SlideShare a Scribd company logo
1 of 47
Download to read offline
BİYOLOJİK OKSİDASYON



Doç.Dr.Remisa GELİŞGEN
OKSİDASYON-REDÜKSİYON REAKSİYONLARI

 Elektronların bir atom veya molekülden bir diğerine
 geçişleri redoks reaksiyonu olarak adlandırılmaktadır.
 Redoks : e-transferi
 Bu reaksiyonlarda moleküllerden biri elektron
 kaybederek oksitlenmekte ( yükseltgenmekte ) diğeri
 elektron kazanarak redüklenmekte ( indirgenmektedir ).
 Oksidasyon : elektronların kaybı
 Redüksiyon : elektron kazanma
           Fe+2          Fe+3+e-
        Fe+2 + Cu+2         Fe+3 + Cu+
Bir molekülün oksidasyonuna daima bir elektron
alıcısının indirgenmesi eşlik eder.
Oksidasyon-redüksiyon reaksiyonlarındaki elektron
transferi doğrudan veya dolaylı olarak organizmada
gerçekleşen enerji olayları ile ilişkili olup, organizma
tarafından gerçekleştirilen işten sorumludur.
Fotosentez yapmayan organizmalarda elektronların
kaynağı indirgenmiş bileşiklerdir (besin maddeleri;
glukoz gibi)
Enzim katalizli oksidasyon reaksiyonları ile elektron
vericilerden (metabolik yakıt maddeleri) alınan
elektronlar bazı özel elektron taşıyıcılara (NAD+ , FMN,
FAD ) aktarılmaktadır.
Oluşan indirgenmiş ara ürünler (NADH, FADH2 )
elektronları mitokondride solunum zincirine aktarır.
Solunum zincirinde bir dizi kompleks üzerinden
elektronlar, en son moleküler oksijene taşınmaktadır.
Bu elektron akışına eşleşmiş olan proton hareketinin itici
gücü ile ADP+Pi’den → ATP sentezlenir.
Oksijenin elektronlara olan ilgisinin, elektron taşıyıcı ara
bileşiklerden daha yüksek olması, elektron transferinin
ekzergonik olmasına ve açığa çıkan enerjinin ATP
sentezinde kullanılmasına yol açmaktadır.
Oksidasyon reaksiyonları → enerji elde edilir.
İndirgenme reaksiyonları → enerjiye gereksinim
Redoks reaksiyonlarının özellikleri
  Oksidasyon-Redüksiyon reaksiyonları, iki yarı
  reaksiyonun toplamı olarak kabul edilir.
  Fe+2 + Cu+2           Fe+3 + Cu+1 ( tüm reaksiyon )
  İki yarı reaksiyon şeklinde tanımlanabilir:
  1. Fe+2         Fe+3+e-
   2. Cu+2 + e-          Cu+1
  AH2 + B            A + BH2

   1. AH2        2H+ + 2e-
   2. B + 2e- + 2H+      BH2
Oksidasyon-redüksiyon reaksiyonlarında;
elektron verici moleküller, redüktan (indirgen) ya da
redükleyici bileşik
elektron alan moleküller oksidan (yükseltgen) veya
oksitleyici bileşik
Redükleyici ve oksitleyici bileşik birlikte → Konjuge
redoks çifti
Örn : Fe+3/ Fe+2
     NAD+ / NADH
     FAD / FADH2
Çok sayıda biyolojik oksidasyon moleküler
oksijenin katılımı olmadan gerçekleşmektedir.

Dehidrogenasyonlar
Elektron transferi

     Elektronlar bir molekülden (elektron verici), diğer moleküle
     (elektron alıcısı) 4 farklı yoldan biriyle transfer olur:
     1. Doğrudan elektronlar olarak ;

     Fe2+ + Cu2+           Fe 3++ Cu+

     2. H atomları ( H+ + e- ) şeklinde ( FMN ve FAD bağımlı
     dehidrogenazlar )

     AH2        A + 2H+ + 2e-
     AH 2+ B         A + BH2

     A/AH2           Konjuge redoks çiftleri
     B/BH2
3. Hidrit iyonu ( H+ + 2e- ) şeklinde

NAD-bağımlı dehidrogenazlarla meydana gelir.



4. Doğrudan O2 ile reaksiyon

   R – CH3 + ½ O2            R-CH 2OH
   hidrokarbon                 alkol
İndirgeyici ekivalan:

  Reaksiyondaki transfer edilen elektrondur.
  Biyolojik sistemlerde, yakıt molekülleri enzimatik
  dehidrogenasyon ile 2 indirgeyici ekivalan ( 2
  indirgeyici eşdeğer ) kaybederler.
Standart redoks potansiyeli (Standart indirgenme
potansiyeli)

  Redüksiyon potansiyelleri elektronlara olan ilgiyi ölçer.
  Bir bileşik tarafından bir başka bileşiğin indirgenme olasılığını
  belirleyen bir parametredir.
  Redoks reaksiyonunun meydana gelmesi, her bir redoks çiftindeki
  elektron alıcısının elektronlara olan göreceli ilgisine bağlıdır. Bu
  ilginin ölçüsü standart redüksiyon potansiyeli, Eº olarak
  tanımlanmaktadır.
  Elektronların kazanım ve kayıpları için gerekli olan elektrik
  potansiyelleri, Volt (V) cinsinden ölçülmektedir.
  Redoks çiftleri elektron kaybetme eğilimlerinde farklılık gösterirler,
  bu eğilim o redoks çiftinin özelliğidir.
Redoks sistemlerinin birbirlerine göre durumları,
elektronların bir redoks çiftinden diğerine akış yönünü
önceden belirlemeyi sağlar.
Çeşitli redoks çiftlerinin redoks potansiyellerine göre en
negatif Eº’dan en pozitif Eº’a kadar sıralanabilir.
Eº değeri negatif olan bir sistem elektronlarını, daha
küçük negatif veya pozitif Eº değerine sahip bir sisteme
aktararak , onları indirgemektedir.
Daha büyük pozitif Eº değerine sahip olan, güçlü
yükseltgen bileşikler, başka atom veya iyonlardan
elektronları alarak onları yükseltgemektedir.
Bir redoks çiftinin Eº değeri ne kadar daha fazla
negatif ise o çiftin redüktan üyesinin elektron
kaybetme eğilimi o kadar fazladır.
Eº değeri ne kadar daha fazla pozitif ise redoks
çiftinin oksidan üyesinin elektron kabul etme
eğilimi o kadar fazladır.
Bu nedenle elektronlar daha negatif Eº’a sahip
bir konjuge redoks çiftinden, daha pozitif Eº’a
sahip çifte doğru hareket ederler.
düşük Eº e- yüksek Eº
Redoks reaksiyonunu oluşturan iki yarı reaksiyonun
redüksiyon potansiyellerindeki fark (ΔΕº), reaksiyon
sonucu ortaya çıkan serbest enerji değişimini ΔGº
vermektedir.
ΔGº = -n F (ΔEº)
n = tepkimede transfer edilen elektronların sayısı
F = Faraday sabiti (96,5 kJ/V.mol)
ΔΕº = elektron kabul eden çiftin Εº değeri-elektron veren
çiftin Eº değeri
ΔGº= standart serbest enerjideki değişim
Biyolojik öneme sahip bazı yarı reaksiyonların standart
redüksiyon potansiyelleri

Sistem                                    Eo Volt

H+ / H2                                    -0.42
NAD +/ NADH                                -0.32
Liopat ; oks / red                          -0.29
Asetoasetat / 3-hidroksibütirat            -0.27
Pirüvat / laktat                            -0.19
Oksaloasetat / malat                        -0.17
Fumarat / süksinat                          +0.03
Sitokrom b; Fe+3 / Fe+2                    +0.08
Ubikinon; oks / red                        +0.10
sitokrom c1; Fe+3 / Fe+2                   +0.22
Sitokrom a; Fe+3 / Fe+2                    +0.29
Oksijen / su                               +0.82
Biyolojik sistemlerde Eº’ , ΔG’
                      e-

Besin maddesi                     Elektron transport zinciri

            O2            e-          ADP+Pi          ATP
  (yüksek redüksiyon
     potansiyeli )                      mitokondri
Oksidoredüktaz’lar

     Oksidasyon, redüksiyona katılan enzimler
     oksidoredüktazlar olarak adlandırılır, 4 gruba
     ayrılır:

1.   Oksidazlar
2.   Dehidrogenazlar
3.   Hidroperoksidazlar
4.   Oksigenazlar
1. Oksidazlar

     Hidrojen alıcısı olarak oksijeni kullanarak bir substrattan
     hidrojenin uzaklaştırılmasını kataliz eder.
     Reaksiyon ürünü olarak su veya hidrojen peroksit oluşturur.
     Moleküler oksijen elektron alıcısı olup, oksijen atomları okside
     ürün yapısında yer almaz.

