Biyolojik Olarak nemli Organik Maddeler Organik maddeler karbon

Biyolojik Olarak Önemli Organik Maddeler Organik maddeler karbon içeren kompleks bileşiklerdir. Karbon atomunun özelliklerinden dolayı çok çeşitli organik maddeler vardır. Hücrelerde bulunan organik maddelerin başlıca tipleri karbohidratlar, lipitler, proteinler ve nükleik asitlerdir. 1

1 - Karbohidratlar Hücrelerde bulunan organik maddelerin en basitini oluşturan karbohidratlar; hala bazı kaynaklarda karbon, hidrojen ve oksijen içeren, hidrojen oksijen oranı sudaki gibi 2: 1 olan maddeler olarak tanımlanmaktadır. Fakat hücrelerde karbon, hidrojen, oksijen içeren, ayrıca hidrojenin oksijene oranı sudaki gibi 2: 1 olduğu halde karbohidrat olmayan çeşitli maddeler vardır. Örneğin asetik asit (C 2 H 4 O 2) ve laktik asit (C 3 H 6 O 3) her ikisi de karbon, hidrojen ve oksijenden meydana geldiği ve bunlardaki hidrojenin oksijene oranı 2: 1 şeklinde olduğu halde bu iki madde karbohidrat değildir. 2

O halde karbohidrat nedir? Karbohitratlar çok basit olarak polihidroksi aldehitler veya ketonlar ile bunların türevleri olarak tanımlanabilir. Karbohidratlar tüm hücrelerde nispeten az miktarlarda bulunurlar. Karbohidratlardan glikoz bitkiler tarafından fotosentezlenir. Hayvanlardan memeli hayvanlar laktik asit, amino asit ve gliserolden yararlanarak karaciğer ve böbreklerde az miktarda glukoz sentezlerler. Laktik asit, amino asit ve gliserolden yararlanarak glukoz sentezlenmesi olayına glukoneogenez denir. 3

Böbreklerde sentezlenen glukoz miktarı karaciğerde sentezlenenin 1/10’ nu kadardır. Glukoneogenezin çok az miktarda beyin, iskelet kasları ve kalp kasında da meydana geldiği tespit edilmiştir. Hayvanlar genellikle ihtiyaçları olan glukozu bitkilerden veya bitki ile beslenen diğer hayvanları yemek suretiyle elde ederler. 4

Karbohidratlar kimyasal enerji elde etmede kullanılan başlıca kimyasal yakıt maddesi ve başlıca karbon kaynağıdır. Ayrıca hücrenin glikolipit, glikoprotein ve nükleik asit gibi bileşiklerinin yapısında yer alırlar. Glikoproteinler, hücrelerin büyüme, bölünme ve faklılaşmasını kontrolde, hücrelerin birbirine bağlanmasında, hücreler arası etkileşimlerde, hücrelerde gerçekleşen aktif taşıma faaliyetlerinde rol oynarlar. Nükleik asitler, kalıtsal karakterlerin dölden döle aktarılmasında ve sentezini sağladıkları proteinlerle türe öz karakterlerin ortaya çıkmasında iş görürler. 5

Glikolipit ve glikoproteinler, hücre yüzey elemanı olarak, hücreler arası etkileşimlerde ve hücrelerin değişik kimyasallarla etkileşiminde önemli rol oynarlar. Bu faaliyetler dikkate alındığı zaman, bu maddelerde yer alan karbohidratların canlı açısından çok önemli oldukları görülür. Karbohidratlardan selüloz bitki hücre duvarında yapı materyali olarak, hayvanlardaki glikojen enerji depo maddesi olarak iş görür. 6

Karbohidratlar; molekül büyüklüğü ve çözünürlükleri esas alınarak monosakkaritler, disakkaritler ve polisakkaritler olarak üç gurup altında toplanabilir. Monosakkaritler; Genel olarak basit şekerler olarak bilinen monosakkaritler iki veya daha fazla sayıda hidroksil içeren aldehit veya ketonlardır. Monosakkaritler üç veya daha fazla karbonlu olup, yapılarında mutlaka bir aldehit veya keton grubu içerirler. Aldehit gurubu taşıyanlar aldozlar, keton gurubu taşıyanlar ketozlar olarak adlandırılır (Şekil 1). 7

