BİYOKİMYA HAKKINDA HERŞEY
BİYOKİMYA
Biyokimya, adından da anlaşılacağı gibi canlı organizmalar ve bu organizmaları meydana getiren hücrelerde meydana gelen metabolik faaliyetleri inceleyen bilim dalıdır.
Aynı zamanda biyokimya, moleküler biyoloji ile sıkı bir ilişki içerisindedir.Biyokimya konusunda esas olarak canlı hücrelerinde cereyan eden kimyasal tepkime basamaklarını, bu basamaklara etki eden katalizör görevindeki enzimleri, fotosentezi ve solunum konusunu ele almaya çalışacağız. Bu konular haricinde biyokimya bilim dalının incelediği sayısız metabolik reaksiyon vardır.Örneğin karbonhidrat metabolizması, fotosentezin izlediği alternatif yollar, yağların yıkımı, proteinlerin yıkımı gibi.Sayfamızda bu metabolik olayları özetleyerek tek tek ele alacağız.
Canlı organizmaların temelini nasıl hücreler meydana getiriyor ise, hücrelerin temelinide proteinler meydana getirir.Protein molekülleri hücreyi inşaa eden birer tuğla gibidir.Amino asitler ise proteinleri meydana getiren daha küçük moleküllerdir.Yani amino asitler uzun zincirler oluşturarak proteinleri, proteinlerde kompleks bir şekilde organize olarak hücreyi meydana getirir.
Tabii karmaşık bir yapıya sahip olan hücre yanlızca proteinlerden oluşmaz.Bunun yanında karbonhidratlar, yağlar, glikolipidler, fosfolipidler ve DNA - RNA molekülleri gibi kimysal maddelerde hücrenin yapısına katılırlar.Fakat proteinsiz bir hücre düşünmek mümkün değildir.
İlk olarak proteinleri meydana getiren en ufak birim olan amino asitlerin kimyasal yapılarını ve diğer özelliklerini tablo halinde ele alalım.
| No : | Amino asit | Kimyasal formülü | M.A. (gr/mol) | İzoelektrik nok. | Sembolü |
| 1-) | Alanin | C3-H7-N-02 | 89 | 6,0 | Ala |
| 2-) | Arjinin | C6-H14-N4-O2 | 174 | 11,15 | Arg |
| 3-) | Asparagin | C4-H8-N2-O | 132 | 5,41 | Asn |
| 4-) | Aspartik asit | C4-H7-N-04 | 133 | 2,77 | Asp |
| 5-) | Fenil alanin | C9-H6-N-O2 | ~ 165 | 5,48 | Phe |
| 6-) | Glutamin | C5-H10-N2-O3 | 146 | 5,65 | Gln |
| 7-) | Glutamik asit | C5-H9-N-O4 | 147 | 3,22 | Glu |
| 8-) | Glisin | C2-H5-N-O2 | 75 | 5,97 | Gly |
| 9-) | Histidin | C6-H8-N3-O2 | 144 | 7,47 | His |
| 10-) | İzolösin | C6-H13-N-O2 | 131 | 5,94 | İle |
| 11-) | Lösin | C6-H13-N-O2 | 131 | 5,98 | Leu |
| 12-) | Lizin | C6-H14-N2-O2 | 146 | 9,59 | Lys |
| 13-) | Metionin | C5-H11-N-O2-S | 149 | 5,74 | Met |
| 14-) | Prolin | C5-H9-N-O2 | 115 | 6,3 | Pro |
| 15-) | Serin | C3-H7-N-O2 | 105 | 5,68 | Ser |
| 16-) | Sistein | C3-H7-N-O2-S | 121 | 5,02 | Cys |
| 17-) | Treonin | C4-H9-N-O3 | 119 | 5,64 | Thr |
| 18-) | Triptofan | C11-H8-N2-O2 | ~ 204 | 5,89 | Trp |
| 19-) | Tirozin | C9-H7-N-O3 | ~ 181 | 5,66 | Tyr |
| 20-) | Valin | C5-H11-N-O2 | 117 | 5,96 | Val |
Tablomuzda, doğada en çok bulunan 20 tane amino asitin kimyasal formülleri ve özellikleri verilmiştir.Bunun yanında bilinmeyen amino asitlerde vardır.Bir kaç örnek verelim ;
Hidroksiprolin, metilizin, fosfoserini iyodotronin vs. gibi.Fakat bu amino asitler ender rastlanan amino asitler olup hücre içinde en çok rastlanılanları tabloda verdiğimiz 20 tanesidir.
Amino asitler üzerlerinde belirli miktarlarda elektrik yükü taşırlar.Bu elektrik yükleri (+ veya -), asit veya baz özelliği gösteren bir ortama girdiklerinde nötrleşmeye başlarlar.Fakat bu nötrleşme ortamın pH ' ına bağlıdır.Bir amino asit ancak belirli bir pH noktasında nötr hale gelebilir ki bu pH seviyesine o amino asitin " İzoelektrik noktası " denir.Örneğin Histidin amino asiti, ancak pH ' ı 7,47 olan bir sıvı içerisinde nötr hale gelebilir.Yani bazik bir ortamda.