           AH2           ½ O2             AH2          O2
          (red)
                       oksidaz

           A             H 2O              A         H2O2
          (oks)
Bakır içeren oksidaz, Sitokrom oksidaz (Sitkrom aa3)

  Birçok dokuda yaygın olarak bulunan bir hemoprotein prostetik grup:
  Hemler ( hemave hema3) ,2CuA CuB
  Mitokondri iç membranında yer alan elektron transport zincirinin
  (solunum zinciri) son üyesidir.
  Substrat moleküllerinin dehidrogenazlarla oksidasyonu sonucunda
  ortaya çıkan elektronları, son alıcıları olan oksijene aktarılması
  reaksiyonunu kataliz eder.
  Enzim CO, CN- ve H2 S tarafından inhibe edilir.
  2 molekül Hem içerir, bunların her biri oksidasyon ve redüksiyon
  sırasında Fe3+ ve Fe2+ arasında dönüşen bir Fe atomu içerir.
  (Toplam 2 Fe atomu)
  2CuA ve hema3’e bağlı CuB olmak üzere 3 Cu atomu içerir.

   ½ O2 + 2 e-                 H 2O
              sitokrom oksidaz
Oksidazların bir çoğu flavoproteinlerdir:

  Flavoprotein yapılı oksidazlar prostetik grup olarak; FMN (Flavin
  mononükleotid) veya FAD (Flavin adenin dinükleotid) içerir.
  Riboflavin vitamininden (B2) sentezlenir.
  FMN veya FAD, kendi apoenzim proteinine oldukça sıkı bağlıdırlar
  Flavoproteinin aktif bölgesinin bir parçası (prostetik grup)
  Nikotinamid nükleotidlerinden farklı
  İzoalloksazin halkası + Ribitol-P: FMN
                        (şeker alkolü)
  FMN + AMP : FAD
  Hidrojen taşıyıcıları
  Birçok flavoprotein yapılı oksidaz kofaktör olarak bir veya daha fazla
  metal içerir. Bunlar metalloflavoproteinler olarak isimlendirilir.
L-amino asid oksidaz : FMN’ye bağlı bir enzim, böbrekte
                        L-amino asidlerin oksidatif
                        deaminasyonu
Ksantin oksidaz : Mo içerir.
                 Pürin bazlarının      ürik aside
                 çevrilmesinde
                 süt, ince barsak, böbrek ve karaciğerde
Aldehid dehidrogenaz : FAD’A bağlı enzim
                         Mo ve hem yapısında olmayan Fe içerir
                         aldehidler ve N-heterosiklik substratlara etkili
                         Karaciğerde
Glukoz oksidaz : Mantarlarda, FAD’a bağlı bir enzim
                 Glukoz ölçümünde kullanılır.
Flavoprotein enzimlerde oksidasyon-redüksiyon
mekanizması

  Flavin nükleotidlerindeki (FMN, FAD) izoalloksazin
  halkası indirgenir.
  Bu indirgenme bir semikinon (serbest radikal) ara ürünü
  üzerinden giden 2 basamaklı bir olaydır.
  Flavoproteinler bir veya iki elektronun transferinde rol
  alırlar. İndirgenmiş substrattan bir hidrojen atomu alarak
  FMNH veya FADH şeklinde semikinon radikaline
  çevrilen flavin nükleotidlerine bir hidrojen atomunun
  daha eklenmesi ile tam indirgenmiş FMNH2 ve FADH2
  oluşmaktadır.
2. Dehidrogenazlar

  Hidrojen (e-+H+) alıcısı olarak oksijeni kullanmazlar
  Başlıca 2 fonksiyonları vardır:
  1. Kenetli oksidasyon-redüksiyon sisteminde hidrojen atomlarını bir
  substrattan diğerine transfer ederler.
  Substrat spesifikliği gösterirler, fakat sıklıkla aynı koenzim veya
  hidrojen taşıyıcıyı örn: NAD+’yi kullanırlar.
   Reaksiyonlar geri dönüşümlü
  O2’nin bulunmadığı ortamda oksidatif olay
   Dehidrogenasyon
  Glikolizin anaerobik evresinde olduğu gibi, oksidatif olayların oksijen
  yokluğunda gerçekleşmesi dehidrogenasyon reaksiyonu ile olur.
   2. Solunum zincirinin üyeleri olarak substrattan oksijene elektron
  transportu
Kenetli dehidrogenaz sistemi ile metabolit oksidasyonu



     AH2                  taşıyıcı                   BH2
    (red)                  (oks)                     (red)



     A                   taşıyıcı-H2                 B
    (oks)                   (red)                  (oks)
    A için spesifik dehidrogenaz       B için spesifik dehidrogenaz
2 gruba ayrılır :
a. Nikotinamid koenzimlerine bağımlı dehidrogenazlar
b. Riboflavin bağımlı dehidrogenazlar
a.Nikotinamid koenzimlerine bağımlı dehidrogenazlar:
  ( NAD+, NADP+ )
   NAD+, Nikotinamid adenin dinükleotid veya
   koenzimlerine bağımlı dehidrogenazlar
   NADP+ , nikotinamid adenin dinükleotid fosfat
   koenzimlerine bağımlı dehidrognazlar
   Bazı dehidrogenazlar hem NAD+ ve hem de NADP+’ yi
   kullanabilirler.
   Organizmada suda çözünene Niasin vitamininden
   sentezlenir.
   Dehidrogenazın spesifik substratı tarafından koenzim
   (NAD+ veya NADP+, Hidrojen/elektron taşıyıcıları)
   indirgenir ve uygun bir elektron alıcı tarafından tekrar
   okside edilir.
Nikotinamid adenin nükleotidleri, FMN ve FAD+’dan farklı
olarak kendi apoenzimlerine gevşek bağlı olup,
serbestçe ve geri dönüşümlü olarak apoenzimlerinden
ayrılabilmektedirler.
Enzime geri dönüşümlü bağlanarak indirgenmekte ve
indirgenmiş şekilleri bir enzimden, diğerine kolaylıkla
aktarılarak indirgeyici ekivalanları ikinci bir substrata
taşımaktadırlar.
İndirgenmiş koenzimler (NADH+H+) elektronları, başka
bir enzim aracılığıyla veya mitokondriyal solunum
zincirine aktararak yeniden yükseltgenir (NAD+, okside
form)
Sonuç olarak organizmada NAD+ ve NADH
konsantrasyonunda bir değişiklik olmaz.
Nikotinamid koenzimleri ile oksidasyon ve redüksiyon
mekanizması

  NAD+ ve NADP+ (okside formda koenzimler) substratdan (AH2)
  hidrid iyonu halinde (2e-+H+) iki elektron alarak bir proton NADH ve
  NADPH (indirgenmiş koenzimler) haline dönüşmektedirler.
  Substrattan ayrılan ikinci proton sulu ortamda serbest kalmaktadır.
  (Substrattan 2 hidrojen atomu (2e-+2H+) çıkarılmaktadır).

  NAD+ + AH2              NADH + H+ + A
  B + NADH + H+           BH2 + NAD+
        AH2 + B           A + BH2
Hidrojen atomlarından bir tanesi substrattan 2 e-’lu hidrid
iyonu (:H-) halinde çıkarılır ve reaksiyonu kataliz eden
spesifik dehidrogenaz tarafından spesifikliğe bağlı olarak
A veya B durumuna göre piridin halkasının 4.konumuna
aktarılır.
Substrattan çıkarılan hidrojen çiftinden geride kalan bir
hidrojen iyonu serbest kalır.
NAD+ ve NADP+, piridin nükleotidleri olarak da
isimlendirilir.
NAD +’ ye bağlı dehidrogenazlar

  Metabolizmanın oksidatif yollarında
 (Glikoliz, Sitrik asid siklusu, solunum zinciri)
 yer alan oksideredüksiyon reaksiyonlarnı kataliz eder.

