2 3 BİYOKİMYA BİYOKİMYA

Transkript

1 1

2 2

3 3 ÖNSÖZ Tıpta Uzmanlık Sınavı na hazırlık uzun ve zahmetli bir yoldur. Kaynak seçimi ise kişiye, sınava kadar kalan süreye ve hedeflenen puana göre değişiklik göstermektedir. Bu seri az zahmetli olan ve kısa kaynaklardan çalışmak zorunda olan kişiler için hazırlanmış ideal bir seridir. Bu kadar küçük hacim başarı için yeterlimidir? Daha hacimli kitaplara göre yeterli olmadığı açıktır ama ŞUNU KESİNLİKLE SÖYLEYEBİLİRİZ ki bu kadar kısa metinle en fazla sayıda soru yakalayan bir seri oluşturduk. Çünkü; bu serinin içeriği TUSDATA TUS HAZIRLIK MERKEZLERİ nin son 2-3 yıldır yaptığı çok özel TUS KAMPLARI nda anlatılan en özet ve en güncel metinlerden oluşmaktadır. Biz içeriğe güveniyoruz. Umarız yararlı olur ve başarınıza katkıda bulunuruz. Seri Editörleri

4 4 İÇİNDEKİLER 1. PROTEİNLER KARBONHİDRATLAR VE OKSİTATİF FOSFORİLASYON LİPİDLER VE VİTAMİNLER HORMONLAR NÜKLEİK ASİTLER VE DOKU SI ÖZEL KONULAR

5 5 PROTEİNLER PROTEİNLER VE AMİNO ASİTLER Proteinler DNA tarafından şifrelenen 20 amino asidin (Standart, Primer veya Normal amino asitler) peptid bağları ile bağlanmasıyla oluşurlar. Canlı organizmaların en çok bulunan intrasellüler makro molekülüdürler. Prolin diğerlerinden farklı olarak kimyasal yapısı ile bir imino asittir. Glisin dışındaki tüm amino asitlerin en az bir tane asimetrik C atomu vardır ve optikçe aktiftirler. Treonin ve İzolösin ikişer asimetrik C taşırlar. Proteinlerin yapıtaşı olan amino asitler L-amino asitlerdir. D-amino asitler ise, bazı antibiyotiklerde ve bakteri hücre duvarlarında bulunurlar. Örneğin; D-Alanin ve D-Glutamat Amino asitlerin amfoterik moleküllerdir. Yani hem asidik hem de bazik gruplar taşırlar. Sulu çözeltilerde dipolar moleküller yani zwitterion şeklinde bulunurlar. Alfa-karboksil grubu, protonsuz ve negatif yüklü; alfa-amino grubu ise, protonlanmış ve pozitif yüklüdür; yani molekül nötrdür. Asidik ortamda, karboksil grubu bir proton alarak molekül pozitif yüklü olur. Bazik ortamda ise, amino grubu proton kaybederek molekül negatif yüklenir. AMİNO ASİTLERİN SINIFLANDIRILMASI A-Yapılarına Göre; 1-Alifatik amino asitler: a-homojen amino asitler Tek COOH ve tek NH 2 li: 1. Glisin 2. Alanin 3. Valin 4. Lösin 5. İzolösin 2 COOH li: 1. Aspartat 2. Glutamat 2 NH2 li: 1. Asparagin 2. Glutamin 3. Lizin b-ek gruplu amino asitler Hidroksilli: 1. Serin 2. Treonin

6 6 Kükürtlü: 1. Sistein 2. Metyonin Guanidolu: Arginin 2-Aromatik amino asitler: a-benzen Halkalı: Fenilalanin, Tirozin b-indol Halkalı: Triptofan c-imidazol Halkalı: Histidin d-prolidan Halkalı: Prolin B-R gruplarının Polaritesine Göre ; 1-Polar amino asitler = Hidrofilik amino asitler = R grupları iyonize hale geçebilen amino asitlerdir. Glisin...Bazılarına göre apolar Aspartat... (-) yüklü R gruplu Glutamat... (-) yüklü R gruplu Asparagin... Yüksüz Glutamin... Yüksüz Serin... Yüksüz Treonin... Yüksüz Sistein... Yüksüz Tirozin... Yüksüz Lizin... (+) yüklü R gruplu Arginin... (+) yüklü R gruplu Histidin... (+) yüklü R gruplu 2-Apolar amino asitler = Hidrofobik amino asitler = Nonpolar amino asitler = Protein molekülünün iç kısmında kalmayı seçerler. Alanin Valin Lösin İzolösin Metyonin Fenilalanin Triptofan Prolin AMİNO ASİTLERİN BİREYSEL ÖZELLİKLERİ Glisin: En basit ve optik aktivitesi olmayan tek amino asittir. Yan zincir olarak tek bir Hidrojen (H) taşır. Çok küçük olduğundan bulunduğu proteinlerde diğer amino asitlerden daha fazla yapısal fleksibilite sağlar. Enzimlerin aktif bölgesinde bulunur ve substratın enzime yaklaşmasını sağlar. Vücutta en fazla sayıda metabolik yola giren amino asittir. Glisin katabolizması ile oluşan metilen tetrahidro folat (=H 4 Folat), tek C taşıyıcılardandır.

