Element-Kalsiyum

KALSİYUM, FOSFAT, MAGNEZYUM, KÜKÜRT
Prof.Dr.Hafize Uzun
BİYOELEMENTLER

Vücutta bulunan elementler günlük gereksinimlerine göre
makro elementler (>100 mg ) ve mikro elementler (<100
mg ) olarak sınıflandırılabilir.

Vücut sıvı veya dokularında konsantrasyonları çok düşük
düzeylerde bulunan (mg/dL ve mg/kg) mikro elementler eser
elementler olarak da tanımlanmaktadır.
Mineraller
Sodyum (Na)
Potasyum (K)
Klor (Cl)
Magnezyum (Mg)
Kalsiyum (Ca)
Fosfor (P)
Bakır (Cu)
Demir (Fe)
Çinko (Zn)
Kobalt (Co)
Molibden (Mo)
Manganez (Mn)
Kadmiyum (Cd)
Lityum (Li)
Selenyum (Se)
Krom (Cr)
Nikel (Ni)
Vanadyum (V)
Arsenik (As)
Silisyum (Si)
Bor (B)
Kükürt (S)
İyot (I)
Flüor (F)
Na+, K+, Ca2+, Mg2+, Cl, HCO3, HPO42 önemli
elektrolitlerdir.
RDA - Recommended Dietary Allowance
ELEKTROLITLERIN FONKSIYONLARI
 Metabolik
olayları etkilerler.
 Ozmotik basıncın düzenlenmesinde rol oynarlar.
 Suyun vücut sıvı bölüklerine dağılımında etkili
olurlar.
 Asit-baz dengesinin düzenlenmesinde etkindirler.
 Kalp ve kas işlevlerinin düzenlenmesinde rol
oynarlar.
 Oksidoredüksiyon olaylarının düzenlenmesine
katkıda bulunurlar.
 Enzimlerin kofaktörü olarak görev alırlar.
KALSIYUM (Ca)
 Kalsiyum
vücutta en yüksek konsantrasyonda
bulunan katyondur.
 Sağlıklı bir erişkinin total vücut kalsiyumu 1200
g’dır.
 %99’u mineralize olmuş, kemiğin ve dişlerin
yapısında kristalize hidroksiapatit
[Ca10(PO4)6(OH)2] ve az miktarda da amorf
kalsiyum tuzları olarak bulunur.
 Fetusun
kıkırdak yapısında kollajenproteoglikan çok, Ca3(P04)2 azdır.
 Çocukluk çağında kollajen liflerinin arasına
Ca3(P04)2 kristalleri yerleşmeye başlar.
 Yaş ilerledikçe mineralizasyon artarak
hidroksiapatit kristalleri oluşur.
 Kemik dokusu dinamik ve iyi vaskülarize
olmuş canlı bir yapıya sahiptir.
 Ca2+ ve PO43- iyonları kemik ve kan arasında
gereksinime göre ve hormonal etkiyle geçiş
yapabilmektedir.


Vücutta iskelet sistemi başta olmak üzere yumuşak
dokularda ve hücre dışı sıvılarda bulunur.
İskelet sistemi, hücre içi ve hücre dışı sıvılara kalsiyum
sağlayan ana depo olarak fonksiyon görmektedir.
Ca2+ plazmada;
1. İyonize (serbest):İyonize olan ve difüze olabilen
Ca2+, total kan kalsiyumunun %50’sini oluşturur.
Fizyolojik olarak aktif olan, paratiroid hormon ve
kalsitriol tarafından konsantrasyonu düzenlenen
fraksiyondur.
2.Proteine bağlı: Proteine bağlı Ca2+ total kan
kalsiyumunun %40’ını oluşturur; bağlanmanın %80’i
albümin, %20’si globülinler ile olur.
3. Kompleks: Küçük inorganik ve organik anyonlar
(sitrat, bikarbonat, laktat ve fosfat) ile bağlanmış
olan Ca2+, total kan kalsiyumunun %10’unu
oluşturur.
Plazma total Ca2+ konsantrasyonu:
2.15-2.57 mmol/L veya 8.6-10.3 mg/dL’dir.
KALSIYUMUN FONKSIYONLARI