NADP+ ’ya bağlı dehidrogenazlar:

  Redüktif (indirgeyici) sentezlerde yer alır.
  (Yağ asidi ve steroid sentezinin mitokondri dışı yolları)
  Pentoz fosfat yolu dehidrogenazlarının koenzimleri
  olarak
  Zn: Alkol dehidrogenaz, Gliseraldehid 3-fosfat
  dehidrogenaz
b.Flavine bağımlı dehidrogenazlar

  FMN veya FAD bağımlı
  FMN ve FAD kendi apoenzimlerine sıkı bağlı
  Solunum zincirinde veya solunum zincirine elektron
  taşınması
  NADH dehidrogenaz : Prostetik grup olarak FMN ve Fe-
  S proteineri içeren, solunum zinciriniin bir üyesidir.
  NADH ve daha yüksek redoks potansiyeli yapılar
  arasında elektron taşıyıcı olarak görev yapar.
  Süksinat dehidrogenaz (FAD, Fe-S)
  Açil KoA dehidrogenaz (FAD, Fe-S)
  Mitokondriyal gliserol 3-fosfat dehidrogenaz (FAD),
  Substrattan indirgeyici ekivalanları doğrudan solunum
  zincirine aktarırlar.
3. Hidroperoksidazlar

 Hidrojen peroksid (H2O2 ) kullanarak, diğer bir
 substratı okside eden ve reaksiyon sonucunda
 H2O oluşturan enzimler
 a. Peroksidazlar
 b. Katalaz
 Organizmayı zararlı peroksidlere ( H2O2 , lipid
 hidroperoksidler) karşı korur.
 Peroksidlerin birikimi → serbest radikal üretimi
 → hücre membranlarının parçalanması →
 kanser, ateroskleroz
a.   Peroksidazlar

     Prostetik grup : apoproteine gevşek bağlı protohem
     Süt, lökosit, trombosit ve eikozanoid metabolizması ile ilişkili
     dokularda, bitkilerde

     H2 O2 + A H2    peroksidaz    2H2O + A

     Askorbat, kinonlar ve sitokrom c gibi elektron alıcılarını ikinci bir
     substrat olarak kullanırlar. Geniş bir substrat spesifitesine sahiptir.
     Bazıları tek bir substrata spesifiktir. Örn: Glutatyon peroksidaz,
     GSH (indirgenmiş glutatyon)’a spesifiktir.
Glutatyon peroksidaz (GPx):
Eritrositlerde ve diğer dokularda prostetik grup olarak
selenyum içerir.
4 protein alt birim, alt birimlerin herbirinin aktif
bölgesinde Se atomu bulunur.
H2O2 ve lipid hidroperoksidlerin, indirgenmiş glutatyon
(GSH) aracılığı ile indirgenmesini kataliz eder.
Membran lipidlerini ve hemoglobin peroksitlerle
oksidasyondan korur.
Antioksidan enzim, H2O2 ’nin çok zararlı hidroksil
radikaline (OH•) dönüşümünü engeller.
Sitozolde ve daha az oranda mitokondri matriksinde
bulunur.
H2O2 + 2 GSH GPx          2H2O + GSGG
 GPx ile katalizlenen bu reaksiyonda H2O2 suya
 indirgenirken gluttayonun sülfidril grubu (GSH),
 disülfide (GSSG) yükseltgenir.
 GSSG (Disülfid) pentaz fosfat yolundan
 sağlanan NADPH’ı elektron vericisi olarak
 kullanan glutatyon redüktaz ile tekrar sülfidril
 şekline dönüştürülür.
GSGG + NADPH + H+ glutatyon redüktaz2GSH +NADP+
b. Katalaz:

  Hemoprotein yapılı antioksidan enzim
  4 alt birim, her bir alt birime bağlı Fe2+ taşıyan hem
  grubu
  Toplam 4 hem
  1molekül H2O2 ’yi elektron verici ve diğer H2O2 molekülü
  elektron alıcı veya oksidan olarak kullanabilir.
  H2O2’yi yıkar.
  Peroksidaz aktivitesi de gösterir. İn vivo koşullar altında
  bu aktivitesi daha önem taşır.
  Kan, kemik iliği, müköz membranlar, böbrek ve
  karaciğerde bulunur.
  Peroksizomlar: Oksidaz ve katalaz yüksek aktivitede
H2O2 kaynakları

  Peroksizomal enzimler
  Ksantin oksidaz
  Mitokondriyal elektron transport sistemi
  Mikrozomal elektron transport sistemi
  SOD tarafından dismutasyon reaksiyonu
4. Oksigenazlar

 Oksigenazlar, oksijenin bir substrat molekülüne
 katılımını katalizlemektedir.
 Hücreye enerji sağlayan reaksiyonlarda yer
 almaz. Çok sayıda farklı metabolit türünün
 yapım ve yıkımında rol alır.
 a. Dioksigenazlar
 b. Monooksigenazlar
a. Dioksigenazlar: Moleküler oksijenin her iki
    atomunu substrat yapısına eklemektedir.

   A + O2           AO2

   3-hidroksiantranilat dioksigenaz (Fe)
   Homogentisat dioksigenaz (Fe)
   L-triptofan dioksigenaz (triptofan pirrolaz)
   (Hem)
b. Monooksigenazlar
(Karma fonksiyonlu oksidazlar, Hidroksilazlar)

  Moleküler oksijenin sadece bir atomunu substrat
  yapısına eklemekte, diğer oksijen atomunu suya
  indirgemektedir. Bu amaçla ek bir elektron verici veya
  kosubstrat gerekir.
  Her iki O2 atomunun indirgeyeceği iki substrata
  gereksinim vardır.

  A-H + O2 + ZH2         A-OH + H2O + Z
Mikrozomal Sitokrom P450 Monooksigenaz Sistemi: Karaciğer
  mikrozomlarında sitokrom p450 ve sitokrom b5 ile birlikte bulunur.

İLAÇ-H + O 2+ 2 Fe 2++ 2 H+ hidroksilaz     İLAÇ-OH + H2O + 2 Fe3+

                                         (sitokrom P450 oks)
  Monooksigenaz ile katalizlenen reaksiyonlarda α-ketoglutarat,
  FMNH2 ,FADH2 , NADH veya NADPH kosubstrat olarak
  bulunmaktadır.
  NADH, NADPH bu sitokromların indirgenmesi için indirgeyici
  ekivalanları sağlar, indirgenmiş sitokromlar substratlar tarafından bir
  dizi enzimatik reaksiyon ile okside olur.
Mikrozomal sitokrom p450 monooksigenaz
sistemi ( Hidroksilazlar )

 Çok sayıda ilacın hidroksilasyonunu kataliz eder.
 Benpiren, Aminopirin, anilin, morfin ve
 benzfetamin gibi ilaçlar bu sistemle metabolize
 edilir.
 Fenobarbital, mikrozomal enzimler ve sitokrom
 P450 oluşumunu indükler.
Mitokondriyal Sitokrom P450 Monooksigenaz sistemi

  Steroidal hidroksilasyonlazı katalizler.
  Adrenal korteks, testis, over ve plasenta gibi steroid
  üreten dokularda bulunur.
  Kolesterol ------> Steroid hormonların sentezinde C22,
  C20 hidroksilasyonları
  C11β ve C18 konumlarında hidroksilasyonlar
Böbrek:

 25-hidroksikolekalsiferol’ün C1α ve C24
 konumlarında hidroksilasyonları kataliz ederler.
 Karaciğerde safra asidleri biyosentezinde C26
 hidroksilasyonu kataliz eder.
 Adrenal kortekste Mit. Sit p450 > Solunum zinciri
 sitokromları 6 kat daha fazla
Süperoksid anyon serbest radikali
  O2•¯
  Oksijenin tek elektron alınımı ile indirgenmesinden süperoksid
  anyon radikali oluşur.
  Mitokondriyal solunum zincirinde ve oksidoredüktazlar ile
  katalizlenen reaksiyonlarda (ksantin oksidaz, sit p450
  monooksigenaz sistemi gibi) yan ürün olarak oluşmaktadır.
  O2•¯ , hücresel moleküller ile etkileşime girerek, hasara neden olur.
  Serbest radikal bir orbitalinde paylaşılmamış bir elektron taşıyan
  herhangi bir bileşiktir. Paylaşılmamış elektrona sahip bileşikler
  herhangi bir molekül ile etkileşime girerek elektron alırlar veya
  verirler:
  O2•¯ , hem grubu içeren hemoglobin ve sitokromlar ile etkileşime
  girer, bu bileşiklerin yapısında bulunan demir yükseltgenir.
Fe-S grupları ile etkileşime girebilir.

