Canlılığın devamından sorumlu biyomoleküllerin kendi aralarındaki etkileşimlerinden ve dönüşümlerinden oluşan reaksiyonlardır

Canlılığın devamından sorumlu biyomoleküllerin kendi aralarındaki etkileşimlerinden ve dönüşümlerinden oluşan reaksiyonlardır

• Canlılığın devamından sorumlu biyomoleküllerin kendi aralarındaki etkileşimlerinden ve dönüşümlerinden oluşan reaksiyonlardır

• Biyokimyasal reaksiyonların sayısı yüksek olmasına rağmen, genel kimya sistemlerinde meydana gelen reaksiyonların sayısından düşüktür. Bunun nedeni canlı hücrelerdeki moleküllerin büyük bir kısmının sadece sınırlı sayıdaki elementten ve fonksiyonel gruplardan oluşmasıdır.

• Canlı yapısında bulunan elementler H, C, O, N, P ve S olup; ayrıca bazı metal iyonları da (Na+, K+, Mg+2, Ca+2, Zn+2 ve Fe+2 veya Fe+3) bu yapıya katılır. Çok daha az miktarda bulunan elementler ise ( I, Co, Mo, Se, Va, Ni, Cr, F, Si ) olarak sayılabilir.

• Farklı sınıftaki molekülleri ilgilendiren biyokimyasal reaksiyonlar, sınırlı sayıdaki fonksiyonel grupları kullanır.

• Biyomoleküllerdeki reaktif grupların çoğu bir veya daha fazla fonksiyonel grup içerir. Bu fonksiyonel grupları içeren hücresel reaksiyonların çoğu, organik kimyadaki hücre dışında farklı koşullarda oluşan reaksiyonlara çok benzemektedir.

1) Reaksiyona giren ve çıkan organik bileşiklerdeki karbon atomlarının sayısına bak. Karbon atomu sayısı aynı ise 2. basamağa git. Eğer C atomu sayısı farklı ise

• 1) Reaksiyona giren ve çıkan organik bileşiklerdeki karbon atomlarının sayısına bak. Karbon atomu sayısı aynı ise 2. basamağa git. Eğer C atomu sayısı farklı ise

• a) CO2’in molekül yapısına katılması reaksiyonuna karboksilasyon adı verilir. Enzim karboksilazdır.

• CO2 kaybı söz konusu ise reaksiyon oksidatif dekarboksilasyondur. Enzim oksidoredüktaz/ dehidrojenazdır.

• b) C-C bağının yıkılması ile birden fazla C atomu kaybediliyorsa reaksiyondan sorumlu enzim ligazdır.

• c) Birden fazla C atomu, C-C bağının oluşumu ile kazanılıyorsa reaksiyon bir kondenzasyon reaksiyonudur. Katalizleyen enzim ligaz grubuna dahildir.

2) Reaksiyona giren ve çıkan fosfat gruplarının sayısına bak. Fosfat gruplarının sayısı aynı ise 3. basamağa git.

• 2) Reaksiyona giren ve çıkan fosfat gruplarının sayısına bak. Fosfat gruplarının sayısı aynı ise 3. basamağa git.

• a)Alkol C-OH grubu, C-OPO3H- ester grubuna dönüşüyorsa reaksiyon transferaz/ kinaz tarafından katalizlenen bir fosforilasyon reaksiyonudur.

• b) Aldehit (CHO) grubu, karboksil (COOH) grubuna dönüşüyorsa reaksiyon oksidoredüktaz / dehidrojenaz tarafından katalizlenen bir reaksiyondur

3) Reaksiyona giren ve çıkan biyomoleküllerin bileşim ve yapı formüllerine bakınız.

• 3) Reaksiyona giren ve çıkan biyomoleküllerin bileşim ve yapı formüllerine bakınız.

• a) Biyomolekülün bileşim formülü aynı yapı formülü farklı ise reaksiyon izomeraz tarafından katalizlenen bir izomerizasyon reaksiyonudur.

• b) C=C çift bağına H2O katılması (hidrasyon) ile alkol C-OH grubu oluşuyorsa reaksiyon liyaz tarafından katalizleniyordur

• c) Bir veya daha fazla oksijen atomu kazanılıyorsa reaksiyon oksidoredüktaz/dehidrojenaz tarafından katalizlenen oksidasyon reaksiyonudur.Bu reaksiyonun tersi (O atomunun kaybı) redüksiyondur/indirgenmedir.

