AMİNO ASİTLER ve PROTEİNLER
I. Amino Asitler:
Proteinler, DNA tarafından kodlanan 20 farklı α-amino asitten meydana gelen, lineer
ve dallanmamış polimerlerdir. Proteinlerin enzimatik kataliz, hormonal regülasyon,
transport ve depolama, kontraksiyon, deri ve kemiklerin yapıtaşını oluşturma ve immün
savunma gibi çok önemli fonksiyonları vardır.
Amino asitler, proteinlerin monomerik birimleri veya yapıtaşlarıdır ve özel bir tip kovalen
bağ olan peptid bağlarıyla birbirlerine bağlanırlar. Doğada 300'den fazla amino asit
tanımlanmış olmasına rağmen, memeli proteinlerinin yapısında sadece 20 tanesi bulunur.
Prolin dışındaki her bir amino asitin α-karbon atomuna bağlı bir karboksil, bir amino ve bir
de belirleyici yan zincir grubu (R grubu) bulunur. Prolin ise siklik bir yapıya sahiptir ve
amino grubu yerine imino grubu taşır. Proteinlerde DNA tarafından kodlanmayan birkaç
amino asit bulunabilir. Bunlar, 20 temel amino asitin türevleridirler, 4-hidroksi prolin, 5-
hidroksi lizin, ε-N-metil lizin, 3-metil histidin, γ-karboksi glutamat, dezmozin ve izodezmozin
gibi.
Proteinlerde karboksil ve amino grupları peptid bağının yapısına girdiklerinden,
kimyasal reaksiyonlara katılmazlar. Bu nedenle, bir amino asitin, bir proteinin yapısında
oynadığı rol yan zincirin özelliklerine göre belirlenir ve sınıflandırma da yine buna göre
yapılır:
A) Nonpolar Yan Zincirliler:
Glisin(Gly), En küçük amino asittir ve yan zincir olarak bir H atomu taşır. Optik olarak
aktif olmayan tek α-amino asittir. Kollajenin yapısında bulunur, kreatin, glutatyon, porfirinler
ve pürinlerin biosentezi ile k.c.de konjugasyon ve detoksifikasyonda kullanılır.
Alanin(Ala), Yan zincir olarak hidrofobik bir metil grubu taşır. Dolaşımda amonyak taşır.
Valin, Lözin, İzolözin(Val, Leu, Ile), Dallı zincirli alifatik amino asitlerdir. Nonpolar R
grupları vardır ve hidrofobik interaksiyonlara katılırlar. İzolösinin 2 asimetrik karbonu ve 4
izomeri vardır.
Fenilalanin(Phe), R grubunda planar bir hidrofobik fenil halkası bulunur. Tirozin ve
triptofanla birlikte aromatik amino asitlerdendir. Bu nedenle U.V. ışığını absorbe eder. Bu
özellik bir solüsyondaki protein konsantrasyonunun ölçümünde kullanılır.
Triptofan(Trp), Yapısında bir indol halkası bulunur. Bu indol grubu 280 nm.de U.V.
ışığını absorbe eder, bundan yararlanılarak spektrofotometrik olarak protein
konsantrasyonu ölçülebilir. Bu amino asit, serotonin, melatonin ve nikotinamidin
prekursorudur.
Metiyonin(Met), R grubunda, kükürde bağlı bir metil grubu taşır. Transmetilasyon
reaksiyonlarında S-adenozil metiyonin şeklinde metil grubu vericisidir.ör. epinefrin, kreatin
ve melatonin sentezinde. Vücuttaki kükürt içeren bileţiklerin hemen hepsi metiyoninden
türer.
Prolin(Pro), Amino grubu yerine imino grubu taşır. Rotasyonu engelleyen rijid bir halka
yapısı vardır, bu nedenle polipeptid zincirlerinde katlanmayı zorlaştırır. Kollajenin
yapısında bulunur.
B) Polar Asidik Yan Zincirliler: (Dikarboksilik asitler, iki tane karboksil grubu taşırlar)
Aspartik asit(Asp), pH=7 de iyonize haldedir. Anyonik formuna aspartat
denir.Aspartatın yapısında bulunan anyonik karboksilat (COO ) grupları, suda çözünen
proteinlerin yüzeyinde bulunur. Üre sentezi, transaminasyon, pürin ve primidin sentezine
katılır.
Glutamik asit(Glu), Fizyolojik pH'da iyonize haldedir. Anyonik formuna glutamat denir.
Amonyak metabolizmasında önemli yeri vardır.
C) Polar Bazik Yan Zincirliler:
Lizin(Lys), Kuvvetli baziktir. Asidik amino asitlerin negatif yüklü gruplarıyla iyonik bağlar
oluşturur. Kollajenin yapısında hidroksillenmiş olarak bulunur.
Histidin(His), Zayıf baziktir. Aromatik bir a.a.tir. Bir proteinin yapısına girdiğinde iyonik
çevrenin özelliğine göre pozitif yüklenebilir, bu özellik miyoglobinin fonksiyonunda
önemlidir. His, β-karbonunda bir imidazol grubu taşır. Bu grup, asit-baz regülasyonunda
tamponlamada önem taşır.ör. Hb'de olduğu gibi. Histidinin dekarboksilasyonuyla histamin
oluţur.
Arginin(Arg), γ-karbonunda pozitif yüklü guanidyum grubu bulunur. Kreatin, protamin
ve histonların sentezinde kullanılır.
D) Polar Nötral Yan Zincirliler:
Serin(Ser), Zayıf asidik -OH grubu taşır. Fosfo ve glikoproteinlerdeki bağ yapısında
bulunur.Pekçok enzimin aktif merkezinde seril hidroksil grubu bulunur.
Treonin(Thr), Yan zincirinde ikinci bir asimetrik karbon atomu bulunur, bu nedenle 4
izomeri vardır. Serinde olduğu gibi, hidroksil grubu fosforik asit ve şeker bakiyeleri ile reaksiyona girer.