7 7 Kreatin: Glisin, arginin ve metyoninden sentezlenmektedir. Su kaybederek kreatinine çevrilir. Kaslarda ise, Kreatin Fosfat şeklinde bulunur. Glutatyon = GSH: Glisin, glutamat ve sistein amino asitlerinden oluşan bir tripeptiddir. Kolaylıkla H verebilen bir maddedir. Birçok enzim ve dokuyu özellikle eritrositleri peroksidatif hasardan korur. Taşıdığı SH grubu aracılığı ile detoksifikasyon yapan bir ajandır. Amino asitlerin grup translokasyonu ile membranlardan taşınmalarında da görevlidir. Alanin: Yan zincir olarak bir metil grubu (CH 3 ) taşır. Açlık kan şekerinin korunmasında önemli bir amino asittir, bunu Glukoz - Alanin Siklusuna girerek sağlar. Aynı siklus aracılığı ile, amonyağı da kas dokusundan karaciğere taşır. Kaslardan karaciğere proteinlerin amino gruplarını taşıyan majör amino asittir. Valin, lösin ve izolösin: Dallı zincirli amino asitlerdir. Her üç amino asit de esansiyeldir. Her üç amino asit de apolardır. İzolösin 2 asimetrik C içerir. Metabolizmalarında görevli dallı zincirli amino asit dekarboksilaz eksikliğinde MSUD (Maple Syrup Urine Disease) oluşur. OR geçişli bir hastalıktır. Dallı zincirli amino asitler, hem açlıkta beyine enerji sağlarlar, hem de toklukta kaslar tarafından tutulup, kaslarda enerji ve azot kaynağı olurlar. Katabolizmaları bazı aşamaları ile yağ asidi oksidasyonuna benzer. Karbon iskeletlerinin metabolizmalarında farklılıklar vardır: Valin saf glikojenik, Lösin saf ketojenik, İzolösin ise hem glikojenik hem de ketojenik olabilmektedir.

8 8 Aspartat ve asparagin: Aspartat; üre, pürin ve pirimidin iskeletlerinin yapısında kullanılır. Dikarboksilik amino asitlerden birisidir. Transaminasyon reaksiyonlarına katılır. Yapısında bulunan anyonik karboksilat (COO-) grupları, suda çözünen proteinlerin yüzeyinde bulunur. Asparagin; aspartatın amid türevidir. Yan zinciri polardır ve hidrojen bağı oluşumuna katılır. Glikoproteinlerdeki karbonhidrat yan zinciri, genellikle Asparaginin amid grubu üzerinden bağlanır. Yani asparagin glikozilasyon olayına katılır. Glutamat ve glutamin: Glutamat; transaminasyon reaksiyonlarına katılır. Glutamin; glutamatın amid türevidir. Gama-amido azotu, pürin ve pirimidin sentezinde kullanılabilir, karaciğerde üreye çevrilebilir veya böbrekten amonyak olarak atılabilir. Bu son reaksiyonu glutaminaz katalizler ve asit - baz düzenlenmesinde önemlidir. (Amonyak olarak atılan N, alfa amino azotu değil, amid azotudur. a-amin grubu diğer tüm amino asit kaynaklı azotlar gibi, üreye çevrilerek organizmadan atılır.) Glutamin, böbrekten atılan amonyağın başlıca kaynağı ve majör transport formudur. Glutamin kanda en yüksek konsantrasyonda bulunan amino asittir. Lizin: En uzun yan zincirli amino asitlerden birisidir. Esansiyeldir. Taşıdığı (+) yüke bağlı olarak (-) yüklü yan zincirlerle tuz bağı oluşturup protein molekülünün yapısal sağlamlığına yardımcı olur. Kollajenin yapısında hidroksillenmiş halde (Hidroksilizin) bulunur. Polipeptid içindeki lizil kalıntıları kollajende, aldol çapraz bağlarını oluştururlar. Elastinde ise desmozin çapraz bağlarının oluşumuna katılırlar. Trimetillizin: Karnitinin ön maddesidir. Karnitin uzun zincirli yağ asitlerini mitokondrial matrikse taşıyan önemli bir moleküldür. Kadaverin: Ölümden sonra, lizinin dekarboksilasyonu ile oluşur. Serin : Fosfolipidlerin ve sfingozinin bileşimine girer. Hidroksil grubu içerdiğinden fosforilasyon ile enzim aktivasyonuna aracılık yapar. Hidroksili sayesinde şeker kalıntılarını bağlayabilir, yani Glikozilasyon olayına da katılır. Toklukta, alanin ile birlikte, karaciğerde glikoneogeneze girerek, glukoz sentezine katkıda bulunur. Serinden sentezlenen KOLİN, karaciğerin fosfolipid sentezleyebilmesi için gereklidir.

9 9 Treonin: İzolösin gibi 2 asimetrik C atomu içerir. Serin gibi hidroksil grubu vardır. Bu grubu ile fosforik asit ve şeker kalıntıları ile reaksiyona girer, yani Fosforilasyon ve Glikozilasyon olaylarında önemlidir. Sistein: Yan zincirinde sülfidril (SH) grubu bulunur ve birçok enzimin aktif merkezinde yer alır. İki sisteinin SH grupları okside olarak SİSTİN i oluşturur. Sistinde Disülfid bağı (-S-S-) denilen kovalan bir bağ bulunur. Disülfid bağı, proteinlerin peptid bağı dışındaki tek kovalan yapılı bağıdır. Sistein safra asidi konjugasyonunda kullanılan taurinin, kükürtlü proteinlerin, glutatyonun ve koenzim A (coa) nın yapısında bulunur. Metyonin: Metyonin ATP nin adenozin kısmı ile birleşerek aktiflenir. Aktif şekli olan S- Adenozil Metyonin (S-AM) metil donörüdür. Prokaryotlarda, formil metyonil olarak protein sentezinde kullanılır. Ökaryotlarda, protein sentezinde kullanılırken formilli olması gerekli değildir. Arginin: En uzun yan zincirli amino asitlerdendir. Üre sentezi sırasında elde edilen arginin, siklus dışına çıkamaz. Çünkü sonraki aşamada Arginaz ile yıkılır ve protein sentezine katılamaz. Fakat arginin standart amino asitlerden birisidir ve vücutta kreatin yapısına katılır. Ayrıca ornitin üzerinden, metyonin ile birlikte poliaminlerin (putresin, spermidin, spermin) ön maddesidir. Bunlar hücre proliferasyonunda görev yapan küçük katyonik bileşiklerdir. Nitrik Oksit, argininden sentezlenen güçlü vazodilatatör bir moleküldür. Fenilalanin: Fenil halkası taşıdığından aromatiktir ve U.V. ışığı absorbe eder. Bu özellik bir solüsyondaki protein miktar tayininde kullanılır. 260 nm dalga boyundaki ışığı absorblar. Fenilalaninden Fenilalanin Hidroksilaz enzimi ile tirozin sentezlenir. Bu enzimin eksikliğinde FENİLKETONÜRİ oluşur.

