Biyokimya. Dr. Serkan SAYINER

Transkript

1 Biyokimya Dr. Serkan SAYINER

2 Biyokimya dersinde öğreneceklerimiz 1. Tanımı ve konusu 2. Fizikokimyasal Olaylar 3. Karbonhidratlar ve Metabolizması 4. Lipidler ve Metabolizması 5. Proteinler ve Metabolizması 6. Nükleik Asitler ve Metabolizması 7. Mineraller 8. Vitaminler 9. Enzimler 10. Hormonlar

3

4 Amacı ve Kapsamı Amacı; Canlı hücreler ile ilgili kimyasal olayları anlamak ve tanımlamak. Yaşamın nasıl başladığını, nasıl geliştiğini ve nasıl gelişeceğini öngörebilmek. Teknik ve teknolojik gelişmelerden yararlanıp bunları yaşama geçirebilmek. Kapsamı; Yaşamın olduğu her yerde oluşan biyokimyasal olaylar.

5 Biyokimya hangi sorulara yanıt verir? 1. Canlı organizmaların bileşenlerinin kimyasal yapıları nelerdir? 2. Bu bileşenle organize yapıların, hücrelerin, çok hücreli dokuların ve organizmaların oluşabilmesi için nasıl etkileşir? 3. Yaşayan maddeler canlı kalabilmek için çevrelerinden nasıl enerji alırlar? 4. Bir organizma büyüme ve çoğalması için gereksinim duyulan bilgi nasıl saklanır ve nasıl nakledilir? 5. Üreme, yaşlanma ve organizmanın ölümünde hangi kimyasal değişimler olur? 6. Canlı hücreler içinde kimyasal reaksiyonlar nasıl kontrol edilir?

6 Genetik Farmakoloji Moleküler Biyoloji Fizyoloji Biyokimya Klinik Biyokimya Toksikoloji Endokrinoloji Mikrobiyoloji Viroloji İmmunoloji

7 Biyokimyasal olaylarda hücre 1) Çekirdekçik 2) Çekirdek 3) Ribozomlar 4) Vezikül 5) Granüllü ER 6) Golgi Aygıtı 7) Hücre Membranı 8) Granülsüz ER 9) Mitokondriler 10) Koful/Vakuol 11) Sitoplazma 12) Lizozom 13) Sentrozom (Sentriyollar) Kaynak: WikiMedia

8 Mitokondri: TCA, β- Oksidasyon, Üre Sentezi, Elektron Transport, Oksidatif fosforilasyon Glikoz Yağ Asitleri Mineraller Vitaminler Amino asitler Sitoplazma: Glikoliz, Glikoneojenez, Pentoz siklusu Lizozom: Proteolitik Enzimler, Esterazlar, Glikozidazlar Çekirdek: Nükleik Asit Sentez Gra.ER & Ribozomlar: Protein Sentezi Golgi Aygıtı: Protein depolama, salgılama Gra.süz.ER: Lipid Sentezi Kaynak: WikiMedia Su Karbondioksit Sentez Ürünleri Hücre Membranı: Reseptörler, transport

9 Organizmada bulunan temel maddeler ve oranları Temel maddeler Örnekler % g Su - 60 Azotlu bileşikler Proteinler, peptidler, aminoasitler, nükleik asitler 19 Lipidler Nötral yağlar, sterinler, fosfolipidler, mumlar 15 Karbonhidratlar Monosakkaritler, polisakkaritler, amino şekerler 1 Mineraller Makro ve mikro (iz) elementler 5

10 Temel bilim dallarının organizma yapısını inceleme düzeyleri Bilim dalı Anatomi Histoloji Fizyoloji Biyokimya İnceleme düzeyi Makroskopik Mikroskopik Makro-Mikroskopik Moleküler

