Untitled Quiz

Kas Dokusu Biyokimyası

• Kas dokusu, vücut kütlesinin %40'ını oluşturur.
• Destek yapıyı oluşturur.
• İskelet ile kas dokusu vücudun hareketini sağlar.

Kas Hücreleri

• Üç çeşit kas hücresi bulunur: iskelet kası, kalp kası ve düz kas.
• İskelet kası somatik sinir sistemi tarafından uyarılır ve denetimi istemlidir.
• Kalp kası otonom sinir sistemi tarafından uyarılır ve denetimi istemsizdir.
• Düz kas otonom sinir sistemi tarafından uyarılır ve denetimi istemsizdir.

Kasların Enerji Kaynağı Olarak Kullandığı Maddeler

• ATP
• Depo glikojeni
• Kan glukozu
• Yağ asitleri
• Kreatin fosfat (yüksek enerjili fosfat sağlayıcısı)

Çizgili Kas Yapısı

• Çizgili kas, sarkolemma (çizgili kası çevreleyen zar) ve çok çekirdekli kas lifi hücrelerinden oluşur.
• Sarkoplazma (kas hücre sitoplazması) kas lifi (miyofibril) demetini, glikojen, ATP, fosfokreatin bileşikleri ve glikoliz enzimlerini içerir.

Çizgili Kasın Yapısal Birimleri

• A bandı (anizotropik band) polarize ışıkta çift kırılım gösterir.
• I bandı (izotropik band) polarize ışıkta değişiklik göstermez.
• H bandı A bandının merkez bölgesidir.
• Z çizgisi çizgili kasın yapı birimidir.
• Sarkomer iki Z çizgisi arasındaki bölgedir.

Miyofilamentlerin Özellikleri

• Miyofibriller iki tip filamentten oluşur: kalın filament ve ince filament.
• Kalın filament esas olarak miyozin içerir.
• İnce filament aktin, tropomiyozin ve troponin proteinleri içerir.
• Kalın ve ince filamentler çapraz köprüler ile etkileşir.
• Kas kasıldığında H bölgesi ve I bandı daralır; kalın ve ince filamentlerin uzunluğunda bir değişim olmaz.

Kas Proteinleri

• Kasın %75'i su, %20'si proteindir.
• Aktin ve miyozin kasın ana proteinleridir; ayrıca tropomiyozin ve troponin de çizgili kas ve kalp kasında bulunur. temek proteinlerdir.
• Aktin ince filamentin temel proteinidir ve toplam kas proteininin %20-25'ini oluşturur.
• Aktin G-aktin (globüler aktin) ve F-aktin (fibröz aktin) formlarında bulunur ve miyozine bağlanma bölgesi içerir.
• Aktin, tropomiyozin ve troponin ile birlikte ince filament yapısını oluşturur.

Miyozin

• Kas proteinlerinin %55'ini oluşturur.
• Kalın filamentleri oluşturur.
• En az 12 alt grup içerir.
• Miyozin II kas kasılmasında görevlidir.

Miyozin Yapısı

• Fibröz yapıda birbirine dolanmış iki sarmaldan oluşan bir kuyruğa ve sarmalların ucunda globüler bir baş kısmına sahiptir.
• Globüler baş, aktin bağlanma bölgesi ve ATP bağlanma bölgesi içerir.
• Miyozin 2 ağır zincir ve 4 hafif zincirden oluşur.
• İki adet globüler başı ve kuyruk kısmını oluştururlar
• Toplam 4 hafif zincir baş ve kuyruk arasında yer alır.
• 17 kDa olan hafif zincirler yapısal stabilitede rol alırken, 20 kDa olan hafif zincirler kas kasılmasını düzenler.

Miyozinin Tripsin ile Sindirimi

• Tripsin, miyozini sindirdiğinde hafif meromiyozin (LMM) ve ağır meromiyozin (HMM) oluşur.
• LMM suda çözünmez, ATPaz etkinliğine sahip değildir ve F-aktine bağlanmaz.
• HMM suda çözünür, ATPaz etkinliğine sahiptir ve F-aktine bağlanır.
• HMM, papain ile sindirilirse S-1 ve S-2 alt parçaları oluşur.
• S-1 ATPaz etkinliğine sahiptir.
• S-2 ATPaz etkinliğine sahip değildir ve fibröz yapıdadır.

