Chapter 3 Cellular Structure, Proteins, and Metabolism
advertisement
Bölüm 03 Dersin Anahatları Hücresel Yapı, Proteinler, ve Metabolizma Eric P. Widmaier Boston University Hershel Raff Medical College of Wisconsin Kevin T. Strang University of Wisconsin - Madison 1 Copyright © The McGraw-Hill Companies, Inc. Permission required for reproduction or display. Hücrelerin Mikroskobik Gözlemi Fig. 3-1 2 Elektron Mikroskopisi Fig. 3-2 3 Hücre organelleri Fig. 3-3 4 Sitosol vs Sitoplazma Fig. 3-4 5 Membranlar • Membranlar hücrelerde önemli bir yapısal elemanı oluşturur. • Membranların fonksiyonları : 1. Moleküllerin geçişine seçici bir bariyer olma 2. Diğer hücrelerden gelen kimyasal sinyalleri algılama 3. Hücreleri, bağ-dokusu proteinlerinin oluşturduğu hücre dışı matrikse ve komşu hücrelere sabitleme 6 Membran (Zar) Yapısı • Bütün zarlar gömülü proteinleri ihtiva eden ikili bir tabaka halindeki lipit moleküllerinden oluşur. • Ana membran lipidleri fosfolipidlerdir. Fosfolipidler amfipatiktir. Plazma membranlarındaki fosfolipidler , polar olmayan yağ asiti zincirlerinin orta kısma yönlendiği çift-katlı tabaka biçiminde düzenlenir. Fosfolipidlerin polar bölgeleri zarın dış yüzeylerine doğru yönlendirilmiş olup hücre dışı sıvı ve sitozoldeki polar su moleküllerini kendine çeker. • Hücre içi zarlar, çok az kolesterol içersede plazma membran, önemli oranda kolesterol içerir. Kolesterol, plazma zarı fosfolipidleri ve belli sınıf proteinler ile birleşerek, çeşitli hücre içi organellere içeriğini taşımak üzere veziküller oluşturmak için plazma zarı bölümleriyle birlikte çalışmak için organize olmuş kümeleri oluşturur. 7 Membran (Zar) Yapısı • • • • membran proteinlerinin iki türü vardır :İntegral ve çevresel. İntegral zar proteinleri, zar lipitleri ile yakından ilişkilidir, lipid çift katmanını bozmadan membrandan çıkartılamaz ve amfipatiktir. İntegral proteinlerin çoğu tüm zarı kapsar ve transmembran proteinleri olarak anılır. Bu transmembran proteinlerin çoğu iki katmanlı lipit zarı bir kaç kez geçer. Bazı transmembran proteinleri, iyonların veya suyun zarı geçebilmesi için kanallar oluştururlarken diğerleri zardan kimyasal sinyallerin iletimi veya hücredışı ve hücre içi protein filamentlerinin plazma zarına sabitlenmesi ile ilişkilidir, Çevresel membran proteinleri amfıpatik değildir ve membran içindeki lipidlerin polar olmayan bölgeler ile bağlanmazlar. Bunlar membran yüzeyinde integral zar proteinlerinin polar bölgelerine bağlanırlar. 8 Membran (Zar) Yapısı Fig. 3-5ab 9 Membrana bağlı reseptörler Fig. 3-710 Integral Membran Proteinleri Fig. 3-8 11 Hücre Zarının İşlevleri Organeller ile sitozol arasındaki ve hücre içine ve dışına olan madde geçişini düzenler Hücre yüzeyine gelen kimyasal mesaj getirenleri saptar Zar bağlantılarıyla komşu hücreleri birbirine bağlar Hücreleri Hücre-dışı matrikse sabitler 12 Zarlar Arası bağlantı noktaları • Birçok hücre fiziksel arabağlantı tipleri ile birbirine bağlanır, dezmozomlar, sıkı bağ noktaları ve ara bağlantılar: • İntegrinler hücre dışı matris içinde spesifik proteinlere bağlanan ve bunların komşu hücreler üzerindeki zar proteinlerine bağlanmasını sağlayan plazma membranındaki transmembran proteinlerdir. 