ÜNİTE 7. Porfirinler. Amaçlar. İçindekiler. Öneriler

Transkript

1 ÜNİTE 7 Porfirinler Amaçlar Bu üniteyi çalıştıktan sonra; Porfirin, porfin ve pirol halkası tanımlamalarını, Porfirinlerin özelliklerini, Hemoglobinin yapısını ve özelliklerini, Hemoglobinin yıkılışını ve bilirubin metabolizmasını bileceksiniz. İçindekiler Giriş Porfirinlerin Özellikleri Hem ve Hemoglobin biosentezi Hemoglobin Yapısı, Özellikleri ve Bileşikleri Hemoglobinin Yıkılışı Özet Değerlendirme Soruları Yararlanılan ve Başvurulabilecek Kaynaklar Öneriler Ünitede size yabancı kavramlar olursa çevrenizdeki ilgili kişilere sorup öğrenin.

2 1. GİRİŞ Porfirinler, dört metidilin (-HC=) köprüsü ile birbirine bağlanmış dört pirol biriminden ibaret olan "porfin" halka sistemini ihtiva eden maddelerdir. Porfin halka sistemi doğada bulunmaz ve hiç bir substituent ihtiva etmez. HC 4 3 CH I 3 HC 5 2 CH IV II N H Pirol 6 III 5 Yukarıda şematize ettiğimiz porfin halka sistemindeki I, II, III ve IV pirol halkalarını göstermektedir. Substitue porfinler ve doğada bulunan porfirinler bazen serbest halde ve çok defa merkezlerinde bir metal iyonu ihtiva eden kelat kompleksleri halinde bulunurlar. Doğada bulunan başlıca porfirinler; uroporfirin I ve III, koproporfirin I ve III, protoporfirin IX, mezoporfirin IX ve hemoporfirin IX'dur. Protoporfirin IX'un Fe +2 iyonu ile meydana getirdiği kelat kompleksi (hem) hemoglobinin, miyoglobinin ve sitokromlardan birçoğunun prostetik grubunu teşkil eder. Hemoglobin H 2 SO 4 gibi kuvvetli asitlerde muamele edilerek parçalanır ve porfirin serbest hale geçer. 2. PORFİRİNLERİN ÖZELLİKLERİ Pirol halkalarında bulunan tersier atomları dolayısıyla bütün porfirinler zayıf bazdır. Genellikle yan zincirlerdeki karboksil gruplarından dolayı asit olduklarından zayıf amfoter özellik gösterirler. Porfirinler ihtiva ettikleri konwuge bağların rezonans özelliği dolayısıyla karakteristik absorbsiyan spektrumları verirler. Organik çözücülerdeki veya inorganik asitlerdeki çözeltileri çok kuv

