F.Ü.Tıp Fak.Biyokimya Anabilim Dalı

... konulu sunumlar: "F.Ü.Tıp Fak.Biyokimya Anabilim Dalı"— Sunum transkripti:

1 F.Ü.Tıp Fak.Biyokimya Anabilim Dalı
BİYOKİMYAYA GİRİŞ Prof.Dr.M.Ferit Gürsu F.Ü.Tıp Fak.Biyokimya Anabilim Dalı

2

3 BİYOKİMYA nedir? Canlı organizmaların kimyasal yapısını ve canlıda meydana gelen kimyasal olayları inceleyen bilim dalıdır. Canlının en küçük yapıtaşı olan hücre içerisinde bulunan kimyasal bileşiklerin genel özelliklerini ve geçen reaksiyonları, canlılığın devamındaki enerji ihtiyacını ve hayatının devamı ve yok oluşunu konu olarak ele alan ve inceleyen bilim dalıdır. Biyolojik olayları kimyasal açıdan inceler.

4 Biyokimyanın konusu Canlı sistemin bazı kısımları doğrudan doğruya gözle görülebilir yani makroskobiktir. Daha küçük kısımlar ise ancak mikroskop veya elektron mikroskobu ile görülebilir. Bunların dışında canlı sistemin elektron mikroskobu ile görülemeyecek kadar küçük ve ince yapısı da vardır. Canlı sistemin makroskobik yapısını anatomi, mikroskobik yapısını histoloji inceler. Bu makroskobik ve mikroskobik yapıların fonksiyonlarını incelemek ise fizyolojinin işidir.

5 Biyokimyanın inceleme konusu olan ültramikroskobik yapının unsurları;
Anatominin incelediği yapının büyüklüğü bir ile birkaç yüz mm arasında, histolojininki 1 mm ile 2x10-4 mm (200 nm) arasındadır. Biyokimyanın incelediği yapının büyüklüğü ise 200 nm’den daha küçüktür. Yani ültramikroskobiktir. Biyokimyanın inceleme konusu olan ültramikroskobik yapının unsurları; molekül, molekül toplulukları ve iyonlardır. Biyokimya bu incelemeyi bir taraftan morfolojik, diğer taraftan fonksiyonel bakımdan yapmaktadır.

6 Biyokimyanın morfolojik yönü canlı yapıyı meydana getiren molekülleri, iyonları ve bunların canlı sistemdeki dağılışını inceler. Fonksiyonel yönü ise, molekül ve iyonların canlı sistemdeki oluşumunu ve gerek bunların, gerekse dışarıdan giren molekül ve iyonların organizmada uğradıkları kimyasal değişiklikleri ve hangi son ürünler halinde dışarı atıldıklarını araştırır. Biyokimya bu incelemeleri yaparken fizik, kimya, fizikokimya, elektrokimya gibi diğer bilim dallarından yararlanır.

7 Biyokimyanın tarihçesi
150 yıldan fazla mazisi vardır. İlk defa (1903) Alman kimyacı Carl Neuberg ‘Biyokimya’ terimini kullanmıştır. 1820 Wohler → organik bir madde olan üreyi lab. sentetik olarak elde etmesi biyokimya tarihinde bir dönüm noktasıdır. Bu buluş ; Organik moleküllerin yalnız canlılarda bulunduğuna inanılan ve adına vital güçler denen bir kuvvet tarafından sentezleneceği inancını yıkmıştır.

8 Biyokimya ilmindeki büyük gelisme devri, lerde Osborne, Mendel ve Hopkins’in canlı organizmaların protein ihtiyaçlarını incelemeleri ile başlar. Bunları; Hans Fischerr’in hem sentezi, Funk, Mendel ve Mc Collum’un vitaminlerle ile ilgili ön çalışmaları, Harden ve Young ile Embden ve Meyerhoft’un ara metabolizmayı incelemeleri, Krebs ve arkadaşlarının sitrik asit döngüsünü keşfetmeleri izler.

