Table Of Content• •
BiYOKiMYA
Uzm. Dr. H. Saygın DEMİREL
2017 © TUSEM Eğitim Sağlık Ltd. Şti
Bu kitabın tamamı veya bir kısmı 5846 Sayılı yasa hükümlerine göre
Tusem Eğitim Sağlık Ltd. Şti.'nin önceden izni alınmaksızın elektronik, optik, mekanik veya
herhangi bir suretle çoğaltılamaz, yayınlanamaz, depolanamaz.
Tüm hakları Tusem Eğitim Sağlık Ltd. Şti.'ne aittir.
Ziya Gökalp Cad. No: 3 Soysal İş Merkezi Kat: 5 -6
Kızılay/ Ankara
Tel: (0312) 435 60 50
www.tusem.com.tr
ISBN : 978 -605 -4589 -31 -9
Dizgi-Grafik & Kapak Tasarımı
Tusem Tıbbi Yayıncılık
Ferhat BEKTAŞ • Pelin GÜCLÜ
BASKI
Salmat Basım
Tel : (0312) 34110 24
ANKARA
TEŞEKKlılR
Kitabıvı basılvvıasıvıı sağla~avı Sa~ıvı Anvvıet ÇITOGLlı1 ve Sa~ıvı M1ı1stafa ÇITOGLlı1'vıa,
başıvıdavı beri desteğlvıl eslrgevvıe~evı Anvvıet ŞAHIN, Eftal EREL'e Ritabıvı tasarıvvııvıı
btı1~tı1R bir 1ı1stal1Rla plavıla~ıp vvıizavıpaJıvıı gerçeRleştirevı Fernat BEKTAŞ ve lbra~ivvı
ATMACA'~a, füabıvı nazırlavıvvıasıvıda evvıeği geçevı nerRese ve bavıa desteR olavı aile
vvıe teşeRRMr ederivvı,
1.6. Enzim Aktivitesinin İnhibisyonu: .......... 104
Giriş: ...................................... 10 1.7. Enzim Aktivitesinin Kontrolü: ............. 104
Hücrenin Organelleri. ........................ 12 Klinik Enzimoloji ........................... 108
1-Membranlar: ............................ 13 2.1. Aminotransferazlar (Transaminazlar): ...... 108
Hücre Membranlarından Geçiş ................ 21 2.2. Alkalen Fosfataz {Alp): .................. 109
2- Endoplazmik Retikulum: ................... 28 2.3. Gama Glutamil Transferaz {Ggt): .......... 110
3-Golgi Cisimciği: ........................... 31 2.4. 5'-Nükleotidaz {5'-Nt): .................. 111
4-Lizozom: ................................ 31 2.5. Laktat Dehidrojenaz (Ldh): ............... 111
5-Peroksizom: ............................. 31 2.6. Kreatin Kinaz (Ck): ..................... 112
6- Mitokondri: ............................. 32 2.7. Asit Fosfataz (Acp): ..................... 115
7-Ribozomlar: ............................. 34 2.8. Amilaz: ............................... 115
8-Nukleus: ................................ 34 2.9. Lipaz: ................................ 116
9-Sitoplazma: .............................. 35 2.10. Aldolaz: ............................. 116
2.11. KolinesterAz: ......................... 116
2.12. Anjiyotensin Coneverting Enzim (Ace): .... 117
1-Amin o Asitler ....................... ·. .... 38 2.13. Glutamat Dehidrojenaz: ................ 117
1.1. Amin o Asitlerin Genel Özellikleri: .......... 38
1.2. Amino Asitlerin Asit, Baz ve Tampon: ....... 41 ....................... 122
1.3. Amino AsitleriN Sınıflandırılmaları: ......... 43 1. Biyoenerjetiğin İlkeleri .................... 122
2-Polipeptidler ve Proteinler .................. 47 2. Biyolojik Oksidasyon-Redüksiyon ........... 127
2.1. Proteinlerin Yapısı: ...................... 49 2.1. Oksidazlar: ............................ 127
2.2. Vücutta Bulunan Proteinler ve Özellikleri .... 55 2.2. Dehidrojenazlar: ....................... 128
A. Globüler Hemoproteinler: .................. 55 2.3. Hidroperoksidazlar: ..................... 129
Myoglobin: ................................ 56 2.4. Oksijenazlar: ........................... 130
Hemoglobin: ............................... 58 3. Solunum Zinciri ve Oksidatif Fosforilasyon .... 131
Hemoglobinopatiler: ......................... 65 3.1. Genel Bilgiler .......................... 131
B-Kollajen: ................................ 67 3.2. Elektron Transport Zinciri ................ 138
C-Elastin: .................................. 70 3.3. Oksidatif Fosforilasyon İnhibitörleri ....... 146
D-Keratinler: ............................... 71
E-Kas Proteinleri ve Kas Kasılması: ............. 71
F- İmmünglobülinler ve Kompleman Sistemi: ..... 78 1. Fizyolojik Öneme Sahip Karbonhidratlar ...... 150