Sistein(Cys), Metiyonin varsa sentezlenebilir. Yan zincirinde sülfidril (-SH) grubu
bulunur ve pekçok enzimin aktif merkezinde yer alır. İki sisteinin -SH grupları okside olarak
sistini oluştururlar. Sistinde, disülfid bağı (-S-S-) denilen kovalen bir çapraz bağ bulunur.
Keratinde bulunur.
Tirozin(Tyr), Fenilalaninden sentezlenir. Fenolik hidroksil grubu içeren aromatik amino
asittir. Fizyolojik pH'da anyonize haldedir. Tiroksin, melanin ve katekolaminlerin biosentez
ön maddesidir. Hem tirozin hem de tirozinin prekursoru olan fenilalanin, U.V. ışığını
absorbe ederler.
Asparagin(Asn), Aspartik asidin amid türevidir. Yan zinciri ne asidik ne de baziktir ama
polardır ve hidrojen bağı oluşumuna katılır. Glikoproteinlerdeki karbohidrat yan zinciri
genellikle Asn'in amid grubu üzerinden bağlanır (N-glikozid bağı).
Glutamin(Gln), Glutamik asidin amididir. γ-amido azotu pürin ve primidin sentezinde
kullanılabilir, amonyağın taşınması ve dokuda tutulmasını sağlar veya böbrek tübülüs
hücrelerinde amonyak açığa çıkartabilir. Bu son reaksiyonu glutaminaz katalizler ve asitbaz
regülasyonunda önemlidir.
Optik Aktivite:
Glisin dışında, tüm amino asitlerin en az bir tane asimetrik karbon atomu vardır ve optik
olarak aktiftirler. Bunlar da D ve L olmak üzere iki ayrı konfigürasyonda olabilirler. Ancak
proteinlerin yapısında bulunan tüm amino asitler L konfigürasyonundadır. D amino asitler
ise bazı antibiyotiklerde ve bakteriyel hücre duvarlarında bulunurlar.
Amfoterik Özellikler:
Amino asitler amfoterik moleküllerdir yani hem bazik hem asidik gruplar taşırlar.
Monoamino- monokarboksilik asitler, sulu çözeltilerde dipolar moleküller yani zwitteriyon
ţeklinde bulunurlar; α- karboksil grubu dissosiye ve negatif yüklüdür, α- amino grubu
protonlanmış ve pozitif yüklüdür, yani molekül nötrdür. Asidik pH'da karboksil grubu bir
proton alır ve molekülün net yükü pozitiftir, bazik pH'da amino grubu proton kaybeder, net
yük negatiftir. Bir amino asitin net yükünün sıfır olduğu pH'ya izoelektrik nokta denir.
Proteinler bu noktada çökerler.
II. Proteinlerin Yapısı:
Proteinlerin yapısında bulunan 20 amino asit, peptid bağlarıyla birbirlerine bağlanırlar.
Birbirine bağlanmış amino asitlerden oluşan lineer bir dizi, bir protein molekülünün üç boyutlu yapısını oluşturmak için gerekli olan bilgiyi taşır.
a) Primer Yapı: Bir proteindeki amino asit dizisine denir. Amino asitler birbirlerine
kovalen peptid bağlarıyla bağlanmışlardır. Bu bağ, bir amino asitin α-karboksil grubu ile
diğerinin α-amino grubu arasında bir molekül su çıkışıyla kurulur. Peptid bağları, proteinleri
denatüre eden sıcaklık ve yüksek üre konsantrasyonu gibi durumlarda kırılmaz. Ancak çok
yüksek sıcaklıkta, uzun süre güçlü asit ve bazlarla muamele edildiğinde kırılabilir.
Amino asitlerin peptid bağlarıyla bağlanmaları, dallanmayan zincir ţeklindeki
polipeptidleri oluţturur. Bir polipeptidin her bir amino asidine bakiye (rezidü) denir.
Peptid bağı, parsiyel çift bağ karakterindedir, rijid ve planardır ve bağ etrafında serbest
rotasyon olmaz. Genellikle trans şeklindedir, yüksüz ama polardır.
b) Sekonder Yapı: Lineer dizide, komşu amino asitlerin birbirleriyle olan ilişkileri ve
düzenlenmeleri sekonder yapıyı oluşturur. En önemli özelliklerinden birisi, bir peptid
bağının -CO grubuyla, diğerinin -NH grubu arasında kurulan hidrojen bağlarıdır.
Hidrojen bağları eğer, aynı zincir içindeki peptid bağları arasında kurulmuşsa, α-
heliks denilen yapılar oluşur. Bu spiral şeklinde, sıkı paketlenmiş bir yapıdır. Eğer
hidrojen bağları farklı zincirlerdeki peptid bağları arasında ise, β-tabakalı yapı
meydana gelir. Bu yapı, hem globüler hem de fibröz proteinlerde bulunabilir.
c) Tersiyer Yapı: Daha uzak amino asit bakiyeleri arasındaki ilişkiyi yansıtır. Bir polipeptid
zincirinin primer yapısı tersiyer yapıyı da belirler. Nonkovalan bağ olarak, hidrojen bağları
dışında, yapıda stabilizasyonu sağlayan, hidrofobik interaksiyonlar ve yan zincirlerdeki
negatif ve pozitif yüklü gruplar arasında iyonik etkileşimler de vardır. Kovalan bağ olarak
disülfid köprüleri bulunur. Tersiyer yapı, polipeptid zincirlerinin uzaydaki 3 boyutlu
düzenlenişini, dolayısıyla da proteinin şeklini belirler.
d) Kuarterner Yapı: İki veya daha fazla polipeptid zincirinden oluşan proteinlerin, bu
polipeptid alt ünitelerinin düzenlenmesiyle oluşan yapıdır. Alt üniteler arasında nonkovalen
bağlar vardır. Herbir alt üniteye protomer veya monomer denir.
Protein Denatürasyonu: Peptid bağları hidrolizi olmadan, proteinin katlanmalarının
açılması ve yapının düzensizleşmesi sonucunda meydana gelir. Sıcaklık, organik
çözücüler, mekanik karıştırma, kuvvetli asit-baz, deterjan veya ağır metallerin etkisiyle
olabilir. Bazen geri dönüşümlüdür. Protein denatürasyonu sonucunda çözünürlük kaybolur
ve presipitasyon olur.