Kemiklerin ve dişlerin oluşumunda yapı taşı olarak
yer alır.
Kapiller damarların ve membranların geçirgenliğini
azaltır

Normal kas kasılması için gereklidir

Kanın pıhtılaşması için gereklidir



Hormonal etkinliklerin başlatılmasında ikinci /
üçüncü haberci
Sinir impulslarının naklinde etkindir.
Lipaz, ATPaz, süksinat dehidrojenaz gibi bazı
enzimlerin aktivatörüdür
KALSIYUM BAĞLAYICI PROTEINLER (CaBP)
En önemli görevi değişen sitozolik Ca2+
konsantrasyonunu kontrol etmek olmasına rağmen,
CaBP’lerin tüm fonksiyonları tam olarak
bilinmemektedir.
 CaBP’ler hücrede Ca2+ taşınımı ve tamponlanmasında
rol oynar,
 Ayrıca iyon kanallarının aktivitesini düzenleyerek Ca2+
girişinin kontrolünü sağlarlar.
 Bu proteinlerin eksikliği birçok patolojik duruma yol
açar.

Kalmodulin
Dört Ca2+ bağlama bölgesi bulunur. Ca2+ iyonunun
başlıca hücre içi reseptörü olan kalmodulin çeşitli
protein kinazların aktivitesini kontrol etmektedir.
Kalretisulin
Eritrositler dışında her hücre tipinde bulunur ve
başlıca görevi hücreiçi ve endoplazmik
retikulum(ER) Ca2+ konsantrasyonunu
düzenlenmektir. ER’den salınacak proteinlerin
kalite kontrolünde görev alan bir şaperondur.
Ca2+ bağlama ilgisi(afinitesi) düşük, ancak
bağlama kapasitesi yüksektir.
Kalsekestrin
İskelet ve kalp kası sarkoplazmik
retikulumunda en sık rastlanan CaBP’dir. Bu
protein elli kalsiyum bağlama bölgesi içerir.
Kalsekestrinin yüksek depolama kapasitesi
kasılma için gereken Ca2+ ’nın 20mM’a kadar
depolanmasını sağlar.
S100 protein
S100 protein ailesi ortak kalsiyum bağlayıcı en az yirmi
bir farklı proteinden oluşur. Bu protein iki kalsiyum
bağlama bölgesi içerir. S100 proteinleri farklı hedef
proteinlerle etkileşimlere girerek, protein fosforilasyonu,
immun cevap, büyüme, farklılaşma, hücre iskeleti
hareketi, enzim aktivitesi, Ca homeostazisi gibi çeşitli
fonksiyonlarda önemli rol oynar. Bu ailenin S100 diye
isimlendirilmesinin sebebi, %100 doygun Amonyum
Sülfat solusyonunda eritilebilir olmasıdır.
CA2+ METABOLIZMASI
 Besinlerle
alınan kalsiyum ince bağırsaklar
boyunca hem aktif transportla, hem de pasif
difüzyonla emilir.
 Kolondan da az miktarda kalsiyum emilimi
gerçekleşir.
 Emilimin %60' dan fazlası ince bağırsağın üst
kısımlarında, özellikle duodenumda gerçekleşir.
 Kalsiyumun bağırsaklardan aktif transportla
emilimini kalsitriol düzenler.
1,25-dihidroksikolekalsiferol ince bağırsaklardan
kalsiyum emilimini arttırır.
 Ayrıca kalsiyum emiliminde çeşitli besinsel faktörler
de rol oynar. Laktoz ve diğer şekerler su
absorpsiyonunu ve buna bağlı olarak kalsiyumun
pasif difüzyonunu arttırırlar.
 Lizin başta olmak üzere amino asitler ve proteinler
kalsiyum emilimini arttırır.
 Yüksek pH, kalsiyumla kompleks oluşturan oksalat,
fitatlar, serbest yağ asitleri ve fosfat gibi bileşiklerin
besinde fazla olması, ince bağırsaklardan geçis
süresinin azalması ise kalsiyum emilimini azaltır.

