Sakkarit (şeker) Metabolizması
Şeker molekülleri, karbonhidrat adı verilen uzun zincirli moleküllerin yapıtaşlarını meydana getirirler.Şeker molekülleri genelde 6 karbonlu bir yapıya sahip olup tıpkı amino asitler gibi D ve L konfigürasyonlarına sahiptir.
Şeker molekülü tek başına bulunduğu hallerde " Monosakkarit ", ikili bulunduğu hallerde " Disakkarit ", 3 lü veya daha fazla gruplar halinde bulundukları zaman ise " Polisakkarit " adını alır.Öncelikle bir şeker molekülünün yapısını inceleyelim.
 |
Molekülün 1. karbonu kırmızı noktanın hemen yanındaki karbondur.Hemen altındaki karbon ise 2. karbondur.Molekülün 6. karbonu ise CH2-OH molekülünün karbonudur.O ile gösterilen ilk sıradaki atom ise oksijendir. Molekülümüz bir monosakkaritdir.Disakkarit ve polisakkaritler bunun gibi yüzlerce yada binlerce glikoz (veya fruktoz, sukroz, laktoz vs. olabilir) molekülünün yan yana gelip bağ yapmasıyla meydana gelir.
Şeker molekülleri arasındaki bağlar ise tıpkı amino asitlerde olduğu gibi kuyruk ve baş bölgelerinde meydana gelir.
İki şeker molekülü bağ yaparken (örneğimizde glikoz molekülünü ele alıyoruz), kırmızı nokta ile gösterilen 1.karbonun üzerindeki H atomu ile 2.glikoz molekülünün 4.karbonunun (yani kırmızı noktanın tam karşısına gelen bölgedeki karbon atomunun) altındaki OH molekülü ile bağ yapar.Bu bağa ise " Glikozidik " bağı adı verilir.Glikoz molekülleri bu şekilde ardarda bağ yaparak karbohidrat zincirlerini meydana getirirler.
Şeklimizde görülen glikoz molekülü Alfa - Glikoz adını alır.Molekülün Alfa veya Beta olması ise 1.karbondaki H ve OH ın konumlarına bağlıdır.Eğer H atomu karbounun alt tarafından bağ yapmış ise molekülümüz Beta konfigürasyonu, üst taraftan bağ yapmış ise Alfa konfigürasyonu adını alır.
Şekerlerin 5 karbon atomundan oluşan formlarıda vardır.5 karbon atomu içeren şeker molekülüne ise " Pentoz " adı verilir.Bunların dışında değişik yapılara sahip şeker moleküllerine örnek olarak mannoz, sukroz, laktoz ve fruktoz örnek verilebilir.
Şeker moleküllerinin yıkımı :
Karbonhidratların büyük çoğunluğunun uzun şeker moleküllerinden meydana geldiğini belirtmiştik.Vücuda alınan besin maddelerinin ise % 70 e yakını karbonhidratlardan meydana gelir.
Karbonhidratların sindirimi ağızda başlar.Tükürük sıvısında karbonidrat zincirlerini parçalayan enzimler bulunmaktadır.Kısmen parçalanan bu moleküllerin sindirimi ise ince bağırsakta sonlanır.Şeker molekülleri kana karıştıktan sonra kan basıncının yükselmesine neden olur.Fakat kan basıncı, glikoz molekülüne müdahele eden enzimler vasıtasıyla dengede tutulur.
Şeker molekülleri monosakkarit formları şeklinde bağırsaklardan emildikten sonra kan yoluyla karaciğere gider.Monosakkaritler burada glikoz, fruktoz, mannoz gibi değişik yapıdaki şeker moleküllerine çevrlirler.Glikoz moleküllerinin fazlası ise enzimler vasıtasıyla " Glikojen " adı verilen başka bir şekle dönüştürülüp depo edilir.