Tropomiyozin

• a ve ẞ zincirleri içeren fibröz bir proteindir.
• F-aktine bağlanır ve aktin molekülündeki miyozin bağlanma bölgelerini kısmen kapatır.

Troponin

• Küçük, globüler bir proteindir,
• Hem tropomiyozine hem de aktine bağlanır ve miyozinin aktine bağlanmasını düzenler.

Troponin Alt Birimleri

• Troponin karması çizgili kasa özgüdür.
• Troponin T (TpT) tropomiyozine ve diğer troponinlere bağlanır.
• Troponin I (Tpl) miyozin ve F-aktin etkileşimini bloke eder.
• Troponin C (TpC) 4 molekül Ca2+ iyonu bağlar.

İskelet Kasında Kasılmada Ca2+'un Rolü

• Dinlenme durumunda sarkoplazmada Ca2+ konsantrasyonu 10-8-10-7 mol/L'dir.
• Sarkoplazmik retikulum içinde Ca2+ kalsekestrin proteinine bağlı olarak bulunur.
• Sarkolemma uyarılınca, uyarı T tübül sistemine iletilir ve sarkoplazmik retikulumdan Ca2+ serbestleştirici kanal ile Ca2+ iyonları sitoplazmaya salınır.
• Ca2+ iyonları TpC'ye bağlanır
• Ca2+ iyonlarının Ca2+-ATPaz ile sarkoplazmik retikulum içinde yeniden tutulmasıyla gevşeme meydana gelir.

Kas Kasılmasının Mekanizması

• S-1 miyozin başının F-aktin filamentlerine bağlanıp ayrılması ile kas kasılması gerçekleşir.
• Enerji ATP'den sağlanır.
• Hücre içi ATP düzeyi düşük olursa S-1 başına ATP bağlanamaz ve kas gevşemesi olmaz.
• Ölüm sonrası görülen rigor mortis kas katlığının bir sebebidir.

Çizgili Kasın Kasılma Mekanizması

1. Motor nöronun uyarılması
2. Nörotransmitterlerin salınımı ve bu nörotransmitterlerin reseptörler tarafından bağlanması
3. Membranda Na+ ve K+ iletkenliğinin artışı ile kas fibrillerinde aksiyon potansiyelinin oluşumu
4. T tübüllerinin depolarizasyonu ve sarkoplazmik retikulumdan Ca2+ salınımı
5. Ca2+ iyonlarının TpC'ye bağlanması ile aktin ve miyozin arasında çapraz bağların oluşması, kalın ve ince filamanların kayması ile kas kasılmasının gerçekleşmesi

Kalp Kası

• İskelet kası gibi çizgilidir.
• Aktin-miyozin-tropomiyozin-troponin içerir.
• T tübül sistemi gelişmiştir ve sarkoplazmik retikulum daha azdır.
• Kalp kasına kasılma için hücre dışı Ca2+ gereklidir.
• cAMP, protein kinazları aktive ederek hücre içi Ca2+ düzeylerini ayarlar.

Düz Kas

• Aktin, miyozin, tropomiyozin içerir ancak troponin içermez.
• Düz kastaki miyozin hafif zincirleri iskelet kasındakinden farklıdır.
• Düz kas kasılmasında da Ca2+ iyonları rol oynar.
• Düz kas miyozini, miyozinin F-aktine bağlanmasını engelleyen bir hafif zincir (p-hafif zincir) içerir.

Düz Kas Kasılması

• Ca2+ kasılmada rol oynar.
• Kalmodülin Ca2+ bağlar ve miyozin hafif zincir kinazı aktive eder.
• Miyozin hafif zincir kinaz, p-hafif zincirini fosforilleyerek miyozin ve F-aktinin etkileşmesini sağlar.

Düz Kasta Kaldesmonun Rolü

• Kaldesmon, Ca2+' bağımlı olarak düz kas kasılmasının düzenlenmesinde rol oynar.
• Düşük Ca2+ konsantrasyonunda tropomiyozin ve aktine bağlanarak bunların miyozinle etkileşimini engeller.
• Ca2+ konsantrasyonu artınca Ca2+-kalmodulin kompleksi kaldesmona bağlanır ve aktinden serbestleşmesini sağlar.
• Aktin, miyozine bağlanır ve kasılma gerçekleşir.
• Kaldesmon fosforillenme ve defosforillenmeye de uğrar.
• Fosforillendiğinde aktini bağlayamaz ve kas kasılır.