10 10 Tirozin: Fenilalaninden hidroksilasyon ile sentezlenir ve hidroksi fenilalanin de denir. DOPA, dopamin, noradrenalin, adrenalin, melanin, tiramin ve tiroid hormonları tirozinden sentezlenirler. U.V. ışığı absorblar. OH grubu ile hidrojen bağları yaparak bazı enzimlerin aktiflenmesinde rol alır. Tirozin kalıntılarının iyotlanması ile T 3 ve T 4 (tiroid hormonları), dekarboksilasyonu ile de bir biyolojik amin olan, hipertansif etkili tiramin oluşur. Triptofan: Taşıdığı indol halkası sayesinde U.V. ışığı 280 nm de absorblar. Niasin, serotonin, melatonin ve triptamin için prekürsördür. Serotonin: Merkezi sinir sistemi, mast hücreleri ve trombositlerde bulunan önemli bir nörotransmitterdir. Damar düz kaslarında kasılma ile, güçlü vazokonstriksiyon yapar. 5-HIAA: Karsinoid tümörlerde sentez ve atılımı artar. Buna bağlı olarak niasin sentezi azalarak, Pellegra hastalığına ait belirtiler oluşur. Hartnup hastalığında da atılımı artar. Melatonin: Pineal bezde triptofandan sentezlenir. Karanlıkta sentezi artar. LH üzerine inhibitör etkisi vardır. Körlerde menstrüasyon bozuklukları ve hatta amonerö nedeni, melatonin sentezinin yüksek olması ve LH inhibisyonudur. Triptamin: Triptofandan direkt dekarboksilasyon ile oluşan bir biyolojik amindir. Kalın barsaklarda dışkının kokusunu veren indol ve skatole çevrilir. İndol ve skatolün bir kısmı emilerek, portal dolaşım aracılığı ile karaciğere gelir ve sülfat ya da glukuronat ile birleştirilip idrarla atılır. İndikan: İndoksil sülfatın potasyum tuzudur. Konstipasyon ve pütrefaksiyonlu barsak hastalıklarında idrarda artar. Blue-Diaper Sendromunda mavi bez oluşumundan sorumludur. Triptofan Yükleme Testi: Vitamin B 6 eksikliğinde standart doz triptofan verilişinden sonra idrarda Ksantürenik asit artar.

11 11 Histidin: İçerdiği imidazol halkası genellikle (+) yüklü olduğundan bazik amino asitlerdendir. Fizyolojik ph da tampon özelliği gösteren tek amino asit olması, taşıdığı yan zincirinin pk a sının (6,0) nötrale yakın olmasındandır. Tamponlayıcı rolünü taşıdığı imidazol halkası aracılığı ile göstermektedir. Bu, hemoglobin ve miyoglobin fonksiyonu için de önemlidir. Histidinden dekarboksilasyon ile histamin oluşur. Kaslarda bulunan karnozin ve anserin ile eritrosit, beyin ve karaciğerde bulunan ergotionin de histidinden sentezlenirler. 3 metil histidin, miyofibriler proteinler olan aktin ve miyozinin intrasellüler yıkılımı sonucunda oluşur ve idrarla atılır. Yani kas yıkımında atılımı artmaktadır. Histidin Yükleme Testi: Vitamin B 9 eksikliğinde, histidin verilişinden sonra idrarda Form İmino Glutamik Asit (FİGLU) artar. Prolin: Prolin alanin türevi değildir (diğerleri alanine bir takı gelmiş gibidir.) İmino asittir. Prolin kimyasal yapısı açısından amino asit olmasa da fonksiyonları açısından bu grupta bulunur. Bir proteinin yapısında yer alırken oluşturduğu peptid bağı diğerlerinden biraz farklı olabilir (cis konfigürasyonunda bağ yapabilir.) Rotasyonu engelleyen rijit bir halka yapısı olduğundan, polipeptid zincirinin katlanmasını zorlaştırır. Kollajen yıkımında, idrarda hidroksilli türevi olan OH-Prolin artar. Diğer amino asitlerden diğer bir farkı da, grup translokasyonu ile taşınmamasıdır. MODİFİYE = NONSTANDART AMİNO ASİTLER Bunlar ancak belirli proteinlere özgüdürler. Kollajende ; OH-Prolin ve OH-Lizin Miyozinde ; Metillizin Protrombin ve osteokalsinde; Gama karboksi glutamik asit Glutatyon Peroksidazda ; Selenosistein Elastinde ; Desmozin (Lizin türevi) Fosfoserin, fosfotirozin ve fosfotreonin; hidroksilli amino asitlerdeki OH yerine PO4 bağlanması ile oluşurlar. Enzim aktivasyonunda rol alırlar. NON-ALFA = NON PROTEİN AMİNO ASİTLER Organizmada protein yapısına katılmayıp serbest olarak bulunurlar. Biyolojik rolleri vardır. Amino grubunu alfa C da değil de başka bir C da taşırlar. β-alanin; Pirimidin katabolizması son ürünüdür. Pantotenik asit ve co A yapısında yer alır. γ- amino bütirik asit = GABA; glutamik asitten türer ve beyinde nörotransmitter olarak bulunur. δ- amino levülinik asit = δ-ala; Hem sentezi sırasında oluşur. β-amino bütirik asit; Pirimidin yıkımında son üründür.