13 Dezmozomlar • Dezmozomlar plazma zarının sitoplazmik yüzeyi boyunca yoğun plaklar olarak bilinen protein birikimleri ile karakterize edilir. • Bu proteinler kadherinler gibi sabitleme noktaları olarak hizmet vermektedir. Kadherinler bitişik hücrelerden uzanan kadherinler ile bağlantı kurmak için hücre dışı uzay içine hücreden uzanan proteinlerdir. • Dezmozomlar tabii deri gibi, önemli miktarda gerilerek komşu hücreleri sıkıca birarada tutar. 14 Sıkı bağlantılar • Sıkı birleşmede aralarında hiçbir hücre-dışı boşluk kalmayacak şekilde, iki komşu plazma zarının dış yüzeyleri bir araya gelerek bağlanır. • disk şekilli bir membran alanına kısıtlanan dezmozomun aksine, sıkı bağlantı hücrenin tüm çevresi etrafında bir bant içinde meydana gelir. 15 Ara bağlantılar • Ara bağlantı komşu hücrelerin sitosollerini protein kanalları aracılığı ile birbirine bağlar. • Bağlanan iki zardan Connexinler iki hücreyi birbirine bağlayan küçük, protein kaplı kanalları oluştururlar. • Bu kanallar (yaklaşık 1.5 nm) küçük çaplı olup yalnızca Na + ve K + gibi küçük molekül ve iyonların, birbirine bağlanmış hücre sitosolleri arasında geçişine izin verirken büyük proteinlerin değiş-tokuşunu sınırlar. • Çeşitli hücre tipleri ara bağlantılara sahiptirler örneğin hücreler arasındaki elektriksel aktivitenin iletiminde önemli bir rol oynadıkları kalp kas hücrelerinde olduğu gibi,. 16 Zar bağlantıları Fig. 3-9 17 Çekirdek • Çekirdeğin birincil işlevi hücrelerdeki genetik bilginin ve depolama ve yen nesillere aktarılmasıdır. • DNA moleküllerinde kodlu bu bilgiler, aynı zamanda protein sentezi için kullanılır. • Çekirdeğin içerisinde, DNA, proteinler ile birlikte, kromatin adı verilen ve iplikçiklerden oluşan ince bir ağ oluşturur. • Hücre bölünmesi esnasında, kromatin iplikleri sıkıca yoğunlaşarak kromozom olarak bilinen çubuk biçimli gövdeleri oluşturanurlar. 18 Çekirdek • Çekirdeğin içinde en belirgin yapı çekirdekçik dir. • Bu, bir membranla çevrelenmeyen boyandığında koyu renkli olan lifli bölgedir. • Ribozomlar, denen sitoplazmik organellerde bulunan özel tip bir RNA nın oluşturulması için gerekli genleri ihtiva eden spesifik DNA bölgeleri ile ilişkilidir. • Bu RNA ve ribozomların protein bileşeni, çekirdekçikte bir araya gelerek, çekirdek zarındaki porlardan sitoplazmaya transfer edilir ve burada fonksiyonel ribozomları meydana getirir. 19 Çekirdek • Nükleer zar bir engel olarak Çekirdeği çevreler. • Nükleer zarf yüzeyi boyunca düzenli aralıklarla duran iki membrandan oluşur. Iki zar nükleer gözenekler olarak bilinen dairesel açıklıklarla birbirine birleşmiştir. • Sitoplazmada sentezlenen proteinlerin yapısını belirleyen RNA molekülleri bu nükleer gözenekler aracılığıyla çekirdek ve sitoplazma arasındaki hareket eder. DNA üzerinde çeşitli genlerin ekspresyonunu modüle eden proteinler, bu porlar vasıtasıyla, çekirdeğe doğru hareket ederler. 