Notlar 3

Ekstrasellüler Matriks (ECM)

Glikozaminoglikanlar (GAG); genellikle proteinlere bağlanarak proteoglikanları oluştururlar. Hyaluronik asit gibi. Fibröz proteinler; kollajen, fibronektin, laminin, elastin.

Ekstraselüler Matriksin Fonksiyonları: Yapısal çatı, mekanik destek, embryonik gelişim, fliltrasyon (bazal lamina, böbrek gibi), selektif bariyer, hücre göçüne rehberlik eder (aksonal büyüme, yara iyileşmesi), elastisite, büyüme faktörlerinin idaresi, hücre yaşamının düzenlenmesi (matriks kontaktı olmadığında hücre ölümü), hücre çoğalmasının düzenlenmesi, proteolitik fragmanlar nedeniyle biyolojik olarak aktivite.

ECM Molekülleri: 1-Glikozaminoglikanlar; hyaluronik asit, dermatan sülfat, keratan sülfat, kondroitin sülfat, heparan sülfat, heparin. 2-Fibröz proteinler; kollajen, elastin, fibronektin, laminin, integrinler.

Glikozaminoglikanlar ve proteoglikanlar; hidrate halde-jelimsi yapıdadır, fibröz proteinler yapıya gömülüdür. Polisakkarit jel; baskı gücüne karşı dayanıklılık sağlar. Kollajen fibriller; gerilme gücü sağlar. Elastik fibriller; matrikse esneklik sağlar. Fibronektin ve lamininler; hücrelerin uygun yerlere tutunmalarını sağlar.

Proteoglikanlar: Hücre yüzeyinde de bulunabilirler. Hücreler arası kimyasal uyarıda rol oynarlar. Büyüme faktörleri gibi değişik uyarı moleküllerine bağlanabilir ve bunların aktivasyonu ve inhibisyonunu sağlar.

Proteoglikanlar
Proteoglikan GAG Yerleşimi Fonksiyon
Agrekan Kondroitin sülfat, keratan sülfat Kıkırdak Mekanik destek
B glikan Dermatan sülfat, kondroitin sülfat Hücre yüzeyi ve matriks TGF’yi bağlama
Dekorin Dermatan sülfat, kondroitin sülfat Bağ doku Tip I kollajen ve TGF’yi bağlama
Perlekan Heparan sülfat Bazal lamina Süzme ve yapısal
Sindekan Kondroitin sülfat, heparan sülfat Epitel yüzeyi Hücre adhezyonu ve FGF’yi bağlama

.

Kollajen: Ekstraselüler matriks ve bağ dokusunun ana çözünmez, fibröz proteinidir. Hayvanlarda en bol bulunan proteindir. Fibroblastlar ve epitel hücrelerince sentezlenir. Deri ve kemiğin başlıca bileşenidir. Üç adet α zincir şeklindeki polipeptidin üçlü helikal yapı oluşturduğu bir yapısı vardır. Prolin ve glisinden zengindir. Bunlar hidrate ve glikozile olmuşlardır. 25 farklı kollajen alfa zinciri tanımlanmıştır. Her biri farklı genden kodlanır. 20 faklı kollajen molekülü bulunmaktadır. Sola bükümlü üçlü alfa heliks yapısı vardır. Zincir yaklaşık 1000 amino asit uzunluğundadır. Her dönüşte 3 amino asit vardır ve 3. amino asit glisindir. Alfa zinicirinde tekrarlayan Gly-X-Y amino asit dizileri vardır (X ve Y genelde prolin ve hidroksiprolindir). Fibril birleştirici kollajen; fibrilleri birbirine ve ECM’nin diğer bileşenlerine bağlar (tip IX ve tip XII). Ağ oluşturan kollajenler; tip IV molekülleri bir tabaka haline birleşmiştir. Tip VII kancalama fibirilleri; bazal laminanın çok katlı epitelin bulunduğu bağ dokuya bağlanmasında yardımcı olur.

Kollajen Hastalıkları: 1-Fibrosis; aşırı kollajen üretimi vardır (tip I kollajen). 2-Ehler Danlos Sendromu; kollajen yetersizliği, kırılgan ince deri ve çok fazla hareket eden eklemler bulunur. 3-Osteogenesis imperfecta; kolay kırılan kemik sendromudur. 4-Skorbüt; vitamin C yetersizliğine bağlı hatalı kollajen üretimidir.

Elastik fibriller; akciğerlerde gerilmeden sonra tekrar büzüşmede yırtılmadan genişlemeye imkan sağlar. Elastin ve fibrilin bu gruptadır.

Elastin: Bir çok omurgalı dokusunda bulunur (deri, kan damarları, akciğerler). Elastik liflerin temel yapısı elastindir. Prolin ve glisinden zengindir, ancak bunlar glikozillenmemiştir. Bazıları hidroksiprolin içerir. Arterlerde en fazla bulunan ECM proteinidir.

Fibronektin: Hücrelerin matrikse bağlanmasına yardım eder. Bütün omurgalılarda bulunan büyük, glikoprotein yapıda bir bir ECM proteinidir. İki büyük alt üniteden oluşan bir dimer. Her biri spesifik bağlanma yerlerine sahip bir çok bağlanma bölgesi vardır. Bağlanma bölgeleri; a) hücre, b) kollajen c) heparin. Hücre polaritesini belirler. Hücre metabolizmasını etkiler. Hücrenin yaşamını sürdürmesini sağlar. Hücre çoğalması ve farklılaşmada rol oynar. Hücre göçü için spesifik yol olarak görev yapar.

Laminin: Üç uzun polipeptid zincirinden (α, β, γ) oluşan büyük esnek bir proteindir. Disülfid bağları ile bir arada tutulur. Dokularda laminin ve tip IV kollajenler hücreler üzerindeki reseptörlere bağlanırlar. Hücre çoğalması ve farklılaşmasını ilerletir. Hücre göçü için spesifik yol olarak görev yapar. Hücreleri bazal laminaya bağlayan köprüler oluşturur.

İntegrinler: Kollajene, laminine, fibronektine ve diğer ECM komponentlerine bağlanan transmembran glikoprotein yapısında reseptördür. Hücrelerin ECM’ye tutunması ve cevap vermesinde önemlidir. Her molekül α ve β alt ünitelerini içerir. Bağlanma özgüllüğü α alt ünitesindedir. Hücre içi bölümü hücre iskeleti molekülleri için bağlanma bölgesi bulundurur. Hücre içi, hücre iskeleti ve ECM integrinler vasıtası ile birleştirilir.

Fibrilin: Doğada en bol bulunan elastik proteindir. Çok hücreli organzimaların çoğunda bulunur. Fibrilin elastine bağlanır. Tüm dinamik bağ dokularında bulunur; arterler, akciğer,deri, elastik kıkırdak.

Marfan Sendromu: Otozomal dominant kalıtım gösterir. 10,000 ila 20,000’de 1 görülür. Kardiyovasküler anormallikler; aortada dilatasyon, dissekan aort anevrizması. Pulmoner bozukluklar; büllöz amfizem, spontan pnömotoraks (%10), bronşiektazi. Fibrilin 1’i kodlayan kromozom 15’te mutasyon vardır. Fibrilin 1’den yoksun fare deney sırasında aort diseksiyonundan ölüyor.

Bazal Lamina: Esnek ve incedir. ECM’nin özelleşmiş şeklidir. Epitel hücrelerinin altında ya düz kas,iskelet kası, kalp kası gibi hücrelerin etrafını kuşatır ya da glomerul ve akciğer alveolü gibi bölgelerde iki hücre tabakası arasında yer alır. Özel boyalarla (PAS) boyanınca ışık mikroskobunda görülür. Bazal lamina iki tabakadan oluşur; lamina lucida ve lamina densa. Bazal laminanın yapısında en çok bulunan moleküller, tip IV kollajen, laminin, fibronektin,perlekan, tenaskin ve proteoglikanlardır. Tip IV kollajene bağlanan laminin en fazla lamina densa bölümünde yer alır. Fonksiyonları; filtre görevi, hücre polritesini belirleme, hücre metabolizmasına etki, hücre göçüne etki. Kanserde bazal lamina yapısı değişir. Pek çok kanser tipinde bazal lamina tamamen kaybolur. Tip IV kollajende meyadana gelen mutasyon herediter böbrek hastalığına neden olur (alport sendromu). Bu mutasyon tip IV kollajenin alfa zinciri geninde meydana gelir. Hasar gören hücrelerin yenilenmesinde önemli rolü vardır. Yaşlanma, diabet ve hipertansiyonda kalınlığı artar ve dokular yeterince beslenemez.

Proteazlar: ECM moleküllerinin devrini düzenler. Hızlı yıkım olur. Örneğin; doğumdan sonra uterusun küçülmesi. Serin proteazlarda aktif bölgede serin bulunur. Matriks metalloproteinaz (MMP); aktivite Ca ve Zn’ye bağlıdır. Kollajen, laminin, fibronektin gibi ECM proteinlerinin yıkımında etkilidirler. İnflamasyon, metastaz, romatoid artrit gibi bağ dokusu hastalıklarına sebep olabilirler. Hücre göçünü kolaylaştırır. Malign tümörlerde MMP ekspresyonu normal dokudan fazladır.

Mukopolisakkaridozlar: Hurler sendromu: α- L- iduronidaz eksikliği vardır. Korneal bulutlanma, mental retardasyon görülür. Dermatan sülfat ve heparan sülfat yıkımı etkilenmiştir.Koroner arterde biriken depozitler iskemi ve erken ölümle sonuçlanır. Hunter sendromu: MPS II etkilenmiştir. İduronat sülfataz eksikliği vardır. X’e bağlı geçiş gösterir. Ciddiyeti değişkenlik gösterebilir. Korneal bulutlanma yoktur. Fiziksel deformite ve mental retardasyon değişkendir. Dermatan sülfat ve heparan sülfatın yıkımı etkilenmiştir. Scheie sendromu: MPS IS etkilenmiştir. Alfa-L-iduronidaz eksikliği vardır. Korneal bulutlanma, kısıtlı eklemler, aortik kapak hastalığı vardır. Normal zeka ve yaşam süresine sahiptir. Dermatan sülfat ve heparan sülfatın yıkımı etkilenmiştir. Sly sendromu: MPS VII etkilenmiştir. Beta glukuronidaz eksikliği vardır. Hepatosplenomegali, fiziksel deformite görülür. Dermatan sülfat ve heparan sülfatın yıkımı etkilenmiştir. SanFlippo sendromu: MPS III etkilenmiştir. Heparan sülfattan; N-sülfatlanmış ve N-asetillenmiş glukozamin birimlerinin koparılmasında defekt vardır. Dört tipi var; A, B, C, D. Ciddi sinir sistemi hasarı ve mental retardasyon görülür.

———————————————————————————————-

Enzimler

Protein yapısındaki biyolojik katalizörlerdir. Eskiden enzimlere ferment adı verilirdi. Katalizörler; reaksiyon dengesine etki etmeden reaksiyon hızlarını arttıran maddelerdir. Reaksiyona girerler ancak ürünlerin oluşmasından sonra bozulmadan reaksiyondan çıkarlar.

Enzimlerin Genel Özellikleri: Enzimler protein yapısındadırlar. Proteinlerin en büyük ve en çok özelleşmiş grubunu teşkil ederler. Hepsi globuler proteindir. Enzimlerin katalizlediği reaksiyonlarda verim %100’dür. Yani hiç bir yan ürün vermezler ve son derece hızlı çalışırlar. Mesela, H2CO3 > CO2 + H2O reaksiyonunu katalizleyen karbonik anhidraz enzimi bir dakikada 36.000.000 molekülü ürüne dönüştürmektedir. Bu reaksiyon 1/600.000 saniyede, yani 1.7 mikrosaniyede gerçekleşir. Enzimler, etki ettikleri maddelere ve reaksiyonlara karşı oldukça spesifiktirler. Genellikle tek bir kimyasal reaksiyonu veya aynı tip benzer reaksiyonları katalizlerler (peptidazlar gibi). Enzimler, substratlarından oldukça büyüktürler. Enzimler, kimyasal reaksiyonları az enerji ve vücut ısısında başarırlar. Enzimlerin kimyasal yapıları bilindiği halde ne şekilde enzimatik aktivite kazandıkları hala bilinmemektedir. Nitekim, protein yapısındaki pepsin enziminin yine protein yapısındaki albumini hidrolizle parçaladığı bilinmektedir. Her ikisi de protein yapısında olan iki maddeden birinin nasıl olup da diğerini parçaladığı bilinmemektedir. Enzimler canlı hücreler tarafından biyolojik şartlarda ve genetik bilgi ile sentezlenirler. Fakat, aktivite göstermeleri için hücre içinde bulunmaları gerekmez. Uygun şartlarda hücre dışında da aktivite gösterirler. Enzimler, önce genetik bilgi ile saf protein halinde sentezlenirler. Fakat, sentezlendikten sonra modifikasyona uğrayarak üç boyutlu yapı kazanırlar ve yapılarına protein yapısında olmayan çeşitli kofaktörler ilave edilir. Enzimin üç boyutlu yapısı bozulursa aktivite gösteremez. Buna denatürasyon denir. Aşırı sıcaklık, pH, radyasyon, kimyasal maddeler ve ultraviyole ışınlar buna sebep olurlar.

Bugün yaklaşık 2000’e yakın enzim tanımlanmıştır. Birçoğu saf halde elde edilip kinetikleri incelenmiş ve 150’den fazlası kristallendirilmiştir. Ancak yapılan genetik çalışmalar daha tesbit edilememiş birçok enzimin varlığını göstermektedir. Sanayide de birçok enzim kullanılmaktadır. Mesela, sütten peynir yapılması enzimatik bir olaydır. Rennin enzimi süt proteini olan kazeini çöktürerek peynirin meydana gelmesini sağlar. İyi kalite hamur elde etmede amilaz, proteaz ve fermentasyon enzimleri kullanılmaktadır. Papain enzimi bazı lokantalarda etin yumuşatılmasında kullanılır. Bazı enzimler ilaç olarak kullanılırken bazıları tahlil yapmada, hastalıkların teşhisi ve tedavisinin takibinde kullanılırlar.

Sindirim enzimlerinde olduğu gibi, enzimlerin az bir kısmı sadece proteinden ibarettir. Enzimlerin çoğunda ise protein kısmına ilaveten protein yapıda olmayan ve asıl kataliz vazifesini gören bir grup daha bulunur. Bu tip enzimlerin protein kısmına apoenzim, protein yapıda olmayan kısmına ise kofaktör denir. Apoenzim + Kofaktör kompleksine holoenzim adı verilir. Kofaktör bir metal iyonu olabildiği gibi kompleks bir organik bileşik de olabilir. Bu organik bileşiğe koenzim adı verilir.Yani koenzim, enzimlerin protein yapısında olmayan organik molekül yapısındaki kısmıdır. Bazı koenzimler enzime gevşek bağlıdır. Dolayısıyle enzimden ayrılarak diğer reaksiyonlarda da rol alabilirler. Bu yüzden enzimlerin sayısı oldukça fazla olduğu halde koenzimlerin sayısı azdır. Bazı koenzimler ise enzime çok sıkı bağlıdır ve enzimden ayrılmazlar. Bu tip koenzimlere prostetik grup adı verilir.

Bazı enzimler bir tek alt birimden (bir tek polipeptid zincirinden) bazıları ise bir kaç alt birimden oluşmuşlardır. Bir tek alt birimden oluşan enzimlere monomerik, birden fazla alt birimden oluşanlarına ise oligomerik enzim adı verilir. Hücrenin ihtiyacına göre sentezi artan veya azalan enzimlere indüklenebilir enzim denir. Hücredeki derişimleri ömür boyu sabit kalan enzimlere ise konstitutive(yapısal) enzimler adı verilir.

Bazı enzimler aktivite için hem bir metal iyonuna hem de bir koenzime ihtiyaç duyarlar.Bazılarında ise birden fazla koenzim bulunur. Buna göre enzimler şu şekilde gösterilebilirler:

1-Enzim = Apoenzim (sindirim enzimleri gibi)

2-Enzim = Apoenzim + Koenzim

3-Enzim = Apoenzim + Koenzim + metal iyonu

4-Enzim = Apoenzim + metal iyonu

Bilinen enzimlerin yaklaşık üçte biri katalitik aktivite için bir metal iyonuna ihtiyaç duyarlar. Bu tip enzimler ikiye ayrılır; 1) Metaloenzimler; metal iyonu olmadığı zaman aktivetelerini kaybeden enzimlerdir, bunlar da çoğunlukla Fe+2, Fe+3,Cu+2, Zn+2 ve Mo+2 gibi geçiş elementlerinin iyonları bulunur, 2) Metalle aktive olan enzimler; metal iyonu enzime daha gevşek bağlı olup ayrılması durumunda enzim aktivitesini kaybetmez fakat azalır, yani metal iyonu bir aktivatördür, bu tip enzimlerde çoğunlukla Na+, K+, Mg+, ve Ca+2 gibi alkali veya toprak alkali metalleri bulunur.

Enzimlerin yapısındaki metal iyonlarının üç fonksiyonu vardır: 1) Yapısal fonksiyon; enzimin katalitik bölgesinin üç boyutlu yapıda tutulmasını sağlar, 2) Enzim ile substratın birbirine bağlanması için köprü vazifesi görürler, 3) Bazen de enzimin aktif merkezinde bulunur ve katalitik grup olarak rol oynarlar.

Kofaktör Olarak Metal İyonu Ihtiva Eden Bazı Enzimler Ve Metaller Şöyledir: 1-Zn; alkol dehidrogenaz, karbonik anhidraz, DNA, RNA polimeraz. 2-Mg; hekzokinaz, glukoz-6-fosfataz. 3-K; pirüvat fosfokinaz (Mg da gerekir). 4-Na ; plazma membranı ATP’az. 5-Se; glutatyon peroksidaz. 6-Cu; tirozinaz, sitokrom oksidaz. 7-Fe; peroksidaz, katalaz.

Aktif Bölge (Aktif Merkez): Enzimlerin substratları bağlayan ve kataliz vazifesini gören kısmıdır. Bu bölgenin bir kısmı substrata bağlanır. Buna bağlama bölgesi adı verilir. Bir kısmı da kataliz vazifesi görür. Buna katalitik bölge adı verilir. Koenzim de bu bölgenin içinde yer alır.

