Metabolizma
Fizyoloji Ders notları Pdf
Hücrelerin yaşamını sürdürebilmeleri için gerekli kimyasal süreçlerin tümüne metabolizma denir.
- Metabolik reaksiyonların büyük bir bölümü hücredeki fizyolojik sistemler için gerekli enerjinin besinlerden sağlaması ile ilgilidir.
- Enerji veren besinler protein, yağ ve karbonhidrattır.
- Bunlar hücrelerde okside olurlar ve bu esnada büyük miktarda enerji serbestler.
Enerji Kaynağı olarak ATP
• Canlı sistemlerinde kimyasal tepkimelerin başlaması için enzimler gereklidir. Ancak tek başına yeterli değildir. Bir tepkimenin başlaması için enerjiye gerek vardır. Herhangi bir hücrede geçen bir olayda kullanılan enerji doğrudan ATP den sağlanır.
- ATP’nin yapısında, iki organik molekül ve birbirine zincirlenmiş üç fosfat bulunur. Organik moleküllerden biri azot içeren adenin; diğeri 5 karbonlu riboz şekerdir. ATP molekülünde bulunan enerjinin büyük bölümü fosfatlar arasında bulunur. Bu bağa yüksek enerjili fosfat bağı denir ve dalgalı kısa bir çizgi ile gösterilir.
- Azotlu baz + 5 C’lu şeker + 3 mol Fosforikasit
- ATP’nin fosfat bağlarındaki enerji, ısı enerjisi olarak kaybolmaz. Hücrede birçok enerji gerektiren biyokimyasal olayın gerçekleşmesinde rol oynar. ATP molekülü yapısında bulunan en, uçtaki fosfat grubunu, başka bir moleküle aktarır. Bu sırada, fosfat bağlarındaki enerji de moleküle geçer. Enerji alan molekül aktif hale gelir ve böylece diğer reaksiyonlara hazır olur. ATP molekülü bir fosfat grubu verdiği zaman ADP’ye, iki fosfat grubu verdiği zaman AMP’ye dönüşür.
- ATP molekülü sadece hücre içinde bulunur. Dışarıdan besin maddeleriyle doğrudan ATP almak mümkün değildir. Diğer yandan ATP hücre içinde çok kısa süreli depolanabilme özelliği, bu molekülün sürekli yenilenmesini zorunlu kılar. Buna göre; bir molekül ATP sentezlenebilmesi için ADP bir fosfat grubu ile, AMP ise iki fosfat grubuyla birleşir.
- Besinler hücrelerde okside olurken serbestleşen enerji ATP oluşturmak için kullanılır. Enerji kısacası ATP’nin fosfat bağlarında depolanır.
Karbonhidrat Metabolizması
• Karbonhidrat sindiriminin son ürünü; glikoz (%80), fruktoz, galaktoz dur.
• Glikoz kolaylaştırılmış difüzyon ile kandan hücrelere girer.
• İnsülin hormonu glikoz girişini hızlandırır (10 katı kadar).
• Glikoz hücrede glikokinaz ya da hekzokinaz enzimi ile glikoz 6 fosfata fosforile edilir.
• Glikoz karaciğer ve kasta glikojen olarak depo edilebilir, buna glikojenez denir.
• Depo edilen glikojenin tekrar glikoz oluşturmak için yıkılmasına glikojenoliz denir.
• Epinefrin ve glukagon glikojenolizi hızlandırır.
• Glikozun 10 basamaktan oluşan bir reaksiyon ile hücre sitoplazmasında pürivik asite kadar yıkılmasına glikoliz denir.
• Bu yıkım esnasında 4 mol ATP oluşur, bunun 2 molü yıkım için kullanılır.
• Pürivik asit ya Asetil Koenzim A ya da laktik asite dönüşür.
Asetil Koenzim A ya dönüşürse glikozun yıkılımı mitokondride devam eder (sitrik asit siklusu ve elektron transport zinciri).
Sonuçta 34 mol. daha ATP oluşur.
- Krebs döngüsü, hücresel oksijenli solunumun, glikoliz evresinden sonra gelen ikinci aşamasıdır. Krebs devri reaksiyonları mitokondride gerçekleşir. Reaksiyonlar başlamadan önce 2 molekül pirüvik asit mitokondriye geçer. Döngüde basamaklarda oluşan her NADH ve FADH2, Elektron Taşıma Sistemi’ne aktarılır.
Krebs döngüsü
• Enerji anaerobik yollardan yani oksijenin yeterli olmadığı ortamlarda sağlandığı zaman pürivik asit laktik asite dönüşür.
Laktik asit oksijen varlığında bazı dokularda tekrar glikoza dönüştürülür.
• Bu dönüşümün büyük bir bölümü karaciğerde gerçekleşir.
• Kalpte laktik asiti pürivik asite çevirerek enerji için kullanabilir.
• Protein ve yağlardan karbonhidrat oluşturulmasına gluconeogenez adı verilir.
Protein Metabolizması
• Proteinler sindirim kanalında son ürün olarak amino asitlere kadar parçalanırlar.
• Amino asit molekülleri hücre membranı porlarından kolaylıkla düfüzyona uğrayamayacak kadar büyüktür.
• Bu nedenle amino asitlerin önemli bir miktarı membranlardan taşıyıcı kullanarak kolaylaştırılmış ya da aktif transportla iletilir.
• Amino asitler hücrelere girdikten sonra derhal hücre proteinlerini oluşturmak için peptid bağlarıyla birbirlerine bağlanırlar.