Aldehid Keton Gliseraldehid Dihidroksiaseton (aldotrioz) (ketotrioz) D-Glukoz D-Fruktoz (aldoheksoz) (ketoheksoz) D-riboz (aldopentoz) 2 - deoksi D riboz (Aldopentoz) ŞEKİL 1: Monosakkaritler’den Aldehit gurubu taşıyanlar aldozlar, keton gurubu taşıyanlar ketozlar olarak adlandırılır 8

Monosakkaritlerde karbon atomlarının numaralandırılması aldehit veya keton grubunun bulunduğu uçtan başlar. Hücrelerde genellikle üç ile altı karbonlu olan monosakkaritler yaygındır. Hücrelerde en çok bulunan monosakkarit altı karbonlu glukoz’dur. Monosakkaritler içerdikleri karbon atom sayısına göre adlandırılırlar ve ismin sonu –oz eki ile sonlanır. Bunların kapalı formülleri Cn. H 2 n. On dir. Buna göre üç karbonlu monosakkaritlere triozlar, dört karbonlulara tetrozlar, beş karbonlulara pentozlar ve altı karbonlulara heksozlar, yedi karbonlulara heptozlar, sekiz karbonlulara oktozlar denir. 9

Monosakkaritlerden; Üç karbonlu triozlardan (C 3 H 6 O 3) aldozlara gliseraldehit, ve ketozlara dihidroksi aseton, Dört karbonlu tetrozlardan (C 4 H 8 O 4) aldozlara eritroz, treoz ve ketozlara erutruloz, Beş karbonlu pentozlardan (C 5 H 10 O 5) aldozlara riboz, arabinoz, ksiloz, liksoz ve ketozlara ribuloz, ksiluloz, Altı karbonlu heksozlardan (C 6 H 12 O 6) aldozlara alloz, altroz, glukoz, mannoz, galaktoz, taloz, guloz, idoz ve ketozlara fruktoz, sorboz, tagatoz, psikoz örnek olarak verilebilir (Şekil 2). 10

D-Eritroz D-Riboz D-Alloz 11 D-Gloz D-Treoz D-Arabinoz D-Ksiloz D-Altroz D-İdoz D-Liksoz D-Glukoz D-Galaktoz D-Mannoz D-Taloz ŞEKİL 2: Farklı sayıda karbon içeren monosakkarit örnekleri.

Dikkat edilecek olursa belirli bir grup içerisinde örneğin altı karbonlu monosakkaritlerde, aynı kapalı formüle sahip farklı monosakkaritler bulunmaktadır. Bu şekilde aynı kapalı formüle sahip olan fakat açık formülleri farklı olan maddelere izomer maddeler denir. 12

İzomer durumu glukoz ve fruktozun yapısal ve halkasal formüllerini yazarak aşağıda belirtilen şekilde gösterebiliriz. glukoz ŞEKİL 3: İzomer maddeler 13 fruktoz

Monosakkaritlerde halkasal yapı bunlardaki aldehit veya keton gurubunun bir hidroksil grubu ile etkileşimi sonucu meydana gelir. glukoz galaktoz fruktoz ŞEKİL 4: Monosakkaritlerde halkasal yapı bunlardaki aldehit veya keton gurubunun bir hidroksil grubu ile etkileşimi sonucu meydana gelir 14

İzomerler kimyasal özellikleri ve biyolojik aktiviteleri yönünden birbirinden farklıdır. Glukoz ve diğer monosakkaritlerin bir çözeltideki molekülleri yapısal formülde gösterildiği gibi düz hat halinde uzamaz. Glukozda beşinci karbona bağlı oksijeni birinci karbona bağlayan bir kimyasal bağ oluştuğu zaman molekülün halkalı formu oluşur (Şekil 5). Şekil 5: Glukoz’un halkalı formunun oluşumu 15