Aktif Bölgenin Özellikleri: Enzimin yapısna nazaran çok küçük bir bölgedir.Enzimin geri kalan büyük kısmı bu küçük aktif bölgeyi üç boyutlu yapıda tutmaya yarar. Aktif bölge, enzimin lineer yapısının değişik noktalarında bulunan grupların biraraya gelerek oluşturdukları üç boyutlu karmaşık bir yapıdır. Birbirlerinden çok uzakta bulunan aminoasidler bile kıvrılmalar sonucu katalitik grupta görev alabilirler. Enzimler substratlarına nisbeten zayıf kuvvetle bağlanırlar. Aktif bölgeler bir yarık ve girinti içinde yer alır. Substratlar suyun giremediği bu çukur bölgelere bağlanırlar. Girinti içinde bağlama ve kataliz için gerekli olan polar gruplar da vardır. Substratların enzimlere bağlandığı bölge ile substrat arasında bağlanmayı kolaylaştıracak bir yapı benzerliği vardır. Bu yapı benzerliğine anahtar-kilit modeli adı verilir. Bazı enzimlerin aktif bölgeleri rijid bir yapıda değildir. Bu tip enzimlerde aktif bölgenin şekli substratın bağlanması ile değişikliğe uğrar. Buna induced-fit (indüklenmiş uyum-etkilenme sonucu uyum) adı verilir.

Enzimlerin Adlandırılması: Önceleri enzimler substrat adının sonuna -az eki getirilerek adlandırılırdı. Üreaz, arginaz, fosfataz gibi. Dikkat edilirse bu adlandırma substrat hakkında bir bilgi vermektedirler. Ancak, böyle olmayan (yani substrat hakkında hiçbir bilgi vermeyen) enzim adları da de vardır. Pepsin, tripsin, katalaz gibi. Bu tip adlandırmaya geleneksel (rastgele) adlandırma (özel ad da denir) adı verilir. Ancak zamanla çok sayıda enzimin bulunması ile yeni bir adlandırmaya ihtiyaç duyuldu. Bu yeni adlandırmaya sistematik adlandırma adı verilir. Bu sistemde enzimler uluslararası enzim komisyonu tarafından katalizledikleri reaksiyon tipleri ve reaksiyon mekanizmalarına göre bir sınıflandırmaya tabi tutuldular. Fakat yine de geleneksel adlar sıklıkla kullanılmaktadır. Sistematik adlar ise parantez içİnde verilir.

Sistematik Adlandırma Şöyle Yapılır: Reaksiyonlar ve onları katalizleyen enzimler 6 gruba ayrılır. Her bir grup da kendi içinde 4-13 arasında alt gruba ayrılır. Enzim adı iki kısımda verilir. İsmin ilk bölümü substrat veya substratlarındır. İkincisi ise katalizlenen reaksiyon tipinin sonuna -az eki getirilmiş halidir, yani grup veya alt grup adıdır.Substratlar aralarına iki nokta konularak yazılır. Reaksiyonun tabiatını açıklayacak ifadeler gerekiyorsa parantez içinde ismin sonuna yazılabilir. L-malat: NAD+ oksidoredüktaz (dekarboksile eden). Her enzime bir sistematik kod numarası verilir. Bu numara E.C. (enzyme commission) harflerinden sonra ardarda gelen dört rakamdan ibarettir. Birinci rakam enzimin bağlı bulunduğu grubu, ikncisi alt grubu, üçüncüsü alt alt grubu, dördüncüsü enzimin aynı üç rakama sahip enzimler arasındaki sırasını gösterir. Örneğin, E.C. 2.7.1.1.    > 2: Transferaz, 7: Fosfat transferi, 1: Fosfat transferi alkol grubuna, 1: Alkol grubuna fosfat transferi yapan enzimler arasında ilk sırayı alır. Bu enzim; ATP: D-heksoz-6-fosfotransferaz olup “heksokinaz” geleneksel adıyla bilinir.

Enzimlerin sistematik adlandırmaya göre 6 ana grubu; oksidoredüktazlar, transferazlar, hidrolazlar, liyazlar, izomerazlar, ligazlar.

Oksidoredüktazlar: Bir substrattan diğerine H atomu, O atomu veya elektronların transferini sağlayan, yani indirgenme – yükseltgenme reaksiyonlarını katalizleyen enzimlerdir. Kod numarasındaki ikinci numara vericiyi, üçüncüsü alıcıyı gösterir. (Sind + S’yük) > (Syük + S’ind). Bu enzimler dört alt gruba ayrılır. Dehidrogenazlar: bir substrattan hidrojenin çıkarılmasını katalize ederler. Çıkardıkları hidrojeni oksijenden başka bir substrata transfer edenler. Bunlara anaerobik dehidrogenazlar da adı verilir. Oksidazlar: substrattan çıkardıkları hidrojeni doğrudan oksijene transfer eden enzimlerdir. Bunlara aerobik dehidrogenazlar da denir. Sonuçta oksidasyon ürünü olarak H2O veya H2O2 meydana gelir (Lizil oksidaz, ksantin oksidaz ve glukoz oksidaz gibi). Oksijenazlar: bir substrat molekülünün içine oksijenin girişini katalize ederler. Bunlar da monooksijenazlar ve dioksijenazlar olmak üzere ikiye ayrılırlar. Monooksijenazlar moleküllerin yapısına bir oksijen, dioksijenazlar ise iki oksijen katarlar. Monooksijenazlar, oksijen atomunu substratın yapısına (OH) tarzında katarlar. Onun için, bu enzimlere hidroksilazlar veya karışık fonksiyonlu oksijenazlar da denir. Substratların yapısına OH grubu katan çok önemli bir monooksijenaz da sitokrom P450 enzim sistemidir. Peroksidazlar: H2O2 ve organik peroksitlerin yıkımlarını katalizleyen enzimlerdir. H2O2 yıkımını katalizleyen enzimlere hidroperoksidazlar adı verilir. H2O2’ı H2O ve moleküler oksijene dönüştüren katalaz gibi.

Transferazlar: İki substrat arasında hidrojen dışındaki grupların transferini katalizleyen enzimlerdir. Taşınan gruba G denirse reaksiyon şu şekilde olur: (S-G + S’) > (S + S’-G). ATP ile bir subtrat arasında fosfat transferini katalizleyen enzimlere kinaz enzimleri adı verilir.

Hidrolazlar: Moleküllerin yapısına su katarak parçalayan enzimlerdir. Bu gruba giren enzimlerden ester bağını hidrolizleyenlere esteraz, peptid bağını hidrolizleyenlere peptidaz, proteinleri hidrolizleyenlere proteaz, glikozid bağını hidrolizleyenlere glukozidaz, fosfat esterlerini hidrolizleyenlere fosfataz adı verilir. Proteinazlardan aktif bölgelerinde serin amino asidi bulunduranlarına özel olarak serin proteaz adı verilir. Özellikle bazı sindirrim enzimleri bu gruptandırlar.

Liyazlar: Substratlardan grupları uzaklaştırıp çift bağların oluşturulduğu reaksiyonları katalizleyen enzimlerdir. Atomlar arasındaki bağları hidrolizden ve oksidasyondan farklı bir mekanizma ile parçalarlar. Böylece substratları bölerler. Kısaca, su katmadan subsratları parçalayan enzimlerdir.

İzomerazlar: Substratların geometrik, optik veya yapısal izomerlerinin birbirlerine dönüştürülmelerini katalizleyen enzimlerdir. Rasemaz, epimeraz ve mutazlar bu gruptandırlar.

Ligazlar: İki bileşiğin bağlanmasını yani, sentez reaksiyonlarını katalizleyen enzimlerdir. Ligazlardan, ATP’nin kullanıldığı sentez reaksiyonlarını katalizleyenlerine sentetaz, ATP’nin kullanılmadığı sentez reaksiyonlarını katalizleyenlere sentaz adı verilir.

Enzim Kinetiği: Enzim kinetiğinde enzimler tarafından katalizlenen reaksiyonların hızları incelenir. Hız; birim zamanda ürüne çevrilebilen substrat mol sayısı veya birim zamanda oluşan ürün mol sayısı cinsinden ifade edilir. Kimyasal kinetiğin temel prensipleri enzim kinetiğinde de geçerlidir. Bu yüzden enzim kinetiğine geçmeden önce kimyasal kinetiğe kısaca bakmak gerekir.

Kataliz Olayı: Reaksiyona giren maddelerin ürünlere çevrilmeleri için bir enerji engelini aşmaları gerekir ki bu enerji engeline “aktifleşme enerjisi” adı verilir ve belli sıcaklıkta 1 mol reaktantın aktifleşme durumunu kazanması için gerekli olan enerji miktarı olarak tarif edilir. (Bir tepede durmuş olan bir taşın itilerek aşağı atılmasında kullanılan ilk enerji gibi). Aktifleşme engelinin üst noktasına tekabül eden hale “geçiş hali” veya “geçiş kompleksi” adı verilir. Burada etkileşen moleküller enerjice zengindirler. Reaksiyon hızı geçiş kompleksi konsantrasyonu ile doğru orantılıdır. Katalizörler aktifleşme enerjisini azaltmak suretiyle reaksiyonları hızlandırırlar. Reaksiyondan sonra ise katalizörlerde hiçbir değişiklik olmaz. Enzimler de aktifleşme enerjisini düşürerek reaksiyonları hızlandırırlar. Ancak enzimler aktivasyon enerjisini inorganik katalizörlere göre çok daha etkili bir şekilde düşürürler. Örneğin, (H2O2) > (H2O + 1/2 O2) reaksiyonunun kendi kendine yürümesi için 18 kcal enerjiye ihtiyaç vardır. Halbuki katalaz enzimi kullanılırsa sadece 2 kcal’lik bir enerjiye ihtiyaç duyulur. Enzimler kimyasal katalizörlere göre çok daha etkilidirler ve reaksiyonları yüksek miktarda artırırlar. Enzimin reaksiyon hızına etkisi şöyle bir örnekle de açıklanabilir: Katalizsiz olarak yarılanma zamanı 300 yıl olan bir reaksiyon, enzim tarafından 1010 kat hızlandırılırsa yarılanma zamanı sadece bir saniye olur.

Enzimatik Reaksiyon Hızına Etki Eden Faktörler: Enzim miktarı, pH, (optimal pH), sıcaklık (optimal sıcaklık), substrat konsantrasyonu, kofaktör konsantrasyonu, inhibitör konsantrasyonu, aktivatör konsantrasyonu.

Enzim Miktarının Hıza Etkisi: Optimal şartlarda ve doygunluğun çok üzerindeki substrat konsantrasyonlarında hız enzim miktarı ile doğru orantılıdır. Yani, enzim miktarı iki katına çıkarılırsa hız da iki katına çıkar.

pH’ın Enzim Hızına Etkisi: Her enzim için maksimum aktivite gösterdiği bir pH değeri vardır. Enzimin maksimum aktivite gösterdiği bu pH’ya o enzimin optimum pH’sı adı verilir. Bu pH’nın dışında aktivite düşer. Enzim çalışmalarında ortamın pH’sını sabit tutmak için tamponlar kullanılır. Enzimlerin pH eğrileri her zaman çan eğrisi şeklinde değildir. Enzimden enzime farklılık gösterir. Bir enzimin görev yaptığı hücre pH’sının optimum pH olması gerekmez. Bir yerde hücre pH’sı metabolik aktiviteyi kontrol eden bir faktördür.

Sıcaklığın Enzim Hızına Etkisi: Her enzimin maksimum aktivite gösterdiği bir sıcaklık derecesi vardır. Bu sıcaklık derecesine optimum sıcaklık adı verilir. Sıcaklığın enzim hızına etkisinin insan vücudu için pek önemi yoktur. Çünkü,vücut ısısı çok dar aralıklarda değişiyor. Diğer bazı canlılar için ve in vitro şartlarda önemlidir.

Substrat Konsantrasyonunun Enzim Hızına Etkisi: Enzimatik reaksiyonların kinetiği kimyasal reaksiyonlarınkine benzer. Ancak bazı farklı özellikleri de vardır. Bunların en önemlisi enzimlerin substratlarına “doyma” olayıdır. Düşük substrat konsantrasyonlarında reaksiyon hızı substrat konsantrasyonu ile doğru orantılı olarak artar. Yani reaksiyon substrata göre birinci mertebededir. Substrat konsantrasyonu arttıkça reaksiyon hızının artışında bir azalma gözlenir ve bu bölümde reaksiyon sıfırıncı mertebe ile birinci mertebe arasında karışık bir mertebeye sahiptir. Substrat daha da artırılırsa hız sabitleşir ve artık substrat konsantrasyonu ile değişmez. Bu bölümde reaksiyon sıfırıncı mertebededir ve bütün enzim molekülleri substratla birleşmiş yani enzim substratla tamamen doymuştur. Bütün enzimler bu özelliği gösterirler. Ancak her birisinin bu hale erişebilmeleri farklı substrat konsantrasyonlarında mümkün olur. Enzimler reaksiyon sırasında substratları ile kompleksler oluştururlar. Doygunluk durumunda, yani maksimum hıza erişildiğinde, ortamdaki bütün enzim (ES) kompleksi halindedir. Aşağıdaki şekilde enzimatik reaksiyon ortamında maddelerin konsantrasyonlarının zamana göre değişimini göstermektedir. Enzimlerin reaksiyon hızı substrat konsantrasyonuna karşı çizilecek olursa hiperbolik bir eğri elde edilir. M-M denklemi tek substratlı-tek ürünlü enzimler için geçerlidir ve bütün enzimatik reaksiyonlar için temel bir ifadedir. Ancak bu ifadeye uymayan enzimler de bulunabilir. Enzimatik olaylar sırasında çok sayıda ara kompleks oluşabilir veya bir enzimin birden fazla substratı bulunabilir. Nitekim, organizmadaki reaksiyonların %60’ı iki subsratlıdır. Bu tip enzimatik reaksiyonların analizi çok karışıktır ve çözümlerinde bilgisayarlardan istifade edilir. İki subsratlı enzimlerin her substratına karşı bir Km değeri vardır ve bu Km’leri bulmak için önce bir substratın konsantrasyonu sabit tutulur diğerinin Km değeri bulunur. Daha sonra aynı işlem diğer substrat için tekrarlanır.

Km Ve Vmax Değerlerinin Önemi: Km, “maksimum hızın yarısına erişildiği substrat konsantrasyonu“ olarak ifade edilir. Birimi substrat konsantrasyonunun birimi ile aynıdır. Bu noktada ortamda mevcut enzimin yarısı substrat ile doymuştur. Her enzim-substrat kompleksi için sabit bir değerdir. Km değeri enzim ve substrat konsantrasyonu ile değişmez. Ancak substratın yapısı, pH, sıcaklık ve iyonik şiddetle değişebilir. Birden fazla substrata etki eden enzimlerde her substrat için ayrı bir Km değeri vardır. Enzimlerin Vmax değerleri de birbirlerinden çok farklıdır. Aynı zamanda substratın yapısı, pH, sıcaklık ve iyonik şiddetle de değişirler. Vmax, enzimin katalitik aktivitesinin bir ifadesidir. Hız, enzim miktarı ile doğru orantılıdır. Km, enzimin substratına olan ilgisinin bir ölçüsüdür. Küçük Km büyük ilgi, büyük Km küçük ilgi demektir. Vmax’ın birimi “ ürüne çevrilen substratın mol sayısı/birim zaman, [ET]’nin birimi molenzim ise, k3’ün birimi, birim zamanda, bir mol enzim tarafından ürüne dönüştürülen substrat mol sayısı olur. k3’e turnover sayısı (çevrim sayısı) adı verilir. k3’e kkat (katalitik k) da denir. En yüksek turnover sayısına sahip enzim katalaz enzimidir.

Katalitik Etki: k3/Km (kkat/Km) değerine katalitik etki denir.Bu da, bir saniyede bir mol enzim tarafından ürüne dönüştürülen substrat mol sayısıdır. Çünkü, kkat ’ın birimi 1/s, Km’ın birimi M’dır. O zaman, kkat/Km’in birimi M-1s-1 olur. Bu değer, düşük substrat konsantrasyonlarında enzimin katalitik gücünü gösterir. Bir enzimin katalitik etkisi 108 – 109 M-1s-1 arasında ise o enzime katalitik olarak mükemmel enzim denir. Asetilkolinesteraz enziminin k3/Km oranı 1,6×108 M-1s-1 dır. Dolayısı ile bu enzim mükemmel bir enzimdir.

Vmax Ve Km Değerlerinin Grafikle Tayini: Bir enzimin kinetik özellikleri hakkında en faydalı bilgiler Km ve Vmax değerlerinden elde edilir. Bu iki değer deneysel olarak bulunur. Michaelis-Menten grafiğindeki eğrinin her noktasını deneysel olarak bulmak zordur. Dolayısıyla bunun yerine doğrusal bir eğri kullanmak daha sağlıklıdır. Çünkü deneylerde ortaya çıkan yanlış sonuçlar doğru üzerinde kolayca fark edilir. Bunun için M-M eğrisinin her iki tarafının tersi alınacak olursa, ifadesi elde edilir. Bu eşitliğe Lineweaver-Burke eşitliği, eğrisine ise Lineweaver-Burke eğrisi adı verilir.

Enzimatik Reaksiyon Hizina Kofaktörlerin Etkisi: Enzimlerin kofaktörleri için de birer Km değerleri vardır. Bu değer sabit substrat konsantrasyonunda elde edilir. Yani koenzimler de substratlar gibi muameleye tabi tutulur.          Böyle reaksiyonlarda olması için enzimin yalnız substratı ile değil kofaktörü ile de doymuş olması gerekir. Enzimlerin kofaktör Km değeri, sabit substrat konsantrasyonunda maksimum hızın yarısının elde edildiği kofaktör konsantrasyonudur.

Enzim Aktivitesinin Ölçümü: Bir enzimin aktivitesinin ölçülebilmesi için önce enzimin katalizlediği reaksiyonun stokiyometresi ve ürünü veya substratı ölçen bir metod bilinmelidir. Daha sonra, enzim hızını etkileyen optimal şartlar sağlanır (pH, sıcaklık, kofaktör miktarı, aktivatör miktarı vs) ve doygunluğun çok üzerinde substrat miktarı alınır. Böylece, enzim miktarı dışındaki bütün değişkenler sabit tutulur ve tek değişken olarak enzim miktarındaki değişikliğe karşılık hız ölçülür. Enzim aktivitesi enzim ünitesi cinsinden verilir.

Enzim Ünitesi (U): 25oC’de ve optimal şartlarda bir mikromol (10-6 mol) substratı bir dakikada ürüne dönüştüren enzim miktarına “1 enzim ünitesi” adı verilir. Buna Internasyonal ünite adı da verilir. Kısaca IU veya U şeklinde gösterilir. Bazı enzimler için özel ünite tarifleri de vardır (Bodansky ünitesi gibi). Bir katal, bir saniyede bir mol substratı ürünüe dönüştüren enzim miktarıdır.