O2 •¯ + sitc ( Fe3+ )         O2 + sit c ( Fe 2+ )

  Süperoksid okside olmuş sitokrom c’yi
  indirgeyebilir.
Süperoksid dismutaz (SOD):

  Hasara neden olan süperoksid anyon serbest radikali, süperoksid
  dismutaz ile ortadan kaldırılır.
  SOD, süperoksid anyonu dismutasyona uğratır.


 •O2 •¯ + O2 •¯ + 2 H+        SOD         H2O2 + O2

  Bu reaksiyonda süperoksid hem oksitleyici hem indirgeyici
  Süperoksid anyon serbest radikali, serbest radikal zincir
  reaksiyonlarının kuvvetli bir tetikleyicisidir Serbest radikal
SOD, oksidatif strese karşı savunma
mekanizması oluşturur.
Antioksidan enzim
Aerobik organizmaları süperoksid anyon serbest
radikalinin zararlı etkilerine karşı korur.
Sitozolik SOD, yapısında Cu ve Zn içerir (CuZn-
SOD)
Mitokondriyal SOD, yapısında Mn içerir
(MnSOD)

More Related Content

What's hot (20)

Hücre ve Organelleri
Hücre ve OrganelleriHücre ve Organelleri
Hücre ve Organelleri
 
Biyokimya: Hücre
Biyokimya: HücreBiyokimya: Hücre
Biyokimya: Hücre
 
Photosynthesis Notes
Photosynthesis NotesPhotosynthesis Notes
Photosynthesis Notes
 
Anerobic & aerobic respiration
Anerobic & aerobic respirationAnerobic & aerobic respiration
Anerobic & aerobic respiration
 
Electron Transport Chain and oxidative phosphorylation
Electron Transport Chain and oxidative phosphorylationElectron Transport Chain and oxidative phosphorylation
Electron Transport Chain and oxidative phosphorylation
 
8. proteinler 1
8. proteinler 18. proteinler 1
8. proteinler 1
 
Allosteric enzymes regulation
Allosteric enzymes  regulationAllosteric enzymes  regulation
Allosteric enzymes regulation
 
2. karbonhidratlar 2
2. karbonhidratlar 22. karbonhidratlar 2
2. karbonhidratlar 2
 
Oxidative Phosphorylation
Oxidative PhosphorylationOxidative Phosphorylation
Oxidative Phosphorylation
 
Kalıtsal metabolik hastalıklar (fazlası için www.tipfakultesi.org )
Kalıtsal metabolik hastalıklar (fazlası için www.tipfakultesi.org )Kalıtsal metabolik hastalıklar (fazlası için www.tipfakultesi.org )
Kalıtsal metabolik hastalıklar (fazlası için www.tipfakultesi.org )
 
Enzymes
EnzymesEnzymes
Enzymes
 
Introduction to metabolism
Introduction to metabolismIntroduction to metabolism
Introduction to metabolism
 
bioenergetics
bioenergeticsbioenergetics
bioenergetics
 
Lipid metabolizmasi
Lipid metabolizmasiLipid metabolizmasi
Lipid metabolizmasi
 
Biomolecules and biochemical reactions
Biomolecules and biochemical reactionsBiomolecules and biochemical reactions
Biomolecules and biochemical reactions
 
oxidative phosphorylation
oxidative phosphorylation oxidative phosphorylation
oxidative phosphorylation
 
Amino acids structure
Amino acids structureAmino acids structure
Amino acids structure
 
Bioenergetics
BioenergeticsBioenergetics
Bioenergetics
 
Microbial metabolism
Microbial metabolism Microbial metabolism
Microbial metabolism
 
Metabolism of lipids 1 1
Metabolism of lipids 1 1Metabolism of lipids 1 1
Metabolism of lipids 1 1
 

Viewers also liked

Fonksiyonel Yiyecekler
Fonksiyonel YiyeceklerFonksiyonel Yiyecekler
Fonksiyonel YiyeceklerDiyetkolik
 
Immünonütri̇syona güncel yaklaşim
Immünonütri̇syona güncel yaklaşim Immünonütri̇syona güncel yaklaşim
Immünonütri̇syona güncel yaklaşim SULE AKIN
 
Portakal Balkabağı Havuç
Portakal Balkabağı HavuçPortakal Balkabağı Havuç
Portakal Balkabağı HavuçDiyetkolik
 
Dengeli Beslenme
Dengeli BeslenmeDengeli Beslenme
Dengeli BeslenmeDiyetkolik
 
KURUBAKLAGİL VE TAHIL ÜRÜNLERİNİN SAĞLIK ÜZERİNE ETKİLERİ
KURUBAKLAGİL VE TAHIL ÜRÜNLERİNİN SAĞLIK ÜZERİNE ETKİLERİKURUBAKLAGİL VE TAHIL ÜRÜNLERİNİN SAĞLIK ÜZERİNE ETKİLERİ
KURUBAKLAGİL VE TAHIL ÜRÜNLERİNİN SAĞLIK ÜZERİNE ETKİLERİEthem Ekinci
 
2) flavonoidler (1) kocatepe tıp dergisi
2) flavonoidler (1) kocatepe tıp dergisi2) flavonoidler (1) kocatepe tıp dergisi
2) flavonoidler (1) kocatepe tıp dergisiHatice Emek
 
Antioxidants & free radicals
Antioxidants & free radicalsAntioxidants & free radicals
Antioxidants & free radicalsTural Savalan
 
Demir metabolizması
Demir metabolizmasıDemir metabolizması
Demir metabolizmasıZ. Onur Uygun
 
Biyokimya (hazir notlar)
Biyokimya (hazir notlar)Biyokimya (hazir notlar)
Biyokimya (hazir notlar)Hikmet Geckil
 
Biyokimya 1 ders notları
Biyokimya 1 ders notlarıBiyokimya 1 ders notları
Biyokimya 1 ders notlarıSenin Biyolojin
 
Beslenme(fazlası için www.tipfakultesi.org)
Beslenme(fazlası için www.tipfakultesi.org)Beslenme(fazlası için www.tipfakultesi.org)
Beslenme(fazlası için www.tipfakultesi.org)www.tipfakultesi. org
 
Koşucu Beslenmesi
Koşucu BeslenmesiKoşucu Beslenmesi
Koşucu BeslenmesiDiyetkolik
 
ANNE BESLENMESİ FETAL VE NEONATAL ETKİLERİ
ANNE BESLENMESİ FETAL VE NEONATAL ETKİLERİANNE BESLENMESİ FETAL VE NEONATAL ETKİLERİ
ANNE BESLENMESİ FETAL VE NEONATAL ETKİLERİwww.tipfakultesi. org
 
Popüler Diyetler
Popüler DiyetlerPopüler Diyetler
Popüler DiyetlerDiyetkolik
 

Viewers also liked (20)

Fonksiyonel Yiyecekler
Fonksiyonel YiyeceklerFonksiyonel Yiyecekler
Fonksiyonel Yiyecekler
 
Immünonütri̇syona güncel yaklaşim
Immünonütri̇syona güncel yaklaşim Immünonütri̇syona güncel yaklaşim
Immünonütri̇syona güncel yaklaşim
 
Portakal Balkabağı Havuç
Portakal Balkabağı HavuçPortakal Balkabağı Havuç
Portakal Balkabağı Havuç
 
Dengeli Beslenme
Dengeli BeslenmeDengeli Beslenme
Dengeli Beslenme
 
Posa
PosaPosa
Posa
 
KURUBAKLAGİL VE TAHIL ÜRÜNLERİNİN SAĞLIK ÜZERİNE ETKİLERİ
KURUBAKLAGİL VE TAHIL ÜRÜNLERİNİN SAĞLIK ÜZERİNE ETKİLERİKURUBAKLAGİL VE TAHIL ÜRÜNLERİNİN SAĞLIK ÜZERİNE ETKİLERİ
KURUBAKLAGİL VE TAHIL ÜRÜNLERİNİN SAĞLIK ÜZERİNE ETKİLERİ
 
