AZOTLU BİYOMOLEKÜLLERİN METABOLİZMASI. Protein Metabolizması Doç. Dr. A. Eser ELÇİN

Ebat: px

Şu sayfadan göstermeyi başlat:

Download "AZOTLU BİYOMOLEKÜLLERİN METABOLİZMASI. Protein Metabolizması Doç. Dr. A. Eser ELÇİN"

Berkant Boztepe
7 yıl önce
İzleme sayısı:

1 AZOTLU BİYOMOLEKÜLLERİN METABOLİZMASI Protein Metabolizması Doç. Dr. A. Eser ELÇİN

2 Proteinler Makromoleküldür. Karbon, Hidrojen, Oksijen, Azot ve Kükürt içerir. Azot %16 sını içerir. Anorganik azottur. Organizmanın azot gereksinimi karşılayan tek ekzojen kaynaktır.

3 Amino Asitler Aminoasitler, proteinlerin yapı taşlarıdır. Birçok bileşiğin sentezinde çıkış maddeleridir. Aminoasitler hiçbir hücre tipinde depolanmazlar, bu nedenle günlük belirli bir miktardaki amino asidin (özellikle esansiyel olanların), protein şeklinde besinlerle birlikte alınması gereklidir.

4 Proteinlerin Organizmadaki Fonksiyonları 1- Vücut dokularının onarım ve yapımında kullanım. 2- Enzim, hormon gibi yaşamsal olayları düzenleyen kimyasal regülatörlerin bileşiminde yer alma. 3- Vücuttaki asit-baz dengesini normal düzeyde tutmak için tampon vazifesi görmek. 4- Kalıtsal faktörler için kromozom ve genlerin yapısında bulunmak. 5- Kasların kontraksiyonunda görev almak.

5 6- Enerji veren diğer besin unsurları (Karbonhidrat ve yağ) yeteri kadar alınmazsa veya diyetle fazla protein alınırsa enerji sağlamak. Karbonhidratlardan 4 kalori/gram Aminoasitlerden 4 kalori/gram Lipitlerden 9 kalori/gram enerji sağlanır. Ancak proteinlerin temel görevi enerji sağlamak değildir.

6 Amino Asit Metabolizması şek. 14.2

8 Protein Yıkımı Proteinler için tamir mekanizması olmadığı için değişen yada bozulan proteini organizma yıkıp yeniden yaparak fonksiyonunu kazandırır. Bu işleme PROTEİN DÖNÜŞÜMÜ ÜMÜ denir. Günde yaklaşık 300 g protein yıkılır gram azota eşdeğer aa serbestleştiği, bun da %75-80 inin tekrar protein sentezinde kullanılır. 5-7 g arasında her gün azot kaybı olur. İdrar, dışkı, deri ve diğer yollarla atılır. (şek.14.3)

9 Yapısal biyolojik sinyaller Yarı ömürleri iki saatten kısa proteinler Prolin (P), Glutamik asit(e), Serin(S), Treonin(T) PEST-12. ve 60. aa İlk aa fenilalanin, lösin, lizin, aspartik asit, arginin KISA İlk aa metyonin, serin, alanin, treonin, valin, glisin UZUN

10 Hücresel Biyolojik sinyaller Yüksek sıcak dayanıklılık Etiket-Ubikitin (proteazom yolu) proteini

11 Aa lerin sınıflanması Eksojen-Esansiyel Yarı esansiyel Endojen- NonEsansiyel Valin Lösin Glisin Alanin İzolösin Arginin, histidin Serin Treonin Metyonin Lizin Fenilalanin Triptofan Sistein Aspartat, asparagin Glutamat, glutamin Prolin Tirozin

12 Proteinlerin Sindirimi ve Emilimi Mide IB Pankreas Damar

13 Mide hücreleri tarafından salgılanan ve mide özsuyunda bulunan pepsin adı verilen bir enzim yine mide özsuyundaki HCI proteinlerin yardımıyla peptid bağlarını yıkar. Çeşitli büyüklükte peptidler ve amino asitler meydana getirir. İnce bağırsağa geçen bu karışım burada tripsin, kimotripsin ve karboksipeptitaz enzimlerinin etkisi ile proteinlerin çoğunluğu amino asitlere yıkılarak emilirler.

14 Protein metabolizması, aslında amino asitlerin metabolizmasıdır. Besinlerle alınan proteinler organizma için yabancı maddelerdir. Organizmanın yararlanabilmesi için bu proteinlerin, sindirim sistemi tarafından temel yapı taşlarına yani amino asitlere kadar yıkılmaları gerekir. Proteinlerin sindirimi midede başlar ve bağırsaklarda devam eder.