Multienzim Sistemleri: Sağlam bir hücrede enzimler bir arada çalışırlar ve genelde seri halde birçok reaksiyonu katalizlerler. Birinci enzimin ürünü daha sonrakinin substratı olur. İşte bu tip enzimlerin oluşturdukları enzim topluluklarına multienzim sistemleri adı verilir ve üç tip moleküler organizasyona sahiptirler: 1) En basit tipteki multienzim sistemlerinde enzimler sitoplazma içinde çözünmüş ve birbirlerinden ayrı halde bulunurlar. Küçük substrat molekülleri bir enzimden diğerine difüzyonla giderler. Örneğin, glikoliz ve pentoz fosfat yolu enzimleri. 2) Enzimler son derece organize olmuş ve birbirleriyle fiziksel manada birleşmiş enzim kompleksleri halindedirler. Örneğin, yağ asidi sentaz gibi. 3) Enzimler membranlar veya ribozomlar gibi yapılar üzerinde dizilmiş haldedirler. Ör: Solunum zinciri ve protein sentezi enzimleri. Bu sistemlerde reaksiyon hızları reaksiyonu en yavaş yürüyen enziminki ile sınırlıdır. Sistemin herbir enziminin substrat ve kofaktörü için ayrı ayrı Km değerleri vardır.

Enzim İnhibisyonu: Enzimlerin hem in vivo hem de in vitro aktivitelerinin bazı bileşikler tarafından azaltılması veya tamamen yok edilmesi olayına “inhibisyon” adı verilir. Buna sebep olan bileşiklere “inhibitör” adı verilir. İnhibitörler genellikle küçük molekül ağırlığına sahip bileşikler veya iyonlardır. Enzimlerin etki mekanizmalarının incelenmesinde ve bazı hastalıkların tedavisinde bunlardan istifade edilir. Ayrıca, metabolizmanın düzenlenmesinde de çok önemlidir. İnhibisyon genel olarak ikiye ayrılır; dönüşümlü ve dönüşümsüz inhibisyon.

Dönüşümsüz İnhibisyon: Bu inhibisyonda, enzim aktivitesini tamamen kaybeder. İnhibitörler, enzimlerin aktif bölgelerindeki -SH gruplarına (iyodoasetat ve iyodoasetamid gibi alkilleyici ajanlar) veya OH gruplarına (organofosfatlar gibi) saldırırlar. Mesela, Organofosfatlar (insektisid-böcek ilacı olarak kullanılırlar) ve sinir gazı (diizopropilflorofosfat-DFP) asetilkolinesterazı, mantar zehiri (alfa-amanitin) ise RNA polimeraz II enzimini dönüşümsüz olarak inhibe ederler. Bu maddelerle olan zehirlenmeler acilen tedavi edilmezlerse ölümle sonuçlanırlar.

Dönüşümlü İnhibisyon: Üçe ayrılır. Yarışmalı (competitive) inhibisyon: inhibitör madde yapı itibarıyle substrata benzer ve enzimin aktif bölgesine bağlanmak için substratla yarışır. Maksimum hız değişmez, fakat Km artar. Substrat miktarı artırılmakla bu inhibisyon azaltılabilir. Enzimlerin inhibitörleri için de birer Ki değerleri (inhibitör Km’ı) vardır. Ki’yi bulmak için substrat ve enzim konsantrasyonu sabit tutularak değişen inhibitör konsantrasyonuna karşı hız grafiği çizilir ve buradan Ki değeri bulunur. [I]50, reaksiyon hızını yarı yarıya düşürecek inhibitör konsantrasyonu demektir. Yarışmalı inhibitörler ilaç olarak da kullanılırlar. Metil alkol ve etilen glikol (antifriz) zehirlenmelerinde etil alkol yarışmalı inhibitör olarak kullanılır. Çünkü, bu her iki madde de alkol dehidrogenaz enzimi tarafından çok zehirli ara ürünlere dönüştürülürler. Tedavide, etil alkol enzime bağlanmak için diğer iki madde ile yarışır böylece enzimin onları metabolize etmelerini engeller. Sonuçta bu iki madde zararlı metabolitlere çevrilemeden vücuttan atılırlar. Hatta 2 mg/dl etanol 326 mg/dl etilen glikolle yarışır. Böylece, çok az miktardaki etanol çok fazla miktardaki etilen glikolün vücuttan atılmasını sağlar. Sulfonamid antibiyotikleri yarışmalı inhibitörleridir. Bakterilerin PABA’yı (para amino benzoik asit) kullanarak folik asit sentezlemelerini ve çoğalmalarını engeller. Çünkü, bunlar yapı itibariyle PABA’ya benzemektedirler. İnsanlar folik asit sentezleyemediklerinden bu antibiyotikler bakterileri öldürürken insana zarar vermemiş olurlar. Bir folik asit türevi olan metotreksat bazı kanserlerin tedavisinde kullanılır. Bu madde hücre çoğalmasında rolü olan folat redüktaz enzimini inhibe ederek kanser hücrelerinin folik asidi kullanmalarını ve çoğalmlarını engeller. Yarışmasız (non-competitive) inhibisyon: substrat ile inhibitör enzimin farklı bölgelerine bağlanırlar. Böylece, enzimin aktif bölgesinin üç boyutlu yapısı değişir ve enzim inhibe olur. Bu inhibisyonda Vmax azalır, fakat Km değişmez. Substrat miktarı artırılmaskla inhibisyon ortadan kaldırılamaz. Yarışmayan (uncompetitive) inhibisyon: inhibitör madde enzim ile subsratın oluşturduğu komplekse bağlanır. Hem Km hem de Vmax azalır.

Özel İnhibisyon Tipleri: 1-Karışık inhibisyon (mixed inhibisyon): bazı inhibitörler aynı enzimi hem yarışmalı hem de yarışmasız olarak inhibe ederler. Buna karışık inhibisyon denir. Mesela, aşağıdaki reaksiyonu katalize eden malat dehidrogenaz enzimi, hidroksi malonat tarafından reaksiyon sağa giderken yarışmasız, sola giderken yarışmalı olarak inhibe eder. 2-Substrat inhibisyonu: bir çeşit yarışmalı inhibisyondur. Mesela, aşırı süksinat, kendi enzimi olan süksinat dehidrogenazı inhibe eder.Çünkü,dikarboksilik bir asit olan süksinat, enzimin aktif bölgesine her iki karboksil grupları aracılığı ile bağlanır.Ortamda aşırı süksinat bulunursa farklı iki süksinat molekülünün birer tane karboksil grubu enzimin aktif bölgesine bağlanarak enzimi inhibe ederler. Ayrıca yarışmasız tipleri de vardır. 3-Kendi kendine inhibisyon: bu şekilde olan bir tek enzim bilinmektedir. O da siklooksijenaz enzimidir. Kendi kendini inhibe ettiği için bu enzime intihar enzimi de denir. Bu inhibisyonun mekanizması bilinmemektedir.

Enzimatik Reaksiyonlarin Kontrol Ve Düzenlenmesi: Organizmada enzimatik reaksiyonların hızı organizmanın ihtiyacına gore çok sıkı bir şekilde kontrol edilir. Bu kontrolde dört genel mekanizma etkilidir; enzimin katalitik etkinliğinin değiştirilmesi, enzim dışındaki tepkenlerin miktarlarındaki değişiklik, enzim miktarının kontrolü, hormonal kontrol.

Enzimin Katalitik Etkinliğinin Düzenlenmesi – Allosterik Düzenlemeler: Bir çok multienzim sisteminin hızı, hücrenin ihtiyacına göre düzenlenir. Bu sistemlerde seri reaksiyonun son ürünü belli bir miktara ulaştıktan sonra çoğunlukla sistemin ilk enzimini inhibe eder. Buna feed-back (başa tepki) inhibisyon denir. Son ürün tarafından inhibe edilen enzimlere allosterik veya düzenleyici (regülatuar) enzim adı verilir. Allosterik enzimler birkaç alt birimden oluşmuşlardır. Daha büyük ve daha komplekstirler. Allosterik enzimlerin aktiviteleri son üründen başka çeşitli moleküller tarafından da artırılabilir veya azaltılabilir. Bu moleküllere modulatör denir. Modulatör, enzimin hızını artırıyorsa aktivatör, azaltıyorsa inhibitor adı verilir. Bazı allosterik enzimlerde modülatör madde enzimin subsratı olabilir. Bu tip enzimlere homotropik enzim adı verilir.Eğer modulator enzimin subtratından farklı bir madde ise buna heterotropik enzim adı verilir. Bazı allosterik enzimlerin birden fazla modülatörü olabilir.Böyle enzimlere homotropik – heterotropik adı verilir. Multienzim sistemlerindeki allosterik enzimler çoğunlukla sistemin ilk enzimidirler. Katalizledikleri reaksiyonlar da geri dönüşümsüzdürler. Böylece sistemin ilk reaksiyonu inhibe edilince geri kalan reaksiyonlar da durmuş olurlar. Allosterik enzimler multienzim sistemlerin dallanma noktalarında da bulunabilirler. Modülatör maddeler aktif bölge dışında bir bölgeye bağlanırlar. Bu bölgeye allosterik bölge adı verilir. Bir allosterik enzim üzerinde birden fazla aktif bölge ve birden fazla allosterik bölge bulunabilir.

Enzimin Katalitik Etkinliğinin Düzenlenmesi – Allosterik Düzenlemeler (Devam): Yani, enzim üzerinde hem substrat, hem aktivator hem de inhibitor için bağlanma bölgeleri bulunabilir. Modulatör, allosterik bölgeye bağlanınca enzimin üç boyutlu yapısında değişiklik meydana gelir. Böylece enzim aktive veya inhibe edilir. Multienzim sistemlerinden glikolizin bir enzimi olan fosfofruktokinaz; 4 alt birimden oluşmuş bir tetramer olup üzerinde 4 tane aktif merkez ile çok sayıda allosterik merkezler bulunmaktadır. ADP enzimi aktive ederken ATP inhibe eder (subtrat inhibisyonu). Aynı enzimin başka aktivator ve inhibitörleri de bulunmaktadır. Aspartat transkarbamoilaz enzimi üzerinde hem aspartat hem de CP’nin bağlanabildikleri bölgeler bulunmaktadır. Aynı enzim CTP tarafından inhibe(negatif heterotropik etki) ATP tarafından aktive (pozitif heterotropik etki) edilir. Allosterik enzimlerin inhibisyonu bir ölü-son kompleks inhibisyonu değildir. Uygun şartlarda inhibisyon kendiliğinden ortadan kalkar. Aktivasyon da aynı şekildedir. Örneğin, enzimin ürünü ortamdan uzaklaştırılmayıp birikirse allosterik bölgeye bağlanarak enzimi inhibe eder. Ortamdaki ürün miktarı azalınca ürün enzimden kendiliğinden ayrılır ve böylece inhibisyon ortadan kalkar. Allosterik inhibisyon, yarışmalı veya yarışmasız inhibisyona benzemekle beraber hiçbirine tam olarak uymaz. Son ürün inhibisyonu doğrudan enzim üzerine olabildiği gibi enzimi sentezleyen genleri baskılamak şeklinde de olabilir. Örneğin, kolesterol, kendi sentezini HMG-CoA redüktaz enziminin sentezini baskılamak suretiyle inhibe eder.

Allosterik Enzimlerin Kinetiği: Allosterik enzimlerin kinetiği klasik M-M davranışına benzemez.. Ekseriyetle hız-Subtrat eğrileri sigmoiddir. Bu da ilk substrat molekülü bağlandıktan sonra, hızın arttığını ve diğer subtrat moleküllerinin daha hızlı bağlandığını göstermektedir.

Enzimin Katalitik Etkinliğinin Düzenlenmesi – Kovalent Modifikasyon: Bir enzime küçük bir grubun kovalent bağlanması ile aktifleşebilir veya inhibe olabilir. Bu olaya kovalent modifikasyon adı verilir. Bunun en iyi örneği glikojen metabolizmasını kontrol eden enzimlerdir. Glikojen sentaz enzimine bir fosfat grubu ilave edilince inhibe olurken glikojen fosforilaz aynı grubun ilavesi ile aktifleşir.

Enzimin Katalitik Etkinliğinin Düzenlenmesi – Zimojen Aktifleşmesi: Zimojenler, enzimlerin inaktif ön bileşikleridir. Birçok enzim once bu halde salgılanır, daha sonra ihtiyaç durumuna gore aktifleşirler. Örneğin, sindirim enzimleri ve kan pıhtılaşma enzimleri böyledirler.

Zimojenler
Salgılandığı Yer Zimojen Aktif Enzim
Mide Pepsinojen Pepsin
Pankreas Tripsinojen Tripsin
Pankreas Kimotripsinojen Kimotripsin

.

Enzim Dışındaki Tepkenlerin Miktarlarındaki Değişiklik: Subsrat, koenzim, kofaktör, aktivator ve iyon konsantrasyonu gibi.

Enzim Miktarının Kontrolü: Enzimin miktarı, ihtiyaca göre genetik olarak kontrol edilir.Bazı maddeler enzim sentezini artırırken bazıları baskılarlar. Sentezin artırılmasına indüksiyon, bu maddelere de indükleyici, azaltılmasına ise represyon denir. Baskının kaldırırlmasına ise derepresyon denir. HMG-CoA redüktaz, sitokrom P450 ve üre siklusu enzimleri indüklenebilir enzimlerdir. İndüklenmeyen enzimlere yapısal (konstitutif) enzimler denir. Nitrik oksit sentaz (NOS) enziminin hem indüklenebilir hem de yapısal formu vardır.

Hormonal Kontrol: Bazı hormonlar enzimlerin subtrat spesifikliğini değiştirerek etki ederler. Örneğin, g ebe kadınlardaki laktoz sentezi gibi. Yine, östrojenik, androjenik ve bazı steroid gebelik hormonları, glutamat dehidrojenaz enziminin dört alt ünitesini birbirinden ayırarak enzimin aktivitesini kaybetmesine neden olurlar.

İzoenzimler (İzozimler): Aynı reaksiyonu katalizleyen fakat farklı kimyasal yapıya sahip enzimlerdir.Farklı dokularda aktivite gösterirler. Örneğin, LDH‘ın iki birimden 5 çeşit 4 alt birimli izoenzimi vardır. HHHH, HHHM, HHMM, HMMM, MMMM. Bu izoenzimler birbirlerinden elektroforezle ayrılırlar. Molekül ağırlıkları aynı fakat elektrik yükleri farklıdır.

İzoform: İzoenzimin dolaşıma verildikten sonra yapısal değişikliğe uğraması ile meydana gelen şekildir.Bu değişiklikler dolaşımdaki proteazlar tarafından meydana getirilir.Örneğin, CK – MM’in izoformları gibi. CK – MM’ in ucundaki lizin kalıntısı karboksi peptidazın subsratıdır. Dolayısı ile CK – MM kana verildikten sonra bir zincirdeki lizin kalıntısı ortadan kaldırılarak CK – MM2 , sonra diğer lizin de koparılarak CK – MM1 meydana getirilir.

Ribozim; enzim aktivitesi gösteren RNA’lardır. Abzimler; enzim aktivitesi gösteren antikorlardır. Makroenzimler; antikorlarla birleşen enzimlerdir. Klinik teşhiste yanılmalara neden olurlar. Amilaz ve CK-MB gibi.

Koenzimler: Koenzimlerin çoğu B grubu vitaminlerinin türevleridirler ve suda erirler. Koenzimler genelde elektronların, belirli atom veya fonksiyonel grupların transferini gerçekleştirirler. Buna göre koenzimler iki ana gruba ayrılırlar; hidrojen transferi yapan koenzimler ve hidrojen dışındaki grupları transfer eden koenzimler.

Hidrojen transferi yapan koenzimlerin çoğu oksidasyon-redüksiyon reaksiyonlarında rol alırlar. Bu reaksiyonlarda substrat okside duruma geçerken koenzim redükte duruma, substrat redükte duruma geçerken koenzim okside hale dönüşür. Oksitlenen veya redüklenen koenzimlerin başka mekanizmalarla eski hallerine dönmeleri gerekir.

Hidrojen (elektron) transferi yapan koenzimler şunlardır; nikotinamid adenin dinükleotid, flavin mono nükleotid, flavin adenine dinükleotid, koenzim Q, lipoamid. Hidrojen dışındaki grupları transfer eden koenzimler şunlardır; koenzim A (Co A veya Co A-SH), tiyamin pirofosfat (B1), lipoamid, kobamid koenzimleri (B12 vitamini koenzimleri), biyositin, piridoksal fosfat (B6), tetra hidro folat.

Piridin Nükleotidler: NAD+ ve NADP+’ye piridin nükleotidler adı verilir.NAD’de bir adenin, iki riboz, iki fosfat grubu ve bir nikotinamid halkası bulunur.NADP’de ise ribozlardan birine ikinci bir fosfat grubu daha bağlanmıştır. Bu iki koenzim oksido-redüksiyon reaksiyonlarında rol alırlar. NAD ve NADP’nin reaktif kısmı nikotinamid halkasıdır. Bu halka substrattan bir hidrür (H) iyonuna eşdeğer iki elektron ile bir hidrojen iyonu (proton) alır. Böylece dehidrojenasyon reaksiyonlarında substrattan ayrılan iki hidrojenden biri iki elektronla birlikte NAD+’ye transfer edilirken diğeri çözeltiye geçer. Bu yüzden NAD’nin okside şekli NAD+ redükte şekli NADH + H+ şeklinde gösterilir. Bu iki koenzimin redükte şekilleri 340 nm’de maksimum absorbans gösterirler. Bu özelliklerinden faydalanarak dehidrojenaz enzimlerinin kinetiği çalışılır. Ayrıca klinik laboratuvarlarda da bundan çok istifade edilir. Çoğunlukla yükseltgenme (yani yıkım) reaksiyonlarında NAD, indirgenme (yani sentez) reaksiyonlarında NADP koenzim olarak kullanılırlar. Bu koenzimlerin önemli özellikleri de enzimlerine gevşek bağlanmalarıdır. Bu yüzden enzimlerinden kolayca ayrılabiliyorlar ve bir tek NAD molekülü bir çok enzime koenzimlik yapabiliyor.

