Kas Biyokimyası
Kaslar (effektörler), potansiyel (kimyasal) enerjiyi kinetik (mekanik) enerji haline dönüştüren biyokimyasal makinalardır. Kasların bu işi görmeleri için üç şeye ihtiyaç vardır; 1) Kimyasal enerji, 2) Kasılmayı başlatacak ve mekanik aktiviteyi yani, hız, süre ve kasılma gücünü düzenleyecek bir mekanizma, bu mekanizma sinir sistemidir, 3) Kası, kasılma işleminden sonra ilk durumuna döndürecek bir yol. Bu da genelde diğer bir kas grubu veya elastiki geriye dönüme gibi güçlerle sağlanır.
Kasların iki fonksiyonu vardır; mekanik hareket yapmak ve protein depo etmek. Kaslar, morfolojik, fizyolojik ve biyokimyasal özellikleri bakımından üçe ayrılırlar; çizgili kaslar, düz kaslar ve kalp kası. Kalp kası çizgili olmakla beraber otonom sinir sistemi tarafından kontrol edilmeyle çizgili iskelet kasından ayrılır. Kalp kası hücreleri dallanma gösterirler ve tek çekirdeklidirler.
Düz kaslar; yavaş hareket ederler, fakat fazla enerji harcamadan uzun süre aynı pozisyonda kalırlar. Miyofibrilleri düz ve homojendir. Bilinç dışı çalışırlar. Otonom sinir sistemi tarafından uyarılırlar. Genellikle iç organların yapısında bulunurlar.
İskelet kası hücreleri çok çekirdekli, uzun, silindirik şekildedirler. Bu hücrelere miyosit denir. Bu hücreler morfolojik görünümleri itibariyle kas lifi veya kas teli olarak da bilinirler. Yani, kas lifi deyince bir kas hücresi anlaşılır. Kas hücrelerini fibröz bağ dokusu bir arada tutar. Kan kapillerleri ve sinir lifleri de bu bağ dokusunda seyrederler. Kas hücrelerinin içinde kontraksiyon (yani, kasılıp gevşeme) özelliği gösteren ince fibriller (ipliksi yapılar) bulunur. Bunlara miyofibril denir. Her bir miyofibril santral sinirler tarafından kontrol edilir.
Kas lifleri sarkolemma adı verilen ve sinirler tarafından elektriksel olarak uyarılabilen bir membranla çevrilidirler. Kasın (miyofibrilin) kasılma fonksiyonu gören birimi sarkomerdir. Boyu 2-3 mikrondur. Bir miyofibril sarkomer zincirlerinden oluşmuştur . Sarkomer, elektron mikroskobu ile incelendiğinde birbirini takip eden koyu ve açık bantlar görülür. Koyu bantlar A (anizotropik-, açık bantlarI(isotropik) bantlarıdırlar.A bandı kalın ve ince flamanlarden, I bandı sadece ince flamanlarden, H bandı kalın flamanlardan ibarettir. Sarkomer iki Z çizgisi arasındaki bölgedir.
Kas Proteinleri
Taze bir kas lifinde %75 su ve %20’nin üzerinde protein bulunur. Sarkomer kalın ve ince flamanlar olmak üzere iki tip flamandan oluşmuştur. Kalın flamanlar miyozin; ince flamanlar ise F-aktinle tropomiyozin ve troponinden oluşmuştur.
Miyozin: Kas proteinlerinin %55’ini teşkil eder. MA’sı 460.000 olup bir hekzamerdir. Bir çift ağır zincir ile iki çift hafif zincirden oluşmuştur. Ağır zincirler birbirlerine sarılmış 2 sarmaldan oluşan bir fibröz kısım oluştururlar. Bu fibriler proteinlerin herbirinin bir ucuna yapışık globuler baş kısımları bulunur. Miyozinler bir protein ailesi olup bugüne kadar 10 kadar miyozin ayırd edilmiştir. Kas miyozini miyozin-II’dir. Miyozinin önemli özelliği ATP’yi hidrolize edici aktivite göstermesidir (ATP’az aktivitesi). Miyozin tripsinle sindirildiğinde 2 parçaya ayrılır. Bu parçaların her birine meromiyozin adı verilir. Hafif meromiyozin (LMM) alfa-sarmallı lifler olup suda çözünmezler ve ATP’az aktivitesi göstermezler. Ağır meromiyozin (HMM) de ise hem bir fibröz kısım hem de bir globuler kısım bulunur. Ağır meromiyozinin papain ile sindirilmesi sonucu S-1 ve S-2 şeklinde 2 alt birim ortaya çıkar. S-2 (subfragment) fibröz yapıdadır. ATP’az aktivitesi göstermez ve F-aktine bağlanmaz. S-1, ATP’az aktivitesi gösterir. Her ne kadar ağır meromiyozin (S-1 fraksiyonu) ATP’az aktivitesi gösterse de F-aktinin bağlanması ile katalitik aktivitesi 100-200 kat artar. Miyozinin globuler ucu bir araya gelmiş miyozin moleküllerinin oluşturduğu flamanların üzerinde çıkıntılar oluştururlar. Bu çıkıntılar miyozin ile aktin flamanları arasında çapraz bağlantılar (yan köprücükler) kurarlar. Kasılma olayı bu köprücükleri hareketi ile sağlanır.
Aktin: İki çeşit aktin bulunur. Bunların birisi G-aktin diğeri ise F-aktindir. G-aktin (globuler aktin) ağırlık itibariyle kas proteinlerinin %25’ini oluşturur. G-aktin, magnezyum varlığında fibriler yapıdaki F-aktini oluşturmak üzere kovalent olmayan bir şekilde polimeize olur ve çift sarmallı bir yapı oluşturur. Bu sırada ATP hidroliz edilir. Dolayısı ile F-aktinin G-aktine dönüşmesi için ortama ATP ilave edilmesi gerekir. G-aktin ve F-aktin katalitik aktivite göstermezler. Aktin ve miyozin beraber bir çözelti içine konurlarsa bir kompleks oluştururlar ki bu komplekse aktomiyozin adı verilir. Aktomiyozin 3 miyozin ile 1 aktinden oluşur. Bu kompleks üzerine ATP ilave edilirse aktinle miyozin birbirlerinden ayrılırlar. Aktomiyozin kompleksinde bazı histidin kalıntıları metillenmiştir. Böylece 3-metil histidin meydana gelir. Aktomiyozin parçalandığında 3-metil histidin açığa çıkar ve idrarla atılır.İdrarda 3-metil histidin tayini kas yıkımının bir göstergesidir. Çizgili kasta kütleleri bakımından önemsiz, ancak fonksiyonları bakımından önem taşıyan bazı proteinler daha vardır. Bunlardan tropomiyozin, F-aktine yapışan alfa ve beta olmak üzere iki zincirden oluşan bir fibröz moleküldür. Tropomiyozin, bütün kaslarda ve kas benzeri yapılarda bulunur. Troponin sistemi çizgili kaslarda bulunup 3 ayrı proteinden oluşur. Troponin T(TpT), tropomiyozine bağlanır. TpI, F-aktin-miyozin etkileşmesini inhibe eder ve yine troponinin diğer komponentlerine bağlanır. TpC, kalsiyum bağlayıcı bir proteindir. Her TpC molekülü 4 adet Ca+2 iyonu bağlayabilir. Çizgili kasın ince flamanları F-aktin, tropomiyozin ve troponinin 3 çeşidi olan TpC, TpI ve TpT’ den oluşmuşlardır.
Alfa-Aktinin: İnce flamanların bağlandığı Z-çizgilerini (Z disklerini) oluşturur.
Titin: Bilinen en iri moleküldür. 26.926 aminoasitten oluşmuştur. Üçüncü bir flaman sistemi yapar ve muhtemelen kasılıp geri bırakılan kasın tekrar eski halini almasını sağlar. Büyük, lineer ve elastik bir proteindir. Kalın flamanların iki Z-diskine bağlanmalarını, böylece flamanların bir arada tutulmalarını sağlar.
Nebulin: İnce flamanları sarar.
Distrofin: Kas proteinlerinin çok az bir kısmını (% 0,002) oluşturur. Kas hücresinin plazma membranının sitoplazmik kısmında bulunur. Miyofibrilleri membrana bağlar. Eksikliğinde Duchene Muskular Distrofi (DMD) ve Becker Muskular Distrofi (BMD) adı verilen iki önemli hastalık meydana gelir. DMD’de distrofin hiç yoktur. Hastalık 2-5 yaşlarında başlar ve ölümle sonuçlanır, 20 yaşları civarında. BMD’de bu proteinin farklı büyüklükte olan bir şekli bulunur. Hastalar uzun süre yaşarlar, bazen sağlıklı kişiler gibi olurlar.
Desmin Ve Vimentin: Miyofibriller arasında ara flamanları oluştururp miyofibrillerin birbirlerine bağlanmalarını sağlarlar.
Kas Kasılması
Kas kasılması, ATP hidrolizi ile sağlanır. Bu hidrolize proteinlerdeki yapısal değişiklik eşlik eder. Kasılma esnasında ince flamanlar kalın flamanların arasına doğru kayarlar. Yani sarkomerin boyu kısalır. Buna “kayan flaman teorisi” denir. Kasılma olayı miyozinin globuler kısmının F-aktinflamanlarına bağlanması ve ayrılması ile sağlanır. Miyozinin globuler kısmının F-aktine bağlanması miyozin başının ATP’az aktizitesini büyük oranda arttırır. ATP’nin hidrolizi sonucu miyozin başında yapısal bir değişiklik meydana ve sarkomerin merkezine doğru bükülür.Bu bükülmeye ince flamanların merkeze doğru kayması eşlik eder.
Kasılma Olayı Beş Safhada Gerçekleşir: 1-Miyozin başı ATP’yi hidroliz eder fakat hidroliz ürünlerini salıvermez. Miyozin başının ATP bağlaması için Mg+2 iyonuna ihtiyaç vardır. 2-ADP ve Pi tutan miyozin başı lif ekseni ile 90 derece yaparak F-aktin ile bağlanabilir bir şekil alır. Fakat, TpI’nin yaptığı inhibisyondan dolayı bağlanmadan bekler. 3-Kas uyarıldığında TpI’nin yaptığı inhibisyon ortadan kalkar ve aktin miyozine bağlanır. Aktinin miyozine bağlanması sonucu ADP ve Pi salıverilir. Bunun sonucu bir enerji boşalması meydana gelir. Miyozin başı için en düşük enerji 45 derece olduğu için miyozin aktini sarkomerin ortasına doğru (10-15 nm) çekerek açısını 90 dereceden 45 derece dolaylarına getirir ve kasılma meydana gelir. 4-Miyozin-aktin (aktomiyozin) kompleksine yeni bir ATP bağlanır. 5-Aktin miyozinden ayrılır. Böylece yeni bir kasılma fırsatı doğmuş olur.
ATP’nin Kasılmadaki Rolü: Flamentlerin kayışını sağlayan oluşumlar kalın flamentlerden çıkan ve ince flamentlere doğru uzanarak onlarla temas eden çapraz köprücüklerdir. Eğer bir çapraz köprü aktive edilirse bu çapraz köprü kalın flamentin ekseni boyunca ve ona paralel olarak hareket eder. Eğer bu esnada çapraz köprü ince bir flamente yapışırsa bu kürek hareketi sayesinde ince flament A bandının ortasına doğru çekilir. Bunun sonucu sarkomer kısalır. Çapraz köprünün tek bir hareketi esnasında ince flament kalın flament boyunca ancak çok az miktarda hareket edebilir. Ancak tek bir kontraksiyon esnasında çapraz köprüler bir defa hareket etmezler. Müteaddit hareketler yaparlar. Herhangi bir kontraksiyon esnasında belli bir anda çapraz köprücüklerin %50’si ince flamentlere yapışmış olabilirler. Bunların diğer yarısı serbest fakat yapışmaya hazır beklemektedirler. Her globüler kısmın bir aktini bağlayabilen kısmı bir de ATP’yi hidrolize ederek enzimatik aktivite gösteren bölgesi vardır. Miyozin molekülleri bir kalın flament boyunca zıt yönde uzanmış şekildedirler. Dolayısı ile bunların kuyruk kısımları sarkomerin merkezine doğru uzanmış olur. Bu yüzden globüler uçların oluşturdukları köprüler merkeze doğru yönelmiş olurlar. Böylece sarkomerin iki ucunda bulunan ince flamentleri kasılma esnasında merkeze doğru çekebilirler.
ATP’nin Kasılmadaki Rolü (Devam): Miyozinin globüler kısmı ATP’yi ADP ve inorganik fosfata parçalar. Globüler kısmın ATP az bölgesinin ATP’yi aktif bölgeye bağlayabilmesi için Mg iyonuna ihtiyaç vardır. ATP’nin parçalanması miyozin molekülünün aktine bağlanmasından önce meydana gelir. Boşalan enerji köprücüklerin hareketinde kullanılır. Kontraksiyon esnasında köprücükler devamlı olarak aktive yapışırlar ve koparlar. Bu köprücüklerin her hareketi esnasında 1 ATP parçalanır. Miyozin köprücükleri aktine çok sıkı yapışırlar. Kasılmanın devam etmesi için bu bağın koparılması gerekir. Bu da ancak yeni bir ATP’nin miyozine bağlanması ile sağlanabilir. Bu şekilde aktin ve miyozin molekülleri birbirinden ayrılmış olurlar. Bundan sonra serbest kalan miyozin köprücüğü kendisine bağlanmış olan ATP’yi parçalar ve yüksek enerjili miyozini oluşturur. Bu miyozin de aktin molekülündeki başka bir yere tutunur. O halde ATP’nin köprücük hareketinde iki önemli rolü vardır. Birincisi ATP’nin parçalanması esnasında meydana gelen enerji çapraz köprücüklerin hareketinde kullanılır. İkincisi ATP’nin miyozine bağlanması aktin ve miyozin arasındaki bağı koparır. Bu şekilde yeni bir köprücük hareketi için başlama imkanı doğmuş olur. Nitekim, ATP yokluğunda rigor mortis (ölüm katılığı) meydana gelir.
Kas Kasılmasının Düzenlenmesi
Kasın kasılmasının genel mekanizması yukarıda anlatıldığı gibidir. Kasılmanın başlamasında ise Ca2+ bir anahtar düzenleyici rolü oynar. Çizgili kaslarla düz kaslarda kasılmanın başlama mekanizması birbirlerinden biraz farklıdır. Çizgili kasta daha çok aktine dayalı düzenleme düz kasta ise miyozine dayalı düzenleme mekanizması vardır. İstirahat halinde çizgili kasın kasılması ince flamana bağlı olan troponin tarafından inhibe edilir. Bu inhibisyonu sağlayan troponin I’dır.
Çizgili kas uyarıldığında sarkoplazma (kas hücresi plazması) retikulum içinde bulunan Ca2+ sarkoplazmaya salıverilir. İnce flamentlerin üzerinde bulunan TpC üzerindeki Ca2+ bağlama yerleri Ca2+ tarafından işgal edilir. TpC’nin Ca2+ bağlaması TpI’nın yaptığı inhibisyonu ortadan kaldırır ve tropomiyozinde de bir yapı değişikliği meydana getirir. Bu değişiklikler sonucu miyozin başı F-aktinle birleşir ve hidroliz edilmiş ATP’in salıverilmesi sağlanır. Olay şöyle şematize edilir: Ca2+ > troponin > tropomiyozin > aktin > miyozin (ATP’az enzimi).
Gevşeme sırasında ise; 1) Ca2+ sarkoplazmadan aktif taşınım ile sarkoplazma retikulum içine taşınır. Sarkoplazmik retikulumda Ca bağlayan kalsekuestrin isimli bir protein bulunur, burada depo edilir, 2) TpC, Ca2+’u kaybeder, 3) Troponin I, tropomiyozini de etkileyerek F-aktin-miyozin etkileşimini inhibe eder, 4) Miyozin başına bir ATP bağlanarak miyozin F-aktinden ayrılır.