G-Plazma Proteinleri: ........................ 84 1.1.Monosakkaritler: ....................... 150
1.2.Disakkaritler ve Glikozidik Bağ Oluşumu .... 154
1.3.Polisakkaritler .......................... 155
1.1. Enzimlerin Genel Özellikleri: .............. 98 1.4.Karbonhidratların Sindirilmesi. ............ 156
1.2. Enzimlerin İsimlendirilmeleri: ............. 99 1.5.Glikozaminoglikanlar .................... 158
1.3. Koenzimlerle İlgili Genel KavRamlar: ........ 99 1.6.Glikoproteinler ......................... 162
1.4. Enzim Kinetiği: ......................... 100 2. Glukozun Hücre İçine Girişi ve Glikoliz ....... 166
1.5. Reaksiyon Hızını Etkileyen Faktörler: ....... 102 2.1.Glukozun Hücre İçine Girişi ............... 166
2.2.Glikoliz ................................ 167 4.5. Sfingolipidozlar ........................ 270
2.3. Glikolizin D(lzenlenmesi ................. 178 5. Lipidlerin Sindirimi ....................... 271
1. Glikolizin Allosterik Düzenlenmesi: .......... 178 6. İzopren Lipidler (Kolesterol) ............... 274
2. Glikolizin Hormona! Düzenlenmesi: .......... 179 6.1. Kolesterol Biyosentezi ................... 275
3. Sitrik Asit Siklusu ........................ 186 6.2. Kolesterol Biyosentezinin Kontrolü ........ 278
3.1.Sitrik Asit Siklusunun Kontrolü: ............ 191 6.3. Kolesterolün Atılımı. .................... 279
4. Glikojen Metabolizması ................... 194 7. Lipidlerin Taşınması ...................... 281
4.1. Glikojen Sentezi ........................ 194 7.1. Kolesterol Metabolizması İle İlgili Hast ..... 289
4.2. Glikojen Yıkımı ......................... 196
4.3. Glikojen Sentez ve Yıkımının Düzen ........ 197
4.4. Glikojen Metabolizması Bozuklukları ....... 198 1. Amin o Asitler İçin Genel Bilgiler ............ 294
5. Glukoneojenez ve Kan Glukozunun Den ....... 200 2. Proteinlerin Sindirimi .................... 295
5.1. Glukoneogenezin Kontrolü: ............... 210 3. Amin o Asit Sentezi ....................... 297
5.2. Kan Glukozunun Denetimi, : .............. 211 3.1. Glutamat, Glutamin, Prolin ve Argin ....... 297
6. Pentoz Fosfat Yolu ........................ 216 3.2. Alanin, Aspartat ve Asparagin Sentezi ...... 298
6.1. Ksenobiyotik Metabolizması .............. 221 3.3. Serin, Siste in ve Glisin Sentezi ............ 299
7. Monosakkarid ve Disakkaridlerin Met ........ 222 3.4. Tirozin Sentezi ......................... 300
7.1. Fruktoz Metabolizması: .................. 222 3.5. Hidroksiprolin ve Hidroksilizin Sentezi. ..... 301
7.2. Galaktoz Metabolizması: ................ 224 3.6. Selenosistein Sentezi ................... 301
4. Aminoasitlerin Katabolizması .............. 301
4.1. Amin o Asitlerden Azotun Uzaklaş .......... 302
1.Yağ Asitleri ve Triaçilgliserollerin Met.. ....... 228 4.2. Üre Sentezi ............................ 306
1.1. Yağ Asitlerinin Biyosentezi: ............... 232 4.3. Üre Sentezinin Kontrolü ................. 310
1.2. Yağ Asidi Biyosentezinin Kontrolü ......... 238 4.4. Üre Döngüsü İle İlgili Metabolik Hast ....... 311
1.3. Esansiyel Yağ Asitleri ve Eikozanoidler ..... 239 5. Aminoasitlerin Karbon .................... 312
1.4. Triaçilgliserollerin Biyosentezi ............ 243 6. Amin o Asitlerin Özgül Ürünlere Çevrilmesi ... 321
1.5. Triaçilgliserollerin Yıkımı ................. 247 7. Porfirinler ve Safra Pigmentleri ............. 325
1.6. Yağ Asitlerinin B-Oksidasyonu: ........... 249 7.1. Porfiriyalar ............................ 327
1.7. Yağ Asitlerinde Görülen Diğ ............... 252 7.2. Hem Katabolizması ..................... 329
1.8. Yağ Asidi Oksidasyonunun Düzen .......... 253 7.3. Hiperbilirubinemiler .................... 331
2. Keton Cisimleri .......................... 254
2.1. Keton Cisimlerinin Biyosentezi ............ 254
2.2. Keton Cisimlerinin Kullanımı. ............. 255 1. Pürinler, Pirimidinler ve Nükleotidlerin Yap ... 336