20 Çekirdek Yapıları Fig. 3-10 21 Ribozomlar • Ribozomlar hücrenin protein fabrikalarıdır. • protein molekülleri, Ribozomlar üzerinde, çekirdekteki DNA daki, haberciRNA molekülleri tarafından taşınan genetik bilgiler kullanılarak, amino asitlerden sentezlenir • Serbest ribozomlar üzerinde sentezlenen proteinler onların çeşitli fonksiyonları yerinegetirecekleri sitosol içine salınır. • Endoplazmik retikulum bağlı ribozomlar tarafından sentezlenen proteinler retikulumun lümeni içine geçer ve daha sonra Golgi aygıtına aktarılır. 22 endoplazmik retikulum • En yaygın sitoplazmik organel olan endoplazmik retikulumu oluşturan membrandan ağ Endoplazmik retikulumun iki farklı formu ayırt edilebilir. Kaba, ya da granüllü ve pürüzsüz veya düz • Kaba endoplasmic retikulumun sitozolik yüzeyine bağlı ribozomlar vardır, ve bir basık-kese bir görünümüne sahiptir. Kaba endoplazmik retikulum proteinlerin paketleme yeridir ve bunlar Golgi aygıtında işlemden sonra, ya hücre tarafından salgılanır ya da diğer hücre organellerine dağıtılır. • Düz endoplazmik retikulum yüzeyi üzerinde herhangi bir ribozomal parçacık bulunmaz ve dallı, boru şekilli bir yapıya sahiptir. Burası belli hidrofobik moleküllerin detoksifikasyonunda bir rol oynar, bazı lipit molekülleri sentezlenir ve aynı zamanda çeşitli hücre faaliyetlerini kontrolünü içeren kalsiyum iyonlarının depolalandığı ve salgılandığı yerdir. • 23 Endoplazmik retikulum Fig. 3-11 24 Golgi Golgi aygıtı yakından bakıldığında bir dizi kapalı bir kupa şekilli yapı oluşturan, hafif eğimli düzleştirilmiş zarsı keselerin üst üste yığını biçimindedir. Bu organel ile ilişkili özellikle de içbükey yüzeyine yakın, kabaca küre şeklinde, zar içindee bir dizi veziküller vardır. • Kaba endoplasmic retikulumdan Golgi aparatına gelen Proteinler bir Golgi bölmesinden diğerine geçerek bir dizi değişikliklere uğrar. Örneğin, karbonhidratlar glikoproteinleri oluşturmak üzere proteinler ile bağlar ve proteinin uzunluğu genellikle polipeptit zincirin uç kısımlarının kesilmesiyle kısaltır. • • • Golgi aygıtını değiştirilmiş proteinleri sıralayarak, çeşitli hücre organellerine veya kesecik protein içeriği hücrenin dışına serbest bırakılılmak üzere, plazma zarına doğru gidecek taşıma veziküllerini ayrı sınıflara ayırır, Proteinler içeren ve hücreden salgılanacak olan veziküller salgı vezikülleri şeklinde bilinmektedir. 25 Golgi Fig. 3-12 26 Endozomlar • Endozomlar plazma zarı ve Golgi aygıtı arasında uzanan membrana bağlı veziküler ve boru şeklindeki yapılardır. • Plazma zarından çekirdeklenen keseciklerin bazı türleri Endozomlar ile seyahat eder ve birleşir • Buna karşılık, endozom çekirdeklenen vezikülleri diğer hücre organelleri taşıdıktan sonra plazma zarına dönebilir. • Endozomlar, hücrelerdeki veziküler trafiği yönlendiren sıralama, değiştirme gibi görevlere katılmaktadırlar. 