Flavinli Koenzimler: FMN ve FAD B2 vitamini olan riboflavinin türevleri olduklarından bunlara flavinli koenzimler adı verilir. Bu koenzimlerin yapılarına girdikleri enzimlere de flavoenzimler veya flavoproteinler adı verilir. Şayet enzimin yapısında bu koenzimlerden başka bir de metal iyonu varsa bu enzimlere de metaloflavoproteinler (metaloflavoenzim) adı verilir. Bu koenzimler enzimlerin prostetik grubudurlar. Enzime kuvvetlice fakat kovalent olmayan şekilde bağlıdırlar. Oksidasyon-redüksiyon reaksiyonlarında rol alırlar. Reaktif kısımları izoalloksazin halksıdır. Substratların kaybettikleri her iki hidrojeni (iki elektron + iki proton) de alırlar. Okside şekilleri FMN ve FAD, redükte şekilleri FMNH2 ve FADH2 şeklinde gösterilir. Bu iki koenzimin okside şekilleri sarı renkli olup 450 nm dalga boyunda maksimum absorbans gösterirler. Redükte formları ise renksizdir. Bu özelliklerinden faydalanarak flavo enzimlerin aktive tayinleri yapılır.

Koenzim Q: Poliizoprenoid birimi bağlanmış bir kinon halkasından ibarettir. İki elektron ve iki proton transfer eder. Elektron transport zincirinde rol alır. Yükseltgenmiş hali ubikinondur.(Co Q veya kısaca Q şeklinde gösterilir.) İndirgenmiş hali hidrokinondur. CoQH2 veya QH2 şeklinde gösterilir. Herhangi bir protein molekülüne bağlı değildir. Yani apoprotein grubu yoktur.

Koenzim A: Kısaca CoA veya CoA-SH şeklinde gösterilir. B5 vitamini olan pantotenik asit, B-merkaptoetilamin, adenin, riboz ve fosfat gruplarından meydana gelmiştir. CoA’nın reaktif kısmı uç sülfhidril grubudur. Açil grupları CoA’ya tiyoester bağıyla bağlanırlar. CoA’ya en çok bağlanan grup asetil grubudur ve buna asetil-CoA adı verilir. CoA aktifleşmiş açil ve asetil grubu taşıyıcısıdır.Çünkü asetil CoA’nın hidroliz DGo değeri oldukça negatiftir. Yani asetil CoA, yüksek bir asetil grubu transfer potansiyeline sahiptir.

———————————————————————————————-

Epitel Ve Bağ Dokusu Biyokimyası

Çok hücreli canlılarda hücreler bir araya gelerek fonksiyonel dokuları, dokular da bir araya gelerek daha çok fonksiyonlu organları oluştururlar. Dokuları oluşturan hücreler, ekstrasellüler matriks (ECM) olarak bilinen ve bu hücreler tarafından lokal olarak sekrete edilmiş ekstrasellüler makromoleküllerden oluşan bir kompleks ile ilişki halindedirler. Bu matriks hücrelerin ve dokuların bir arada tutulmasına yardım eder. Ayrıca hücrelerin migrasyonunu ve birbirleriyle olan ilişkilerini organize eder. ECM lokal olarak sekrete edilmiş pek çok işlevsel protein ve polisakkaritten oluşur. Omurgalı canlılarda ana doku tipleri; sinir, kas, kan ve lenfoid, epitel ve bağ dokusudur.

Epitel dokusunda hücreler birbirine sıkıca bağlı ve bir hat oluştururlar. Hücre sayısı fazladır ve ECM azdır. Epitel dokusunda mekanik stres hücreler tarafından karşılanır ve bu stres bir hücreden diğerine aktarılır. Epitel hücreleri tüm kavitelerin yüzeyince uzanır ve hücreler arası özel kavşaklarla suyun, solütlerin, ve hücrelerin bir vücut kompartmanından diğerine geçişini engeller. Epitel doku bağ dokusu tarafından desteklenir. Epitel dokusunda kan damarları olmadığı için beslenmesi altta bulunan dokulardan (bazal membrandan) difüzyon yolu ile olmaktadır.

Keratin: Derinin üst kısmı (epiderm), kıl, tüy, tırnaklar ve hayvanlarda boynuz gibi epidermal yapıların esas yapı taşı bir protein olan keratindir. Bu protein kimyasal ajanlara karşı son derece çözünmez bir yapıya (insolubl) sahiptir. Mide ve barsağın tüm proteolitik enzimlerine dirençlidir, yani sindirilemez. Bu proteini oluşturan aminoasitlerden en fazla olanı sistindir. Sistin özellikle insan kılında %20 oranında bulunur. Ve bu özelliği ile insan kılı diğer kıllardan rahatlıkla ayırt edilebilir. İnsan kılının bileşimi ırk, cins, yaş, genetik ve kendi rengine bağlı olarak değişiklikler gösterir.

Melanin: Derinin rengini veren bir pigmenttir. Deri, kıl ve göz renginde ırka bağlı farklılıkları başlıca melanin meydana getirir. Farklılıklar melanin pigmentinin miktarının farklılığından kaynaklamaktadır. Melanin tirozin amino asitinden oluşur. Tirozin tirozinaz enzimi ile oksidasyona uğrayarak 3-4 dihidroksi fenil alanin (DOPA) oluşur. DOPA dan 5-6-dioksi indol 2-karboksilik asit ondanda indolkinon oluşur. Bu son maddenin polimerleşmesi ile melanin oluşur.

Bazal lamina (BL) epitel hücre tabakalarının altını döşeyen kas, yağ ve schwan hücrelerini ise tek tek çevreleyen, esnek yapılı özelleşmiş bir ekstrasellüler matrikstir. Çevrelediği hücrelerin epitel ve bağ dokusundan ayrılmasını sağlar. BL böbrek glomerüllerinde iki hücre tabakası arasında seçiciliği yüksek bir filtre gibi davranır. Hücre metabolizmasını etkiler. Hücrelerin çoğalma, farklılaşma ve hayatta kalma süreçlerini etkiler. Hücre göçü için özel bir yol görevi görür. BL üzerinde yerleşmiş bulunan hücreler tarafından sentezlenir.

Dokular arasında farklılık göstermekle birlikte BLnın bileşiminde Tip IV kollajen, heparan sulfat içeren büyük bir proteoglikan olan perlekan ile bir glikoprotein olan laminin bulunur. Tip IV kollajen fibriller kollajene göre daha esnektir. Epidermis çok katlı yassı epitelden oluşuyorsa BL altındaki bağ dokusuna tip VII kollajen moleküllerinin oluşturduğu bağlayıcı fibrillerle tutunur. Bazal lamina ve bağlayıcı fibrillerin oluşturduğu yapıya bazal membran adı verilir.

Bağ dokusunda (BD) ECM çok fazla ve hücre azdır. Matriks fibröz polimerlerden zengindir ve mekanik streslere dayanıklılığı sağlar. Hücreler arası olan kontaklar azdır, olanlarda önemsizdir. Hücreler matriks komponentlerine yapışıktır. ECM etkileşim halinde olduğu hücrelerin gelişimi, yaşam süreleri, göçü, çoğalması ve fonksiyonlarında etkilidir. Bağ dokusu, kıkırdak, kemik, tendonlar, deri, damar duvarı ve yağ dokusunda farklı özellik gösterir; bağ dokusu yumuşaktır, diğer dokuların arasını doldurur. BD septalar ile organları bölmelere ayırır, kılıflama, kapsula (kapsülalar ile sarar). BD içerdiği damarlar ile beslenmeyi sağlar. Tamir, depo ve transport işlemine yardımcı olur.

Bağ Dokusunun Yapısı: Hücreler: mezankim, fibroblast, yağ, makrofaj, reticulum, plazma, mast, pigment. Hücreler arası madde (ECM): lifler (kollagen, elastin, fibrillin), adeziv proteinler (fibronektin, laminin, vd), temel madde (proteoglikan).

Bağ Dokusu Sabit Hücreleri: 1-Mezenkimal hücreler: birçok BD hücresinin prekürsörleridir. Bazıları erişkin dokularda da bulunur. 2-Fibroblastlar: bağ dokusunun ağırlıklı hücreleridir. ECM komponentlerininin sentezi, salgılanması ve korunmasını sağlarlar (kemik ve kıkırdak gibi özelleşmiş bağ dokusunda osteoblast ve kondroblast tarafından sentezlenir). 3-Retiküler hücreler: çeşitli fonksiyona sahip hücreler (fagositoz). 4-Adipoz hücreler (adipositler): lipid depolanması yaparlar.

Bağ Dokusu Wandering Hücreleri: Göç eden hücrelerdir, genellikle kan ve kemik iliğinden kaynaklıdırlar. Bazıları orijinal karakteristiklerini koruyup bağ dokusundan ayrılabilirken, bazıları diferansiye olup sürekli olarak bağ dokusunda kalabilirler; mast hücreleri (heparin yapımı ve depolanması), makrofajlar (fagositoz [monosit]), plazma hücreleri (antikor yapımı).

Bağ dokusu lifleri; kollajen, elastin proteinleri ve fibrillin fibroz proteinlerdir. Keratinler de fibroz proteindir ama bağ dokusunda değil deri ve saçta bulunurlar.

Kollajen: Kollajen vücutta en fazla bulunan proteindir. Bağ dokularının temel bileşeni kollajen memeli proteininin yaklaşık %25-30’unu toplam vücut ağırlığının ise %6 kadarını oluşturur. Üç polipeptid kendi etrafında üçlü heliks halinde sarılarak ip benzeri 3’lü alfa zinzir yapısını oluşturur. 3’lü heliks diğer 3’lü helikslerle bağ dokusunun fonksiyonu için gereken gerilim kuvvetinin oluşmasını sağlamak üzere kovalent çapraz bağlar ile bağlanırlar. Bu lifler bir dokunun oluşumu ve dokunun hücrelerini birbirine bağlamak sureti ile yapısal bir devamlılık sağlarlar. Birbiri üzerine dolanmış 3 polipeptid zincir (tripl heliks yapı) bulunur. Kollajenlerin tipleri ve organizasyonları belli bir organda üstlendiği fonksiyona bağlı; göz sıvısında jel tarzında, tendonlarda sıkı paralel demetler halinde, kemikte açılı olarak düzenlenmiş lifler halindedir. Tip I ve II dokularda en çok bulunanıdır. Kollajen molekülleri fibroblastlarda (kemikte osteoblastlarda, kıkırdakta kondrobalstlar) sentezlenip ECM ye salgılanır. ECM’de enzimatik modifikasyon sonucunda monomerleri birleşip çapraz bağ oluşturarak kollajen liflerini meydana getirir. Tüm kollajen tiplerinde üçlü heliks (3 a zinciri) yapısı vardır. Her polipeptid alt birimi (a zinciri) (Gly-C-Y)n ortalama 333 aa’dir. X, Y farklı aa olabilmelerine karşın X çoğunlukla prolin, Y ise çoğunlukla hidroksiprolin ya da hidroksilizindir. Kollajenin %33,5’i glisin, %12’si prolin, %10’u hidroksiprolindir. Her a zinciri, her dönüşte 3 kalıntının yer aldığı sola doğru sarılmış bir heliks tarzındadır.

Kollajen (Devam): Kollajen hücrede proalfa zincir olarak sentezlenir. Oluşan prokollejen moleküllerindeki; 1) bazı prolin ve lizin hidroksillenmesi, 2) bazı hidroksilizinlerin bazılarına glikozil transferaz aracılığı ile galaktoz veya glukuzon O-glikozidik bağı ile bağlanmasından ve 3) hücre içi disülfit bağları oluştuktan sonra prokollajen hücre dışına salgılanır. En önce ortaya çıkan kollajen prekürsörü prokollajendir. N ve C prokollajen peptidazlar ile her iki uçtan birtakım polipeptidleri ayrılarak tropokollajen oluşur. Bu tropokollajen molekülleri özgün birleşerek fibrilleri, oluştururlar. Bu fibrillerdeki lizil ve lizil hidroksilaz lizil oksidaz ile oksidatif deaminasyona uğrayarak allizin ve hidroksiallizin oluşur. Bu reaktif aldehitler komşu kollajendeki lizil ve hidroksilizil kalıntıları ile kovalen çapraz bağları oluştururlar. Lifler arası ve lif içi bu çapraz bağlar bağ dokusunun fonksiyonu için gereken gerilim kuvvetinin oluşmasını sağlar. y pozisyonundaki prolin ve lizinin sırası ile prolil-hidroksilaz ve lizin-hidroksilaz enzimi ile hidroksillenmesi için C vitamini gereklidir. C vitamini eksikliğinde hidroksilasyonun eksikliğine bağlı olarak çapraz bağlar oluşamaz ve meydana gelen lifin gerilme kuvveti büyük ölçüde azaldığı skorbüt hastalığı meydana gelir. Bağ dokusunda olduğu gibi kemik, tendon, kıkırdak gibi diğer destek dokularında da bulunurlar ama kemik, deri, kıkırdak ve ligamentlerin kollajeni bağ dokunun kollajeninden kimyasal olarak farklıdır. Çapraz bağlar hidroksiprolin ve hidroksilizinler aracılığı ile kollageni stabilize eder, yük altında gerilme/gevşeme özelliği sağlar. Kollajen lifleri ECM de yer alan kollajenazlar (nötrofil kallojenaz ) ile yıkılmaktadır. Kollajen molekülünün açığa çıkan polipeptidler, proteazlar tarafından daha küçük peptidlere veya serbest amino asitlere yıkılmaktadırlar. İdrar hidroksipirolin düzeyi, in vivo kollojen yıkılımının belirleyicisi olarak klinik laboratuarda kullanılmaktadır. Hiperparatirodizm, paget hastalığı veya malign tümörlerin kemik metastazları gibi artmış kollajen yıkılımı ile karakterize bazı hastalıklarda, idrarda hidroksipirolin miktarı artmaktadır. Kollajen yıkılım göstergesi olarak son yıllarda klinikte kullanılmakta olan parametreler, kollajen çapraz bağ bileşikleri piridinyum (Pyd) ve dezoksipiridinyum (dPyd) ile kollajen tiplerine göre değişen amino ve karboksi ucu telopeptidleridir (Tip I Kollajenle ilgili olarak INTP ve ICTP, tip III kollajenle ilgili olarak ise IIINTP, IIICTP).

Kollajen Lifleri: Mekanik özellikleri; kollajenin en önemli mekanik özelliği gerilmeye karşı olan dayanıklılığıdır. Yerleşimi; kollajen fibrilleri tüm bağ dokusunda bulunur. Kemikte hidroksiapatit kristallerinin kemik matriksine yerleşimini sağlar. Tanımlanan 42 α-zincirinden, yaklaşık 40 tip kollajen molekülü tanımlanmıştır. Bağ dokusunda bulunan başlıca kollajen tipleri fibril oluşturan tip I, II, III, V ve XI’dir. Kıkırdağın ana bileşenleri ise tip II kollajen ve proteoglikanlardır.

Tip I Kollajen: Moleküler formül; iki proα1 (I) ve bir proα2 (I) zincirinin bir araya gelmesi ile oluşur. Vücutta en çok bulunan kollajendir. Deri ve kemiğin başlıca kollajenidir. Ayrıca tendon, dentin, fasyada da bol bulunur. Fibriler yapıdadır. Ayırıcı özellikler; düşük hidroksilizin içeriği, tek tük hidroksilizin glikozilasyon konumları, geniş fibrillerdir.

Tip II Kollajen: Moleküler formül; [a1(II)]3. Doğal polimer fibrillerdir. Doku dağılımı; kıkırdak, nukleus pulpozus, notokord vitreus cisminde bulunur. Ayırıcı özellikler; yüksek hidroksilizin içeriği, yüksek derecede glikozile, tip 1’den genelde daha ince olan fibrillerdir.

Tip III Kollajen: Moleküler formül; [a1(III)]3. Doğal polimer fibrillerdir. Doku dağılımı; cilt (özellikle fetal cilt), uterus kan damarlarında bulunur. Genellikle ‘retikulun’ fibrilleridir. Ayırıcı özellikler; yüksek hidroksiprolin içeriği, düşük hidroksilizin. Hidroksilizin glikozilasyonuna ait tek tük bölgeler; heliksin karboksil ucunda sisteinler arasında zincir içi disülfit köprüleridir.

Kollagen Tipleri: Tip I; deri, kemik, tendon, dentin (lif ve bantları geniştir). Tip II; hyalin ve elastik kıkırdak. Tip III; retikuler fibriller. Tip IV; bazal laminanın lamina densasında epiteli destekler. Tip V; değişik ve azdır, tip 1’le bağlantılı plasentada vardır kasların eksternal laminasında bulunur. Tip VII; bazal laminanın lamina retikularisinde bulunur. I ve III fibril ve lif yapısı gösterir. II fibril yapısı gösterir (kıkırdakta) fakat lif yapısı göstermez. IV ne lif ne fibril yapısı gösterir, bazal laminanın yapısında özel moleküler organizasyonu vardır.

Elastin: Elastin, dokunun karakteristik proteinidir. Elastik liflerin en önemli komponentidir (büyük ligamentler elastik dokuya örnektirler). Elastinin öncü maddesi tropoelastin fibroblastlar tarafından sentez edilen tek bir polipeptiddir. Elastinin aminoasit (aa) içeriğinin %90’nını lösin, isolösin, glisin, prolin ve valin olmak üzere beş aa oluşturulur. Fakat çok az hidroksiprolin ve hidroksilizin içerir. Elastin lifleri düzensiz bir yapıya sahip çapraz bağlı polipeptitlerden oluşan üç boyutlu bir ağ yapı oluştururlar. Çapraz bağlar lizin içerir. Bu yapı stres altında her yöne uzanıp bükülerek bağ dokusuna elastikiyetini verir. Elastin PMNL bulunan elastazlar tarafından parçalanır.

Fibrillin: Fibrillin fibroblastlar tarafından ekstrasellüler matrikse salgılanan bir glikoproteindir. Mikrofibriller çatı oluşturarak elastinin depolanması için bir iskelet oluşturur. 350 kDa büyüklüğünde bir glikoprotein olan fibrilin, elastinin biyosentezi ve depolanmasında çözünmeyen mikrofibrillerin dış kısımlarında yer alarak elastin için bir çerçeve oluşturmaktadır. Bir bağ dokusu bozukluğu olan Marfan sendromu Genellikle 15 nolu kromozomda yer alan fibrilin-1 geninin mutasyonu ile oluşan bir kalıtsal bir hastalıktır. Marfan sendromu iskelet deformitesi, ince-uzun ekstremiteler ve parmaklar (araknodaktili), ektopia lentis, eklemlerde hiperekstansiyon, çıkan aortu genişlemesi ile aort anevrizması ve kalp kapakçığı bozukluğu gibi bulgularla karakterizedir. uzun boylu uzun parmaklı hastalardır. Aortada, lenste zonuler liflerde, periostta yer alan ve esnek liflerle ilişkili olan fibrilin, Marfan sendromunda görülen ektopik lens, aroknodaktili ve kardiyovasküler problemleri açıklamaktadır.