12 12 VÜCUTTA POLİPEPTİD YAPISINDA BULUNMAYAN ALFA AMİNO ASİTLER Homoserin; kükürtlü amino asit metabolizması sırasında oluşur. Ornitin ve Sitrulin; Üre sentezi sırasında oluşurlar. Sarkozin; Kas dokusundan elde edilir. Tiroksin; tiroid hormonlarındandır. PROTEİNLERİN 3 BOYUTLU YAPILARI Her proteinin kendine özgü 3 boyutlu bir yapısı vardır. Bu yapıyı proteinin amino asit dizisi belirler. 1. Primer Yapı: Amino asitlerden peptid zinciri oluşumudur. Amino asitler birbirine kovalan peptid bağları ile bağlanmıştır. Bu bağ, bir amino asidin alfakarboksil grubu ile diğerinin alfa-amino grubu arasında 1 molekül su çıkışı ile oluşur. Peptid bağları denatürasyon sırasında kırılmaz. Peptid bağı, parsiyel çift bağ karakterindedir, rijit ve düzlemseldir ve bağ etrafında serbest rotasyon olmaz. Prolinin oluşturduğu peptid bağı hariç, trans konumundadır. 2. Sekonder yapı: Primer yapıyı oluşturan lineer amino asit dizisindeki, komşu amino asitlerin birbirleri ile olan ilişkileri sekonder yapıyı oluşturur. Sekonder yapı 3 şekilde olabilir; a. Alfa-heliks: Doğal proteinlerde en sık bulunan şekildir. Zincir içi H bağları ve zincirler arası Disülfid bağları ile stabilleşir. Prolin bu yapıyı bozar. b. Beta kırmalı tabaka: Zincir kıvrılmamış, pili oluşturmuştur. c. Gelişigüzel kangallanım: Sadece globüler proteinlerde bulunur. Periyodik olmayan, belli kurallara bağlanamayan bir şekilde proteinin boyunu kısaltmasıdır. Bazı proteinlerde bu 3 formdan yalnız biri bulunur. Böyle proteinler şekil olarak fibriler=lifsel proteinlerdir. Ama bu 3 modelin de bir arada bulunduğu proteinler globüler proteinlerdir. 3. Tersiyer yapı: Bu yapı kovalan Disülfid bağları, H bağları, iyonik bağlar ve hidrofobik etkileşimler ile stabilize olur. Globüler proteinlerde yumak, fibriler proteinlerde kalın halatlar oluşturacak şekildedirler. 4. Quarterner yapı: Birden fazla polipeptid zinciri içeren ve tersiyer yapısını tamamlamış proteinlerdeki polipeptid zincirlerinin birbirleriyle olan ilişkileridir. En az 2 alt birimden (monomer=subünit) oluşan proteinlerin quarterner yapıları olabilir. Non kovalan bağlar ile stabilize olur. Hemoglobin ve allosterik enzimler quarterner yapıya sahiptirler. --- En önemli bağlar; *Primer Yapı: Dizilme: Peptid bağları *Sekonder Yapı: Kıvrılma: H bağları *Tersiyer yapı: Katlanma: Hidrofobik Etkileşimler *Quarterner yapı: Non kovalan bağlardır.

13 13 **Rehber protein = Çaperon protein = Isı şok proteini = heat-shock protein family = hsp family = Bir proteinin nasıl katlanacağı konusunda ona yol gösteren, sitoplazmik küçük proteinlerdir. Hsp proteinlerin sentezi; ısı artışında ve serbest radikal hasarında yanıt olarak artar. Hsp 60, Hsp 70 ve Hsp 90 gibi çok sayıda isimlendirilmiş ısı şok proteini bulunmaktadır. Yavaş ATP az lar olarak da bilinirler ve ATP harcarlar. PROTEİN DENATÜRASYONU Proteinin primer yapısı haricindeki diğer yapılarının bozulmasıdır. Yüksek ısı, ph değişiklikleri, organik eriticiler (alkol, eter), deterjanlar, indirgeyici ajanlar ve ağır metaller (kurşun, civa) denatürasyon yapan faktörlerdir. ÜRE ve ß-MERKAPTO ETANOL ile denatürasyon, reversibldir. PROTEİN TURNOVER İŞARETLERİ 1. Ubikitin: Çok bol bulunan küçük bir proteindir. Protein yapısındaki lizin amino asidinin? aminosu ile reaksiyonlaşır. Böylece o protein etiketlenmiş olur ve proteazlarca tanınıp sindirilir. 2. Karışık fonksiyonlu oksidazlar: Protein yapısındaki lizinin? amino grubunu oksitler. 3. PEST dizisi: Bu bölge enzim için özel tanıma bölgesidir. (Prolin, glutamat, serin, treonin) 4. N-terminal amino asit: Fenilalanin, lösin, lizin, aspartat, arginin den birisi ise, o protein kısa ömürlüdür. PROTEİN METABOLİZMASI Proteinler depolanamazlar. Protein dışı azotlu maddeler 1. Üre- Protein metabolizması son ürünüdür. 2. Kreatinin 3. Ürik asit- Pürin metabolizması son ürünüdür. 4. Kreatin 5. Amonyak Günlük protein ihtiyacı; 1 gram / kg. dır. ESANSİYEL Amino Asitler: Bu listedeki amino asitler, sağlıklı erişkinler için esansiyeldirler. 1. Valin - Dallı zincirli amino asit 2. Lösin - Dallı zincirli amino asit 3. İzolösin - Dallı zincirli amino asit 4. Lizin - 2 aminolu amino asit 5. Treonin - Hidroksilli amino asit 6. Metyonin - Kükürtlü amino asit 7. Fenilalanin - Benzen halkalı amino asit 8. Triptofan - İndol halkalı amino asit