27 Mitochondria • Mitokondri yeni ATP molekülleri oluşturmak için besin moleküllerinin kimyasal bağlarından enerji transferi eden kimyasal süreçlere katılır. Hücrenin kullandığı ATP'nin çoğu hücresel solunum denilen bir süreç ile mitokondride oluşturulur, solunumda oksijeni tüketilirken, karbondioksit, ısı, ve su üretilir , • Mitokondri bir iç ve bir dış zar ile sarılmış, küresel ya da ince uzun, çubuk şeklinde yapıdadır. dış membran, düzken İç zar cristae olarak bilinen levha veya tübüller şeklinde katlanmış, matrix olarak bilinen iç mitokondrial bölmelere ayrılmış şekildedir • Mitokondri sitoplazmanın heryerinde bulunur. Daha az aktif hücrelerde daha az olsada büyük miktarda enerji kullanan bir takım hücrelerde (1.000 kadar) çok sayıda bulunmaktadır.. • 28 Mitochondria Fig. 3-13 29 lizozomlar • Lizozomlar tek zar ile sarılmış, küresel ya da oval şekilli organellerdir. • Tipik bir hücre birkaç yüz lizozom bulunabilir. Bir lizozom içinde çeşitli sindirim enzimleri ve asidik sıvı bulunurr. • Lizozomlar bir hücre tarafından yutulmuş olan bakteri ve ölü hücrelerden kalan enkazları yıkmak için görevlidir. Onlar da normal hücre organelleri hasar görmüş ve artık işlevini yapamaz durumdaki hücreler olabilir 30 Peroksizomlar • Peroksizomlar orta yoğunlukta, tek zarla çevrili oval şekilli organellerdir. • Peroksizomlar moleküler oksijen tüketir ve lipidler, alkol, ve potansiyel toksik maddeler de dahil olmak üzere yenilen organik moleküllerden hidrojeni kaldıran tepkimelerin gerçeleştiği yerdir. Reaksiyon ürünlerinden biri organele adını da veren hidrojen peroksit, H2O2, dir. Hidrojen peroksit yüksek konsantrasyonlarda hücre için toksik olabilir, ama peroksizomlar aynı zamanda hidrojen peroksidi yok etmek ve bu sayede toksik etkilerini önleyebilir. • • Peroksizomlar hücre daha sonra ATP üretmek için bir kaynak olarak kullanabileceği yağ asitlerini 2-karbonlu parçalara ayıran süreçlerinde olduğu yerdir. 31 Vaultlar • Vaultlar son zamanlarda tespit edilen ve protein ve bir tür RNA ‘dan(vaultRNA (vRNA) denilen ) oluşan sitoplazmik yapılardır. • Vault fonksiyonları tam olarak henüz bilinmesede, elektron mikroskobu kullanarak yapılan çalışmalar ve diğer yöntemler vaultların çekirdek gözenekleri ile ilişkili olduğunu ortaya koymuştur. • Bu vaultun sitosol ve çekirdek arasındaki moleküllerin taşınması için önemli olduğu hipotezine yol açmıştır. Buna ek olarak, en az vault, proteininin bazı ilaçlar için hücre hassasiyetinin düzenlenmesinde işlev gördüğüne inanılmaktadır. 32 Hücre İskeleti • Hücre iskeleti hücre şeklini korumak ve değiştirebilmek ve hücresel hareketler meydana getiren işlemleri ortaya çıkarann lifli bir ağdır. • Üç kendi çaplarına içerdikleri protein türlerine göre hücre iskeleti filamentleri 3 sınıf vardır. Boyutu için, inceden başlayarak, bunlar: (1) Aktin filamentler (mikrofilamanlar olarak da adlandırılır ) (2) Intermediate filamentler (3) mikrotübüller Aktin filamentler ve mikrotübüller hücre değişen ihtiyaçlarına göre hücre iskeleti çerçevesinin bu bileşenleri değiştirmek için izin hızla monte ve demonte edilebilir. Bunun