T.C. ANADOLU ÜNİVERSİTESİ YAYINLARI NO: 489. Açıköğretim Fakültesi Yayınları No: 218 BİYOKİMYA. Yazar ve Editör Prof.Dr.

Transkript

1 T.C. ANADOLU ÜNİVERSİTESİ YAYINLARI NO: 489 Açıköğretim Fakültesi Yayınları No: 218 BİYOKİMYA Yazar ve Editör Prof.Dr. Mine ERDEN İNAL

2 ANADOLU ÜNİVERSİTESİ Açıköğretim Fakültesi Bu kitabın basım, yayım ve satış hakları Anadolu Üniversitesi'ne aittir. "Uzaktan Öğretim" tekniğine uygun olarak hazırlanan bu kitabın bütün hakları saklıdır. İlgili kuruluştan izin almadan kitabın tümü ya da bölümleri mekanik, elektronik, fotokopi, manyetik kayıt veya başka şekillerde çoğaltılamaz, basılamaz ve dağıtılamaz. Copyright 1996 by Anadolu University All rights reserved No part of this book may be reproduced or stored in a retrieval system, or transmitted in any form or by any means mechanical, electronic, photocopy, magnetic, tape or otherwise, without permission in writing from the University. Kapak Düzeni: Yrd.Doç. Atila ÖZER ISBN

3 ÖNSÖZ Biyokimya konusunda hemşerilik mesleğinin gerektirdiği bilgileri içeren yayınların olmayışı büyük bir eksiklik olarak ortadadır. Bu eksikliği ve ihtiyacı bir ölçüde karşılayabilmek ve hemşire arkadaşlarımıza az da olsa yardımcı olabilmek için bu kitabı hazırlamaya karar verdim. eksikliğine rağmen bu eseri değerli hemşirelerimizin hizmetine sunabildiğim için çok mutluyum. Bu kitapta biyokimya alanında tektire değer eserler vermiş değerli bilim adamlarının eserleri ve Türkiye'de yetişen değerli biyokimya hocalarının eserlerinden geniş ölçüde istifade edilmiştir. Bu kitap yazılırken biyokimya alanında değerli bulunduğu incelediğim, ilham aldığım, bana yol gösteren eserlerden Lehninger, A.L. Biochemistry 1972, Gözükara, E.M. Biyokimya, Aras, K., Klinik Biyokimya, 1970, Bingöl G. 1981, Genel Biyokimya, 1981, Tekman Ş, Öner N. olmuştur. Bu değerli bilim adamlarına burada teşekkür etmek isterim. Bu mütavazi biyokimya kitabı, bu alanda temel bilgiler edinmek isteyen değerli hemşireler için yararlı olmasını, kitabın redaksiyon ve düzeltilmesinde yardımcı olan değerli çalışma arkadaşlarım Sayın Dr. Fahrettin Akyüz ve Dr. Emine Sunal'a teşekkür ederim. Prof. Dr. Mine ERDEN İNAL Eylül Eskişehir

4

5 İçindekiler Ünite 1 Biyokimyanın Tanımı 1 Biyokimyanın Tanımı 2, Biyokimyanın Çalışma Alanı 2, Biyokimyanın Tarihçesi 2 Ünite 2 Atomdan Moleküle 5 Giriş 6, Canlı Organizmaların Kimyasal Yapısı 6, Atomun Yapısı8, Kimyasal Bağlar 11,Biyomoleküller 16, Organik Moleküllerin Fonksiyonel Grupları 17 Ünite 3 Karbonhidratlar 23 Giriş24, Karbonhidratların Sınıflandırılması 24, Karbonhidratların İsimlendirilmesi 25, Asimetrik Karbon Atomu 26, Karbonhidratların Metabolizması 27, Glikozun Organizmada Kullanılması 28, Glikoneogenezis 30, Kan Şekeri 30, Karbonhidrat Metabolizması Bozuklukları 31, Şeker Hastalığı (Diabetes Mellutus) 31, Ünite 4 Lipitler 37 Giriş 38, Lipitlerin Sınıflandırılması 38, Lipit Metabolizması 41, Lipitlerin Biosentezi 45, Hormonların Lipit Metabolizması Üzerine Etkileri 46, Lipit Metabolizması Bozuklukları47 Ünite 5 Proteinler 51 Giriş 52, Amino Asitler 52, Proteinlerin Sınıflandırılması ve Özellikleri 57, Ünite 6 Nükleoproteinler ve Nükleik Asitler 67 Giriş 68, Nükleoid ve Nükleozidler 68, Nükleik Asit 69, Nükleuk Asitlerin Metabolizması 69, Purin ve Piridinlerin Biosentezleri 70