14 14 Yeni doğan ve çocuklarda; Arginin ve Histidin de esansiyeldir. Üremik erişkinlerde; Histidin de esansiyeldir (semi esansiyel amino asit) Karaciğer fonksiyon bozukluğunda ve prematürelerde ise; Sistein ve Tirozin esansiyel olur. Normalde metyonin ve fenilalaninden sentezlenebilen bu amino asitler bu şartlarda sentezlenemezler. PROTEİNLERİN SİNDİRİMİ Proteinler, ince barsaktan emilemeyecek kadar büyüktürler ve amino asitlere hidroliz olmaları gerekir. Mideye proteinlerin girmesiyle gastrik mukozadan gastrin salınır. Paryetal hücrelerden HCl, esas hücrelerden pepsinojen salınımını uyarır. (Pepsinojen, HCl ve aktif pepsinin oto katalitik etkisiyle aktiflenir.) Asidik gastrik ortamda globüler proteinlerin denatürasyonu enzimatik yıkımı kolaylaştırır. Ayrıca bu asidik ortam pepsin için uygun çalışma ortamı sağlar. Gastrik ph= arasındadır. Asidik mide içeriğinin ince barsaklara geçişi ile, kana sekretin salınır. Sekretin, pankreastan BİKARBONAT sekresyonunu artırır. Bu da, ph ı 7-8 lere çekerek, pankreatik enzimlerin optimal aktivitesini sağlar. Amino asitlerin duedonuma ulaşmaları ile kolesistokinin salınır ve kolesistokinin 4 pankreatik zimojen enzimin salınımını sağlar (asiner hücrelerden):tripsinojen, Kimotripsinojen, Proelastaz ve Prokarboksipeptidaz. İnce barsaklara gelen tripsinojen, ince barsaklardan salınan Enteropeptidaz tarafından tripsine çevrilir. Tripsin pankreastan salınan 4 zimojeni de aktifler. İntestinal hücre yüzeyinde karboksipeptidaz gibi ekzopeptidaz olan aminopeptidaz sindirimi sürdürür. Pepsin, Tripsin, Kimotripsin, Elastaz, Karboksipeptidaz ve Aminopeptidaz gibi proteolitik enzimler ve peptidazlar, peptidlerin farklı yerlerindeki bağları kırarlar. Pepsin: Fenilalanin, tirozin ve triptofan gibi aromatik amino asitlerin AMİNO terminal uçlarındaki peptid bağlarını kırar. Tripsin: Lizin ve arginin kalıntılarının KARBONİL uçlarındaki peptid bağlarını kırar. Kimotripsin: Fenilalanin, tirozin ve triptofan gibi aromatik amino asitlerin KARBOKSİ terminal uçlarındaki peptid bağlarını kırar. Elastaz: Alanin, serin ve glisin gibi küçük nötral amino asitleri hidroliz eder. Karboksipeptidaz:Pankreastan salınır ve karboksi terminal kalıntılarını ayırır. Zn lu bir enzimdir. Karboksipeptidaz A: Lizin, arginin, prolin hariç diğer tüm C-terminallere etkili Karboksipeptidaz B: Yalnız arginin ve lizin C-terminallere etkili Karboksipeptidaz C: Yalnız prolin C-terminallere etkili Aminopeptidaz: İnce barsaklardan salınır ve amino terminal kalıntılarını ayırır. Bu enzimlerden Pepsin, Tripsin, Kimotripsin ve Elastaz endopeptidazlardır. Karboksipeptidaz ve Aminopeptidaz ise ekzopeptidazlardır.

15 15 Sonuçta, serbest amino asitler, dipeptidler ve tripeptidler açığa çıkar. Bunları da barsak sıvısında ve hücre sitozolünde bulunan di ve tripeptidazlar parçalar. Portal sisteme yalnızca amino asitler geçebilir. RENNİN: Kimozin: Labferment: Sütün koagülasyonuna neden olur. Bu yüzden süt bebeklerinde önemli bir enzimdir. Erişkinlerde bulunmaz. Peynir yapımında kullanılan bir fermenttir. Fonksiyonu için kalsiyum gerektirir ve süt proteini kazeini parakazeine çevirerek çökmesini sağlar. AMİNO ASİTLERİN BARSAKTAN EMİLİMİ Aktif bir olaydır. Enerji gerektirir. Bir amino asidin emilimi için 3 ATP harcanır. Taşınma gama-glutamil siklusu ile olur. Prolin dışındaki tüm amino asitler grup translokasyonu denen bu transport mekanizması ile taşınırlar. Bu olayda GSH (Glutatyon) da görev alır. Bu siklus ile ilgili en sık görülen bozukluk gama-glutamil transpeptidaz (GGT) aktivitesinin artışıdır. Fetal ve neonatal ince barsaklarda değişime uğramamış proteinler de absorbe olabilir. Bu proteinlerin endositozu ile olur. Buna Pinositoz da denir. İmmun globülinlerin alınması olayında önemlidir. AMİNO ASİTLERİN METABOLİZMALARI Fazla amino asitlerin amino grupları üreye çevrilirken, C iskeletleri Sitrik Asit Siklusunun ara maddelerine çevrilerek enerji verirler. Organizmada dinamik bir amino asit havuzu vardır. AMİNO ASİTLERİN AMİNO GRUPLARININ METABOLİZMASI 1. Transaminasyon: Bir amino asidin alfa-amino grubunun, bir alfa keto aside naklidir. Reaksiyon sonunda serbest NH3 açığa çıkmaz. Transaminazlar = Aminotransferazlar olayı katalizleyen enzimlerdir. Koenzimleri Piridoksal fosfattır. Amino grupları alıcısı olarak görev yapan α-keto asit genellikle, α-keto glutarattır. Böylece oluşan glutamat, oksidatif olarak deamine olur ve amonyum iyonu oluşur veya amino asit sentezi için NH2 grubunu verir. GLUTAMAT, amino asit sentezinde EN BÜYÜK AMİNO DONÖRÜDÜR. Çünkü hızla oksidatif deaminasyona uğrayan tek amino asittir. Alfa amino asit + alfa keto glutarat Transaminaz, PLP Alfa keto asit + glutamat *** Lizin, Arginin ve Treonin direkt transaminasyona uğramazlar.

