• BİYOKİMYA (CANLI KİMYASI)

... konulu sunumlar: "• BİYOKİMYA (CANLI KİMYASI)"— Sunum transkripti:

1 • BİYOKİMYA (CANLI KİMYASI)
BİYOKİMYANIN TANIMI • BİYOKİMYA (CANLI KİMYASI) CANLI VARLIKLARIN YAPISINI VE FONKSİYONLARINI KİMYASAL BAKIMDAN İNCELEYEN BİR BİLİM DALI. CANLI HÜCRELERİN KİMYASAL YAPI TAŞLARINI VE BUNLARIN KATILDIĞI KİMYASAL REAKSİYONLARI İNCELEYEN BİLİM DALI.

2 BİYOKİMYANIN AMACI VE KAPSAMI
Canlı sistemlerde bağımsız yaşama özelliğine sahip olan en basit bütünleşmiş birim “hücre”dir. Biyokimya; işe canlıların en küçük parçası olan hücre ile başlar. • Hücre bileşenlerinin ne olduğunu, hücrelerin besin maddelerini nasıl enerjiye dönüştürdüğünü, yeni ve kompleks molekülleri nasıl sentezlediğini, artık maddeleri nasıl attığını, nasıl çoğaldığını, Doku ve organların biyokimyasal yapılarının nasıl olduğunu, Kan, idrar ve diğer vücut sıvılarının normal kimyasal bileşimlerinin nasıl olduğunu ortaya koyar.

3 Biyokimya; Canlılarda sağlıklı haller dışında, hastalıkların da moleküler temellerini de araştırır. Hastalık hallerinde, organizmada ne tür biyokimyasal değişiklikler meydana geldiğini veya hastalığın hangi moleküler bozukluk sonucu geliştiğini araştırır. Kan ve idrar gibi vücut sıvılarının patolojik hallerdeki bileşimlerini ortaya koyar. Bu bakımdan, birçok hastalığın tanısı biyokimyasal tahliller vasıtasıyla konur.

4 Canlı meydana geldikten sonra, hayatın devamı boyunca vücutta meydana gelen kimyasal olayların tümüne birden METABOLİZMA denir. Biyokimyanın ilgilendiği en önemli konulardan biri de insan vücudundaki metabolizma olaylarının nasıl gerçekleştiğidir. Her canlı, hayatta kalabilmek için metabolizma olaylarını gerçekleştirmek zorundadır. Metabolizma olayları 2 çeşittir: 1-ANABOLİZMA(YAPIM): Küçük moleküllerin büyük moleküller oluşturmak üzere birleşmeleridir. Anabolizma olayları enerji sarfı ile meydana gelir. Bu olaylar sırasında, su açığa çıkar.(dehidrasyon) Ör: protein, enzim, lipid sentezi vb… 2-KATABOLİZMA(YIKIM): Büyük moleküllerin küçük moleküller oluşturmak üzere parçalanmasıdır. Katabolizma olayları sonucunda enerji açığa çıkar. Katabolizma olayları sırasında su kullanılır.(hidroliz) Ör: sindirim, solunum vb…

5 BİYOKİMYANIN ÖNEMİ Sağlığın temeli, normal biyokimyasal olaylardır.
Tüm hastalıklar insan vücudundaki biyomoleküllerin veya biyokimyasal reaksiyonların anormallikleri sonucunda ortaya çıkar. Her hastalığın bir biyokimyasal temeli vardır. Bu bakımdan, hastalıkların tanı ve tedavisinde ve onlardan korunmada başarılı olmak için biyokimyayı iyi öğrenmeliyiz.

6 CANLI HÜCRELER VE KİMYASAL YAPITAŞLARI

7

8 Ancak, canlılık sadece bu 4 elementin üzerine kurulu değil.
Organizma için gerekli başka elementler de var. Ör: fosfor (P), kükürt (S), sodyum (Na), potasyum (K), klor (Cl), kalsiyum (Ca), magnezyum (Mg) ve daha birçok element de hücrelerin ve dokuların yapısal bileşenleridirler.