6 Ünite 7 Porfirinler 73 Giriş 74, Porfirinlerin Özellikleri 74, Hem ve Hemoglobin Biosentesi 75, Hemoglobinin Yapısı, Özellikleri ve Bileşikleri 76, Hemoglobinin Yıkılışı 76 Ünite 8 Vitaminler 79 Giriş 80,Vitaminlerin Sınıfları 80 Ünite 9 Enzimler 91 Giriş 92,Enzimlerin Yapısı, Tanımlar 92, Enzimlerin Adlandırılması 93, Enzimlerin Özgüllüğü ve Lokalizasyonu 93, Enzimlerin Sınıflandırılması 94, Enzim Aktivitesinin Ölçülmesi 95, Enzim Aktivasyonunun İnhibisyonu 97, Ezimlerden Hastalık Tanısında ve Tedavisinde Yararlanılması 98, Önemli Bazı Koenzimler 99 Ünite 10 Hormonlar 105 Giriş 106, Hormonların Yapılması, Kana Salınımı ve Etki Şekli 106, Hipofiz Hormonları 108, Troid Hormonları 110, Paratroid Hormonu (Parathormon) 111, Pankreas Hormonları 111, Steroid Hormonlar 112, Adrenal Hormonlar 112, Seks Hormonları 113, Bazı Doku Hormonları 115 Ünite 11 Su ve Mineral Metabolizması 119 Giriş 120, Su Gereksinimi 120, Vücut Sıvılarının İçeriği 121, Mineral Metabolizması 122

7 ÜNİTE 1 Biyokimyanın Tanımı Amaçlar Bu üniteyi çalıştıktan sonra; Biyokimyanın konusunu öğrenecek, Biyokimyacının çalışma alanını bilecek, Metabolizma nedir açıklayabilecek, Biyokimya bilimine emeği geçenleri, Biyokimya biliminin hangi kademelerden geçtiğini, Biyokimyanın bugün ulaştığı durumu öğrenmiş olacaksınız. İçindekiler Biyokimyanın Tanımı Biyokimyanın Çalışma Alanı Biyokimyanın Tarihçesi Biyokimyanın Tarihçesi Özet Değerlendirme Soruları Yararlanacağınız Kaynaklar