Fibronektin de ekstrasellüler matriksin büyük bir glikoproteini olup birbirine disülfit bağı ile bağlanmış olan iki alt birimden meydana gelir. Her birim ise farklı işlevlere sahip fleksible domainlerden oluşur. Örneğin kollajen, heparin, hücre bağlayıcı domainler. Matriksteki adeziv proteinlerdendir, ECM’yi hücre yüzeyine bağlar. Fibronektin hücrelerin hücre dışı yatağa yapışmasında ve yollarının çizilmesinde rol alır. Hem kollajen hem de hücre zarındaki reseptörüne bağlanarak hücre dışının hücre içi iletişimde kullanabileceği bir yol oluşturur. Fibronektin, kollajen salgılayan hücrelerden salgılanır ve çökmekte olan prokollajen liflerine bağlanarak perisellüler matrikste fibril oluşumunun kinetiğini değiştirir. Esasen ekstrasellüler matrikste ve hücre yüzeyinde kollajen, proteoglikanlar gibi birçok madde, fibronektine bağlı olarak bulunur. Fibronektine bağlanma ‘RGD’ yapısı (arginin, glisin, aspartik asit) üzerinden olur. Fibronektinin çok sayıda izoformu mevcuttur. Bunlardan kan ve diğre vücut sıvılarında çözünmüş halde bulunan fibronektin pıhtılaşma, yara iyileşmesi ve fagositozda rol oynar. Soğukta çözünmeyen globulin olarak da bilinir.

Laminin: Fibronektinden farklı olarak sıklıkla basal laminada bulunur. Bir adezyon proteinidir. Laminin’in sahip olduğu fonksiyonel domainlerden biri tip 4 kollajene, diğeri heparan sülfata ve entaktine, iki ve daha fazlası da hücre yüzeyindeki laminin reseptörlerine bağlanır. ECM’de yapısal desteği vardır, ayrıca sinyal iletiminde rol alır. Nöromusküler bağlantılarda postsinaptik yapıların oluşumunda rol alır. Glikoproteindir (MW: 820 kDa). Disülfit bağı ile bağlanmış 3 polipeptid zincirden meydana gelir. Laminin, hücre yüzey reseptörlerine, diğer matriks proteinlerine bağlanır. Hücre adezyonu, diferansiyasyon, motilitede önemlidir.

İntegrinler: İntegrinler ECM komponentleri için hücre yüzeyinde reseptör görevi yaparken diğer yandan hücre iskeletini ECM’ye bağlarlar. Önemli bir transmembran proteinidir ve reseptör görevi vardır. Nonkovalent bağlarla bağlı a ve b olmak üzere iki adet subüniti vardır, divalan katyonları bağlar (Ca ve Mg gibi). Ekstrasellüler domaine 3-4 adet divalan katyon bağlanır. İntegrinlerin kısa olan sitoplazmik domainleri intrasellüler proteinleri bağlar. İntegrinlerin çoğu aktin filamanlarına bağlanırlar. İntegrinler, ECM`den gelen uyarıların hücre içine iletiminden sorumludur. Ekstrasellüler domainleri ise uzundur. İntegrin önce ekstrasellüler domain ile ECM’ye bağlanır, sonra da intrasellüler domain ile talin ve a aktinine bağlanır. Kan hücrelerindeki integrinlerin hücre adezyonunu başlatmadan önce sıklıkla aktive edilmeleri gerekir. Örneğin trombositler hasarlı kan damarıyla temas ettiklerinde veya solubıl sinyalize edici moleküllerle uyarılırlar. Bu uyarılar intrasellüler sinyalize edici yolları etkiler ve trombosit membranında hızla b3 integrin aktivasyonu gerçekleşir. İntegrinin ekstrasellüler domaini yüksek affinite ile fibrinojene bağlanır ve platelet agregasyonu, kan pıhtılaşması başlatılır. İntegrinler, ECM`e hücresel yapışmayı düzenler. Lökosit ekstravazasyonu, trombosit agregasyonu, yara iyileşmesinde görev yapar.

Bağ Ve Destek Dokuları Sınıflandırma: A) Embriyonal bağ doku; mezenşim, müköz. B) Bağ dokusu; gevşek, sıkı (düzensiz, düzenli). C) Özel bağ dokuları; yağ, retiküler (kan, kıkırdak, kemik).

Gevşek Bağ Dokusu: Kan damarı boldur. Epiteli destekler. Reaktif bir doku, hücreler bol ve çeşitlidir. Organlarda doku aralarını veya etrafını sarar. Plevra ve peritonunda mezoteli destekler. İmmün olaylarda allerjik olaylarda inflamasyonda rol alır. Bol ve çeşitli hücreler vardır. Beslenme maddeleri kolay geçer.

Düzensiz Sıkı Bağ Dokusu: Kollagen demetleri kalındır. Kollagen lif oranı fazla. Hücrelerin sayı ve çeşidi azdır. Elastik lif ağı aralarda dağınıktır. Fibroblast ve az sayıda histiyosit içerir. Organların doku katlarında, dermiste, dalak kapsülünde testis kapsülü dura materde, sinir kılıflarında bulunur. Aynı yönde giden kalın liflerdir. Bazı organlarda dik açı ile seyreden katlar bulunur. Direnç gereken yerlerde bulunur. Tip 1 kollagen içerir. Tendon, apenevroz ve fasiyalarda bulunur. Korneada; fibroblastlar ve lifler arası keratan sulfat kondroitin sulfat içeren esas madde vardır. Ayrıca elastik bağlarda elastik lif yoğundur.

Retiküler bağ dokusu; tip 3 kollagen içerir. Ağ biçimindedir. Lenfoid organlarda ve kemik iliğinde görülür.

Yağ dokusu; enerji sağlar. Karbonhidrat ve proteinler depolanır. Bağ dokusunun özel şeklidir. Yalnız depo değil sentez fonksiyonu da var. Hormonal ve sinirsel uyarlara duyarlıdır.

Ground Substans (Temel Madde, Bazal Madde): Lif yapılarının gömüldüğü matrikstir. Ağırlıklı olarak glikozaminoglikanlar (GAG) (mukopolisakkaritler) tarafından oluşturulur. Matriksin vizkosite ve sertliğini şunlar sağlar; GAG içeriği, GAG-fiber bağlantısı, proteoglikan yapıları (çekirdek protein ve GAG), GAG-GAG bağlantıları.

Glikozaminoglikanlar (Mukopolisakkaritler): Genellikle küçük miktarda protein ve negatif yüklü heteropolisakkarit zincirlerinden oluşan büyük komplekslerdir. Büyük miktarda su bağlama özelliğine sahip jel gibi bir matriksten oluşurlar. Bağ dokusunun özellikleri büyük ölçüde GAG’ların ve fibröz proteinlerin miktarına bağlıdır. Örneğin; kıkırdak büyük ölçüde GAG’dan zengin iken tendonların hemen hemen tamamı liflerden oluşur. Su tutma özelliği; bağ dokusundadır. Vizkozite; müköz sekresyonda, sinovyal sıvıdadır. Bağ dokusunun %10’unu oluşturur (ağırlık). Tüm GAG’lar (hyalüronik asit hariç) kovalent olarak bir proteine bağlanırlar. Tüm GAG’lar hyalüronik asite bağlanarak proteoglikan birimlerini oluştururlar. GAG fazla hidrate olduklarından fibröz proteinlerin gömüldüğü jel görünümünü oluştururlar. Aköz kısım; besinlerin, hormonların, metabolitlerin hızlı geçişini sağlar. GAG heteropolisakkarit kısmı tekrarlayan disakkarit birimlerinden oluşmuştur. Disakkarit birimi; amino şeker D-Glukozamin (N-Asetilglikozamin) ve D-Galaktozamindir (N-Asetil galaktozamin). Asidik şeker (üronik asit); D-Glukronik asit ve L-iduronik asit (D-glukronik asitin C-5 epimeri). Aminoşekerler sıklıkla sülfat ya da asetile fromdadır. Glikozaminoglikanların sentezi; amino şekerlerin sentezi, asidik şekerlerin sentezi, çekirdek protein sentezi, karbohidrat zincir sentezi, sülfat gruplarının eklenmesi ile oluşur.

Asidik Şekerler: Glukozun 6. karbonunun oksitlenmiş hali (glukronik asit) ve C5 epimeri (idüronik asit) önemli glikozaminoglikan bileşenidir. Glukronik asit suda çözünürlüğü olmayan bazı ilaçların ve atık ürünlerin atılımında önemli rol oynar. Bitki ve bazı memelilerde c vitamini öncüsüdür.

Çekirdek protein sentezi; çekirdek protein sentezlenir ve kaba endoplazmik retikuluma girer. Endoplazmik retikulumaa girerken membrana bağımlı transferazlar tarafından glikolize edilir.

Karbonhidrat Zincir Sentezi: Ksiloz, UDP ksilozdan serinin OH grubuna aktarılır. UDP-ksiloz transferaz, nükleotid şekerin ksilozunu serine bağlayarak ksiloz-serin-O-glikozidik bağı oluşturur. 2 galaktoz molekülü eklenir ve trihekzoid bağlanma bölgesini tamamlarlar. Bu da sırası ile asidik ve aminoşekerlerin ardışık eklenmesi ile zincir uzar ve bunu da D glukronil kalıntılarının L-glikronil şekline dönmesi izler. Keratan sülfatta N-Asetilgalaktozamin ile serin veya treonin arasında O-Glikozidik bağı, O-glikozidik bağa benzer mekanizmalarla oluşur. N-Asetilglukozamin ile asparajin arasında N-Glikozilamin bağının oluşumu da glikoproteinlerdeki gibi önceden mevcut bir oligo-veya polisakkarit transferinden sorumlu olan lipid bağlı polisakkarit ile ilişkilidir.

Sülfat Gruplarının Eklenmesi: Sülfat kaynağı; 3’-fosfoadenozil 5’-fosfosülfat (PAPS). Sülfotransferazlar karbohidratların sülfatasyonunu gerçekleştirir.

Proteoglikanlar; merkezinde glikozaminlerin tutunduğu protein içeren yapıdır. Proteoglikanların GAG’ları düz zincir halindedir. Ağırlıklı olarak hekzozamin ve üronik asitten oluşan şeker heterodimerleri içerir.

6 Major GAG; hyalüronik asit, kondroitin sülfat, keratan sülfat, dermatan sülfat, heparan sülfat, heparin. Hyalüronik asit dışındakiler proteoglikandır.

Hyaluronik Asit: Hyaluronik asid, Glc UA ve Glc Nac’yi taşıyan tekrarlayan disakkarit ünitelerinin oluşturduğu dallanmamış bir zincirden meydana gelir. En basit GAG yapısıdır. Çekirdek proteinine kovalent olarak bağlı değildir. Bakterilerde, sinovyal sıvı, gözün vitreusu, ile gevşek bağ dokusu dahil muhtelif hayvanlarda ve dokularda yaygın bir şekilde bulunur. Sülfatlanmamış disakkarit üniteleri içerir. Hyaluronidaz ile parçalanır. Beta (1,3) bağları içeir.

Kondroidin Sülfatlar (Kondroidin 4-Sülfat Ve Kondroidin 6-Sülfat): Vücutta en çok bulunan GAG’dır. Gal-NAC ve glukronik asitin tekrarlayan dissakkarit birimlerinden oluşmuştur. Her bir disakkarit ünitesinde yaklaşık bir sülfat mevcut olacak şekilde, galaktoza 4. veya 6. konumunda bir sülfat bağlanır. Kıkırdak, tendon ve ligamentte bulunurlar. Kıkırdakta kollajeni bağlayarak lifleri sıkı bir ağ şeklinde tutarlar. Kondroidin sülfatlar hiyaluronik asid ile sıkıca birleşerek bağ dokusunda çok büyük agregatlar (proteoglikan kümeleri) oluşturur.

Keratan Sulfatlar I ve II: Glc Nac ve glukronik asit yerini Galaktozun aldığı tekrarlayan dissakkarit birimlerinden oluşur. Her bir disakkarit ünitesinde yaklaşık bir sülfat mevcut olacak şekilde, Galaktoza 4. veya 6. konumunda bir sülfat substitüe olur. En heterojen GAG’dır.

Heparin: Tekrarlayan disakkarit, glukozamin ve 2 üronik asitten herhangi birini içerir. Glukozamin kalıntılarındaki amino gruplarının çoğu N-sülfatlı, birkaçı asetillenmiştir. Glukozamin 3 veya 6. karbondan ve üronik asit 2. karbonda sülfat içerir. Disakkarit basına ortalama 2,5 sülfat düşer. Üronik asid kalıntılarının takriben %90’ı Id UA’dır. Başlangıçta üronik asidlerin tümü Glc UA’dır, fakat 5 epimeraz polisakkarit zinciri meydana geldikten sonra Glc UA kalıntılarının takriben %90’nını IDUA’ya dönüştürür. Antikoagülan olarak işlev görür. Heparinin proteini ağırlıklı olarak serin glisin kalıntılarından oluşmuştur. Pıhtılaşma faktörlerini inhibe ederek pıhtı oluşumunu engeller. Heparin mast hücrelerinin granüllerinde, ayrıca karaciğer, akciğer ve ciltte bulunur. Heparin sülfat pek çok hücrelerin yüzeylerinde mevcuttur ve ekstrasellülerdir.

Dermatan Sülfat: Hayvanlarda yaygın olarak dağılmıştır. Yapısı kondroidin sulfatları ve heparan sulfatı andırır.

Glikozaminoglikanlarin Yıkımı: GAG’lar öncelikle invaginasyon ile hücre içine alınırlar. GAG vakuolleri lizozom ile birleşerek yıkımı başlar. Polisakkarid, oligosakkaridaz enzimi ile oligosakkaride dönüşür. Son eklenen oligosakkarit önce yıkılır.

GAG Yıkımında Rol Alan Enzimler: İduronat sülfataz, a-L-iduronataz, heparan sülfomidaz, N-asetil glikozaminidaz, N-asetil transferaz, N-asetil glikozaminidaz, b-glukronidaz, N-asetilglukozamin 6-sülfotaz.

GAG yıkımında rol alan enzimlerdeki defekt sonucu mukopolisakkaridozlar gelişir.

Mukopolisakkaridozlar
Ad Enzimatik Defekt İdrar Metaboliti
Hurler

Hunter

Sanflippo A

Sanflippo B

Sanflippo C

Sanflippo D

Morquio A

Morquio B

Sly

 a-L-iduronidaz

Iduronat sülfataz

Sulfomidaz

N-Asetilglukosaminidaz

Asetiltransferaz

N-asetilglucozamin 6 sülfotaz

Galaktozamin 6-sülfotaz

b-galaktozidaz

b-glukronidaz

Dermatan SO4, heparan SO4

Dermatan SO4, heparan SO4

Heparan SO4

Heparan SO4

Heparan SO4

Heparan SO4

Keratan SO4

Keratan SO4

Dermatan SO4

Dermatan SO4, heparan SO4

.

———————————————————————————————-

Eritrosit Biyokimyası

Kan hücreleri ara maddesi olan bir doku türüdür. Kan hücreler arası maddesine plazma adı verilir. Kanın şekilli elemanları hücrelerdir.kan hücreleri, genetik, morfolojik ve fonksiyonel açıdan üç farklı grupta toplanırlar; eritrosit, lökosit, trombosit. Memelilerde eritrositler yuvarlak ya da oval hücrelerdir, asidofilik karakterde ve bikonkav diskler şeklindedir. Başkalaşım aşamasında hücreler, nükleus, golgi, sentriol, mitokondri ve RNA’yı kaybetmiştir. Eritrosit büyüklüğü yaşa göre değişim gösterir. Ortalama 6μ çapında ve çok esnektir. En ince kapillerleri dahi geçebilir. Eritrositlerin hipotonik solüsyonlarda büyüklüklerinin arttığı, hipertonik solüsyonlarda büzüldüğü ve çoğunlukla dikensi çıkıntıların şekillendiği görülür.

Bazofilik stoplazma kalıntıları taşıyan immatür eritrositler retikülosit adını alır. Kan içindeki retikülositler normal olarak 2-3 günde gelişimlerini tamamlayarak olgun eritrosit halini alırlar. Sağlıklı durumlarda eritrositlerin %0,5-1,5 kadarı retikülosittir. Bu oranın artışı kırmızı kemik iliğinde eritrosit yapımının artmış olduğunu gösterir. Eritrosit içinde Howell-Solly cisimciği adı verilen nükleus parçacıkları görülebilir. Eritrositler; %60 su, %35 hemoglobin %5 protein, lipid ve katyondan (K, Mg) oluşur. Yaşam süresi 100-120 gündür.

İnsan eritrositlerinin çekirdeği, mitokondrisi, endoplazmik retikulumu veya diğer organelleri olmadığı için DNA, RNA, protein, fosfolipid ve karbonhidrat sentezleyemediği gibi, oksidatif fosforilasyon ile ATP sağlayamaz. Eritrositlerde en başta gelen metabolizmaya ait değişiklik, glikoliz yolu ile glukozun laktata yıkımıdır. Bu nedenle glukoz eritrositlerin gereksinim gösterdiği ana metabolizma yakıtıdır. Böylece glukoz eritrositlere doğrudan girer. Eritrositlerde glukoz, klasik Embden-Meyerhof yolundaki reaksiyonlarda olduğu gibi işler. Her ne kadar insanın olgun eritrositi diğer hücrelerde varolan subselüler yapılara sahip değilse de eritrositin düzenli bir metabolik kompartıman tarzında hizmet edebilen bir organizasyona sahiptir.

Hidrolitik sınıftan birçok enzimler eritrositin stromal kısmı içinde bulunurlar. Stromal yapı hasar görünce, bu enzimler matriksten ayrılırlar ve aktiviteleri plazmada tesbit olunabilir hale gelirler. Eritrosit glikolitik yolun bazı enzimleri, hücrenin yüzeyinde bulundukları için metabolitlerin eritrosit membranı içinden taşınışı ile doğrudan doğruya ilişkili olabilirler. Örnek olarak gliseraldehit-3-P-DH eritrosit membranı içinden inorganik fosfatın transportunda bir rol oynayabilir.

Rapoport-Leubering Siklusu (RLC): RLC, insanın ve bazı memelilerin eritrositleri içinde yer alan ve triozfosfat düzeyinde başlayan glikolizi tamamlayıcı olarak kabul edilen bir reaksiyon serisidir (1950’lerde gösterilmiştir).