• d) İki veya daha fazla hidrojen atomu kazanılıyorsa reaksiyon redüksiyondur. Eğer reaksiyon alkenin (C=C), alkana (C-C), dönüşüm reaksiyonu ise reaksiyon aynı zamanda hidrojenasyon reaksiyonu olarak da adlandırılır.Oksidoredüktazlar tarafından katalizlenir.

• e) Reaksiyon sonucu oluşan ürün bir molekül H2O’yun ayrılması ile oluşuyorsa reaksiyon dehidratasyon reaksiyonudur. Alkol grubunun

• (C-OH), alkene dönüşümü (C=C) liyazlar tarafından katalizlenir

• f) Karboksilik asit veya türevlerinin oluşturduğu bağların suyun etkisiyle yıkımı hidroliz reaksiyonu olarak adlandırılır.

Karboksilik asitler karboksil grubu olan , -C(=O)OH formülüne sahiptirler, bu genelde -COOH veya CO2H olarak da yazılır. Karboksilik asitler , yani proton vericileridir. Karboksilik asitlerin tuz ve anyonlarına karboksilat denir. Karboksilik asitler tipik olarak zayıf asitlerdir, yani sadece kısmen H+ katyonu ve RCOO− anyonlarına ayrışırlar

• Karboksilik asitler karboksil grubu olan , -C(=O)OH formülüne sahiptirler, bu genelde -COOH veya CO2H olarak da yazılır. Karboksilik asitler , yani proton vericileridir. Karboksilik asitlerin tuz ve anyonlarına karboksilat denir. Karboksilik asitler tipik olarak zayıf asitlerdir, yani sadece kısmen H+ katyonu ve RCOO− anyonlarına ayrışırlar

Bir bileşiğe bir karboksilik grubun eklenmesine karboksilasyon denir; onun çıkartılmasına da dekarboksilasyon. Bu tepkimeleri katalizleyen enzimlere karboksilaz ve dekarboksilaz denir

• Bir bileşiğe bir karboksilik grubun eklenmesine karboksilasyon denir; onun çıkartılmasına da dekarboksilasyon. Bu tepkimeleri katalizleyen enzimlere karboksilaz ve dekarboksilaz denir

Tiyofen ve imidazol halkalarının kondenzasyonu ile oluşan biotin organizmada karboksilasyon yapan yani bir moleküle CO2 bağlanmasını katalize eden karboksilaz enzim sistemlerinin prostetik grubu olarak bulunur

• Tiyofen ve imidazol halkalarının kondenzasyonu ile oluşan biotin organizmada karboksilasyon yapan yani bir moleküle CO2 bağlanmasını katalize eden karboksilaz enzim sistemlerinin prostetik grubu olarak bulunur

Karboksil (–COOH) / karboksilat (-COO-) grubunun CO2 şeklinde uzaklaştırılması ile meydana gelen oksidasyon reaksiyonlarıdır. Koenzimlerin varlığı (NAD+,FAD+) bu tip oksidasyon reaksiyonların gerçekleşmesi için mutlaka gereklidir.

• Karboksil (–COOH) / karboksilat (-COO-) grubunun CO2 şeklinde uzaklaştırılması ile meydana gelen oksidasyon reaksiyonlarıdır. Koenzimlerin varlığı (NAD+,FAD+) bu tip oksidasyon reaksiyonların gerçekleşmesi için mutlaka gereklidir.

Aşağıdaki reaksiyonda, Koenzim A (CoASH) varlığında, glukozun (6C) glikoliz reaksiyonları ile yıkımı sonucunda oluşan pirüvatın (3C) Asetil-CoA’ya oksidatif dekarboksilasyonu görülmektedir

• Aşağıdaki reaksiyonda, Koenzim A (CoASH) varlığında, glukozun (6C) glikoliz reaksiyonları ile yıkımı sonucunda oluşan pirüvatın (3C) Asetil-CoA’ya oksidatif dekarboksilasyonu görülmektedir

Pentoz fosfat yolunda glukoz 6-fosfat, riboz 5-fosfata ve CO2'ye oksitlenirken NADPH üretilir. Bu beş karbonlu şeker ve onun türevleri, ATP, CoA, NAD+, FAD, RNA ve DNA gibi hayati öneme sahip biyomoleküllerin bileşenleridir.