8 1. BİYOKİMYANIN TANIMI Klasik bir tarife göre biyokimya, canlı organizmaların kimyasal yapısını ve hayatın devamı boyunca canlının içinde meydana gelen kimyasal olayları konu olarak ele alan ve inceleyen bir bilim dalıdır. Tıp ve sağlık bilimlerini de kapsamına alan biyoloji bilimi çok karmaşık ve komplike problemler içermektedir. Biyokimya bilim dalı ise deneysel metodlar ve aletler kullanarak bu sorulara ve problemlere çözüm aramaktadır. 2. BİYOKİMYANIN ÇALIŞMA ALANI Bir biyokimyacının çalışma alanı nedir diye sorulacak olursa; "biyokimyacı, kimyasal, fiziksel ve biyolojik araç ve yöntemleri kullanarak canlı organizmanın yapısını ve hayatın devamı boyunca vücutta meydana gelen kimyasal değişimleri ortaya çıkarmak ve açıklamak için çalışan araştırıcıdır." demek mümkündür. Sonuç olarak biyokimya bilimi, yaşamın en küçük birimi olan hücrenin kimyasal yapısını, canlının meydana gelişindeki, hayatının devamındaki ve nihayet yok oluşundaki kimyasal mekanizmaları konu olarak ele alan ve inceleyen bir bilimdir. Canlı meydana geldikten sonra hayatın devamı boyunca onun vücudunda meydana gelen olayların hepsine birden metabolizma adı verilmektedir. Bu nedenle biyokimya büyük oranda metabolizma ile ilgilenmektedir. Bununla beraber bazı anormal patolojik koşullar altında metabolizmada görülen ayrıcalıklar, yalnız hastalıkların teşhisinde görülen ayrıcalıklar, yalnız hastalıkların teşhisinde rol oynamakla kalmayıp, aynı zamanda normal olayların daha derinliğine aydınlatılmasına da ışık tutacaktır. 3. BİYOKİMYANIN TARİHÇESİ Biyokimya oldukça genç bir bilim dalı olup başlangıcından bugüne kadar yaklaşık 150 yıl gibi kısa bir zaman geçmiştir yılına kadar hiç kullanılmamış olan biyokimya deyimi, ilk defa bu yıllarda Alman kimyageri Carl NEUBERG tarafından kullanılmıştır. Bununla beraber biyokimya alanında yapılan çalışmaların başlangıcı bu tarihten önceki yıllara rastlamaktadır. Biyokimya daha eski bilim dalları olan organik kimya, fizyoloji, biyoloji ve tıbbın gelişmesi ile günden güne daha fazla değer kazanmıştır. İsveç Kimyageri olan Karl SCHEELE'nin 1700'lerin ortalarına rastlayan yıllardaki bitki ve hayvan dokularının kimyasal bileşimi konusundaki çalışmaları, biyokimyanın ayrı bir disiplin halinde kurulmasına neden olmuş ve biyokimyaya çok önemli katkılarda bulunmuştur. WOHLER'in 1820 yıllarında üreyi kimya laboratuvarında sentez etmesi biyokimya tarihinde bir - 2 -

9 dönüm noktası olmuştur. Çünkü bu buluş organik moleküllerin yalnız canlılarda bulunduğuna inanılan ve adına vital güçler denen bir kuvvet tarafından sentezleneceği inancının yıkılmasına neden olmuştur. Başlangıçta parça parça ve basit olarak elde edilen bilgilerin toplanması ile biyokimya bağımsız bir bilim dalı olarak gelişmiştir. Biyokimyaya 1800 yılları sonuna kadar bazen fizyolojik kimya, bazen de patolojik kimya adları da verilmiştir. Bu tarihten başlayarak 1900 yılları başlangıcına kadar yapılan öncül çalışmalarla biyokimya alanında ilerlemeler kaydedilmiştir. Biyokimya alanında en büyük atılımlar 1820 lerden sonra olmuştur. HARDEN ve YOUNG ile EMBDEN MAYERHOF'un karbonhidratların ara metabolizması konusundaki çalışmaları bu dönemin biyokimya konusunda en başarılı örnekleri olmuştur. KREBS ve diğerlerinin trikarboksilik asit döngüsü konusundaki buluşları ve W.CROSE'un amino asitler konusundaki klasik çalışmaları bu devrin dikkate değer araştırmalarıdır. İkinci Dünya Savaşı sonrasındaki yıllarda biyokimya alanında inanılmaz ilerlemeler kaydedilmiştir. Bu dönemlerden sonra biyokimya alanındaki bilgilerin her sekiz yılda bir yüzde yüz arttığı kabul edilmektedir. Bilim dünyasının moleküler düzeydeki çalışmalara büyük ilgi göstermesi biyokimyayı en dinamik ve en fazla buluşların yer aldığı bir alan haline getirmiştir. Çok hassas ve özgül kromotografik metodların 1950 yıllarında geliştirilmesi ile çok küçük miktarlardaki biyolojik moleküllerin saflaştırılmasına ve yapılarının aydınlatılmasına olanak sağlanmıştır. Radyoaktif izotoplarla işaretlenmiş bileşiklerin canlılara verilmesi ile bu bileşiklerin uğradığı değişiklikleri ve takip ettiği metabolik yolları izlemek mümkün hale gelmiştir. Son yirmi yıldaki baş döndürücü ve inanılmaz gelişmeleri anlatabilmek için bu dönemde yapılan çalışmalardan bazı örnek vermek gerekmektedir. Glikoz, amino asit ve yağ asiti metabolizmasındaki biyosentez ve yıkım yollarının aydınlatılması konusunda yapılan çalışmalarla modern görüşlerin ortaya çıkması, steroid hormonlar ve kolesterol biyosentez yolunda yapılan yenilikler, biyolojik bakımdan önemli olan bazı proteinlerin yapılarının aydınlatılması bu devrin en başarılı çalışmalarından bazılarıdır yılında I.D.WATSON ve F.CRİCK, DNA'nın yapısını aydınlatarak protein sentezinde çok önemli ilerlemelerin olmasını sağlamışlardar. Daha sonraki yıllarda çok parlak keşifler olmuştur. MAXAM ve GILBERT'in geliştirdiği kimyasal yöntemle DNA'nın yapısı bütün ayrıntıları ile belirlenmiştir. Bu sayede hem çeşitli DNA moleküllerinin daha detaylı incelenmesi mümkün hale gelmiş hem de gen mühendisliği dediğimiz yeni bir alan doğmuştur. Gen mühendisliği yöntemi ile, bir canlıdaki geni, bir başka canlıya transfer etmek ve çeşitli amaçlar için kullanmak mümkün hale gelmiştir. İnsan büyüme hormonu ve insan insülin hormonu geni, insan hücresinden bakterilere nakledilmiş olup, bu iki hormon bakteriler tarafından sentezlenmekte ve her iki hormon da bol miktarda elde edilmektedir. Gelecek yıllarda da bu tür keşiflerin dinamik bir alan olan biyokimya dalında yapılacağını söylemek mümkündür

