111 biyokimya ders 6

8/4/2019 111 Biyokimya Ders 6

1/62

HEM 111 Biyokimya

Seyhun YURDUGL

Ders 6Termodinamik ve Metabolizmaya

Giri


2/62

Ders ierii

Tanmlar

Termodinamiin kurallar

Serbest enerji kavram Metabolizma

Biyoenerjetik


3/62

Termodinamik nedir?

Fizik ile ilgili bir bilim dal olup,

herhangi bir scakl olan, ayrca bir yerden bir baka yere enerji

deiimini inceleyen;

tm sistemlerin zelliklerini alr.


4/62

Sistem

evre ile balantldr.

evre ve sistem: Evren.


5/62

Termodinamik nedir?

Ayn zamanda i, s ve enerjinin bir sistemzerine etkilerini inceleyen bilim daldr.


6/62

Termodinamiin kurallar

Sfrnc kural,

Birinci kural,

kinci kural.


7/62

Sfrnc kural

Termodinamikte denge ve scaklkbalantsn vurgular.

ki cisim kendilerinden farkl bir nccisim ile termodinamik adan dengede ise,

Bu iki cisim de birbiri ile dengededir.

Termodinamik alardan denge her ikicismin de ayn scaklkta olmasn gerektirir.


8/62

Is

Yksek scakla sahip bir maddenin dkscaklktaki maddeye akan transit haldeki(kalc olmayan) enerjisidir.

Bir madde s kavramna srekli sahipdeildir.

Buradaki uygun terim, bir maddedeki

mikroskopik,

gzle grlemeyen enerji olarak tanmlanr:i enerji.


9/62

Is

enerji:

Scak bir cisimden enerji aktarm ile

arttrlabilir. Bu stma olarak adlandrlr.


10/62

zgl s

Birim ktlenin scaklk derecesini bir santigrat

ykseltebilmek iin gerekli s miktardr.


11/62

zgl s

Suyun zgl ss:

1 kalori/gram C = 4.186 joule/gram C

Su scakln dzenlenmesinde nemli bir roloynad iin,

Suyun zgl ss:

Herhangi bir metalden daha fazladr.


12/62

zgl s

lave edilen s=zgl s . ktle. scaklkdeiimi


13/62

Buharlama ile s transferi

Bu yol ile s transferine rnek:

normal vcut scaklnn zerine klmas ile:

nsan vcudunun terlemesi.


14/62

Birinci kural

Enerji yoktan var edilemez ya da yok edilemez,ancak bir formdan dierine dnebilir.

Is, i ve enerji kavram ile ilgilenir.


15/62


16/62

Termodinamiin birinci kural

Bilinen bir hacimdeki gaza s ilave edilirse,

Gaz genleme yolu ile i retecektir,

Benzer durum pistonun ileri itilerek gazsktrp i enerjiyi arttrnca da gzlenir.


17/62

Termodinamiin birinci kural

E: i enerji

Q: s

W :i


18/62

Adyabatik(kapal)sistemlerde ilev

Adyabatik sistem: Hibir s kazanc veya kayb grlmez.

Termodinamiin birinci kural iinde eer Q=0 ise: enerjideki deiim yaplan ie eittir.


19/62

zotermal(ak)sistemlerde ilev

Basn-hacim balants ile aklanr:

Basn hacim ile ters orantldr, ancak scaklk

ile doru orantldr. Gazn basn arttrlmas ile sktrlmas yolu

ile hacim azalmaktadr,

Ayn anda scaklk art meydana gelir. PV=sabit.


20/62

Basn-hacim (PV) grafii


21/62


22/62


23/62

Gaz tarafndanyaplan i:

Eer i:

Termodinamik olarak bir sistem iindeyaplrsa,

rnek olarak gaz ieren bir sistemdeki i.


24/62

Sabit basnta yaplan i:


25/62


26/62

Entalpi

Kimyasal tepkimelerde scaklk asndangsterge niteliinde bir nicel ifadedir.