aksine, orta filamanlar, bir kez monte edildikten sonra, kolay kolay demonte edilmez. • 33 Hücre iskeleti • Aktin filamanlar G-aktin (veya "küresel aktin") proteininin monomerlerinden oluşur. • G-aktin, F-aktin olarak bilinen iki büküm zincirlerinin bir polimer halinde birleştirmektedir, (" lifli"). • Bu filamanlar, tüm hücrelerin hücre iskeletinin önemli bir kısmını oluşturur. Bunlar, hücre şekli, Amipsi benzeri hareketleri ile hücrelerin hareket yeteneği, hücre bölünmesi ve kas hücre kasılmasında önemli rol oynar. 34 Hücre iskeleti • Ara filamanlar çeşitli proteinlerin bükülmüş şeritlerinden oluşur: • -Keratin • -Desmin • -Lamin • Bu filamentler de hücre şeklini ve çekirdeği sabitlemeye yardımcı katkıda bulunur. • Bu hücrelere önemli ölçüde mukavemet sağlamakta ve bunun sonucu olarak mekanik gerilmeye maruz hücrelerde özel bölgeler gelişmiştir (örneğin, dezmozom ile birlikte). 35 Hücre iskeleti • Mikrotübüller, tübülin denen proteinlerin alt birimlerini oluşturan yaklaşık çapları 25 nm, içi boş borulardır. • Bunlar hücre iskelet filamanların arasında en rijit olanlar olup silindir şeklini koruyacak şekilde bir çerçeveye sahiptirler, nöronların uzun işlemlerinde yer almaktadır. • Mikrotübüller da birbirine kaynaşık dokuz mikrotübül setinden oluşan Sentriyoller olarak adlandırılan iki küçük silindirik gövdeyi sarmalayan ve sentrozom, olarak bilinen hücrenin bir bölgesinden etraf doğru yayılır. 36 Hücre iskeleti • Sentrozom mikrotübül oluşmasını ve uzamasını düzenleyen amorf malzeme bulutudur. Hücre bölünmesi sırasında, sentrozomlan kromozomların ayrılması için kullanılan mikrotübüler mil liflerini oluşturur. • Mikrotübüller ve aktin filamentler de sitoplazma içinde organellerin hareketleri ile ilişkilendirilmiştir. Bu lifli elemanlar yollar oluşturur ve organeller bu izler boyunca , organellerin yüzeyine bağlı kontraktil proteinler tarafından itilir. 37 Hücre iskeleti • Sil, bazı epitel hücrelerin yüzeylerinden saç benzeri hareketli uzantılardır. Sentriyoller içinde bulunana benzer bir model içinde düzenlenmiş mikrotübüllerden bir merkezi çekirdeğe sahiptir. • Bu mikrotübüller, bir kontraktil proteini ile kombinasyon halinde, silya hareketlerini oluştururlar. • içi boş organların iç yüzeyi Silli epitel doku ile kaplıdır , silli epitel yüzeyi boyunca lümen içeriğini ileri ve geri dalga oluşturarak iter,. Buna bir örnek mukusun trakeanın yukarısındaki, akciğerlere zarar verebililecek solunan parçacıkları temizlenmesine yardımcı olan, bir silya-aracılı harekettir. 38 Hücre iskeleti Fig. 3-15 39 Proteinler • Proteinler organ fonksiyonu için hücre haberleşmesinden yeniden doku oluşumuna kadar, tüm fizyolojik süreçlere dahil olurlar • Hatırlayınız: DNA RNA Kopyalama/Transcription PROTEIN Çeviri/Translation 40 Protein Sentezi Fig. 3-16 41 Bir DNA şeridinde bir gen parçası Gen tarafından kodlanan Amino asit sırası Fig. 3-17 42 DNA kodları • DNA alfabesindeki dört bazın 64 farklı üç harfli kombinasyonlarıyla 64 üçlü kelime oluşturmak için düzenlenebilir. • Bir amino asit, genellikle birden fazla üçlü kelime ile tanımlanabilir. Örneğin, DNA üçlülerinden C-C-A, C-C-G, C-C-T ve C-C-C, dört adedi de amino asit glisini belirtir. • Sadece 64 olası üçlünün 61tanesi amino asitleri belirtmek için kullanılır. Amino asitleri belirtmeyen üçlüler, durdurma sinyalleri olarak bilinir. Bir cümlenin sonundaki nokta ile aynı işlevi yerine getirir -genetik bir mesajın sonu ulaşıldığını göstermektedir. 