Enerji için protein kullanımı
• Proteinler uzamış ve şiddetli egzersizlerde enerji kaynağı olarak kullanılırlar.
• Proteinlerin enerji elde etmek için enerji yollarına girebilecek hale getirilmeleri gerekir.
• Bunun için aminoasit molekülünden nitrojen ayrılmalıdır.
• Bunun yapıldığı başlıca organ karaciğerdir ve bu işlemin adı da deaminasyondur.
• Fakat kasta da bu iş yapılabilir, buna da transaminasyon denir.
• Aminoasitten amino grubu ayrıldıktan sonra geriye kalan karbon iskeleti krebs siklusuna girer ve ATP oluşumuna katılır.
• Aminoasitler enerji için kullanıldığında nitrojen içeren amino grubunun vücuttan uzaklaştırılması gerekir.
• Bu, ancak suda eriyerek idrar yoluyla mümkün olur ve bu nedenle proteinlerin kullanılması vücut su kaybını artırır.
Lipit Metabolizması
• Besinde ve vücutta birçok kimyasal bileşikler lipitler olarak sınıflandırılır.
• Bunlar arasında trigliseritler olarak bilinen nötral yağ, fosfolipitler, kollesterol ve daha az önemli diğer bileşikler bulunur.
• Kimyasal olarak trigliseritler ve fosfolipitlerin temel lipit yapıları basit olarak uzun-zincirli hidrokarbonlu organik asitler olan yağ asitleridir.
• Kolesterol yağ asidi içermediği halde yağ asidi moleküllerinin yıkım ürünlerinden sentezlendiği için diğer lipitlerin birçok fiziksel ve kimyasal özelliklerini taşır.
• Trigliseritler vücutta baslıca çeşitli metabolik süreçlere enerji sağlamak için kullanılır.
• Bununla birlikte bazı lipitler özellikle kolesterol, fosfolipitler ve az miktarda trigliseritler vücudun tüm hücrelerinin zarlarını oluşturmak ve vücudun diğer hücresel fonksiyonlarını yerine getirmek amacı ile kullanılır.
• Kısa zincirli yağ asitleri dışında, besinlerdeki yağların hemen hepsi, bağırsaklardan lenf sistemine absorbe olur.
• Sindirim sırasında trigliseritlerin çoğu monogliserit ve yağ asitlerine parçalanır.
• Daha sonra bağırsak epitel hücrelerinden geçerken tekrar yeni trigliserit moleküllerine sentezlenirler.
• Bunlar bir araya gelerek lenfatik sisteme şilomikron adı verilen küçük damlacıklar halinde geçerler.
• İnce bagırsaklardan emilen kolesterol ve fosfolipitlerin çoğu şilomikronlara katılır.
• Şilomikronlar daha sonra duktus torasikusa iletilirler ve oradan venöz dolaşıma girerler.
• Şilomikronların çoğu yağ dokusu ve karaciğerdeki kapillerlerden geçerken dolaşım kanından uzaklaştırılırlar.
• Lipoprotein lipaz enzimi ile şilomikronların trigliseritleri parçalanır.
• Oluşan yağ asitleri hücre mebranından kolayca geçerek hücre içine girerler ve hücrenin metabolik ihtiyaçları doğrultusunda tekrar trigiseritlerin sentezine katılırlar.
Lipitlerden Enerji Elde Edilmesi
• Lipitler vücudun en büyük enerji deposudurlar.
• Lipit kaynakları şunlardır:
1- Hücrede depolanan (özellikle kırmızı kaslarda) trigliseritler,
2- Lipoprotein kompleksleri olarak dolaşımda bulunan lipoproteinler,
3- Yağ dokusundaki trigliseritlerden serbestleyerek dolaşıma geçen serbest yağ asitleri .
Adipositler
• Lipitlerin depolandıkları ve gerektiğinde buradan salındıkları bölgelerdir.
• Trigliseritler enerji elde etme yoluna girmeden önce hücre içinde;
• “Trigliserit + 3H2O __> Gliserol + 3 yağ asidi” şeklinde yıkılıma uğramalıdır.
• Adipositten kopup dolaşıma giren serbest yağ asidi (FFA) plazma albuminine bağlanır, daha sonra dolaşımdan aktif dokular tarafından alınır ve enerji için kullanılır.
• Lipit kullanımı dokunun kan dolaşımına bağlıdır.
• Dolaşım iyiyse daha fazla lipit kullanılabilir.
Trigliserit
Gliserol ve Yağ Asitlerinin Yıkılımı (Enerji Elde Edilmesi)
- Gliserol glikoliz reaksiyonuna girer ve pürivik asite kadar yıkılır.
- 1 mol gliserol ün tam yıkılımı ile 19 mol ATP sentezlenir.
- Yağ asitlerinin yıkılımı mitokondride beta oksidasyon adı verilen reaksiyon ile devam eder. Beta oksidasyon esnasında oluşan koenzim A asetil fragmanı ile bileşerek Asetil CoA oluşur.
- Asetil CoA krebs siklusuna girer. Yağ asitlerinin yıkılımı için mutlaka Oksijene gereksinim vardır. Oksijen olmazsa yıkılım durur.
Lipitlerin yıkımında oluşan ATP miktarı
• 18 karbonlu 1 mol yağ asitinin yıkılımı ile 146 mol ATP olusur.
• Herbir trigliserit 3 mol yağ aisidi içerdiği için 146×3= 438 mol ATP.
• 19 mol ATP de gliserol yıkılımın dan gelir.
• Böylece 1 mol trigliseritten toplam net 457 mol ATP sentezlenir