Kalsiyum vücuttan feçes, idrar ve az
miktarda ter ile atılır.
Erişkinde 24 saatte yaklaşık 10g kalsiyum
glomerüler filtrata geçer, 200mg idrara çıkar.
KALSIYUM METABOLIZMASI ÜÇ HORMON TARAFINDAN
DÜZENLENIR.
Kalsitriol (1,25-Dihidroksikolekalsiferol): Kemikten
kalsiyumu mobilize ederek kan kalsiyum düzeyini
arttıran bir hormondur. Ayrıca bağırsaktan Ca2+ ve PO43emilimini arttırır.
 Parathormon (PTH); Kan kalsiyum miktarını arttırıcı
bir etkiye sahiptir. 1,25-dihidroksikolekalsiferol sentezini
uyarmak suretiyle dolaylı olarak kan kalsiyum düzeyini
artırır ve kemikten kalsiyumu uzaklaştırır. Böbreklerden
kalsiyum geri emilimini ve fosfor atılımını sağlar.
 Kalsitonin: Kanda kalsiyum miktarını düşürücü ve
kemiğe kalsiyum yerleştirici etkisi yardır.

 Serum
kalsiyum düzeyinin normalden yüksek
olması hiperkalsemi
 Serum
kalsiyum düzeyinin normalden düşük
olması hipokalsemi
olarak tanımlanır.
HIPERKALSEMI NEDENLERI
 Hiperparatiroidizm
 Karsinoma
 Multiple
myelom
 Sarkoidoz.
 İdiyopatik hiperkalsemi
 Hipervitaminoz D
Plazmada kalsiyum %12-21mg’a kadar yükselebilir;
> %13 mg ise nöromüsküler uyarıda azalma olur.
HIPOKALSEMI NEDENLERI
Hipoparatiroidizm
 Raşitizm (D3-vitamini eksikliği)
 Ailesel renal hipofosfatemik raşitizm (D3-vitaminine
karşı direnç vardır)
 Malabsorbsiyon
 Böbrek hastalığı
 Pseudohipoparatiroidizm

Plazma Ca2+ konsantrasyonu < %7 mg ise tetani görülür.
BESINSEL KALSIYUM
 En

KAYNAKLARI
çok süt ve süt grubu maddelerde bulunur.
Et, yumurta, kuru fasulye, fındık, ceviz,
incir, lahana, turp, karnabahar, mercimek ve
yeşil sebzelerde bol miktarda bulunmaktadır.
Günlük kalsiyum ihtiyacı çocukluk çağında
hamilelik ve emzirme dönemlerinde artar.
Yaş <1 ise 360-540 mg/gün;
1-18 ise 800-1200mg/gün;
>18 ise 800 mg/gün ;
hamilelik ve emzirme. 1200 mg/gün’dür.
Kalsiyum eksikliğinde küçük çocuklarda
raşitizm, erişkinde osteomalasi oluşur.
Osteoporoz ( kemikde organik matriks kaybı
ve demineralizasyon) etiyolojisinde kalsiyum
eksikliğinin önemli bir yeri vardır.
Optimum Ca/Pi oranı 2/1 ’dir.
FOSFOR (P)
 Fosfolipidler
(lipoproteinler ve membranlar),
fosfoproteinler, nükleik asidler (DNA ve RNA),
serbest nükleotidler (ATP, CTP, GTP,UTP;
NAD,FAD,NADP) ve fosforillenmiş çeşitli
metabolitlerin yapısında bulunur.
 Kemik
dokusunda bulunan [Ca10(PO4)6(OH)2]
fosfat deposudur.
 Sağlıklı
bir erişkinde bulunan fosfatın (~ 1 kg )
%80’i Ca3(PO4)2 şeklindedir.
 Fosfat;
tersiyer fosfat ( PO43-); sekonder
fosfat ( HPO42- ) ; primer fosfat ( H2PO41-)
olarak bulunur ve inorganik fosfor- (Pi)
olarak tanımlanır.
 Pirofosfat
( P2O72- ) PPi şeklinde gösterilir.
 Organik
bileşiklerin yapılarında bulunan
fosfor organik fosfor olarak tanımlanır.
 HPO42-/H2PO41- idrarın
 Tersiyer
tampon sistemidir.
–kalsiyum fosfat halinde kemik ve
diş yapısında yer alır.
 Fizyolojik
olarak hücre içi ve dışında
fonksiyon görür, ana deposu iskelet
sistemidir.
 Hücre
dışı sıvıda inorganik fosfat
şeklinde çoğunlukla primer fosfat
(H2PO4) ve sekonder fosfat (HPO42)
olarak bulunur.
İnorganik fosfor plazmada;
çocuklarda 4,5-6,5 mg/dl
erişkinlerde 3,0-4,5 mg/dl’dir.
İNORGANIK FOSFORUN FONKSIYONLARI