2) flavonoidler (1) kocatepe tıp dergisi
2) flavonoidler (1) kocatepe tıp dergisi2) flavonoidler (1) kocatepe tıp dergisi
2) flavonoidler (1) kocatepe tıp dergisi
 
Antioxidants & free radicals
Antioxidants & free radicalsAntioxidants & free radicals
Antioxidants & free radicals
 
Cyp3a4
Cyp3a4Cyp3a4
Cyp3a4
 
7. lipitler 6
7. lipitler 67. lipitler 6
7. lipitler 6
 
6. lipitler 5
6. lipitler 56. lipitler 5
6. lipitler 5
 
Demir metabolizması
Demir metabolizmasıDemir metabolizması
Demir metabolizması
 
8. vitaminler 1
8. vitaminler 18. vitaminler 1
8. vitaminler 1
 
Biyokimya (hazir notlar)
Biyokimya (hazir notlar)Biyokimya (hazir notlar)
Biyokimya (hazir notlar)
 
Biyokimya 1 ders notları
Biyokimya 1 ders notlarıBiyokimya 1 ders notları
Biyokimya 1 ders notları
 
Beslenme(fazlası için www.tipfakultesi.org)
Beslenme(fazlası için www.tipfakultesi.org)Beslenme(fazlası için www.tipfakultesi.org)
Beslenme(fazlası için www.tipfakultesi.org)
 
Koşucu Beslenmesi
Koşucu BeslenmesiKoşucu Beslenmesi
Koşucu Beslenmesi
 
ANNE BESLENMESİ FETAL VE NEONATAL ETKİLERİ
ANNE BESLENMESİ FETAL VE NEONATAL ETKİLERİANNE BESLENMESİ FETAL VE NEONATAL ETKİLERİ
ANNE BESLENMESİ FETAL VE NEONATAL ETKİLERİ
 
beslenme menü
beslenme menübeslenme menü
beslenme menü
 
Popüler Diyetler
Popüler DiyetlerPopüler Diyetler
Popüler Diyetler
 

Similar to Biyolojik oksidasyon

emrepiçi28
emrepiçi28emrepiçi28
emrepiçi281253dncg
 
Organik Bileşikler Prof. Dr. Arif Altıntaş
Organik Bileşikler Prof. Dr. Arif AltıntaşOrganik Bileşikler Prof. Dr. Arif Altıntaş
Organik Bileşikler Prof. Dr. Arif AltıntaşFurkan367999
 
8. HAFTA FOTOSENTEZ.pdf
8. HAFTA FOTOSENTEZ.pdf8. HAFTA FOTOSENTEZ.pdf
8. HAFTA FOTOSENTEZ.pdfyusufsicak1
 
Kimyasal termodinamik kavramları
Kimyasal termodinamik kavramları Kimyasal termodinamik kavramları
Kimyasal termodinamik kavramları osman99
 
Organık kımya fopnk gruplar ve isimlenrilmesi
Organık kımya fopnk gruplar ve isimlenrilmesiOrganık kımya fopnk gruplar ve isimlenrilmesi
Organık kımya fopnk gruplar ve isimlenrilmesipesimistanektod
 
0809 1-1-06 alifatikyapiliorganikbilesikler
0809 1-1-06 alifatikyapiliorganikbilesikler0809 1-1-06 alifatikyapiliorganikbilesikler
0809 1-1-06 alifatikyapiliorganikbilesiklerHasan Çetin
 
7.HAFTA DERS SUNUMU AYHAN ÜĞÜDEN.pptx
7.HAFTA DERS SUNUMU AYHAN ÜĞÜDEN.pptx7.HAFTA DERS SUNUMU AYHAN ÜĞÜDEN.pptx
7.HAFTA DERS SUNUMU AYHAN ÜĞÜDEN.pptxAyhanden
 
Benzen
BenzenBenzen
Benzensenay
 
Organik moleküllerin solunumla yikilarak enerji elde edilmesi
Organik moleküllerin solunumla yikilarak enerji elde edilmesiOrganik moleküllerin solunumla yikilarak enerji elde edilmesi
Organik moleküllerin solunumla yikilarak enerji elde edilmesiMehmet Göktepe
 
ORGANİK MOLEKÜLLERİN SOLUNUMLA YIKILARAK ENERJİ ELDE EDİLMESİ
ORGANİK MOLEKÜLLERİN SOLUNUMLA YIKILARAK ENERJİ ELDE EDİLMESİORGANİK MOLEKÜLLERİN SOLUNUMLA YIKILARAK ENERJİ ELDE EDİLMESİ
ORGANİK MOLEKÜLLERİN SOLUNUMLA YIKILARAK ENERJİ ELDE EDİLMESİMehmet Göktepe
 

Similar to Biyolojik oksidasyon (15)

emrepiçi28
emrepiçi28emrepiçi28
emrepiçi28
 
Madde ve yapısı
Madde ve yapısıMadde ve yapısı
Madde ve yapısı
 
Organik Bileşikler Prof. Dr. Arif Altıntaş
Organik Bileşikler Prof. Dr. Arif AltıntaşOrganik Bileşikler Prof. Dr. Arif Altıntaş
Organik Bileşikler Prof. Dr. Arif Altıntaş
 
8. HAFTA FOTOSENTEZ.pdf
8. HAFTA FOTOSENTEZ.pdf8. HAFTA FOTOSENTEZ.pdf
8. HAFTA FOTOSENTEZ.pdf
 
Kimyasal termodinamik kavramları
Kimyasal termodinamik kavramları Kimyasal termodinamik kavramları
Kimyasal termodinamik kavramları
 
Enerji
EnerjiEnerji
Enerji
 
Organık kımya fopnk gruplar ve isimlenrilmesi
Organık kımya fopnk gruplar ve isimlenrilmesiOrganık kımya fopnk gruplar ve isimlenrilmesi
Organık kımya fopnk gruplar ve isimlenrilmesi
 
0809 1-1-06 alifatikyapiliorganikbilesikler
0809 1-1-06 alifatikyapiliorganikbilesikler0809 1-1-06 alifatikyapiliorganikbilesikler
0809 1-1-06 alifatikyapiliorganikbilesikler
 
7.HAFTA DERS SUNUMU AYHAN ÜĞÜDEN.pptx
7.HAFTA DERS SUNUMU AYHAN ÜĞÜDEN.pptx7.HAFTA DERS SUNUMU AYHAN ÜĞÜDEN.pptx
7.HAFTA DERS SUNUMU AYHAN ÜĞÜDEN.pptx
 
Anıl Yılmaz
Anıl YılmazAnıl Yılmaz
Anıl Yılmaz
 
Fasdf
FasdfFasdf
Fasdf
 
Afsdfasdg
AfsdfasdgAfsdfasdg
Afsdfasdg
 
Benzen
BenzenBenzen
Benzen
 
Organik moleküllerin solunumla yikilarak enerji elde edilmesi
Organik moleküllerin solunumla yikilarak enerji elde edilmesiOrganik moleküllerin solunumla yikilarak enerji elde edilmesi
Organik moleküllerin solunumla yikilarak enerji elde edilmesi
 
ORGANİK MOLEKÜLLERİN SOLUNUMLA YIKILARAK ENERJİ ELDE EDİLMESİ
ORGANİK MOLEKÜLLERİN SOLUNUMLA YIKILARAK ENERJİ ELDE EDİLMESİORGANİK MOLEKÜLLERİN SOLUNUMLA YIKILARAK ENERJİ ELDE EDİLMESİ
ORGANİK MOLEKÜLLERİN SOLUNUMLA YIKILARAK ENERJİ ELDE EDİLMESİ
 