3. Enerji Metabolizmasına Genel Bir Bakış ...... 258 1.1. Nükleotidlerin Genel Özellikleri ........... 336
4. Fosfolipidler ve Glikolipidler ............... 265 1.2. Nükleotidlerin Fonksiyonları. ............. 338
4.1. Gliserofosfolipidler (Fosfogliseroller): ..... 265 2. Pürin ve Pirimidin Nükleotidlerinin Met ...... 340
4.2. Sfingofosfolipidler ..................... 268 2.1. Pürin Sentezi .......................... 340
4.3. Glikolipidler (Glikosfingolipidler) .......... 269 2.2. Pürin Sentezinin Kontrolü ................ 343
4.4. Fosfolipidlerin ve Sfingolipidlerin Yıkımı .... 269 2.3. Pürinlerin Yıkımı. ....................... 345
2.4. Pirimidin Sentezi ....................... 346 2.3. E Vitamini (Tokoferol) ................... 401
2.5. Pirimidin Sentezinin Kontrolü ............. 348 2.4. K Vitamini (Naftokinonlar) ............... 402
2.6. Pirimidin Nükleotidlerinin Yıkımı .......... 348
2.7. Pürin ve Pirimidin Metabolizması Boz ...... 349
3. Nükleik Asitlerin, Yapı ve Fonksiyonları ...... 350 Hormonların Özellikleri ..................... 404
3.1. DNA'nın Yapısı ......................... 350 1. İkinci Heberciler ......................... 405
3.2. RNA'nın Yapısı ......................... 353 1.1. Adenilat Siklaz Sistemi: ................. 406
A. Messenger RNA (mRNA) ................... 354 1.2. Kalsiyum/ Fosfatidil İnozitol Sistemi: ...... 408
B. Transfer RNA (tRNA) ...................... 355 1.3. Diğer Sistemler: ........................ 409
C. Ribozomal RNA (rRNA) ................... 356 2. Hormonlar .............................. 410
D. Small RNA .............................. 358 2.1. Hipofiz ve Hipotalamus Hormonları ........ 411
4. DNA Organizasyonu, Replikasyonu .......... 358 2.1.1. Hipotalamus Hormonları: .............. 411
4.1. ONA Replikasyonu ...................... 363 2.1.2. Hipofiz Hormonları .................... 412
4.2. DNA'nın Onarımı ....................... 368 Glikoprotein Hormonlar: .................... 415
5. RNA Sentezi, İşlenmesi ve Modifikasyonu .... 370 Pro-Opiyomelanokortin (Pomc) Peptid Ailesi: ... 417
5.1. mRNA Sentezi. ......................... 372 Arka Hipofiz Hormonları: .................... 419
5.2. rRNA Sentezi .......................... 374 2.2.Tiroid Hormonları: ...................... 420
5.3. tRNA Sentezi. .......................... 374 2.3. Kalsiyum Metabolizması: ................ 422
5.4. RNA Katalizör Olarak Davranabilir ......... 374 2.4. Adrenal Korteks Hormonları: ............. 426
6. Protein Sentezi ve Genetik Kod ............. 374 2.5. Adrenal Medulla Hormonları ............. 430
6.1. Mutasyonlar ........................... 380 2.6. Gonad Hormonları ...................... 432
6.2. Gen Ekspresyonunun Regülasyonu ......... 381 2.7. Pankreas Hormonları ................... 434
6.3. Sekretuar Proteinlerin Sentezi ............ 382
6.4. Kanser ................................ 382
6.5. Polimeraz Zincir Reaksiyonu (PCR) ........ 384
1. Suda Çözünen Vitaminler .................. 386
1.2. Ribofilavin (82 Vitamini) ................. 387
1.3. Niasin (Nikotinamid, 83 Vitamini) ......... 388
1.4. Pantotenik Asit (85 Vitamini) ............. 389
1.5. Piridoksin (86 Vitamini) ................. 389
1.6. Biyotin ............................... 390
1.7. Kobalamin (812 Vitamini) ............... 391
1.8. Folik Asit (Piteroilglutamat) .............. 393
1.9. Askorbik Asit (C Vitamini) ................ 396
2. Yağda Çözünen Vitaminler ................. 397
2.1. A Vitamini ............................. 397
2.2. D Vitamini ............................. 400
HÜCRE VE RG NELLER
GİRİŞ:
Hücre l0µm çapında bir küredir. Canlılığın üç temel belirtisi olan çoğalabilme, büyüme ve metaboliz
ma yeteneğini gösterir. Canlılığını sürdürebilmek için binlerce biyokimyasal reaksiyonu kusursuz bir düzen
içinde gerçekleştirir. Erişkin bir insanda özelleşmiş fonksiyonlara sahip 200 farklı tipte yaklaşık 1014 (100
trilyon) hücre bulunmaktadır.