Protein Sınıfları: Başlıca iki büyük sınıf vardır;
1- Globüler Proteinler: Bir veya daha fazla sayıda polipeptid zincirinin sıkı globüler formlar
halinde katlanmasıyla oluşurlar. Genellikle çözünebilen ve hareketli moleküllerdir. ör.Hb ve
Mb.
2- Fibröz Proteinler: Düz polipeptid zincirlerinin tek bir eksen üzerinde paralel veya
antiparalel yerleşerek fiberler veya tabakalar oluşturmasıyla meydana gelirler. Genellikle
çözünmeyen ve hareketsiz mpleküllerdir. ör. kollajen, elastin, keratin.
III. Protein Metabolizması:
Amino asit katabolizmasının ilk fazı transaminasyon ve oksidatif deaminasyon ile α-
amino gruplarının ayrılması sonucunda amonyak ve α-ketoasit oluşumunu kapsar. Serbest
amonyak büyük oranda üre sentezi için kullanılır, az bir kısmı direkt idrarla atılır. İkinci
fazda, α-ketoasitlerin karbon iskeletleri, CO2, su, glıkoz, yağ asidi veya keton cisimlerine
metabolize olabilen ara ürünlere dönüşür.
Azotun vücutta başlıca kaynağı diyetle alınan amino asitlerdir. Atılım ise, üre, amonyak
ve amino asit metabolizmasının diğer metabolitleri şeklinde olur.
Başlıca görevi enerji sağlamak olan karbohidratlar ve triaçilgliserollerin aksine,
proteinlerin primer rolü, biosentez reaksiyonlarında özellikle doku proteinlerinin sentezinde
görev almaktır. Yakıt olarak kullanımı sekonderdir. Fazla miktardaki amino asitler,
triaçilgliserol veya glikojen gibi depo edilmez. Bunların, karbon iskeletleri glukoz veya
yağa, amino grupları da amonyağa çevrilip, metabolize edilir.
Azot Dengesi: Sağlıklı ve uygun beslenen bir erişkinin, idrar, deri ve gayta ile kaybettiği
günlük azot miktarı, günlük toplam alınan azot miktarına denkse, azot dengesi söz
konusudur.
Azot kaybı, alımdan fazlaysa negatif azot dengesi söz konusudur. Bu durum doku kaybı
olan hastalıklar ve açlıkta olur. Vücut proteinlerinin kaybı totalin 1/3 üne ulaşıtsa ölümcül
olur. Azot kaybı alınandan azsa pozitif azot dengesi söz konusudur, büyüme çağındaki
çocuklarda olduğu gibi.
1) Protein Sindirimi:
Proteinler, ince barsaktan emilemeyecek kadar büyüktürler ve amino asitlere hidroliz
olmaları gerekir. Diyetle alınan proteinlerin sindirimi (proteoliz), kaynaklarına göre 3 grup
enzimle gerçekleşir;
a) Mide: Proteinlerin mideye geçiţi gastrik mukozadan gastrin salınımını uyarır, bu da kan yoluyla yine gastrik mukozaya etki ederek parietal hücrelerden HCl, seröz hücrelerden
pepsinojen salgısına neden olur. Protein sindirimi midede hidroklorik asit ve pepsin içeren
bir sıvıyla başlar. HCl, mikroorganizmaları öldürür, proteinleri denatüre eder ve pepsin
etkisi için asidik ortam yaratır. Proteolitik bir enzim olan pepsin bir endopeptidazdır
(fenilalanin ve tirozin arasındaki bağlara etki eder) ve asidik pH da çalışır. Midenin seröz
hücrelerinden inaktif pepsinojen olarak salınır, HCl veya diğer pepsin moleküllerince aktif
pepsine çevrilir. Peptik hidroliz sonucunda, büyük peptidler ve az miktarda serbest amino
asit açığa çıkar.
b) Pankreas: Asidik mide içeriğinin i.barsağa geçmesiyle g.i. hormonlar olan sekretin ve
kolesistokinin salınır. Pankreasın asiner hücrelerinden, kolesistokinin (pankreozimin)
etkisiyle, proenzim halinde endopeptidazlar ve karboksipeptidazlar salınır. Sekretin de
bikarbonat salınımını sağlar. Önce tripsinojen, duodenal epitelyal hücrelerce salınan
enteropeptidez (enterokinaz) aracılığıyla aktive edilirler. Tripsinojenden tripsin (arginin ve
lizin arasındaki bağa etki eder) oluşur. Tripsin hem tripsinojeni hem de endopeptidaz olan
kimotripsin ve elastaz ile ekzopeptidaz olan karboksipeptidaz A ve B nin proenzimlerini
aktive eder. Bu pankreatik proteazlar aracılığıyla, ince barsağa gelen polipeptidler
oligopeptidlere ve amino asitlere ayrılırlar.
c) İnce Barsak: İntestinal hücre yüzeylerindeki ekzopeptidaz olan aminopeptidazlar ve
dipeptidazlar sindirimi sürdürürler. İnce barsak epitel hücreleri, serbest amino asitleri ve
dipeptidleri absorbe eder. Hücrelerin sitozolünde dipeptidler, amino asitlere yıkılırlar. Portal
sisteme yalnızca amino asitler geçebilir.
Amino asitlerin hücrelere taşınması için, aktif transport sistemleri ve ATP den
yaralanılır. Bunlar arsında Na-bağımlı kotransport ve γ-glutamil siklusu (glutatyona
bağlanarak) sayılabilir. Hücre içi amino asit konsantrasyonu daima dışarıdan yüksek
olduğundan taşınma konsantrasyon gradientine karşı olur.
2) Amino Asitlerden Azot Ayrılması:
Amino asit katabolizmasının ilk basamağı α-amino grubunun ayrılmasıdır.
A- Transaminasyon: Bir amino asidin amino grubunun, bir α-ketoaside nakli
sonucunda, yeni bir amino asit ve yeni bir α-ketoasit meydana gelir. Bu reaksiyonu
katalizleyen enzimlere transaminazlar (aminotransferazlar) denir.