Hayvanların çoğunda altı karbonlu monosakkaritler kolaylıkla birbirine dönüşebildiğinden ve kolayca oksitlenebildiklerinden enerji kaynağı olarak kullanılırlar. Karbohidratlar birbirine dönüşebildiğinden amino asitler ve bazı yağ asitleri gibi esansiyel olmazlar. 16

Disakkaritler; Bunlar C 12 H 22 O 11 kapalı formülü ile ifade edilirler. İki mol monosakkaritin, enzimlerin kontrolünde glikozit bağıyla bağlanması sonucu meydana gelirler. Bu nedenle enzimatik yolla veya diğer yollarla parçalandıkları zaman iki monosakkarit birimine ayrılırlar. 17

En çok bilinen disakkaritler; maltoz, sükroz (sakkaroz) ve laktoz’dur. Maltoz iki mol glukozun alfa 1 -4 glikozit bağı ile, sükroz bir mol glukoz ile bir mol fruktozun 12 glikozit bağı ile, laktoz ise bir mol galaktoz ile bir mol glukozun beta 1 -4 glikozit bağı ile birleşmesi sonucu meydana gelmiştir. Bunlara ait formüller aşağıda verilmiştir (Şekil 6). 18

Sukroz (Glukoz+Fruktoz, 1 -2 glikozit bağı) Laktoz (Galaktoz+Glukoz beta 1 -4 glikozit bağı) Maltoz (Glukoz+Glukoz, alfa 1 -4 glikozit bağı) 19 ŞEKİL 6: Bazı disakkarit örnekleri

Bazen monosakkaritlerin 3 -6 kadarının glikozit bağları ile birleşmesi sonucu meydana gelen ürünler oligosakkaritler olarak tanımlanmaktadır. Bunlar içerdikleri monosakkarit sayısına göre adlandırılırlar. 20

Polisakkaritler; Doğadaki karbohidratların çoğu büyük molekül ağırlıklı polisakkaritler halinde bulunur. Polisakkaritlere glikanlar adı da verilmektedir. Polisakkaritler biyolojik polimer örnekleridir. Bu polimerler genlerle kodlanmazlar, enzimlerle kontrol edilen reaksiyonlar sonucu meydana gelirler. Polisakkaritler düz zincir halinde olduğu gibi dallı zincir halinde de olabilirler. 21

Polisakkaritler asit veya özel enzimlerle tam olarak hidroliz edildikleri zaman monosakkaritleri ve/veya basit monosakkarit türevlerini verirler. Hidroliz edildikleri zaman verdikleri alt birim (monomer) tipine göre polisakkaritler iki gruba ayrılırlar. 1. Homopolisakkaritler (homopolimerler); Hidroliz edildikleri zaman sadece bir tip alt birim (monomer) verirler. Nişasta, selüloz ve glikojen homopolisakkarittir. Bu üç polisakkarit suda çözünür olmadıkları için ideal depo ürünleridir. Bunlar hidroliz sonucu glukoz birimleri verirler (Şekil 7). 22

α-glukoz alt birimleri Beta glukoz alt birimleri Nişasta: α-glukoz alt birimleri zinciri Selüloz: Beta glukoz alt birimlerinin zinciri Glikojen: α-glukoz alt birimlerinin dallanmış zinciri 23 ŞEKİL 7: Homopolisakkaritler (homopolimerler)’e örnekler

2. Heteropolisakkaritler (heteropolimerler): Hidroliz edildikleri zaman iki veya daha fazla sayıda farklı alt birim veren polisakkaritlerdir. Bunlara örnek olarak Hyaluronik asit verilebilir. Bu hidroliz edildiği zaman glukuronik asit ve N-asetil-D-glukozamin alt birimlerini verir. 24