16 16 2. Oksidatif Deaminasyon: Başlıca, karaciğer ve böbrekte ve sadece mitokondrilerde meydana gelir. Transaminasyon ile glutamata nakledilmiş amino grupları, glutamat dehidrogenaz enzimi katalizi ile oksidatif deaminasyona uğrar. Böylece, amino asitlerin amino grupları amonyak halinde açığa çıkmış olur. Glutamat + NADP + (NAD + ) + H 2 O Glutamat Dehidrogenaz α-keto glutarat + NADPH(NADH) + H + + NH 3 Koenzim: NAD + veya NADP + dir. 3. Non oksidatif Deaminasyon: Serin ve Treonin adlı hidroksilli amino asitler için geçerlidir. Serbest NH3 açığa çıkar. Etkili enzimler serin dehidrataz ve treonin dehidratazdır. Koenzimleri PLP (B 6 vitamini) dır. ÜRE SİKLUSU Üre, amino asitlerin amino gruplarının başlıca atılım yoludur ve idrardaki azotlu bileşiklerin çoğunu oluşturur. Ürenin en önemli fizyolojik sentez yeri karaciğerdir. İlk 2 reaksiyon mitokondride, diğer 3 reaksiyon sitozolde olur. 1. Karbomoil fosfat oluşumu: Enzim Karbomoil fosfat sentetaz I dir. Mitokondrialdir. Hız kısıtlayıcı basamaktır. N-asetil glutamat bu enzimin allosterik aktivatörüdür. Amino asitler, özellikle arginin, N-asetil glutamat sentezini artırarak üre sentezini hızlandırırlar. **Karbomoil fosfat sentetaz II ise, sitoplazmada bulunur ve pirimidin sentezinde rol alır. 2. Sitrulin biyosentezi: Enzim ornitin transkarbomoilazdır. Ornitin ve karbomoil fosfattan, mitokondride sitrulin oluşur ve sitozole taşınır. ** Ornitin ve sitrulin, siklusta yer alan temel amino asitler olmasına rağmen, bunlar için genetik kod bulunmadığından hücresel proteinlerin yapısına giremezler. ** Siklusun her dönüşünde, ornitin rejenere olur. TEMEL MADDE 3. Argininosüksinat sentezi: Enzim argininosüksinat sentetazdır. Sitoplazmiktir. 4. Arginin sentezi: Enzim argininosüksinat liyaz dır. Sitoplazmiktir. Arginin ve fumarat açığa çıkar. Fumarat, SAS nun ara maddesidir. ** Fumarat aracılığı ile üre siklusu ve SAS birbiri ile bağlanır. 5. Ornitin ve üre sentezi: Enzim arginaz dır. Sitoplazmiktir. Arginin, üre ve ornitine hidroliz olur. Ornitin, mitokondriye dönüp, tekrar siklusa katılır. Oluşan üre, karaciğerden kanla böbreklere taşınır ve idrarla atılır. ** Ornitin ve lizin, arginaz reaksiyonunda arginin ile yarışan güçlü inhibitörlerdir. Enerji bilançosu: 1 molekül üre sentezinde net enerji sarfı yalnızca 1,5 ATP ye eşdeğerdir.

17 17 AMİNO ASİTLERİN KARBON İSKELETLERİNİN METABOLİZMASI Amino asitlerin C iskeletlerinin yıkımı ile 7 farklı madde meydana gelir. Bunlar; asetoasetil coa, asetil coa, piruvat, oksalasetat, fumarat, süksinil coa ve alfa-keto glutarattır. Bu maddelerin izledikleri metabolik yollara göre amino asitler glikojenik, hem glikojenik hem ketojenik veya saf ketojenik olarak 3 sınıfa ayrılırlar. Saf ketojenik tek bir amino asit vardır: LÖSİN Hem glikojenik hem ketojenik 5 amino asit vardır: İzolösin, Lizin, Fenilalanin,Tirozin ve Triptofan. Diğerleri glikojenik amino asitlerdir. (Kalan 14 amino asit) TEK KARBON TAŞIYICILAR 1. Biotin: CO 2 taşır. 2. S-adenozil metyonin (S-AM): Metil (CH 3 ) gruplarının transferini sağlar. 3. Tetrahidro folat (H 4 folat): Diğer tek C lu grupları taşır. Tek C metabolizmasına katılan amino asitler: Glisin, histidin, serin, metyonin ve triptofandır. BİYOLOJİK AMİNLER Amino asitler, Dekarboksilasyon ile biyolojik aminleri oluştururlar. **Histidin Dekarboksilaz hariç, koenzimleri piridoksal fosfattır (PLP). Serinden...Etanolamin Para-oksifrenil serinden...noradrenalin Sisteinden... Taurin Histidinden... Histamin Argininden... Agmatin Glutamattan... GABA Tirozinden...Tiramin Triptofandan... Triptamin 5-hidroksi triptofandan... Serotonin Ornitinden... Putresin Lizinden... Kadaverin Aspartatdan... ß-Alanin AMİNO ASİT METABOLİZMA HASTALIKLARI 1. Glisin Met. Boz.: Hiperglisinemi, primer hiperoksalüri ve glisinüri Ketotik Hiperglisinemi: Defektli enzim Glisin oksidazdır. Non ketotik Hiperglisinemi: Defektli enzim Glisin dekarboksilaz dır. Primer hiperoksalüri: Glioksalat birikir, oksalata çevrilip, idrarla atılır. Oksalatın suda erirliği çok az olduğundan Ca-oksalat taşları oluşur. Glisinüri: Glisinin renal transport sisteminde bir bozukluk vardır. Glisinle birlikte prolin ve OH-prolin atılımı da artmıştır. Yine Ca-oksalat taşları görülür.