9 1820 Friedrich Wöhler, laboratuvarda amonyum siyanat hazırlarken yanlışlıkla üre sentezledi.
19. yüzyılda Alman kimyacı Wöhler: "Ne bir insan ne de bir başka hayvan veya böbreğe gerek olmadan üre elde edebileceğimi sizlere söylemek zorundayım.", demişti. Bu sözler, canlılığın çok özel bir hayat enerjisi (vitalizm) ile açıklandığı o yıllarda, bilim çevrelerinde bile şüphe ile karşılanmıştı. +NH4NCO-  H2NCNH2 O

10 Biyolojik bilimler büyük bir gelişim içindedir
Biyolojik bilimler büyük bir gelişim içindedir. Biyokimya da bu gelişimin merkezinde yer alır. Kimya, tıp veya fizyoloji alanındaki sayısız Nobel ödülü biyokimyacıların olmuştur.

11 1997 Nobel Tıp Ödülü Paul Boyer (USA) John Walker (UK) Jens Skou
(Danimarka) Enerji taşıyıcısı ATP’yi üreten aygıtı keşfettiler. Na+,K+-pompasıyla ilgili çalışmalar yaptı. Amerikalı bilim adamları E. Blackburn, C. Greider ve J. Szostak, kanser ve yaşlanmayla ilgili araştırmaları nedeniyle 2009 Nobel Tıp Ödülü'ne layık görüldü. Bilim adamlarının, ''kromozomların hücre bölünmeleri sırasında nasıl mükemmel kopyalandıkları ve parçalanmaya karşı nasıl korundukları' konusunda biyolojideki temel sorunu çözdükleri belirtildi.

12 -SON 10 YILDA NOBEL TIP ÖDÜLÜNÜ KAZANANLAR-
2008: Alman Harald zur Hausen rahim ağzı kanserine yol açan "human papilloma" virüsüne ilişkin araştırmaları, Fransız Françoise Barre-Sinoussi ve Luc Montagnier de AIDS'e yol açan HIV konusundaki keşifleriyle ödüle layık görüldüler. Hausen'in araştırmaları rahim ağzı kanserine karşı bir aşı bulunmasıyla sonuçlandı. 2007: İtalyan Mario Capecchi ve Amerikalı Oliver Smithies ile Britanyalı Martin Evans, gen tedavisi yöntemlerinin geliştirilmesini sağlayan kök hücreye ilişkin çığır açan buluşları ve DNA'nın yeniden bir araya getirilmesine yönelik çalışmaları neticesinde ödüllendirildi. 2006: Amerikalı Andrew Z. Fire ve Craig C. Mello "genetik bilginin akışının denetlenmesi" için bir yöntem keşfetti. 2005: Avustralyalı Barry J. Marshall ve J. Robin Warren gastrit ve ülsere bakterinin yol açtığını belirlemeleriyle ödüle layık görüldü. 2004: Koku alma duyusuna ilişkin çalışmaları nedeniyle Amerikalı Richard Axel ve Linda B. Buck'a ödül verildi. 2003: Amerikalı Paul C. Lauterbur ve Britanyalı Peter Mansfield, Manyetik Rezonans (MR) görüntüsüyle ilgili keşiflerinden dolayı ödülü aldı. 2002: Britanyalı Sydney Brenner ve John E. Sulston ile Amerikalı H. Robert Horvitz, solucan organizmasının gelişmesini ve hücrelerinin programlı ölümünü yöneten kilit öneme sahip genleri saptadı, benzer genlerin insan dahil daha gelişmiş organizmalarda da bulunduğunu belirledi. 2001: Amerikalı Leland H. Hartwell ile Britanyalı R. Timothy Hunt ve Paul M. Nurse, işleyişi insan, hayvan ve bitkilerde aynı olan anahtar moleküller keşfetti. 2000: İsveçli Arvid Carlsson çalışmaları Parkinson hastalığının daha iyi anlaşılmasını sağladı ve bu çalışmalar sayesinde Parkinson'a karşı ilaç geliştirildi.