3 vetli kırmızı floresans gösterirler. Bu floresanstan profirinlerin aranması ve miktar tayininde yararlanılır. Porfirin halka sistemindeki pirollerin azot atomları, demir magnezyum, bakır, çinko gibi bazı metal atom iyonları ile kelat kompleksleri teşkil ederler. Örneğin kanın kırmızı rengini veren hemoglobin, kasların kırmızı rengini veren miyoglobin, sitokrom oksidaz, katalaz ve peroksidaz demir-porfirin bileşikleridir. Bitkilerin yeşil rengini veren klorofil ise magnezyum-porfirin bileşiğidir. Doğada bulunan porfirinleri sayınız. 3. HEM VE HEMOGLOBİN BİOSENTEZİ Bileşik bir protein olan hemoglobinin prostetik grubu hem, proteini ise globindir. Yetişkin insanda hemoglobin prostetik grubu hem, proteini ise globindir. Yetişkin insanda hemoglobin sentezi normal olarak kemik iliğindeki olgunlaşmamış eritrositlerde meydana gelir. Hemoglobinin biosentezi için üç bileşene ihtiyaç vardır. (1) Protoporfirin IX, (2) globin, (3) Fe + iyonu. Bu sentez pantotenik asit, piridoksal fosfat, B 12 vitamini, intrinsik faktör ve bakır iyonu gibi kofaktörlerin yardımıyla gerçekleşir. Hem, daha önce bahsettiğimiz gibi, protoporfirin IX'un Fe +2 iyonu ile teşkil ettiği bir kelat kompleksidir. Hemoglobinin teşekkülü için gerekli protoforfirin IX endojen olarak meydana gelir. Organizmaya şırınga edilen protoporfirin hemoglobin sentezinde kullanılmaz, hiçbir değişikliğe uğramaksızın idrarla, besinlerle giren ise dışkı ile dışarıya atılır. Protoporfirin biosentezinde ön maddeler, her ikisi de endojen olan suksinil Co-A ve glisindir. bir sıra reaksiyonla porfobilinojen oluşur. Porfobilinojen hayvan organizmasındaki bütün porfirinlerin ön maddesidir. Bundan sonra karmaşık bir dizi reaksiyonla protoporfirin IX meydana gelir. Fe +2 iyonu katılmasıyla "Hem" oluşur. Hem'in organizmada sentez edilen globin adlı proteine bağlanmasıyla hemoglobin oluşur. Normal halde idrarla günde dışarı atılan porfirin miktarı eser miktardan 40 mg'a kadar değişir. İdrara normalden fazla porfirin çıkmasına "porfirinüri" denir. Hem'in oluşumunu açıklayın

4 4. HEMOGLOBİNİN YAPISI, ÖZELLİKLERİ VE BİLEŞİKLERİ Hemoglobinin en büyük kısmı protein olup bir hemoglobin molekülü 4 demir iyonu (%0.33 kadar demir) ihtiva etmektedir. Molekül ağırlığı dür. Hemoglobindeki globin histonlar alt sınıfına ait bir proteindir ve fazla miktarda bazik aminoasitler ihtiva eder. Yetişkin insan hemoglobini dört polipeptit zincirinden ibarettir. Bunlara α, β, γ, δ zincirleri adı verilir. Globinin bu dört polipeptit zinciri birer hem grubu ile birleşmiştir. Yani bir hemoglobin molekülünde dört tane hem bulunur. Normal insan kanında bulunan hemoglobin A'nın %97,5'u hemoglobin A 2 ve %2,5 hemoglobin A 2 tipindedir. Hemoglobinin organizmada en önemli fonksiyonu oksijeni akciğerlerden dokulara götürmesidir, diğer bir deyişle hemoglobin organizmanın oksijen taşıyıcısıdır. Hemoglobinin diğer önemli bir fonksiyonu kanın en önemli tamponlarından biri olmasıdır. Hemoglobindeki Fe +2 nin bazı maddelerin etkisiyle Fe +2 ye yükseltgenmesiyle "methemoglobin" oluşur. Esmer kırmızı renkli olan bu maddenin oluşumu tehlikelidir. Hemoglobinin altıncı koordinasyon yerine CO (Karbonmonoksit) gelirse "karboksihemoglobin" oluşur. Hemoglobinin yapısını açıklayınız. 5. HEMOGLOBİNİN YIKILIŞI İzotoplarla yapılan deneyler hemoglobinin eritrositlerin kemik iliğinden dolaşıma geçişinden gün sonra, retiküloendotelyal sistem hücrelerini ihtiva eden dalak, karaciğer ve özellikle kimek iliğinde yıkıldığını göstermiştir. Retiküloendotelyal sistemde eritrositlerin dışına çıkan hemoglobinin yıkılışına önce hem'in protoporfirin halka sisteminden ayrılmasıyla demir-biliverdin ve globinden oluşan yeşil renkli "koleglobin" veya "verdoglobin" denen madde meydana gelir. verdoglobinden ise önce demir iyonu sonra globin ayrılarak, iki oksijen atomu moleküle katılarak biliverdin meydana gelir. Fe +2 iyonu demir depolarına veya kemik iliğine taşınır. Globin ise kendini oluşturan aminoasitlere parçalanır. Biliverdin ise mavi-yeşil renkli olup, "biliverdin redüktaz" enziminin katalizi ile "bilirübin" meydana gelir. Karaciğer dışındaki retiküloendotelyal sistem hücrelerinde hasıl olan bilirubin kan dolaşımı ile karaciğer hücrelerine getirilir. Safranın renkli maddesi olan ve suda çözünmeyen bilirubinin büyük kısmı albüminle, az bir kısmı ise α 1, ve α 2 globulinle kompleks şeklinde birleşir. Proteinle kompleks teşkil eden bilirubin suda çözünmediğinden idrara çıkmaz. Bilirubin karaciğer hücrelerinde proteinden ayrılır ve