11 Fizikokimyasal olaylar - SU SU hayatın vazgeçilmezi bir faktörüdür. Işıksız veya oksijensiz varlığını sürdürebilen canlı vardır, fakat susuz olarak yaşamını koruyabilen hiç bir canlı yoktur. Yetişkin canlılarda vücut ağırlığının % i su isede tek tek organ ve dokulardaki su miktarı farklılık göstermektedir. Organ Su Oranı % Total Vucüt Suyundaki Payı % Göz Kan 79 5 Kas Deri 72 7 İskelet Yağ 15 2 Diş 10 < 0.1

12 Suyun Fiziksel ve Kimyasal Özellikleri Oksijenin Van der Waals yarı çapı = 1.2 Angstrom Van der Waals kılıfı O-H kovalent bağ aralığı= Angstrom

13 Suyun Fiziksel ve Kimyasal Özellikleri Cl - Na +

14 Suyun Biyolojik Görevleri Makromoleküllerin yapı taşıdır. Küçük moleküllü maddeler için iyi bir yapı taşıdır. İyi bir substrat ve kosubstrattır. İyi bir ısı regülatörüdür. Enerjiyi düzenli şekilde yönetir. Suyun Fonksiyonel Dağılımı Hücre içi Sıvısı (İntrasellüler Sıvı) Hücre Dışı Sıvısı (Ekstrasellüler Sıvı) Hücrelerarası (interstisyel) Damar içi (intravazal) Suyun Bulunma Durumu Serbest Su Bağlı Su Hidrat Suyu İntermoleküler Su

15 Suyun Biyolojik Görevleri Eksojen Su: Besin maddelerinden ve içilen sıvılarla vücuda alınan sudur. Kaynak: Ası T. Tablolarla Biyokimya I Endojen Su: Metabolizma olayları ile elde edilen sudur. Metabolizma suyu olarakda isimlendirilir. Eksojen su yönünden koyunlar bol sulu otlarla beslendiklerinde su içmeden de yaşayabilirler. Atlar ise gıdalar aldıkları su ve metabolizma suyuna rağmen günde ilaveten litre suya ihtiyaç duyarlar. Suyun vücuttan atılımı?

16 Çözeltilerin Davranışları ve Nitelikleri Dispers Sistemler: Bir yada daha fazla maddenin bir ortamda çözülmesiyle oluşur. İki fazı bulunur. İç Faz ve Dispers Faz. İç Faz: Çözünen Madde Dispers Faz: İç faz parçacıklarının çözündüğü ortamdır. Dış faz veya dispersiyon ortamıda denir ve bu ortam biyolojik olaylarda genellikle sudur. Dispers faz parçacıklarının büyüklüğüne göre 3 tür dispers sistem vardır. Gerçek Çözeltiler Kollaidal Çözeltiler Süspansiyonlar

17 Dispers Sistemler Gerçek Çözelti Kolloidal Çözelti Süspansiyonlar İç faz parçacıklarının büyüklüğü < 10 nm İç faz parçacıklarının büyüklüğü nm arası İç faz parçacıklarının büyüklüğü > 100 nm Homojendirler Heterojendirler Heterojendirler Çözücü ve çözen madde dışında üçüncü bir birimgibi davranır. Viskozitesi düşüktür. Vizkozitesi yüksektir. Vizkozite çok yüksektir. Ozmotik basınç yüksektir. Ozmotik basınç düşüktür. Ozmotik basınç göstermez. Işık geçirilirse çözeltinin tamamı aydınlanır. İç faz parçacıkları en güçlü optik ve elektronik sistemlerle dahi görülmez İç faz parçacıkları moleküler hareketler yaparlar. İç faz parçacıkları süzgeç kağıdından süzmek yada zardan dializ etmek ile ayrılmaz. Işık geçirilirse sisli bir görünüş alır. Buna Tyndall etkisi denir. İç faz parçacıkları elektron mikroskop ile görülebilir. İç faz parçacıklarında Brown hareketi görülür. İç faz parçacıkları süzgeç kağıdından süzmek ile ayrılmaz, dializ etmek ile ayrılır. İç faz parçacıkları ışık mikroskobu hatta gözle bile görülebilir. İç faz parçacıklarında yavaş Brown hareketi görülür. İç faz parçacıkları süzgeç kağıdından süzmekle de dializ etmek ile de ayrılır.