Biyolojik oksidasyon

  • 2. OKSİDASYON-REDÜKSİYON REAKSİYONLARI Elektronların bir atom veya molekülden bir diğerine geçişleri redoks reaksiyonu olarak adlandırılmaktadır. Redoks : e-transferi Bu reaksiyonlarda moleküllerden biri elektron kaybederek oksitlenmekte ( yükseltgenmekte ) diğeri elektron kazanarak redüklenmekte ( indirgenmektedir ). Oksidasyon : elektronların kaybı Redüksiyon : elektron kazanma Fe+2 Fe+3+e- Fe+2 + Cu+2 Fe+3 + Cu+
  • 3. Bir molekülün oksidasyonuna daima bir elektron alıcısının indirgenmesi eşlik eder. Oksidasyon-redüksiyon reaksiyonlarındaki elektron transferi doğrudan veya dolaylı olarak organizmada gerçekleşen enerji olayları ile ilişkili olup, organizma tarafından gerçekleştirilen işten sorumludur. Fotosentez yapmayan organizmalarda elektronların kaynağı indirgenmiş bileşiklerdir (besin maddeleri; glukoz gibi) Enzim katalizli oksidasyon reaksiyonları ile elektron vericilerden (metabolik yakıt maddeleri) alınan elektronlar bazı özel elektron taşıyıcılara (NAD+ , FMN, FAD ) aktarılmaktadır.
  • 4. Oluşan indirgenmiş ara ürünler (NADH, FADH2 ) elektronları mitokondride solunum zincirine aktarır. Solunum zincirinde bir dizi kompleks üzerinden elektronlar, en son moleküler oksijene taşınmaktadır. Bu elektron akışına eşleşmiş olan proton hareketinin itici gücü ile ADP+Pi’den → ATP sentezlenir. Oksijenin elektronlara olan ilgisinin, elektron taşıyıcı ara bileşiklerden daha yüksek olması, elektron transferinin ekzergonik olmasına ve açığa çıkan enerjinin ATP sentezinde kullanılmasına yol açmaktadır. Oksidasyon reaksiyonları → enerji elde edilir. İndirgenme reaksiyonları → enerjiye gereksinim
  • 5. Redoks reaksiyonlarının özellikleri Oksidasyon-Redüksiyon reaksiyonları, iki yarı reaksiyonun toplamı olarak kabul edilir. Fe+2 + Cu+2 Fe+3 + Cu+1 ( tüm reaksiyon ) İki yarı reaksiyon şeklinde tanımlanabilir: 1. Fe+2 Fe+3+e- 2. Cu+2 + e- Cu+1 AH2 + B A + BH2 1. AH2 2H+ + 2e- 2. B + 2e- + 2H+ BH2
  • 6. Oksidasyon-redüksiyon reaksiyonlarında; elektron verici moleküller, redüktan (indirgen) ya da redükleyici bileşik elektron alan moleküller oksidan (yükseltgen) veya oksitleyici bileşik Redükleyici ve oksitleyici bileşik birlikte → Konjuge redoks çifti Örn : Fe+3/ Fe+2 NAD+ / NADH FAD / FADH2
  • 7. Çok sayıda biyolojik oksidasyon moleküler oksijenin katılımı olmadan gerçekleşmektedir. Dehidrogenasyonlar
  • 8. Elektron transferi Elektronlar bir molekülden (elektron verici), diğer moleküle (elektron alıcısı) 4 farklı yoldan biriyle transfer olur: 1. Doğrudan elektronlar olarak ; Fe2+ + Cu2+ Fe 3++ Cu+ 2. H atomları ( H+ + e- ) şeklinde ( FMN ve FAD bağımlı dehidrogenazlar ) AH2 A + 2H+ + 2e- AH 2+ B A + BH2 A/AH2 Konjuge redoks çiftleri B/BH2
  • 9. 3. Hidrit iyonu ( H+ + 2e- ) şeklinde NAD-bağımlı dehidrogenazlarla meydana gelir. 4. Doğrudan O2 ile reaksiyon R – CH3 + ½ O2 R-CH 2OH hidrokarbon alkol
  • 10. İndirgeyici ekivalan: Reaksiyondaki transfer edilen elektrondur. Biyolojik sistemlerde, yakıt molekülleri enzimatik dehidrogenasyon ile 2 indirgeyici ekivalan ( 2 indirgeyici eşdeğer ) kaybederler.
  • 11. Standart redoks potansiyeli (Standart indirgenme potansiyeli) Redüksiyon potansiyelleri elektronlara olan ilgiyi ölçer. Bir bileşik tarafından bir başka bileşiğin indirgenme olasılığını belirleyen bir parametredir. Redoks reaksiyonunun meydana gelmesi, her bir redoks çiftindeki elektron alıcısının elektronlara olan göreceli ilgisine bağlıdır. Bu ilginin ölçüsü standart redüksiyon potansiyeli, Eº olarak tanımlanmaktadır. Elektronların kazanım ve kayıpları için gerekli olan elektrik potansiyelleri, Volt (V) cinsinden ölçülmektedir. Redoks çiftleri elektron kaybetme eğilimlerinde farklılık gösterirler, bu eğilim o redoks çiftinin özelliğidir.
  • 12. Redoks sistemlerinin birbirlerine göre durumları, elektronların bir redoks çiftinden diğerine akış yönünü önceden belirlemeyi sağlar. Çeşitli redoks çiftlerinin redoks potansiyellerine göre en negatif Eº’dan en pozitif Eº’a kadar sıralanabilir. Eº değeri negatif olan bir sistem elektronlarını, daha küçük negatif veya pozitif Eº değerine sahip bir sisteme aktararak , onları indirgemektedir. Daha büyük pozitif Eº değerine sahip olan, güçlü yükseltgen bileşikler, başka atom veya iyonlardan elektronları alarak onları yükseltgemektedir.
  • 13. Bir redoks çiftinin Eº değeri ne kadar daha fazla negatif ise o çiftin redüktan üyesinin elektron kaybetme eğilimi o kadar fazladır. Eº değeri ne kadar daha fazla pozitif ise redoks çiftinin oksidan üyesinin elektron kabul etme eğilimi o kadar fazladır. Bu nedenle elektronlar daha negatif Eº’a sahip bir konjuge redoks çiftinden, daha pozitif Eº’a sahip çifte doğru hareket ederler. düşük Eº e- yüksek Eº
  • 14. Redoks reaksiyonunu oluşturan iki yarı reaksiyonun redüksiyon potansiyellerindeki fark (ΔΕº), reaksiyon sonucu ortaya çıkan serbest enerji değişimini ΔGº vermektedir. ΔGº = -n F (ΔEº) n = tepkimede transfer edilen elektronların sayısı F = Faraday sabiti (96,5 kJ/V.mol) ΔΕº = elektron kabul eden çiftin Εº değeri-elektron veren çiftin Eº değeri ΔGº= standart serbest enerjideki değişim
  • 15. Biyolojik öneme sahip bazı yarı reaksiyonların standart redüksiyon potansiyelleri Sistem Eo Volt H+ / H2 -0.42 NAD +/ NADH -0.32 Liopat ; oks / red -0.29 Asetoasetat / 3-hidroksibütirat -0.27 Pirüvat / laktat -0.19 Oksaloasetat / malat -0.17 Fumarat / süksinat +0.03 Sitokrom b; Fe+3 / Fe+2 +0.08 Ubikinon; oks / red +0.10 sitokrom c1; Fe+3 / Fe+2 +0.22 Sitokrom a; Fe+3 / Fe+2 +0.29 Oksijen / su +0.82
  • 16. Biyolojik sistemlerde Eº’ , ΔG’ e- Besin maddesi Elektron transport zinciri O2 e- ADP+Pi ATP (yüksek redüksiyon potansiyeli ) mitokondri
  • 17. Oksidoredüktaz’lar Oksidasyon, redüksiyona katılan enzimler oksidoredüktazlar olarak adlandırılır, 4 gruba ayrılır: 1. Oksidazlar 2. Dehidrogenazlar 3. Hidroperoksidazlar 4. Oksigenazlar
  • 18. 1. Oksidazlar Hidrojen alıcısı olarak oksijeni kullanarak bir substrattan hidrojenin uzaklaştırılmasını kataliz eder. Reaksiyon ürünü olarak su veya hidrojen peroksit oluşturur. Moleküler oksijen elektron alıcısı olup, oksijen atomları okside ürün yapısında yer almaz. AH2 ½ O2 AH2 O2 (red) oksidaz A H 2O A H2O2 (oks)