α-amino asit + α-ketoglutarat → α-ketoasit + glutamat
Transaminasyona prolin, lizin ve treonin dışındaki tüm amino asitler katılır.
Transaminazların substrat spesifikliği vardır. En önemlileri aspartat aminotransferaz ;AST
(glutamik okzaloasetik transaminaz ;GOT, hem sitplazma hem mitokondride) ve alanin
aminotransferaz; ALT (glutamik piruvik transaminaz; GPT, yalnız sitop.da) dır. Koenzimleri
pridoksal fosfattır. Bu koenzim pridoksin (vit.B6)den meydana gelir.
B) Oksidatif Deaminasyon: Amino gruplarını transfer eden transaminasyon
reaksiyonlarının aksine, burada amino grubu serbest amonyak halinde açığa çıkar. Bu
reaksiyon başlıca karaciğer ve böbrekte sadece mitokondrilerde meydana gelir.
Transaminasyon aracılığıyla a.asitlerin çoğunun amino grubu glutamata nakledilir.
Glutamat, hızlı oksidatif deaminasyona uğrayan tek amino asittir. Bu reaksiyonu glutamat
dehidrogenaz katalizler. Böylece önce transaminasyon ardından oksidatif deaminasyon
ile a.asitlerin amino grupları amonyak halinde açığa çıkar. Enzim sadece mitokondride
bulunur.
Glutamat + NADP+ + H2O ↔ α-ketoglutarat + NADPH + H+ +
NH3
Koenzim olarak NAD+ veya NADP+ kullanılır. Reaksiyonun yönü glutamat, α-
ketoglutarat ve amonyak konsantrasyonları ile okside koenzimlerin redükte koenzimlere
oranına bağlıdır. ATP ve GTP enzimin allosterik inhibitörleri, GDP ve ADP ise
aktivatöleridir. Bu nedenle , hücrede enerji seviyesi düşükken , bu yolla amino asit yıkılımı
fazladır ve SAS için α-ketoglutarat sağlanır. K.c. ve böbrekte a.a. oksidaz da bulunur ama
fizyolojik önemi bilinmiyor. L-a.a. oksidazın koenzimi riboflavin fosfat, D-a.a.oksidazınki
FAD'dir.
3) Üre Siklusu:
Üre, a.asitlerin amino gruplarının başlıca atılım yoludur ve idrardaki azotlu bileşiklerin
yaklaşık %90 nı oluşturur. Ürenin bir azotu serbest amonyaktan, diğeri aspartattan gelir.
Her ikisinin de prekursoru glutamattır. Karbon ve oksijen ise CO2 den sağlanır. Üre
karaciğerde sentezlenir, kanla böbreklere gelir ve idrarla atılır.
Siklus toplam 5 basamaktır, ilk 2 reaksiyon mitokondride meydana gelir. Diğer enzimler
sitozolde lokalizedir.
a) Karbamoil fosfat oluţumu; enzim karbamoil fosfat sentetaz I dir. 2 molekül ATP
harcanır ve reaksiyon geri dönüşümsüzdür. N-asetil glutamat enzimin allosterik
aktivatörüdür. Hız kısıtlayıcı basamaktır. Aynı enzimin sitozolik izoenzimi primidin
sentezinde görev alır.
b) Sitrüllin oluţumu; bu basamakta karbamoil fosfat üre siklusuna girer. Ornitin ve
sitrüllin siklusta yer alan temel a.asitler olmasına rağmen, bunlar için genetik kod
bulunmadığından hücresel proteinlerin yapısına giremezler. Siklusun her dönüşünde
ornitin rejenere olur (SAS'taki okzaloasetat gibi). Enzim ornitin transkarbamoilaz dır.
Meydana gelen sitrüllin sitozole taşınır.
c) Argininosüksinatın sentezi; Sitrüllin ile aspartat birleşir. Asp, ürenin 2. azotunu
verir.ATP, AMP'ye yıkılır, 3. ve son ATP kullanılmış olur. Enzim argininosüksinat
sentetaz dır.
d) Argininosüksinatın yıkılımı; enzim argininosüksinat liyaz dır. Arginin ve fumarat
açığa çıkar.
e) Argininin parçalanması; enzim arginaz dır. Üre ve ornitin açığa çıkar. Ornitin
mitokondriye geri dönüp, siklusa devam eder. Üre siklusunun bir diğer amacı arginin
sentezlemektir, bu nedenle arginin erişkinde esensiyal değildir.
Üre, karaciğerden diffüze olur, kanla böbreklere taşınır ve idrarla atılır. Bir kısmı da
barsağa gelerek bakteriyel üreaz ile CO2 ve NH3'e yıkılır. Bu amonyağın bir kısmı gayta
ile atılır, bir kısmı kana geçer.
Herbir üre molekülünün sentezinde 4 tane yüksek enerjili fosfat harcanır. Üre sentezi
geri dönüşümsüzdür.
Regülasyon; üre siklusunun enzim düzeyleri beslenme durumuna göre
dalgalanmalar gösterir. Proteinden fakir diyet veya açlıkta, üre atılımı azalır ve tüm
enzimlerin düzeyi düşer. Yüksek proteinli diyet alımında ise, enzimler birkaç kat artar.
Bunlar uzun vadeli regülasyondur.
Kısa vadeli regülasyon N-asetil glutamat ile olur. Karbamoil fosfat sentetaz I'in allosterik
aktivatörüdür. A.asitler, özellikle arginin, N-asetil glutamat sentezini uyararak üre siklusunu
hızlandırırlar.
4) Amonyak Metabolizması:
Kandaki amonyak yükselmesi santral sinir sistemine toksik olduğundan, daima düşük
tutulması gerekir. Amonyak kaynakları;
a) Amino asitler: pekçok dokuda özellikle karaciğerde a.asitlerden transaminasyon ve
oksidatif deaminasyon reaksiyonlarıyla amonyak açığa çıkar.
b) Glutamin: böbreklerde glutaminazın kataliziyle glutaminden amonyak meydana gelir. Bu
amonyağın büyük kısmı idrarla atılır ve asit-baz dengesi korunur. Barsaklarda da bu reaksiyon olur.
c) Barsakta bakteriler aracılığıyla: barsakta ürenin bakteriyel yıkılımıyla amonyak oluşur.