Polisakkaritler, biyolojik işlevlerine göre depo polisakkaritleri, yapısal polisakkaritler gibi ayrılabilir. Depo polisakkaritleri çoğunlukla hücrelerin stoplazmasında büyük granüller halinde depolanırlar. Bunlardan bitkilerde en bol bulunanı nişasta, hayvanlarda en çok bulunanı glikojen’dir. 25

Nişasta; alfa amiloz ve amilopektin olmak üzere iki formda bulunur (Şekil 8). Amiloz, 1 -4 glikozit bağı ile düz zincir halinde bağlanmış glukoz birimlerinden meydana gelir ve nişastanın dallanmamış formunu oluşturur. Amilopektin nişastanın dallı tipidir. Dalların ortalama uzunluğu 24 -30 glukoz birimidir. Amilopektinde iskeleti oluşturan düz kısımdaki glikozit bağları 1 -4 glikozit bağıdır, dallanma noktasında ise 1 -6 glikozit bağı vardır. Dallardaki birimler de birbirine 1 -4 glikozit bağları ile bağlanmıştır. 26

Amiloz Amilopektin 27 ŞEKİL 8: Nişasta’nın alfa amiloz ve amilopektin olmak üzere iki şekli.

Nişasta tiplerinden amiloz, tükrükte ve pankreas salgısında bulunan amilaz enzimi tarafından hidroliz edilir. Bu enzim nişasta molekülündeki 1 -4 glikozit bağlarını rastgele noktalardan koparır (bu enzim 1 -6 bağlarına etki etmez) sonuçta glukoz ve maltoz açığa çıkar. Amilaz enzimi amilopektini de hidrolizler. Amilaz enziminin etkisi ile nişastadan meydana gelen ara boydaki polisakkaritlere dekstrinler denir. 28

Depo polisakkaritlerin diğer bir örneğini hayvan hücrelerinin başlıca depopolisakkariti olan ve bitki hücrelerindeki nişastaya karşılık olan glikojen oluşturur. Glikojen çok dallı büyük molekül ağırlıklıdır. Hayvanlarda en çok karaciğerde depolanır. Glikojen karaciğer yaş ağırlığının yaklaşık olarak %10’nu, kasların yaş ağırlığının %1 -2’ni oluşturur. Karaciğer hücrelerinde glikojen, küçük granüllerin bir araya gelmesi ile oluşan büyük granüller halinde bulunur. 29

Glikojen, amilopektin gibi glukoz birimlerinin 1 -4 glikozit bağları ile birleşmesi sonucu meydana gelmiştir. Fakat glikojen, amilopektinden daha kompakt ve çok daha fazla dallıdır. Glikojende her 8 -12 glukoz biriminde bir dallanma olur. Dallanma noktasında bağlar 1 -6 glikozit bağıdır (Şekil 9). 30

Glikojen ŞEKİL 9: Glikojen in yapısı ve dallanması 31

Polisakkaritlerin diğer depo formlarına örnek olarak dekstranlar, fruktanlar (Levanlar), mananlar, ksilanlar, arabinanlar ve inulin verilebilir. Dekstranlar da glukoz birimlerinden meydana gelen dallı polisakkaritlerdir. Fakat bunlarda molekülün iskeletini oluşturan 1 -4 glikozit bağlarından başka glikozit bağları bulunmasından dolayı nişasta ve glikojenden ayrılırlar. Maya ve bakterilerdeki dekstranlarda dallanma noktaları 12, 1 -3, 1 -6 noktalarında olabilir. 32

Fruktanlar bir çok bitkide bulunan ve fruktoz monomerlerinden meydana gelen homopolisakkarittir. Mananlar bakterilerde, mayalarda, küf mantarlarında ve ileri yapılı bitkilerde bulunan mannoz birimlerinden meydana gelen homopolisakkarittir. İnulin yer elmasında bulunan ve fruktoz birimlerinin 1 -2 glikozit bağı ile birleşmeleri sonucu meydana gelen bir homopolisakkarittir. Aynı şekilde ksilanlar ve arabinanlar da bitkilerde bulunan homopolisakkaritlerdendir. 33