Kasta Enerji Üretimi

• Aerobik Ortamda:
  • ATP üretimi oksidatif fosforilasyon ile gerçekleşir.
  • O2 kastaki miyoglobinden sağlanır.
  • Substrat olarak kan glukozu ya da glikojenden elde edilen glukoz ve yağ asitleri kullanılır.
  • Kreatin fosfat yüksek enerjili fosfat sağlayıcısıdır.
• Anaerobik Ortamda:
  • Şiddetli egzersiz sonucunda kasta ATP tükenince kreatinin fosfat ADP'den ATP yapımında rol alır.
  • O₂ yeterli olmadığında anaerobik glikoliz ile enerji elde edilir.

Kasta Temel Enerji Kaynakları

• İskelet kasında:
  • Hafif kas işinde enerjinin %60'ı yağ asitleri ve keton cisimlerinden sağlanır.
  • Ağır ya da uzun kas işinde enerjinin %50'si kas glikojeni ve kan glukozundan sağlanır.
• Kalp kasında:
  • Dinlenme halinde yağ asitleri, keton cisimleri ve laktat kullanılır.
  • Ağır iş yükü ya da açlık durumunda glikojen kaynaklı glukoz kullanılır.
• Düz kasta:
  • Yavaş kasılmada yağ asitleri, keton cisimleri ve az miktarda glukoz kullanılır.

İskelet Kası Lifleri

• Tip 1:
  • Miyoglobin ve mitokondri içerir.
  • Kırmızı renklidir.
  • Nispeten aralıksız kasılmadan sorumludur.
  • Aerobik glikoliz ile enerji üretir.
  • Maraton koşan atletlerin bacak kaslarında oranı fazladır.
• Tip 2:
  • Miyoglobin içermez, az sayıda mitokondri içerir.
  • Beyaz renklidir.
  • Kısa süreli kasılmadan sorumludur.
  • Anaerobik glikoliz ile enerji üretir.
  • Kısa mesafe koşucularının bacak kaslarında oranı fazladır.

Sinir Dokusu Biyokimyası

• Duyular, çevre ve organizma arasındaki iletişimi sağlar.
• Özelleşmiş hücreler içerir.
• Nöron hücre gövdesi, dendritler ve aksondan oluşur.
• Nöronlar fonksiyonlarına göre üç gruba ayrılır:
  • Duyusal nöronlar (duyuların alınmasını sağlarlar)
  • Motor nöronlar (beyinden gelen komutları kas ve salgı bezlerine iletirler)
  • Ara nöronlar (duyu nöronlarından gelen bilgileri motor nöronlara aktarırlar)
• Nöronlar dışında nöronların aralarında yer alan ve yalıtımı sağlayan glial hücreler (Schwan hücresi, oligodendrosit, mikroglia, ependimal hücre ve astrosit) bulunur.

Beyin-Omurilik Sıvısı (BOS)

• Beynin dört ventrikülünde ve subaraknoid aralıkta sentezlenir.
• Omurilik kanalı ile beyin etrafında dolaştıktan sonra beyin zarında bulunan kanallardan geri emilir.
• Günde ortalama üretilip emilen BOS yarım litre kadardır.
• Renksiz, az miktarda glukoz ve protein içerir.

BOS'un Görevleri

1. Merkezi sinir sistemini akut kan basıncı değişimlerine ve mekanik travmalara karşı korumak
2. Kimyasal habercilerin taşınmasını ve metabolik atıkların uzaklaştırılmasını sağlamak
3. Beyin çevresindeki kimyasal ortamı dengede tutmak

Beynin Enerji Kaynakları

• Glukoz

• Keton cisimleri (uzun süreli açlık durumunda)

• Glukoz; GLUT-1 ile hücre arası sıvıya, daha sonra GLUT-3 ile nöron içine taşınır.

• Glial hücrelere GLUT-1 ile taşınır.

• Protein ve nörotransmitter yapımında yer alan amino asitler, beyin kapillerinde ikisi nötral, biri asidik, biri bazik amino asitler için olmak üzere 4 adet taşıyıcı sistemle beyine taşınır.

• Tüm pürinler, pirimidinler ve nükleozidler kan-beyin bariyerini aşarak beyine girebilirler.