• Pentoz fosfat yolunda glukoz 6-fosfat, riboz 5-fosfata ve CO2'ye oksitlenirken NADPH üretilir. Bu beş karbonlu şeker ve onun türevleri, ATP, CoA, NAD+, FAD, RNA ve DNA gibi hayati öneme sahip biyomoleküllerin bileşenleridir.

Fosfoglukonat dehidrojenaz, bir aldoz olan 6-fosfoglukonatın, beş karbonlu ketoz olan ribuloz-5-fosfata oksidasyonunu sağlar. CO2 bir numaralı karbon atomundan ayrılırken NADP+ elektron akseptörü/alıcısı olarak iş görür.

• Fosfoglukonat dehidrojenaz, bir aldoz olan 6-fosfoglukonatın, beş karbonlu ketoz olan ribuloz-5-fosfata oksidasyonunu sağlar. CO2 bir numaralı karbon atomundan ayrılırken NADP+ elektron akseptörü/alıcısı olarak iş görür.

Süksinil-CoA sentetaz/Süksinil tiyokinaz/Süksinat-CoA ligaz Krebs siklusunda Süksinil CoA’nın, süksinata geri dönüşümlü reaksiyonunu katalizler. Süksinatın süksinil CoA dönüşümü bir kondenzasyon reaksiyonudur.

• Süksinil-CoA sentetaz/Süksinil tiyokinaz/Süksinat-CoA ligaz Krebs siklusunda Süksinil CoA’nın, süksinata geri dönüşümlü reaksiyonunu katalizler. Süksinatın süksinil CoA dönüşümü bir kondenzasyon reaksiyonudur.

Fosforik asit esterlerinin oluşumu: Gliserol kinaz reaksiyonu: Trigliseridlerin yıkımından oluşan gliserol, gliserol kinaz üzerinden gliserol-3-P (fosfolipid sentezine girer) ve dihidroksiaseton fosfatı (glikolize girer) verir. Reaksiyon: 1

• Fosforik asit esterlerinin oluşumu: Gliserol kinaz reaksiyonu: Trigliseridlerin yıkımından oluşan gliserol, gliserol kinaz üzerinden gliserol-3-P (fosfolipid sentezine girer) ve dihidroksiaseton fosfatı (glikolize girer) verir. Reaksiyon: 1

1) Karboksil grubunun esterleşmesi ATP hidrolizi ile gerçekleşir (Örnek:Yağ asitlerinin aktivasyonu) (Net sentez +)

• 1) Karboksil grubunun esterleşmesi ATP hidrolizi ile gerçekleşir (Örnek:Yağ asitlerinin aktivasyonu) (Net sentez +)

• (2) α-keto asitlerin oksidatif dekarboksilasyonu: (Örnek: asetil CoA oluşumundan sorumlu piruvat dehidrojenaz kompleksi ve sitrik asit siklusundaki α-ketoglutarat dehidrojenaz kompleksi) (Net sentez +)

• (3) Tiyol değişimi (Net sentez -)

• (4) Açil gruplarının değişimi (Net sentez -)

Aldehit (CHO) grubu, karboksil (COOH) grubuna dönüşüyorsa reaksiyon oksidoredüktaz/dehidrojenaz tarafından katalizlenen bir reaksiyondur.

• Aldehit (CHO) grubu, karboksil (COOH) grubuna dönüşüyorsa reaksiyon oksidoredüktaz/dehidrojenaz tarafından katalizlenen bir reaksiyondur.

Glikoliz: Glukoz- 6-fosfatın fosfoheksoz izomeraz kataliziyle Fruktoz-6-fosfata izomerizasyonu. (Aldoz-Ketoz/Fonksiyonel Grup İzomerizasyonudur)

• Glikoliz: Glukoz- 6-fosfatın fosfoheksoz izomeraz kataliziyle Fruktoz-6-fosfata izomerizasyonu. (Aldoz-Ketoz/Fonksiyonel Grup İzomerizasyonudur)

Tek bir karbon atomunun konfigürasyonu (uzaydaki üç boyutlu düzenlenişi) bakımından farklı olan izomerlere epimer, bu raksiyonları katalizleyen enzimlere ise epimeraz adı verilir.