Barsaktan emilir, portal venle karaciğere gelir ve üreye çevrilir.
d) Aminlerden: diyetle alınan aminler, hormon veya nörotransmitter olan monoaminlerden
amin oksidazın etkisiyle amonyak oluşur.
e) Pürin ve pirimidinlerden: bunların katabolizması sonucunda halkalara bağlı olan amino
grupları amonyak olarak ayrılır.
Amonyak dokularda sürekli üretildiği halde kanda düşük düzeylerde bulunur. Bunun
nedeni, karaciğerin kandaki amonyağı hızla uzaklaştırması ve pekçok dokunun, özellikle
beyin ve kasın a.asit azotunu serbest amonyaktan çok glutamin veya alanin olarak açığa
çıkartmasıdır.
Amonyağın uzaklaştırılma yolları;
a) Üre: karaciğerdeki üre sentezi miktar olarak en önemli amonyak atılım yoludur.
b) Glutamin: amonyak glutamin içinde nontoksik olarak depolanır ve taşınır. Glutamin
oluşumu başlıca karaciğer ve kasta olur. Beyinde de önemlidir. Bu nedenle glutamin
dolaşımda diğer a.asitlerden daha fazla miktarda bulunur. Böbrekler tarafından alınıp,
glutaminaz ile deamine edilir.
c) Alanin: Glukoz-alanin siklusu, a.asitleri yakıt olarak kullanan kas ve diğer dokularda
amino grupları transaminasyon ile glutamat halinde toplanır. Bu glutamine çevrilebilir veya
ALT ile alanin meydana gelir. Kanla karaciğere gelir ve transaminasyona girerek glutamat
açığa çıkar.
d) Glutamat: glutamat dehidrogenaz aracılığıyla , α-ketoglutarat ve NADPH harcayarak
glutamat oluţturulur.
Glutamat + NH4 → Glutamin Enzim glutamin sentetazdır.
Amonyak Toksisitesi (Hiperamonemi): Amonyak zehirlenmesi belirtileri ortaya çıkar.
Bunlar arasında, tremor, konuşmanın bozulması ve görüş bulanıklığı sayılabilir. Daha da
yükselirse koma ve ölüm olabilir. Başlıca 2 tiptir;
1- Akkiz hiperamonemi: Genellikle karaciğer sirozunun bir sonucudur. Karaciğer
etrafında kollateral dolaşım meydana gelir. Bunun sonucunda portal kan, karaciğere
uğramadan sistemik dolaşıma geçer.
2- Herediter hiperamonemi: Üre siklusunun 5 enzimi ile ilgili genetik defekt vardır.
Doğumu takiben 1. haftada hiperamonemi ortaya çıkar.
IV. Karbon İskeletlerinin Metabolizması:
Proteinlerde bulunan 20 a.asitin katabolizması sırasında önce α-amino grupları ayrılır,
takiben geri kalan karbon iskeletleri yıkılır. Karbon iskeletlerinin yıkılımı ile 7 ürün meydana
gelir;
okzaloasetat
α-ketoglutarat
piruvat
fumarat
asetil coA
asetoasetil coA
süksinil coA
Bu ürünler ara metabolizma yollarına girerler ve ya glukoz veya lipid sentez yoluna ya da
SAS'a katılırlar.
A.asitler metabolik son ürünlerinin tabiatına göre ketojenik veya glukojenik olarak
sınıflandırılabilirler. Bir diğeri esensiyal ve nonesensiyal olarak sınıflandırmadır.
Glukojenik Glukojenik ve Ketojenik Ketojenik
Alanin Tirozin
Asparagin,aspartat
Glisin
Sistein
Glutamat,glutamin
Prolin, serin
Arginin * İzolözin* Lözin*
Histidin* Fenilalanin* Lizin*
Metiyonin* Triptofan*
Treonin*
Valin*
* Esensiyal a.asitler. Büyüme çağındaki çocuklarda, arginin ve histidin sentezi, protein
sentezi ve üre oluşumu için yetersiz kalabilir. Bu durumda yarı esensiyal olarak kabul
edilmelidir.
Katabolizmaları sonucunda asetoasetat veya asetil coA ve asetoasetil coA'yı veren
a.asitler ketojeniktir. Piruvat vaya SAS ara ürünlerinden birini veren a.asitlere de glukojenik denir. Bu ara ürünler glukoneogenezin substratlarıdır.
a) Okzaloasetat oluţturanlar; Asparagin ve aspartat.
b) α-ketoglutarat oluţturanlar; Glutamin, glutamat, prolin, arginin, histidin. (FIGLU
testi: Folik asit eksikliğinde idrarda formimino glutamat atılımı artar. Histidin yüklemesinden
sonra bu daha da belirginleşir.)
c) Piruvat oluţturanlar; Alanin, serin, glisin, sistin-sistein, treonin.
d) Fumarat oluţturanlar; Fenilalanin ve tirozin.
e) Süksinil coA oluţturanlar; Metiyonin, valin, izolözin, treonin.
f) Asetil coA veya asetoasetil coA oluţturanlar; Fenilalanin, tirozin (hem fumarat hem
de asetoasetat oluţturabilirler), lözin, izolözin (hem asetil coA hem de propiyonil
coA→süksinil coA), lizin, triptofan.
V. Nonesensiyal Amino Asitlerin Sentezi:
Nonesensiyal a.asitler ara metabolizma ürünlerinden veya sistein ve tirozinde olduğu
gibi esensiyal a.asitlerden yeterli miktarlarda sentezlenebilirler.
a) α-ketoglutarattan sentezlenenler: Arginin, prolin, glutamat, glutamin. Prolin ve
glutamin direktolarak glutamattan sentezlenir. Arginin ise N-asetilglutamat → Nasetilornitin→
ornitin ve üre siklusu üzerinden sentezlenir.
b) 3-fosfogliserattan sentezlenenler: Serin, glisin, sistein (sistein, metiyonin ve
serinden sentezlenir). Glisin ve sistein, serinden sentezlenirler.
c)Okzaloasetattan sentezlenenler: Aspartat ve asparagin. Aspartat
transaminasyonla , asparagin de aspartattan sentezlenir.
d) Piruvattan sentezlenenler: Alanin, transaminasyon yoluyla.
e) Fenilalaninden sentezlenenler: Tirozin, fenilalanin hidroksilaz aracılığıyla.