9

10 CANLI HÜCRELERİN YAPISINI OLUŞTURAN MOLEKÜLLER (BİYOMOLEKÜLLER)
Organik moleküller a)   Karbonhidratlar b) Proteinler c)   Enzimler d) Lipidler e)   Nükleik asitler f)    Porfirinler g)   Hormonlar h)   Vitaminler İnorganik moleküller a)   Mineraller b) Su

11 Bu derste tüm bu moleküllerin:
yapıları, özellikleri, insan vücudundaki biyolojik fonksiyonları, sınıflandırılmaları, metabolizmaları anlatılacaktır.

12 ORGANİK MOLEKÜLLER Organik moleküller, C(karbon) ve H(Hidrojen)’den meydana gelen hidrokarbonların türevidirler. Hidrokarbonlardaki bir veya daha fazla H atomunun yerine, fonksiyonel grupların bağlanmasıyla çeşitli organik moleküller oluşur. Hidrokarbonlardan H atomunun eksilmesi ile oluşan köke Açil(Aril) kökü denir ve kısaca R ile gösterilir.

13 Organik moleküllerin yapısında bulunan çeşitli fonksiyonel gruplar

14 MAKROMOLEKÜLLER Organik moleküller; hücrenin kuru kütlesinin büyük bir kısmını oluşturan büyük moleküller olduklarından, bunlara makromoleküller de denir. Bu moleküller, MONOMERLER’den olusan POLİMERLER’dir.

15

16 Karbonhidratların monomerik birimi monosakkaritlerdir

17 Proteinler • Proteinler,amino asitlerin belirli sayıda ve belirli diziliş düzeni ile birbirlerine bağlanmasıyla oluşan polipeptitlerdir. Proteinlerin monomerik birimi amino asitlerdir.

18

19 Proteinlerde birinci (primer), ikinci (sekonder), üçüncü(tersiyer) ve dördüncü(kuarterner) yapı diye dört yapı tanımlanır.

20 Lipidler • Lipidler, yağ asitleri ile ilişkileri olan heterojen bir gruptur.

21 Enzimler Enzimler, biyolojik sistemlerin reaksiyon katalizörleridirler; biyokimyasal olayların vücutta gerçekleşmesini sağlayan kimyasal ajanlardır. Bazı enzimler aktivite için kofaktör diye adlandırılan bir ek kimyasal komponent gerektirirler. Kofaktör, ya Fe2+, Mg2+, Mn2+, Zn2+gibi bir veya daha fazla inorganik iyon ya da koenzim denen organik kompleks bir moleküldür. Kofaktörü ile birlikte tam, katalitik olarak aktif bir enzim, holoenzim olarak adlandırılır; holoenzimin bir protein kısmı bir de kofaktör kısmı vardır. Holoenzimin protein kısmı apoenzim veya apoprotein olarak adlandırılır.

22 Enzimle katalizlenen bir reaksiyonun ayırt edici özelliği, enzim üzerinde aktif merkez denen bir cep sınırları içinde meydana gelmesidir.

23 Nükleik asitler • Nükleik asitler, nükleotidlerin polimerleridirler ve bir hücrede meydana gelen her şey için önceden planlayıcıdırlar. Nükleik asitler, deoksiribonükleikasit (DNA) ve ribonükleikasit (RNA)’dır.

24 Nükleotidler,bir azotlu baz, bir pentoz ve bir fosfat olmak üzere üç karakteristik komponente sahiptirler.

25 HÜCRE VE ORGANELLER Canlı sistemi organlar, organları dokular ve dokuları hücreler meydana getirir. Canlı hücrelerle ilgili kimyasal olayların anlaşılabilmesi için öncelikle hücrelerdeki organellerin kimyasal yapılarının ve fonksiyonlarının anlaşılması gerekir.

26 HÜCRE Hücre en küçük, canlı, morfolojik ve fizyolojik birimdir.
Komplekslik ve çaplarına göre iki hücre tipi vardır. Prokaryot Hücre Ökaryot Hücre

27 PROKARYOT HÜCRE Gerçek bir çekirdek yok. Golgi aygıtı, mitokondri, endoplazmik retikulum, lizozom gibi zarsı organelleri yok. Çekirdek zarı olmayan dairesel çift iplikli DNA molekülünden oluşan bir nükleoidi var. Hücre duvarı var. Ribozomları 70S büyüklüğünde. Hücre zarı 2 tabakalı ve sterol bulunmaz. Çoğalma 2’ye bölünme ile olur. Solunum stoplazmik membran ile olur. ÖKARYOT HÜCRE Çekirdek zarı ile çevrelenmiş gerçek bir çekirdek var. Mitokondri, endoplazmik retikulum, lizozom gibi organelleri var. Ribozomları 80S. Stoplazmik zarda sterol bulunur. Hücre duvarları yok.(Mantarlar hariç) Çoğalma mitozla olur. Solunum mitokondri ile olur.

