porfirinlerin yapısal ve işlevsel özellikleri ı

PORFİRİNLERİN YAPISAL
VE İŞLEVSEL
ÖZELLİKLERİ I
Doç.Dr. Mustafa ALTINIŞIK
ADÜTF Biyokimya AD
2006
1
Porfirinler
porfirin halka sistemi içeren renkli maddelerdir.
2
Porfirin halka sisteminin en basit temel maddesi
pirol halkasıdır.
3
Dört pirol halkası metenil (=CH-, metin)
köprüleri ile birbirine bağlanırsa porfin
halka sistemi oluşur.
4
Porfin halka sistemindeki pirol halkalarına
çeşitli yan zincirlerin eklenmesiyle porfirin
halka sistemi oluşur.
Asetil (A) ve metil (M)
küçük takılardır;
propiyonil (P), vinil (V),
etil (E) ve oksietil
(EOH) büyük takılardır.
5
Porfirinler, porfirin halka sistemini oluşturan pirol
halkalarına bağlı takıların türüne göre isimlendirilirler ve
sınıflandırılırlar; ayrıca her sınıfın alt sınıfları vardır
takıların diziliş sırasına göre çeşitli izomer şekiller oluşur
ki doğada en çok tipI ve tip III izomer şekiller bulunur
6
Üroporfirinler (URO) koproporfirinler (KOPRO)
ve protoporfirinler (PROTO), üç ana porfirin
türüdürler.
7
Porfirin halka sistemindeki pirol halkalarının N
atomlarına Fe, Mg, Co, Zn, Ni, Cu gibi metallerin
iyonlarının bağlanmasıyla metalloporfirinler diye
tanımlanan çeşitli porfirin bileşikleri oluşur.
8
En yaygın olarak bulunan biyolojik
metalloporfirinler demir ve magnezyum
içerenlerdir.
9
Eritrositlerde bulunan ve kana kırmızı rengini
veren hemoglobinin yapısında bulunan hem,
önemli bir demir-porfirin bileşiğidir.
10
Hem, hemoglobin, kasların kırmızı rengini
veren miyoglobin, sitokromlar, sitokrom
oksidaz, katalaz ve peroksidaz gibi
enzimlerin yapısında bulunur.
Bitkilerin yeşil rengini veren klorofil,
magnezyum-porfirin bileşiğidir
11
Hem biyosentezi
Hem biyosentezi için temel prekürsör, glisin amino asididir.
Hem sentezinde ilk reaksiyon ve son üç reaksiyon
mitokondride, diğerleri sitoplazmada gerçekleşir
12
Hem biyosentezi için ilk
reaksiyon, mitokondride
glisin ile süksinilKoA’nın, -amino-ketoadipat üzerinden aminolevülinat (ALA)
oluşturmak üzere
reaksiyonlaşmasıdır.
PLP
ALA sentaz, porfirin
biyosentezinde hız
belirleyici enzimdir.
13
Mitokondride oluşan -aminolevülinat (ALA),
sitoplazmaya çıkar. Sitoplazmada, 2 molekül aminolevülinat (ALA), porfobilinojen (PBG) oluşturmak
üzere kondense olur. Reaksiyonu porfobilinojen sentaz
(ALA dehidrataz) katalizler
ALA dehidrataz, Zn2+ gerektiren sitozolik bir enzimdir; sülfhidril
grupları içerir; ağır metallerle inhibisyona çok hassastır. Kurşun
ile zehirlenmelerde ALA miktarı artar.
14
Dört molekül
porfobilinojen,
üroporfirinojen I
sentaz (porfobilinojen
deaminaz) ve
üroporfirinojen III
kosentaz etkisiyle
hidroksimetilbilan ara
ürünü üzerinden
üroporfirinojen III
(ÜRO III) oluşturur.
15
Üroporfirinojen III, üroporfirinojen
dekarboksilaz etkisiyle koproporfirinojen III’e
dönüştürülür.