Glikozun glikojene çevrilmesinde rol oynayan enzimin adı ise " Glikokinaz " enzimidir.Bu enzim karaciğer tarafından üretilir ve bu üretim, pankreastan salınan ve " İnsülin " adı verilen bir hormonun kontrolü altındadır.
Eğer bir insanın pankreası yeteri kadar insülin hormonu salgılayamıyorsa, kişinin karaciğeri, kandaki insülin miktarının azalmasına paralel olarak yeteri kadar Glikokinaz enzimi üretemez.Glikokinaz enzimi ise glikoz moleküllerine müdahele edemeyince glikoz moleküllerinin kandaki miktarı süratle artmaya başlar.Glikozun kanda artış göstermesi nedeniyle kan basıncı artmaya başlar ve sonunda yüksek tansiyon denilen rahatsızlık ortaya çıkar.
Glikozun parçalanması kısaca şu şekilde meydana gelir ;
 |
Eğer ortamda oksijen yoksa (anaerob) piruvat molekülleri son ürün olarak Laktat ve daha sonra Laktik asit ' e dönüşür.Laktik asit, kaslara yeteri kadar oksijen taşınamadığı hallerde birikir ve yorgunluğa neden olur.
Fakat fermantasyon bakterileri ve bazı maya türleri, ortamda oksijen olmadığı hallerde laktat yerine Etanol adını alan bir çeşit alkol ve su üretirler.
Eğer ortamda oksijen varsa (aerob) Piruvat oksijenle reaksiyona girerek öncelikle bir ara ürün olan Asetil CoA ' ya dönüşür.
Asetil CoA ara ürünü daha sonra sitrik asit halkası adı verilen bir seri kimyasal reaksiyon basamaklarına girer ve nihayetinde son ürün olarak karbondioksit ve su ya dönüşür.
Glikoz moleküllerinin parçalanma reaksiyonları sırasında hücre ATP kazanır.ATP ise enerji gereksinimleri için kimyasal reaksiyonlarda kullanılır.Glikozun tam yıkım reaksiyon şemasını aşağıdaki ikona tıklayarak görüntüleyebilirsiniz.
Moleküller adlandırılırken aralarına tire konularak, hangi radikalin kaçıncı karbona bağlı olduğuda virgüllerle belirtilir.Örnek verelim ;
Bir molekül " Glikoz - 6 - Fosfat " olarak isimlendirilmiş ise, bu, molekülün 6.karbonunda bir tane fosfat grubu taşıdığı gösterir
Başka bir örnek olarak ; Eğer molekül " Fruktoz - 1,6 - Difosfat " olarak isimlendirilmiş ise, buda Fruktoz molekülünün 1. ve 6. karbon atomlarının Fosfat molekülü taşıdığı anlamına gelir.Fruktoz üzerinde toplam 2 tane fosfat grubu olduğundan " Difosfat " olarak yazılır.
Glikoz yıkıma uğrarken, hem parçalanmakta hemde bazı karbon atomlarına fosfat ve diğer kimyasal gruplar eklenmektedir (Bu eklenmeler " Tam reaksiyon şeması " ' nda ayrıntılı olarak gösterilmektedir).
Bu kısa bilgiden sonra Glikozun yıkımı sırasında hangi basamaklarda ATP harcandığını ve hangi basamaklarda ATP üretildiğini görelim.
| Reaksiyon | ATP değişimi |
| Glikoz ---> Glikoz - 6 - fosfat | - 1 ATP |
| Fruktoz - 6 - fosfat ---> Fruktoz - 1,6 - difosfat | - 1 ATP |
| 1,3 - bifosfogliserat ---> 3 - fosfogliserat | + 2 ATP |
| Fosfoenol piruvat ---> Piruvat | + 2 ATP |
Tabloda görüldüğü gibi glikoz ve fruktoz moleküllerine fosfat bağlanırken enerji kullanılmaktadır.Bu enerji gereksinimi 2 ATP yi beraberinde götürürken, fosfat gruplarının ayrılması esnasında 2 şer adet ATP kazanılmaktadır.Sonuç olarak harcanan 2 ATP ye karşın hücrede 4 ATP üretilmekte ve net olarak 2 ATP kazanç sağlamaktadır.