28 HÜCRE ORGANELLERİ

29 HÜCRE ZARI Hücre zarı temelde; hidrofil kısımları dış tarafta ve hidrofob iki kolu iç tarafta olacak şekilde dizilmiş iki sıra fosfolipid tabakası ve bu tabakanın içerisine doğru girmiş proteinlerden oluşur. Bunlardan zarı boydan boya kesenler integral proteinler ve daha yüzeyel olanlar periferal proteinler olarak adlandırılır. (Hücre zarının yaklaşık % 60-65’ını proteinler oluşturur.)

30 Hücre zarının yapısında; lipid olarak fosfolipidler dışında, glikolipidler ve kolestrolde bulunur. (Hücre zarının yaklaşık % 30’unu lipidler oluşturur.) Ayrıca bir miktar karbonhidrat (glikoprotein formunda) da vardır.

31 Hücre, hücre zarı aracılığıyla çevresiyle temas halindedir.
Hücre zarı, hücre komponentlerini bir arada tutmaya yarayan mekanik bir destekten çok hücre ile çevresi arasındaki hayati olayları (madde taşınması, bilgi taşıma, salgılama vb…) yerine getiren bir yapıdır.

32 NUKLEUS •Ökaryotik hücrelerde nükleus, bölünme halinde değilse çift katlı ve porlu bir nükleus membranı ile çevrilidir. • Nükleoplazma denen nükleus esas maddesi içinde bir veya daha fazla nükleolus ile DNA moleküllerinden yapılmış kromatin içerir. • DNA, hücre bölünmesinde ve genetik bilginin fenotipik ekspresyonunda önemlidir. •Nukleusta özellikle DNA ve RNA sentezinde görev alan enzimler bulunur.

33 STOPLAZMA Stoplazma,içinde bütün hücre içi elemanları süspansiyon halinde tutan ortamdır. Sitoplazmada; proteinler, RNA, glukoz, kreatinin ve elektrolitler gibi moleküller bulunur. Yağ doku hücrelerinde bol miktarda trigliserid, epidermal doku hücrelerinde bol miktarda keratin, karaciğer hücrelerinde bol miktarda glikojen bulunur. Stoplazmada, karbonhidrat, lipid, amino asit ve nükleikasit metabolizması ile ilgili metabolik süreçler ve protein sentezi gerçekleşir. Bu metabolik olaylarla ilgili enzimler de stoplazmada bulunur.

34 Mitokondriler • Mitokondriler, içi belirli hacimde en büyük yüzey alanı bulundurmak üzere kıvrılmış bir içzar ile dolu organellerdir. • Bir mitokondrinin %70-80’ini iç zar ve geri kalan kısmını dış zar oluşturur.

35 • Mitokondri iç zarı, mitokondri matriksi denen kısım içine krista denen kıvrımlara sokulur ve elektron transport sistemini içerir. Mitokondri matriksinde; karbonhidrat, amino asit ve lipidlerin oksidasyonu, üre ve hem sentezi olur; bu olaylarla ilgili enzimler mitokondri matriksinde bulunur.

36 Golgi aygıtı • Golgi aygıtı, memelilerin hücrelerinde genellikle yassılaşmış vezikül ve keselerden oluşmuş bir organeldir.

37 Golgi aygıtı, yeni membranların oluşum yeridir
Golgi aygıtı, yeni membranların oluşum yeridir. İçlerinde çeşitli protein ve enzimlerin bulunduğu membran vezikülleri golgi aygıtında oluşturulur. Golgi aygıtında galaktoziltransferaz gibi, glikoproteinlerin modifikasyonu ile ilgili enzimler, membran oluşumu ve sekresyon veziküllerinin oluşumu ile ilgili enzimler bulunur. Protein modifikasyonu, proteinlerin hücre dışına taşınımı, Golgi aygıtının bilinen önemli fonksiyonlarıdır. Golgi aygıtı, lizozom ve peroksizomların oluşumunda da görev alır.

