanılabilmesi ve dolayısıyla eritrosit yapımı için gereklidir

Bakır, sitokrom a, katalaz, tirozinaz, monoaminooksidaz, askorbik asit oksidaz, ürikaz, süperoksit dismutaz, lizil oksidaz, dopamin hidroksilaz, seruloplazmin gibi çeşitli enzimlerin yapısına katılır veya bu enzimlerin aktiviteleri için gereklidir derinin keratinizasyonunda rol oynar farelerde deneysel ateroskleroz yapar

Erişkin sağlıklı bir kişide serum bakır düzeyinin normal değeri 65-165 g/dL Serum bakır düzeyinin normalden yüksek olması hiperkupremi olarak tanımlanır Serum bakır düzeyinin normalden düşük olması hipokupremi olarak tanımlanır

Demir (Fe) Vücuttaki demirin yaklaşık %70’i hemoglobinde; %25’i ferritin ve denatüre olmuş ferritin yapısındaki hemosiderinde; %3-4’ü miyoglobinde; %0,1’i sitokromlarda; %0,1’i demir-enzim komplekslerinde; %2’si hücreler arası sıvıda %0,1’i plazmada transferrine bağlı olarak bulunur

Yiyeceklerle alınan demir, çeşitli organ ve dokulara dağılır

Demir, kanda transferrin ile taşınmaktadır Demir, kanda transferrin ile taşınmaktadır. Transferrin (siderofilin), apotransferrin adlı proteine iki adet Fe3+ bağlanmasıyla oluşan demir taşıyıcı proteindir. Demirin hücreler tarafından alınıp kullanılması, transferrin reseptörleri aracılığıyla olmaktadır

Demir, depolarda ferritin yapısında bulunmaktadır Demir, depolarda ferritin yapısında bulunmaktadır. Ferritin, apoferritin adlı proteine %20-23 oranında Fe3+ bağlanmasıyla oluşmuş bir demirli proteindir

Serum demir düzeyinin normal değerinin insanlarda 90-120 g/dL Serum demir düzeyinin normalden yüksek olması hipersideremi olarak tanımlanır Serum demir düzeyinin normalden düşük olması hiposideremi olarak tanımlanır

Çinko (Zn) Organizmada en bol olarak prostatta bulunur; daha az olmak üzere saç, kemik, karaciğer, böbrek, kaslar, pankreas, mide-bağırsak traktüsü, dalak ve kanda bulunur Erişkin sağlıklı bir insanda serum çinko düzeyinin normal değeri %70-120 g

Çinkonun işlevleri

Kobalt (Co) vitamin B12 yapısı için gerekli bir iz elementtir Kobaltın eritropoezi uyaran eritropoietin hormonunun salgılanmasını stimüle ettiği veya sitokrom oksidaz, süksinat dehidrojenaz gibi enzimleri inhibe ettiği düşünülmektedir

Molibden (Mo) ksantin oksidaz, aldehid oksidaz, sülfid oksidaz, nitrat redüktaz gibi enzimlerin fonksiyonları için gerekli bir iz elementtir bakırın kullanımı ve olasılıkla dokulardan mobilizasyonunu azaltarak bakır metabolizmasını bozabileceği hakkında bazı kanıtlar vardır

Manganez (Mn) hekzokinaz, pirüvat karboksilaz, izositrat dehidrojenaz, fosfoglukomutaz, glikozil transferaz, arjinaz, pirofosfataz, süperoksit dismutaz, kolin esteraz gibi enzimlerin aktiviteleri için gereklidir Glikoprotein sentezi ve proteoglikanların oluşumunda rol oynar lipid metabolizmasının düzenlenmesi ve aterosklerozun önlenmesinde rol oynar

Kadmiyum (Cd) damar reaktivitesini bozarak hipertansiyon yaptığı düşünülmektedir

Lityum (Li) manik depresif psikoz tedavisinde Li2CO3 şeklinde kullanılan bir iz elementtir Plazma lityum düzeyi için tedavi dozu 0,5-1,5 mEq/L ve letal doz 5 mEq/L’dir

Selenyum (Se) son derece toksiktir; fakat vücutta önemli birçok fonksiyonu da vardır mitokondride ATP biyosentezinde, koenzim biyosentezinde, immünolojik olaylarda rol oynadığı ileri sürülmüştür

Selenyum, indirgenmiş glutatyonu H2O2 karşısında oksitlenmiş glutatyona dönüştüren glutatyon peroksidazın, tiroid hormonu moleküllerinden iyodu uzaklaştıran iyodotironin deiyodinazların önemli bir bileşenidir

Krom (Cr) glukoz metabolizmasının düzenlenmesinde olasılıkla insülin etkisinin bir güçlendiricisi olarak bazı fonksiyonel görevlere sahip olduğu düşünülmektedir plazma lipoproteinlerinin metabolizmasında önem taşıdığı da öne sürülmüştür

Nikel (Ni) Hayvanlarda nikel eksikliği belirtileri arasında folat ve B12 vitaminlerinin metabolizmasında değişiklikler, demir kullanımının bozulması, femurda kalsiyum ve magnezyum azalması, bakır ve çinko artışı bulunmaktadır

Vanadyum (V) Tiroid metabolizmasında rolünün olduğu düşünülmektedir Vanadyum tuzları oksidatif hasarın ilerlemesine neden olmaktadır

Arsenik (As) Toksik etkili ağır metallerdendir Fosfolipid ve metil grubu metabolizmasıyla ilgilidir Bazı kanser türleri ile ilişkili olduğunu gösteren veriler bulunmaktadır

Silisyum (Si) Aterosklerozu, osteoartrit gelişimini ve yaşlanmayı etkilediği düşünülmektedir Eksikliği hayvanlarda kemik ve kollajen bozukluklarına yol açmaktadır

Bor (B) İnsanda makromineral metabolizmasında önemlidir

Kükürt (S) proteinlerde metionin ve sistein amino asitlerinin yapısında; tiamin, biotin, lipoik asit, glutatyon, koenzim A, kondroitin sülfat, taurokolik asit gibi bileşiklerin yapısında bulunur

İyot (I) Tiroksin ve triiyodotironinin bileşenidir organizmaya giren iyodun %50’den fazlası birkaç dakika içerisinde tiroit bezi tarafından alınmaktadır İyot yetmezliği durumlarında tiroit bezinin endemik guatr denen hastalığı ortaya çıkar

Flüor (F) vücutta kemik ve dişlerde flüorürlü apatitler 3Ca3(PO4)2CaF2) halinde toplanır ve fazlası idrarla atılır vücuttaki etkileri tam bilinmemektedir; ancak fazla miktarının zehirli olduğu kesindir

Dişlerin geliştiği yaşlarda litresinde 1,5 mg’ın üzerinde flüorür içeren suları içenlerde dişler bozuk ve lekeli olur Litresinde 0,9-1,5 mg suların içildiği bölgelerde diş çürüğü oluşumunun en aşağı derecede olduğu gözlenmiştir