HÜCRENİN KİMYASAL YAPISI

Organik bileşikler Hücrenin en büyük moleküllerini organik moleküller oluşturur. Bu moleküllerin hepsinin ortak özelliği mutlaka karbon, hidrojen ve oksijen moleküllerinin üçünün bir arada bulunmasıdır.

Organik molekülleri meydana getiren temel birimler (monomer) birbirlerine kimyasal bağlarla bağlanarak zincir şeklinde uzayıp büyük moleküllü bir hale (polimer) dönüşürler. Bu olaya POLİMERLEŞME denir.

Monosakkaritler (basit şekerler) Karbonhidratların monomerik birimidirler

Hücre içerisinde bulunan organik molekülleri beş ana gruba ayırarak incelemek mümkündür Karbonhidratlar Lipitler Proteinler Vitaminler Nükleik asitler

Karbonhidratlar Karbonhidrat sulu karbon anlamına gelir. C, H ve O’den meydana gelmiştir. Birinci sırada enerji verici, üçüncü sırada yapı maddesidir.

Karbonhidratlar denildiğinde tüm şekerli cisimler ile tüm nişastalı besinler akla gelmelidir. İki önemli görevi vardır; 1. Enerji kaynağı 2. Yapısal madde Bitkilerde çeperin yapısına, bütün canlı hücrelerde de zarın yapısına katılarak görev yapar. ATP, DNA, RNA, NAD, NADP, FAD’da bulunur

Karbonhidratların fonksiyonları 1) insan diyetinin en önemli kısmını oluştururlar 2) çoğu nonfotosentetik hücrede temel enerji sağlayıcıdırlar 3) yapısal ve koruyucu elemanlar olarak fonksiyon görürler 4) iskelet eklemlerini kayganlaştırırlar ve hücreler arası yapışmayı sağlarlar 5) vücutta lipidlerin, bazı amino asitlerin, glikolipidlerin, glikoproteinlerin ve proteoglikanların ön maddesidirler

Monosakkaritler Disakkaritler Polisakkaritler Karbonhidratlar kapsadıkları karbon sayısına göre aşağıdaki gibi gruplandırılırlar.. Monosakkaritler Disakkaritler Polisakkaritler

Karbonhidratların sınıflandırılmaları

Monosakkaritler Monosakkaritler, karbonhidratların en basitidir. Çoğu basit şeker tatlıdır ve suda eriyebilir. Karbon sayıları 3-9 arasındadır. Sindirime uğramazlar. Yalnızca ototroflar tarafından sentezlenirler….

Karbon sayılarına göre şöyle isimlendirilirler; 3 karbonlu şekerler: Triozlar Hidroksiaseton 4 karbonlu şekerler: Tetrozlar Eritroz 5 karbonlu şekerler: Pentozlar 6 karbonlu şekerler: Heksozlar

Monosakkaritlerin sınıflandırılmaları

Pentozlar 5 karbonlu şekerlerdir Pentozlar 5 karbonlu şekerlerdir. Kapalı formülleri C5H10O5 En önemlileri şunlardır; Riboz (ATP ve RNA’da bulunur.) Deoksiriboz (DNA’da bulunur.) Ribulozfosfat (Fotosentezin karanlık evresinde rol alır.)

Heksozlar 6 karbonlu şekerlerdir Heksozlar 6 karbonlu şekerlerdir. Kapalı formülleri C6H12O6 En önemlileri şunlardır; Gilikoz (Bal, üzüm ve incirde bol bulunur. Açlık ve koma anında kullanılır.) Hayvanlar üretemez. Fruktoz (Bal ve olgun meyvelerde bol bulunur.) Hayvanlar üretemez. Galaktoz (Süt ve süt ürünlerinde bol bulunur.) tabiatta az bulunur. Hayvansal bir besin kaynağıdır.

Glukozun zincir ve halka yapısı

Glikozun temelinde…

Fruktoz: meyve şekeri

Galaktoz

Galaktoz: süt şekeri

Organizmadaki önemli heksoz türevleri Şeker fosfatları Amino şekerler Deoksi şekerler Şeker asitleri Şeker alkolleri

Disakkaritler İki monosakkaritin bir molekül su çıkararak (dehidrasyon sentezi) glikozit bağıyla birleşmeleri sonucu oluşurlar. Disakkaritler solunuma doğrudan giremezler ve hücre zarından geçemezler. Bunun için hidrolizle tekrar monomerlerine dönüşmeleri gerekir. Bunların en tanınmışları Maltoz, Sakkaroz (Sükroz) ve Laktoz’dur.

Glikoz + Glikoz = MALTOZ Glikoz + Fruktoz = SAKKAROZ (Sükroz) Glikoz + Galaktoz = LAKTOZ Maltoz ve sükroz bitkilerden, laktoz da hayvanlardan sağlanır.

Polisakkaritler İkiden fazla monosakkaritin bir molekül su açığa çıkararak glikozit bağıyla birleşmesi sonucu oluşurlar. En tanınmışları selüloz, nişasta ve glikojendir. Selüloz ve nişasta bitkilerde, glikojen ise hayvanlarda görülür.