  • 19. Bakır içeren oksidaz, Sitokrom oksidaz (Sitkrom aa3) Birçok dokuda yaygın olarak bulunan bir hemoprotein prostetik grup: Hemler ( hemave hema3) ,2CuA CuB Mitokondri iç membranında yer alan elektron transport zincirinin (solunum zinciri) son üyesidir. Substrat moleküllerinin dehidrogenazlarla oksidasyonu sonucunda ortaya çıkan elektronları, son alıcıları olan oksijene aktarılması reaksiyonunu kataliz eder. Enzim CO, CN- ve H2 S tarafından inhibe edilir. 2 molekül Hem içerir, bunların her biri oksidasyon ve redüksiyon sırasında Fe3+ ve Fe2+ arasında dönüşen bir Fe atomu içerir. (Toplam 2 Fe atomu) 2CuA ve hema3’e bağlı CuB olmak üzere 3 Cu atomu içerir. ½ O2 + 2 e- H 2O sitokrom oksidaz
  • 20. Oksidazların bir çoğu flavoproteinlerdir: Flavoprotein yapılı oksidazlar prostetik grup olarak; FMN (Flavin mononükleotid) veya FAD (Flavin adenin dinükleotid) içerir. Riboflavin vitamininden (B2) sentezlenir. FMN veya FAD, kendi apoenzim proteinine oldukça sıkı bağlıdırlar Flavoproteinin aktif bölgesinin bir parçası (prostetik grup) Nikotinamid nükleotidlerinden farklı İzoalloksazin halkası + Ribitol-P: FMN (şeker alkolü) FMN + AMP : FAD Hidrojen taşıyıcıları Birçok flavoprotein yapılı oksidaz kofaktör olarak bir veya daha fazla metal içerir. Bunlar metalloflavoproteinler olarak isimlendirilir.
  • 21. L-amino asid oksidaz : FMN’ye bağlı bir enzim, böbrekte L-amino asidlerin oksidatif deaminasyonu Ksantin oksidaz : Mo içerir. Pürin bazlarının ürik aside çevrilmesinde süt, ince barsak, böbrek ve karaciğerde Aldehid dehidrogenaz : FAD’A bağlı enzim Mo ve hem yapısında olmayan Fe içerir aldehidler ve N-heterosiklik substratlara etkili Karaciğerde Glukoz oksidaz : Mantarlarda, FAD’a bağlı bir enzim Glukoz ölçümünde kullanılır.
  • 22. Flavoprotein enzimlerde oksidasyon-redüksiyon mekanizması Flavin nükleotidlerindeki (FMN, FAD) izoalloksazin halkası indirgenir. Bu indirgenme bir semikinon (serbest radikal) ara ürünü üzerinden giden 2 basamaklı bir olaydır. Flavoproteinler bir veya iki elektronun transferinde rol alırlar. İndirgenmiş substrattan bir hidrojen atomu alarak FMNH veya FADH şeklinde semikinon radikaline çevrilen flavin nükleotidlerine bir hidrojen atomunun daha eklenmesi ile tam indirgenmiş FMNH2 ve FADH2 oluşmaktadır.
  • 23. 2. Dehidrogenazlar Hidrojen (e-+H+) alıcısı olarak oksijeni kullanmazlar Başlıca 2 fonksiyonları vardır: 1. Kenetli oksidasyon-redüksiyon sisteminde hidrojen atomlarını bir substrattan diğerine transfer ederler. Substrat spesifikliği gösterirler, fakat sıklıkla aynı koenzim veya hidrojen taşıyıcıyı örn: NAD+’yi kullanırlar. Reaksiyonlar geri dönüşümlü O2’nin bulunmadığı ortamda oksidatif olay Dehidrogenasyon Glikolizin anaerobik evresinde olduğu gibi, oksidatif olayların oksijen yokluğunda gerçekleşmesi dehidrogenasyon reaksiyonu ile olur. 2. Solunum zincirinin üyeleri olarak substrattan oksijene elektron transportu
  • 24. Kenetli dehidrogenaz sistemi ile metabolit oksidasyonu AH2 taşıyıcı BH2 (red) (oks) (red) A taşıyıcı-H2 B (oks) (red) (oks) A için spesifik dehidrogenaz B için spesifik dehidrogenaz 2 gruba ayrılır : a. Nikotinamid koenzimlerine bağımlı dehidrogenazlar b. Riboflavin bağımlı dehidrogenazlar
  • 25. a.Nikotinamid koenzimlerine bağımlı dehidrogenazlar: ( NAD+, NADP+ ) NAD+, Nikotinamid adenin dinükleotid veya koenzimlerine bağımlı dehidrogenazlar NADP+ , nikotinamid adenin dinükleotid fosfat koenzimlerine bağımlı dehidrognazlar Bazı dehidrogenazlar hem NAD+ ve hem de NADP+’ yi kullanabilirler. Organizmada suda çözünene Niasin vitamininden sentezlenir. Dehidrogenazın spesifik substratı tarafından koenzim (NAD+ veya NADP+, Hidrojen/elektron taşıyıcıları) indirgenir ve uygun bir elektron alıcı tarafından tekrar okside edilir.
  • 26. Nikotinamid adenin nükleotidleri, FMN ve FAD+’dan farklı olarak kendi apoenzimlerine gevşek bağlı olup, serbestçe ve geri dönüşümlü olarak apoenzimlerinden ayrılabilmektedirler. Enzime geri dönüşümlü bağlanarak indirgenmekte ve indirgenmiş şekilleri bir enzimden, diğerine kolaylıkla aktarılarak indirgeyici ekivalanları ikinci bir substrata taşımaktadırlar. İndirgenmiş koenzimler (NADH+H+) elektronları, başka bir enzim aracılığıyla veya mitokondriyal solunum zincirine aktararak yeniden yükseltgenir (NAD+, okside form) Sonuç olarak organizmada NAD+ ve NADH konsantrasyonunda bir değişiklik olmaz.
  • 27. Nikotinamid koenzimleri ile oksidasyon ve redüksiyon mekanizması NAD+ ve NADP+ (okside formda koenzimler) substratdan (AH2) hidrid iyonu halinde (2e-+H+) iki elektron alarak bir proton NADH ve NADPH (indirgenmiş koenzimler) haline dönüşmektedirler. Substrattan ayrılan ikinci proton sulu ortamda serbest kalmaktadır. (Substrattan 2 hidrojen atomu (2e-+2H+) çıkarılmaktadır). NAD+ + AH2 NADH + H+ + A B + NADH + H+ BH2 + NAD+ AH2 + B A + BH2
  • 28. Hidrojen atomlarından bir tanesi substrattan 2 e-’lu hidrid iyonu (:H-) halinde çıkarılır ve reaksiyonu kataliz eden spesifik dehidrogenaz tarafından spesifikliğe bağlı olarak A veya B durumuna göre piridin halkasının 4.konumuna aktarılır. Substrattan çıkarılan hidrojen çiftinden geride kalan bir hidrojen iyonu serbest kalır. NAD+ ve NADP+, piridin nükleotidleri olarak da isimlendirilir.
  • 29. NAD +’ ye bağlı dehidrogenazlar Metabolizmanın oksidatif yollarında (Glikoliz, Sitrik asid siklusu, solunum zinciri) yer alan oksideredüksiyon reaksiyonlarnı kataliz eder. NADP+ ’ya bağlı dehidrogenazlar: Redüktif (indirgeyici) sentezlerde yer alır. (Yağ asidi ve steroid sentezinin mitokondri dışı yolları) Pentoz fosfat yolu dehidrogenazlarının koenzimleri olarak Zn: Alkol dehidrogenaz, Gliseraldehid 3-fosfat dehidrogenaz
  • 30. b.Flavine bağımlı dehidrogenazlar FMN veya FAD bağımlı FMN ve FAD kendi apoenzimlerine sıkı bağlı Solunum zincirinde veya solunum zincirine elektron taşınması NADH dehidrogenaz : Prostetik grup olarak FMN ve Fe- S proteineri içeren, solunum zinciriniin bir üyesidir. NADH ve daha yüksek redoks potansiyeli yapılar arasında elektron taşıyıcı olarak görev yapar. Süksinat dehidrogenaz (FAD, Fe-S) Açil KoA dehidrogenaz (FAD, Fe-S) Mitokondriyal gliserol 3-fosfat dehidrogenaz (FAD), Substrattan indirgeyici ekivalanları doğrudan solunum zincirine aktarırlar.
