Biyokimyaya Giriş PDF

BİYOKİMYAYA GİRİŞ Dr Öğr Üyesi Nazife DERELİ 1 ✓17 yy’da Kimya = Simya ✓18.yy’da Kimya ve Simya ✓Biyokimya, başlangıçta organik kimyanın dalı (fizyolojik kimya) olarak gelişti ✓Biyokimya terimi, ilk olarak 1903'te Alman Kimyager Carl Neuberg tarafından türeti...

BİYOKİMYAYA GİRİŞ Dr Öğr Üyesi Nazife DERELİ 1 ✓17 yy’da Kimya = Simya ✓18.yy’da Kimya ve Simya ✓Biyokimya, başlangıçta organik kimyanın dalı (fizyolojik kimya) olarak gelişti ✓Biyokimya terimi, ilk olarak 1903'te Alman Kimyager Carl Neuberg tarafından türetildi; Yunanca; bios (yaşam) + chymos (su) ✓1940'larda Klinik Biyokimya özerk bir alan olarak gelişti. 2  Biyokimya? Bios: Yaşam Biyokimya: Yaşamın Kimyası. Biyolojini dili. Canlıların kimyasal yapısını, kimyasalların canlı organizmadaki işlevlerini inceler Biyokimya açısından yaşam; Yüzlerce biyokimyasal reaksiyon ve biyokimyasal süreç Vücudun temel işlevlerini anlamak için Biyokimya gerekli. Biyokimya, moleküler düzeyde hücrelerin işleyişi hakkında bilgi sağlar 3 Biyokimyanın kapsamı geniştir; ✓ Organik kimya ✓ İnorganik kimya ✓ Analitik kimya ✓ Moleküler biyoloji ✓ Hücre biyolojisi ✓ Moleküler genetik 4  Genel Biyokimya Bakteriyel Biyokimya; Mikroplarla ilgilenir. Bitki Biyokimyası; Bitkilerle İlgilenir. Hayvan Biyokimyası; Hayvanlarla ilgilenir. Endüstriyel Biyokimya; Mikroorganizmalarla ilişkili endüstriyel ürünlerle ilgilenir 5 Biyokimyanın Dalları 6 Tıbbi Biyokimya; İnsan vücudunun kimyasal temeli ile ilgilenir. Klinik Biyokimya; İnsan vücudunun klinik hastalıkları / patolojik durumları ile ilgilenir. Tıp alanında tanı, ayırıcı tanı, tedavi, tedavi takibi, hastalık seyri konusunda bilgi sağlar 7  Biyokimya Tarihindeki kilometre taşları Tıptaki araştırmaların büyük bir kısmı biyokimyaya dayanır 8  Biyokimya Bilmenin Amacı ve Hedefleri ✓ İnsan vücudunda oluşan çeşitli biyomolekülleri bilmek ✓ Biyomoleküllerin etki şeklini belirlemek ✓ Tüm organize biyokimyasal süreçleri tamamen anlamak ✓ Hastalık mekanizmalarını tanımlamak Vücudun temel işlevi, sağlık hali ve hastalık durumlarını iyi anlamak için biyokimyayı bilmek gerekir 9  Biyokimya Müfredatı ✓ İnsan vücudunun biyokimyasal bileşenleri ✓ Vücut hücrelerindeki etkileşimleri ✓ Normal sağlık, büyüme ve üremenin sürdürülmesi ve ilişkili hastalıklarla bağı 10  İnsan Vücudunun Biyokimyasal Bileşimi Kimyasal yapısı, özellikleri, fonksiyonları, metabolizması, ilgili bozuklukları ✓ Karbohidratlar (%2) ✓ Lipitler (%15) ✓ Proteinler (%15) ✓ Vitaminler ✓ Mineraller (%8) ✓ Su (%60) 11  Biyokimyanın Alfabesi Biyomoleküller için 30 öncü küçük molekül; ✓ 20 Amino asit ✓ 2 pürin bazı ✓ 3 pirimidin bazı ✓ Şekerler (glukoz, riboz) ✓ Palmitat ✓ Gliserol ✓ Kolin 12  Biyokimyanın Baş Oyuncusu SU Canlı organizmaların büyük bir kısmı sudan oluşur. Su, evrensel çözücüdür ✓ Biyokimyasal reaksiyonlar için çözücü ✓ Moleküllerin transportu ✓ Vücut ısısının düzenlenmesi ✓ pH dengesi ✓ Sindirim ve atıkların metabolizması 13  İnsan vücudundaki Biyomoleküllerin tanımlanması ✓ Biyomoleküllerin İzolasyonu ✓ Kimyasal yapıları ✓ Oluşum yolları ✓ Yerleşimleri, dağılımları ✓ Fonksiyonları ✓ Metabolize olma yolları ✓ Diğer moleküllerle etkileşimleri 14 ✓Öncü moleküller → kovalent bağlarla bağlanarak → Makromoleküller Proteinler, polisakkaritler, lipitler, nükleik asitler ✓Makromoleküller → nonkovalent kuvvetlerle → Supramoleküller Ribozomlar, lipoproteinler vb ✓Supramoleküller → birleşerek hücre yapısını oluştururlar 15  Biyomoleküller ve Beslenme Diyet Besinleri insan vücudunu oluşturur ve sağlığı korunmasını sağlar Sağlığın korunması için en önemli ön koşul, iyi kalitede ve uygun miktarda bileşenlere sahip optimal diyetin alınmasıdır Biyokimyasal araştırmalar ile; ✓ Diyet bileşenleri ✓ Bileşenlerin insan vücudundaki süreçleri incelenir; Sindirimi Emilimi Vücut tarafından kullanımı 16  Biyomoleküllerin Metabolizması Diyetten gelen biyomoleküllerin yolculuğu ✓ Yutma ✓ Sindirim ✓ Emilim ✓ Taşınma ✓ Alım (dolaşıma ve hücrelere) ✓ Vücutta besin bileşenlerinin özümsenmesi 17  Biyomoleküllerin Metabolizması Besinlerle alınan biyomoleküller; Karbonhidratlar, proteinler, lipitler Gastrointestinal sistemde küçük birimlerine sindirilirler; Primer metabolizma Emilirler, oksitlenirler → CO2 + NADH/FADH2 ; Sekonder metabolizma NADH/FADH2 mitokondride (ETZ) → H2O + ATP ; Tersiyer metabolizma 18  Biyomoleküllerin Katabolik ve Anabolik Yolları Metabolizma, anabolizma (sentez) & katabolizma (yıkım) Enerji bakımından zengin biyomoleküller, hücrelerde, ATP‘yi (kimyasal enerji biçimi) oluşturmak üzere yıkılır (katabolizma) Çeşitli biyomoleküller, insan vücudunun yaşamsal işlevlerini yerine getirmek üzere sentezlenir (anabolizma, biyosentez) ❖ATP (Adenozin Trifosfat); Hücrelerin enerji taşıyıcısıdır. çeşitli biyokimyasal aktivitelerde kullanılır Enerji gerektiren reaksiyonlar sırasında ATP’nin fosfat grupları kopar, enerji serbest bırakılır 19  Metabolizmanın Entegrasyonusı Sağlığın sürdürülmesi için biyomoleküllerin, koordine bir şekilde çalışması gerekir 20  Önemli Biyomoleküllerin Rolleri Hücrenin işlevi için gerekli dört ana organik bileşik sınıfı; Karbohidratlar primer enerji kaynağı olarak iş görür. Lipitler sekonder enerji kaynağı olarak iş görür. Proteinler yapısal ve fonksiyonel birimlerdir. Nükleik asitler genetik bilginin taşınması 21 Biyomoleküllerin Yapısal Sınıflandırılması 22  Karbonhidratlar Disakkaritler