V. Amino Asitlerin Biolojik olarak Aktif Bileţiklere Dönüţümü:
A.asitler proteinler için yapı taşı olmalarının yanısıra, fizyolojik olarak önemli
fonksiyonları olan pekçok azotlu bileşiğin de ön maddeleridirler. Bu maddeler oksidatif
dekarboksilasyon ve pridoksal P kullanılarak sentezlenir.
a) Histamin: Histidinin dekarboksilasyonu ile oluţur. Kuvvetli vazodilatördür, mast
hücrelerinden allerjik reaksiyon veya travma sonucunda sekrete edilir.
b) Serotonin: Diğer adıyla 5-hidroksitriptamin, vücutta pekçok bölgede sentezlenip
depolanır. En fazla intestinal mukozada bulunur. Triptofan dan sentezlenir.
c) Katekolaminler: Bunlar, dopamin, norepinefrin ve epinefrindir. Tirozin den sentezlenirler.
d) Melanin: Pekçok dokuda, özellikle göz, saç ve deride bulunan bir pigmenttir.
Sentezi epidermisteki melanositlerde olur. Ön maddesi tirozindir. Hidroksilasyonla dopa
oluşur, enzim tirozinazdır. Pigment oluşumunu sağlayan sonraki reaksiyonlar ya tirozinaz
tarafından katalizlenir ya da spontan olur.
e) Tiroksin ve triiyodotironin: Tiroid bezince sekrete edilen iyotlu tirozin
türevleridirler.
f) γ-aminobütirat : Beyinde ve omurilikte inhibitör bir transmitterdir. Glutamattan,
pridoksal fosfata bağımlı bir enzim olan glutamat dekarboksilazın kataliziyle meydana gelir.
e) Diğerleri: Kreatin, glisin, argininin guanido grubu ve S-adenozil metiyoninden gelen
bir metil grubundan sentezlenir. Poliaminler (spermidin ve spermin) ornitinden
sentezlenirler. Hem, glisin ve süksinil koA’dan sentezlenir. Pürin sentezinde glisin,
glutamin ve aspartat, primidinde aspartat ve glutamin kullanılır.
VI. Amino Asit Metabolizmasındaki Metabolik Defektler:
Hartnup Hastalığı; * Triptofan ve diğer nötral a.asitlerin renal tübüler ve intestinal
absorpsiyon defekti.
* Massif jeneralize aminoasitüri.
* Pellegra benzeri döküntüler, intermittan serebellar ataksi, mental
retardasyon ve psikiyatrik bozukluk.
* Emilemeyen Trp, barsak bakterilerince indole çevrilir. İdrarda
indolasetat ve triptofan atılır.
* Tedavide nikotinamid verilir.
Sistinüri; * Dibazik a.asitlerin (lizin, arginin, ornitin, sistin) aminoasitürisi. En
sık görülen a.a. transport bozukluğudur.
* Renal tübüllerde ve barsaktaki spesifik transport sistemi
defektli
* İdrar yollarında sistin kristalleri birikir
* Tedavide idrar alkali yapılır ve D-penisilamin verilir.
Hiperfenilalaninemiler: 9 ayrı formu tanımlanmıştır, vakaların çoğu klasik
fenilketonüriye bağlıdır. Amino asit metabolizma bozuklukları arasında en sık görülendir
(prevalans = 1/11000).
1) Klasik Fenilketonüri (PKU): * Fenilalanin hidroksilazın herediter defekti
* En sık görülen hiperfenilalaninemi nedeni
* Otozomal resesif
* Fenilalanin tirozine hidroksillenemez,
diğer minör yollar hızlanır.
* Kanda yükselen fenilalanin fenilpiruvat, fenillaktat.
fenilasetilglutamat ve fenilasetata çevrilerek idrara geçer. Kokuya yol açan f.piruvattır.
* Tedavide fenilalaninden fakir diyet, tedavi edilmezse
mental retardasyon
2) Dihidrobiopterin redüktaz defektiyle birlikte olan atipik PKU:
* Biopterin, tetrahidrobiopterine dönüţüp aktifleţemez.
* Tetrahidrobiopterin nörotransmitter sentezinde
de kofaktördür, serotonin ve katekolamin
sentezi de bozulur.
* Diyete yanıt vermez, semptomlar hemen post
partum baţlar. Tedavide L-dopa, karbidopa ve 5-OH
triptofan verilir.
PKU' de s.s.s. semptomları arasında mental retardasyondan başka yürüme ve
konuşma bozukluğu, nöbetler, hiperaktivite, tremor, mikroensefali ve gelişme geriliği de
vardır. Tirozinaz aktivitesinin yüksek fenilalanin düzeyleri ile kompetetif olarak inhibe
edilmesi nedeniyle melanin sentezi de bozulur ve hipopigmentasyon olabilir.
Yenidoğanda tarama testi olarak uygulanan Guthrie Testi ile kanda yüksek fenilalanin
düzeyleri saptanır. Kanda belli miktarda fenilalanin birikmesi için bu testin bebeğin
proteinle beslenmesinden 48 saat sonra yapılması gerekir. Tedavinin takibinde ise daha
sesnsitif bir test olan idrar demir 3 klorür testi kullanılır. İdrarda fenilpiruvat tayini, 10-14.
günden sonra.
Akçaağaç (Ahorn) Şurubu Hastalığı (Maple syrup):
* Ender görülür.
* Dallı zincirli a.asitleri (Val, Leu, Ile), açil coA esterlerine ve
CO2'e dönüţtüren α-ketoasit dekarboksilaz(dehidrogenaz)
defekti.
* Bu a.asitler ve karşılık gelen α-ketoasitler kan, idrar ve BOS'
ta birikir.