18 18 2. Alanin katabolizmasına ait bilinen bir kusur yoktur. Çünkü, muhtemelen transaminazlar ile ilgili kusur yaşamla bağdaşmaz. 3. Dallı Zincirli Amino Asit Met. Boz.: En sık görülen tipi, MSUD (Maple Syrup Urine Disease) = Akçaağaç Şurubu Hastalığıdır. OR dir. Valin, lösin ve izolösinin alfa-keto asitlerini, metabolize eden alfa-keto asit dekarboksilaz defektidir. Tanıda idrarda DNPH (dinitrofenilhidrazin) veya FeCl3 testi kullanılır. 4. Metyonin Met. Boz.: En sık rastlanan metyonin metabolizma bozukluğu Homosistinüridir. Sistatyonin sentetaz defektidir. OR dir. Kanda metyonin ve metabolitleri, idrarda homosistin artar. Sistationüri: Sistatiyonaz defektidir.or dir. Sistatiyonin ve metabolitleri birikir. 5. Sistein Met. Boz.: Sistinüri: Sistin, ornitin, arginin ve lizinin (dibazik amino asitler) renal tubullerden ve GİS den absorbsiyonu bozuktur. OR dir. Sistinin idrardaki yüksek konsantrasyonu sistin taşları oluşturur. Sistinozis: Lizozomlardan sistin transportu için gerekli spesifik bir proteinin kalıtsal kusurudur. RES de ve böbrek gibi parankimatöz organlarda sistin kristalleri birikir. Böbrek harabiyeti ile, Fankoni sendromu ortaya çıkabilir. Metil malonil asidemi: Metil malonil coa mutaz eksikliğidir. Kanda metil malonil asit artar. Asidoz ve ketonemi olur. Metyoninden yoksun diyet verilir. Eksik enzimin kofaktörü olan B 12 vitamini verilebilir. 6. Prolin Met. Boz.: Tip I Hiperprolinemi: Prolin oksidaz eksikliği vardır. İdrarla prolin atılır. Böbrek hasarı ve zeka geriliği vardır. Tip II Hiperprolinemi: Prolin 5-karboksilat dehidrogenaz eksikliğidir. Zeka geriliği vardır. Hidroksiprolinemi: OH-Prolin oksidaz eksikliğidir. Prolin ve OH-prolin ile birlikte glisin absorbsiyonu da bozulup, Ca-oksalat taşları oluşur. İdrarda OH-prolin artışı, kollajen yıkımının arttığı hastalıklarda da olur. 7. Histidin Met. Boz.: Histidinemi: Histidaz eksikliğine bağlı kalıtsal bir hastalıktır. Plazma, BOS ve idrarda histidin artar. İdrar FeCl3 ile yeşil renk verir, bu yanlış fenilketonüri tanısına yol açtığı için önemlidir. Selim bir hastalıktır. Konuşma kusuru ve zeka geriliği olabilir. 8. Lizin Met. Boz.: Hiperamonemili periyodik hiperlizinemi: Yüksek lizin, arginazı inhibe eder. Plazma arginini artar ve hiperamonemi oluşur. Kesin mekanizma bilinmiyor. Sıvı alımı ve lizinsiz diyet yararlı. Hiperamonemisiz inatçı (devamlı) hiperlizinemi = Sakkaropinüri: Sakkaropini katabolize eden enzim defektidir. Bazılarında zeka geriliği olabilir. 9. Fenilalanin ve Tirozin Met. Boz.: Fenilketonüri: * FA ve tüm amino asit metabolizmasının en sık rastlanılan kalıtsal hastalığıdır.