Düz kasta ise kasılma yine Ca2+ ile başlatılır. Bu kalsiyumun ana kaynağı ekstraselüler sıvıdır. Ancak, F-aktinle miyozinin etkileşmelerini engelleyen bir miyozin hafif zinciri (P-hafif zinciri) bulunur. Kontraksiyonun başlaması için bu inhibisyonun ortadan kalkması gerekir. Bu da yine kalsiyum tarafından başlatılan bir seri rxn sonucu p-zincirinin fosforilasyonu ile sağlanır. Yani p-hafif zinciri fosforile edilince inhibisyon ortadan kalkar ve kasılma başlar.
Düz kaslarda sarkoplazmaya bağlı miyozin hafif zinciri kinazı bulunur. Bunun aktivasyonu için Ca2+’a ihtiyaç vardır. Ca2+ kalmodülüne bağlanınca kalmodülünde bu kinaza bağlanır ve onu aktive eder. Aktifleşmiş kinaz da p-hafif zincirini fosfor ile eder. Düz kas ile çizgili kas miyozinlerinin hafif zincirleri birbirlerinden farklıdır. Düz kaslarda, kasılma olayında kaldesmon isimli bir protein de rol oynar. Düşük Ca2+ düzeylerinde tropomiyozin ve aktine bağlanır. Bu da aktinin miyozinle etkileşmesini önler ve kazı gevşek durumda tutar. Yüksek Ca2+ değişimlerinde ise Ca2+-kalmodulin kaldesmon bağlar ve bunu aktinden uzaklaştırır. Böylece aktin serbest kalır ve miyozinle birleşerek kasılma başlar. Kaldesmon da fosforilasyon ve defosforilasyona maruz kalır.
Kaldesmon, düz kasta kasılma biriminin çatısını örgütlemeye de katılır. Bazı ilaçlar (özellikle antipsikotatik ilaçlar) kalmoduline bağlanarak bunun kalsiyuma bağımlı enzimlere etkisini önlerler. Böylece düz kas kasılmasını da nhibe ederler. Ca2+ > kalmodulin > protein kinaz > p-hafif zincirini fosforile eder.
Katekolaminler (özellikle epinefrin) düz kas kasılmasını azaltırlar. Epinefrin cAMP aracılığı ile miyozin hafif zincir kinazını fosforile ederek inaktif hale getirir. Fosforile enzim Ca-kalmodülinle bağlanamadığından kas kasılmaz. Bu mekanizma astım tedavisinde kullanılır. Astım tedavisinde kullanılan spreylerde epinefrin bulunur. Epinefrin bronşların sıkışmasını (kasılmayı) engeller (beta-reseptör etkisi). Teofilin de aynı etkiyi yapmaktadır. Epinefrinin yan etkilerinden dolayı günümüzde daha çok teofilin kullanılmaktadır.Teofilin fosfodiesteraa enzimini inhibe ederek cAMP düzeyinin yüksek kalmasını sağlar.
Kasta Enerji Metabolizması
Kas metabolizmasının iki önemli amacı vardır; ATP üretmek ve kas kitlesini muhafaza etmektir. Kasta ATP üretiminin çeşitli kaynakları vardır. Bunlar; glikoliz, oksidatif fosforilasyon, fosfajenler (kreatin fosfat), ADP, yağ asidlerinin oksidasyonu, keton cisimleri. Kasla ilgili iki önemli siklus vardır; cori siklusu ve glukoz-alanin siklusu.
İskelet kasındaki ATP miktarı, kasılma sırasında kısa ömürlü olup, yaklaşık 1-2 saniyelik bir zaman için gerekli olan ATP’yi sağlayabilir. Dolayısı ile kasılmanın devamı için sürekli ATP sağlanmalıdır. Yavaş iskelet kasında ATP’nin ana kaynağı oksidatif fosforilasyon, hızlı iskelet kasında ise anaerobik glikolizdir. Düz kaslar çizgili kaslara göre çok az enerji kullanırlar. Kreatin fosfat gibi fosfojenler hemen kullanılabilecek yüksek enerjili bir fosfat sağlayarak ATP’nin hızlı sentezini sağlar. İstirahat durumunda ise ATP ve kreatinden tekrar kreatin fosfat sentezlenerek depo edilir.
Kreatin fosfat sentezini sağlayan enzim kreatin fosfokinaz (CPK) – kreatin kinaz (CK) enzimi olup akut veya kronik kas hastalıklarında klinik teşhise yardımcı olur. CK için Mg2+ aktivatördür. ADP ve ATP tuzları şeklinde fonksiyon görür. Ancak, optimum konsantrasyonu çok önemlidir. Fazla Mg2+ enzimi inhibe eder. Bu yüzden fazla Mg2+ kaslar üzerine uyuşturucu etki yapar. Kreatin, kasta arginin ve glisin amino asitlerinden sentezlenir. Proteinlerin yapısında yoktur. Kreatinin idrarla atılır. Önemli bir böbrek fonksiyon testidir.
Kas glukozunun iki kaynağı vardır. Birisi kan glukozunun insülinin etkisi ile hücre içine girerek kullanılması, ikincisi ise kas glikojenidir. Kasta önemli miktarda glikojen vardır. Fazla kasılma durumunda devamlı glukoz sağlamak için glikojenin yıkılması gerekir. Bu işlem glikojen fosforilaz enziminin hormonlar tarafından cAMP’ye bağımlı aktivasyonu ve kovalent modifikasyonu ile sağlanır.
Fosforilaz b (inaktif) > fosforilaz a (aktif). Fosforilaz b’nin fosforilaz a’ya aktifleşmesini sağlayan fosforilaz b kinaz enzimidir. Ca2+, bu enzimin aktivasyonunu fosforilasyon ile arttırır. Dolayısı ile Ca2+ sadece kas kasılmasını aktive etmekle kalmaz, aynı zamanda enerji kaynağı olan ATP’yi sağlayacak bir yolu da aktive eder. Kaslarda ATP’nin dördüncü kaynağı ADP’den ATP üretilmesidir. Bu reaksiyonu katalize eden enzim miyoadenilat kinaz enzimidir. Böylece, iki ADP’den bir ATP ile bir AMP teşekkül eder. 2ADP > ATP + AMP. ATP üretimi ile bütün bu reaksiyonlar beraber koordineli olarak çalışarak kasta, kasılma esnasında bile, her zaman belli miktarda ATP bulunmasını sağlamakta yani ATP’nin eksilmesini engellemektedirler.
İstirahat halindeki kasta bu reaksiyonların tamamı çalışır. Aktif kasta ise anaerobik glikoliz ve kreatin fosfattan ATP sentezlenir. Anaerobik glikoliz sonucu sentezlenen laktat karaciğere taşınarak glukoneogenezde kullanılır (Cori siklusu).
Glukoz-Alanin Siklusu
Bu siklus sayesinde kastan karaciğere amonyak taşınarak üreye çevrilir. Bu amonyak, aminoasit katabolizması sonucu oluşur. Çünkü kasta dallı-zincirli aminoasit kullanımı fazladır. Karaciğerden de kasa aminoasitlerin karbon iskeletinden glukoz sağlanır. Kas proteinlerinin başta gelen fonksiyonu kasılmayı ve dolayısı ile hareket etmeyi sağlamaktır. İkinci önemli fonksiyonu ise enerji depo etmektir. Çünkü insanlarda depolanmış enerjinin yağdan sonraki ana kaynağı iskelet kası proteinidir. Dolayısı ile uzun süreli besinsel kalori yetersizliğinde kas proteinleri de kullanılır. Kas dokusu bazı aminoasitlerin sentezinde bazılarının ise yıkımında önemli bir yer tutar. Memelilerde, kas dokusu dallı-zincirli aminoasitlerin katabolize edildiği en önemli yerdir. Yani, kasın diğer bir önemli enerji kaynağını oluştururlar.
Bu amino asitlerin amino grubu glutamat ve alanin sentezinde kullanılır. Transaminasyonla alanin sentezinde kullanılan piruvat glikolizden gelir. Kastan gelen alanin karaciğerde glukoneogenezle piruvat üzerinden tekrar glukoza çevrilir amino grubu ise üreye çevrilerek idrarla atılır. Bu siklusa glukoz alanin siklusu adı verilir. Çalışan kasta amonyak ortaya çıkar. Bu amonyağın kaynağının adenilat deaminaz enziminin katalizörlüğü ile IMP’e deamine edilen AMP olduğu anlaşılmıştır. Açığa çıkan amonyak yine alanin vasıtası ile karaciğere taşınır. IMP ise tekrar AMP’a dönüştürülebilir.
Nitrik Oksit (NO)
Kan damarlarının düz kasını gevşetir. NO sentaz enzimi etkisiyle arginin > sitrulin + NO reaksiyonu oluşur. NO sentazın 5 koenzimi vardır. Bunlar, NADPM, FAD, FMN, hem ve tetrahidrobiopterin. Üç çeşit NO sentez vardır; 1) nNOS (nöronal); ilk defa nöronlarda bulunmuştur, 2) iNOS; indüklenebilir, makrofajlarda baskındır, 3) eNOS (endotelyal); ilk defa endotallerde bulunmuştur.
Kas Yorgunluğu
Kas yorgunluğu 3 sebepten dolayı meydana gelir; proton birikmesi (laktattan dolayı), oksijenin tükenmesi ve enerji depolarının tükenmesi.
———————————————————————————————-
Kemik Dokusu Biyokimyası
Kemik dokusu; vücudun şeklinin ve postürünün oluşumunu sağlayan iskelet sistemini oluşturur. İskelet sisteminde eklemleşmeleri sağlar. Dokuların korunmasını (beyin, omurilik, akciğerler) sağlar. Metabolizması değişik hormonlar tarafından düzenlenen iyonların (kalsiyum, fosfor, sodyum, mağnezyum gibi) deplanmasını sağlar.
Kemik kalsiyum ve fosfat iyonları plazmadaki kalsiyum ve fosfat iyonları ile dinamik bir denge halinde bulunur. Bu denge değişik hormonların etkisiyle düzenlenir. Dinamik bir doku olan kemik dokusunda kalsiyum ve fosfor sürekli olarak depolanmakta ve salıverilmektedir. Kemik dokusu; hücreler (osteosit), lifler ve ara maddeden (matriks) oluşur. Ara madde; organik matriks ve inorganik bileşiklerden oluşur. Hücreler; osteoblastlar, osteoklastlar, osteositler, osteoprogenitor isimli hücreler bulunur.
Lifler; kollagen lifler; kemiğe kuvvetli bir gerilme direnci sağlar. Kollogen lifler düzenli bir ağ yapısı oluştut ve bu ağ yapısı içinde Kalsiyum fosfat çökeltileri ve çeşitli mineraller birikmiş halde bulunurlar. Kemik dokusunun yapısında hacminin yaklaşık %25 kadarını, ağırlığının ise yaklaşık yarısı kadarını inorganik bileşikler ve çözünmeyen mineraller oluşturur. İnorganik bileşikler dışında kalan kısma; organik matriks adı da verilir. Mineral taşımıyan kemik dokusu; osteoid olarak adlandırılır. Kemik dokusunun matriksinde; tendonlarda ve deride bulunan tip I kollagen fibrilleri bulunur ve yapı benzerliği göstermesine rağmen kemik kollageninin mekanik gücü ve yoğunluğu diğer doku kollagen fibrillerinin mekanik gücü ve yoğunluğundan daha fazladır.
Ara madde (matriks); liflerin içinde yüzdüğü ve liflerin arasını dolduran maddedir. Matriks; ekstrasellüler sıvı, tropokollagen, proteoglikanlardan (kondriotin sülfat, hiyalüronik asit), sialoproteinler, lipidler ve inorganik mineraller ve tuzlardan oluşur. Kemik oluşumu sırasında osteoblastların salgıladığı; tropokollagen, mukopolisakkaritler (hiyalüronik asit, kondriotin sülfat), sialoproteinler, lipidler organik matriksi oluştururlar. Organik matriks olgunlaşma sırasında ağ şeklinde çözünmeyen fibriller bir yapıya dönüşür. Çevredeki interstisyel sıvıdan sağlanan kalsiyum ve fosfat iyonlarının çökelmesi ile mineralizasyon başlar. Organik matriks; kemik ve diş yapısına florid iyonunun katılması, kristal ve amorf kalsiyum fosfat oranını artırarak dokunun sertleşmesini sağlamaktadır. Olgunlaşma (büyüme) döneminde ve kemiklerin hasar görmesi sonrasında onarılması sırasında kalsifikasyon olarak adlandırılan kemik tuzlarının oluşumu ve mineralizasyon büyük önem taşımaktadır.
Fetal kemikler; yumuşak ve esnektir. bileşiminde; kollogen ve kondriotin sülfat bulunur, fakat kalsiyum ve fosfat iyonlarının miktarları erişkine göre azdır. Bu iyonlar; (kalsiyum, fosfat) fetal kemiklerde çökelerek (mineralize ederek) kemikleşme gerçekleşir. Mineralizasyon arttıkça kemikler erişkin kemiğinin sertliğine ulaşır. Doğumdan sonra gittikçe artan kalsiyum ve fosfat iyonları doğum sırasında yumuşak ve esnek olan kemiklerin giderek sert ve kırılgan özellik kazanmasına yol açar.
Erişkinde kemik dokusunun mineral fraksiyonunda önemli miktarda Ca 3 (PO4)2 bulunmakta ve karbonat, florid, hidroksid, sitrat bileşikleri de diğer mineral bileşiklerini oluşturmaktadır. Erişkin iskeletinde bulunan yaklaşık 1-1,2 kg kalsiyumun yaklaşık %98 kadarı hidroksiapatid (Ca 10 [PO4 ]6 [OH]2) kristalleri şeklinde bulunur. Vücutta bulunan; Mg+² iyonlarının yaklaşık %60’ı, Na+ iyonlarının yaklaşık %50’si, sitratın yaklaşık %70’i ve K+ iyonlarının küçük bir kısmı kemik dokusunda bulunur. Emilim sonrasında kanla taşınan Ca kemiklerde depo edilir. Vücut kalsiyumun yaklaşık %99’u kemiklerdedir.
Kemiklerdeki kalsiyumun büyük kısmı mikrokristaller şeklinde, az miktarı ise amorf kalsiyum çökeltileri şeklinde bulunur. Mikrokristaller; osteokalsin isimli proteine bağlanmaktadır. Osteokalsin ve K vitamini; kemik ve dişlerde Ca metabolizmasında önemli rol oynar. Osteokalsin yapısında 49 aa bulundurur ve hidroksiapatit kristallerine güçlü bir şekilde bağlanır. Osteoblastlarda osteokalsin sentezini; 1,25- dihidroksikolekalsiferol hızlandırır. Fosfoserin ve fosfotreonin adı verilen fosfat grubu taşıyan çok sayıda fosfoprotein bulunur. Kemiklerde bulunan ve osteonektin adı verilen protein ise; asidik glikoprotein yapısındadır ve hidroksiapatite sıkıca bağlanarak kemiğe sağlamlık kazandırır. Osteonektin; apatit yapısına osteokalsine göre beş kat daha güçlü bağlanır ve yapısında kollagen ve mineral bağlayabilen farklı bölgeler taşımaktadır.