* Doğum sonrası ilk haftada beslenme güçlüğü, kusma ve letarji
vardır. İdrarda koku ve nörolojik semptomlar gözlenir.
* Tanıda idrarda DNPH (dinitrofenilhidrazin) veya FeCl3
testi kullanılır.
* Tedavide diyet kısıtlaması.
Alkaptonüri: * Tirozin katabolizmasında homogentisat oksidaz defekti
* İdrarda homogentisat vardır, bekletilince siyaha dönüşür.
* Geç evrede bağ d.da pigmentasyon (okronozis) ve artrit oluşur.
Tanı, bu nedenle çoğu zaman orta yaşta konur.
Homosistinüri: * Sistatyonin sentetaz defekti (homosistein → sistatyonin)
* İdrarda homosistin birikir.
* Kanda metiyonin ve metabolitleri artar.
*3 sistem tutulumu, bağ dokusu, iskelet ve vazküler sisteme ait
bulgular ortaya çıkar. Vazküler trombozlar ve buna bağlı gelişen mental retardasyon,
osteoporoz, lens dislokasyonu olur.
* Tedavide enzimin kofaktörü B6 vit. verilir.
Sistatyoninüri: * Sistatyonaz defekti (sistatyonin → sistein + homoserin)
*Sistatyonin ve metabolitleri birikir.
*Prematürelerde sık, gelişimle birlikte normale döner.
* Tedavide yine B6 verilir.
Histidinemi: * Histidaz defekti
* Kanda ve idrarda histidin düzeyleri artar,
* Mental retardasyon olabilir
* İdrarda imidazolpiruvat çıkar, demir 3 klorür testinde FKÜ ile en
sık karışan hastalıktır.
Plazma ve İdrar Proteinleri
Plazma proteinlerinin çoğunluğu hepatositlerde sentezlenir. Yalnızca kompleman
sistemine ait olanlar hem karaciğer hem de makrofajlarda, immünoglobulinler ise B
hücrelerinde sentezlenirler.
Plazma proteinlerinin çoğunluğu pinositoz ile kapiller endotelyal hücrelere veya
mononükleer fagositlere alınıp katabolize edilirler. Küçük proteinler ise renal glomerüller ve
barsak duvarından pasif olarak kaybedilirler. Bazıları geri emilir, bazıları de renal tübüler
hücrelerce yıkılır.
Protein tayini, total protein miktar tayini veya tek tek proteinlerin miktar tayini şeklinde
yapılabilir. Bu sonuncusu genellikle albumindir. Protein gruplarının rölatif oran değişimi ise
serum elektroforezi ile görülebilir.
Total protein tayinini klinik önemi azdır. Buna rağmen çeşitli durumlar düşündürebilir:
Düţük total protein düzeylerinin nedenleri:
1) Dilusyon (ör. analiz için, hastaya infüzyon yapılan yerden kan alınırsa)
2) Hipoalbuminemi
3) Derin Ig eksikliği.
Yüksek total protein düzeylerinin nedenleri:
1) Proteinsiz sıvı kaybı veya kan alınması sırasında aşırı staz olması.
2) Ig'lerden bir veya birkaçında çok fazla yükselme.
Elektroforez: Proteinleri, farklı elektriksel yüklerine göre ayırır. Bu şekilde sırasıyla 5
ana grup ayrılır; albumin, α1, α2, β ve γ-globulinler. Eğer serum yerine plazma
elektroforezi yapıldıysa 6. bant olarak fibrinojen çıkar.
Albumin, en önde yürüyendir ve en belirgin bandı verir. Genellikle tek proteindir.
α1-globulin bandı, hemen tamamen α1-antitripsinden ibarettir.
α2-globulin bandı, başlıca haptoglobin ve α2-makroglobulinden meydana gelir.
β-globulin bandı, sıklıkla 2 tanedir. β1, başlıca transferrin, az miktarda LDL, β2 ise C3
kompleman fraksiyonunu içerir.
γ-globulinler ise immünoglobulinlerdir.
Hastalıklarda Elektroforez Paternleri:
1- Bütün fraksiyonlarda paralel değişimler olabilir. Bu, anormal total protein
konsantrasyonu olan normal bir paterndir.
Tüm fraksiyonlarda artış, proteinsiz sıvı kaybına bağlı volüm azalması veya staz, tüm
fraksiyonlarda azalma , ciddi malnutrisyon ve malabsorpsiyonu gösterir.
2- Akut faz paterni: α1 ve α2 bantlarının dansitesi, α1-antitripsin ve haptoglobine bağlı
olarak artar. Negatif akut faz reaktanları olan prealbumin, albumin ve transferrin düşer.
Artanlar sırasıyla; ilk 6 saatte CRP, alfa1-antikimotripsin, 12 saatte alfa1-asitglikıprotein
→ alfa1-antitripsin, haptoglobin, C4, fibrinojen, en son 3. Günde C3 ve serüloplazmin.
3- Kronik inflamasyonlar: γ-globulinde diffüz artış olur. Halen aktif bir inflamasyon da varsa,
α1 ve α2 de de artış vardır.
4- Karaciğer sirozu: Karakteristiktir. Albumin ve sıklıkla α1-globulin düzeyleri azalırken, γ-
globulin belirgin olarak yükselir ve plazma IgA düzeylerindeki artış nedeniyle β ve γ bantları
birleşir.
5- Nefrotik sendrom: Erken dönemde albumin azalır. İleri vakalarda albumin, α1 ve γ-
globulin azalır, α2-makroglobulin artışına bağlı α2-globulin artar. SLE'ye bağlı ise γ-
globulin artmış olabilir.
Albumin: Karaciğerde sentezlenir. Normal plazma ömrü 20 gündür. Ekstrasellüler
kompartmandaki albuminin %60'ı interstisiyel kompartmandadır. Ama plazmadaki
konsantrasyonu daha yüksektir.
Hipoalbuminemi nedenleri:
1) Sentezin azalması: Malnutrisyon, malabsorpsiyon, kronik karaciğer hastalıkları.