18 Brown Hareketi Tyndall Etkisi

19 Molar Çözeltiler Litresinde bir molekül gram madde bulunan çözeltilerdir. Sembolü= M veya mol/l Katı Maddelerden Molar Çözelti NaOH MW= 40 g Asitlerden Molar Çözelti H 2 SO 4 MW= 98 g Dansite= 1.84 g/ml % 98 M = Molekül Ağırlığı (g) x İstenilen M x İstenilen Hacim (ml) Yoğunluğu x Yüzdesi x 1000

20 Normal Çözeltiler Litresinde bir ekivalan gram madde bulunan çözeltilerdir. Ekivalan gram, çözeltisi hazırlanacak maddenin molekül ağırlığının valansına yada etkime değerine bölünmesiyle bulunur. Etkime değeri bileşiğin asit, baz yada tuz oluşuna göre değişir. Asitlerin değerliği taşıdıkları hidrojen sayısına, bazların değerliği de taşıdıkları hidroksil grubu sayısına göre hesaplanırç Sembolü= N Katı Maddelerden Normal Çözelti NaOH MW= 40 g Asitlerden Normal Çözelti H 2 SO 4 MW= 98 g Dansite= 1.84 g/ml % 98 N = Molekül Ağırlığı (g) x İstenilen M x İstenilen Hacim (ml) Yoğunluğu x Yüzdesi x Değerliği x 1000

21 Yüzde Çözeltiler 100 ml sinde istenilen % kadar gram taşıyan çözeltilerdir. Ağırlık / Hacim: 250 ml % 10 NaOH hazırlanması Hacim / Hacim: % 96 lık Etil alkolden % 40 lık 100 ml etil alkol hazırlanması Ağırlık / Ağırlık: % 5 NaOH hazırlanması

22 İzotonik Çözeltiler İnsan ve hayvanların hücre içi ve hücre dışı sıvılarının ozmotik basınçları arasındadır. Bu basınç 0.16 M yada % NaCl veya 0.3 M glikoz çözeltisinin ozmotik basıncına denktir. Ozmotik basınçları bunda denk çözeltilere İzotonik çözeltiler denir. Daha yoğun çözeltilere Hipertonik Çözelti, daha az yoğun olanlara ise Hipotonik Çözelti adı verilir.

23 Dispers Sistemler Kolloidal Duruma ait önemli terimler Dispers Faz Dispersiyon Ortamı Suspanoid (Liyofobik sistem) Hidrofobik Emülsoid (Liyofilik Sistem) Hidrofilik Kolloidal çözeltideki çözünen maddenin parçacıklarına verilen addır. Kolloidal çözeltideki çözücü sıvıya verilen addır. Eğer dispers fazların, dispersiyon ortamına bir çekiciliği yok ve gerçek çözelti haline geçmeye yönelmiyorsa, oluşan sisteme verilen addır. Suspanoid de dispersiyon ortamı su ise böyle sisteme hidrfobik denir. Eğer dispers fazların, dispersiyon ortamına bir çekiciliği varsa ve onunla birleşmeye yöneliyorsa, oluşan sisteme verilen addır. Emülsoid de dispersiyon ortamı su ise, böyle sisteme hidrofilik denir.

24 Dispers Sistemler Emülsoid lerin akıcılık (vizkozite) durumları SOL JEL Vizkozitesi düşük, gerçek çözeltiye yakın, bir kaptan diğerine akabilen kolloidal sisteme denir. Vizkozitesi yükselmiş, peltemsi bir şekil alan, akışkanlığı sağlamak için basınç uygulanması gereken kolloidlere denir.

25 Koruyucu Kolloidler Emülsoidler, suspansoidlerden çok daha fazla dayanıklıdırlar. Eğer bir emülsoidin az miktarı bir süspansoide ilave edilirse süspansoid daha dayanıklı olur. Emülsoid, süspanoiddeki parçacıkların etrafında koruyucu bir tabaka oluşturur ve emülsoid kendi dayanıklılığının çoğunu bu parçacıklara verir. Bu şekilde kullanılan emülsoidlere koruyucu kolloid denir. Globulinler hariç çeşitli proteinler koruyucu etkiye sahiptirler. Kan plazmasındaki suda çözünmeyen birçok maddeler, plazmadaki koruyucu kolloidler tarafından çökmeksizin taşınabilirler. Lipidler, proteinlerin etkisiyle kolloid olarak çözünürler.