43 DNA’nın mRNA’ya kopyalanması DNA’nın kalıp olmayan şeriti DNA ‘nın kalıp şeridi Durdurma sinyali burda DNA polimeraz ve transkripsiyon faktörlerine bağlanma için baz diziliminin başlatıcısı Fig. 3-18 44 Spliceosomes Fig. 3-19 45 Fig. 3-20 46 47 48 Transcription/Kopyalama Büyüyen Polipeptit zinciri Tamamlanan Protein Serbest Ribozom altüniteleri Fig. 3-22 49 Splicing Fig. 3-23 50 Protein Sentezinin Düzenlenmesi Fig. 3-2451 Mutasyonlar • Bazı kimyasal maddeler ya da iyonize edici radyasyon nükleotid dizisi içindeki sıralamada bir değişiklik ile sonuçlanan DNA’da yapısal değişikliklere neden olabilir • Nükleotid dizisi içinde bir değişiklik, proteinin yapısındaki bir değişmeye yol açabilmektedir. • Protein yapısındaki değişiklikler hücre fonksiyonunu bozabilir veya hücrenin ölümüne neden olabilir. 52 Protein Bozulması • Farklı proteinleri farklı hızlarda yıkılırlar. • Bir denatüre protein hali hazırda daha sağlam bir konformasyonu olan bir proteinden daha kolay yıkılır. • Proteinler, ubikitin adlı küçük bir peptidin, proteine bağlanması ile yıkılması için hedeflenebilir. Bu peptit, proteini açan ve küçük peptidler halinde ayıran, ve proteazom olarak bilinen bir protein kompleksine proteini yönlendirir. 53 Protein salgılanması Fig. 3-25 54 Terminoloji • Bir ligand, aşağıdaki kuvvetlerden biri tarafından bir proteine bağlanan herhangi bir molekül ya da iyondur. (1) Ligand ve protein üzerindeki zıt yüklü iyonik ya da polarize gruplar arasındaki elektriksel çekim (2) iki molekülün üzerinde polar olmayan bölgeler arasındaki hidrofobik kuvvetler nedeniyle oluşan zayıf çekim • Kovalent bağlar içermeyen bu türden bağlar genellikle geri dönüşlüdür. • Bir ligantın, bir proteine bağlandığı bölgesi bağlanma bölgesi olarak bilinir. 55 Terminoloji • Bir protein, belirli bir ligand için, her biri özel bir kaç bağlanma bölgesi ihtiva edebilir veya aynı ligant için birden fazla bağlayıcı bölgeye sahip olabilir. • Tipik olarak, bir proteine bir ligandın bağlanması proteininin şeklini (konformasyonunu) değiştirir. Bu durumda, proteinlerin özel fonksiyonları liganda bağlı olarak, aktive ya da inhibe edilebilir. örneğin, bir enzim olması durumunda, ligand kaldırılana kadar konformasyondaki bir değişiklik enzimi daha aktif hale getirebilir. 