Dikkat edilecek en önemli nokta moleküllerdeki atomlardır.Bu atomlardan C (karbon), N (azot) ve H (hidrojen) molekülün yapısına en çok giren atomlardır.Fakat aralarındaki en önemli atom ise karbon atomudur.Karbon, atom numarası 6 olan eşsiz bir yapıya sahiptir.Doğada saf olarak grafit ve elmas halinde bulunan karbonun yapısına girmediği bileşik hemen hemen yok gibidir.Bu özelliği sayesinde yüzbinlerce kimyasal bileşik oluşturduğu bilinmektedir.Elimizdeki deriden arabalarımızın lastiklerine, bilgisayarımızdan ayakkabılarımıza kadar her yerde karbonlu bileşikler vardır.
İkinci dikkat edilecek nokta ise lösin ve izolösin amino asitlerin molekül formülleri ve molekül ağırlıkları birbirinin aynı olmasına rağmen isimlerinin farklı olmasıdır.Bunun nedeni ise bu moleküllerin 3 boyutlu yapılarının birbirinden farklı olmasıdır.
Lösin ve izolösin, doğada var olan amino asitlerin D ve L konfigürasyonlarına bir örnektir.Çünki doğada amino asitler iki konfigürasyonda bulunabilirler.Bunlardan birinci konfigürasyon D, ikinci konfigürasyon ise L adını alır.Bu şekilde adlandırılmasının nedeni, aynı yapıya ve formüle sahip moleküllerin arasındaki farkın yanlızca H ve 0H atomlarının yerlerinin değişik olmasından dolayıdır.
Şekilde " Alanin " amino asitinin doğada bulunan iki konfigürasyonunu görmektesiniz.
Her iki molekülün yapısı aynı olmasına karşın H ve NH2 (amino grubu) molekülünün yerleri değişiktir.Bu şekilde özellik gösteren yani kapalı formülleri aynı fakat üç boyutları farklı olan moleküllere " İzomer " molekülleri adı verilir.
Canlı organizmaların yapısında ise yanlızca L konfigürasyonundaki amino asitler bulunmuş olup çok ender olarak bazı hücrelerde D konfigürasyonuna sahip amino asitlerede rastlanılmıştır.
Amino asit molekülleri, bir ucunda " Amino grubu (NH2) " diğer ucunda ise " Karboksil (COOH) " grubu taşırlar.İşte amino asitlerin yan yana gelip zincirler oluşturarak proteinleri sentezlemesi, bu iki grubun aralarında kovalent veya iyonik bağ yapmasıyla gerçekleşir.
İki amino asit yan yana geldiklerinde COOH ve NH2 grupları arasında bağlanma meydana gelir ve bu bağa
" Peptid " bağı adı verilir.Bağlanma sırasında ise bir su molekülü sebest kalır.İki amino asitin yanlızca uç kısımlarını yani karboksil ve amino gruplarının nasıl bağlandını birde reaksiyon şeklinde görelim.
Denklemimizde COOH 1.aminoasitin bir ucu, NH2 ise 2.amino asitimizin diğer ucunu temsil etmektedir.Bu uçlar yanyana geldiklerinde COOH grubundan bir oksijen ve NH2 grubundan bir hidrojen serbest kalır.Böylelikle serbest kalan bu atomlar aralarında bağ yaparak suyu oluşturur.
CO ile NH arasındaki bağ ise " Peptid " bağıdır.İki amino asitin yanyana gelmesiyle oluşan peptid bağına
" Dipeptid", üç veya daha fazla (yüzlerce yada binlerce) amino asitin yanyana gelmesiyle oluşan zincirdeki peptid bağlarına ise " Polipeptid " adı verilir.
Proteinler düz amino asit zincirlerinden meydana gelmesine rağmen oldukça karmaşık yapılara sahiptir.Bunun nedeni ise zincirdeki bazı amino asitlerin birbirleriyle ikinci veya üçüncü bir bağ yapmasındandır.(Bkz. Temel bilgiler sayfası "Proteinler" bölümü).Proteinler hücre için mutlaka gerekli moleküller olup bazı proteinler enzim yapısındadırlar ve hücre içerisinde sürekli olarak kimyasal reaksiyon basamaklarına katılarak metabolik faaliyetleri düzenlerler.
Hücre amino asitleri yan yana getirip proteinleri sentezlediği gibi aynı şekilde vücuda alınan proteinleride en küçük birimlerine kadar ayırır.Örneğin gıda olarak tüketilen et, yumurta, süt ve yoğurt gibi besinler bol miktarda protein içerir.Fakat hücrelerin her zaman proteine ihtiyacı olmaz ve bu proteinleri amino asitlerine kadar parçalarlar.
Moleküllerin vücuda alındıktan sonra parçalanması olayına " Katabolizma ", vücuttaki küçük moleküllerden daha büyük başka moleküller sentezlenmesi olayına ise " Anabolizma " denir