Bu reaksiyon serisinin fonksiyonel önemi; eritrositler kendi hücresel bütünlüklerini sürdürmek için gerekenden daha fazla glukoz kullanmaları olgusundan ileri gelir. Bunun sonucunda gereğinden fazla enerjiyi harcamak için bir mekanizmanın gelişmiş olması zorunludur. Bu yolda net ATP üretimi yoktur. Bu yolun anlamı; eritrositlere glukoz kontrolsüz girmesi sonucu aşırı ATP üretimi olacaktı. Eritrositlerde ATP/ADP oranını kontrol eden ATPaz enzim aktivitesi de yoktu. Ayrıca fazla ATP’ye ihtiyaç gösteren endergonik reaksiyonlar da yoktur. Eğer bu yol olmasa idi, 1-3-Difosfogliserat birikebilir, bunun sonucunda glukoz yavaşlar hatta durabilirdi, bu alternatif yol geliştirilmiş ve hatta 2-3DP gliserat sentezlenerek Hb’in periferde O2’i bırakması kolaylaştırılır. Özet olarak, ATP kullanacak endergonik reaksiyonların, olgun insan eritrositi içinde var olmaması ve organizmanın diğer hücreleri içinde ATP ve ADP konsantrasyonlarını kontrol eden ATPaz aktivitesinin fonksiyonel bakımdan inaktif oluşu nedeniyledir.

ATP’yi fazla sarf edici bir sistem olmaması nedeniyle, 1-3 difosfogliserat birikir.bunun sonucunda glikoliz yavaşlar ve hatta durabilir. Sonuçta; RLC’de enerji israfı ile işleyen bir yol olarak gelişmekte net ATP kazancı sıfır olmaktadır. 2-3 DP gliserat’daki organik fosfatlar hemoglobine bağlanır ve Hb molekülünün oksijene karşı affinitesinde bir azalış husule gelir. Oksijen taşınması üzerindeki bu etkiler, dokulara arterial kan verildiği sırada genel olarak bulunduğu gibi düşük O2 gerilimi şartlarında dokulara O2 verilmesini kolaylaştırıcı olarak yorumlanır.

Pentoz Fosfat Yolu (PFY) (Eritrositlerdeki Diğer Aktif Yol): Glukoz, glikoliz ile laktat’a yıkılabildiği gibi, pentoz fosfat yolu ile CO2 ve H2O ya da yükseltgenir. Bu yol enzimlerinin tümü diğer hücrelerde olduğu gibi stoplazmada bulunur. Glikolizde hedef glukozdan ATP sentezlenmektedir, PFY ise indirgeyici gücün üretilmesiyle ilgilidir. Bu ise NADPH’dir. PFY yolunda glukoz 6P, riboz 5P, oksitlenirken NADPH üretilir. Bu beş karbonlu şeker ve türevleri ATP, CoA, NAD+, FAD,RNA ve DNA gibi hayati öneme haiz biyomoleküllerin bileşenleridir. Bu yolda aynı zamanda üç, dört, beş, altı ve yedi karbonlu şekerlerin oksidatif olmayan bir seri reaksiyonlarla birbirlerine dönüştürülmesini de katalizler.

Yukarıda kısaca anlattığımız reaksiyonlar sonucu bir glukoz molekülü başına iki NADPH ve bir R-5P meydana gelmektedir. Bununla beraber NADPH’a R-5P’dan daha fazla ihtiyaç duyarlar. Bu durumda R-5P, Gliseraldehit-3-P ve Fruktoz-6-P a çevrilir. Bu reaksiyonlarda transketolaz ve transaldolaz enzimleri rol alır. Bu enzimler glikoliz ve PFY arasında bağlantıyı sağlar. PFY eritrositlerde çok hayati bir önemi vardır. Çünkü üretilen NADPH , okside glutatyonun indirgenmesinde kullanılır. Glutatyon serbest sülfhidril grubuna sahip bir tripeptitdir (γ-glutamiksisteinglisin).

Glutatyonun Görevleri: 1-Alyuvarlarda glutatyon indirgenmiş şekli (GSH), hemoglobin ve diğer eritrosit proteinlerinde bulunan sistein rezidülerini indirgenmiş (SH) halde tutarak sülfhidril tamponu görevi görür. 2-Ayrıca indirgenmiş glutatyon H2O2 ve organik peroksitlerle reaksiyona girerek detoksifikasyon olaylarında da rol alır. 3-Diğer bir görevi de normal eritrosit hücre yapısının devamı ve hemoglobin Fe+2 halinde korunması için red.GSH zaruridir. Düşük seviyede GSH ihtiva eden alyuvarların daha çok hemolize maruz kaldıkları görülmüştür.

1926 yılında sıtma tedavisinde kullanılan pamakrin, bazı hastalarda birkaç gün sonra ciddi belirtiler ortaya çıkmış, idrar siyaha dönmüş, sarılıkla beraber kan hemoglobin seviyesi aniden düşmüş ani ölümler görülmüş. Daha sonra bu hastalarda Glukoz-6PDH enzim yetersizliği tesbit dilmiştir. Bu enzim yetersizliğinde NADPH azalması sonucu okside glutatyon (GSSG) indirgenememesinden (GSH) eritrositlerin hemolizi artmıştır. Glukoz-6PDH enzim yetersizliğinde hemoglobin, methemoglobine(Fe+3) yükseltgenme eğilimi gösterir, bu ise O2 taşınmasında yetersizliğe ve alyuvarların erken parçalanmasına neden olur. Diğer bir özellik; eritrositlerde yüksek konsantrasyonlarda karbonik anhidraz enzimi bulunur. Enzim CO2’ye göre suda daha fazla çözünen bikarbonat iyonu oluşumunu hızlandırarak CO2’nin dokulardan akciğere geçişini artırır.

CO2 alyuvarlar tarafından alınır ve ortaya çıkan H2CO3 iyonlaşır. H+ büyük ölçüde hemoglobinin histidin aminoasidi ile tamponlanırken, H+CO3- plazmada bulunan Cl- ile yer değiştirir ve Klor kayması diye bilinen olay meydana gelir. Sonuçta, CO2 ve H+CO3- en verimli şekilde akciğerlere taşınmış olur, burada işlemler tersine döner ve CO2 salıverilir. Erişkinlerde eritrositler üretildikleri hıza eşit oranda parçalanır. Dalakta, makrofajlar fagositoz ile parçalanır. Hemoglobin ise; hem -bilirubine ve globülün -serbest amino asitlerine yıkılır. Dalakta yaşlı eritrositler tesbit edilerek yıkılır. Hem karaciğere geçer ve kupffer hücreleri tarafından alınır. Hücre sitokrom ve hemoglobininden kaynaklanmakta olan Hem’de karaciğerden geçer. Hem serbest Fe+2 ve bilurubine yıkılır. Suda çözünmeyen bilurubin karaciğerde E.retikulumda UDP-glukuronik asit ile reaksiyon girer ve glukronidleşir. Daha sonra safra sistemi ile ince barsağa atılır. Fe+2 emilir. Bilurubin dışkı ile değişikliğe uğrayıp atılır.

Hemoglobin sentez hızı günde 6.1019 molekül ya da 8 gram hemoglobin kadardır. Retikülositlerde, eritloblastta sentezlenmiş olan ve hızlı dönüşüme uğramayan hemoglobin mRNA’da yeterli miktarda olduğu için hemoglobin sentezi devam eder.

Eritrositlerde Glikolizi Bozan Enzim Defektleri: G-6-PHD, prüvat kinaz, glutatyon redüktaz, trifosfat izomeraz, galaktoz-1-P üridil transferaz, kolinesteraz, katalaz.

———————————————————————————————-

Gıda Katkı Maddeleri, Kaynakları Ve Zararları

Günümüzle elli yıl kadar öncesini kıyasladığımızda beslenme alışkanlıklarımızın oldukça fazla düzeyde değiştiğini görebilmekteyiz. Günümüzde hızlı yaşam tarzı, hem pratik olduklarından, hem de çekici görüntüleri nedeniyle, üzerinde çok da fazla düşünmeden tükettiğimiz hazır yiyeceklerle, doğal besinlerden hızla uzaklaşıyoruz. Gıda katkı maddeleri, gıdalara bazı özelliklerin kazandırılması, bir teknoloji veya modernizasyon gereği katılan maddelerdir. Günümüzde hızla gelişen endüstrileşme paralelinde mikrobiyal ve oksidatif bozulmalara dayanıklı ve kalite nitelikleri değişen tüketici ihtiyaçlarını karşılayacak şekilde formulüze edilmiş, gıda üretimini gerçekleştirmek amacıyla, bu maddelerin kullanımı kaçınılmaz olarak giderek yaygınlaşmaktadır.

Katkı maddelerinin gıda endüstrisi açısından pek çok yararı ve işlevi olmakla birlikte, insan sağlığı açısından durumu her geçen gün tartışılmaya devam edilmektedir. Günümüzde insanların kırsal alanlardan daha kalabalık şehirlere göç etmeleri nedeniyl gıdeanın üretildiği yerden çok daha uzak şehirlere veya ülkelere kadar bozulmadan ulaştırılabilmesi ancak katkı maddesi kullanımı ile mümkün olabilmektedir. Ancak bilinçsiz beslenme ve hazır tüketimin artması insanların daha fazla katkı tüketmelerine neden olabileceği ve sonuç olarak sağlık üzerinde olumsuz etki yaratabileceği de göz ardı edilmemelidir.

Gıda katkı maddeleri en geniş anlamıyla gıdalara ilave edilen maddelerdir. Bu tanım yiyeceklerin; üretim, işleme, muameleye maruz bırakma, paketleme, taşıma ve depolanma süresince kullanılan maddeleri içermektedir. Şayet bir madde bir yiyeceğe özel bir amaçla eklenmiş ise bu katkı maddesine direk katkı maddesi denir. Mesela, içecek, puding, yoğurt, çiklet ve diğer gıdalarda kullanılan düşük kalorili tatlandırıcı olan aspartam bir direk katkı maddesidir. Birçok direk katkı maddesi gıdaların etiketinde içindekiler kısmında belirtilir. İndirek gıda katkı maddeleri ise gıdanın paketlenme, depolanma ve diğer işlemleri esnasında eser miktarlarda gıdalara karışan maddelerdir. Mesela paketleme maddelerinin çok az miktarları depolanma süresince gıdaların içerisine geçebilmektedir.

Gıda katkı maddeleri; tek başına bir gıda olarak tüketilmeyen, gıdanın karakteristik bileşeni olarak kullanılmayan, tek başına besleyici değeri olan/olmayan, teknolojik bir amaç doğrultusunda kullanılan, üretim, işleme, hazırlama, ambalajlama, taşıma veya depolama aşamalarında gıdaya ilave edilen maddelerdir.

Sınıflandırma: Gıda katkı maddeleri kullanım amaçlarına göre sınıflandırma 4 temel sınıfa ayrılmaktadır. 1-Kaliteyi koruyarak raf ömrünü uzatanlar (koruyucular): antimikrobiyaller (nitrit, nitrat, benzoik asit, propionik asit), antioksidanlar (BHA, BHT, sorbikasit, kükürt dioksit). Gıdalarla alınan en önemli antioksidanlar; betakaroten, E ve C vitaminleridir. 2-Gıdanın yapısını, hazırlanma ve pişme özelliğini geliştirenler: pH ayarlayıcılar, topaklanmayı önleyenler (silikat, magnezyum oksit, magnezyum karbonat), emülsifiyerler (lesitin, mono ve digliseritler), mayalanmayı sağlayıcı ajanlar, nem ayarlayıcılar, olgunlaştırıcılar, ağartıcılar, dolgu maddeleri, köpük ayarlayıcılar, parlatıcılar, stabilizörler, kıvam arttırıcılar, tatlandırıcılar. 3-Aromayı ve rengi geliştiriciler: çeşni arttırıcılar (MSG), çeşni vericiler (aroma maddeleri), renklendiriciler (tartrazin, indigotin). 4-Besin değerini koruyucu ve geliştiriciler (besin öğeleri): diyette eksik olabilecek besin öğelerini ekleme (A, D vitaminleri), işleme sırasında kaybolan besin öğelerini yerine koyma (B1, B2, niasin).

AB direktifi kapsamında 24 farklı kategorideki gıda katkı maddeleri şöyledir:

Gıda Katkı Maddeleri
Antioksidanlar Kıvam Arttırıcılar
Aroma Arttırıcılar Koruyucular
Asitler Köpüklenmeyi Önleyiciler
Asitlik Düzenleyiciler Modifiye Nişasta
Ayırıcılar Nem Tutucular
Emülgatörler Parlatıcılar
Emülgatör Tuzlar Renklendiriciler
Enzimler Sertleştiriciler
Hacim Arttırıcılar Stabilizatörler
İtici Gazlar Tatlandırıcılar
Jelleştirme Ajanları Topaklanmayı Önleyiciler
Kabartıcılar Un İşleme Ajanları

.

E Kodu Nedir? Gıda katkı maddelerini tanımlamak ve herhangi bir karışıklığa yol açmamak için kullanılan Avrupa Birliği’nin (EC) simgesi olarak E harfi ve üç rakamlı sayıdan ibaret kodlardır. Avrupa Birliği tarafından her katkı maddesi için belirlenir. Doğal veya sentetik olsun gıda maddelerinde kullanılan ve katkı maddesi olarak tanımlanan tüm kimyasallar bu kodlama sisteminin içindedir. Örneğin; E 330; sitrik asit (asitliği düzenleyici).

Gıdalarda yaygın olarak kullanılan katkı maddelerinin kaynakları hayvansal ve bitkisel olmak üzere doğal olarak iki kaynaktan elde edilebildiği gibi, sentetik ve mikrobiyal olarak da üretilebilmektedir.

Hayvansal Kaynaklı Gıda Katkı Maddeleri: Guanilik asit, inosinik asit, kalsiyum stearat, mono- ve digliseridler, lesitin, propilen glikol monostearat, kalsiyum stearoil-2-laktat, polisorbatlar (60, 65, ve 80, vs.), jelatin, gliserol, laktoz, inosinoat ve guanilatlar (kalsiyum 5′-guanilat, kalsiyum 5′-inosinoat, Kalsiyum 5′-ribonüleotidler gibi), karminler ve koşinal (böcek), laktitol, lisozim, şallak (böcek), sistein, albumin.

Jelatin: Jelatin, endüstriyel olarak her türlü hayvanın deri, kemik ve stroma proteinlerince zengin dokularında bulunan doğal kollagen’in hidrolizi ile elde edilen bir gıda maddesidir. Gıda olarak iyi bir protein kaynağı, harika özelliklere sahip bir gıda katkı maddesi ve tıptan metalurjiye kadar, geniş bir kullanım alanı olan endüstriyel bir hammaddedir. Bileşimi: Jelatin; ingredient’dir. E-kodlu bir gıda katkı maddesi değildir. Bileşimi; %84-90 protein, %1-2 mineral tuzlar, %8-15 su. Katkı ve koruyucu içermez. Helal gıda ve jelatin ilişkisi: Jelatin, doğal bir protein olduğu için günlük hayatın her alanında kullanımı için yoğun çaba gösterilmekte. Endüstriyel gıda, dondurma, yoğurt, peynir, salam, sosis, puding, kremşanti, margarin, meyve suyu, şekerli ürünler, eczacılık, kozmetik ürünler, şampuan, parfüm, saç jölesinde kullanılır. Dini nedenlerle Müslüman ve Yahudiler jelatine karşı hassastır. Jelatinin gıdalardaki fonksiyonları: köpürme ajanı, emülgatör, kristalizasyon düzenleyici, stabilizör, jelleştirme ajanı, bağlama ajanı, film oluşturucu, kremleştirici, durultma ajanı, koloidal yapı koruyucu, koyulaştırıcı, yapışma ajanı, diğer. Türkiye’deki üretim ve tüketim: Tüketim; ülkemizde; 2010’a kadar yılda 5000 ton civarında jelatin kullanılmakta ve tamamı ithal edilmektedir. İstanbul’da yalnızca bir şekerleme firması yılda 1000 ton jelatin kullanmakta. Karaman bisküvi sektörünün kullandığı jelatin 1 ton/gün. Jelatin ithalatı; jelatinin yalnızca 700-800 ton/yıl’lık kısmı Pakistan’dan ithal ediliyor. Yerel üretim; 2010 yılında Gönen’de kurulan Seljel 1500 ton/yıl ile üretime başlamış. Jelatin yerine kullanılabilecek doğal katkılar (ve kaynakları): agar (deniz yosunu), gum Arabik (akasya ağacı), modifiye nişasta (mısır, buğday vb), pektin (turunçgiller, elma posası). Agar; bitkisel jelatin olarak da isimlendirilmektedir.

Bitkisel Kaynaklı Gıda Katkı Maddeleri: Agar, aljinik asit, karregenan, pektin, pancar kırmızısı, antosiyanin, sitrik asit, tartarik asit, klorofil, guar gam, gam Arabik. Lesitin ve karotenler; hem hayvansal hem de bitkisel kaynaklı olabilir.

Sentetik (Yapay) Gıda Katkı Maddeleri: Antioksidanlar (BHT, BHA), renklendiriciler (allura red, amarant, amonyum karamel, sunset yellow, Green S), askorbik asit, malik asit.

Hangi Koşullarda Katkı Maddeleri İnsan Sağlığını tehdit Eder?: Pozitif Listede veya FDA GRAS (Generally Recognized As Safe) listesinde yer almıyorsa, belirlenen limitlerin üzerinde kullanılıyor ve standart düzeyin üzerinde ise, etiketinde uyarıcı bilgi taşımayan ve belli katkıları içeren bazı gıdaların bazı risk gruplarınca tüketiliyorsa, katkı maddesinin bazı bulaşıları içeriyorsa, eğitimsiz kişilerce teknolojisine uygun kullanılmaması halinde risklidir. Üretim izni almadan yasal sınırlamalara uyulmaksızın üretilen, etiketi olmayan, etiketi bulunsa bile etiketine katkı maddeleri ile ilgili açıklayıcı bilgisi olmayan, izin verilenden daha yüksek dozlarda katkı maddesi katılan gıda maddeleri tüketilmemelidir.

Katkı Maddeleri Üzerindeki Kuşkular: Ancak bazı katkı maddeleri hakkında kuşkular vardır. Belli katkıların tüketilmesi sonrası baş ağrısı, alerjik reaksiyonlar, hiper aktivite gibi semptomlar rapor edilmektedir. Bu reaksiyonlar ile katkı maddeleri tüketimi arasında bir ilişki bilimsel olarak henüz kanıtlanmamıştır. Bu nedenle zaman içinde sağlık üzerine olumsuz etkileri olan katkı maddeleri yasaklanmış, kullanımdan kaldırılmıştır.

