Tıbbi Biyokimya: Nefrojenik Diyabet İnspiratus

Nefrojenik Diyabet İnsipidus

• İdrarın konsantre edilmesi veya hücre dışı sıvı ozmolaritesindeki hafif değişikliklere adapte olma yeteneğinde yetersizlik.
• Renal tübüler ozmoreseptörlerin antidiüretik hormon (ADH) tepkisizliği nedeniyle ortaya çıkar.

Su Molekülü ve Özellikleri

• Su molekülünün molekül ağırlığı 18 g/mol'dür.
• Polar maddeler ve iyonlar için etkili bir çözücüdür.
• Zayıf iyonlaşma yeteneği bulunmaktadır; H+ ve OH- iyonları oluşturabilir.

Biyolojik Olaylar ve Nükleofiller

• Nükleofiller arasında fosfatlar, alkol ve karboksilik asitlerin oksijen atomları bulunur.
• Tiyollerin sülfürü ve aminlerin nitrojen atomları da nükleofiller olarak etkinlik gösterir.
• Elektrofiller arasında karbonil karbonları (amitler, esterler, aldehitler, ketonlar) ve fosfoesterlerin fosfor atomları yer alır.

Suyun Disosiasyonu

• Su molekülleri ortamda proton alıcı veya verici olarak hidronyum (H3O+) veya hidroksil (OH-) iyonlarına ayrışabilir.
• Bu ayrışma geri dönüşümlüdür: H2O + H2O ↔ H3O+ + OH-.

Asit ve Bazlar

• Su molekülü asit olarak davranabilir: NH3 (baz) + H2O (asit) ↔ NH4+ + OH-.
• Reaksiyon sonucunda amonyum iyonu (NH4+) oluşur; NH3 baz olarak işlev görür.
• H2O asit, OH- ise onun konjuge bazıdır; her biri konjuge çiftler oluşturur.

Oksijen ve Elektronegatiflik

• Oksijen atomunun elektronegativitesi, hidrojen atomuna göre yüksektir (O: 3.5, H: 2.1).
• Bağ elektronları oksijene daha yakın olduğu için oksijen atomu kısmi negatif yük (-) taşırken, hidrojen kısmi pozitif yük (+) taşır.

Zayıf Asitler ve Titrasyon

• Zayıf asitlerin pKa değerleri, titrasyon grafiği kullanılarak belirlenir.
• Belirli volümde asit örneği, konsantrasyonu bilinen güçlü bir baz (genellikle NaOH) ile titrasyon edilir.
• NaOH, asidin nötralize edilip edilmediğini belirlemek için indikatör boya veya pH metre ile yavaşça eklenir.

Tamponlama Gücü

• Karbonik asit ve bikarbonat, vücutta ayrı ayrı düzenlenen yüksek tamponlama gücüne sahiptir.
• HCO3- zayıf baz olarak rol oynar (H tutan), H2CO3 ise zayıf asit olarak etki eder (H veren).

Bikarbonat-Karbonik Asit Sistemi

• Ekstrasellüler sıvıda en önemli tampon sistemi olarak bilinir.
• T.C.ESS'nin pH'ı arttığında, hücre içinden dışarı H iyonları pompalanır.

pH Kontrolü ve Asit-Baz Denge

• CO2 ve [HCO3-] düzeyleri kontrol edilmesi gereken önemli parametrelerdir.
• Plazma ve hücreler arası sıvının pH aralığı 7,35 – 7,45'tir.
• Plazma pH'ı 7,35'in altına düştüğünde asidoz (asidemi) gelişir.
• Plazma pH'ı 7,45'in üzerine çıktığında alkaloz (alkalemi) gelişir.
• Bu pH sınırlarının değişmesi, tüm vücut sistemini etkiler.

Hidrojen Bağları

• Hidrojen bağları, bir hidrojen atomunun iki elektronegatif atom arasında bulunduğu bir etkileşimdir.
• Bir elektronegatif atoma kovalent bağ ile, diğerine elektrostatik çekim kuvveti ile bağlıdır.

Dipol Momenti

• Dipol momenti, molekülün yük dağılımındaki farkın derecesini gösterir.
• Su molekülü açısal yapıda olduğundan, dipol momenti yüksektir.

Osmotik Basınç

• Suyun kompartmanlar arasında yer değiştirmesini sağlar.
• Yüksek yoğunluktan düşük yoğunluğa, yarı geçirgen zar aracılığı ile taşınır.
• Osmotik basınç, suyun membran boyunca hareketini engelleyebilmek için gereken dirençtir.

Su Moleküllerinin Ayrışması

• Su molekülleri proton alıcı veya verici olarak davranır.
• Hidronyum (H3O+) veya hidroksil (OH-) iyonlarına ayrışırlar.
• Bu ayrışma geri dönüşümlüdür; denklemi H2O + H2O ↔ H3O+ + OH- şeklindedir.

Asit ve Bazlar

• Asidin belirli bir volümüne NaOH eklenmesiyle pH ölçümü yapılır.

Henderson-Hasselbalch Denklemi

• Herhangi bir pH’da proton donör ve proton akseptörün molar oranını hesaplar.
• Bu denklemin kullanımı, asit-baz dengesinin anlaşılmasına yardımcı olur.

Hidrojen Bağları

• Dipol-dipol etkileşimi sonucu oluşur; hidrojen atomu iki elektronegatif atom arasında yer alır.
• Bir atomla kovalent bağ, diğer atomla ise elektrostatik çekim kuvveti ile bağlıdır.