Eksotermik(darya s veren) sistemler-tepkimeler,

Endotermik(dardan s alan) sistemler-tepkimeler bu ifadeyi gzel bir ekildeyanstmaktadr.


27/62

Entalpi

Entalpideki art H = U + PV ifadesi ile aklanr:

i enerjideki art ve sistem tarafndan yaplan

i miktar ile doru orantldr, Kalorimetri ad verilen lm yntemi

buradaki s deiimini ler.


28/62


29/62

Serbest enerji (G)

Gibbs serbest enerjisi

yapabilme yeteneine sahip enerjidir. G =H-TS

Standard hali (Gr) : 1 M deriim, 25r C

scaklk ve 1 atm (760 mm Hg) basn: Gr=Hr-TSr


30/62

Entropi (S)- Entropi deiimi (S)

Bir sistemdeki en fazla(maksimum)molekler dzensizlie eriim istei olarakadlandrlr.

Byle bir sistem iin az miktarda igerekmektedir.

S= Q/T


31/62

Gibbs serbest enerjisinin formlle

ifadesi


32/62

Gibbs serbest enerjisi

Bir tepkimeden elde edilebilecek en fazla i olaraktanmlanr.

r. Bir mol glukozun oksidasyonu ile oluan Gibbs

serbest enerjisi: G = 686 kcal = 2870 kJ.

Bu tepkime: canl hcrelerdeki balca enerjitepkimesidir.


33/62

Metabolizma

Canl organizmalar denge halinde deildir.

Metabolizma: canl sistemlerin enerjiyikazanmalar(elde etmeleri) ve kullanmlarile ilgilidir.


34/62

Canllar enerjiyi nasl elde eder?

1. Ototrofik (Fototroflar)

kendilerinden ya da gn - ilebeslenme

Enerji gne yolu ile elde edilir.

Karbonhidrat retirler ve dar O2 atarlar.


35/62

Canllar enerjiyi nasl elde eder?

2. Heterotroflar (Kemotroflar)

Besin maddelerini dardan alp zmserler.

CO2 atmosfere salnr. retilen serbest enerji: ATP yapmnda

kullanlr.


36/62

Metabolizma

ki ksmdan oluur:

Anabolizma (Metabolitlerin oluumu, yapm

tepkimeleri) Katabolizma (Metabolitlerin oluumu, ykm

tepkimeleri)

Metabolit: metabolizma rnleri


37/62

Metabolizma ekilde kontroledilir

Aktivitesi salam deiikliklerle kontrol edilen

enzimler ile, Hormonal dzenleme ile, ayrca:

enzim deriiminin hcre iinde dzenlenmesiile salanr.


38/62

Metabolizmann genel tanm

Canldaki kimyasal deiimlerin toplam iinde:

gda maddeleri kullanlabilir enerjiye

dntrlr. Karmak biyolojik molekller bu enerjiden ve

bu hammaddeden temel alarak oluur.


39/62

Biyoenerjetik tanm

Enerji kullanm: canl organizma iin temeldir.

Biyoenerjetik: canl hcrelerdeki enerji

aktarmlarn nicel olarak inceleyen bilimdaldr.


40/62

Katabolizma

Sindirilen gda maddelerinin daha da altbirimlere paralanmasn ierir.

Depo enerji de bu yolla karbonhidrat, lipid veproteini kullanlabilir enerji formlarnadntrr.

Byk karmak molekller daha kk

molekllere dnr (CO2 ve H2O gibi).


41/62

Anabolizma

Biyosentez tepkimelerinde byk, karmakmolekllerin:

kk nc molekllerden olumas iletanmlanr.

Enerji harcanmasn gerektirir.

Bu harcama ATP ve NADPH eklinde olur.


42/62

Katabolizma

Katabolik tepkimeler oksijen harcanmasngerektirir.

r. Sinir impuls iletimi,

kas kaslmas,

byme ve;

hcre blnmesi.