Dolaşımda düşük miktarlarda bulunan osteokalsin düzeyi; paget hastalığında, hiperparatiroidizmde ve renal osteodistrofide artmaktadır. Kemik ve dişlerde bulunan kristal yapılar arasındaki iyonik ilişkinin belirlenmesinde birim hücre tanımı kullanılır. Birim hücre yapısını iyonik ilişkiler için gerekli olan en az sayıdaki iyonlar oluşturur. Bir kristal yapıda yüzlerce veya binlerce birim hücre bulunur. Birim hücrede bulunan iyonların genel kimyasal formülleri Ca 10 (PO4) 6 X 2 şeklinde yazılır. Ca 10 (PO4) 6 X 2 formülünde; X yerinde F olduğunda floroapatid, OH olduğunda ise hidroksiapatit oluşmaktadır.
Kemik mikrokristallerinde hidroksiapatitin yapısına ek olarak Ca CO 3 ve Ca F2 de katılabilir. Amorf çökeltilerin azalması ve mikrokristal yapının giderek yaygınlaşması sonucu kemik yaşlanmaktadır. Hidroksiapatitler Ca ve PO4 iyonlarının birbirine olan ilgilerinden dolayı dayanıklı yapılar oluştururlar. Kemik dokusundaki apatitlerde Ca/P oranı 10:6 şeklindedir. Bunlarda önemli miktarlarda ve değişik oranlarda başka iyonlar da bulunur. Apatitlerin kuru ağırlığının %5’ini karbonat, %1-2’sini sitrat, %1-2’sini sodyum, %0.5 -1’ini magnezyum, % 0.2- 0.5’ini ise potasyum ile klor oluşturmaktadır. Apatitlerin yapısında düşük miktarlarda; çinko, manganez, molibden, demir, bakır, kurşun, kalay, aliminyum ve bor gibi elementlerdde bulunmaktadır.
Hidroksiapatit kristal yapısında bulunan kalsiyum diğer iyonlarla yer değiştirebilmektedir. Kemiklerin ve dişlerin yapısına florid iyonunun katılması, kalsiyum fosfat oranını artırarak dokunun sertleşmesini sağlamaktadır. Kemik kalsiyum ve fosfat iyonları ile plazma kalsiyum ve fosfat iyonları dinamik bir denge halinde bulunur. Kemik dokusunda; kalsiyum ve fosfor sürekli olarak depolanmakta ve salıverilmektedir. Kemik dokusunda sürekli olan osteoblastik ve osteoklastik aktivite, kemik bileşimi ve yapısının devamlılığını dengeli bir şekilde sağlar.
Kemiklerin yeniden sentezi ve rezorpsiyonu; büyümenin durmasından sonra da, ömür boyu, sürekli ve dengeli bir şekilde devam eder. Osteoblastlarda bulunan ve mineralizasyonu inhibe eden alkalen fosfataz aktivitesi, kemik metabolizması bozukluklarından raşitizm, osteomalasi, hiperparatiroidizm ve osteoblastik aktivite artışına yol açan çeşitli hastalıklarda artış gösterir. Paratiroid hormon, kalsitonin ve 1,25- dihidroksikolekalsiferol gibi hormonların kontrolü altındadır. Ayrıca; kemik büyümesi ve metabolizmasında; steroid yapıdaki seks hormonlarının da etkileri vardır. Ergenlik döneminde büyüme testesteron ve östrojenler tarafından hızlandırılır. Kadınlarda menapoz sonrası görülen kemik kütlesinin kaybının östrojen uygulanması ile kısmen önlenmesi veya yavaşlatılması sağlanır.
D vitamini, A vitamini ve C vitamini; iskelet sisteminin normal gelişmesi ve büyümesi için gereklidir. C vitamini (askorbik asit) eksikliğinde kollagen sentezi bozulmakta, hatalı kalsifikasyonlar görülmektedir. D vitamini yetersizliklerinde, bilhassa çocuklarda, raşitizm oluşmaktadır. Klinik olarak X bacak ve O bacak şeklinde iskelet deformiteleri oluşmaktadır. Glukokortikoidler kemiklerde; demineralizasyona neden olurlar, barsaklardan Ca emilimini, osteoblast fonksiyonlarını, D vitamininin aktif metabolitlerine dönüşümünü ve biyolojik aktif ürünlerinin etkilerini inhibe ederler.
İskelet sisteminin gelişmesinde ve kemik metabolizmasının düzenlenmesinde; tiroid hormonları, büyüme hormonu, somatomedinler, insülin ve peptid yapıda olan büyüme faktörleri önemli rol oynarlar ve etkilidirler.
———————————————————————————————–
Koenzimler
Koenzimler; enzimatik fonksiyon için gerekli, protein yapıda olmayan, maddelerdir. Koenzimlerin çoğunun esas yapısını vitaminler oluşturur. İşte bundan dolayı bu konu vitaminlerle iç içedir diyoruz. Hatta o kadar iç içedir ki, hayat aminleri manasına gelen vitamin kavramı daha çok bu koenzimlerle önemini kazanır. Hidrolitik etki yapan enzimlerin dışında kalan enzimlerin genel olarak bir koenzimi veya benzer etkiye sahip küçük yapıda bir grubu vardır. Koenzimler; oksiredüksiyon, grup transferi, izomerizasyon, kovalan bağ oluşturma ve sentez gibi birçok çeşit reaksiyonda aktif rol oynamalarına karşılık sınıflandırılmasında basitçe iki ana gruptan bahsedilir. Genel kabule göre koenzimler; hidrojen transferi yapan koenzimler ve hidrojen dışındaki grupları transfer eden veya birleştiren koenzimler olmak üzere iki grupta değerlendirilirler. Bazı literatürde istisna gruplamalar görebilirsiniz. Mesela genel olararak koenzimler dışında tutulan fonksiyonları ve enzimlerle ilgisi yönünden koenzimlere benzeyen ATP ve benzeri enerji transferi yapan moleküller 3. bir grup olarak sınıflamaya dahil edilirler.
Enzimler anlatılırken genel olarak isimlendirmelerden bahsederken, enzimin koenzime benzer etki ve fonksiyonlar için bir prostetik gruptan bahsedilir ve bu kısım dışındaki protein yapısı apoenzim olarak isimlendirilir. Prostetik grupla beraber olduğu yapıya yani enzimin bütünlük haline de holoenzim denir. Enzimler, pek azı istisna edilirse, özel bir prostetik grupla etki gösterirler. Çoğu kere bu prostetik grup enzime sıkı sıkıya bağlı ya da kolayca çözünebilen başlı başına bir organik bileşiktir. İşte bu farklılıklar dolayısıyla koenzim sözü de farklı anlamlarda kullanılabilmektedir. Bazen prostetik grupla eş anlamlı gibi tarif edilip kullanılsa da esas doğru olarak koenzim diye, enzimin protein yapısından ayrı, çou defa çözünüp diyalizle de ayrılabilen, esas aktiviteden sorumlu organik bileşiklere denilmektedir.
Koenzimli enzimler koenzim molekülü ile birlikte olmadıkça aktivite gösteremezler. Koenzim ifadesini bu ikinci organik molekül tarifine göre kullanırsak o zaman koenzimler; bağlı oldukları enzimin 2. Bir substratı gibi düşünülebilirler. O zaman, yani böyle bir düşünce ile, enzimatik reaksiyon daha kolay anlaşılacaktır. Bildiğiniz gibi, substrat enzimatik etki bir değişikliğe uğrar. Aynı değişiklik bire bir, fakat tersine olarak,koenzimde de gerçekleşir. Yani substrat okstlenirse; koenzim redüklenir. Tersi reaksiyon da olur. Bu sizi bir hususta yanıltmasın. Enzimlerin anlatımında kullanılan “enzimler reaksiyondan değişmeden çıkarlar” ifadesi protein kısmı için yani apoenzim için tam olarak doğrudur. Aslında ifade koenzim için de doğrudur. Ancak izahı gerekir. Şöyle ki; biyolojik ortamda bir enzimatik reaksiyonda redüklenen koenzim, sisteme paralel çalışan bir başka reaksiyonda okside edilerek rejenere edilmiş olur.
Üstteki görselde bulunan karşılıklı bu iki reaksiyon anaerobik şartlardaki glikolizde gerçekleşir. Anarebik glikolizde; zorunlu laktat oluşması pahasına oluşur çünkü, NAD+ rejenerasyonuna ihtiyaç vardır. Aksi halde glikoliz devam edemez. Aerobik yani oksidatif şartlarda ise bu rejenerasyon mitokondride gerçekleşir. İşte substrata benzer bir ilişki içinde olan koenzimlere aynı zamanda kosubstrat da denilmektedir. Koenzimlerin enzim proteinine çok gevşek bir şekilde nonkovalent olarak bağlı olup enzim proteininden ayrılabilenleri kosubstrat olarak adlandırılırlar.
İki sınıf tasnifine göre koenzimleri sayacak olursak: 1) Proton (H+ iyonu) aktarılması (oksido-redüksiyon reaksiyonları) ile ilgili koenzimler; NAD+, FMN, NADP+, FAD, lipoik asit, koenzim Q. 2) Proton dışındaki grupları (aldehit, açil, amino, karboksil ve diğer grupları) aktaran koenzimler; koenzim A (Ko-A), tiamin pirofosfat, pridoksal fosfat, biotin, kobalamid (B12 vitamini koenzimleri), folat koenzimleri, şeker fosfatları, sitokromlar, FeS bileşikleri, bakırlı bileşikler (bakırlı koenzimler), serbest nükleotitler. Serbest nükleotitler, bazı literatürlerde ayrı sınıf olarak sayılmaktadır. FeS bileşikleri elekron transfer ettiği için bazılarınca birinci grupta sayılmaktadır.
Hidrojen Transfer Eden Koenzimler: Bu guruptaki koenzimlerin en meşhurları ve en fazla reaksiyona katılanları NAD+ ve NADP+’dır. Her iki koenzim de niyasin (nikotinamid, B3 vitamini) vitamininden türemiş koenzimler olup fonksiyon bakımından da benzeşirler ancak, kesinlikle birbirlerinin yerine geçmezler. Yapısal olarak sadece NADP+ nin bir fosfat fazlalığı vardır. NAD+ eski literatürlerde DPN (Difosfo pridin nükleotid) veya koenzim I olarak da isimlendirilen bu koenzim çok önemli oksido redüksiyon olaylarında rol alır. NADP+ de eski literatürlerde TPN (trifosfo pridin nükleotid) ve koenzim II olarak adlandırılmıştır. Yine önemli bir oksido redüksiyon koenzimidir. Dinükliotid ifadesi nükleik asitlerde gördüğümüz; [bir baz + bir şeker + bir fosfat] yapısının iki kere tekrar ediliyor görünmesindendir. NADP+’de bu yapıdan farklı olarak ikinci ribozun ikinci karbonundaki OH gurubu ile bir fosfat esteri daha bağlanmıştır. Nikotilamid nükleotidleri, hem sitozolda (laktatdehidrogenaz) ve hem mitokondride (malat dehidrogenaz) yer alan bir çok dehidrogenazların koenzimi olarak yaygın bir rol oynarlar. Bu nedenle karbonhidrat, yağ ve aminoasit metabolizmasını etkileyen bir çok metabolik yolun kilit yapı taşıdır. NADP+’ye bağlı dehidrogenaz veya redüktazlar, çoğunlukla, indirgeyici sentezle ilişkili yollarda (pentoz fosfat yolu) yer alır. Hem NAD+ hem NADP+ da H+ ve elektron transfer görevi nikotinamid kısmına aittir. Substrattan gelen iki hidrojenden biri koenzime bağlanıp onu redüklerken diğeri proton olarak (H+) ortama verilir.
Koenzimleri tarif etmeye çalışırken söylediğimiz bir hususu burada bir kere daha tekrar etmekte fayda var. Bu koenzimler apoenzime çok gevşek olarak bağlanmışlardır diyalizle enzimden kolayca ayrılabilirler. Bu koenzimler; redoks reaksiyonlarında rol alırlar. İlk akla gelen ilgileriyle enerji metabolizmasında ve yağ asit sentezinde rol alan koenzimlerdir ama çok değişik yerlerde de devreye girerler.
NAD+, NADH+H+ Koenzim Çiftinin Rol Aldığı Başlıca Reaksiyonlar: Alkol DH (alkol metabolizmasında ve retinada görme olayında rol alır), GA-3-P DH (glikolizde), LDH (glikolizde), piruvat DH (glikolizde), izositrat DH (TCA siklüsünde), alfa keto glutarat DH (TCA siklüsünde), malat DH (TCA siklüsünde). Ayrıca; keton cisimlerinin dönüşümünde, çeşitli aldehitlerin oksidasyonunda, alfa amino asitlerin oksidasyonunda, flavinli koenzimlerin redoksiyonunda, yağ asidi yıkımında rol alırlar. Bu reaksiyonlarla o kadar iç içedirler ki, reksiyonların enerji miktarları bu koenzimlerle hesap edilir. İlerde metabolizma derslerindce bu hesapları sik sık yapacaksınız. Redüklenmiş bir koenzimin rejenarasyonu 3 ATP’lik enerji demektir.
NADP+’nin Rol Aldığı Reaksiyonlar: İzositrat DH (plazmada), pentoz fosfat yolu (burada NDPH üretilir), yağ asidi sentezi (kullanılır).
NAD+ ve NADP+ yani bu koenzimlerin okside şekilleri ışığı absorbe etmezken redükte şekilleri olan NADH+ ve NADPH+ 260 nm ve 340 nm’de ışığı şiddetle absorbe edici özelliğe sahiptirler. Bu özellik biyokimya laboratuvarları için oldukça önemlidir. Bu koenzimlerin katıldığı reaksiyonların enzim sübstrat ve ürünlerinin hassas bir şekilde ölçümlerine imkan verir. Okside FAD 450 nm’de absorbans gösterir. Tekrar vurgularsak, bunlar, çoğunluğu ile enerji üretim yollarında yer alan oksidoredüksiyon olaylarında rol alan koenzimler olup küçük konsantrasyonları ile görevlerini sürdürürler. Yine belirttiğimiz gibi, düşük konsantrasyondaki varlıklarını sürdürebilmek için, rejenere edici mekanizmalarla eski haline döndürülürler; döndürülmeleri gerekir.
İlerde Metabolizma derslerinde de göreceğiniz gibi, bu proton nakleden koenzimlerin substratlardan aldıkları her bir proton çifti için 2 ya da 3 ATP ye eşdeğer enerji üretilir. ATP fazlası kimyasal enerji de ortama ısı enerjisi olarak verilir bununla da vücut sıcaklığı korunmuş olur. Holoenzimin kofaktör kısmı koenzim ise; koenzim enzime çok sıkı bağlanmış olabildiği gibi, koenzim enzime çok gevşek olarak bağlanmış olabilir. Koenzimlerin enzim proteinine çok sıkı bir şekilde, kovalent olarak bağlı olup enzim proteininden ayrılmayanları prostetik grup olarak adlandırılırlar; örneğin biotin, karboksilazlara sıkı bir şekilde kovalent olarak bağlı bulunur yani karboksilazların prostetik grubudur.
Holoenzimin kofaktör kısmının, bazı enzimler için Fe2+, Mg2+, Mn2+, Zn2+ gibi bir veya daha fazla inorganik iyon; bazı enzimler için ise koenzim denen bir organik veya metalloorganik kompleks bir molekül olduğunu biliyoruz. Bazı enzimler, fosforilasyon, glukozilasyon ve diğer bazı süreçler vasıtasıyla modifiye edilirler ki bu değişikliklerin birçoğu enzim aktivitesinin düzenlenmesinde olur ve önemlidir.
Koenzimler; koenzime gereksinim duyan enzimlerde enzimin etki edeceği substrat enzimin apoenzim denen protein kısmı tarafından tayin edilir ancak reaksiyonun oluşabilmesi koenzime bağlıdır.
Tiaminpirofosfat (TPP): 1-Keto asitlerin oksidatif dekarboksilasyonu. 2-Ketollerin oluşumu veya yıkımı. 3-Pentoz fosfat metabolik yolunda ise karışan transketolaz reaksiyonlarıdır.