İzin verilenden fazla kullanıldığında Kanser ile ilişkilendirilen bazı Katkı Maddeleri: Nitrat ve nitritler: kanserojen olduğu belirtilen nitrozamine dönüşür. Ticari sucuk üretiminde kullanılmaktadır. Renklendiriciler: patent Blue V (E 131), green S (E 142), tartrazin (E 102), eritrosin (E 127). Bazılarının tiroid ve beyin tümörüne sebep olduğu belirtiliyor. Yapay tatlandırıcılar: asesülfam K (E 950), aspartam (E 951). Fareler üzerine yapılan çalışmalarda beyin tümörü ve lenf ve kan kanseri oluşturduğu tespit edilmiş. BHA (E320) ve BHT(E321): kansere sebep olabileceği belirtiliyor. Kesin olarak kanıtlanmamış. Potasyum bromat (E 924): hayvanlarda kansere sebep oluyor. ABD ve Japonya dışında bütün dünyada yasaklanmış.

Polen, çilek ve katkı maddesi > alerji yapar > ölüm, astım, kaşıntı, seröz ve otit görülür.

Sonuç: Katkı maddelerinin çoğu, müsaade edilen düşük miktarlarda tüketildiği zaman,şimdilik bazıları güvenli gibi görünmektedir. Katkı maddelerinin bir kısmı, bir yandan güvenli gibi görünürken, diğer yandan kanser vb açısından risk taşımaktadır. Katkı maddelerinin bir kısmı, alerjik bünyeliler ile spastik kolon ve migren gibi özel rahatsızlığı olanlar için risk oluşturmaktadır.

Katkısız ürün tercih edin; işlenmiş et 50 g/gün kanser riskini %21 arttırıyor. Katkılı ürünü azaltın. Kolalı gazlı içeçekler 1 bardak/gün osteoporoz riskini arttırıyor. Riskli/tartışmalı katkılardan kaçının.

———————————————————————————————-

Glikoproteinler Ve Glikozaminoglikanlar

Glikoproteinler; proteinlerin tekrarlayan seri birimleri olmayan sakkaritlerle konjugasyonudur. Protein > karbonhidrat.

Proteoglikanlar; proteinlerin tekrarlayan seri birimleri olan polisakkaritlerle konjugasyonudur. Glikozaminoglikanlar ve mukopolisakkaritler bu grupta yer alır. Karbonhidrat > protein. Tekrarlayan birim; hekzozamin (HexN) ve hekzozuronik asittir (HexUA).

Glikoproteinler

Ökaryotik proteinlerin yaklaşık %50’sinin glikoprotein yapıda olduğu kabul edilir. Bu yüzden glikozilasyon, proteinlerin en sık posttranslasyonel modifikasyonudur. Şekerlerin proteinlere non enzimatik bağlanması da söz konusudur ve bu duruma glikasyon denir (Örneğin, DM). Glikokonjugat terimi ise karbonhidratların protein veya lipidlerle oluşturdukları kompleks karbonhidratlar için kullanılan bir terimdir. Albümin hariç, tüm plazma proteinleri glikoproteindir. Hücre zarlarındaki çoğu protein önemli miktarlarda karbonhidrat içerir. Kan grubu antijenleri ve bazı hormonlar (gonadotropinler gibi) da yine glikoprotein yapıdadır. Kanserde metastaz en önemli problemdir ve kanser araştırmaları göstermiştir ki kanser hücrelerinin yüzeyindeki glikoproteinler ve glikokonjugatların yapılarındaki değişiklikler bu hücrelerin dolaşımla başka yerlere göç edip orada büyüyüp çoğalmalarına olanak sağlamaktadır.

Glikoproteinler bakteri ve virüslerden insanlara kadar pek çok organizmada bulunurlar. Hatta bazı virüslerin konak hücreye tutunmasında glikoproteinleri anahtar rol üstlenir (HIV ve İnfluenza virüsleri gibi). karbonhidrat içerikleri %1-85 arasında değişen glikoproteinler çok geniş bir fonksiyon yelpazesine sahiptirler. Şekerler arasında çok büyük sayılarda glikozidik bağ oluşabilir. Örneğin 3 farklı hekzoz 1000’ den fazla farklı trisakkarit oluşturmak üzere birleşebilir. Artık ortaya konmuştur ki; belli oligosakkaritler önemli biyolojik bilgileri kodlarlar ve bu durum onların bulundurdukları şekerler, bağları ve sekansları ile ilgilidir.

Glikoproteinlerin Bazı Fonksiyonları
Fonksiyon Glikoprotein
Yapısal molekül Kollajenler
Kayganlaştırıcı ve koruyucu ajan Musinler
Transport molekül Transferin ve serüloplazmin
İmmünolojik molekül İmmünglobulinler ve doku uygunluğu antijenleri
Hormon Koryonik gonadotropin ve TSH
Enzim Çok sayıda (Örn: Alkalen fosfataz)
Hücre tutunması ve tanınması Hücre- hücre (sperm-oosit), virüs-hücre, bakteri-hücre ve hormon-hücre etkileşimlerindeki çok sayıda protein
Antifriz Soğuk su balıklarındaki belli proteinler
Spesifik karbonhidratlarla etkileşim Lektinler, selektinler (hücre adhezyon lektinleri) ve antikorlar
Reseptör Hormon ve ilaç etkilerinde rol alan çok sayıda proteinler
Belli proteinlerin katlanmasına etki Kalneksin, kalretikülin
Gelişimin regülasyonu Gelişimde anahtar protein olan notch ve analogları
Hemostaz ve tromboz Trombosit yüzeyindeki özel glikoproteinler

.

Bu glikoproteinler, arktik ve antarktik balıkların kanlarında bulunur ve bu balıkların sıfırın çok altındaki sıcaklıklara dayanmasını sağlar.

Glikoproteinlerdeki Oligosakkarit Zincirlerin Bazı Fonksiyonları: Fizikokimyasal özelliklerin regülasyonu; viskozite, çözünürlük, konformasyon, denatürasyon ve virüsler ve bakteriler için bağlanma bölgeleri sağlar. Hücrenin içinden ve dışından proteolize karşı koruma, öncül proteinlerin daha küçük ürünlere dönüşümündeki proteolitik işlemde etki, biyolojik aktivitede rol alma (HCG), membranların delinmesi, intraselüler göç ve sekresyona etki, embriyonik gelişim ve farklılaşmada etki, kanser hücrelerince metastaz yerlerinin seçimine etki ederler.

Doğada 200’den fazla monosakkarit olmasına rağmen glikoproteinlerin yan zincirlerinde sadece 8 tanesi sık olarak bulunur. Bunlardan N-asetilnöraminik asit, oligosakkarit zincirin terminal kısmında, galaktoz ya da N-asetilgalaktozamine bağlı olarak bulunur. Listedeki diğer şekerler daha içte yerleşirler. Sülfat ise glikoproteinlerde sıklıkla bulunur ve galaktoz, N-asetil galaktozamin ya da N-asetilglukozamine bağlı olarak bulunur. Bu şekerlerin vücut ihtiyaçlarını karşılayacak kadar miktarda, glukozdan sentezlendikleri düşünülmektedir. İnsan dokularında glukozdan bu şekerleri sentezleyebilen enzimler bulunur. Bununla birlikte son yıllardaki çalışmalar bunların diyete eklenmesinin bazı durumlarda faydalı olabileceğini ortaya koymuştur.

Posttranslasyonel modifikasyon olarak gerçekleşir. O- bağlı (serin ya da treonin amino asidinin OH grubu üzerinden) ya da N-bağlı (asparajin amino asidinin amid yan zinciri üzerinden) oligosakkritler bulunduran proteinlerdir. Kollajende O-glikozidik bağ galaktoz veya glukozla hidroksilizinin OH grubu arasında kurulur. Bir glikoprotein sadece tek tip (O- veya N-) glikozidik bağ bağ bulundurabileceği gibi hem O- hem de N- bağlı oligosakkaritler bulundurabilir.

O-bağlı oligosakkaritler; membran glikoproteinleri veya ekstraselüler glikoproteinler olarak bulunurlar. N-bağlı oligosakkaritler; çekirdek pentasakkarit her ikisinde de ortak olmak üzere ilave şekerlerinin tiplerine göre iki ana gruba ayrılırlar; kompleks oligosakkaritler (GlcNAc, Fuc, NANA) ve yüksek mannozlu oligosakkaritler (Man).

Glikoproteinlerin karbonhidrat komponentlerinin öncülleri şeker nükleotidleridir. Bunlar, UDP-glukoz, UDP-galaktoz, UDP-N-asetilglukozamin, UDP-N-asetilgalaktozamin gibi şeker nükleotidleridir. Bununla birlikte GDP-mannoz, GDP-L-fukoz ve CMP-N-asetilnöraminik asit de büyüyen zincire şeker sağlarlar. NANA bulunduğunda oligosakkarit fizyolojik pH’da negatif yüklüdür.

O-bağlı glikozidlerin sentezi; önce protein kaba ER’de sentezlenip ER lümenine verilir. ER veya golginin membranına bağlı olan glikozil transferaz enzimleri ile UDP-N-asetilglukozaminden N-asetilglukozaminin serin ya da treonin aminoasidinin yan zincirine aktarılmasıyla glikozilasyon gerçekleşir.

N-bağlı glikozidlerin sentezi; yine önce protein kısmı ER’de sentezlenip lümene verilir. Glikozilasyon aşaması ise biraz farklıdır. Burda glikoziltransferazlar dolikol adı verilen bir lipidin pirofosfat köprüsüne sırasıyla N-asetilglukozamin, mannoz ve glukoz ekleyerek dolikol pirofosfat-oligosakkarit kompleksini oluşturur. Daha sonra bu oligosakkarit asparajin yan zincirine yine ER’ de bulunan protein-oligosakkarit transferaz enzimi ile aktarılır. Sentez aşamasından sonra ER’den Golgi’ye ilerlerken bu glikoproteinlere ilave şekerler eklenir. Bunlar salgılanacaklarsa lümende kalırlar, membrana ekleneceklerse Golgi içinde paketlenir ve onun membrana füzyonu sırasında membrana katılırlar.

I-cell Hastalığı: N-bağlı glikoproteinler, Golgi’ de bir ya da birden fazla mannoz birimlerinden fosforile edilebilirler ve bu fosforile mannozlar bu glikoproteinlerin lizozomlara aktarılmasında rol oynar. I-cell hastalığında ise potansiyel lizozomal enzimlerin mannoz birimlerinin fosforilasyon defekti vardır. Hastalarda, iskelet anomalileri, kısıtlı eklem hareketleri, kaba yüz görünümü ve psikomotor gerilik vardır ve 8 yaş civarında ölüm görülür.

Glikoproteinlerin Yıkımı: Glikoproteinlerin yıkımı, her biri genellikle glikoproteinin bir parçasının koparılmasına spesifik lizozomal enzimlerle gerçekleşir. Bunlar genellikle eksoenzimlerdir ve bu enzimlerden herhangi birinin yokluğunda yıkım gerçekleşmez. Bu yıkım enzimlerinden birinin eksikliği ile oluşan genetik hastalıklar grubuna glikoprotein depo hastalıkları denir ve kısmen yıkıma uğramış yapıların lizozomlarda birikimi ile sonuçlanır.

Glikozaminoglikanlar

Glikozaminoglikanlar (GAG); uzun, dallanmamış, tekrarlayan disakkarit birimleri olan heteropolisakkaritlerdir. Glikozaminoglikan adını tekrarlayan birimdeki aminoşeker olmasından dolayı alır. Bu aminoşekerler 4. veya 6. C’ dan ya da asetillenmemiş azotlarından sülfatlanmış N-asetilglukozamin, N-asetilgalaktozamindir. Diğer şeker uronik asittir (D-glukuronik asit, L-iduronik asit). Bir istisnası keratan sülfatta asit şeker yerine galaktoz vardır. Sülfat ve karboksilatlar yapıya yüksek bir negatif yük sağlar.

Mukus sekresyonlarının visköz ve kayganlaştırıcı karakterleri de glikozaminoglikanların varlığından kaynaklanmaktadır ve bu nedenle onlara mukopolisakkaritler de denir. Matriksleri suyu emer. Baskıya dayanıklıdırlar. Bir glikozaminoglikan solüsyonu baskıya maruz kaldığında matriksindeki su dışarı çıkar ve küçülürler, baskı ortadan kalktığında negatif yükleri sayesinde tekrar hidrate hacimlerini geri kazanırlar. Bu özellik, gözün vitröz hümörü ve sinovyal sıvıya dayanıklılık verir. Matrikslerindeki su ve negatif yükleri sayesinde biraraya getirildiklerinde aynı yüklü mıknatıslar gibi birbirleri üzerinden kayarlar. Bu özellik mukus ve sinovyal sıvının kayganlık özelliğini sağlar.

Paketleme materyali ya da dolgu maddesidirler. Dokuların hücresel ve fibröz komponentlerini stabilize edip desteklerken vücüdun su ve tuz dengesinin korunmasına yardım eder. Deri, tendon, kıkırdak, ligaman ve kemik matriksi gibi dokularda bulunan bağ dokusu bu dolgu maddesi içine dağılmış fibröz proteinlerden oluşur. Pek çok ekstraselüler fonksiyonda rol alırlar (Örneğin; kondroitin tendonlar, kıkırdak ve diğer bağ dokularında bulunur).

GAG’lar aynı zamanda çok çeşitli membran proteinlerinin ekstraselüler kısımlarıdırlar. Ekstraselüler matriksin esansiyel bir parçası olan GAG’ lar, hücre-hücre etkileşiminde önemli rol oynarlar. Hyaluronik asit hariç bütün glikozaminoglikanlar, proteoglikan monomerlerini oluşturacak şekilde proteine kovalent olarak bağlı olarak bulunurlar. Kıkırdaktaki proteoglikan monomeri, 100’den fazla monosakkarit bulunduran lineer karbonhidrat zincirlerinin bir çekirdek protein etrafında kovalent bağlanmasıyla oluşur. Bu zincirler birbirlerini negatif yük nedeniyle iterler ve tepeden bakıldığında şişe fırçası görünümüne benzer bir yapı ortaya çıkar. Glikozaminoglikanlar, monomerik kompozisyonları, glikozidik bağların cinsi ve sülfat birimlerinin derecesi ve yerleşimine göre 6 gruba ayrılırlar.

Hyaluronik Asit: Disakkarit birimi, N-asetilglukozamin ve glukuronik asittir. Diğer GAG’larda farklı olarak sülfatlanmamıştır, proteine kovalent bağlanmaz ve sadece hayvanlarda değil bakterilerde de bulunan tek GAG’dır. Kayganlaştırıcı ve şok emici olarak rol oynar. Eklemlerin sinoviyal sıvısında, gözün vitröz hümöründe, göbek kordonunda ve gevşek bağ dokusunda bulunur. Hyaluronat; hücreleri dokulara yapıştıran dolgu materyalidir. Hyaluronik asit türevleri: osteoartrit semptomlarının düzeltilmesinde pek çok ürün kullanılır. Diğerleri katarakt ekstraksiyonlarında,intraoküler lens implantasyonu, korneal transplant ve retina cerrahileri gibi oftalmik cerrahilerde dolgu materyali olarak kullanılır.

Kondroitin 4 ve 6 Sülfat: Disakkarit birimi N-asetilgalaktozamin ve glukuronik asittir. Aminoşekerler 4 veya 6. C’ larından sülfatlanmışlardır. Vücutta en bol bulunan GAG’dır. Kıkırdak, tendon, ligaman ve aortada bulunur. Proteoglikan agregatları oluşturur. Kıkırdakta kollajene bağlanır ve fiberlere sıkı ve güçlü bir yapı kazandırır.

Dermatan Sülfat: Disakkarit birimi, N-asetilgalaktozamin ve L-iduronik asittir. Değişen miktarlarda glukuronik asit de bulunur. Aminoşekerler 4 veya 6. C’ larından sülfatlanmışlardır. Deri, damarlar ve kalp kapakçıklarında bulunur.

Heparin: Disakkarit birimi, glukozamin ve glukuronik asittir (veya iduronik asit). Nerdeyse tüm glukozamin birimleri sülfamid bağları ile bağlıdır. Glukozaminin 3.veya 6.C’ da ve uronik asidin 2.C’ da sülfat bulunur. Her disakkarit başına ortalama 2.5 S bulunur. Diğer GAG’lardan farklı olarak heparin bir intraselüler GAG’dır ve damarların çeperinde yerleşen (özellikle de karciğer, akciğer ve deride) mast hücrelerinin içinde bulunur. Heparin, antikoagulan özellikte bir glikozaminoglikandır. Tedavi amaçlı kullanılan değişik heparin türleri vardır.

Heparan Sülfat: Disakkarit birimi, bazı glukozaminlerinin asetile olması ve daha az sülfat grubu bulundurması dışında heparinle aynıdır. Ekstraselüler bir GAG’dır ve bazal membranda ve hücre yüzeylerinin vazgeçilmez bir komponenti olarak bulunur.

Keratan Sülfat: Disakkarit birimi, N-asetilglukozamin ve galaktozdur (uronik asit bulunmaz). Sülfat içeriği değişkendir ve herbir şekerin 6.C’ da bulnabilir. En heterojen GAG’dır. Kıkırdak proteoglikan agregatlarında kondroitin sülfatla birlikte bulunur. Korneada da bulunur.

Glikozaminoglikanların Sentezi: Proteinlere karbonhidratlar ER’de glikozil transferazlarla eklenir. Golgide uzama ve modifikasyon gerçekleşir. GAG’lar çekirdek proteinlerin posttranslasyonal modifikasyonlarıdır. Çekirdek protein sekretuar yolla sentezlenir.

Amino Şekerlerin Sentezi: Fruktoz 6-fosfat, N-asetil glukozamin, N-asetil galaktozamin ve N-asetil nöraminik asit dahil siyalik asitlerin öncülüdür. Öncül şekerin bir hidroksil grubu bir amino grubuyla yer değiştirir. Amino grup nerdeyse her zaman asetillenmiştir.