• Tek bir karbon atomunun konfigürasyonu (uzaydaki üç boyutlu düzenlenişi) bakımından farklı olan izomerlere epimer, bu raksiyonları katalizleyen enzimlere ise epimeraz adı verilir.

Fumaraz Krebs siklusunda fumarat’ın, malata geri dönüşümlü reaksiyonunu katalizler. Fumaratın malata dönüşümü bir hidrasyon reaksiyonudur

• Fumaraz Krebs siklusunda fumarat’ın, malata geri dönüşümlü reaksiyonunu katalizler. Fumaratın malata dönüşümü bir hidrasyon reaksiyonudur

Yağ asidi (palmitat) biyosentezi enoil ACP’den enoil ACP redüktaz ile bütiril ACP oluşumu sırasında enoil ACP’deki çift bağ NADPH ile indirgenir.

• Yağ asidi (palmitat) biyosentezi enoil ACP’den enoil ACP redüktaz ile bütiril ACP oluşumu sırasında enoil ACP’deki çift bağ NADPH ile indirgenir.

Kofaktörler enzim tarafından katalizlenen biyokimyasal reaksiyonun gerçekleşmesi için gerekli olan küçük organik moleküller (Koenzim) veya inorganik iyonlardır (Cu+2, Zn+2 Fe+2, Se+2) .

• Kofaktörler enzim tarafından katalizlenen biyokimyasal reaksiyonun gerçekleşmesi için gerekli olan küçük organik moleküller (Koenzim) veya inorganik iyonlardır (Cu+2, Zn+2 Fe+2, Se+2) .

• Apoenzim: Enzimin protein yapısındaki kofaktör içermeyen kısmıdır. Koenzim, apoenzime sıkı bir şekilde bağlı ise Prostetik Grup adını alır.

Biyokimyasal Reaksiyonları Katalizleyen Koenzimler ve Fonksiyonel Grupların Transfer Reaksiyonları

• Biyokimyasal Reaksiyonları Katalizleyen Koenzimler ve Fonksiyonel Grupların Transfer Reaksiyonları

Fosfat transferinden/Fosforilasyon’dan sorumlu koenzim olan adenozin trifosfat (ATP),aktif fosfat grubu taşır. Aktivitesi için magnezyum iyonuna ihtiyaç gösterir. Fiziksel hareket, aktif transport ve biyosentez olaylarında kullanılır Oksidatif ve substrat düzeyinde fosforilasyon ile sentezlenir.

• Fosfat transferinden/Fosforilasyon’dan sorumlu koenzim olan adenozin trifosfat (ATP),aktif fosfat grubu taşır. Aktivitesi için magnezyum iyonuna ihtiyaç gösterir. Fiziksel hareket, aktif transport ve biyosentez olaylarında kullanılır Oksidatif ve substrat düzeyinde fosforilasyon ile sentezlenir.

Nikotinamid içeren koenzimler: Nikotinamid adenin dinükleotid (NAD+), dinükleotid yapısındadır. Dinükleotid= 2x(Nükleotid=Baz+Şeker+Fosfat). Adenozin bakiyesi, nikotinamid nükleosidine iki fosfat ünitesi ile bağlıdır.AMP ünitesindeki şekerin 2 numaralı C atomu fosfat esteri halindeyse NADP oluşur.

• Nikotinamid içeren koenzimler: Nikotinamid adenin dinükleotid (NAD+), dinükleotid yapısındadır. Dinükleotid= 2x(Nükleotid=Baz+Şeker+Fosfat). Adenozin bakiyesi, nikotinamid nükleosidine iki fosfat ünitesi ile bağlıdır.AMP ünitesindeki şekerin 2 numaralı C atomu fosfat esteri halindeyse NADP oluşur.

NAD+ ve NADP+ okside formları substratdan (AH2) hidrid iyonu halinde (2e- + H+) iki elektron alarak, bir proton NADH ve NADPH (indirgenmiş koenzimler) haline dönüşmektedirler. Substrattan ayrılan ikinci proton sulu ortamda serbest kalmaktadır. (Substrattan toplam 2 hidrojen atomu çıkarılmaktadır)

• NAD+ ve NADP+ okside formları substratdan (AH2) hidrid iyonu halinde (2e- + H+) iki elektron alarak, bir proton NADH ve NADPH (indirgenmiş koenzimler) haline dönüşmektedirler. Substrattan ayrılan ikinci proton sulu ortamda serbest kalmaktadır. (Substrattan toplam 2 hidrojen atomu çıkarılmaktadır)

Flavin içeren koenzimler izoalloksazin halka sistemi içerirler.