Flavinli Koenzimler (FAD Ve FMN): H+ transportu yapan koenzimler grubunda ikinci grubu teşkil eden koenzimler de flavinli nükleotidler diye de bilinen FMN (flavo adenin mono nükleotid) ve FAD’dır (flavo adenin di nükleotid). Vitamin formu riboflavindir (B2). Ribitol ve bir flavin (izoalloksazin halkası) içerir. Aktif formları FMN ve FAD’dır. Redoks koenzimi; flavin aracılı reaksiyonlar 1e veya 2e kabul edebilirler. Flavin içeren enzimler (flavoproteinler); dehidrogenazlar, oksidazlar, oksijenazlar. Koenzimler, yapısı, dimetil izo alloksazin halkasına bağlanmış bir ribitol den meydana gelen riboflavine bir fosfat bağlanması ile oluşurlar. Her iki koenzim de flavoproteinler veya flavoenzimler (ya da sarı enzimler) denilen ve oksidoredüksiyon gerçekleştiren enzimlerin prostatik grubunu oluştururlar. Yani, bu koenzimler enzime sıkı sıkıya bağlıdırlar ve diyalizle ayrılmazlar. Bu koenzimler kuvvetli bir elektron akseptörü olarak fonksiyon görürler. Her ikisinde de aktif ve fonksiyone grup izoalloksazin halkasıdır. Bu yapı iki hidrojen bağlayabilir veya verebilir. Katıldığı reaksiyonlar: bu koenzimlerin rol aldığı sarı enzimler birçok oksidoredüksiyon olaylarında rol alırlar. Bunlar şöyledir; D amino asit oksidazlar (FAD), glukoz oksidaz (FAD), L Amino asid oksidaz (FMN), ksantin oksidaz (FAD), aldehid DH (FAD), glisin oksidaz (FAD), NADH+ dehihrogenaz (FAD), suksinat DH (FAD), di hidro lipoil DH (FAD), feti asit açil KoA DH (FAD), alfa keto glu DH, piruvat DH.
Lipoik Asid (Lipoamid): Alfa-Lipoik asidin protein bağlı formudur. Oksidoredüksiyon koenzimlerinden önemli birisi de budur. Doğrudan koenzim fonksiyonlu bir vitamindir. Vücutta hem okside hem redükte formda bulunur 8 karbonlu kükürt ihtiva eden bir yağ asididir. Bundan dolayı tiyoktanik asid diye de isimlendirilmektedir. Alfa-keto asitlerin DH lar tarafından katalizlenen e– ve grup transferini birleştirir. Yani, yalnız oksidoredüksiyon yapmaz aynı zamanda gurup transferinde rol oynar bu iki özelliğinin birleşmesi dolayısıyla kompleks enzimlerin yapısında yer alır. Bunlardan en önemli iki tanesi metabolizmanın merkezinde yer alan piruvat dehidrogenaz enzim kompleksi ile alfa-ketogulutarat DH enzim kompleksidir. Piruvat DH ve alfa-ketoglutarat DH’ın ürettiği aktive olmuş açil gruplarının ve elektronların transferini sağlar. Dihidrolipoik asit aktive açil gruplarının alıcısıdır. Piruvat DH; piruvat dekarboksilaz (TPP bağımlı), dihidrolipoil transasetilaz, dihidrolipoil DH’dan oluşur. Lipoik asit, kompleks içerisindeki dihidrolipoil transasetilaz enziminin koenzimi sayılabilir. Bir hidroksietil gurubunun taşınması sırasında okside redüksiyon olayı da gerçekleşir. Reaksiyonun yeniden gerçekleşmesi için lipoik asid FAD ve NAD+ tarafından rejenere edilir. Söylediklerimizi yeniden vurgulayacak olursak lipoik asit enzimde lizin’in amino grubuna amid bağıyla bağlı olarak bulunur. Piruvat DH reaksiyonlarında asetil grupları asetil CoA oluşturmak üzere koenzim A’ya aktarılır. Lipoamid in C8’ne bağlı asetil grupları alıcı moleküle aktarılabilir. Hayvanlar lipoik asit sentezleyebilirler. Lipoamid, multienzim kompleksinin aktif bölgeleri arasında açil gruplarını taşıyan “yüzen bir kol” gibi fonksiyon yaparlar.
Koenzim Q (Ubikinon): Doğrudan koenzim etkili vitamin olarak kabul edilen, bir maddedir. Organizmada sentez edildiği kabul gördüğünden vitamin sayılmayabilir de Tabiatta yaygın olarak bulunur. Bunlara ubikinonlar adı verilir. Yapısı; poli izoprenoid yan zinciri ve metil metoksi gurupları taşıyan bir kinon halkasından oluşmuştur. Yan zincirler türlere özel olabilir. Memelilerin ubikinonları tipik olarak 10 adet izoprenil taşır. Buna karşılık bakterilerde bu sayı 6’dır. Koenzim Q mitokondrideki solunum zincirinde görevli olan bir elektron ve proton taşıyıcısıdır. Bu özelliği ile elektron transport zincirinde önemli bir yer tutar.
——————————————————————–
Buraya kadar hidrojen transferi yapan koenzimleri anlatmış olduk şimdi de ikinci gurup olan grup transfer eden koenzimlerden bahsedeceğiz. Proton dışındaki Grupları transfer eden koenzimler; koenzim A (Ko-A), tiamin pirofosfat, pridoksal fosfat, biotin, folat koenzimleri, kobalamid (B12 vitamini koenzimleri).
Koenzim A (Ko-A): Grup transfer eden koenzimlerin içinde çok sayıda reaksiyona katılan bir koenzimdir. Genel bir açil taşıyıcısıdır. Açil tiyoester kondansasyonunu uyarır. Yapısal olarak 3 parçadan kuruludur; 3’ fosfat – 5’ difosfat, pantotenik asid, 3 merkapto etanol amin. Açil taşıma görevinde koenzim A nın tiol grubu tiyoesterdeki açil grubuna bağlanarak fonksiyon görür. Koenzim A, bir adenil nükleotidi içerir yani 4’ fosfopantetein, difosfo Ko A vermek üzere ATP tarafından adenillenir. Son fosforilasyon yine ATP tarafından gerçekleştirilir. Koenzim A’nın tiol grubu açil radikallerinin bir taşıyıcısı olarak davranır.
Bu olay sitrik asid döngüsü yağ asidi sentezi ve oksidasyonu çeşitli maddelerin (ilaçların) asetilasyonu (biyolojik asetilasyon), bazı aminoasitlerin aktivasyonu ve kolestrol sentezinde gerçekleşir. Metabolizma içinde en sık rastlanan açil Ko A; asetil Ko A’dır. Bu madde TCA siklüsünün enerji ürettiği maddedir. Yani bu metabolik yolun esas substratıdır. En çok gilikolitik yoldan ve proteinlerden kaynaklanan piruvatın oksidasyonundan ve yağ asidlerinin oksidasyonundan üretilir. Adından da gayet iyi anlaşıldığı gibi bu olaylar Ko A ile gerçekleşir. Ayrıca ATP varlığında asetil Ko A sentaz enzimi tarafından asetat ve Ko A’dan da sentezlenebilir. Katıldığı reaksiyonlardan bazıları: 1) (Asetat + Ko A) > (Asetil Ko A + AMP + PP). 2) Piruvat DH. 3) Alfa-ketoguluterat DH kompleks enzimlerinin 5 koenziminden biri koenzim A’dır. 4) Asetilkolin de koenzim A’nın aktivasyonu ile asetil Ko A’dan sentezlenir. 4) Yağ asidi yıkım dizisinin başlangıcında tiokinazla aktivasyonu Ko A ile gerçekleşir. Böylece aktive olan yağ asidi yıkımı devam edebilir. 5) Yağ asidi yıkımının daha sonraki basamaklarında da Ko A kullanılır.
Tiamin Pirofosfat (TPP) (Kokarboksilaz): Tiamin vitamininden türeyen koenzimdir. Yapısında 1 primidin birde tiazol halkası yer alır. İki halka bir metilen köprüsü ile bağlanmıştır. Vitaminin tiaozol hidroksili ile pirofosfat, ATP’ye bağımlı bir enzim olan difosfotransferaz (Tiaminpirofosforilaz) enzimi vasıtası ile esterleştirilerek TPP şekline dönüştürülmüştür. TPP, alfa ketoasidlerin yapım ve yıkımında (piruvat ve alfa ketogluterat gibi) önemli metabolik yollardan biri olan pentoz fosfat yolundaki transketolaz reaksiyonlarında rol alan bir koenzimdir. Yine TPP aldehit grubu transferinde yeri olan önemli bir koenzimdir. Aldehit grubunu kovalan bir bağla bağlar ve aktive eder böylece bu grubu gerekli yerlere aktarır. Alfo keto asidlerin dekarboksilasyonunda rol alan kompleks enzimlerin 5 koenziminden biriside TPP’dir ve en başta etkili olan koenzimdir.
5 Koenzimde tekrarladığımız bu reaksiyon aşağıdaki görselde yer almakta.
Piridoksal Fosfat: B6 vitamini ya da adermin de denilen pridoksin vitamininin koenzimidir. Rol aldığı reaksiyonlar: 1) Transaminasyon (GOT, GPT), 2) Dekarboksilasyon (glutamat dekarboksilaz), 3) Rasemizasyon (glutamat rasemaz), 4) Bazı amino asitlerin nonoksidatif deaminasyonu, 5) Bazı aminoasitler arasında sülfür transferi ve sülfidrasyon – dehidrasyon reaksiyonları.
Biotin (Koenzim R) (Vitamin H): Doğrudan kendisi koenzim fonksiyonu görür. Asetil KoA karboksilaz, malonil KoA karboksilaz, propionil KoA karboksilaz, piruvat karboksilaz ve tirozin karboksilaz gibi CO2 bağlayan reaksiyonlarda rol alır.
Thfolat Koenzimler (Tetrahif): Vitamin folik asit türevidir. Pterin halkasının 5, 6, 7 ve 8. Pozisyonlarından indirgenir. İçerdiği 5-6 glutamat koenzimin enzime bağlanmasını sağlar. THF tek karbon birimlerinin transferi reaksiyonlarına katılır (CO2 hariç). Hidroksimetil, formil, metil ve formino gibi tek karbonlu grupların oksidasyon düzeylerindeki metanol, formaldehit, formik asid gruplarının taşınmasını sağlar. THF, folattan dihidrofolat redüktaz enzimi aracılığıyla iki indirgenme basamağında sentezlenir.
FH4 oluşması, folik asit redüktaz ve dihidrofolat redüktaz tarafından NADPH varlığında gerçekleştilmektedir.
Metilkobalamin Ve 5 Dezoksi Adenozil Kobalamin: B12 vitamini koenzimleridir. B12 vitamininin yapısında yer alan siyano (CN) grubu yerine metil ya da 5’ deoksiadenozil gruplarının gelmesi ile iki koenzime dönüştürülür; 5’deoksiadenozil kobalamin ve metilkobalamin. Kobalamin corrin halkası ve kobalt içerir. Bu koenzimler özellikle üç tip reaksiyonda rol alır; moleküller arası yeniden düzenlenmesi, ribonükleotidlerin deoksiribonükleotidlere indirgenmesi ve metil grup transferi (THF ile birlikte). 5’ Adenozil kobalamin, daha çok sübstratta (aynı molekülün karbonları arasında) hidrojen yer değiştirici ve Hidrojenin yerine başka bir grup (hidroksil, amino, karboksil, alkil grupları gibi) aktarıcı olarak rol oynar. Bu koenzim C-C, C-O, C-N bağlarının koparılmasında etkin bir koenzimdir. Bu koenzim yine önemli enzimlerden ribonükleotid redüktaz ve metil malonil Ko A mutaz enzimlerinin koenzimidir. Metil kobalamin metil grubu aktive edici ve aktarıcı olarak rol oynar.
———————————————————————————————–
Korteks Hormonları
Adrenal korteksten salgılanan hormonlar genel olarak üç sınıfa ayrılırlar; glukokortikoidler, mineralokortikoidler ve androjenler. Erişkin korteksinde 3 belirgin tabaka veya bölge vardır; 1) Zona glomeruloza (aldosteron), subkapsüler alana denir, mineralokortikoidlerin üretimi ile ilgilidir, 2) Zona fasikulata (kortizol),birlikte glukokortikoid ve androjenleri üretirler, 3) zona retikularis (androjen). Bu bölgeden salgılanan hormonlar, spesifik intraselüler reseptörler ile birleşerek etkilerini başlatırlar. Bu etkide DNA’nın özel gen bölgesine bağlanarak m-RNA sentezinin salgılanması şeklindedir.
Glukokortikoidler, ağır stress durumuna adaptasyonda zorunlu hormonlardır. Ayrıca antienflamatuar ajanlardır. Araşidonik asiti inhibe ederler. Mineralokortikoidler, Na-K dengesi için gerekli. Adrenal korteksten 50’ye yakın hormon izole edilmiştir. Bunların çoğu ara ürünlerdir. Genel olarak; glikokortikoidler mineralokortikoit; mineralokortikoitler de glikokortikoit aktivitesine az da olsa sahiptirler. Bunun nedenide her iki hormon sınıfının DNA üzerindeki hormon yanıt elemanlarının aynı (müşterek) olmasından kaynaklanabilir. Glikokortikoitlerin en önemli hormonu, glikoneojenezi uyaran ve bunun yanında pek çok etkiye sahip kortizoldur (21C). Mineralokortikoidlerin en önemlisi 21 karbonlu aldosterondur. Önemli fizyolojik etkisi Na tutumu (retansiyonu), K+ ve H+ atılımının uyarılmasıdır.
Siklopentanoperhidrofenantren: 5 köşeli pentan, 3 tane 6 halkalı siklo hexan oluşur. A, B, C, D olarak adlandırılırlar. 17 C olup numaralıdır. 3. karbonda keto (=o) veya hidroksi (OH), bir çoğunun 10. ve 13. karbonlarında metil (CH3) grubu bulunur. Bu hormonların bazılarının 17. karbonunda iki karbondan oluşan yan zincir veya (OH) ya da (=O) grubu bulunur. Halkada asimetrik “C” atomu bulunduğu için stereoizomerleri bulunmaktadır. Çift bağlar delta ile gösterilmektedir (delta 3, delta 4 gibi).
19 C atomu bulunan ve androjenik aktivite gösteren steroidlerin bazıları 17. Karbonunda bir (=O) keto grubu bulundurdukları için 17-ketosteroid olarak adlandırılır. 21C’lu steroidlerin 20 ve 21 olarak isimlendirilen iki karbonlu yan zincir bulunmaktadır. 21 C’lu steroidlerin bazıları, 17. karbonlarında ayrıca bir hidroksil grubu taşımaktadır. 17-Hidroksi kortikosteroid olarak isimlendirilirler (kortizonda olduğu gibi). Glukokortikoidler bu sınıfta yer alırlar. C19-C18 olarak isimlendirilen metil grupları referans noktaları oluştururlar. Bu gruplar ile aynı düzlemde bulunan steroid çekirdeği cis yada b olarak isimlendirilirler. Halka sisteminin arkasında çıkıntı yapan takılar trans veya a olarak isimlendirilir. Adrenal korteksin her tabakasındaki aktif kortikosteroid sentezi, kolesterolden menşe alarak steroidojenez yolu ile sentezlenmektedir.
Steroid sentezindeki kolesterol, plazma ester kolesterollerinden sentez edilmektedir. Adrenal korteks hücreleri tarafından dolaşımdaki LDL-K ve az miktarda HDL-K gibi lipoproteinlerdeki kolesterol tutulur. Çok az miktarda da kolesterol asetil-CoA’da HMG-CoA redüktaz üzerinden sentezlenir. ACTH’ın c-AMP yolu veya anjotensin II ile uyarılması sonucu Esteraz aktive olur ve oluşan serbest kolesterol yıkılır.