  • 31. 3. Hidroperoksidazlar Hidrojen peroksid (H2O2 ) kullanarak, diğer bir substratı okside eden ve reaksiyon sonucunda H2O oluşturan enzimler a. Peroksidazlar b. Katalaz Organizmayı zararlı peroksidlere ( H2O2 , lipid hidroperoksidler) karşı korur. Peroksidlerin birikimi → serbest radikal üretimi → hücre membranlarının parçalanması → kanser, ateroskleroz
  • 32. a. Peroksidazlar Prostetik grup : apoproteine gevşek bağlı protohem Süt, lökosit, trombosit ve eikozanoid metabolizması ile ilişkili dokularda, bitkilerde H2 O2 + A H2 peroksidaz 2H2O + A Askorbat, kinonlar ve sitokrom c gibi elektron alıcılarını ikinci bir substrat olarak kullanırlar. Geniş bir substrat spesifitesine sahiptir. Bazıları tek bir substrata spesifiktir. Örn: Glutatyon peroksidaz, GSH (indirgenmiş glutatyon)’a spesifiktir.
  • 33. Glutatyon peroksidaz (GPx): Eritrositlerde ve diğer dokularda prostetik grup olarak selenyum içerir. 4 protein alt birim, alt birimlerin herbirinin aktif bölgesinde Se atomu bulunur. H2O2 ve lipid hidroperoksidlerin, indirgenmiş glutatyon (GSH) aracılığı ile indirgenmesini kataliz eder. Membran lipidlerini ve hemoglobin peroksitlerle oksidasyondan korur. Antioksidan enzim, H2O2 ’nin çok zararlı hidroksil radikaline (OH•) dönüşümünü engeller. Sitozolde ve daha az oranda mitokondri matriksinde bulunur.
  • 34. H2O2 + 2 GSH GPx 2H2O + GSGG GPx ile katalizlenen bu reaksiyonda H2O2 suya indirgenirken gluttayonun sülfidril grubu (GSH), disülfide (GSSG) yükseltgenir. GSSG (Disülfid) pentaz fosfat yolundan sağlanan NADPH’ı elektron vericisi olarak kullanan glutatyon redüktaz ile tekrar sülfidril şekline dönüştürülür. GSGG + NADPH + H+ glutatyon redüktaz2GSH +NADP+
  • 35. b. Katalaz: Hemoprotein yapılı antioksidan enzim 4 alt birim, her bir alt birime bağlı Fe2+ taşıyan hem grubu Toplam 4 hem 1molekül H2O2 ’yi elektron verici ve diğer H2O2 molekülü elektron alıcı veya oksidan olarak kullanabilir. H2O2’yi yıkar. Peroksidaz aktivitesi de gösterir. İn vivo koşullar altında bu aktivitesi daha önem taşır. Kan, kemik iliği, müköz membranlar, böbrek ve karaciğerde bulunur. Peroksizomlar: Oksidaz ve katalaz yüksek aktivitede
  • 36. H2O2 kaynakları Peroksizomal enzimler Ksantin oksidaz Mitokondriyal elektron transport sistemi Mikrozomal elektron transport sistemi SOD tarafından dismutasyon reaksiyonu
  • 37. 4. Oksigenazlar Oksigenazlar, oksijenin bir substrat molekülüne katılımını katalizlemektedir. Hücreye enerji sağlayan reaksiyonlarda yer almaz. Çok sayıda farklı metabolit türünün yapım ve yıkımında rol alır. a. Dioksigenazlar b. Monooksigenazlar
  • 38. a. Dioksigenazlar: Moleküler oksijenin her iki atomunu substrat yapısına eklemektedir. A + O2 AO2 3-hidroksiantranilat dioksigenaz (Fe) Homogentisat dioksigenaz (Fe) L-triptofan dioksigenaz (triptofan pirrolaz) (Hem)
  • 39. b. Monooksigenazlar (Karma fonksiyonlu oksidazlar, Hidroksilazlar) Moleküler oksijenin sadece bir atomunu substrat yapısına eklemekte, diğer oksijen atomunu suya indirgemektedir. Bu amaçla ek bir elektron verici veya kosubstrat gerekir. Her iki O2 atomunun indirgeyeceği iki substrata gereksinim vardır. A-H + O2 + ZH2 A-OH + H2O + Z
  • 40. Mikrozomal Sitokrom P450 Monooksigenaz Sistemi: Karaciğer mikrozomlarında sitokrom p450 ve sitokrom b5 ile birlikte bulunur. İLAÇ-H + O 2+ 2 Fe 2++ 2 H+ hidroksilaz İLAÇ-OH + H2O + 2 Fe3+ (sitokrom P450 oks) Monooksigenaz ile katalizlenen reaksiyonlarda α-ketoglutarat, FMNH2 ,FADH2 , NADH veya NADPH kosubstrat olarak bulunmaktadır. NADH, NADPH bu sitokromların indirgenmesi için indirgeyici ekivalanları sağlar, indirgenmiş sitokromlar substratlar tarafından bir dizi enzimatik reaksiyon ile okside olur.
  • 41. Mikrozomal sitokrom p450 monooksigenaz sistemi ( Hidroksilazlar ) Çok sayıda ilacın hidroksilasyonunu kataliz eder. Benpiren, Aminopirin, anilin, morfin ve benzfetamin gibi ilaçlar bu sistemle metabolize edilir. Fenobarbital, mikrozomal enzimler ve sitokrom P450 oluşumunu indükler.
  • 42. Mitokondriyal Sitokrom P450 Monooksigenaz sistemi Steroidal hidroksilasyonlazı katalizler. Adrenal korteks, testis, over ve plasenta gibi steroid üreten dokularda bulunur. Kolesterol ------> Steroid hormonların sentezinde C22, C20 hidroksilasyonları C11β ve C18 konumlarında hidroksilasyonlar
  • 43. Böbrek: 25-hidroksikolekalsiferol’ün C1α ve C24 konumlarında hidroksilasyonları kataliz ederler. Karaciğerde safra asidleri biyosentezinde C26 hidroksilasyonu kataliz eder. Adrenal kortekste Mit. Sit p450 > Solunum zinciri sitokromları 6 kat daha fazla
  • 44. Süperoksid anyon serbest radikali O2•¯ Oksijenin tek elektron alınımı ile indirgenmesinden süperoksid anyon radikali oluşur. Mitokondriyal solunum zincirinde ve oksidoredüktazlar ile katalizlenen reaksiyonlarda (ksantin oksidaz, sit p450 monooksigenaz sistemi gibi) yan ürün olarak oluşmaktadır. O2•¯ , hücresel moleküller ile etkileşime girerek, hasara neden olur. Serbest radikal bir orbitalinde paylaşılmamış bir elektron taşıyan herhangi bir bileşiktir. Paylaşılmamış elektrona sahip bileşikler herhangi bir molekül ile etkileşime girerek elektron alırlar veya verirler: O2•¯ , hem grubu içeren hemoglobin ve sitokromlar ile etkileşime girer, bu bileşiklerin yapısında bulunan demir yükseltgenir.
  • 45. Fe-S grupları ile etkileşime girebilir. O2 •¯ + sitc ( Fe3+ ) O2 + sit c ( Fe 2+ ) Süperoksid okside olmuş sitokrom c’yi indirgeyebilir.
  • 46. Süperoksid dismutaz (SOD): Hasara neden olan süperoksid anyon serbest radikali, süperoksid dismutaz ile ortadan kaldırılır. SOD, süperoksid anyonu dismutasyona uğratır. •O2 •¯ + O2 •¯ + 2 H+ SOD H2O2 + O2 Bu reaksiyonda süperoksid hem oksitleyici hem indirgeyici Süperoksid anyon serbest radikali, serbest radikal zincir reaksiyonlarının kuvvetli bir tetikleyicisidir Serbest radikal
  • 47. SOD, oksidatif strese karşı savunma mekanizması oluşturur. Antioksidan enzim Aerobik organizmaları süperoksid anyon serbest radikalinin zararlı etkilerine karşı korur. Sitozolik SOD, yapısında Cu ve Zn içerir (CuZn- SOD) Mitokondriyal SOD, yapısında Mn içerir (MnSOD)