N-asetilglukozamin Ve N-asetilgalaktozamin: Bu şekerlerdeki amino grubu için azot glutaminden sağlanır. Glutaminden amid azotu fruktoz-6 fosfata glukozamin-6-fosfat ve glutamat oluşturmak üzere transfer edilir. Bu reaksiyon geri dönüşümsüzdür. Daha sonra glukozamin, N-asetil glukozamini vermek üzere asetillenir. Aminohekzozların UDP-türevleri onların aktive formlarıdır ve uzayan sakkarit zincirlerine N-asetilglukozamin ve N-asetilgalaktozamin sağlarlar.

N-asetilnöraminik Asit (NANA): NANA, her biri faklı bir yerden asetillenmiş siyalik asit ailesinin bir üyesidir. Bu bileşikler, glikoproteinlerin, glikolipidlerin va daha az sıklıkla da glikozaminoglikanların oligosakkarit yan zincirlerinin terminal karbonhidrat birimleri olarak bulunurlar. NANA’nın karbon ve azotları N-asetilmannozamin ve fosfoenolpiruvattan gelir. Uzayan zincire eklenmeden önce NANA CTP ile reaksiyona girerek aktif formu olan CMP-NANA’ya dönüştürülmelidir. N-asetilnöraminat-CMP-pirofosforilaz CTP’ den pirofosfatı uzaklaştırır ve kalan CMP’yi NANA’ ya takar. İnsan metabolizmasındaki taşıyıcı nükleotidin bir monofosfat olduğu tek yerdir.

Asidik Şekerlerin Sentezi: Glukuronik asit küçük miktarlarda diyetle sağlanır. Ayrıca glukozaminoglikanların lizozomal degradasyonu ile ya da uronik asit yolağı ile de elde edilebilir. Glukuronik asit metabolizmasının insanlardaki son ürünü hekzoz monofosfat yoluna girebilen ve gliseraldehit -3-fosfat ve fruktoz-6-fosfat gibi glikolitik ara ürünleri üreten D-Xyluloz-5-fosfattır.

UDP-glukuronik Asidin Oluşumu: UDP-glukozun oksidasyonu ile oluşan UDP-glukuronik asit, glukuronik asidin aktif formudur ve glikozaminoglikan sentezinde ve diğer glukuronilasyon reaksiyonlarında şekeri sağlayan şeklidir.

L-iduronik Asit Sentezi: L-iduronik asidin sentezi, karbonhidrat zincirine D-glukuronik asit eklendikten sonra gerçekleşir. Uronozil 5-epimeraz D-şekerin L-şekere dönüşümünü sağlar.

Karbonhidrat Zincir Oluşumu: UDP-ksilozdan ksilozun serin veya treonin aminoasidinin hidroksil grubuna transferi ile başlar. Ksiloziltransferaz enzimi katalizler. Trihekzozid bağının oluşumu için iki galaktoz eklenir. Daha sonra asidik ve amino şekerlerin eklenmesi ve bazı D-glukuronil ve L-iduronil birimlerinin dönüşümü gerçekleşir. Karbonhidrat zincirlerinin sülfatlanması, uzayan zincire bunlar eklendikten sonra gerçekleşir. Sülfat kaynağı 3’-fosfoadenozil-5’-fosfosülfattır (PAPS). Sülfotransferazlar spesifik bölgelerden karbonhidratların sülfatlanmasını sağlar.

Glikozaminoglikanların Yıkımı: GAG’lar lizozomlarda yıkılırlar. GAG’lar ekstraselüler bileşikler olduklarından hücre içine fagositozla alınırlar. Vezikül daha sonra lizozomla füzyona uğrar. GAG’ların lizozomal yıkımları için çok sayıda hidrolitik enzim rol alır. Öncelikle polisakkaritler endoglikozidazlar ile olidosakkaritleri oluşturmak üzere parçalanırlar. Daha sonra oligosakkaritlerin yıkımı gerçekleşir.

———————————————————————————————-

Gonadal Hormonlar

Gonadların iki ana fonksiyonu vardır; germ hücre üretimi, seks hormon üretimi. Overler; ovum üretir, ovum da östrojen ve progesteron üretir. Testis; spermatozoa üretir, bu da testosteron üretir. Seks hormonları, üreme ile ilgili organların gelişmesi ve büyümesini, sekonder seks özelliklerini ve cinsel üreme döngüsünü etkilemektedir. Güçlü anabolik etkileri olan bu hormonlar dokuların gelişimini (cilt, kemik ve kaslar) ve metabolizmanın devamlılığını sağlamaktadırlar. Seks hormonları da diğer steroid hormonlar gibi nükleer mekanizmayla etki göstermektedirler. Erkek ve kadında internal seks organlarındaki farklı işlevleri etkileyen hipofiz hormonlarından folikül stimüle edici hormon (FSH) ile lüteinize edici hormon (LH), üremede önemli rol oynamaktadır. Erkekte, FSH sertoli hücresinde spermatogenezi uyarmakta, LH ise leydig hücrelerinde testosteron oluşumunu etkilemektedir. FSH kadında foliküllerin büyümesine neden olur, ayrıca LH ile birlikte östrojen (17β-östradiol) sentezinde etkili olmaktadır. LH, yumurta hücresinin (ovum) folikülden ayrılışını (ovulasyonu) uyarmaktadır. Ayrıca luteal hücre uyarıcısı olan LH, korpus luteumda progesteron oluşumunu da etkilemektedir.

Testis Hormonları: Testiste gonadal fonksiyonlar farklılaşmış üç hücre tarafından sağlanır; 1) Seminifer tüplerde yer alan spermatogonialar ve daha ileri farklılaşmış germ hücreleri, 2) LH’ya yanıt olarak testosteron sentezleyen leydig hücreleri (intersitisyel hücreler de denir), 3) Seminifer tüplerin bazal membranını meydana getiren ve germ hücresinin farklılaşması ve olgunlaşması için gerekli ortamı sağlayan sertoli hücreleri. Testiste en fazla sentezlenen androjen, 19 karbonlu bir steroid olan testosterondur. Testisin androjenleri, Leydig (interstisiyel) hücreleri tarafından sentezlenmektedir. Sertoli hücreleri ise inhibin ve sperm proteinleri sentezler. Gonadal steroidlerin ön maddesi kolesteroldür. Adrenallerde, overlerde ve testislerde aynı yolu izleyen, kolesterolden pregnenolon oluşumu testislerde LH tarafından uyarılmaktadır. LH salıverilişi ise serbest testosteron tarafından kontrol edilir.

Testosteronun Taşınması Ve Metabolizması: Plazmada bulunan testosteronun yaklaşık %98’i albumin ve seks hormonunu bağlayıcı globuline (SHBG) bağlanarak taşınır. SHBG = TeBG (testosteron-östrojen bağlayıcı globulin). Karaciğerde sentez edilir ve östrojen tarafından sentezi artırılır. SHBG proteininin temel görevi, serbest testosteron miktarını sınırlamaktır. Testosteron, SHBG yapısına östradiolden daha büyük bir ilgi ile bağlanmaktadır. Plazma testosteronun yaklaşık %2’si serbest halde bulunmaktadır. Bu hormonun biyolojik olarak aktif şekli olan serbest testosteron kolaylıkla hücreler tarafından alınıp tutulmakta, dihidrotestosteron ile östradiol gibi aktif metabolitlerine çevrilmektedir. Testosteronun yaklaşık %90’ı hücre içinde metabolik olarak inaktif ürünler oluşturmakta ve bu metabolitler vücut dışına atılmaktadır.

SHBG Proteininin Sentezi: Yaşlılıkta ve hipotiroidizmde azalırken, hipertiroidizmde ve bazı karaciğer hastalıklarında artmaktadır. Testosteron, SHBG’ye östradiolden (E2) daha yüksek bir affinite ile bağlanır. Bu nedenle SHBG düzeyindeki herhangi bir değişiklik serbest östradiol düzeyinden ziyade serbest testosteron düzeyinde büyük değişikliklere neden olur.

SHBG’ye Hormonların Bağlanması: Bağlanan hormonlar: testosteron, 17 beta-östradiol (E2), dehidrotestosteron, diğer 17 beta-hidroksi steroidler, östron (E1). Bağlı olmayan hormonlar: konjuge androjenler, 17 alfa-testosteron, dehidroizoandrosteron, kortizol, progesteron.

Testosteron 2 Yol İle Metabolize Olur: 1) 17-ketosteroid metabolitleri (androsteron ve etiyokolanolon) başlıca karaciğerde glukuronat ve sülfat ile konjuge olarak suda çözünebilen formlarda idrarla ekskrete edilir. 2) DHT (dehidrotestosteron)’a dönüşür.

Testosteronun katabolizması ile androsteron, etiokolanolon ve epiandrosteron (4-androsten 3,17-dion) oluşur. Dihidrotestosteronun (DHT) katabolizması ile 3α-androstenediol ve 3β-androstenediol oluşur. DHT, testosteronun yaklaşık 1/10’u kadardır. DHT, testosteronun en önemli metabolitidir. Çünkü DHT seminal veziküller, prostat, dış genital organlar ve cilt dahil pek çok dokuda aktif olarak etki eder. DHT ve E2 prostat replikasyonunu stimüle ederler. 60 yaşın üzerinde erkeklerin % 75’indeki benign prostat hipertrofisine neden olurlar.

Androjenlerin Önemli Fizyolojik Etkileri: Seksüel farklılaşma, spermatogenez, sekonder seks organlarının gelişmesi, anabolizan ve gen regülasyonu (protein sentezi, androjen bağlayıcı protein sentezi artar).

Testosteronun Androjenik Etkileri: Testosteron başta olmak üzere androjenler cinsel farklılaşmada, erkek tipi davranışlarda, ikincil seks organları ve aksesuar yapıların gelişim ve fonksiyonlarında etkilidirler. Spermatogenezi uyarması, testosteronun temel işlevlerinden en önemlisidir. Spermatogenez, FSH ve testosteron tarafından düzenlenmektedir. DHT, vücudun yüz, beden, kol ve bacaklar gibi bölgelerinde kıllanmayı artırmakta ve yağ bezlerinin aktivitesini uyarmaktadır. Testosteron, böbreklerden eritropoitein salıverilmesini uyararak eritropoez ve hemoglobin sentezini etkilemektedir. DHT, kemik iliğini etkileyerek hemoglobin sentezini artırmakta ve eritroid proliferasyonunu uyarmaktadır. Androjenler, gonadotropinlerin salınımını kontrol etmektedir.

Kadınlarda Androjenler: Başlıca overler ile adrenal bezlerde sentezlenen testosteron, androstenedion ve DHEA gibi önemli androjenler sağlıklı bir kadının dolaşımında bulunmaktadır. Bunlardan sadece testosteron ve hedef dokulara ulaşan dihidrotestosteron, androjenik aktivite göstermektedir. Androstenedion ise çevre dokularda testosterona çevrildikten sonra etkili olmaktadır. Plazma testosteronunun %25 kadarı overlerden ve yaklaşık %25 kadarı ise adrenallerden salgılanmaktadır. Geri kalan yarısı ise deri altı yağ dokusu, kas ve karaciğer gibi ekstraglandüler dokularda, over ve adrenallerden salgılanan androstenediondan meydana gelmektedir. Adrenalden androstenedion salgılanmasını menstruel döngü etkilememekte, fakat overlerden salıverilmesi menstruel döngü boyunca östradiole benzer değişiklik göstermektedir. Menapoz sonrasında, overlerde androstenedion sentezi durmakta, fakat overlerin stroma hücrelerinden testosteron salgılanmaktadır. Adrenalde sentezlenen DHEA’nun plazma düzeyini menstruel döngü etkilememektedir.

Erkek Gonad Fonksiyon Bozuklukları: Gonadal bozukluklar hipergonadotropik ya da hipogonadotropik hipogonadizm (testosteron sentez eksikliği) şeklinde kendini gösterir. Hipergonadotropik hipogonadizm’de hipotalamik-pituiter aks sağlamdır ve primer gonadal bozukluk nedeniyle negatif feedback kontrol ortadan kalkmıştır, bu da gonadotropin düzeylerinin artması ile sonuçlanır. Hipogonadizm vardır. Testosteron sentezi normal, ancak sentez sonrasında defekt varsa; 5-a-redüktaz eksikliğinde ve testiküler feminizasyon sendromunda testosteron düzeyleri normal olmasına rağmen hipogonadizm bulguları vardır. 5-a-redüktaz eksikliği; familyal bir bozukluk olup otozomal resesif geçiş gösterir, parsiyel erkek psödohermafroditizmi vardır, perineal hipospadias ve vajinal gelişme bozukluğu gözlenir.

Androjen Yetmezliği Nedenleri – Hipergonadotropik Hipogonadizm: A) Gonadal agenezi. B) Gonadal dizgenezi: anormal karyotip (klinefelter sendromu, XX male sendromu). C) Testiküler yetmezlik: zedelenme (viral orşit, travma, kemoterapi, radyasyon, ilaçlar [spironolakton]), otoimmun hastalıklar, granülomatöz hastalıklar, androjen rezistans sendromu, germinal hücre aplazisi, kriptoorşidizm, varikosel, immotil silya sendromu, germ hücre tümörleri, kronik hastalıklar (karaciğer, böbrek, nörolojik hastalıklar, orak hücreli anemi).

Androjen Yetmezliği Nedenleri – Hipogonadotropik Hipogonadizm: A) Hipotalamus yetmezliği: tümörler, enfeksiyonlar (tüberküloz, sifiliz, menenjit, sarkoidoz), fonksiyonel GnRH defekti (kronik stres, malnütrisyon, ağır egzersiz, kalman sendromu). B) Hipofizer yetmezlik: adenom, inflamatuar bozukluklar (sarkoidoz, hemokromatozis), izole FSH eksikliği.

Hipogonadizm: Hipogonadizmin klinik bulguları başlangıç zamanına göre saptanır; intrauterin gelişimin erken dönemlerindeki defektlerde belirsiz genital organlar, gelişimin daha sonraki dönemlerindeki defektlerde gecikmiş puberte, puberte sonrası oluşan durumlarda ise libidoda azalma, infertilite ve impotans görülür. Vücut gelişimi 20 yaşına kadar devam ederken puberte 16-18 yaşına kadar gecikebilir. Böyle bir gecikme hastalıkla ilgili olmayabilir ve patolojik bozukluklara bağlı olandan ayırt edilmelidir. Bozulmuş fonksiyon hem spermatogenezi hem de testosteron salınımını etkileyebileceği gibi her ikisi de seçici olarak azalmış olabilir.İnfertilite ve impotans temel septomlardır. Primer hipogonadizm testis hastalığı sonucu iken sekonder hipogonadizm hipotalamik-hipofizer veya sistemik bir hastalık sonucu görülür.

Erkek Çocuklarda Seksüel Prekoksite: Anormal derecede erken seksüel gelişim, 9 yaşından önce, artmış androjen üretimi sonucudur. Genellikle spermatogenez olmaksızın virilizm ile karakterizedir, fakat spermatogenez de görülebilir.

Feminizan Sendromlar: Erkeklerde feminizasyon, en sık görülen jinekomastiden erkek psödohermafroditizmine kadar farklı şekillerde olabilir. Jinekomasti östrojenler tarafından indüklenir ve bazen yeni doğanda da maternal veya plasental östrojenlerin etkisiyle fizyolojik meme büyümesi görülebilir. Tek taraflı olarak da görülebilen meme büyümesi bazen pubertede görülür. Jinekomasti, diğer bakımlardan normal olan yaşlı erkeklerde de meydana gelebilir. Yaşlılardaki neden, androjenlerin perifer dokularda östrojenlere dönüşümünün artmasıdır. Patolojik jinekomasti ise testosteron salgılanımının bozulması, östrojen salgılanımının artması veya ilaçlara bağlı oluşabilir.

Over Hormonları: Overlerin iki önemli görevi vardır; 1) Germ hücresi (ovum) üretir 2) Seks hormonları (östrojenler, progestinler) üretir. Overlerde iki hücrede üretim ve sekresyon vardır. Granuloza hücreleri; E2 üretir. Korpus luteum hücreleri; progesteron üretir. Çeşitli dokularda sentez edilebilen östrojenler ve progesteronun insanlardaki en önemli sentez yerleri overler ve plasentadır. Overlerin iki temel işlevi bulunmaktadır; oogenez işlemi (FSH ve LH tarafından kontrol edilir) ve seks steroidlerinin üretimi.

Over kaynaklı steroidlerin öncül molekülleri androstenedion (overlerde üretilen temel androjen) ve 17α-hidroksiprogesterondur (17-OHP). 17-OHP, granuloza hücrelerinde östradiole dönüştürülür.FSH ve LH salınımı, GnRH ve östradiol tarafından düzenlenmektedir. Seksüel olgunluk çağında bulunan sağlıklı bir kadında östrojenlerin temel üretim yeri hamilelik dışında overlerdir. Östrojenler hamilelikte fetoplasental birimde sentez edilmektedir. Hamilelikte östradiol, östron ve östriolün kan düzeyleri artmaktadır.

Fetoplasental birimde en fazla östriol (E3) sentez edilmektedir. Fetus adrenal’inde sentezlenen DHEA ve DHEA-SO4, fetus karaciğerinde 16α-hidroksi-DHEA oluşturmakta ve bu bileşikler daha sonra plasentada östradiol ve östriole dönüşmektedir. Plasental dolaşım ile anne karaciğerine ulaşan östriol, glukuronik asit ile konjuge olmaktadır. Overlerde sentezlenen ve dolaşımdaki miktarları overlerdeki sentez hızı ile ilişkili olan steroidlerin salgılanma hızları, menstrüel döngü süresince değişmektedir. Sentez edilerek kana verilen bu hormonlar, depo edilememektedirler.

Korpus luteumda sentezlenip salgılanan başlıca hormon olan progesteron ile birlikte küçük bir miktar östradiol de sentezlenip salınır. Teka hücrelerinde sentezlenen androjenler granuloza hücrelerinde E2 ve E1’e dönüşürler. E1 gebelik boyunca 16-α-hidroksilaz ile E3’e dönüşür. Over orjinli başlıca östrojen östradioldür (E2). Gebelikte ise daha çok plasentadan üretilen östriol (E3) hakimdir. Postmenapozal dönemde ise östrojenlerin temel kaynağını androstenedionun aromatizasyonundan oluşan östron (E1) teşkil eder. Overlerde steroidler depolanmaz, üretilip sekrete edilir. Östrojenler, özellikle adipoz dokuda, aromatizasyonla androjenlerden üretilirler. Aromataz aktivitesi adipositlerden başka karaciğer, cilt ve diğer dokularda da mevcuttur. Reaksiyonda NADPH ve moleküler O2 kullanılır. Sirozda, hipertiroidide, obesite ve yaşlılıkta aromataz aktivitesindeki artıştan dolayı östrojenizasyon görülür.

Reklamlar