Glikozun metabolik faaliyetlerle yıkılması olayına " Glikoliz ", küçük moleküllerden tekrar sentezlenmesi olayına ise " Glikogenez " denir.Vücuda yeteri kadar glikoz alınmaz ise hücreler bu sefer glikoz üretmeye başlarlar.
Besinlerle alınan yağ moleküllerinin büyük kısmını trigliserid adı verilen moleküller oluşturmaktadır.Bunun yanında fosfolipid, ve kolestrol molekülleri yağlı besinlerde daha az miktarlarda bulunular.
Lipidler yapı itibariyle gliserin ve yağ asitlerinin teşkil ettiği moleküllerdir.Lipid molekülleri hidrofobik özellik göstermelerine karşın organik eriticilerde çözünürler.Örneğin alkol, eter, aseton ve klorofom gibi uçucu sıvılar içerisinde çözünebilir.
Yağ molekülleri çok uzun bir yapıya sahip olup, biri " Hidrofobik " diğeri " Hidrofilik " iki kutuba sahiptir.Yağlar, vücudun ince bağırsağında pankreas ve safra kesesinden gelen enzimlerle küçük parçalara ayrılırlar.Yağların parçalanması ise " Lipaz " adı verilen bir enzim ile olur.
Yağlar parçalanıp yağ asitlerine kadar ayrıştırıldıktan sonra ince bağırsaklardan emilir ve kana karışır.Yağ asitleri hücreler tarafından enerji ihtiyacını karşılamak için kullanılırlar.Yağ asitleri bazı hücrelerde sitoplazma içerisinde okside olarak ATP üretimine katılırken, çoğu hücrede mitokondri içerisine girerek ATP sentezlenmesini sağlar.
 |
Yağlar vücuda girip yağ asitlerine kadar ayrıştıktan sonra ya depo edilirler yada enerji ihtiyacı için kullanılırlar.
Yağ asitleri vücutta fazla miktarlarda bulunduğu zaman trigliserid şekline dönüştürüldükten sonra yağ dokularında depo edilirler.İnsanların şişmanlamasının nedenide budur.Fakat aksine, kaslar fazla çalıştığı zaman kas hücrelerindeki mitokondriler ATP üretmek için ortamda bulunan yağ asitlerini, depo edilmesine fırsat bırakmadan kullanırak enerji ihtiyaçlarını karşılarlar.
Şişman bir kimse elinden geldiğince spor yapıp hareket ederse, yağ dokularındaki trigliserid molekülleri, enerji gereksinimi olduğu için yağ asitlerine kadar parçalanacak ve mitokondrilere ulaştırılacaktır.
Yağ asitlerinin mitokondriye girişi direk değildir.Öncelikle Asetil CoA ile bileşik kurarak " Yağ Asil - CoA " kompleksini kurar.Bu aşamadan sonra hücre içerisinde bulunan ve " Kornitin " adı verilen bir enzim eşliğinde mitokondri membranından geçerek mitokondri matrix ' ine ulaşır.
Denklemde yağ asitinin CoA (Koenzim A) ile komleks oluştururken ATP harcamaktadır.ATP enerjisi kullanılınca ATP (Adenin trifosfat) AMP (Adenin monofosfat) ' a dönüşmektedir.
Yağların kan sıvısında taşınması ise ortak çalışan iki protein ile gerçekleşmektedir.Bu proteinlerden birisi
" Lipoprotein " diğeri ise " Apolipoprotein " adını alır. Yiyeceklerle alınan yağ ve kolestroller önce lipoprotienler ile paketlenirler.Lipoprotinlerin üzerilerinde ise apolipoprotein molekülleri vardır.Apolipoprotein ise ise lipide bağlanan kısımı oluşturmaktadır.Yani Lipoprotein apolipoproteini taşır, apolipoprotein ise yağa bağlanır.Böylelikle yağ molekülü dokulara kan yolula taşınmış olur.