Sükroz Monosakkaritler Laktoz Glukoz Maltoz Fruktoz Galaktoz Polisakkaritler Nişasta Glikojen Oligosakkaritler Sellüloz (3-12 birim) 23 Lipidler 24  Petit ve Proteinler Oligopeptid: 2-20 birim Polipeptid : >20 birim 25  Nükleik Asitler Genetik materyali oluştururlar ✓ DNA, RNA ve Protein sentezi ✓ Gen ifadesinin düzenlenmesi 26 Vitaminler; Yağda çözünen / Suda çözünen vitaminler; yardımcı büyüme faktörleri olarak hizmet etmek gibi belirli işlevleri vardır. Koenzimler; Enzimlerin katalitik işlevlerini yerine getirebilmesi için ihtiyaç duyduğu organik moleküllerdir Örneğin, NAD⁺ ve FAD, hücresel solunumda önemli rol oynar. 27 28 Mineraller; İnorganik elementler majör ve minör tip olmak üzere, insan vücudunun inşasında ve işleyişinde önemli role sahiptir. 29 Mineraller 30 Enzimler; Metabolik yolların spesifik biyokimyasal reaksiyonlarını katalize eden biyokatalizörler ve metabolizmanın fonksiyonel birimleri olarak kabul edilen biyomoleküllerdir. 31 Enzimler, biyolojik sistemlerin katalizörleri ✓ Özelleşmiş biyomoleküllerdir ✓ Biyolojik reaksiyonları hızlandırırlar 32 Hormonlar; Endokrin maddeler, insan vücudunun kimyasal habercileri olan endokrin maddelerdir. İyi bir koordinasyon sağlarlar ve metabolizmanın enzim aktivitelerini düzenlerler. 33 ✓ Membran taşınım mekanizmaları ve sinyal iletimi ❖Hormon etkisinin biyokimyasal mekanizmaları-Hücresel homeostaz ❖Nörotransmitter fonksiyonları ✓ Oksijen taşınımı, Mitokondriyal solunum zinciri ✓ İmmun yanıt 34 Hormon etki mekanizmaları 35 Biyokimya, tıbbın hemen her konusu ile ilgilidir. Temelden -> -> -> Kliniğe her tıp alanıyla ilgisi vardır: Fizyoloji, Patoloji, Farmakoloji, İmmünoloji, Mikrobiyoloji, Toksikoloji, Genel Tıp, Halk Sağlığı, Tıbbi Genetik, İç Hastalıkları, Çocuk Sağlığı, Cerrahi, Nöroloji, … v.s. 36 Biyokimyanın tıptaki yeri gösteren örnekler 37 Biyokimya Laboratuvarlarında kullanılan temel yöntemler Biyomolekülleri ayırma ve saflaştırma yöntemleri ✓Kromatografi, elektroforez, ultrasantrifüj gibi Biyomolekül yapılarını tanımlama yöntemleri ✓Spektroskopiler, dizileme , x-ray kristallografi gibi Biyokimyasal işlemlerde çalışılmak üzere yapılan hazırlama yöntemleri ✓Homojenizasyon, organel izolasyonu, saflaştırmalar gibi 38  LABORATUVAR MALZEMELERİ Kullanım amaçları; kimyasalların aktarılması, saklanması, tartılması, ölçümü Yapıları; kimyasallarla reaksiyona girmeyen, dayanıklı malzemeden yapılmış cam, porselen ya da plastiktir (propilen ya da polistiren). 39 DENEY TÜPÜ ✓ Reaksiyonları gözlemek amacıyla kullanılan çeşitli uzunluk ve hacimdeki cam ya da plastik tüplerdir. ✓ Taban kısımları yuvarlaktır. ✓ En sık kullanılanları 15X1.5 cm ebadındadır. ✓ Ateşe dayanıklı pyrex camdan üretilmiş ve ölçekli çeşitleri, vidalı ya da tıpalı kapağı olanlar da vardır. 