Seçmeli Ders: Dokular ve Organlar Arası Metabolik İlişkiler 1.HAFTA Normal metabolizmada aktif olan günlük akış; Yaşamak için gerekli olan enerji akışı, dışardan alınan gıdalardan elde edilir. Kullanılan en önemli enerji kaynağı % 50 oranında karbonhidratlardır. %25 oranında ise protein ve yağlar kullanılır. En yüksek oranda enerji materyali glikozdur ve her beslenme sonrası kanda glikoz düzeyi yükselirken yağ asitlerinde azalma kaydedilir. Gereğinden fazla glikoz glikojen ve trigliserid olarak depolanır. Amino asitler protein sentezinde kullanılır, ancak çok gerekli olmadıkça enerji elede etmek için kullanılmazlar. Beslenmeden hemen sonra, artan kan glikoz seviyesi ile birlikte insülin hormon seviyesi de artar. Buna zıt olarak glukagon hormon düzeyi azalır. Kanda yükselen glikozun, insülin tarafından hücrelere alınması ve değerlendirilmesi sağlanır. Depo yağ olan trigliseriterin bünyesinde bulunan yağ asitlerinin serbest bırakılmasına engel olur. 2.HAFTA Yaşamak için Organlar Arası Enerji Dağılımı; Organlara gerekli olan enerji, ilk olarak kanda bulunan glikoz, yağ komponentleri ve protein artık ürünleri olan amino asitlerdir. Buna göre en yüksek enerji kaslar için dinlenme dışında için kullanılır. Bunun ardından karaciğer ve sinir sistemi gelir. Kalp kası ve böbrekler bu sıralamada arkadan takip ederler. Glikozun en fazla kullanıldığı organ merkezi sinir sistemidir. Buna karşın kaslar, kalp kası, karaciğer ve böbrekler yarıdan fazla olarak yağ asitlerini kullanırlar. Uzun süre enerji için yetersizlik yaşanırsa, önce karaciğer glikojeni, arkasından kas dokudaki protein yıkımı ile amino asitler üzerinden enerji elde edilir. 3.HAFTA Yağ Dokusunda Enerji Metabolizması; Fazla alınan glikoz, kullanım sonrası depo edilmek üzere trigliseridlere dönüştürülerek yağ dokuda depolanır. Bağırsaklardan şilomikron ve çok düşük dansiteli lipoprotein (VLDL) formundaki yağ asitleri kan dolaşımına girerlerse, gliserole parçalanırlar. Glukoz, trigliseridlere çevrilir ve oluşan trigliseridler depo maddesi olarak yağ doku hücresinde kalırlar. Şilomikron ve VLDL şeklinde gelen trigliseridler, hücre dışında yağ asidi ve gliserole parçalanırlar. Oluşan yağ asidleri hücreye alınarak glukozdan oluşturulan 3-fosfogliserat ile
4.HAFTA Karaciğer Enerji Metabolizması; Kandaki glikoz karaciğer hücrelerinde glikojen yapısında depolanır. Bir kısmı da laktata parçalanır, kısmi olarak yağ oluşumunu destekleyen lipogenezis olayı ile trigliserit sentezlenir. Eğer enerji açığı varsa, depo grigliseridler, yağ asidi ve gliserole parçalanırlar. Karaciğer, başka dokularda yağ asidi ihtiyacı olursa, lipoprotein sentezi ile olaya müdahale eder. Bu sayede yağ asitleri protein tabakası içine hapsedilerek kanda istenilen dokuya gönderilir. Her acil durumda, karaciğer kaslarda bulunan sınırlı glikojen deposuna ek olarak, kana glikoz salgılar. Laktat ve amino asitlerden de glikoneogenez ile yeniden glikoz sentezlenerek kana verilir. 5.HAFTA Kas Hücrelerinde Enerji Metabolizması; Dinlenme halinde, insülin glikozun kas hücrelerinde glikojen olarak depo edilesin sağlar. Gerekli amino asitleri de polimerize protein formunda depolar. Depolanan glikojen, ani olarak gereken enerji ihtiyaçları için bir kenarda rezerv olarak saklanır. Dinlenme halinde enerji, daha çok yağ dokudan sağlanan yağ asitleri ve üretilen keton cisimlerinden karşılanır. Eğer gerekli olan enerji daha geniş zamana uzarsa, hızlıca kan glikozu laktata dönüştürülerek anaerobik glikoz parçalanması ile kimyasal enerji kazanılır. Daha uzun süreler için gerekli enerjide bu sefer yağ asitlerinin yıkımı gerekir. Her seferinde ortaya çıkan biyokimyasal değerler birbirinden farklıdır. 6.HAFTA Kalp Kasında Enerji Metabolizması; Normal yaşamda kalp kası hücresinde enerji açığı glikozun kimyasal yıkımı ile karşılanır. Ancak hastalıklı kalp kasında enerji kaynağı değişir ve laktat kullanır. En çok kullandığı glikoz yanında yağ asidlerini, kısmen keton cisimlerini enerji üretiminde değerlendirir. 7.HAFTA Böbrek Hücrelerinin Enerji Metabolizması; Böbrek proksimal tuüllerde glikoz ve amino asidler geri emilir. Gerekli durumlarda glukoneojenez yolu kullanılarak laktat, gliserol ve amino asidlerden yeniden glukoz sentezlenir. Enerji ihtiyacı her türlü metabolik yol kullanılarak sağlanır. Bunlara glikoz dışında yağ asitleri, keton cisimleri ve amino asit yıkımları ve laktat kullanımı dahildir.