Vücudumuzda başlıca 5 sınıf biyopolimer bulunur.
DNA; en küçük birimi deoksiribonükleotiddir.
RNA; en küçük birimi ribonükleotiddir.
Polipeptidler (proteinler); enzim, hormon v.b. en küçük birimi aminoasitlerdir.
Polisakkaritler; hem yapısal hem de enerji amaçlı kullanılır, en küçük birimi monosakkaritlerdir.
Lipidler; membran yapısına katılır ve enerji amaçlı kullanılır. En küçük birimi yağ asitleridir.
Hücreler; temel olarak prokaryot (bakteriler, algler ve riketsiyalar) ve ökaryot (mantar, hayvan ve bitki
hücresi) olmak üzere hücreler iki farklı tipe ayrılırlar.
i Prokaryotik hücre Ökaryotik hücre
ı~~yükl~k Küçük (1-l0µm) Büyük (10-lO0µm)
: Nukleus zarı yoktur. DNA ve nonhiston Nukleus zarları vardır ve DNA, histon ve
!Genom \ proteinlerden oluşur. Tek ve daire- nonhiston proteinlerle kompleks yapmış
! seldir. şekilde (nükleozom çekirdeği} yeralır.
•B ölünme ve tomurcuklanma izlenir.
! Hücre bölünmesi Mitoz izlenir.
•M itoz yoktur. ..
i Membranlı organel i Bulunmaz. Mitokondri, ER, golgi ve lizozom v.b. organ
\ elleri vardır.
, Mitokondrileri yoktur. Oksidatif
1 Enerji metabolizması i enzimler plazma membranına bağlı Mitokondri vardır ve oksidatif enzimler
mitokondride yer alır.
[ olarak bulunur.
Kompleks mikrotubül, intermediate (ara)
j Sitoskeleton !Yoktur.
j flamentler ve aktin flamentleri bulunur.
Sitoplazmik akım, endositoz, fagositoz,
!
Hücre içi hareketlilik Yok. mitoz ve veziküler transport benzeri
hareketler izlenir.
i
i Hücre duvarı Hücre dış duvarı olabilir Yoktur.
(plazmalemma).
Ökaryotik ve prokaryotik hücre arasındaki bazı farklılıklar önemlidir.
1-Ökaryotlarda nükleer zarın varlığı, histon proteinlerinin üzerine sarılan DNA'nın nükleo:zom çekir
deklerini oluşturması ve bunların prokaryotlarda olmaması önemlidir.
2-Ökaryotik hücrelerde oksidatif enzimler (ATP sentez enzimleri) mitokondri zarında lokalizedir. Mi
tokondriler ökaryotik hücrelerde özelleşmiş enerji santralleridir. Prokaryotik hücrelerde ise oksidatif
enzimler plazma membranına bağlı olarak bulunur. '
Hücre içindeki organellerin büyüklükleri ve ağırlıkları farklıdır, dolayısı ile santrifüjleme sırasında farklı
hızlarda çökelirler. Bu sayede hücreye ultrasantrifüj işlemi uygulanarak hücre organellerine ayrılabilir. Bu
işlem için önce hücre membran bütünlüğünü bozmak için hücreye mekanik ve kimyasal bir parçalama işle
mi yapılır. Buna doku homojenizasyonu, oluşan materyale de doku homojenatı denir. Daha sonra bu doku
homojenatına farklı hız ve sürelerde santrifül işlemi uygulanarak hücre organellerine ayrılır.
Şekil 1.1: Bir hücrenin ultrasantrifugasyon yöntemi ile organelleıine ayrılması.