56 Proteine Bağlanma: Kimyasal Özgünlük • iki proteinin bağ yapmak için , birbirine yeterince yakın olmalıdır, bu nedenle güçlü bağ yapabilmesi için yükleri ve şekilleri tamamlayıcı olmalıdır. • bir proteinin bağlanma yerinin spesifik ligandlara bağlanma kabiliyeti, kimyasal özgüllük olarak bilinir, Çünkü bağlanma yeri, bağın kimyasal tipini belirler, • Uygun bir şekilde bağlamak için proteinlerin doğru yapısal şekle sahip olması gerekir. • Bazı yerler sadece bir ligandı bağlarken, diğerlerine pek çok ligand bağlanabilir. Proteinlerin ve ilaçların şeklinin çok önemli omasının nedeni budur. Bir ilaç daha fazla yere bağlanırsa istenmeyen yan etkilerin ortaya çıkma ihtimali daha yüksek olur. 57 Proteine Bağlanma:Afinite(çekim) • Ligand-protein bağının gücü, afinite olarak bilinen bağlanma bölgesinin bir özelliğidir. • Bir ligand için bir bağlanma yerinin afinitesi, bir bağlı ligandın protein yüzeyini terk ederek proteini bağlanmamış duruma ne kadar büyük bir olasılıkla döndüreceğini belirler. • Bir ligandı sıkıca bağlayan bağlama yerlerine yüksek afiniteli bağlanma yeri; ligandını zayıf bağlayanlara düşük afiniteli bağlanma yeri denir. 58 Proteine Bağlanma:Afinite(çekim) Farklı proteinlerin aynı liganda bağlaması mümkün olabilir, yani, aynı kimyasal özgüllük ama aynı ligand için farklı afinitelere sahip olabilir. • Örneğin, negatif yüklü iyonize grubuna sahip bir ligant, pozitif yüklü bir amino asit yan zinciri içeren bir bağlanma yerine güçlü bir şekilde bağlanırken, ancak aynı şekle fakat pozitif yüke sahip olmayan bir bağlanma yerine daha az güçlü bir şekilde bağlanır. • • Afinite, fizyoloji büyük bir öneme sahiptir. Çünkü bir proteinin, bir ligand için yüksek afiniteye sahip bir bağlanma yeri varsa, proteine bağlanma için çok az ligand gerekli olur, • Örneğin, bir terapötik ilaç, bir proteine bağlanarak etki edebilir; Proteinin bu ilaç için yüksek bir afiniteli bağlanma yerine sahip olması halinde, genellikle bir hastalığı tedavi etmek için ilacın sadece çok küçük miktarlarda, alınması yeterli olur. Bu ise, istenmeyen yan etkilerin ortaya çıkma olasılığını azaltır. 59 Kilit ve Anahtar Bağlanma Fig. 3-26 60 Protein-Bağlanma Yerleri Fig. 3-27 61 Kimyasal Özgüllük Fig. 3-28 62 Affinite Fig. 3-29 63 Doyma • Çözelti içinde bağlanmamış ligandlar ve bunlara karşılık gelen protein bağlanma yerleri arasında bir dengeye hızla ulaşılır. • Doyma terimi,, herhangi bir anda işgal edilen toplam bağlanma yerleri oranını ifade eder • Tüm bağlanma yerleri işgal edildiğinde, bağlama yerleri nüfusu yüzde 100 doymuştur. mevcut yerlerin yarısı işgal edildiğinde, sistem yüzde 50 doymuştur vb. • bağlanma yeri yüzde doyma değeri iki faktöre bağlıdır. Çözelti içinde bağlanmamış ligandın (1) konsantrasyonu ve bir ligand için bağlanma yerinin (2) afinitesi. 64 Doyma Fig. 3-30 65 Yarışma Fig. 3-31 66 Allosterik Düzenleme • iki bağlanma yerine sahip bir protein, de yerlerden biri bir liganda bağlanınca diğer yer şeklini değiştiriyorsa allosterik modülasyonu gerçekleşir. • bir allosterik bir protein üzerindeki bir bağlantı yeri, Fonksiyonel (ya da aktif) yer olarak bilinir proteinin fizyolojik fonksiyonunu gerçekleştirir • Diğer Bağlanma yerine düzenleyici yer denir. Onun alosterik bağlanma için bir modülatör molekülü olarak bilinen ligandı düzenleyici yere bağlanır, şekli ve bu nedenle aktivitesini fonksiyonel yer modüle eder. 67 Kovalent Modülasyon • Kovalent modülasyon bazı protein yan zincirlerinin yüklü kimyasal gruplara kovalent bağlanmasıdır. • En yaygın türü bir fosfat grubunun eklenmesidir. Buna fosforilasyon denir. • Fosforilasyon (ekleme) ve defosforilasyon (kaldırma) enzimleri gerektirir. 