26 Önemli Biyofiziksel Olaylar DİFFÜZYON: Moleküllerin çözeltinin her tarafına eşit olarak kendiliklerinden yayılmasına denir. Önemi: Solunum ile akciğer alveollerine alınan oksijenin kana, kandan dokulara, besin maddelerinin kandan dokulara geçmesi diffüzyon ile olur. İlaçların enjeksiyon yerlerinden çevre dokulara yayılması da diffüzyon ile olur.

27 Önemli Biyofiziksel Olaylar OZMOTİK BASINÇ: Bir çözelti yarı geçirgen (suyu geçiren, fakat erimiş maddeleri geçirmeyen)bir zara konduktan sonra suya daldırılırsa su zarıgeçer ve çözeltiyi seyreltir. Suyun yarı geçirgen bir zarı geçerek çözeltiye katılmasına Ozmoz denir. Ozmoz olayları sırasında bizzat iş gören ozmotik değere «Ozmotik Basınç» denir. Diğer bir ifade ile hücrenin sahip olduğu sitoplazma yoğunluğundan kaynaklanan emme kuvvetidir

28 Önemli Biyofiziksel Olaylar OZMOTİK BASINÇ önemi: Hücreler ve kan hücreleri normal çalışmalarını % 0.9 luk NaCl çözeltesinin (İzotonik) ozmotik basıncına yakın nötr ortamlarda sürdürüler. Hastalara verilen serumların ve damar içi enjeksiyonlarının daima bu ozmotik basınca sahip çözeltiler olması gerekir. Göz ve burun boşlukları gibi narin membraların ilaçla tedavisinde su yerine serum fizyolojik kullanılması herhangi bir ağrı duyulmasını önler. Aynı ilaç izotonik çözelti yerine su ile birlikte alınırsa ağrı hissi duyulur.

29 Önemli Biyofiziksel Olaylar DİALİZ: Sudan başka küçük ve basit moleküllerin veya iyonların geçmesine izin veren bir zar aracılığı ile büyük kompleks moleküllerin ayrılması olayıdır. Önemi Laboratuvarda elektroforez tekniklerinin hazırlayıcı basamağıdır. Yapay böbrek cihazlarının prensibidir. Lab.da difteri ve tetanoz antitoksinleri, fazla elektrolitlerinden dializ ile atılır.

30 Önemli Biyofiziksel Olaylar YÜZEY GERİLİMİ: Yüzeylerdeki dengelenmemiş intermoleküler çekim güçlerinden ileri gelen bir olaydır. Safra, yağların yüzey gerilimini azaltarak, yağ taneceklerini, lipazın etkisine açık hale getirir. ADSORPSİYON: Bir ortamda yer alan bütün yüzeylerde dengelenmemiş kuvvet alanları ve serbest valanslar bulunur. Bu yüzeyler diğer molekülleri kendilerine bağlıyabilirler. Bu olay Adsorpsiyon denir. Başka maddeleri yüzeylerinde tutma yeteneğine sahip olan maddelere adsorban denir. Adsorbsiyon olaylarından biyokimyada yaygın olarak yararlanılmaktadır. DONMA NOKTASININ DÜŞMESİ: Çözünmüş maddeler, içinde çözündükleri çözücünün donma noktasını düşürürler. İyonize olmayan bir maddenin 1 molekül gramı 1 litre suda çözülürse, suyun donma noktasını 1.86ºC düşürür.