5 glokoronitlerle birleşerek konjuge bilirubini oluşturur ve suda çözünebilir. Proteinle kompleks teşkil eden bilirubine serbest bilirubin, diğerlerine ise bağlı bilirubin veya konjuge bilirubin denir. Bilirubinin kandaki miktarı hepatosellüler veya tıkanma sarılıklarında %2 mg'ı aşarak idrara çıkar. Buna bilirubinüri denir. Hemoglobin yıkılışının ara ürünleri ürobilinojen ve sterkobilinojendir. Kalın bağırsakta bunlar ürobilin ve sterkobilin'e yükseltgenir. Hemoglobinin nasıl yıkıldığını açıklayınız. Özet Birleşik bir protein olan hemoglobin hem ve globinden meydana gelir. Hem ise protoporfirin IX ile Fe +2 iyonunun teşkil ettiği bir kelat kompleksidir. Hemoglobinin organizmada en önemli fonksiyonu oksijeni akciğerlerden dokulara götürmesidir. Yani organizmanın oksijen taşıyıcısıdır. Ayrıca kanın önemli bir tamponudur. Hemoglobin eritrositlerin kemik iliğinden dolaşıma geçişinden gün sonra, retiküloendotelyel sistem hücresini ihtiva eden, dalak, karaciğer ve özellikle kemik iliğinde yıkılır. Sonunda safranın renkli maddesi olan bilirubin meydana gelir. Bilirubinin kandaki miktarı hepatosellüler ve tıkanma sarılıklarında %2 mg'ı aşarak idrara çıkar. Buna bilirubinüri denir. Değerlendirme Soruları 1. Hemoglobinin yapısında bulunan porfirin aşağıdakilerden hangisidir A) Uroporfirin I ve III B) Koproporfirin I ve III C) Protoporfirin IX D) Mezoporfirin IX E) Hematoporfirin IX

6 2. Protoporfirin IX ile Fe +2 iyonunun teşkil ettiği kelat kompleksine ne denir A) Hem B) Hemoglobin C) Globin D) Albümin E) Bilirubin 3. Protoporfirin biosentezinde ön maddeler hangisidir A) Asetil Co-A B) Asetil Co-A ve glisin C) Valin D) Süksinil Co-A E) Süksinil Co-A ve Valin 4. Hemoglobinin en önemli görevi dokulara... taşımasıdır. A) Karbondioksit B) Oksijen C) Karbonmonoksit D) Azot E) Demir 5. Proteinlerle kompleks halde bulunan bilirubine ne denir A) Konjuge bilirubin B) Total bilirubin C) Bağlı bilirubin D) Serbest bilirubin E) Hiçbiri Yararlanılan ve Başvurulabilecek Kaynaklar ARAS, Kazım ve Gülseren Erşen. Klinik Biokimya, Ankara, Hacettepe Taş Kitapçılık Ltd.Şti., GÖZÜKARA, Engin M. Biyokimya, Ankara, Ofset Pepianat Ltd. Şti., YENSON, Mutahhar. İnsan Biyokimyası, İstanbul Üniversitesi Tıp Fakültesi Yayınları No.128,