40 SANTRİFÜJ TÜPÜ ✓ Karışımdaki farklı fazları santrifüjleme ile birbirinden ayırmada kullanılan çeşitli uzunluk hacimdeki cam ya da plastik tüplerdir. ✓ Dip kısmında yüksek yoğunluğundan dolayı çöken pelleti, üstteki daha az yoğun süpernatandan ayırmak için kullanılır. 41 FALKON TÜPLERİ ✓ Çoğunlukla polipropilenden üretilmiştir ✓ Santrifüj tüpüne göre daha büyük hacimlidir ✓ Daha yüksek devirlerde çalışmaya olanak sağlayan kapaklı tüplerdir 42 EPPENDORF TÜPLERİ ✓ Az hacimli sıvıları (0.5-2 ml) santrifüj etmede ya da serum/idrar numunelerini dondurarak saklamada yararlanılan tek kullanımlık kapaklı plastik tüplerdir. 43 CAM PİPET, PUAR ✓ Hassas ve az miktardaki sıvı ölçüm ve aktarımında kullanılan cam ya da tek kullanımlık polistiren malzemelerdir. ✓ Pipetlerin üzerinde hangi hacimdeki sıvılarla çalışmak için uygun oldukları, hata payları ve kalibre edildikleri uygun sıcaklık bilgileri bulunur. 44 PASTÖR PİPETİ ✓ Sıvıların aktarılmasında kullanılan, çoğunlukla tek kullanımlık pipetlerdir. 45  OTOMATİK PİPET ✓ 0.5 l’den 1.0 ml’ye kadar değişen hacimlerde sıvı aktarımı için kullanılır. ✓ Tek kullanımlık plastik uç gerektirir. ✓ Kademeli pistona sahiptir. ✓ Sabit hacimli ya da ayarlanabilir hacimli olanları vardır. ✓ Çoklu ucu olanlara çok kanallı pipet denir. 46 BÜRET ✓ Titrasyonda hassas ayarlamalar için kullanılan, sıvı akışını kontrol edebilmek için boşaltma ucunda hassas bir musluk bulunan alettir. 47 DESİKATÖR ✓ Alt kısmına yerleştirilen nem tutucular yardımıyla üst kata yerleştirilen maddelerin nemini çekmek ya da maddeyi nemden korumak için kullanılan, vakumlu tipleri de olan ısıtılmaya dayanıklı kapaklı cam kaplardır. 48 HUNİ ✓ Geniş ağızlı bir kaptan dar ağızlı bir kaba sıvı aktarımında veya sıvı süzmede kullanılır. 49 MEZUR ✓ Sıvıların hacmini ölçmede kullanılır. ✓ Çok hassas olmayan ölçümler için uygundur ✓ Dereceli, cam ya da plastikten yapılmıştır. 50 ERLEN/ERLENMAYER ✓Çözelti hazırlama, saklama, kristalleşme ve özellikle titrasyonda kullanılır. ✓Taban kısmı düz, koni biçimi ısıya dayanıklı cam kaplardır. 51 BALON / BALON JOJE ✓ Balon; ▪ Alt kısmı düz olanlar toplama kabı olarak, ▪ Alt kısmı yuvarlak olanlar basınç ve sıcaklık değişimi olması öngörülen rekasiyonlarda, ▪ Armut şeklinde olanlar basıncın sabit olduğu reaksiyonlarda kullanılır. ✓ Balon joje: ▪ Standart çözeltileri ya da belli derişimlerdeki çözeltilerin hazırlanmasında kullanılan, balona göre daha uzun boyunlu kaplardır. 52 BAGET ✓ Kimyasal maddeleri karıştırmak için kullanılır. ✓ Kalın çubuklar şeklindedir. ✓ Cam yapılı olanlar tercih edilir. ✓ Boy ve çapları değişebilir. 