19 19 a.klasik Tip Fenilketonüri: Fenilalanin hidroksilaz yokluğuna bağlıdır. En sık görülen tiptir.. Normal erişkin FA düzeyi % 2 mg ın altında iken, bunlarda % 20 mg dan fazladır. İdrarda büyük miktarlarda fenil pirüvat, fenil laktat, fenil asetil glutamin ve fenil asetat çıkarılır. İdrarın ve terin karakteristik küf kokusu, fenil asetattan kaynaklanır. Neonatal devrede kan fenilalanin düzeyi, güvenilir bir kriter. İdrarda fenil piruvat ile zeytin yeşili renk veren FeCl 3 testi, az güvenilir bir kriter. Çünkü, histidinemi karıştırıcı ve hayatın ilk haftalarında pozitif olmayabilir. Gutrie testi tarama testi olarak kullanılır. b.diğer Tip Fenilketonüriler: Dihidro biyopterin redüktaz veya tetrahidro biyopterin eksikliğine bağlıdır. Kan FA düzeyleri, % 8-20 mg civarındadır. Tedavisi yalnız FA kısıtlamasından daha karışıktır. Çünkü tetrahidro biyopterin, nörotransmitter sentezinde de gereklidir. Eksikliğinde, serotonin ve noradrenalin sentezi de bozulur. Tedaviye L-dopa ve 5-OH triptofan eklenmelidir. Tirozinemiler: Fumaril asetoasetat hidroksilaz eksikliği... Tip I tirozinemi (hepatorenal tirozinemi) Tirozin aminotransferaz eksikliği... Tip II tirozinemi (okülokütonöz tirozinemi) ß-hidroksi fenil piruvat oksidaz eksikliği... Neonatal tirozinemi Alkaptonüri: İlk tanımlanan doğuştan metabolizma hastalığıdır. Homojentisik asit oksidaz eksikliğidir. Kan, idrar ve dokularda Homojentisik asit birikir. Beklemekle melanine benzer bir pigment olan ALKAPTON oluşur, idrar siyahlaşır. Bu pigmentin kemik, bağ dokusu ve iç organlarda birikmesiyle OKRONOZİS gözlenir. Pigment birikimi artrite neden olabilir. C vitamini verilerek, homojentisik asit oksidazın maksimum aktivitesi sağlanabilir. Albinizm: Melanin sentezinin kalıtımsal kusurundan ileri gelir. Kusur, melanositlerde tirozinin melanine dönüşünü katalizleyen tirozinaz eksikliğidir. Tirozinaz bakırlı bir enzimdir. 10. Triptofan Met. Boz.: Hartnup hastalığı: Triptofan pirolaz eksiktir. Triptofan ile birlikte FA, metyonin ve diğer mono amino mono karboksilik nötral amino asitlerin renal tubuler ve barsak absorbsiyonları bozuktur. OR dir. Pellegra tipi deri döküntüleri, serebellar ataksi, diare ve psikolojik bozukluklar (4 D: Diare, Dermatit, Demans, Death) ile gider. Çünkü, triptofan eksikliğinde niasin sentezlenemez. Diyete niasin eklenmesi yararlı olabilir. İdrarda 5- HİAA atılımı artar ( karsinoid tümör ile ayırıcı tanı yapılmalıdır.) Blue Diaper Sendromu: Barsaktan triptofan emilimi bozuktur. Emilemeyen triptofan, kolon bakterileri tarafından indikana çevrilir ve bu, hava ile temas edince mavi renk oluşturur. Bu yüzden, hasta bebeğin bezleri maviye boyanır.

20 20 PLAZMA VE İDRARDA PROTEİNLER SERUM PROTEİN ELEKTROFOREZİ Proteinlerin farklı elektriksel yüklerine göre ayrılmasıyla, sırası ile 5 grup oluşur. Eğer, serum yerine plazma kullanılırsa, fibrinojene ait 6. bir bant daha oluşur ( β-γ arasında). Albümin, en hızlı göçendir, en belirgin bandı verir. Genellikle yalnız albümin içerir. α 1 -globülin bandı, hemen tamamen α 1 -antitripsinden ibarettir. Ayrıca; Tiroksin Bağlayan globülin (TBG), Transkortin (CBG), α 1 -asit glikoprotein, Alfa Feto Protein (AFP), α- lipoprotein (HDL) de bu bantta çökerler. α 2 - globülin bandı, başlıca haptoglobin ve α 2 - makro globülinden ibarettir. Ayrıca; Seruloplazmin ve anjiotensinojen de bu bantta çökerler. β- globülin bandı, 2 kısımdır. β 1 bandı başlıca transferrin, hemopeksin az miktarda da LDL içerir. β 2 bandı ise β 2 - mikroglobulin, LDL ve kompleman C 3 içerir. γ- globülin bandı, immunglobulinleri ve C- Reaktif Protein (CRP) içerir. Prealbumin ve Retinol Bağlayıcı Protein (RBP), albüminden hızlı çökerler. Miyoglobin, ß- γ arasında çöker. LDH-1 α-globülin ve LDH- 5 γ-globülin bölgelerinde çökerler. ANORMAL ELEKTROFOREZ PATERNLERİ 1. Bütün fraksiyonlarda paralel değişimler olabilir. Tüm fraksiyonlarda artış; proteinsiz sıvı kaybına bağlı volüm azalması veya stazı, tüm fraksiyonlarda azalma ise; ciddi malnutrisyon ve malabsorbsiyonu gösterir. 2. Akut faz paterni: Akut enflamasyon, travma, nekroz, enfarktüs, yanık ve kimyasal doku hasarında, bazen de malinitelerde akut faz reaktanları (AFR) artar. Başlıca AFR ları; fibrinojen, α 1 -antitripsin, haptoglobulin ve CRP dir. Seruloplazmin, C 3 kompleman ve α1-asit Glikoprotein (orosomukoid) de diğerleridirler. AFR nın artışı sırasında azalan; albümin, transferrin ve prealbumin de, (-) akut faz reaktanları olarak adlandırılırlar. Elektroforezde; 2 artmıştır. α 1 artabilir. Albümin azalmıştır. 3. Nefrotik sendromda; Albümin azalmış, α 2 - makro globülin artışından dolayı α 2 artmıştır. 4. Sirozda; Albümin ve α 1 azalmış, γ artmış, Ig A artışı ile β-γ köprüleşmesi olmuştur. 5. Enflamasyonlarda; kronikse; γ- globülinde difuz artış, akutsa; α 1 ve α 2 de de artış olmuştur.