13

14 1875- Kromozomların keşfi (Walter Flemming)
1897- Eduard & Hans Buchner kardeşler Ölü maya hücreleriyle şekerin etanole fermente olabildiğini gösterdiler. Bu keşif, biyokimyasal reaksiyonların sadece canlı içinde (in vivo) değil, bir test tüpünde de (in vitro, Latincede cam kabın içinde demektir) gerçekleşebileceğinin kanıtı oldu. Bu tarihten sonra pek çok metabolik reaksiyonun in vitro analizi gerçekleştirildi ve pek çok reaktan, ürün ve enzimin varlığı ortaya konuldu. Vitalistler, enzimlerin (yani, “ferment”lerin) kimya terimleriyle tanımlanamayacak kadar karmaşık olduğunu savundular. 1926- Sumner Üreaz enzimini kristallendirmeyi başardı. “Proteinlerin yapısı büyük ve karmaşık olmakla birlikte, bunlar da sonuçta organik bileşiklerdir ve yapıları kimyasal yöntemlerle belirlenebilir” BU BULUŞ VİTALİZMİN SONU OLDU.

15 Hücre Biyolojisi:. Robert Hooke’un 17
Hücre Biyolojisi: Robert Hooke’un 17. yüzyılda hücreleri tanımlamasıyla başlar. Elektron mikroskobunun geliştirilmesiyle hücre içi organeller tanımlandı. 19. Yüzyılda Gregor Mendel gen fikrini ortaya attı. 1900’de genlerin protein ve nükleik asitlerden oluşan kromozomlarda yer aldığı anlaşıldı. 1953- James Watson ve Francis Crick DNA’nın ikili sarmal yapısını ortaya koydular. Bu yıldan itibaren biyokimya-hücre biyolojisi ve genetiğin bir bileşkesi olan moleküler biyoloji doğdu.

16 Metabolizmanın temel hedefi ATP elde etmek ve biyosentez yollarında bu enerjiyi kullanmaktır.
Bir ATP molekülünün hidroliziyle açığa çıkan enerji ile bir çok biyosentetik reaksiyon gerçekleşir. ATP ----> ADP + energy + Pi

17 Biyolojik enerji taşıyıcısı ATP, bir fosfor bileşiğidir.

18

19

20 Canlı hücrelerin bilinen kimyasal yapı taşları
Organik maddeler a)   Karbonhidratlar b) Proteinler, amino asitler ve peptitler c)   Enzimler d) Lipidler e)   Nükleotidler ve nükleik asitler f)    Porfirinler g)   Hormonlar h)   Vitaminler İnorganik maddeler a)   Mineraller b) Su

21 Organik ve İnorganik Moleküller
Organik İnorganik Erime ve kaynama noktaları düşük yüksek Bağlanmanın tipi kovalent iyonik İlgilendiği elementler C,H,O,P,N,S tüm Reaksiyonlar çift yönlü hızlı % verimli

22 Biyokimyasal Reaksiyonlar
Enzimler A B Reaksiyonlar sn gibi kısa zamanda (Amonyak ve hidrojenperoksit toksik) Temperatür 37 Co Optimal Vücut pH A B gibi Keq=1 ∆G=0 olamaz Büyük makro moleküllerden küçük mikro moleküllere sürekli bir akış var. Yan ürün yok verim %100

23 NORMAL BİYOKİMYASAL OLAYLAR SAĞLIĞIN TEMELİDİR.
BÜTÜN HASTALIKLARIN BİYOKİMYASAL BİR TEMELİ VARDIR. BİYOKİMYA BİLGİSİ, BÜTÜN YAŞAM BİLİMLERİ İÇİN VAZGEÇİLMEZ ÖGEDİR.

24 KAYNAKLAR: HARPER’in BİYOKİMYASI (çeviri:T.ÖZGÜNEN-N.DİKMEN)
İNSAN BİYOKİMYASI (Prof.Dr.Taner ONAT) BİYOKİMYANIN İLKELERİ (A.LEHNİNGER; çeviri:N.KILIÇ) LUPPİNCOTH’un BİYOKİMYASI (çeviri:A.TOKULLUGİL-E.ULUKAYA) BİYOKİMYA ( F.GÜRDÖL-E.ADEMOĞLU)