16 Aktif Pepsin

19 Besinlerden kaynaklanan amino asitlere ek olarak önemli miktarda amino asit doku metabolizması sırasında sentezlenmektedir, ayrıca hücreler içindeki proteinler devamlı olarak yıkılmakta ve yeniden sentezlenmektedir.

20 Amino Asitlerin Hücre İçi Reaksiyonları Transaminasyon: Bir amino asidin amino grubunun bir keto aside taşınması (yeni amino asitler oluşur) Deaminasyon: Amino asitlerdeki amino grubunun amonyak şeklinde ayrılması (keto asitler oluşur) Amino asitlerden metil ve diğer 1 karbonlu birimlerin sağlanması (çeşitli bileşikler oluşur) Dekarboksilasyon: Amino asidin yapısındaki karboksil grubunun CO2 halinde ayrılması (biyojen aminler oluşur)

21 Transaminasyon Transaminaz enzimlerinin aracılığı ile amin grubunun bir amino asitten bir alfa-keto asite nakledilmesi sonucu yeni bir amino asit ve yeni bir alfa keto asitin oluşması olayına transaminasyon denilmektedir. Transaminasyon reaksiyonu katalize eden enzimlere "transaminazlar"dır. Glutamik asitten, oksal asetik asite amin grubunu transfer eden enzim glutamik oksal asetik transaminaz (GOT) dır. Bir diğer enzim ise Glutamik pirüvik transaminaz (GPT) enzimidir. Bu iki enzim klinik biyokimyada karaciğer fonksiyonları yönünden çok önemlidir.

22 Transaminasyon Pirüvat --> Alanin Pirüvat --> Alanin Okzalasetat --> Aspartat Alfa-ketoglutarat --> Glutamat

24 COO COO COO CH 2 COO CH 2 CH 2 CH 2 CH 2 CH 2 HC COO NH C O C O + COO COO HC COO NH 3 + aspartate α-ketoglutarate oxaloacetate glutamate Aminotransferase (Transaminase)

25 Glutamik pirüvik transaminaz (GPT) enzimi

26 Oksidatif Deaminasyon Deaminasyon OOC glutamate + NH 3 H 2 H 2 C C C COO H 2 H 2 O H 2 O NAD(P) + NAD(P)H OOC C C C COO + + NH 4 α-ketoglutarate H Glutamate Dehydrogenase

27 Oksitleyici Deaminasyon Amino Asit + FAD + H 2 O a-keto Asit + NH 4+ FADH 2 FADH 2 + O 2 FAD + H 2 O 2 Katalaz: 2 H 2 O 2 2 H 2 O + O 2 tepkimesini katalizler

28 Serin gibi amino grubuna komşu bir hidroksil grubu bulunan aminoasitlerin katabolizması farklıdır. + H 2 O H 2 O NH 4 O HO CH 2 H C COO H 2 C C COO H 3 C C COO NH 3 + NH 3 + serine aminoacrylate pyruvate Serine Dehydratase

29 Hidrolitik Deaminasyon

30 Glikojenik ve Ketojenik Aminoasitler

31 Esansiyel ve Esansiyel-Olmayan Amino Asitler Esansiyel amino asitler: Vücutta sentezlenemezler, dışarıdan alınmaları zorunludur. Bunlar: valin, lösin, izolösin, treonin, metionin, fenilalanin, triptofan, lizin ve gelişmekte olanlarda arjinin ile histidin. Esansiyel olmayan amino asitler: Vücutta glikoliz ve sitrat döngüsündeki ara ürünlerden sentezlenebilirler. Bunlar: glisin, alanin, serin, sistein, prolin, tirozin, glutamat, glutamin, aspartat, asparajin ve erişkinlerde arjinin ile histidin.

32 Pirüvata Dönüşen Amino Asitler

33 Okzalasetata Dönüşenler

34 Asetoasetil CoA ya dönüşen aminoasitler

35 α-ketoglutarat a dönüşen aminoasitler

36 NH 3 ın Atılması Deaminasyon sonunda açığa çıkan NH 3 toksik bir maddedir. Krebs çevriminde görevli α-ketoglutaratı glutamata çevirir. Bu durumda beyindeki solunum durur. Keton cisimleri artar. ph değişir. NH 3 ın uzaklaştırılması organizma türüne göre farklı şekilde gerçekleşir.