• Beyinde karbamoil fosfat sentetaz I olmadığı için üre sentezi gerçekleşmez.

• Beyinde oluşan amonyak, astroglial hücrelerde glutamin sentetazın etkisiyle glutamata katılarak glutamine dönüştürülür.

Sinir Uyarısının İletimi

• Sinapslar iki nöronun birbiriyle ilişki kurduğu ve impuls iletiminin gerçekleştiği bölgelerdir.
• Uyarı nöronun presinaptik bölgesine geldiğinde nörotransmitterler sinaptik boşluğa salınır ve sonraki nöronu uyarırlar.
• Uyarı iletimi elektriksel uyarı ve kimyasal uyarı aracılığıyla gerçekleşir.
• Elektriksel uyarı hızlı ve uzun mesafelere iletimi sağlar.
• Kimyasal uyarı iki nöron arasında iletimi sağlar.

Elektriksel Uyarı

• Nöronun iç ve dış ortamında geçici akım değişikliği meydana gelir, plazma membranının elektriksel potansiyelini istirahat durumuna göre değiştirir.
• İstirahat durumunda sinir hücresinin iç kısmı negatif, dış kısmı ise pozitif olacak şekilde elektriksel dağılım meydana gelir.
• Yaklaşık 60-70 mV'luk bir elektriksel potansiyel fark oluşur.
• Membran lipidlerinin iyonların geçişinde bariyer oluşturması bu dağılım farkının ortaya çıkmasına neden olur.
• Bir uyarının olmadığı istirahat halindeki bu elektriksel fark istirahat membran potansiyeli olarak adlandırılır.
• Hücre içine ya da dışına iyon giriş çıkışı ile bu potansiyel fark bozulur.
• Depolarizasyon yük farkının azalmasıdır.
• Hiperpolarizasyon yük farkının artmasıdır.

Aksiyon Potansiyeli

• Akson boyunca meydana gelen elektriksel değişim dalgalarıdır.
• İyon kanalları sinir uyarısı sonucunda potansiyel farkta hızla geçici değişiklik olmasını sağlar.
• İki tür iyon kanalı vardır: sürekli açık (non-gated) iyon kanalları ve açılıp kapanabilen (gated) iyon kanalları.
• Sürekli açık iyon kanalları dış faktörlerden bağımsız çalışır.
• Açılıp kapanabilen iyon kanalları elektrik, mekanik ve kimyasal uyarılara duyarlıdır.
• İyon kanalları membrandan özgül iyonların geçişini, iyonların sitozolik derişimlerini ve membran potansiyellerini düzenler.
• Sinir membranlarının her iki tarafındaki iyonlar dengeli dağılım göstermez.
• Hücre dışında Na+ ve Cl- yoğun olarak bulunur.
• Hücre içinde K+ ve organik anyonlar yoğun olarak bulunur.
• İyonların hücre içi ve hücre dışı dağılımında etkili olan iki güç: kimyasal konsantrasyon farkı membrandaki kuvvet ile iyonları yüklerine göre haraket etmeye yöneltir.
• Örnek olarak; Klor iyonu hücre dışında yoğun olarak bulunur ve konsantrasyonunun az olduğu hücre içine doğru hareket eder fakat hücre içinde bulunan negatif yük fazlalığı klor iyonunu hücre dışına yönlendirir.
• Na+ ve K+ iyonları arasındaki dağılımın korunması Na+-K+ pompası ile gerçekleşir.
• Na+-K+ pompası hücre dışına Na+ çıkışını hücre içine K+ girişini sağlar ve ATP harcar.
• Sinir hücresine bir uyarı geldiğinde hücrenin istirahat membran potansiyeli değişikliğe uğrar.
• Depolarizasyon ile bazı voltaja duyarlı Na+ kanalları açılır ve membranın Na+ geçirgenliği artar.
• K+ ise K+ kanalları ile hücre dışına çıkarılır.
• Membranın repolarizasyonu iki mekanizma ile sağlanır:
  1. Depolarizasyon sırasında Na+ kanallarının yavaşça kapanması ya da inaktivasyonu
  2. Voltaja duyarlı K+ kanallarının geç açılması