PELLET
0 Sağlam hücreler . ~
" Nükleus
• Sitoskeleton
• Plazma zan PELLET
~ Mitokondri
Lizozom
®
0 Peroksizom
~~i~~~zom .~\N j
(ER parçacıkları) _______ l!ş_Q.:__OQO g, 3 sa
• Küçük veziküller .--------.
PHl.El
• Ribozom -~-
• Soluble proteinler
Ultrasantrifugasyon işlemi bir ayırım yöntemidir ve hücreyi organellerine ayırmak dışında da kulla
nılır. Örneğin ribozomların boyutları ökaryotik ve prokaryotik hücrede farklıdır. Ribozomlar, ökaryotlarda
40S+60S=80S boyutlarında iken, prokaryotlarda 30S+50S=70S boyutlarındadır.
S birimleri Svedberg denen santrifugasyon birimleridir ve ribozomlar gerek ökaryotik, gerek prokaryo
tik; gerekse küçük-büyük subunit olarak ultrasantrifugasyon ile birbirlerinden ayrılırlar. Ultrasantrifugasyo
nun kullanıldığı bir diğer örnek olarakta lipoproteinlerin ayırımı verilebilir. Lipoproteinlerin de büyüklükleri
ve özgül ağırlıkları farklıdır ve bu sayede ultrasantrifugasyon işleminde farklı fazlarda yer alırlar. HDL (yük
sek dansiteli LP}, LDL (düşük dansiteli LP} ve VLDL (çok düşük dansiteli LP} bu isimlerini ultrasantrifugasyon
daki duruş yerlerine göre alırlar. Ultrasantrifugasyon yönteminin biyomoleküllerin ayırımında kullanılan
bir yöntem olduğu unutulmamalıdır.
Bir ultrasantrifugasyon işlemi hücreye uygulandıktan sonra elde edilen materyalin doğruluğu ise en
zimatik yöntemlerle anlaşılabilir. Çünkü organellere ait spesifik enzimler vardır ve bu sayede elde edilen
materyalde başka organel bulaşı olup olmadığı kontrol edilebilir. Örneğin mitokondri elde etmek isteyen
bir araştlrmacı ultrasantrifugasyon sonrası tüm organellere ait işaretleyici enzimlere tek tek bakar, eğer
elindeki materyalde Na+, K+-ATPaz pozitif ise elindeki örnekte mitokondri dışında plazma membran bile
şenleride vardır anlamına gelir.
. Jcı~;J~,~j}i~j~J;iiAJ~ıii~ıı~r,b;Jirtf!fleri, ve ..i şlevleri:
Enzim
/ 5'. .n ü~leotidazLac:fEmilat siklaz
j Na+, 1<+-ATPaz . Mernbra--n-- _p__o__l_a ,_r,,i_ z__a___s__y ,a _<__ _: >nu ..
i [)f\J,l\ ,:><:>lirn~r~z. .. . ....... DNA replikasyonu. .. .
\ ~NA. polirneraz .. [)['J,l\.trcırl~~!İf>.S_İ\'()l'l.u
i Glukoz-6-fosfataz Glukoneogenez
:sıtokrom·bs·redüktaz . . Ya~asi~.c:f.escıWr~~Y.OrlU .
Galaktozil transferaz
Golgi .Pr_c>t~in ~li~_c>~ila~','c:>rl·LJ· .
•M annosidaz
Lizozom i Asit fosfataz ..N .ü~l~()tic:f. . Y!~ırnı ....
(3-glukronidaz
Polisakkaridyı~ımı
: Süksinat dehidrogenaz _()ksi~a~.f fe>~f_c>ri.1.cl~'yc:>n ...
Mitokondri Sitokrom oksidaz Oksidatif fosforilas}'on
: Oligomisin duyarlı ATPase .............o ... k ..s ...i .d.atif fosforilasyon
, Giııtamat·cıetiidrogenaz
, Katalaz
Peroksizom
•• Orat: oksidaz
Sitozol La~t~~.d~~id~().g~rıa~ Glikoliz
Glukoz-6-fosfat dehidrogenaz
HÜCRENİN ORGANELLERİ
Hücre organelleri hücrenin bütünlüğü içinde özelleşmiş fonksiyonları olan subsellüler yapılardır. Orga
nizma ile karşılaştlrıldıklarında organeller de bir çeşit hücresel organ gibi çalışıyor denebilir.
Şekil 1.2: Hücre ve organelleri.
Nükleolus-------
NOkleus----- 002:
Kromatin ---- ----Endoplazmik
Nükleer Zar -- Retikulum
Sentriol--
Vakuol---
Lizozom
Golgi
Kompleksi
Sitozol -----
Peroksizom----- "--------Mikrotament