Yağların yıkımı :
Yağların yapıtaşlarının yağ asitleri olduğunu belirtmiştik.Yukarıdaki şekilde görülen yağ asiti molekülünün hidrofilik ve hidrofobik uçları, yağların suya döküldüklerinde misel oluşturmalarına neden olur.
 |
Yağ asitleri, hidrofilik uçları dışa, hidrofobik uçları ise iç tarafa gelecek şekilde dizilirler.Mavi bölge yağ asitinin hidrofilik bölgesi, kırmızı ince bölge ise molekülün hidrofobik kuyruğunu temsil etmektedir.
Besinlerle alınan büyük yağ molekükleri, bağırsakta sindirilirken önce misellerine kadar ayrıştırılmakta ve daha sonra bu miselleri parçalayan enzimler iş görmektedir.
İnce bağırsağa gelen büyük yağ molekülleri, öncelikle safra kesesinden salgılanan tuzlarla etkileşime girerek kendilerinden daha küçük yapıya sahip misellere dönüşürler.Bu şekilde küçültülüp misele dönen yağ molekülleri daha sonra pankreastan salgılanan lipazlar vasıtasıyla parçalanmaya ve yağ asitlerine kadar ayrışmaya başlar.Ayrışan yağ asitleri difüzyon yolu ile bağırsak mikrovilluslarından emilir.Fakat emilim esnasında yağ asitlerinden trigliseridler sentezlenerek bu haliyle kana karışır ve lipoproteinler vasıtasıyla paketlenerek gerekli yerlere ulaştırılır.
Dokulara ulaşan trigliseridler genel olarak 3 aşamada yıkılarak enerji ihtiyacı için kullanılırlar.
- Trigliseridlerin hidrolizi
- Alfa - oksidasyonu
- Beta - oksidasyonu
1-) Trigliseridlerin hidrolizi :
Trigliseridler Lipaz enziminin etkisiyle digliserid, monogliseridserbest gliserol ve yağ asitlerine kadar ayrışırlar.
2-) Alfa - oksidasyonu :
Trigliseridlerin hidrolizi ile serbest kalan yağ asitleri, alfa - oksidasyon kimyasal reaksiyonlarına girerek yıkılmaya başlar.Alfa - oksidasyonunda yağ asitleri, hücrenin Endoplazmik Retikulumunda aktive olmadan direk olarak parçalanırlar.
3-) Beta - oksidasyonu :
Beta - oksidasyonu, yağ asitlerinin parçalandığı diğer bir kimyasal reaksiyon basamaklarıdır.Parçalanma mitokondride gerçekleşmekte ve aynı zamanda yağ asitinin Asetil - CoA ile kompleks oluşturup aktive olması gerekmektedir.
Vücuda alınan karbonhidratlar, fruktoz, mannoz ve sukroz gibi şekerlere, glikoz şekeri ise glikojene çevrilip depo edilir.Fakat karbonhidrat fazla miktarda alınırsa bu kez glikozun fazlası glikojene çevrilemeyeceğinden, öncelikle yağ asitlerine ve daha sonrada trigliseridlere dönüştürülüp depo edilir.
Hücrede aynı zamanda " Peroksizom " adı verilen yapılarda da yağ asitleri parçalanmaktadır.Peroksizomlar yağ asitlerini parçalarken ürün olarak H2O2 (Hidrojen peroksit) meydana getir.H2O2 nin fazlası hücre için toksik etki yapacağından, " Katalaz " enzimi ile parçalanarak H2O ve H2 ye dönüştürülür.Mitokondride ise yağ asiti parçalanırken direk olarak H2O meydana geli