2) Atılım/yıkılım artması: Nefrotik sendrom, protein kaybettiren enteropati, yanık,
hemoraji, katabolik dueumlar (sepsis, ateţ, travma, malignite)
3) Dilusyonel: İnfüzyon olan yerden analiz için kan alınması, aşırı hidrasyon, sıvı
retensiyonu (ödem, gebeliğin son trimestri)
Hiperalbuminemi çok nadirdir. Kan alınırken aşırı venöz staz, aşırı albumin infüzyonu
ve dehidrasyon nedeniyle olabilir.
Çok sayıda moleküler albumin varyantı vardır. Bisalbuminemi; elektroforezde çift
albumin bandı vardır (elektroforetik mobilitesi normal albuminden farklı olduğundan).
Klinik belirti vermez. Analbuminemi; genetik olarak geçen nadir bir durumdur. Plazma
albumin konsantrasyonu 250 mg/L. veya daha azdır. Episodlar halinde hafif ödem olabilir.
Sentez defekti vardır.
Immünoglobulinler: Antikor olarak fonksiyon yapan, yabancı antijenleri tanıyıp
bağlayan bir grup plazma proteinidir. İki identik ağır polipeptid zinciri ve iki identik hafif
zincir disülfid köprüsüyle bağlanmıştır. 5 tip ağır zincir vardır, γ, α, μ, δ ve ε. 2 tip hafif zincir
vardır, κ ve λ.
Hipogamaglobulinemi: 1) Fizyolojik: Doğumda IgA ve M düşüktür, giderek artarlar.
IgG gebeliğin son trimestrinde plasentadan bebeğe geçtiğinden doğumda yüksektir(maternal IgG), sonra düşer.
2) Patolojik: X'e bağlı agamaglobulinemi (Burton Hastalığı);
genetik bir Ig sentez bozukluğudur. Ig'ler ya parsiyel ya da tamamen yoktur. En sık IgA
eksikliği görülür, insidansı 1/400 dür.
Akkiz de olabilir. Sıklıkla hematolojik malignitelerde, KLL, multipl myelom, Hodgkin gibi,
olur. (Sitotoksik ilaç kullanımı veya sekonder gelişen nefrotik sendroma bağlı) Tanıda
elektroforez yetersizdir, spesifik Ig sınıfının tayini gerekir.
Hipergamaglobulinemi: 1) Fizyolojik: Akut ve kronik enfeksiyonlar
2) Patolojik: Otoimmün hastalıklar; R.artrit, SLE, otoimmün
temelli kronik karaciğer hastalıkları gibi.Çok farklı Ig sentezi olduğundan elektroforezde γ-
globulin bandında diffüz (poliklonal) artış olur.
Paraproteinler: B lenfosit serisinin tek bir hücre klonu, sıkça da plazma hücreleri
tarafından üretilen bir Ig'dir.γ bölgesinde ayrı bir bant olarak görülür, sıklıkla IgG veya A'dır.
En çok m.myeloma, soliter plazmositoma ve Waldenström makroglobulinemisi' nde
görülür. Tanıda serum protein elektroforezi + idrar analizi gerekir. Myelomaların %50
sinde hafif zincirden oluşan Bence-Jones proteinürisi olur.
Bazı paraproteinler 4 C'de presipite olurlar ve ısıtılınca yeniden çözünürler. Bunlara
kriyoglobulinler denir ve Raynaud fenomeniyle ilgilidirler.
Proteinüri: Normal kiţiler günde idrarla 150 mg.dan az protein çıkarırlar, bu rutin
tarama testleriyle belirlenemediğinden yok kabul edilir. Günde 0.15 g.dan fazla olan
proteinüri patolojiktir.
A- Renal proteinüriler: 1) Glomerüler: glomerül geçirgenliğinin artışına bağlıdır. Nefrotik
sendromda görülür. Günde 6-50 g protein kaybedilir. Hafif vakalarda başlıca albumin,
transferrin ve α1-antitripsin belirginken, ağırlaştıkça IgG ve daha büyük proteinler atılır.
Mikroalbuminüri; bir baţka glomerüler proteinüri nedenidir. Albuminin normal günlük
atılımı 50 mg.dan azdır. DM'lu olup, bundan fazla albumin kaybedip, total üriner protein
atılımı normal olan hastalarda mikroalbuminüri olduğu var sayılır. Bunlarda progresif renal
hastalık riski fazladır.
2) Tübüler: Özellikle pyelonefrit nedeniyle olan renal tübüler
hasara bağlıdır. Glomerüller normalse kayıp genellikle 1g.dan azdır. Tübüler hasarın
sensitif göstergesi β2-mikroglobulindir. Bunun yanı sıra lizozim ve retinil bağlayıcı protein de bakılabilir.
B- Renal fonksiyonun normal olduğu proteinüriler: Bence-Jones protein üretimi, şiddetli
hemoliz ve hemoglobinüri, şiddetli kas harabiyeti ve myoglobinüri nedeniyle olabilir.
Başlıca Plazma Proteinleri
Bölge Protein Yaklaşık ort. Serum
konsantrasyonu (g/L)
prealbumin 0.25
albumin 40
α1-globulin α1-antitripsin 2.9
α1-asit glikoprotein 1
α2-globulin haptoglobinler 2
α2-makrıglobulin 2.6
serüloplazmin 0.35
β-globulin transferrin 3
LDL 1
C3 1
γ-globulinler Ig G 14
Ig A 3.5
Ig M 1.5
Ig D 0.03
Ig E eser
Biyokimya
-
Serum Enzimlerini Tayin Yöntemleri
-
Fosfatazlar (Alkali fosfataz= ALP)
-
Transferazlar
-
Transaminazlar
-
Enzimlerin Görev, İşlev ve Özellikleri - Enzimlerin İsimlendirilmesi
-
Kanda Bilirubin
-
Serum Proteinleri
-
Fosfolipidler
-
Trigliseridler
-
Kolesterol Nedir?
-
Kan Lipitleri Nelerdir?
-
Kan Şekeri Nedir?
-
Araşidonik Asit (ARA) Nedir?
-
Lizozim enzimleri
-
Lizozim: İlk Antibiyotik