Kemik ve dişlerin oluşumunda kalsiyum ile
birlikte rol alır
Kanın normal kalsiyum konsantrasyonunun
korunmasında gereklidir
Nükleik asitlerin yapı taşlarındandır
FOSFAT METABOLIZMASI
Fosfat iyonları jejunumdan emilir. Emilimini D vitamini
artırır.
 Fosfor metabolizması Ca metabolizması ile ilişkilidir.
 Diyetin Ca : Pi oranı bu minerallerin emilim ve
atılımlarını etkiler.
 Minerallerden birinin aşırı miktarda bulunması
durumunda diğerinin emilimi azalır.
 Her iki mineralin de emilimini artıran D vitamini yeterli
olduğunda emilim için optimal Ca : Pi oranı 1:1 dir.
 Emilim büyüme hormonu tarafından da artırılır.
 Diyette kalsiyum az ve asit fazla ise emilim azalır.

 Atılımının
çoğu idrarla H2PO41- ve HPO42şeklinde ve bir kısmı da feçesle olmaktadır.
 Glomerüler filtrasyona uğrayan fosfatın %85’90’ı böbrek tübülüslerinden reabsorbsiyona
uğrar.
 Bazı durumlarda fosfatlar Ca3(PO4)2 şeklinde
idrar yollarında çökerek kum ve taşları
oluştururlar.
 Ayrıca idrar pH’ı alkalik olduğunda
MgNH4PO4 (triple fosfat) kristallerine sıkça
rastlanır.


Serum inorganik fosfor düzeyinin normalden yüksek
olması hiperfosfatemi
Serum inorganik fosfor düzeyinin normalden düşük
olması hipofosfatemi
olarak tanımlanır
HIPOFOSFATEMI NEDENLERI
Oral veya intravenöz glukoz uygulanması, aşırı beslenmeye
bağlı olarak insülin salgılanması ve intrasellüler ortama
fosfat girişi.
 Solunumsal alkalozda intrasellüler pH’ın artması, glikolizin
hızlanması ve intrasellüler ortama fosfat girişi .
 Hiperparatiroidizm
 D-vitamin eksikliği ve raşitizm.
 Renal tübüler reaborbsiyon bozukluğu (DeToni-Fanconi
sendromu)
 Bağırsaklarda emilim bozukluğu (spru ve çöliyak hastalığı )
 Hipofosfatemide kas zafiyeti ve solunum bozukluğu görülür.

HIPERFOSFATEMI NEDENLERI
 İlerlemiş
böbrek hastalıkları.
 Hipoparatiroidizm.
 Fizyolojik büyüme devreleri.
 Akromegali.
 Pseuodohipoparatiroidizm.
 Hemoliz

Ağır böbrek hastalıklarında görülen asidozun başlıca
sebebi fosfat retansiyonudur. Bu durumda yumuşak
dokularda fosfat birikir ve hipokalsemi gelişir.
BESINSEL FOSFAT KAYNAKLARI
 Vücudun
fosfat ihtiyacı çeşitli besinlerle
kolayca sağlanır.

Özellikle süt ve süt grubu besinlerden
kalsiyum fosfokazeinat şeklinde alınmaktadır.
MAGNEZYUM (Mg)

Magnezyum
insan
vücudunda
en
yaygın
dördüncü,
intrasellüler alanda potasyumdan sonra ikinci en önemli
katyondur.