Serbest kolesterol sitokrom P450 yan zincir parçalayıcı enzim ile pregnenolana dönüşür bu reaksiyon mitokondri içinde gerçekleşir. Bu reaksiyon önce 22-20 karbonlarda ardı ardına oluşan hidroksilasyon ve bunları izleyen 6 C’lu izokaproaldehit’in uzaklaştırılması ile pregnenolan oluşur. Tüm steroid hormonları bu ürün üzerinden sentezlenirler. Endoplazmik retikulum ve mitokondri arasında substrat mekik dokur. Ayrıca, steroidogenezde bir miktar hücresel özgürlükte bulunmaktadır. Örneğin; aldosteron sentezi için gerekli 18 hidroksilaz ve 18 hidroksisteroid DH sadece Zona glomeruloza hücrelerinde bulunur. Mineralokortikoit sentezi zona glomerulozada meydana gelir.
21. C’da hidroksilasyon hem glukokortikoid, hem de mineralokortikoid aktiviteleri için gereklidir. 17. C’da hidroksilasyon daha çok glukokortikoid az da mineralokortikoid aktivitesi gösterir. Düz endoplazmik retikulumda bulunan 17a hidroksilazı zona glomeruloza içermez (kortizol sentezlemez). Ancak mitokondrial 18a hidroksilaz mevcut olduğu için 18. C’daki OH aldehite (CHO) dönüşür ve 18 hidroksikortikoid olan aldosteron sentezlenir, güçlü bir mineralokortikoittir. Aldosteron sentezi renin-anjiotensin II tarafından kontrol edilir.
Glukokortikoit Sentezi: Pregnenolon üzerinden sentez edilmektedir. 3-beta-hidroksioksidasyon sonrasında, çift bağ delta 5-4 izomerizasyonu, 17-21-11 hidroksilasyonu (hidroksilaz) sonucu kortizol oluşur. 17-21 hidroksilasyonu çok hızlıdır (kortizol yoluna spesifiktir). 11 hidroksilasyon oldukça yavaştır çünkü 21 OH hem mineralokortikoit sentezi hem de glukortikoit sentezinde bulunmaktadır.
Androjen Sentezi: 17 OH pregnenolanın büyük çoğunluğu glikokortikoit yoluna katılmakta az bir miktarı da androjen sentezinde kullanılmaktadır. C 17-20 liyaz bu enzim adrenal ve cinsiyet bezlerinde bulunur. 17.’C da (OH) bulunan bileşiklere spesifiktir. DHEA sentezlenir. 21 Hidroksilaz ve 11-beta hidroksilaz enzimlerinin herhangi birinin aktivitesinin inhibe olduğu durumlarda Glukokortikoid yolu inhibe olup, androjen sentezi artar. Bu oluşan DHEA’nın yarısı adrenalde kalanıda karaciğerde -SO4’lanır ve inaktif hale gelir. Prohormon olarak hizmet eder.
En güçlü androjen olan testosteron 17. karbonun indirgenmesiyle meydana gelir. Bu yolla meydana gelen testosteron miktarı çok azdır. Adrenal kan+da Progestron, Estradiol gibi hormonlarda bulunabilir. E2 testosteronun aromatizasyonu ile sentez edilmektedir. Adrenalin belirli kanserlerinde bunların üretimi artar. Postmenapozdaki kadınlarda E2, önemli miktarda adrenal testosterondan sentez edilmektedir.
Sekresyon Ve Transportu: Salgılandıklarında plazmaya hemen verilirler. Ancak çok azı depolanırlar. Depolama bağlı proteinlerde saklıdır. Glukokortikoidler; kortizol serbest ve bağlı olarak bulunur. Kortizol; transkortin, kortikosteroit bağlayıcı protein ve albumin tarafından taşınır. Alfa-globulin sınıfındandır. Kortizol bağlayıcı globulin (CBG) karaciğerde sentezlenir, kortizolün çoğunu üzerine bağlar. Serbest kortizol %8 kadar olup aktiftir. Mineralokortikoit; aldesteron serbest dolaşır. Çok azı albumine bağlanır.
Metabolizma Ve Ekskreasyon: Glukokortikoitlerin yıkımı; 17-hidroksikortikoitlerin %80’i kortizol, %20’si kortizon ve 11 desoksikortizoldur. Kortizolun yıkımı; A halkasındaki (=) bağın redüksiyonu (hidrojenaz) yapılır. 3. Karbondaki (=O) keto grubu indirgenir (dehidrojenaz). Sonuçta; dehitrokortizol ve tetrahidro metabolitleri meydana gelir. 3. karbon ile glukuronat ve SO4 karaciğerde konjugasyona uğrar. %70’i idrar, %20’si feçes ve %10’u ter ile ciltten atılır.
Mineralokortikoit Yıkımı: Aldosteron karaciğerde konjugasyon sonucu tetrahidro aldosteron 3-glukoronat şeklinde idrar ile atılır.
Androjenlerin Yıkımı: Androjen metabolitleri karaciğerde testosteron metaboliti DHEASO4, androstenodion ve metabolitleri 17-keto bileşikleri şekline dönüştükden sonra ekskreasyona uğrar, İdrar ile atılır. Adrenal tarafından ufak miktarda sekrete olan testosteron bir 17 keto bileşiği değildir. Karaciğerde %50’si 17 keto bileşik olan androsteron ve etyokolanolona dönüşür. Bu şekilde metabolize olur.
Glukokortikoid sentezinin düzenlenmesi; kortizolün sentezi ve salgılanması hipotalamustan salgılanan hipotalamik kortikotropin salıverici faktörün (CRF) kontrolü altındaki ACTH tarafından düzenlenmektedir. Hedef organdan sentezlenip salgılanan kortizol negatif feed-back ile kontrol altında tutmaktadır. ACTH > adrenal steroid sentezi; kolesterolün hücre içine alınışını, kolesterolün esteraz ile hidrolizini, kolesterolün yan zincir parçalanması ile pregnenolon üretimini artırır. Adrenal korteksten kortizol hücre içi konsantrasyonuna bağlı olarak pasif olarak salgılanır. Daha önce belirttiğim gibi steroid yapıdaki kortizol hedef dokuda intraselüler reseptörlerine bağlanır ve gen ifadesini düzenlerler. Steroidler lipofilik oldukları için hücrelerin plazma membranlarından diffüze olurlar ve spesifik reseptörü ile sadece hedef hücrede karşılaşır.
Hormon reseptör kompleksi hücrede ısı ve iyonik güce bağlı olarak Aktivasyon reaksiyonuna uğrar bu aktivasyon komplexin kromatine bağlanmasını sağlıyan büyüklük, konformasyon ve yüzeysel elektriksel değişikliğe uğratır. Bu hormon-reseptör kompleksi “Hormon Yanıt Elemanı” (HYE) diye isimlendirilen spesifik bir DNA bölgesine bağlanır ve özel gen aktive yada inaktive eder. Gen transkripsiyonu ve ilişkili m-RNA’ların üretimi selektif olarak etkilenerek özel proteinlerin miktarı değişir ve metabolik aktivasyon başlar.
Genler trankripsiyonun başlangıç konumu olan 5¢ bölgesinde olan (DNA dizesinde) 2 ayrı düzenleyici eleman bulunur: 1-Promotör eleman transkripsiyonun başlangıç noktasının doğruluğunu belirler, RNA polimeraz II bağlar. 2-Hormon yanıt elamanı steroid hormonlar tarafından düzenlenen genlerde bulunur. Muhtelif hormonlar tarafından kontrol edilen genler kendilerine uygun sayıda HYE sahiptirler.
Glukokortikoidlerin Etkileri: Temel glukokortikoid olan kortizol, spesifik olarak kan glukozunu ve karaciğer glikojenini artırmaktadır. 1-Kortizol, insülin antagonisti olarak davranır. Kortizol insülin salıverilişini baskılar ve periferal dokular tarafından glukoz ve amino asid alınıp tutuluşunu inhibe eder. Karaciğerde glikoneogenez ile glukoz sentezini artırır. 2-Kortizolun hipersekresyon veya farmokolojik dozları kas, bağ dokusu, kemik, deri gibi dokularda protein katabolizmasını artırır, sentezini azaltır. 3-Mobilize olan glikojenik aminoasitlerden alfa-keto asidler oluşmakta ve glikoneojenez ile glukoz sentezinde kullanılmaktadır. 4-Glukokortikoitlerin neden olduğu hiperaminoasidemi, glukagon salgılanmasını uyarmakda, glukagonda, glikoneojenezi uyarması sonucu elde edilen glukozun bir kısmı kas, bir kısmıda karaciğerde glikojene çevirmektedir. Sonuçta hem kan glikozu hem de karaciğer glikojeni artmaktadır. 5-Kortizol karaciğerde protein sentezini artırırken perifal dokularda proteinlerin amino asidlere kadar yıkımını hızlandır. 6-Glukokortikoidler, hücresel lipaz aktivasyonu sağlıyarak yağ asitlerin mobilizasyonu düzenlemektedir. Farmakolojik dozda ekstremitelerde lipolizi uyararak hiperlipidemiye neden olmaktadır. 7-Antiinflamatuvar ve immunosupresif etki ile hücresel immunuteyi bozmaktadır. Farmakolojik doz antikor üretimini baskılamaktadır. Prostoglandin ve lökotrienlerin üretimini azaltan lipokortinleri endüklemektedirler. 8-Kotizol, su metabolizması için gereklidir (ADH salgılanması üzerine etki ederek)
Mineralekortikoitlerin Sentezinin Düzenlenmesi: Zona glomerulozada sentezlenen aldosteronun salgılanması sonucu 1) ekstrasellüler sıvıdaki K+ ve aldosteron konsantrasyonu artar, 2) renin-anjioten sistemi etkili olmaktadır. K+ konsantrasyonundaki yükselme aldosteron salgılanmasını artırmakta, düşme ise azaltmaktadır. Glomerulozada bulunan 18-hidroksi DH enzimi potasyuma duyarlı olup K+ enzim aktivitesini düzenlemektedirler. 0,1mEq/Lt değişiklik salgılamayı etkiler. Na, ACTH ve nöral mekanizmalar da salgılamayı etkiler.
Renin-Anjiotensin Sistemi: Kan basıncı ve elektrolit metabolizması ile ilgilidir. Renal afferent arteriolün jukstaglomerüler hücrelerinde üretilen renin; kan basıncı değişikliklerine hassas baroreseptörlerin fizyolojik regülatörlüğü sayesinde salgılanır. Jukstaglomerüler hücreler renal tubuler sıvıdaki Na+ ve Cl- konsatrasyon değişikliklerine de hassastır. Bundan dolayı; dehidratasyon (su kaybı), azalmış kan basıncı (sıvı-kan kaybı) ve NaCl konsantrasyonunu azaltan faktörlerin herhangi biri veya kombinasyonu renin salgılanmasını uyarır. Jukstaglomerüler hücrelerde sonlanan renal sempatik sinirler ve santral sinir sistemi etkilerine, beta-adrenerjik reseptörleri kapsayan bir mekanizma ile de etkilidirler.
Mineralokortikoitlerin Etkileri: En etkili aldesterondur. Na+ ve K+ metabolizmasını düzenleyen en etkili hormondur. Na renal tübüler taşınması etkilenerek hacim kontrol edilmektedir. Aldosteron, distal (kıvrıntılı) tüplerde Na+ geri emilimini ve K+ atılımını artırmaktadır. K+ hücre içi konsantrasyonu çok fazla olduğundan lümene pasif olarak geçmektedir. Geri emilen Na iyonları böbreğin tübüler epitel hücrelerinden intertisiyel sıvıya taşınarak böbreğin kapiller dolaşımına katılmaktadır. Su da sodyumun geçişi ile birlikte pasif olarak taşınmaktadır. Tübüler epitel hücrelerde bulunan H+ iyonlarının lümendeki konsantrasyonu, hücre içinden daha fazla olduğu için aktif şekilde dışa atılmaktadır.
Androjenlerin Etkisi: Kadınlarda virilizme neden olabilmektedirler. Zayıf androgenlerden olan; androstenedion ve DHEA dokularda testosterona çevrilerek etkilerini gösterirler.
———————————————————————————————–
Lipoprotein Metabolizması
Lipitler; ya gerçekten ya da potansiyel olarak yağ asitleri ile ilişkileri olan heterojen bir grup bileşiktir. Ortak özellikleri; biyolojik kaynaklı organik bileşiklerdir, suda çözünmeyen, apolar veya hidrofob bileşiklerdir., kloroform, eter, benzen, sıcak alkol, aseton gibi organik çözücülerde çözünebilirler, enerji değerleri yüksektir. Diyetten emilen ve farklı dokularda (karaciğer ve yağ dokusu) sentezlenen lipidlerin kullanım ve depolanma için dokular arasında taşınması zorunludur. Sindirilen lipidler ve ürünleri sulu kompartmanlarda hücrelerde kanda doku boşluklarında taşınmak zorundadır.
Lipidlere etki eden enzimler suyun olduğu yüzeylerde bulunan solubl proteinler yada membran proteinleridir. Polar olmayan lipidler, suda çözünen bileşikler olmadıklarından bu sorun suyla temas edebilen lipoproteinleri oluşturmak için proteinler ve amfipatik lipidler (fosfolipidler ve kolesterol) ile birleşmeleri ile çözülmüştür. Lipidler, plazmada lipoproteinler halinde taşınırlar. Lipoproteinler, fosfolipidler, kolesterol, kolesterol esterleri ve trigliseridlerin çeşitli kombinasyonları ile apolipoproteinler denen spesifik taşıyıcı proteinlerin moleküler agregatlarıdırlar.
Kolesterol ve diğer lipidlerin kanda taşınması, plazma lipoproteinleri vasıtasıyla olmaktadır. Serbest yağ asitleri kanda albumin ile taşınmaktadır. Total yağ asitlerinin %45 i triaçilgliserol, %35 i fosfolipid, %15 i kolesterol esteri ve % 5 i serbest yağ asitleri şeklinde bulunmaktadır. Merkez kısım; triaçilgliserol ve/veya kolesterol esterlerinden oluşur. Yüzeysel kısım; kolesterol, fosfolipidler, spesifik proteinlerden (apolipoproteinler) oluşur. Lipoprotein partikülleri küre şeklindedirler; merkezde trigliseridlerin ve kolesterol esterlerinin hidrofobik lifleri, dış yüzde ise proteinlerin, fosfolipidlerin ve kolesterolün hidrofilik kısımları yer alır.
Gruplandırma: Lipoproteinler; protein/lipid içeriklerine, ihtiva ettikleri apoproteinlere göre gruplandırılabilir. Dansitelerine göre gruplandırma yapıldığında; 1-Şilomikron; en büyük; en küçük dansiteli yüksek lipid/protein oranı, % olarak en yüksek triaçilgliserol içerendir. 2-VLDL; ikinci % ağırlıkça en fazla triaçilgliserol içerendir. 3-IDL. 4-LDL; % ağırlıkça en fazla kolesterol esteri içerendir. 5-HDL; en yüksek dansiteli yüksek protein/lipid oranına sahiptir.
Lipoproteinde lipid/protein oranı ne kadar yüksek ise dansitesi o kadar düşük olur. Lipoproteinler, elektroforez, ultrasantrifüj, ultrafiltrasyon ve elektron mikroskobik yöntemlerle birbirlerinden ayrılırlar.