31 Hidrojen İyon Konsantrasyonu ph = Bir çözeltideki mevcut [H + ] iyonları konsantrasyonunun eksi logaritmasıdır. Bir çözeltinin ph sı 7 den küçükse asit, 7 den büyük ise baz, 7 ise nötr dür. Bir ph artışı ( 5 6) 10 kat [H + ] düşüşüne karşılık gelir. ph ölçümünde kullanılan teknikler iki grupta incelenir. Elektrometrik Yöntemler: İki elektrot arasındaki potansiyel farkın bir galvanometre ile ölçülmesi esasına dayanır. Kolorimetrik Yöntemler: Bazı boya maddelerinin belirli ph değerlerinde renk değiştirmesi esasına dayanır. Ortamın H iyon konsantrasyonuna göre renk değiştiren maddelere indikatör denir.

32 Hidrojen İyon Konsantrasyonu İndikatör İsmi ph Sınırları Renk Değişikliği Timol mavisi Kırmızı Sarı Bromfenol mavisi Sarı Mavi Metil kırmızısı Kırmızı Sarı Brom krezol moru Sarı Mor Fenol kırmızısı Sarı Kırmızı Meitl oranj Kırmızı Sarı Fenolftalein Renksiz Pembe Turnusol 7.0 Kırmızı Mavi

33 Hidrojen İyon Konsantrasyonu

34 Hidrojen İyon Konsantrasyonu Vücut Sıvılar ph değerleri Plazma 7,38 7,44 Pankreas Sıvısı Tükrük Mide Özsuyu Süt İdrar

35 Amfolitler (Amfoter Elektrolitler) Hem asitlerle hem de bazlarla tuz oluşturabilen maddelere amfolitler yada amfoter elektrolitler denir. Asit ortamlarda katyonlar, alkali ortamlarda anyonlar oluşturular. Bir amfolit belirli bir ph da aynı sayıda negatif ve pozitif yük taşır. Bu ph ya amfolitin izoelektrik noktası denir. Amfolitler tampon görevi görür.

36 Biyolojik Tamponlar Sulandırma Solunum Renal Mekanizma Tampon Sistemler Kan plazmasında: Bikarbonat, Fosfat, Protein Tamponu Eritrositlerde: Hemoglobin Lenf, BOS, transüdatlarda: Bikarbonat, fosfat tamponları

37 İzotoplar Atom, bir çekirdek ile bu çekirdeğin etrafını çevreleyen elektronlardan meydan gelir. Atom ağırlıkları birbirinden farklı, kimyasal nitelikleri ise aynı olan atom türlerine izotop denir. İzotoplar arasındaki farklılık nötron sayılarından ileri gelir. Radyoaktif izotop ve Stabil İzotop Biyokimya yönünden önemi? Metabolizmasının izlenmesi Tiroid Fonksiyon Testleri Ette bulunan yağ yüzdesi ölçümü

38 Radyasyon (Işınım) Radient enerjinin serbest kalmasıdır. Radyoaktif maddelerin alfa, beta,gamma ve X- gibi ışınları yaymasıdır. En çok etkilenen organlar; Lenfositler, eritrositler, mide barsak kanalı, gözler, hipofiz ön lobu, yumurta follikülleri, mukoz membran Zararları; Karbonhidrat ve lipidlerin parçalanma hızını artırır. Protein ve nükleik asitlerde bağları koparır. Kromozomları parçalar, mitosizi durduru. Barsaklarda emilimi azaltır, midenin boşalma süresini uzatır. Kemik gelişim bozuklukları, dişlerde anomaliler.

39 Cevaplar: 1-C, 2-A, 3-B Sorular Yaşayan bir hücrede en yaygın olarak bulunan bileşik; A- Protein B-Nükleik Asit C-Su D-Lipid E-Polisakkarid % 10 luk 500 ml KMnO 4 için kaç g tartılması gereklidir? (MW=158,034 g/mol) A- 50 B- 40 C-79 D- 60 E- 51 Aşağıdakilerinden hangisi kan plazmasının tamponlarından değildir? A- Bikarbonat B- Hemoglobin C-Fosfat D-Plazma proteinleri E-Hidroksil Anyonları

40 Sorularınız?

41 Bir sonraki konu; KARBONHİDRATLAR