Erişkin sağlıklı bir kişinin vücudunda mevcut toplam Mg2+
miktarının
%60’ı Mg3(PO4)2 şeklinde kemikde,
%20’si iskelet kasında,
%19’u diğer hücrelerde
%1’i de ekstrasellüler sıvılarda
bulunur.
 Mg2+
ile Ca2+ birbirinin antagonistidir;
proteinler ve membranlardaki bağlanma
alanları için birbirleri ile yarışırlar,
membran permeabilitesi üzerine zıt
etkilidirler .
 Yeşil yapraklı bitkilerde fotosentez için
gerekli olan klorofilde magnezyumporfirin kompleksi halinde bulunur.
MAGNEZYUMUN FONKSIYONLARI
Enerji transferi, depolanımı ve kullanımı ile ilgili
enzimatik reaksiyonların katalizinden sorumludur.
 Hücre solunumu, glikoliz, kalsiyum ve sodyum gibi
diğer katyonların membrandan taşınmasında önemli
bir kofaktördür.
 Hücre içi kalsiyum iyon konsantrasyonunun dinlenme
sırasında düşük tutulmasını sağlamaktadır.



Sinir impulslarının iletilmesinde gerekli olan asetil
kolinin sentezinde ve yıkılmasında rol oynar
Kas-sinir uyarı denkleminin payda kısmında yer alır;
sinir sisteminin aşırı duyarlılığını azaltır.
 Plazmada
%5 mg üzerinde magnezyum
bulunması anestezi yapar .
 %20
mg’lık düzeye ulaşırsa derin komaya
yol açar.
Serum magnezyum düzeyinin normal değeri
1,7-3,0 mg/dL
Mg2+ METABOLIZMASI
 Gıdalarla
alınan Mg bileşikleri, midede HCl
yardımı ile iyonlara ayrılır.
 Alınan magnezyumun ~ %30’u emilir.
 Emilim ince bağırsaklardan olur.
 Besin maddesinin yüksek protein, (Ca2+) ve D3
vitamini içeriği magnezyum emilimini etkiler.
 Alkol magnezyumun emilimini azaltır.
 Başlıca atılım yolu böbreklerdir: aldosteron
atılımı ; PTH ise geri emilimini artırır.
 Ayrıca feçesle de atılım olmaktadır.
Serum magnezyum düzeyinin normalden yüksek
olması hipermagnezemi olarak tanımlanır
Serum magnezyum düzeyinin normalden düşük
olması hipomagnezemi olarak tanımlanır
HIPOMAGNEZEMI NEDENLERI
 Magnezyumsuz
uzamış intravenöz beslenme
 Akut alkol intoksikasyonu, kronik alkolizm ve
alkolik siroz
 Kalsiyum, D3vitamini ve protein içeriği yüksek
beslenme
 Malabsorbsiyon
 Hiperaldosteronizm
 Uzun süreli hiperparatiroidizm
 Diyabet koması
Hipomagnezemide metabolik ve nöromüsküler
bozukluklar görülür. Halsizlik, tremor,
hiperirritabilite, tetani, konvülsiyonlar ve sıklıkla
delirium, kardiyak aritmiler görülür.
HIPERMAGNEZEMI NEDENLERI
 Böbrek
yetersizliği, üremi
 Diyabetik asidoz
 Hipoaldosteronizm
 Dehidratasyon
Hipermagnezemide derin tendon refleksleri ve
solunum azalır, uyku hali ve halsizlik görülür.
BESINSEL MAGNEZYUM KAYNAKLARI
 Ceviz,
fındık, kakao,yeşil yapraklı sebzeler,
soya fasulyesi, fasulye, bezelye, deniz börülcesi,
deniz ürünleri, tahıllar magnezyum bakımından
zengin besinlerdir.
 Sert içme suları da yüksek konsantrasyonda
Mg2+içerir.
Günlük ihtiyaç 180-480 mg arasında değişir.
Klinik çalışmalar Mg2+ verilmesi ile Ca-oksalat
taşlarının oluşumunun engellenebildiğini, kan
basıncının ve inme riskinin azaltılabildiğini
göstermektedir.
KÜKÜRT (SÜLFÜR, S)




