BİYOKİMYA I (2. DERS)

CANLI MADDEDE YER ALAN KİMYASAL ELEMENTLER: Evren başlangıçta sadece H ve He’dan oluşmuştu. Bunların termonükleer reaksiyonlara girmesiyle daha ağır elementler-öncelikle karbon, azot, oksijen, sonra da periyodik cetveldeki diğer elementler oluştu. Bugün evrende, yer kabuğunda ve insan vücudunda bulunan elementlerin karşılaştırılması

4 ELEMENTTEN OLUŞURLAR: CANLILAR TEMELDE 4 ELEMENTTEN OLUŞURLAR: C, H, O ve N C

Bu elementlerin kovalent bağ oluşturma eğilimi yüksek !! C-C bağları çok kararlı ! C, tek, çift ve üç bağ yapabiliyor. Ancak canlılık sadece bu 4 elementin üzerine kurulu değildir. Organizmalar için gerekli başka elementler de vardır: Çoğu metal (bazıları katalize yardım eder) Kovalent bağ oluşturabilirler. P, enerji metabolizmasında önemli rol oynar, nükleik asitlerin yapısında yer alır. S, proteinlerin önemli bir bileşenidir.

molekül ağırlığı 100-10 000 arasında, genelde en fazla 30 kadar karbon atomu taşır, hücre sıvısı içinde serbest şekilde bulunur, Örnekler: basit şekerler, yağ asitleri, amino asitler, nükleotidler ve bu gruplardan herhangi birine sokulamayan bazı hücresel bileşikler Görevleri: Bazıları besinlerden alınan enerjinin hücrede yararlı bir forma dönüştürülmesinde görevlidir (bu tip kimyasal reaksiyonların substratları olarak kullanılırlar; ya da ara ürün/ürün olarak sentezlenirler) bazıları makromoleküllerin (polimerlerin) yapı taşları (monomerleri) olarak iş görürler. Makromoleküllerin yıkımı sonucu serbest forma dönüşerek tekrar polimerize olmak üzere bir molekül havuzu oluşturur ya da parçalanırlar, hücredeki organik maddelerin yaklaşık 1/10' ini oluşturmalarına rağmen, bine yakın farklı çeşitleri bulunmaktadır. molekül ağırlıkları 10 000 - 1 000 000 arasında Örnekler: proteinler, nükleik asitler, polisakkaritler, lipidlerin tüm üyeleri olmasa da, yağ asitlerinin polimerleri olarak sentezlenen ve membranlar gibi büyük hücresel oluşumların yapısında yer alan üyeleri makromolekül olarak kabul edilmektedir. Ancak lipidler sınıfında yer alan kolesterol, -karoten vb. küçük moleküller de vardır. Görevleri: hücre yapısının oluşumundan, devamlılığından ve hücresel işlevlerin büyük bir kısmından sorumludurlar.

Toplam hücre ağırlığının yüzdesi Tablo 1. Bir bakteri hücresinin kimyasal içeriği Toplam hücre ağırlığının yüzdesi Molekül çeşidi Su 70 1 İnorganik iyonlar 20 Şekerler ve öncü maddeleri 250 Amino asitler ve öncü maddeleri 0,4 100 Nükleotidler ve öncü maddeleri Yağ asitleri ve öncü maddeleri 50 Diğer küçük moleküller 0,2 ~300 Makromoleküller 26 ~3000

Canlılıkla ilgili süreçler çok karmaşık Canlılıkla ilgili süreçler çok karmaşık ! Bu nedenle bu süreçlerde yer alan moleküllerin çoğu, oldukça büyük ve karmaşık bir yapıya sahip !

(özdeş iki alt birimden oluşur) Örneğin, en küçük insan kromozomunda yer alan 50 000 000 baz çiftlik DNA molekülünü düşünelim: Toplam uzunluğu 1.7 cm, molekül ağırlığı 3.2 x 107 kDa’dur. Diploid bir insan hücresindeki DNA’nın boyu 2 m’yi bulur. Proteinler genelde daha küçüktür (ortalama kütle 50.000 Da), ancak yapı daha karmaşıktır. İmmünoglobulin Mw ~ 150.000 Da (özdeş iki alt birimden oluşur)

Hücrenin kuru kütlesinin büyük bir kısmını dev moleküller, yani MAKROMOLEKÜLLER oluşturur. Bu moleküller MONOMERLER’den oluşan POLİMERLER’dir.

Bitkilerde hücre duvarının an bileşeni olan selüloz binlerce glukozun birbirine bağlanmasıyla oluşmuş bir POLİSAKKARİTTİR ! İki glukoz molekülü arasından bir molekül suyun ayrılmasıyla oluşan bağ, binlerce glukoz molekülü arasında da oluşur. Yapıda yer alan her bir glukoza GLUKOZ KALINTISI (BAKİYESİ) denir. Bu polimeri oluşturan monomerler aynı tipte olduğundan bu polimere HOMOPOLİMER adı verilir.

Buna karşın pek çok polisakkarit, tüm nükleik asitler ve proteinler HETEROPOLİMER’dir, yani farklı tipte monomerlerden oluşurlar. Örneğin, nükleik asitler 4 çeşit nükleotidin polimerleridirler. Bu nedenle POLİNÜKLEOTİTLER de denir. DNA’da yer alan nükleotit kalıntılarından biri (deoksiadenozin monofosfat)

Proteinler 22 çeşit amino asitten oluşan polimerlerdir Proteinler 22 çeşit amino asitten oluşan polimerlerdir. Amino asitler peptit bağı ile birbirine bağlandığından, protein zincirlerine POLİPEPTİTLER de denir. (amino asit sayısı 10’nun üzerine çıktığında, genelde protein olarak adlandırılır.) Proteinlerde yer alan amino asit kalıntılarından biri: tirozin

POLİMERLER HÜCRENİN YAPISAL VE İŞLEVSEL MAKİNESİNİN BÜYÜK BİR BÖLÜMÜNÜ OLUŞTURURLAR: Polisakkaritler Yapısal bileşenler olarak (ör. Selüloz) Biyolojik enerji deposu olarak (ör.Nişasta) DNA & RNA Biyolojik bilginin saklanması, aktarımı ve anlatımında görev alırlar. Proteinler Çeşitlilik açısından en zengin makromolekül grubu. Dolayısıyla biyolojik fonksiyonları da çok çeşitli! Hem yapısal hem de işlevsel olarak pek çok görevleri vardır.

Proteinlerin biyolojik fonksiyonlarına göre sınıflandırılması Örnekler Enzimler Ribonükleaz, tripsin, üreaz Depo proteinleri Kazein (süt), gliadin (buğday), ovalbumin (yumurta) Transport proteinleri Hemoglobin, miyoglobin, serum albumin Kontraktil proteinler Aktin, miyosin Koruyucu proteinler Antikorlar, fibrinojen, trombin (kan) Toksinler Yılan zehiri, risin (tohum) Hormonlar İnsulin, somatotropin Yapısal proteinler Keratin, kollajen, elastin

Hücre için önemli bir başka molekül grubu da LİPİTLERdir. Hidrokarbon bakımından zengin bu moleküller, hücrenin sulu ortamında çözünmezler. Bu nedenle de hücredeki en önemli işlevleri membranların yapısal bileşeni olmalarıdır.

Biyokimyacılarla biyologların çalıştıkları objelerin büyüklük açısından karşılaştırılması. Yapıları gözlemleyebilmek için kullanılan farklı yöntemler okların içinde gösterilmiştir.