10 Özet Biyokimya, canlı organizmaların kimyasal yapısını ve hayatın devamı boyunca canlının içinde meydana gelen kimyasal olayları konu olarak ele alın bilimdalıdır. Biyokimyacı, kimyasal, fiziksel ve biyolojik araç ve yöntemleri kullanarak canlı organizmanın yapısını ve hayatın devamı boyunca vücutta meydana gelen kimyasal değişimleri açıklamak için çalışan araştırıcıdır. Canlının hayatı boyunca vücudunda meydana gelen kimyasal olayların tümüne metabolizma adı verilmektedir. Biyokimya oldukça yeni bir bilim dalıdır. Biyokimya bilim dalının gelişmesine sayısız çok değerli bilim adamlarının emeği geçmiştir. Bunlardan sadece bazılarının adlarını şöyle sıralayabiliriz. Carl NEUBERG, Karl SCHEELE, WOHLER, HARDEN, YOUNG, EMBDEN-MAYERHOF ve KREBS. Değerlendirme Soruları 1. Biyokimya bilimi, yaşamın en küçük birimi olan... kimyasal yapısını, canlının meydana gelişindeki, hayatın devamındaki ve nihayet yok oluşundaki kimyasal mekanizmaları konu olarak ele alan ve inceleyen bir bilimdir. A) Atom'un B) Molekül'ün C) Hücre'nin D) Element'in E) Organ'ın 2. Biyokimya deyimini ilk ortaya atan bilim adamı aşağıda verilenlerden hangisidir? A) Carl NEUBERG B) Karl SCHEELE C) WOHLER D) W.CROSE E) EMBDEN - MAYERHOF 3. DNA'nın biyokimyasal olarak yapısını aydınlatan değerli bilim adamı aşağıda verilenlerden hangisidir? A) W.CROSE B) J.D.WATSON C) EMBDEN - MAYERHOF D) HARDEN - YOUNG E) WOHLER Yararlanılan ve Başvurulabilecek Kaynaklar GÖZÜKARA, Engin M. Biyokimya, Ankara, Ofset Pepianet LTD.Şt FEHMÜGER, Albert L. Biochemistry, New York, Nort Publishers, Inc