Kükürt, vücudun bütün hücrelerinde başlıca protein
yapısında bulunur ve insanlar doğadaki kükürtlü
bileşiklerden sadece proteinlerden yararlanırlar; sülfatlı
bileşiklerden yararlanamazlar.
Proteinlerde metionin ve sistein amino asitlerinin
yapısında; tiamin, biotin, lipoik asit, glutatyon, koenzim
A, kondroitin sülfat, taurokolik asit gibi bileşiklerin
yapısında bulunur
tiyo (HS), ditiyo (SS) ve metiltiyo (CH3S)
şeklindeki organik kükürdün çoğu, karaciğerde
inorganik sülfata oksitlenir.
İnorganik sülfatın bir kısmı kan dolaşımına geçerek
idrarla atılır; bir kısmı da fenol, krezol, indoksil gibi
maddeleri esterleştirerek zehirsizleştirmek için
kullanılır.
Kükürdün fonksiyonları
Kükürtlü biyomoleküllerin metabolizması sırasında
sülfat (SO42-) iyonunun oluşumu çok önemlidir.
 Sülfit oksidaz, molibden içeren bir enzimdir. Prematüre
bebeklerde ve enzimin konjenital eksikliğinde nörolojik
bozukluklar ve ölüm görülür. Bunu nedeni organizma
için toksik olan sülfitin birikimidir.
 Sülfat iyonu, bilirubin, fenol, krezol gibi metabolitlerin
detoksifikasyonunda görev alır. Bunun için aktif şekli
olan 3’-fosfoadenozin-5’-fosfosülfat (PABS)
dönüştürülmelidir. PABS, ayrıca mukopolisakkarit ve
sülfolipidlerin sentezinde sülfat vericidir.

Transmetilasyon reaksiyonlarında önemli bir metil
vericisi olan metyoninin metil grubunu aktarabilmesi
için ATP ile reaksiyona girerek S-adenozilmetyonine
(SAM)’a dönüşmesi gerekir.
 Enzimlerin yapısında bulunan (örneğin piruvat
dehidrojenaz ve yağ acil KoA sentaz enzim
kompleksIeri) sisteinin spesifik sülfidril grupları,
enzimlerin katalitik aktivitesinde önemli rol oynarlar.
 Koenzim A ve S-asetil lipoik asit yüksek enerjili acil·
tioester ara bileşiklerinin sentezinde kullanılan
kükürtlü bileşiklerdir.
 Bir tripeptid olan glutatyonunun (glisin-glutamatsistein) yapısında kükürt vardır.
 Safra tuzlarının konjugasyonunda rol alan taurin,
sisteinden sentezlenen kükürtlü bir aminoasittir.
 ETZ’de demir-sülfür bileşikleri halinde kükürt bulunur.

Metallotiyonein sisteince zengin bir proteindir,
Cu Zn, Cd ve Hg gibi divalent katyonları
bağlayarak toksik etki yapmalarını engeller.
 Ergotiyonein; hayvan ve insanlarda imidazol
halkası karbonuna –SH grubu eklenmesi ve
alaninin trimetillenmesi ile oluşur.

Kükürdün metabolizması
Besinlerle alınan sülfat bağırsaklardan çok az emilir.
Bu nedenle Mg SO4 laksatif olarak kullanılır.
 İdrarla kükürt, inorganik kükürt (sülfatlar); organik
bileşiklere konjüge sülfatlar (eteral kükürt) ve sistin,
taurin, sülfosiyanür, sülfürler, tiyamin, biyotin ve
lipoik asit gibi oksidayona uğramamış olan nötral
kükürt bileşikleri şeklinde atılır.
 İnorganik sülfatlar en yüksek oranda atılan kükürtlü
bileşiklerdir ve atılım proteince fakir bir beslenmede
çok azalır; konjüge sülfatların miktarları zehirleştirme
işlemlerine bağlı olarak değişir; nötral kükürt
bileşiklerinin atılımı ise diğerleri kadar değişkenlik
göstermez.

Vücutta sülfit oluşumu ve sülfit oksidaz ile
sülfata dönüşümü
TEŞEKKÜRLER...