53 BEHER Çözelti hazırlama, maddelerin karıştırılması, aktarılması, ısıtma ve kristalleştirme işlemlerinde kullanılır. 5-5000 ml arası değişen sıvı alabilen boyutlara sahip olabilir. İçerisindeki sıvıyı kolayca boşaltmak için geniş ağız kısmında oyuk bulunan tabanı düz, ısıya dayanıklı cam kaplardır 54 TÜP SPORU ✓ Tüplerin taşınmasında kullanılır. ✓ Masa üstünde ya da su banyosu ile çalışma esnasında tüplerin dik durması için gereklidir. ✓ Plastik ya da metalden malzemedir. 55 VORTEKS ✓ Dönen bir başlığa tüpün dokundurulmasıyla tüp içinde oluşan girdaptan yararlanarak karıştırmayı sağlar. ✓ Vortekste girdabın boyu tüpe dokunulduğu yere kadar çıkacağından dolayı kapaksız tüplerde sıvının sıçramaması için tüpün tutulacağı yere dikkat etmek gerekir. 56 MANYETİK KARIŞTIRICI ✓ Balık adı verilen plastik kaplı mıknatısın içine atıldığı çözelti kabındaki sıvıları girdap oluşturarak karıştırmaya yarayan alettir. 57 SANTRİFÜJ ✓ Merkez-kaç kuvvetinden yararlanarak çözeltilerin fazlara ayrılmasını sağlayan cihazdır. ✓ Revolverin etrafındaki yuvalara aynı hacimdeki tüplerin karşılıklı gelecek şekilde yerleştirilmesi gerekir. 58  ETÜV ✓ Isıtma ya da kurutma amacıyla kullanılan çok raflı fırındır. 59 SPEKTROFOTOMETRE ✓Çözücü bulunan bir küvet, ışık yoluna yerleştirilir ve ışığın yoğunluğu, I küvetinden geçtikten sonra ölçülür. 0 ✓Daha sonra, numunenin çözücü içinde çözülmesiyle oluşturulan çözeltiyi içeren bir küvet, ışık yoluna yerleştirilir ve ışığın küvetten geçtikten sonra yoğunluğu ölçülür. ✓Transmitans, t, değeri denklem ile hesaplanır, ancak sıvı numuneler için, absorbans, Abs değerinin kullanımı daha yaygındır. ✓Absorbans, Abs ve numune konsantrasyonu, C arasındaki ilişkiyi ifade eden denklem “Lambert-Beer yasası”olarak adlandırılır. Absorbans ve konsantrasyon arasında orantılı bir ilişki vardır ve bu kantitatif analizin temelini oluşturur.60 SPEKTROFOTOMETRE 61 OTOANALİZÖR 62 OTOANALİZÖR ENTEGRASYONU 63 İMMÜNASSAY CİHAZLARI 64 KAN SAYIM CİHAZLARI (HEMOGRAM) 65 PIHTILAŞMA TEST CİHAZLARI (KOAGÜLASYON) 66 YÜKSEK BASINÇLI SIVI KROMATOGRAFİSİ (HPLC) 67 GAZ KROMATOGRAFİSİ/KÜTLE SPEKTROFOTOMETRESİ 68 PCR CİHAZLARI 69  KAYNAKLAR Textbook of Biochemistry for Medical Student, DM Vasudevan Textbook of Biochemistry For Medical Students, D.M Vasudevan… Prof Dr Gürbüz Polat Ders Notları 70 Hiç hata yapmamış bir insan, yeni bir şey denememiştir. Albert Einstein Hata yapmaktan korkmayın;mçünkü gerçekte hata diye bir şey yoktur. Miles Davis Hatalar öğrenme yolundaki adımlardır. Socrates Hatalar insanı bilgelik yoluna götüren basamaklardır. Goethe Her insan hata yapabilir, yalnız akılsızlar hatalarında ısrar eder. Cicero #birtohumolsun 71