Nişasta, selüloz ve glikojen gibi polisakkaritlerin yapı taşları glikoz olmasına rağmen bu moleküllerin birbirinden farklı olmasının nedeni glikozların birbirine bağlanışlarının farklı olmasıdır.

Polisakkaritler (Glikanlar) depo homopolisakkaritler Nişasta Glikojen yapısal homopolisakkaritler Sellüloz Kitin İnulin Diğer homopolisakkaritler Agar-agar Dekstranlar Mannanlar

Nişasta Bitki hücrelerinin temel depo homopolisakkaritidir.

Hayvan hücrelerinde bulunmaz. Sadece bitkilerde bulunan depo polisakkarittir. Düz zincirlidir ve alfa glikozit bağı ile bağlanmışlardır. Suda az çözünür İyot çözeltesi (lügol) ile maviye boyanır. Bitki hücrelerindeki fotosentez sonucu oluşan glikozlar, lökoplast denilen organellerde nişastaya çevrilirler.

Nişasta bitkinin yaprak, gövde içi, kök, yumru ve tohumlarında bulunur. Bitki hücresinin fotosentez yapmadığı durumlarda, enerji ihtiyacı nişasta deposundan karşılanır. Nişasta, bitki hücresi içinde glikozlara sindirilerek hücre solunumuna girer. İnsanda besinlerle alınan nişastanın sindirimi ağır olur ve ince bağırsakta gerçekleşir. Tükrük bezinde ve pankreastan salgılanan amilaz enzimi, nişastayı parçalayarak glikoz elde edilmesini sağlar.

Glikojen Hayvan hücrelerinin temel depo homopolisakkaritidir. özellikle karaciğerde ve kasta boldur

Glikojen Bitkisel hücrelerde bulunmaz. Sadece hayvansal hücrelerde bulunan glikozun depo şeklidir. Hayvansal nişasta olarak da isimlendirilir. Dallıdır ve alfa glikozit bağıyla bağlanmıştır. Suda çözünür. İyot ile kahverengiye boyanır.

Besinle alınan tüm karbonhidrat fazlası hayvanların kas ve karaciğer hücrelerinde glikojene dönüştürülerek saklanır. Kas hücreleri enerji ihtiyacı durumunda kendi hücrelerinde depoladıkları glikojeni kullanırlar. Kan damarı içinde glikojen bulunmaz. Vücudun enerji ihtiyacı durumunda, karaciğerdeki glikojen sindirildikten sonra glikozlar halinde kana verir.

Selüloz Sadece bitki hücrelerinde bulunurlar. Düzdür ve beta glikozit bağı ile bağlanmıştır. Suda çözünmez. Fotosentez sonucu oluşan glikoz hücre dışında birikerek selüloz çeperi ihtiva eder. İnsanlarda ve et yiyen hayvanlarda selüloz sindiriminde görev alacak enzimler yoktur.

Otçul hayvanların sindirim sisteminde mutual yaşayan ve selülozu sindiren tek hücreli canlılar bulunur. Tek hücreli canlılardaki selüloz enzimi, selüloz sindirimini gerçekleştirir. Yani selüloz ot yiyen hayvanların enerji elde ettiği hammaddedir.

Heteropolisakkaritler (heteroglikanlar) Peptidoglikanlar Glikozaminoglikanlar (mukopolisakkaritler) Glikoproteinler Glikolipidler Proteoglikanlar bakteriyel hücre duvarlarının rijid komponentidirler Hiyaluronik asit, Kondroitin sülfatlar, Dermatan sülfat, Keratan sülfatlar, Heparan sülfat, Heparin Karbonhidrat ve protein birimlerinin birbirlerine kovalent bağlanmasıyla oluşmuş bileşiklerdir hücreler arası iletimden sorumludurlar. makromoleküller

Karbonhidratların sindirimi ve emilimi İnce bağırsak lümeni içindeki glukoz ve galaktoz aktif transportla, fruktoz ise kolaylaştırılmış diffüzyonla ince bağırsak epitel hücresi içine alınırlar ve oradan kana geçerler…

Kan şekeri düzeyi Kan şekeri deyince sıklıkla kan glukoz düzeyi anlaşılır Sağlıklı bir erişkinde 8-12 saatlik açlıktan sonra enzimatik yöntemlerle ölçüldüğünde 100 mililitrede 70-110 mg Vücutta bazı olaylar kan glukoz düzeyini düşürücü yönde etkili olurken bazı olaylar kan glukoz düzeyini yükseltici yönde etkili olur ve bu olaylar arasındaki denge ile kan glukoz düzeyi ayarlanmaktadır. Bu ayarlamada insülin, glukagon ve epinefrin (adrenalin) gibi hormonlar önemli rol oynamaktadır.