Nörotransmitterler

• Sinaptik boşluğa salınan ve postsinaptik membran potansiyelinde değişikliğe yol açan moleküllerdir.
• Nörotransmitterler uyarıcı ya da inhibe edici etkiler oluşturur.
• Postsinaptik reseptör aktivasyonu ile gerçekleşen iki tip kimyasal ileti vardır.
• Transmembran yerleşimli protein yapısındaki reseptöre nörotransmitter bağlandığında reseptörün konformasyonu değişir.
• Reseptör, nörotransmitter bağlandığında voltaja duyarlı kanalların açılmasına ya da kapanmasına neden oluyorsa iyonotrofiktir.
• Uyarıcı sinaptik etki Na+ ve K+ kanalları açılır.
• İnhibitör sinaptik etki Cl- kanalları açılır.
• Reseptör, nörotransmitter bağlandığında hücre içi ikincil habercilerin (cAMP, inozitol trifosfat) kaskadını başlatıyorsa metabotroftir.
• Nörotransmitterler hücre gövdesinde sentezlenir, akson ucuna transfer edilir ve veziküller içinde depolanır.
• Uyarı ile Ca2+ miktarı artar ve nörotransmitterler veziküllerden sinaptik boşluğa salınır.

Nörotransmitterler

• Asetilkolin:
  • Kolin asetiltransferaz enzimi tarafından kolin ve asetil CoA'dan sentezlenir.
  • Asetilkolin sentezleyen nöronlara kolinerjik nöronlar denir.
  • Uyarı presinaptik nöronun uç bölgesine ulaştığında Ca2+ kanalları sayesinde salınımı ile kolinin veziküllerden sinaptik aralığa salınması uyarılır.
  • Asetilkolin, reseptörüne bağlanır ve hücre içine Na+, hücre dışına K+ akışına ve depolarizasyona neden olur.
  • Sinaptik aralıktaki asetilkolin miktarı repolarizasyonun gerçekleşmesi için asetilkolin esteraz enzimiyle düşürülür.
• Katekolaminler:
  • Epinefrin, norepinefrin ve dopamin katekolamin ailesi üyeleridir.
  • Tirozinden sentezlenirler.
  • a ve ẞ-adrenerjik reseptörlere bağlanırlar.
  • Periferik sinir sisteminde uyarıcı ve inhibitör etkileri, merkezi sinir sisteminde solunum stimülasyonu ve psikomotor aktivasyon etkileri vardır.
  • Katekolamin-O-metiltransferaz (COMT) ve monoamin oksidaz (MAO) enzimleri ile inaktif bileşiklere dönüştürülürler.
  • Parkinson hastalığında dopaminin az miktarda üretildiği tespit edilmiştir ve L-dopa verilerek tedavi edilir.
• Serotonin (5-HT = 5-hidroksi triptamin):
  • İki aşamalı olarak triptofandan sentezlenir.
  • Merkezi sinir sisteminde, trombositlerde ve enterokromaffin hücrelerde bol miktarda bulunur.
  • Kardiovasküler sistem, solunum sistemi ve bağırsaklar üzerine etki gösterir.
  • Serotonine yanıt vazokonstriksiyondur.
  • Monoamin oksidaz tarafından 5-hidroksiindol asetik aside (5-HIAA) dönüştürülür ve idrarla atılır.
• Histamin:
  • Histidinden dekarboksilasyonla oluşur.
  • İnflamatuvar ve alerjik reaksiyonlarda kuvvetli bir vazodilatördür.
  • Mast hücrelerinde ve bazofillerde sentezlenir.
  • Alerjiye cevap olarak salgılanır.
  • Beyindeki fonksiyonu tam olarak aydınlatılmamıştır ancak kan basıncı, ağrı eşiği, uyanıklık ve susama ile ilgisi olduğu düşünülmektedir.
• GABA (γ-amino butirik asit):
  • İnhibitör nörotransmitter'dir.
  • Glutamatın dekarboksilasyonuyla (glutamat dekarboksilaz enzimi ile) oluşur.
  • GABA-A ve GABA-B reseptörleri ile etkisini gösterir.
  • Düşük düzeyde üretilmesi epileptik nöbetlere neden olur.
  • GABA'nın transaminasyonu ile süksinit semialdehit oluşur, sonra bu molekül süksinata dönüşür ve sitrik asit döngüsüne katılır. Bu döngüye GABA shunt'ı denir.
• Glutamat, Aspartat, Glisin, ve Taurin diğer nörotransmitterlere örnek olarak verilebilir.