37 Amonyağın Atılması O H 2 N C O HN H N O H 2 N O N H N H Memelilerde Üre Kuş ve sürüngenlerde Ürik Asit

39 CPSI: Karbamil P sentetaz OTC: Ornitin Transkarbamilaz Üre Çevrimi

40 Karbamil Fosfat Sentezi

41 Toplu Üre Reaksiyonları

42 Kaslardan NH 3 Taşınması Deaminasyon sonucunda açığa çıkan NH3 ın karaciğere taşınmasında iki yolu vardır. Kaslarda glikoz-alanin çevrimi ile taşınma olur

43 Diğer Dokularda NH3 Taşınması Glutamin sentetazın etkisi ile amonyak ve glutamattan glutamin sentezlenmesidir.glutamin kanla karaciğere gelir ve orada glutaminaz enziminin etkisi ile glutamat ve amonyağa ayrılır. Glutamat Glutamat Üre NH3 ATP, NH3 Glutamin sentaz Glutamin H2O Glutamin

44 HEM Molekülünün Parçalanması

45 Azot Tutulması ve Aminoasit Biyosentezi Biyokimyasal sentezler için gerekli olan azot sınırlı olduğundan kullanımında ekonomik davranır. Çok az kısmını atarlar. Atmosferde bulunan çok miktardaki azot çok az canlı tarafından tutularak kullanılır.

46 Azot dengesi: Normal halde yetişkinlerde organizmaya giren azot ile organizmadan çeşitli yollarla atılan azot arasında bir denge vardır. Büyümekte olan çocuklarda, gebelikte ve hastalıktan sonraki iyileşme devresinde alınan azot, dışarıdan atılan azottan fazladır. Bu duruma"pozitif azot dengesi" denir. Ateşli hastalıklarda yeterli protein alınmaması halinde, albuminüri veya diğer katabolik hastalıklarda vücuda girenden daha fazla dışarı atılır. Bua "negatif azot dengesi" denir.

47 Azotun Tutulması Azot bakterileri azotu tutup amonyağa çevirirler.bunda görevli enzim nitrogenaz enzimidir. Nitrogenaz enzimi N2 de bulunan güçlü üçlü bağı indirger.

49 Azotun Tutulması N H e ATP 2 NH 3 + H ATP + 16 P i

51 Nitrit ve Nitratın İndirgenmesi Toprakta bulunan bazı bakteriler ihtiyaçları olan enerjiyi sağlamak için amonyak molekülünü nitrit ve nitrata çevirirler. Bu bakterilerin sayısı çok fazla olduğundan toprak nitrat bakımından zengindir. Varolan nitratın indirgenmesi iki basamakta olur. NADPH, FAD, Fe4S4, Mo6+,NO3-, NO2- sırasında e akışı olur. NADPH + H+ + NO3-3NADPH + 4H+ + NO2- + NH3 NADP+H2O + NO2 3NADP+2H2O

52 Amonyak Tutulması

53 Canlılarda NH3 tutulma reaksiyonlarından birisi de glutamatın, glutamine dönüşmesidir. Burada görevli enzim glutamin sentetazdır. Azot metabolizmasında glutamin çok önemli bir yer tutar.

55 NH3 tutulmasında görevli enzimin düzenlenmesi çok önemlidir. Bu düzenleme kümülatiftir. Yani bir tek inhibitör enzimi inhibe edemez. Ancak bütün inhibitörler birden bağlanırsa enzim inhibe olur.

56 NH3 Tutulması III Net 2 mol amonyak tutulmuş olur.

57 Amino Asit Biyosentezi Transaminasyonla aspartat sentezi

58 Transaminasyonla Alanin Sentezi

59 Transaminasyonla Asparagin Sentezi

60 Glutamattan Prolin Sentezi

61 Krebs Çevrimi Ara Ürünlerinden Amino Asit Sentezi

62 Serin Sentezi

63 GLİSİN Sentezler HEM Kreatin Glutatyon Purin Beyin ve Omurilikte inhibitör nörotransmitter olarak görev yapar.

64 Glisin Sentezi

65 Bazı aminoasitlerin ve önemli bazı bileşiklerin iklerin sentezi

Benzer belgeler

Midede etkin enzim Pepsin Ürün; Albumoz ve pepton Barsakta etkili enzimler Tripsin Kimotripsin Elaztaz Karboksipeptidaz, Aminopeptidaz Dipeptidaz,

PROTEİN SİNDİRİMİ Polipeptit zincirini oluşturan amino asitler arasındaki peptit bağlarının hidrolizi; proteoliz Proteinlerin sindirimi midede başlar ve barsakta tamamlanır. Midede etkin enzim Pepsin Ürün;