38 ENDOPLAZMİK RETİKULUM
Endoplazmik retikulum, eksternal membranlar ve nükleus ile bağlantılı internal membranlar sistemidir. Endoplazmik retikulum, fosfolipid çift tabakası içine gömülmüş proteinlerden oluşmuştur. Pürtüklü endoplazmik retikulum, RNA’dan zengin ribozomlar içerir; pürtüklü endoplazmik retikulum membranlarının dış yüzeyine bağlı ribozomlar, hücreden dışarıya salgılanacak proteinleri sentez ederler.

39 Düz endoplazmik retikulum, ribozom içermez; hücrede oluşan veya ekstrasellüler ortamdan gelen çeşitli maddelerin hücrenin bir tarafından diğer tarafına veya ekstrasellüler ortama iletilmelerini ve bazı maddelerin sitoplazmadan izole edilmelerini sağlar. Düz endoplazmik retikulum ayrıca glikojen ve lipid metabolizmasına katılır, steroid yapıdaki hormonların sentezlendiği yerdir. Düz endoplazmik retikulumda kolesterol biyosentezinde HMG-KoA oluşumundan sonraki reaksiyonlara ait enzimler, safra asidi sentezinde görevli enzimler, steroid hormonların sentezinde görevli enzimler, fosfolipid sentezinde görevli enzimler, glikolipidlerin ve glikoproteinlerin karbonhidrat kısımlarının transferinde görevli transferazlar, detoksifikasyon enzimleri bulunur.

40 RİBOZOMLAR Ribozomlar,pürtüklü endoplazmik retikulum membranının dış yüzüne tutunmuş veya sitoplazmada serbest olarak bulunan topuz şeklinde taneciklerdir. Ribozomların kuru ağırlıklarının % 65 kadarını RNA, %35 kadarını proteinler oluşturur: Ribozomlar, nükleus DNA’sındaki ve m RNA vasıtasıyla kendilerine iletilmiş olan genetik bilgiye göre polipeptit zincirlerindeki amino asitlerin dizilişini ayarlayarak hücrenin genetik karakterine uygun tipte protein moleküllerinin sentezini sağlarlar. Ribozomlar, peptidiltransferaz gibi protein sentezinde görevli enzimleri içerirler.

41

42 LİZOZOMLAR Lizozomlar, sitoplazma içinde tek membranla sınırlanmış kese veya taneciklerdir. Lizozomların büyüklükleri ve morfolojik yapıları, gelişim evrelerine göre çok çeşitlidir. Lizozomlar, genel hücre metabolizması ve işi sırasında devamlı harcanıp yıpranan hücre organellerini ve endositoz yoluyla hücreye fazla miktarda çekilmiş madde ve partikülleri enzimleriyle parçalar, sindirir ve böylece sitoplazmayı bunlardan temizlerler.

43 Hücresel sindirim, protein, karbonhidrat, lipid ve nükleik asitlerin hidrolizi lizozomların önemli fonksiyonlarıdırlar. Lizozomlar, sekretuvar işlevlerde de görev alırlar. Prekürsör (öncül) protein moleküllerinde spesifik bağları kopararak aktif protein oluşumunu ve hücreden sekrete edilmesini sağlarlar.

44 HÜCRE İSKELETİ İntrasellüler fibriler yapılardır; fibröz proteinlerden yapılmış mikrotübüller ve mikroflamanları kapsar. Mikrotübüller, intrasellüler transportta görevlidirler; ekzositoz ve endositozda rol alırlar. Tübülin proteinlerinden oluşurlar. Mikroflamanlar, kontraktil yapılardır; hücre morfolojisi ve hücre motilitesinde önemlidirler; hücre bölünmesinde ve mikrovillusların oluşumunda görevlidirler. En önemli hücresel mikroflamanlar (aktin, miyozin proteinleri) çizgili kaslarda bulunmaktadır. Hücresel kontraksiyondan sorumludurlar.