Apolipoproteinler: Lipoproteinlerdeki protein kısım olan apolipoproteinler (apoproteinler); apo A, apo B, apo C, apo D, apo E gibi isimler ile adlandırılırlar. Lipoproteinlerde % olarak farklı miktarlarda bulunmaktadır. HDL’nin %70’ini oluştururken, şilomikronlarda %1’den azını teşkil etmektedir. Apolipoproteinlerin dağılımı lipoproteini karakterize etmektedir. Bazı apoproteinler yapısal olup yerlerinden sökülemezken, bazıları serbestçe aktarılabilir.
Apo A: Apo AI, Apo AII ve Apo AIV olmak üzere üç tiptir. HDL’nin major proteinleridirler. Apo AI, LCAT enziminin aktivasyonunda ve böylece ekstrahepatik dokulardan karaciğere serbest kolesterolün HDL’de esterleştirilmek suretiyle taşınmasında rol oynar. Apo AI’in artması organizmanın lehinedir. HDL reseptörünün ligandıdır. Apo AII, Apo AI ve LCAT inhibitörü olduğu sanılmaktadır. Apo AIV, barsakta sentezlenir. Trigliseridden zengin lipoproteinlerin oluşumunda meydan gelir, işlevi bilinmemektedir.
Apo B: HDL dışındaki bütün lipoproteinlerin başta gelen proteinidir. Apo B-100, Apo B-48, Apo B-26, Apo B-74 olmak üzere dört tipi vardır. Yaklaşık %5’i karbohidrat içermektedir. Apo B-100, LDL, VLDL, ve IDL nin başlıca apoproteinidir ve karaciğerde sentezlenir. Apo B-48, şilomikron ve şilomikron kalıntılarının apoproteinidir ve bağırsak duvarında sentezlenir. Apo B’nin artması organizmanın aleyhinedir. Apo B-100, LDL’nin reseptörlerine bağlanmasında ve karaciğerden VLDL salınmasında önemli rol oynar. Apo B-48, barsaktan şilomikron salınmasında önemlidir. Apo B-100 bilinen en uzun tek polipeptid zincirlerindendir. 4536 amino asit içerir. Apo B-48’in boyu Apo B-100’ün boyunun yaklaşık %48’i kadardır. Aynı mNA dan sentezlenirler. Barsakta genomik DNA’da bulunmayan bir durdurma kodonu sentezi 2153. amino asitte durdurur.
Apo C: Şilomikron, HDL ve LDL’de bulunur. Apo CI, Apo CII, Apo CIII olmak üzere üç tipi vardır. Apo CI, LCAT’ın olası aktivatörü olduğu sanılmaktadır. Apo CII, şilomikron ve VLDL katabolizmasını sağlayan ekstrahepatik lipoprotein lipazın aktivasyonunda önemli rol oynar. Apo CIII, siyalik asit içeriğine bağlı olarak farklı tipleri vardır. Apo CII’yi inhibe etmektedir. Apo C’lerin önemli özellikleri, lipoproteinler arasında transfer edilebilmeleridir. HDL’den VLDL ve şilomikronlara, bunlardan da HDL’ye transfer edilirler. Açlık durumunda VLDL ve HDL’nin yapısında bulunur.
Apo D: HDL’de bulunmaktadır. Lipoproteinler arasında kolesterol esterleri ve trigliseridlerin transferinde rol oynamaktadır. Bu yüzden kolesterol ester transfer proteini de denmektedir. Kolesterol esterlerinin HDL’den trigliseridce zengin lipoproteinlere transferini sağlar; buna karşılık trigliseridi de HDL’ye transfer eder.
Apo E: Karaciğerde sentezlenir. Yapısında bol miktarda arjinin bulunmaktadır. Plazmada HDL’nin yapısına katılır. LCAT etkisiyle HDL’de ester kolesterol birikince Apo E de HDL’den ayrılarak VLDL ve şilomikronlara transfer edilir. Şilomikron artıkları ve IDL’nin hepatik reseptörleri tarafından tanınmalarını Apo E sağlar. Apo E’nin, Apo EI, Apo EII, Apo EIII, Apo EIV ve Apo EV olmak üzere beş çeşidi vardır. Tip III hiperlipidemili olgularda lipid elektroforezinde görülen geniş beta bandında bol miktarda bulunur.
Özetle, apopproteinlerin işlevleri; liproteinin yapısal kısmını oluşturabilirler (Apo B 100), enzin kofaktörü olabilirler (Apo CII, lipoprotein lipaz için ve Apo A I LCAT için), dokularda lipoprotein reseptörleri ile etkileşimde ligand olarak davranabilirler (LDL reseptörü için Apo B100 ve Apo E, şilomikron kalıtları için Apo E, HDL için Apo A I).
Şilomikronlar: lipoproteinlerin en büyükleri ve dansitesi en küçük olanlarıdırlar. Yüksek oranda trigliserid içerirler. Diyetteki lipidlerin dolaşıma aktarılmasından sorumludurlar. Şilomikronlar, ince bağırsak epitel hücrelerinin düz endoplazmik retikulumunda sentezlenirler; sonra lenfatik sisteme geçerler. Daha sonra juguler venden kan dolaşımına katılırlar. Şilomikronlar, diyetteki trigliseridlerin (ekzojen trigliseridler) ince bağırsaktan diğer dokulara taşınması ile ilişkilidirler. İntestinal epitelyal hücrelerde; triglesrid, kolesterol esterleri, fosfolipidler, serbest kolesterol, ve apoproteinler şilomikronlar içinde depolarlar. Şilomikronlar yeni sentez edildiklerinde, Apo C ve E içermezler. Dolaşımda HDL’den transfer olarak şilomikron yapısına katılırlar. Şilomikronlarda bulunan Apoprotein CII lipoprotein Lipazı (küçük kan damarları yüzeyinde bulunan enzim) aktive ederler. Lipoprotein Lipaz şilomikronların trigliseritlerinden yağ asitlerini hidrolitik yıkıma uğratır. Serbest kalan yağ asitleri ve monoaçilglisroller hücreler tarafından alınarak enerji kaynağı olarak kullanılırlar. Trigliseridler hidroliz ile uzaklaştıklarında, şilomikronlar boyut olarak küçülürler. ‘Şilomikron remnant’ ları lipid çekirdekleri ile görece olarak yüksek konsantrasyonda kolesterolesteri içermektedir. Şilomikron remnantları karaciğer hücreleri tarafından reseptör aracılı endozitoz ile alınır. Şilomikronlarda ki apoprotein E karaciğer hücre yüzeyindeki endositoz da reseptör görevi yapmaktadır. İşaretlenmiş şilomikronlar damar içine uygulandığında, büyük bölümünün karaciğer dışı dokularda metabolize olduğunu göstermiştir. Yani, karaciğer, şilomikronlar ve VLDL’yi önemli miktarda metabolize edemez.
VLDL: Çok düşük dansiteli lipoproteindir. Şilomikronlardan daha küçüktürler. Endojen trigliserid bakımından oldukça zengindir. Trigliseridi karaciğerdeen karaciğer dışı dokulara taşımaktadırlar. VLDL, karaciğerde sentezlenir. Fonksiyonu, karaciğerde sentezlenen trigliserid ve kolesterolü ekstrahepatik dokulara taşımaktır. VLDL çekirdeği yüksek oranda triaçilgliserol içermektedir. Farklı apoproteinler içerir (apoB-100). Diyet yakıt olarak gerekenden daha fazla karbohidrat içerirse ve karaciğerde yeteri kadar glikojen varsa karaciğerde endojen trigliseridler oluşur. Endojen trigliseridler, VLDL’lerin yapısına katılırlar. VLDL partikülleri dolaşıma geçtiklerinde, lipoprotein lipaz trigliseridleri uzaklaştırır. Etkinliği için fosfolipidler ve Apo CII gereklidir. VLDL ve şilomikronlar bu enzime hem substrat hemde kofaktörleri sağlamaktadır. Hidroliz lipoprotein endoteldeki enzime bağlı iken meydana gelir. Salınan yağ asitlerinin büyük bölümü doku tarafından alınır. Dokular arasındaa enzimin Km değerleri farklıdır (kalpte düşük yağ dokusunda yüksek). LPL trigliseridleri ve Apo C’yi uzaklaştırır (HDL’ye döner), Apo E ise kalır. Trigliseridlerin ve bazı proteinlerin uzaklaştırılması, ağırlıkça % kolesterol esterlerinin artmasına neden olur. VLDL > IDL > LDL. LPL etkisi ile şilomikrondan oluşan kalıntılar ve VLDL’den oluşan IDL ve LDL karaciğer tarafından yakalanır.
LDL: Düşük dansiteli lipoprotein. Trigliserid içerikleri çok az, kolesterol ve kolesterol esterlerinden zengin lipoproteinlerdir. Temel apolipoproteinleri ApoB-100’dür. LDL (düşük dansiteli lipoprotein), VLDL artığı olarak damar içinde sentezlenir. LDL’ler, kolesterolü karaciğerden başka dokulara taşırlar. LDL’nin yaklaşık %’30’u karaciğer dışı dokularda, %70’i karaciğerde yıkılır. Hepatik ve ekstrahepatik dokular, LDL’nin ApoB-100’nü tanıyan spesifik yüzey reseptörlerine sahiptirler. ApoB-100’ü tanıyan reseptörler, kolesterol ve kolesterol esterlerinin dokular tarafından alınmasına aracılık ederler. Hücreler LDL yi reseptör aracılı endositoz ile alırlar. LDL endozomdaki asidik ortamda reseptörden ayrılır, reseptör plazma membranına geri döner. LDL lizozoma transfer edildikten sonra, kolesterol serbest kalır ve hücre içinde kullanılır.
HDL: Yüksek dansiteli lipoprotein. LDL’lerden daha küçüktürler. HDL kitlesinin %50’si protein, %30’u fosfolipid, %20’si kolesteroldür. HDL’ler, karaciğerde ve ince bağırsak duvarında sentezlenirler. Karaciğerde ve ince bağırsak duvarında sentezlenen HDL, diskoidal şekillidir. Barsaktan yeni sentezlenen HDL Apo C ve E içermez yalnız Apo A içerir. Ancak, karaciğer kökenli olan içermektedir. Barsak kökenli HDL ye dolaşımda karaciğer kökenli olandan transfer olmaktadır. HDL’nin temel işlevlerinden biri, şilomikron ve VLDL metabolizması için gerekli olan Apo C ve E için bir depo olarak görev yapmasıdır. Yeni sentezlenen ve kan dolaşımına salıverilen HDL, dolaşımdaki diğer lipoproteinlerden kolesterol esterlerini toplar ve küre şekilli olgun HDL şekline dönüşür. HDL apoprotein, A-1, LCAT aktive eder, LCAT kolesterol esterlerini membran lipidi lesitinden yağ asitlerini kopararak ve kolesterole transfer ederek sentezlenmesini sağlar. Yani LCAT enzimi lesitin ve kolesterolden lizolesitin ve kolesterol esterlerinin oluşumuna neden olur. Polar olmayan kolesterol esterleri merkezde toplanırken oluşan lizolesitin plazma albuminine aktarılır. Kolesterol esterleri lipid çift katmanın merkezine (hidrofob kısıma) geçerek nonpolar bir merkezin oluşumuna neden olurlar. Bu oluşum polar lipidler ve apolipoproteinlerin yaptığı bir yüzey ile kaplı küre şeklindeki olgun HDL partikülü oluşumuna neden olur.
HDL (Devam): Özetle, LCAT enzimi, dokular ve lipoproteinlerden serbest kolesterolü alarak esterleştirir ve HDL merkezinde toplar. Kolesterol ester transfer proteini ile kolesterol esterleri HDL’den VLDL’ye (Apo B100 içeren lipoproteinlere) taşınırken, trigliserid ve fosfolipidlerde VLDL’den HDL’ye taşınmaktadır. HDL3 dokulardan kolesterolü ATP-bağlayıcı kaset protein 1 (ABC-1) aracılığı ile alır. Kolesterol LCAT aktivitesi ile esterlendiğinde HDL2 meydana gelir. HDL2 hepatik lipaz aktivitesi ile fosfolipid ve trigliseridleri hidrolize olur ve SR-B1 (Clas B scavenger reseptör B1), ile kolesterol esterleri karaciğer tarafından alınır. Az fosfolipid, kolesterol ve Apo A1 içeren kalan HDL ye pre-beta HDL denir. Bu biçim dokulardan diskoidal HDL ye kolesterol taşınmasını güçlü şekilde uyarmaktadır. SR-B1 karaciğer ve steridogenik dokularda HDL reseptörü olarak yakın zamanda aydınlatılmıştır. HDL Apo A1 vasıtasıyla bu reseptöre bağlanır ve kolesterol esterleri dokulara geçer. HDL kolesterol derişimi trigliserid ile ters lipoprotein lipaz aktivitesi ile doğru orantılıdır. HDL2 ne kadar yüksek ise koroner ateroskleroz o kadar az meydana gelir. HDL1, yalnızca diyetle indüklenmiş hiperkolesterolemik hayvanların kanında mevcuttur. Yapıda yalnızca Apo E vardır, kolesterolden zengindir.
Lp (a), LDL’ye benzeyen bir lipoproteindir. Başlıca apolipoproteini apo B-100’dür. Ayrıca, kendine özgü Apo B100 e kovalent olarak bağlı bulunan Apo (a) içerir. Apo (a), yaşam boyunca sabit konsantrasyonları vardır, büyük ölçüde kalıtımsal olarak düzenlenir ve 6. kromozomda bulunan geni tarafından kodlanır. Özellikle karbohidrat kalıntıları bakımından zengin olup fonksiyonu tam olarak bilinmemektedir. Ateroskleroz riski ile ilişkili olduğu tahmin edilmektedir. Kringle, 3 ilmek ve yaklaşık 80 amino asit içeren yapısal ünitelerdir. Yapıda 3 adet disülfit köprüsü bulunmaktadır. Plazminojen, protrombin, hepatosit büyüme faktörü ve Apo (a) yapısında bulunmaktadır. Lipoprotein (a) genomik varyasyonlarının artan kardiyovasküler risk ile ilişkili olduğunu gösteren geniş çalışmalar mevcuttur. Genetik varyasyonlara bağlı olarak farklı Apo (a) kütlesine sahip formlar mevcuttur. Lipoproteinler, elektroforezdeki hareketlerine göre şilomikronlar (tok kişilerde görülür), beta lipoprotein (LDL), pre-beta lipoprotein (VLDL), alfa lipoprotein (HDL) şeklinde alt gruplara ayrılırlar.
Dislipoproteinemiler: 1-Hiperlipoproteinemiler; tip I hiperlipoproteinemi, tip IIa hiperlipoproteinemi, tip IIb hiperlipoproteinemi, tip III hiperlipoproteinemi, tip IV hiperlipoproteinemi, tip V hiperlipoproteinemi. 2-Hipolipoproteinemiler.
|Fredrickson Dislipidemi Sınıflandırması|
|Fenotip||Bozukluk||Lipit Değişikliği|
|Tip I||Şilomikronemi||Trigliserit|
|Tip IIa||LDL reseptör defekti||LDL Kol.|
|Tip IIb||LDL – VLDL sentezi||LDL ve VLDL Kol.|
|Tip III||IDL ve şilomikron kalıntısı (apoE)||Kolesterol ve trigliserit|
|Tip IV||VLDL||Trigliserit|
|Tip V||Şilomikron – VLDL||Trigliserit kolesterol|
.
Bir hiperlipoproteineminin hangi sınıftan olduğunu belirlemek için; birinci basamak olarak total kolesterol (T Kol) ve trigliserid (TG) düzeyleri değerlendirilir. İkinci basamakta LDL kolesterol düzeyi değerlendirilir. Üçüncü ve son basamakta lipoprotein elektroforezi değerlendirilir.