Kan glukoz düzeyini düşürücü yönde etkili olaylar 1) Glukozun indirekt oksidasyonu; glukozun aerobik koşullarda glikoliz ve sitrik asit döngüsüyle yıkılımı. 2) Glukozun direkt oksidasyonu; glukozun pentoz fosfat yolunda yıkılımı. 3) Glikojenez; glukozun glikojene dönüşümü. 4) Liponeojenez; glukozun yağ asitlerine ve yağa dönüşümü. 5) Glukozdan diğer monosakkaritlerin ve kompleks karbonhidratların oluşumu.

Glikoliz Hücrenin sitoplazmasında altı karbonlu glukozun, on basamakta iki molekül üç karbonlu pirüvata yıkılması olayıdır. Anaerobik koşullarda pirüvattan laktat oluşur. Glikolize uğrayan her glukoz molekülü için net 2 molekül ATP oluşmaktadır.

1. Basamak: Glikoz hücreye girer ve heksokinaz enzimi tarafından fosforile edilir. Heksokinaz ATP’den şekere bir fosfat gurubu aktarır. ADP çıkışı olur…

2. Basamak: Fosfoglukoizomeraz Glukoz - 6 - fosfat kendi izomeri olan Fruktoz – 6 – fosfat’ a dönüşecek şekilde yeniden düzenlenir.. ATP

3. Basamak: Fosfofruktokinaz Bu enzim fosfat gurubunu ATP’den şekere aktarır. ADP çıkışı olur…

Gliseraldehit – 3 – fosfat ve Dihidroksiaseton fosfat’tır. 4. Basamak: Aldolaz Glikoliz adı bu tepkimeden kaynaklanır. Şeker molekülü enzim tarafından iki ayrı üç karbonlu şekere ayrılır. Bunlar Gliseraldehit – 3 – fosfat ve Dihidroksiaseton fosfat’tır. Bu iki şeker birbirinin izomeridir. ATP

Gliseraldehit - 3 - fosfat üzerinde iki tepkimeyi katalizler. 5. Basamak: Triozfosfat dehidrogenez Bu enzim Gliseraldehit - 3 - fosfat üzerinde iki tepkimeyi katalizler. İlk tepkimede elektornların NAD’a aktarılmasıyla NADH oluşur. (çok ekzergoniktir. Fazladan bu enerji sayesinde bileşiğe bir fosfat gurubu daha bağlanır. ATP kullanılmadan…) ATP

6. Basamak: Fosfogliserokinaz Nihayet ATP sentezlenir. ADP girişi olur…

7. Basamak: Fosfogliseromutaz Bu enzim substratın üzerindeki ikinci fosfat gurubunun yerini değiştirir. ATP

8. Basamak: Enolaz Bu enzim bir su molekülü çıkararak, substrat içinde çift bağ oluşturur. Ortaya çıkan molekül fosfoenolpiruvattır. ATP

9. Basamak: Piruvatkinaz Bu enzim substratın ATP çıkışını sağlar.

KAZANÇ BİLANÇOSU 2 ATP harcanır, 4 ATP üretilir. Net kazanç 2 ATP’dir. 2 NAD kullanaraktan 2 NADH oluşturulur. Herbir NADH’tan ETS’de 3 ATP üretilir. Yani eğer Krebs döngüsü gerçekleşirse 6 ATP daha NADH’lardan sağlanmış olur. 1 glikoz molekülünden 2 molekül PİRUVAT oluşur.

Sitrik asit döngüsü (TCA döngüsü) Aerobik koşullarda glukoz metabolizmasında pirüvattan, pirüvat dehidrogenaz enzim kompleksi etkisiyle asetil-CoA oluşur. asetil-CoA’nın asetil grupları da mitokondride oksitlenir. Bir tek glukoz molekülünün tamamen CO2 ve H2O’ya oksitlenmesi suretiyle net 38 adet ATP kazancı olduğu hesaplanabilir.

Glikojenez (Glikojen biyosentezi) Var olan bir glikojen molekülüne glukoz katılır ve glikojendeki glukoz kalıntısı sayısı 1 artmış olur

Kan glukoz düzeyini yükseltici yönde etkili olaylar 1) Diyetle karbonhidrat alınması. 2) Glikojenoliz; glikojenin yıkılımı. 3) Glikoneojenez; karbonhidrat olmayan maddelerden glukoz yapılımı.

Glikojenoliz Glikojen fosforilaz enzimi, glikojenden bir glukoz molekülünü glukoz-1-fosfat şeklinde ayırır glukoz-1-fosfat, fosfoglukomutaz etkisiyle glukoz-6-fosfata dönüştürülür glukoz-6-fosfat, karaciğer hücrelerinin endoplazmik retikulumunda bulunan Mg2+-bağımlı glukoz-6-fosfataz enzimi tarafından parçalanır ve glukoz serbestleşebilir. Karaciğerde böylece oluşan serbest glukoz kana geçerek kan glukozunu artırabilir

Glukoneojenez Karbonhidrat olmayan prekürsörlerden hücre içinde glukoz biyosentezi… Yüksek hayvanlarda büyük oranda karaciğerde olur.