Dipol Momenti

• Molekülün yük dağılımındaki farkın derecesini gösterir.
• Su molekülü açısal yapıda olduğu için dipol momenti yüksektir.

Membran Proteinleri ve Lipidlerin Rolü

• Membran proteinleri belirli fosfolipidler varlığında iş görebilir.
• Protein kinaz C (PKC) gibi enzimler, membranın sitozolik yüzündeki özel lipid baş gruplarına bağlanır.
• PKC, fosfatidilserinin yoğun olduğu iç yüze bağlanır ve bu negatif yüklü fosfolipid varlığında aktifleşir.
• Membran fosfolipidleri hücre sinyalleşmesinde önemli bir rol oynar.

Hücre Ölümü ve Lipid A Simetrisi

• Hayvan hücreleri, lipid asimetrisini ölü hücreleri sağlam hücrelerden ayırt etmek için kullanır.
• Ölmekte olan hücrelerde, fosfatidilserin (PS) dış zar yüzeyinde görünür hale gelir.
• Bu PS dışa taşınması, enerji gerektiren bir enzim işlemiyle gerçekleşir.
• PS'nin dış zar yüzeyindeki varlığı, makrofajlar için bir sinyal görevi görür, böylece ölü hücreleri fagositoz eder.

Kolesterolün Membranlardaki Rolü

• Ökaryotik plazma membranları yüksek miktarda kolesterol içerir.
• Kolesterol, membran sıvılığını belirler, geçirgenliği azaltır ve dayanıklılığını artırır.

Ökaryotik Hücre Yapısı

• Ökaryotik hücreler, sitoplazma ve çekirdekten oluşur.

Sitoplazma

• Sitoplazma; organeller, inklüzyonlar, sitoiskelet ve sitozol içerir.

Organeller

• Mitokondri
• Ribozom
• Endoplazmik retikulum (GER ve DER)
• Golgi kompleksi
• Lizozom
• Peroksizom
• Sentriol

Sitoplazmik İnklüzyonlar

• Geçici ve cansız hücresel bileşenlerdir.
• Depolanmış hücresel bileşenler, glikojen, lipid tanecikleri, protein kristalleri
• Salgı granülleri
• Pigment granülleri

Sitoiskelet

• Mikrotübüller, mikrofilamentler ve ara filamentler içerir.
• Hücre şeklini belirler ve hücre hareketine katılır.

Çekirdek (Nukleus)

• Çekirdek zarfı, kromatin, çekirdekçik ve çekirdek matriksi içerir.

Hücre Membranı (Plazma Membranı)

• Hücre membranı, plazmalemma olarak da adlandırılır ve yaklaşık 75-80 Aº kalınlığındadır.
• Elektron mikroskobu ile görülebilir.

Membran Varlığını Gösteren Deneyler

• Mekanik mikromanipulasyon (1926 Chamber)
• Fizyolojik deneyler (hipotonik, hipertonik ortamlarda hücrelerin şişme ve büzülmesi)

Hücre Membranının Fonksiyonları

• Sitozol ve dış ortam arasındaki farklılığı sürdürür.
• İyon ve makromolekül trafiğini kontrol eder.
• Hücre-hücre tutunması ve adhezyonu sağlar.
• Hücre-hücre haberleşmesini düzenler.
• Hücre tanımasını sağlar (antijenik makromoleküller içerir).
• Reseptörler aracılığıyla hücre dışındaki sinyalleri (örneğin hormonlar) alır.

Biyolojik Membranların Genel Yapısı

• Tüm biyolojik membranlar, lipid ve protein molekülleri içerir.
• Genel yapı: Çift tabakalı bir lipid tabakası içine gömülmüş protein molekülleri.
• Membranlar dinamik, sıvı (akışkan) yapılardır.
• Moleküllerinin çoğu hareketlidir.
• Asimetrik yapıdadır.

Sentetik Çift Tabakalı Lipidler (Yapay Membranlar)

• Lipozomlar: Yapay membranlar oluşturmak için kullanılan sentetik çift tabakalı lipidlerdir.

Lipid Asimetrisi

• Membranın iki tabakası farklı fosfolipid içeriğine sahiptir.
• Fosfatidilserin ve fosfatidiletanolamin sadece iç yaprakta bulunur.
• Fosfatidilkolin ve sfingomyelin ise dış yaprakta bulunur.
• Lipid asimetrisi, membran fonksiyonları açısından önemlidir.

Ökaryotik Membranlarda Farklı Fosfolipid Karışımı

• Ökaryotik membranların neden farklı fosfolipidlerin bir karışımını içerdiği sorusunun cevabı şu şekildedir:
  • Membran sıvılığını ve geçirgenliğini düzenlemek.
  • Hormonlar ve diğer çevresel kimyasalların sinyallerini almak ve hücre içine iletmek.
  • Ekstraselüler matriks elemanları için tutunma yerleri oluşturmak.

Membran Proteinlerinin Fonksiyonları

• Sitoiskelet elemanları için tutunma yerleri oluşturur.
• Hücrenin diğer hücrelere tutunmasını sağlar.
• Membrana bağlı enzimler olarak çeşitli kimyasal reaksiyonların katalizlenmesini sağlar.
• Hücrenin antijenik özelliklerinin sağlanmasını sağlar.

Nefrojenik diyabet insipidus, ADH'ye tepkisizlik nedeniyle ortaya çıkan bir durumdur. Bu quizde, renal tübüler ozmoreseptörlerin rolü ve idrar konsantrasyonu ile ilgili temel kavramlar ele alınmaktadır. Tıbbi biyokimya alanında önemli bir yere sahip bu konu ile bilgi dağarcığınızı genişletin.