Hiperlipidemili hastaya yaklaşırken, primer/sekonder hiperlipidemi nedenleri ayırt edilmelidir. Sekonder nedenler: sedanter yaşam, trans ve doymuş yağ asiti, kolesterol içeriği yüksek gıdalarla beslenme, dislipidemi ile ilişkili tıbbi durumlar (diabet, hipotiroidi, nefrotik sendrom, sigarra, kolestatik karaciğer hastalıkları), ilaç kullanımı (beta bloker, tiazid diüretikleri, hormonal ilaçlar gibi).
|Tip||Pirimer Dislipidemi Nedeni||Sekonder Dislipidemi Nedeni|
|I||LPL, Apo CII eksikliği||Sistemik Lupus E|
|IIa||Ailesel Hiperkolesterolemi||Hipotiroidizm|
|IIb||Ailesel kombine hiperlipidemi||NS, DM|
|III||Aillesel tip III disbetalipoproteinemi||Hipotiroidizm, Obezite|
|IV||Ailesel kombine hiperlipidemi


Ailesel hipertrigliseridemi
|Alkol, Obezite,DM, KBY|
|V||Ailesel hiperlipoproteinemi Apo CII eksikliği||Diüretik, DM,beta-bloker kullanımı|
.
Kan Analizlerinin Standart Koşulları: 1-Kan mutlaka 14-16 saatlik açlıktan sonra alınmalıdır. 2-Venöz stajdan kaçınılmalıdır. 3-Hastanın ağırlığı sabit olmalıdır. 4-Lipid düzeyini etkileyecek ilaçları kullanmamış olmalıdır. 5-Ateşli bir hastalık, MI, By-pass, trauma ve kronik enfeksiyonlarda lipid analizine ara verilmelidir. 6-Serum alındıktan sonra lipoprotein analizi o gün yapılmayacak ise serum 4 C en fazla 24 saat bekletilebilir.
———————————————————————————————–
Lökositler
Akyuvarlar (lökositler), vücutta koruyucu sistemin hareketli birimleridir. Lökositlerin bir bölümü (granülositler, monositler ve az miktarda lenfosit) kemik iliğinde yapılmaktadır. Diğer bir bölümü (lenfositler ve plazma hücreleri) ise lenf düğümlerinde meydana gelmektedir. Bu hücreler üretildikleri dokulardan kana verilir ve vücudun çeşitli dokularına yayılırlar.
Lökositler, yapılarında granül bulunup bulunmadığına göre ikiye ayrılır; granülositler (granül içeren lökositler) ve agranülositler. Granülositler (granül içeren lökositler) (polimorfnüklear lökosit); özel boyalar ile boyanır, çekirdek çok parçalıdır ve 3 çeşit hücre bulunur. Bunlar; %4 eozinofiller (eozin ile asit boya), %1 bazofiller (toluidin ile bazik boya), %65 nötrofillerdir (asit ve bazik boya ile hafif boyanırlar). Her üç sınıf granülositte değişik şekilde çekirdek bulunur, diğer bir adlandırmaya yol açar, polimorf nükleer lökositler denir. Agranülositler; çekirdekleri yuvarlak ve tek lobludur. Agranülositler; %25 lenfosit ve %5 monosit şeklindedir.
Lökositler vücudun yabancı maddelere karşı hücresel ve humoral yollarla korunmasından sorumludur. Dolaşım kanında yuvarlak şekilli ve hareketsizdir. Yabancı bir madde ile karşılaştıklarında şekil değiştirirler ve hareketlenirler. Lökositler endotel hücrelerin bağlantı yerlerinden geçerek dolaşımı terk eder ve bağ dokusuna yerleşirler, bu olaya diapedesis denir. Normal lökosit 6-10000μ/L kadardır.
Nötrofiller
Dolaşım kanındaki lökositlerin %65’i olup, nükleusları 3-5 lobludur. Yaşam süreleri çok kısadır, dolaşımda 6-7 saat olup, daha sonra bağ dokusuna geçip 1-4 gün sonra ölürler. Nötrofiller hem oldukça hareketli hem de fagositoz görevleri olması nedeniyle yüksek ve aktif bir metabolizmaya sahiptirler. Mitokondri sayıları azdır. Anerobik glikoliz egemen olup bol glikojen depo ederler. Bu glikojen fagositozda enerji depo fonksiyonu görür. Anaerobik glikolizin egemen olması enfekte doku ve eksudaların hipoksik şartlarda dahi lökositlerin fonksiyonunun kolayca işlerliğini sağlar. Nötrofiller geniş ölçüde heksoz monofosfat yoluna sahiptirler. Lipid metabolizması da aktiftir. Fagositoz esnasında hasar gören membran, aktif fosfolipid metabolizmasına sahip olması nedeniyle hızlı bir şekilde onarılır. Fagositoz esnasında esas olarak iki biyokimyasal olay vardır. İlki, heksoz monofosfat yolunun hızlanması, diğeri ise H2O2 oluşumudur.
Fagositozda; oksijen harcaması artar. Bu olaya solunum patlaması denir. Fagositoz özelliğine sahip lökositler (nötrofil, eozinofil, mononükleer monosit, makrofaj) çözünebilir ya da partiküler bir sitümülanla (mikroorganizma, kompleman fragman C5a, lökotrien B4, bakterial orjinli oligopeptidller, TNF, forbol esterleri, diaçilgliserol, platelet aktive eden faktör, kalsiyum iyonoforları, N-formil peptidler immün kompleksler gibi faktörler) uyarıldıktan sonra lizozomal enzimler salınır. Ve reaktif oksijen moleküllerinin oluşması nedeniyle, mitokondri dışındaki O2 tüketiminde bir patlama (respiratory burst) gösterirler ve sonuçta solunum patlamasının ürünlerinin toksik etkisi ile bakteri öldürülür. Bu oksidan ürünler ise H2O2, OH.- ve halid (halojenlerin kompleksleri ile oluşan tuzlar) oksidasyon ürünleridir. Solunum patlamasından sorumlu olan enzim NADPH oksidazdır. Bu bir ektopeptid olup, plazma membranının dış yüzeyinde bulunur.. fagosital vakuol oluşturmak üzere plazma membranı invagine olur.
Enzim iç tarafta kalır ve vakuoler boşluktaki moleküler oksijene etki eder. Yukarıda saydığımız uygun bir situlumusla fagosit uyarıldıktan sonra NADPH oksidaz aktive edilir ve indirgenmiş molekülden piridin nükleotidlerinden) iki e- alınarak iki molekül O2 transfer edilip 2 molekül 2O2–oluşur. Fagositlerin situlumusu, HMY ile Glikozun oksidasyonunda artışa sebep olur. Molekül O2’nin O2 oksidasyonu sırasında NADP+ üretimi artar (NADPH oksidaz sebebiyle) artan NADP , HMY aktive eder. Ayrıca bu esnada glutatyon sistemi fazla H2O2 ortadan kaldırmak üzere aktive olur. Bu aktivasyon aynı zamanda NADP+ üretimini de artırır. Oluşan H2O2 ve O2•¯ fagositik etki için yetmeyebilir. Nötrofillerin ve monositlerin taşıdığı miyeloperoksidaz, eozinofillerin taşıdığı eozinofil peroksidaz fagozom içine boşaltılır ve bunlarda H2O2, halojenler ile (I, Cl,Br), halid oluştararak fagositik etkiyi artırırlar. Miyeloperoksidaz, çeşitli bileşikleri(e ya da H donörleri) okside edebilen bir E+S kompleksi oluşturmak için, substratı olan H2O2 ile birleşir. Bunlardan oluşan halidlerin oksidasyonu sonucu toksik ajanlar meydana gelir ve bunlar hücre ölümüne yol açar.
Miyeloperoksidaz (MP), H2O2 varlığında florür dışındaki halojenlerin oksidasyonunu katalizler halitleri olşturur bu reaksiyonda MP , halidden H2O2 elektron transferi yapar ve okside halid oluşur. Hipohalus asitler olan; hipoklorit HOCl, hipoiyodit HOI ve hipobromid HOBr ile bunların tuzları güçlü oksidandır ve biyolojik olarak önemli moleküllerle reaksiyona girerler. Bu ayrıca hipohalus asitler; 1) H2O2 ile girerek singlet oksijeni, 2) Glukozamin ve taurin gibi aminlerle reaksiyona girerek, klorlanmış aminleri, 3) Amonyum ile reaksiyonları, NH2Cl, oksitleyici ajan oluşturur.
Bu bileşik tiol grupları için zararlı olup onları sülfoksitlere dönüştürerek onların oks/red. katılmalarını engeller. Kronik granülamatoz hastalıklı çocuklarda bu enzimler olmadığı için bakteri hücre içine alınır fakat öldürülemezler. Tekrarlayan enfeksiyonlar görülür. Nötrofillerin primer fonksiyonu fagositoz ve mikroorganizmaların sindirimi olmasına rağmen bu hücrelerden toksik ajanların sızması veya sekresyonu, yakın hücrelere ve solübl sistemlere zarar verir. Sonuçta; azürofilik granüllerin lizozomal enzimleri, ölü bakterilerin küçük yapı taşları olan molekülleri parçalar. Bu yapıtaşları sindirim sonrası hücrelerden, hücreler arası sahaya sızar ve çevre dokular tarafından bening olarak değerlendirilir.
Bazofiller
Bazofilik spesifik granüller 0.5 μ çapındadır. Bazofilik granüllerde histamin ve heparin bulunur. Ayrıca lökotrienlerin de sentezini yaparlar. Aşırı duyarlı reksiyonlarında, bağ dokusuna göç ederek mast hücrelerini tamamlayıcı olarak görev yaparlar. Bazofiller bazı antijenlere karşı granüllerini dış ortama salgılarlar.
Eozinofiller
Fibrin ve fibrinojeni yıkmaktan başlıca sorumlu , bir serin proteazı olan plazminojen (inaktif halde) salgılar. Daha sonra plazmine dönüşür. Alerjik reaksiyonlarda sayısı artar.
Agranülositler
Lenfositler: Bu hücreler belirleyici yüzey moleküllerine göre birkaç gruba ayrılırlar. Lenfositler, mikroorganizmalara, yabancı makromoleküllere ve kanser hücrelerine karşı savunmada immün reaksiyonlarla ilgilidirler. Bursa fabricius bağımlı bölgelerden etkilenen lenfositlere B lenfositler veya B hücreleri denir. Kemik iliğinde elde edilen immünglobin olarak bilinen hümoral antikorların sentezlerinden sorumludur. Timusa bağımlı bölgelerde yerleşen lenfositlere ise T-lenfositler veya T hücreleri denir. T hücreleri graf reddi, hipersensitivite reaksiyonları, malign hücre ile virüslere karşı savunma gibi önemli bir takım hücre aracılıklı immünolojik reaksiyonlara katılırlar.
Monositler: Fagositoz gücü çok fazla değildir. Makrofajların öncüleri olarak rol oynarlar, fakat makrofajlar en güçlü fagositoz yapan hücrelerdir. Bağ dokusunda lenfositler ile işbirliği yaparlar. İmmünokompetan hücreler ile antijenin taşınması ve bunlar arasında ilişkinin kurulmasında rol oynarlar.
Trombositler
Kan plateletleri, nükleus içermeyen 2-4 μ çapında ve disk biçiminde stoplazma parçalarıdır. Kemik iliğinde yapılırlar. Megakaryositlerden oluşurlar. Homeostazis’de önemli rol oynar. Homeostazis; kan damarlarını, trombositleri ve plazma pıhtılaşma faktörlerini ve sonuçta oluşan pıhtıyı çözen faktörleri kapsar. Homeostazisin önemli fazlarından biri olan trombosit tıkacının oluşmasıdır. Trombositler damar duvarı hasarının meydana geldiği konumda kollajene bağlanır ve aynı konumdaki koagülasyonla ilgili şelale mekanizmasından oluşan trombin tarafından veya aktifleşmiş diğer trombositlerden açığa çıkan ADP tarafından aktiflenir.
Aktivasyon ile trombositler şekil değiştirir ve fibrinojenin varlığında trombosit tıkacı oluşturmak üzere agregasyona uğrarlar. Bu konuyu biraz açarsak; trombositler hemostazın meydana gelmesi için üç aşamadan geçmek zorundadırlar. Bu aşamalar; 1) kan damarlarında, temas halindeki kollajene adezyon, 2) granül içeriğinin açığa çıkışı ve 3) agregasyondur. Trombositlerin kollajene yapışmalarına endotelyal hücreler tarafından plazmaya salgılanan bir glikoprotein olan Von Willebrand faktörü aracılık eder. Bu protein trombosit yüzeyindeki bir glikoprotein ile kan damarlarındaki kollajen fibriller arasında güvenli bir köprü oluşturur. Böylece damar duvarlarından trombositlerin koparılmalarını engeller. İkinci aşama, trombositlerin aktivasyonudur. Bu aşama Polifosfoinozitol yolunun uyarılması ile ilgilidir. Pıhtılaşma esnasında trombositler aktiflenir. Bu aktivasyon trombosit şeklindeki değişiklik, artmış hareketi, granül içeriğin serbestleşmesi ve agregasyonu kapsar.
Trombositlerin Pıhtılaşma Mekanizmasında Rolü: Pıhtılaşma şelalesinde oluşan trombin plazma membranındaki reseptörüyle etkileşerek in vivo trombosit aktivasyonu başlatır. Trombin reseptörü ile etkileşip membrana bağlı fosfolipazC’nin aktivitesini uyarır. Bu aktivasyon sonucunda; fosfotidil inozitol, 4-5 difosfat, diaçil gliserol (DAG) ve IP3 oluşturur. Bu proteinlerin DAG’ün fosforilasyonu çeşitli trombosit granüllerinin /(lizozomlar, y granüller ve x granülleri) içeriklerinin ortaya çıkması ile sonuçlanır. Y granüllerden açığa çıkan ADP de trombositleri aktive eder. Bundan başka fibrinojenin trombosit yüzeyindeki iki glikoprotein kompleksine bağlanması için, ADP trombosit yüzeyini değişikliğe uğratır, ardından fibrinojen molekülleri komşu trombositleri birbirine bağlayarak bir trombosit kümesi oluşturur. IP3 ise Ca+2 sitozole çeker. Miyozin hafif zincirlerinin fosforilasyonuna yol açar, ardından bu zincirler aktin ile etkileşerek trombositlerin şekil değişikliğine ve hareketine yol açar. Artmış Ca+2 düzeyleri aynı zamanda Fosfolipaz A2’nin aktiflenmesine, trombosit fosfolipidlerinden Araşidonik asidin açığa çıkmasına neden olur. Daha sonra da fosfolipaz C’yi ileri derecede aktifleyerek trombosit agregasyonunu sağlayan tromboksan A2’nin oluşmasına neden olur. Aktiflenmiş trombositler; trombosit tıkacı oluşturmak ve trombosit membranı fosfolipidleri aracılığı ile pıhtılaşma şelalesindeki faktör x ve faktör II’nin aktivasyonu için de gereklidir.
———————————————————————————————–
Metabolizma
Canlı organizmada biyomoleküllerin sentezi ve yıkımıyla ilgili olarak cereyan eden reaksiyonların tümüne metabolizma adı verilir. Sindirim ve emilimden sonraki kısmına ara metabolizma denir. Metabolizmanın iki önemli amacı vardır; indirgeyici güç (NADPH gibi maddeler) ve enerji üretmek ve hücrenin ihtiyaç duyduğu yeni molekülleri sentezlemektir. Metabolizma; katabolizma ve anabolizma olmak üzere ikiye ayrılır. Katabolizma, hücrenin çevresinden aldığı veya kendi depolarında kullandığı büyük besin moleküllerini enzimatik reaksiyonlarla laktik asit, asetik asit, CO2, NH3 veya üre gibi bir seri küçük moleküllere parçalaması olayıdır. Kısaca, katabolizma yıkım demektir. Bu yıkım olayları esnasında enerji açığa çıkar. Bu enerji daha sonra kullanılır. Anabolizma ise hücrenin bileşenlerini teşkil eden polisakkaridler, nükleik asidler, lipidler ve proteinlerin basit ön bileşiklerden sentezlenmesi olayıdır. Kısaca anabolizma sentez olaylarını ifade eder. Sentez olaylarında gerekli olan enerji ATP’den sağlanır. İndirgeyici elektronlar ve hidrojenler ise NADPH tarafından sağlanır.