• Flavin içeren koenzimler izoalloksazin halka sistemi içerirler.

• Hidrojenasyon ve dehidrojenasyon reaksiyonlarında rol oynarlar.

• Hem bir, hem de iki elektron transfer edebilme özelliğine sahiptirler.

• Flavinler koenzimlerin aksine enzime kuvvetle bağlıdırlar. Bu yüzden prostetik grup olarak değerlendirilirler.

• Glutatyon redüktaz,Lipoamid dehidrojenaz,Süksinat dehidrojenaz, Asetil-CoA dehidrojenaz, Amino asit oksidaz gibi enzimlerin yapısında yer alırlar.

Karbonhidrat ve lipid metabolizmasında anahtar rol oynar

• Karbonhidrat ve lipid metabolizmasında anahtar rol oynar

Metilasyon reaksiyonlarında metil grubu donörü olarak iş gören biyomolekül S-adenozilmetiyonin’dir (SAM)

• Metilasyon reaksiyonlarında metil grubu donörü olarak iş gören biyomolekül S-adenozilmetiyonin’dir (SAM)

DNA, RNA, Proteinlerlerin metil türevleri ile Katekolaminler, Fosfolipidler ve Kreatin sentezinde rol oynar

• DNA, RNA, Proteinlerlerin metil türevleri ile Katekolaminler, Fosfolipidler ve Kreatin sentezinde rol oynar

Vucuda tiyamin olarak alınır ve fosforilasyon ile aktif formu tiyamin piro/di/fosfata dönüşür. α-keto asitlerin metabolik reaksiyonlarında rol oynar.

• Vucuda tiyamin olarak alınır ve fosforilasyon ile aktif formu tiyamin piro/di/fosfata dönüşür. α-keto asitlerin metabolik reaksiyonlarında rol oynar.

• Bu metabolik reaksiyonlar:

• Oksidatif dekarboksilasyon

• Non-oksidatif dekarboksilasyon

• Pentoz fosfat yolundaki transketolaz reaksiyonudur

Pentoz fosfat yoluyla glikolizi birbirine bağlayan reaksiyonların ilkinde, iki pentozdan gliseraldehid 3-fosfat ve sedoheptulaz 7-fosfat meydana gelir. Transketolaz iki karbonlu aldol grubu olan (glikoaldehit) biriminin transferini sağlar

• Pentoz fosfat yoluyla glikolizi birbirine bağlayan reaksiyonların ilkinde, iki pentozdan gliseraldehid 3-fosfat ve sedoheptulaz 7-fosfat meydana gelir. Transketolaz iki karbonlu aldol grubu olan (glikoaldehit) biriminin transferini sağlar

Pridoksal fosfat: 5 karbon ve tek bir N atomundan oluşan altı üyeli heterosiklik pridin halka yapısı içerir

• Pridoksal fosfat: 5 karbon ve tek bir N atomundan oluşan altı üyeli heterosiklik pridin halka yapısı içerir

• Tiamin difosfat: Tiazol halkası: 3 karbon atomu ile N ve S hetero atomlarını içeren, beş üyeli heterosiklik halka (tiazol halkası) ve bu halkaya bağlı 4 karbon ve 2 azot atomu içeren altı üyeli primidin halkasından oluşur.

Amino grubu bir α-amino asitten (glutamat), bir alfa keto aside (α-ketoglutarata) transfer edilir. Sonuçta yeni bir α-amino asit (aspartat) ve yeni bir keto asit (oksaloasetat) oluşur.

• Amino grubu bir α-amino asitten (glutamat), bir alfa keto aside (α-ketoglutarata) transfer edilir. Sonuçta yeni bir α-amino asit (aspartat) ve yeni bir keto asit (oksaloasetat) oluşur.

Amino asitlerin PLP varlığında dekarboksilasyonu sonucunda primer aminler oluşur

• Amino asitlerin PLP varlığında dekarboksilasyonu sonucunda primer aminler oluşur

• Örnek: Serin’den etanolamin, glutamat’tan glutamin triptofandan triptamin sentezi

• Etanolamin fosfolipidlerin, glutamin nörotransmitter’lerin, triptamin seratonin ve melatonin hormonlarının yapısında yer alır.