68 Terminoloji • kinaz bir proteine bir fosfat grubu ekleyen bir enzimdir. • fosfataz, bir proteinden, bir fosfat grubunu uzaklaştıran bir enzimdir. • Bu enzimler kendi hedeflerini bulmak için proteindeki özgül dizileri tanırlar. 69 Allosteric Modulasyon & kovalent Modulasyon Fig. 3-32 70 Enzimler ve Hücresel Enerji • Hücresel metabolizma şunlardan oluşur: – Katabolizma:Organik moleküllerin yıkımı – Anabolizma:Organik moleküllerin sentezi 71 Kimyasal Tepkimeler • Kimyasal reaksiyonlar kimyasal bağları oluşturur ve kırar. • organik moleküllerin sentezi ve yıkımı kimyasal reaksiyonlar aracılığıyla gerçekleştirilir. 72 73 74 Kütle Eylem Yasası • Bir kimyasal reaksiyonun yönü, reaktant ve ürünlerin konsantrasyonları ile kısmen belirlenir. 75 Enzimler • Enzimler, protein moleküllerir, yani, bir enzim, bir protein katalizör olarak tanımlanabilir. • Enzimler aktivasyon enerjisini azaltarak biyolojik reaksiyonların daha yüksek bir reaksiyon hızı devam etmesini sağlarlar. • Fonksiyon için, bir enzim, reaktanlar ile temas durumuna gelmelidir, enzim aracılı reaksiyonlarda bu durumuna substratlar denir. • Substrat bir enzim-substrat kompleksi oluşturmak üzere enzime bağlanır ve daha sonra bu kompleks ürün ve enzimi serbest bırakmak için yıkıma uğrar. 76 Enzimlerin Katalize ettiği Biyolojik Tepkimeler Fig. 3-33 77 Doyma Fig. 3-34 78 Konsantrasyon ve Doyma Fig. 3-35 79 80 Kofaktör ve Koenzimler • Metal iyonları enzimler için kofaktör olarak işlev görürler • Organik moleküller koenzim olarak işlev görürler. • Koenzimler vitaminlerden elde edilir. – Örneğin, koenzimler NAD + '(nikotinamit adenin dinükleotit) ve FAD (flavin adenin dinükleotit), sırasıyla B vitaminleri, niasin ve riboflavin,den elde edilir. 81 Enzim-aracılı Tepkimelerin Düzenlenmesi • Enzim-bağlı reaksiyonlar üç ana faktör tarafından kontrol edilmektedir: – Substrat konsantrasyonu – Enzim konsantrasyonu – Enzim aktivitesi 82 Enzim-aracılı Reaksiyonların hızı Fig. 3-38 83 Çoklu enzim Reaksiyonları Fig. 3-39 84 Metabolik Yollar • çoklu enzim yolları, hücresel enerji transferini kapsar – yakıt moleküllerinin parçalanması sonucu salınan enerjinin ATP ye transferi 85 Hücresel Enerji Transferi Fig. 3-40 86 Aerobik (Oksijenli) Metabolizma Fig. 3-41 87 Anaerobik (oksijensiz) Metabolizma Fig. 3-42 88 89 90 Krebs Döngüsü Fig. 3-44 91 Elektron Taşıma & Oksidatif Fosforilasyon Fig. 3-45 92 93 karbonhidrat katabolizması Fig. 3-46 94 Glikojen Depolanması Fig. 3-47 95 glukoneogenez Fig. 3-48 96 Yağ Metabolizması Fig. 3-49 97 Protein ve Amino Asit Metabolizması Fig. 3-52 98 Yakıt Metabolizması Özet Fig. 3-53 99 100 mRNA’nın Proteine Tercümesi Fig. 3-21 101