Katabolizmada Kabaca Üç Safha Vardır: 1. Safha: besin maddelerindeki büyük moleküller kendilerini oluşturan daha küçük moleküllere parçalanırlar. Proteinler aminoasitlere, polisakkaridler glukoz gibi basit şekerlere, yağlar da gliserol ve yağ asidlerine parçalanırlar. Bu safhada iş görecek kadar enerji üretilmez. 2. Safha: bu çok sayıdaki küçük moleküller metabolizmada merkezi rolleri olan bir kaç basit moleküllere dönüştürülürler. Bu safhada bir miktar ATP üretilir. Ancak yine de besin maddelerinin oksidasyonu tam değildir. 3. Safha: sitrik asit devri ve oksidatif fosforilasyon cereyan eder. Besin maddeleri tamamen CO2 ve H2O’ya oksitlenirler. Yapılarındaki bütün enerji açığa çıkar.
Anabolizma reaksiyonları katabolizmanın tersi yönde cereyan ederler ve enzimleri farklıdır. Bunun sebebi, katabolizmada cereyan eden reaksiyonda enerjinin açığa çıkmasıdır. Anabolizmada ise, enerji gerektiğinden aynı reaksiyonun olduğu gibi geri dönmesi mümkün değildir. Dolayısı ile değişik reaksiyon mekanizmaları ve değişik enzimler kullanılır.
Metabolik reaksiyonlar uzun basamaklar halinde cereyan ederler. Bunun iki önemli sebebi vardır; besin maddelerindeki yüksek enerjiyi hücreye zarar vermeden açığa çıkarmak ve diğer metabolik olaylarda kullanılmak üzere ara ürün sentezi sağlamaktır. Metabolik olayların devam etmesi için bir enerjiye ihtiyaç vardır. Canlılar bu enerjiyi ve enerji üretiminde kullanılan gıda maddelerini değişik kaynaklardan elde ederler. Buna göre hücreler çevrelerinden elde ettikleri karbonun kimyasal şekline göre 2 büyük sınıfa ayrılırlar.
Karbon kaynağına göre; ototroflar ve heterotroflar olmak üzere ikiye ayrılırlar. Canlıların bir kısmı C kaynağı olarak CO2’i (bitkiler gibi) diğer bir kısmı ise glukoz gibi daha indirgenmiş bileşikleri kullanırlar. Ototrof hücreler C kaynağı olarak CO2’i kullanırlar. Heterotrof hücreler ise C kaynağı olarak glukoz gibi daha indirgenmiş C bileşikleri kullanırlar. Ototrof hücreler kendi kendilerine yeterli hücrelerdir. Heterotroflar ise başka hücrelere bağımlıdırlar. Fotosentetik hücrelerle bazı bakteriler ototrof, yüksek hayvan hücreleri ile mikroorganizmaların çoğu heterotroflardır. Heterotroflar aerobik ve anaerobik hücreler olarak ikiye ayrılırlar. Yüksek organizmalarda hem aerobik hem de anaerobik hücreler bulunur.
Hücreler enerji kaynaklarına göre de; fototrof ve kemotrof olmak üzere ikiye ayrılırlar. Enerjilerini güneş ışığından elde edenler fototroflardır. Enerjilerini kimyasal reaksiyonlardan elde edenler kemotroflardır. Tabiattaki canlı organizmalar beslenme yönünden birbirlerine bağımlıdır. Eğer canlı küre geniş manada ele alınacak olursa fotosentetik veya ototrof ve heterotrof hücrelerin birbirlerini besledikleri görülür. Fotosentetik hücreler atmosferden CO2 ve güneş enerjisi alarak glukoz sentezlerler ve atmosfere O2 bırakırlar. Heterotrof hücreler ise bu glukoz ve oksijeni kullanarak atmosfere CO2 ve H2O bırakırlar. Bu karbon akımına karbon devri adı verilir. Karbon devri bir enerji akımıyla birlikte seyreder. Fotosentez esnasında güneş enerjisi glukoz ve diğer indirgenmiş ürünlerdeki kimyasal enerjiye dönüştürülür. Bu bileşikler de heterotroflar tarafından enerji isteyen aktivitelerinde kullanılır.
Canlılar arasında karbon devrinden başka önemli miktarda enerji devri de söz konusudur. Fotosentetik hücreler güneşten aldıkları enerjiyi karbonhidratlara indirgeyerek hem enerji hem de yapı taşı olarak vermektedirler. Proteinlerin ve nükleik asitlerin yapısında bulunan azot da devredilen önemli bir elementtir.
Atmosfer havasının yaklaşık %79’u azottur. Ancak bu azot birçok önemli bileşiğin yapısına girdiği halde hayvanlar tarafından doğrudan kullanılamaz. Havadaki azot azot tesbit eden bakteriler tarafından alınarak NH3 ve NO3 gibi bileşiklere indirgenir. Bu bakteriler genelde bitki köklerinde bulunurlar. Diğer toprak bakterileri hayvanlar tarafından ortama verilen NH3 ve üre gibi bileşiklerle nitratları alarak tekrar NO2(Nitrit) ve NO3(Nitrat) haline dönüştürürler. Bitkiler bu NO2 ve NO3 leri alıp aminoasitlerin sentezinde kullanırlar. Aminoasitler hayvanlar ve insanlar tarafından alınır, kullanıldıktan sonra azot tekrar NH3 ve üre halinde toprağa verilir.
Biyoenerjetik (Biyokimyasal Termodinamik)
Biyokimyasal reaksiyonlarda meydana gelen enerji değişimlerini ifade eder. Termodinamik, enerji çeşitlerinin birbirlerine dönüşümlerini ve sistemin denge durumunu inceler. Termodinamik prensiplerden faydalanarak bir reaksiyonun kendiliğinden yürüyüp yürümiyeceği ve reaksiyonda meydana gelen enerji değişimi hesaplanabilir. Bir reaksiyonun kendiliğinden yürüyüp yürümeyeceği 3 şekilde anlaşılır; entalpi değişimi (delta H), entropi değişimi (delta S) ve serbest enerji değişimi (delta G).
Entalpi; bir sistemdeki toplam enerji diğişimini ifade eder (isı + kimyasal enerji). Entropi; serbest enerji haline dönüştürülemeyen ısı enerjisini ifade eder, düzensizliğin bir ölçüsüdür. Serbest enerji (GİBBS serbest enerjisi); bir sistemde bulunan toplam enerjinin iş yapan kısmıdır. Yani faydalı enerjidir. Kimyasal enerji de denir. G ile gösterilir.
Bu her üç enerji çeşidi arasında aşağıdaki şekilde bir bağlantı vardır; delta G = (delta H) – (T delta S). T; kelvin cinsinden sıcaklık derecesidir). Bunlardan delta H <0, delta G <0 ve delta S >0 ise reaksiyon kendiliğinden yürür. delta H = 0, delta G = 0 ve delta S = 0 ise reaksiyon dengededir. Canlılarda daima delta G< 0’dır. delta G = 0 durumu ölümdür. Entropiyi ölçmek zordur. Öte yandan, biyolojik reaksiyonlarda transfer edilen asıl enerji şekli serbest enerji olduğundan, reaksiyonların kendiliğinden yürüyüp yürümiyeceğine bu enerji değişimine göre karar verilir.
Bir reaksiyonun DG değeri ürünlerin serbest enerjisi (son hal) ile, reaktanların serbest enerjilerinin (ilk hal) arasındaki farka eşit olup değişimin meydana geldiği yola bağlı değildir. Şu şekilde hesaplanır; delta G = toplam delta G – toplam delta G reaktan.
Reaksiyonların kendi kendine yürüyüp yürümeyeceklerini standart serbest enerji değil, delta G değeri tayin eder. Standart serbest enerji değişimi, standart şartlardaki serbest enerji değişimi olup 25oC ’de, 1 atm basınç ve A, B, C ve D’nin konsantrasyonları 1.0 M iken ölçülür. Fizyolojik şartlarda buna pH=7 de eklenir. Bir reaksiyon endergonik ise beraberinde cereyan eden başka bir egzergonik reaksiyon ile yürüyebilir. Bu durumda sistemin toplam enerji değişimi her bir basamağın serbest enerji değişimlerinin toplamıdır.
Örneğin,
A > B+C = serbest enerji = +5 kcal/mol
B > D = serbest enerji = -8 kcal/mol
İse,
A > C+D = serbest enerji = -3 kcal/mol
Burada standart şartlarda A, B ve C’ye dönüştürülemez. Çünkü serbest enerji değişimi pozitiftir. Fakat aynı şartlarda B, D’ye dönüştürülebilir. A’nın C ve D’ye dönüşmesinin delta G değeri -3 kcal/mol olduğundan bu reaksiyon standart şartlarda kendiliğinden yürür. Bundan anlaşılmaktadır ki termodinamik yönden mümkün olmayan reaksiyonlar termodinamik yönden gerçekleşebilen bir başka reaksiyonun berberliğinde olabilmektedir. Yukarıdaki reaksiyonlar birbirlerine ortak bir bileşen olan B ile bağlanmaktadır.
Delta G İle Denge Sabiti Arasındaki İlişki: Bir sistemin serbest enerji değişimi, denge durumunda reaktanların ne oranda ürünme dönüştüğünün bir ölçüsüdür.Yani serbest enerji değişimi ile reaksiyon dengesi arasında bir ilişki vardır.
Denge durumunda enerji değişimi sıfır olur. Serbest enerji değişimi ile redoks potansiyeli arasında da bir ilşki vardır.
Canlı varlıklar enerji gerektiren çeşitli fonksiyonların yerne getirilebilmesi için devamlı bir serbest enerji kaynağına ihtiyaç duyarlar. Canlılardaki enerji 3 ana sistemde kullanılır; 1) kas kasılması gibi hareketlerdeki mekanik işlerde, 2) molekül ve iyonların aktif transportunda ve 3) makromolekül ve diğer biomoleküllerin sentezinde. Bu olaylarda kullanılan serbest enerji çevreden sağlanır. Ototrof hücreler enerjiyi güneşten kemoyroflar ise gıda maddelerinden sağlarlar. Ancak bu enerji yukarıda saydığımız işlerde kullanılmadan önce özel bir şekle sokulur. Bu özel serbest enerji taşıyıcısı adenozin trifosfattır (ATP).
ATP + H2O > ADP + Pi (ortofosfat). Bu reaksiyonda serbest enerji değişimi = -7.3 kcal/mol.
ATP + H2O > 5 AMP + PPi (pirofosfat). Bu reaksiyonda serbest enerji değişimi = -7.3 kcal/mol.
Serbest enerji değişimi değeri ortamın iyonik şiddetine (pH) ve Mg2+ ve Ca2+ konsantrasyonlarına bağlıdır. Biz Serbest enerji değişimi değerini -7.3 kcal/mol olarak alacağız (fizyolojik şartlarda hemen her zaman -7.3 kcal’dir). ATP’nin aktif şekli +2 değerlikli Mg veya Mn iyonları ile kompleks teşkil etmiş şeklidir. Bunlar ATP’nin iyonik karakterini azaltırlar. ATP’nin enerji taşıyıcı özelliğinde en önemli rolü trifosfat birimi oynar. Çünkü molekülün bu kısmında hidrolizlendiği zaman yüksek oranda serbest enerjinin açığa çıktığı 2 adet fosfoanhidrit bağı mevcuttur. ATP’den ilk fosfat bağının hidrolizi ile -7.3 kcal/mol kadar serbest enerji açığa çıkar. Bu serbest enerji sayesinde organizmada çok sayıda endergonik reaksiyonlar cereyan eder. Guanozin trifosfat (GTP) ve üridin trifosfat (UTP) da yüksek enerjili bileşiklerdir. Ancak hücrede en çok ATP bulunur.
ATP biyolojik sistemlerde enerjinin depo şeklinden ziyade ihtiyaç duyulduğu anda kullanılabilen şeklidir. Nitekim herhangi bir hücrede 1 ATP molekülü teşekkülünden sonra yaklaşık 1 dakika içinde kullanılır. ATP enerjinin depo şekli değildir. Acil durumlarda kullanılır. Depo edilmiş şekli, karbonhidratlar, yağlar ve proteinlerdir. Fototrof hücreler ATP’yi ışık enerjisini yakalayarak, kemotroflarda besin maddelerini oksitleyerek üretirler. ATP’deki fosfat grubunun hidrolizi ile meydana gelen fazla enerjinin 2 sebebi vardır; elektrostatik itme ve rezonans kararlılığı.
Rezonans kararlılığı; bir molekülün tek bir yapı formülüyle gösterilememesi sebebiyle birden fazla yapı formülüyle belirtilmesine rezonans denir. ATP’deki her fosfat grubu daha az rezonans şekle sahiptir. Bu yüzden molekülden ayrılmaya meyillidir. Molekülün rezonans sayısı arttıkça kararlılığı da artar ve daha az enerjili olur.ATP’ın hidroliz ürünlerinin rezonans sayısı daha fazla dolayısı ile daha kararlıdırlar (ortofosfatın dört ayrı rezonans hali vardır). ATP’deki fosfat grubunun rezonans sayısı ise daha azdır.
Organizmada yüksek enerjili fosfat bağı ihtiva eden bazı bileşikler daha vardır. Bunların bir kısmının Hidroliz serbest enerji değişimi değerleri ATP’ninkinden fazladır. Dolayısı ile bu bileşiklerin hidroliziyle ATP sentezlenebilmektedir. ATP’nin hidroliz serbest enerji değişimi değeri diğer fosforilli moleküller arasında ortalarda yer almaktadır. ATP’nin bu pozisyonu fosforil grubu taşıyıcısı olarak avantaj sağlamaktadır. ATP’nin yukarısındaki bileşikler yüksek enerjili oldukları için bu bileşiklerden ayrılan fosfatlar ADP ile birleşerek ATP’yi oluştururlar. ATP’nin altındaki bileşikler de ATP’den sentezlenirler. ATP’nin hidrolizi ile bir reaksiyon yaklaşık 10 üzeri 10 katı veya daha fazla oranda ürün lehine dönüşür.
Nükleotid fosfatlar enerji transferine hizmet ettikleri gibi fosfat transferini de sağlarlar. Bu özellikleri ile koenzim gibi değerlendirilirler. ATP’nın turnover hızı 1,5 kg/sattır (36 kg/gün). Bir reaksiyonda serbest enerji değişimi değeri çok yüksekse reaksiyon tamamen geri dönüşümsüz küçükse geri dönüşümlü olabilir.
Metabolizmayı Araştırma Yöntemleri
İn Vivo Araştırmalar: 1) Bir maddenin organizma tarafından yapılıp yapılmadığoını anlamak için o madenin eksik olduğu bir diyet verilir. 2) Bir maddenin akibeti hakkında bilgi edinmek için bir deney hayvanına verilir. Bu madde olduğu gibi atılıyorsa organizma tarafından yapılmıyor demektir. 3) NMR incelemesi yapılabilir.
İn Vitro Araştırmalar: 1) Bakteriler üzerinde incelemeler yaparak. 2) Radyoaktif izotoplar kullanılarak metabolizma takip edilebilir. 3) Doku izolasyonu ve perfüzyon. 4) Hücre izolasyonu. 5) Hücre organellerinin izolasyonu. 6) Saflaştırma.
Metabolik Probların Kullanılması: İnhibitörler ve mutasyon. İn vitro veya in vivo yapılabilir.