16
Koproporfirinojen III, mitokondriye taşınır ve
burada mitokondriyal bir enzim olan
Koproporfirinojen oksidaz, koproporfirinojen
III’den protoporfirinojen IX oluşturur
17
Mitokondride protoporfirinojen oksidaz
etkisiyle, protoporfirinojen IX’dan
protoporfirin IX oluşur
18
Aktivite için redükleyici ajanlara gereksinim
gösteren ferroşelataz, protoporfirin IX içerisine
demir yerleşimini katalizler ve böylece hem
molekülü oluşur
Hem, ALA sentazın feedback inhibitörüdür.
19
Hem, ALA sentazın
feedback inhibitörüdür.
Mitokondride oluşan hem,
mitokondri dışında,
ribozomlarda sentez
edilmiş olan globin ile
birleşerek hemoglobin
oluşturur.
20
İnsanlarda hem biyosentezinde görevli bazı enzimlerde
genetik defekt olması durumunda, porfiriyalar diye
bilinen bazı genetik hastalıklar ortaya çıkar.
Kongenital eritropoetik porfiriya hariç tüm
porfiriyalar otozomal dominant kalıtılırlar.
21
Porfirialarda defektli enzim gerisindeki porfirinler ve
prekürsörleri vücut dokularında ve vücut sıvılarında
birikir.
22
Porfiriyalar, porfirinlerin ve prekürsörlerinin biriktiği
dokulara göre iki sınıfa ayrılabilir.
23
Porfirialarda biriken bileşiklerin toksik yapısına bağlı
olarak her bir porfiriyaya özgü semptom ve belirtiler
ortaya çıkar.
24
Porfiriyalarda mide bağırsak yakınmalarından abdominal
ağrı, en sık belirtidir. Kabızlık, mide bulantısı ve kusma
olabilir.
Porfiriyalarda otonom sinir sistemi anormallikleri olarak
taşikardi, hipertansiyon, terleme, idrar retansiyonu
gözlenebilir.
Periferal nöropati, ekstremitede ağrı, duyuda azalma, kas
zayıflığı, paralizi, görme kaybı, felç, koma, ADH’un
uygunsuz salınımı belirtileri ile ortaya çıkabilir.
25
Pb zehirlenmesi, porfirin metabolizmasında
sekonder bozukluğa neden olur.
ALA dehidrataz ve ferroşelataz aktiviteleri düşer.
Eritrosit Zn protoporfirini yükselir. İdrarda ALA
artar; PBG normaldir. Tanı için tam kanda Pb
ölçümü yapılmalıdır.
Hem prekürsörlerinin idrardaki normal değerleri
şöyledir: PBG 0-2 mg/gün, -ALA 1,3-7,0
mg/gün, üroporfirin < 40 g/gün, koproporfirin<
235 g/gün, protoporfirin 60 g/gün.
26
Hemoglobin
kanda eritrositlerde bulunan, kana kırmızı
rengini veren, demir-porfirinli bir bileşik
proteindir.
%g olarak kandaki hemoglobin
konsantrasyonunun normal değeri
yetişkin erkek için %14-18 g
yetişkin kadın için %12-15 g
çocuk için %12-13 g
yeni doğan için % 21 g kadardır.
27
Hemoglobin molekülü 4 hem ve 1 globin içerir
28
Hemoglobindeki 4 hemin her biri bir
protoporfirin III ve bir Fe2+ içerir.
Hemoglobin,
molekülünde içerdiği
toplam 4 adet Fe2+
sayesinde akciğerlerden
dokulara O2 molekülü
taşıyabilmektedir. 1
hemoglobin molekülü
toplam 4 adet O2
molekülü bağlayarak
taşıyabilir.
29
Hemoglobinin protein komponenti olan globin,
glisince fakir bazik amino asitlerce zengin bir
proteindir; 4 polipeptit zincirden yapılmıştır.
30
Çeşitli hemoglobin tiplerinde bulunabilen
polipeptit zincirleri -zincir, -zincir, -zincir, zincir olmak üzere dört tiptir.
31
Türlere özel hemoglobin tipleri, molekülündeki
globinin içerdiği polipeptit zincirleri bakımından
birbirlerinden farklıdırlar
32