8.HAFTA ORGANLAR ARASI METABOLİK MADDE ALIŞ-VERİŞİ Barsak hücreleri tarafından oluşturulan şilomikronlar, yağ doku ve karaciğer hücreleri tarafından alınır. Karaciğer, kabul ettiği yağ asitlerini farklı dansitede lipoprotein sentezinde kullanır. Lipoproteinler kas ve yağ doku hücreleri tarafından kabul görür. Metabolik artık olarak ortaya çıkan laktat, kas doku, böbrek ve eritrosit tarafından üretilir. Karaciğer ve kalp kası tarafından enerji kullanımında kendine yer bulur. Laktatı kan glikozuna dönüştüren organ yalnızca karaciğer olarak kabul görür. Karaciğer tarafından üretilen keton cisimleri; iskelet kası, kalp kası, böbrekler, sinir sistemi tarafından enerji için kullanılır. Amino asitlerin enerji için kullanılmasında ilk adım iskelet kaslarından serbest bırakılmasıdır. Karaciğer ve böbrek korteksi tarafından değerlendirilir. Yağ doku tarafından kana bırakılan yağ asitleri ise daha çok karaciğer ve böbrekler tarafından alınır. 9.HAFTA Metabolizmada Süreklilik; Sürekliliğin sağlanması, yaşamın devam etmesi anlamına gelir. Bu bağlamda çok sayıda kontrol mekanizmaları geliştirilmiştir. Genel anlamda kontrol hormonlar tarafından sağlanır. Hücre düzeyinde genel olarak işlevden sorumlu olan enzimlerdir. Kullanılan kimyasal enerji olan ATP sentezi asıl reaksiyon yürütücüsüdür. Her bir reaksiyon daha öncesi ve sonrasında gelen basamaklarla koordinasyon sağlamak zorundadır. Ortaya çıkan ısı enerjisini minimum derecede tutmak için, her bir reaksiyon aşaması çok sayıda basamaklara bölünmüştür. Bu sayede ısı canlının tahammül sınırları içinde tutulur. 10.HAFTA Yapısal Elementler; Organizmanın yaşaması için gerekli elementlerdir. Bunlar; Karbonhidrat türlerinden olan heksozlar ve amino asitlere bağlanan amino heksozlerın kullanım alanı oldukça geniştir. Mebran ve reseptör yapılarının en önemli parçasıdır. Mebran dahil diğer hücre organellerinde bulunan glikolipidler ve mukopolisakkaritler içinde yer alırlar. Yine komplike yapıda olan immun sistem komponentlerinin yapısına ve hücre mebranlarına dahil olan gliserol, kolin, kolesterol, sfingozin ve hertürlü yağ asitleri yapı elementleri arasında sayılır. Purin ve primidinler ile pentozlar nükleik asit sentezi ve koenzim yapıları için gereklidir. Amino asitler her türlü resentez olayı ve enzim sentezleri için kullanılırlar.
11.HAFTA Beslenmedeki en büyük nedenlerden biri, gerekli olan yapı elementlerinin hepsini organizmada sentezlenmemesidir. Alınması gereken bu esansiyel maddelere gereksinim duyulur. Eksiklik veya yetersizlik hastalık nedenidir. Yağ asitlerinden linoleik asit, linolenik asit ve araşidonik asit esansiyel yağ asitleri olarak bilinirler. Amino asitlerden de valin, lösin, izolösin, treonin, metiyonin, lizin, fenilalanin, triptofan, histidin ile arjinin esansiyel amino asitler olarak bilinirler. Mineraller de organizmada sentezlenemezler; dışarıdan alınmaları zorunlu yani esansiyel maddelerdirler. Esansiyel besin maddelerinin eksikliğinde gelişme durur, deri hastalıkları ortaya çıkar. Esansiyel yağ asitlerinin eksikliğinde üremede aksaklıklar olabilir. 12.HAFTA Glikozun Hücrelere Kabul Edilmesi; Glukozun ince bağırsak lümeni içinden ince bağırsak epitel hücresi içine geçişi, kolaylaştırılmış diffüzyon ile ve Na-bağımlı transport sistemiyle olur. Bu taşınma olayı, hücre membranında bulunan aktif taşıyıcı proteinler tarafından tek yönlü olarak gerçekleştirilir. Taşıyıcı proteinin bir yanına glikoz bağlanırken diğer ucuna sodyum iyonu yerleşir. Her iki molekül birden hücre içinde serbest bırakılır. Gıda ile alınan glikozun bağırsak epitelinden kana salınması Na+/K+ATPaz pompası ile sağlanır. 13.HAFTA Lipidlerin Hücrelere Kabul edilmesi Gıda ile alınan lipidlerin büyük kısmı trigliserid, biraz fosfolipid ve kolesteroldür. Hepsi birden midede değişikliğe uğramazlar. Asıl ince bağırsaklarda safra ve pankreas sıvısı tarafından nötralize edilir. Değişimde ilk basamak emülsiyon oluşumudur. Emülsiyon partiküllerinde merkezde nonpolar yapılar yer alırlar. Lesitindeki kolin fosfat grubu, serbest kolesteroldeki hidroksil grubu gibi polar yapılar ise dış kısımda yer alırlar. Lipid sindiriminin ikinci basamağında emülsiyon partiküllerine safra tuzlarının katılmasıyla miseller oluşur. Misellerde de nonpolar yapılar merkezde, polar yapılar dış tarafta yer alırlar. Misellerdeki lipidlere enzimlerin etkisi sonucu lipidler hidrolitik olarak parçalanırlar ve parçalanma ürünlerinin de misele katılmasıyla miks miseller oluşur.
14.HAFTA Karbonhidrat Kullanım Bozuklukları