43/62

ATP

Adenozin-5-trifosfat

Prin nkleotidlerden adenin:

Bir glikozidik baa D-riboz balants ile balolup,

ekerin beinci karbonunda fosfat eklenmitir.


44/62

ATP

adet fosfor grubu ierir:

Bunlar 5 riboz karbonuna fosfoanhidrit balarile baldr.

Dier iki u(terminal) fosfor gruplar(r. etave gamma fosfatlar) yksek enerji ieren fosforbalardr.


45/62

ATPnin yaps


46/62

Piridinnkleotidleri:

Piridin nkleotid koenzimleri:

NADH / NAD+

ve NADPH / NADP+

nikotinamid trevi olan (niyasin, vitamin B3)tarafndan sentezlenir.

Elektron tayc olarak grev yaparlar.


47/62


48/62

Flavin koenzimleri:

Flavin trevleri:

FAD ve FMN:

FAD (flavin adenin dinkleotid) FMN (flavin mono nkleotid)

Besinler ile alnan riboflavin (B2 vitamini).

Bu bileiklerin temel yapsn oluturur.


49/62

Flavinler:

Srekli olarak indirgenme-ykseltgenme(red-oks) tepkimelerindeki enzimlere balanr ve,

burada katalitik mekanizmann bir sonucuolarak;

bu tepkimelerde elektron taycln temelgrev olarak stlenir.


50/62


51/62

Kimyasal tepkimelerde enerji

deiimini belirten baz nicelifadeler:

G: Gibbs Serbest Enerjisi

G = Serbest enerji deiimi

- G = eksergonik tepkime (serbest enerji

salan)

+ G = endergonik tepkime (serbest enerjialan)


52/62



H: Entalpi (s miktar) -H: eksotermik

+H: endotermik

S: Entropi +S = entropi art


53/62



Sabit scaklk ve basnta:G = H - TS


54/62

Kimyasal tepkimelerde enerjideiimini belirten baz nicel ifadeler:

Herhangi bir hcre ii tepkime isteniyor ve

tercih ediliyorsa, S : +

H: -

G : - deerlie sahiptir.


55/62

Serbestenerji ve hcreler

Standard serbest enerji deiimi (Gr) Kdengeiledoru orantldr.

Tepkimeyegiren ve oluan rnlerdenge

oluanakadardeiim gsterir. Tepkimeyegiren ve oluan rnlerderiimi ve

denge hali Kdengeyi ortaya karr.

Standard sabitler: Gr ve Kdenge iin

25oC pH=7

Su= 55.5M


56/62

Biyokimyasal tepkimelerde:

G=0, dengeyi belirler.

Standard sabitlerin deeri:

25o

C (298o

K) pH=7

Su= 55.5M


57/62

Standard serbestenerji ile denge

arasndaki balant

G0 olarak ifadeedilir.

Kdenge ve G0

: G0 = -RT ln Kdenge


58/62

Standard serbestenerji ile denge

sabiti arasndaki balant

EerKdenge = 1.0, G0 = 0

EerKdenge = >1.0, G0

eksi deerliktedir. EerKdenge =


59/62

Standard serbestenerji deiimleri

toplanabilir.

rnek: Glukoz-6-fosfatsentezi

Glukoz + Pi Glukoz-6-fosfat + H2

0

ATP + H20 ADP + Pi

ATP + Glukoz ADP + Glukoz-6-fosfat


60/62

Asetil Co-A

Aerobik artlardaglukozykmnn (glikoliz)son rn:

piruvik asit(pirvat).

Pirvattansonraki basamakta:

asetil koenzim A (asetil CoA) sentezlenerek

sitrikasit dngsnezemin hazrlanr.


61/62

Asetil Co-A

Karbonhidrat metabolizmasnda,

asetil CoA:

Glikoliz ve sitrik asit dngs arasndakibalantysalar.


62/62

Yararlanlan kaynaklar:

111 biyokimya ders 6

Documents