Yapısal polisakkaritler hücre duvarı ve kılıfında, hücre içi boşluklarda ve bağ dokuda yapı elemanı olarak iş görürler. Bunlar bitki ve hayvan dokularına sertlik, şekil ve elastikiyet verdikleri gibi dokunun devamını sağlamada ayrıca çok hücreli canlılarda koruma ve destekte görev yaparlar. Örneğin omurgasızların birçoğunun dış iskeletindeki kitin, 1 -4 glikozit bağı ile birleşmiş N-asetil-D-glukoz birimlerinden meydana gelen bir homopolisakkarittir. 34

Bitkilerde en çok bulunan hücre duvarı yapı polisakkariti selülozdur. Bakteri hücrelerinin duvarları bir heteropolisakkarit olan peptidoglikandan (mureinden) yapılmıştır. Bu polisakkarit, N-asetilmuramik asit ve Nasetilglukozamin birimlerinden meydana gelir. 35

2 - Lipitler suda çözünmeyen, kloroform, eter ve benzen gibi polar olmayan çözücülerde çözünen biyomoleküller olarak tanımlanırlar. Yapılarında temel eleman olarak karbon, hidrojen ve oksijen vardır. Fakat bunlardaki oksijenin karbon ve hidrojene oranı, karbohidratlardakinden daha düşüktür. Diğer bir ifade ile lipitlerdeki oksijen miktarı karbohidratlardakinden azdır. 36

Lipitlerin canlıda önemli işlevleri vardır. Bunların işlevlerinden bazılarını şu şekilde belirtebiliriz; 1 -Bazı lipitler hem hidrofobik hem de hidrofilik kısımlar içerdiklerinden hücre zarı ve hücredeki diğer zarların yapısında yapı elemanı olarak iş görürler. 2 -Vücut ağırlığını artırmadan çok fazla miktarda enerjiyi depolayabildiklerinden, enerji elde etmede metabolik yakıtın depo ve transport formu olarak iş görürler. 3 -Bazı vitaminlerin vücuda yararlı hale gelmesinde rol oynarlar. 37

4 -Karbohidrat ve proteinlerle oluşturdukları bileşikler sayesinde hücrelerin birbirini tanımasında, hücresel özgüllüğün ortaya çıkmasında ve doku bağışıklığında rol oynayan hücre yüzey elemanı olarak iş görürler. 5 -Canlıların birçoğunun yüzeyinde koruyucu örtü olarak kullanılırlar. 6 -Lipit sınıfı içinde yer alan bazı bileşikler bazı hormonların ve vitaminlerin sentezinde iş görürler. 38

Lipitler çok genel olarak kompleks lipitler ve basit lipitler olarak sınıflandırılırlar. Bu sınıflara yağ asitleri, trigliseritler, fosfolipitler ve steroller dahildir. Biz burada sınıflandırmadan çok bazı lipit tiplerini kısaca ele alacağız. 39

Sabunlaşabilen lipitlerde yapı taşı elemanı olarak çok fazla miktarlarda bulunan yağ asitleri, lipidlerin bir sınıfını oluştururlar. Bunlar, hücre ve dokularda serbest halde çok az miktarda bulunurlar. Bitkilerden, hayvanlardan ve mikroorganizmalardan yüzden fazla yağ asiti izole edilmiştir. 40

Bu yağ asitlerinin hepsinde bir hidrokarbon zincir ile bu zincire uç kısımda bağlı olan bir karboksil grubu bulunur. Yağ asitinin hidrofobik (suda çözünmeyen) olan hidrokarbon zinciri kimyasal olarak fazla reaktif ve polar değildir. Yağ asitindeki hidrofilik olan (suda çözünür) karboksil grubu kimyasal olarak çok reaktif ve polardır. 41

Yağ asitlerinde karboksil grubunda bulunan karbon atomu birinci karbon atomunu oluşturur. Buradan itibaren hidrokarbon zincirinin ucuna doğru sıralama devam eder. Hidrokarbon zincirinin ucundaki metil (CH 3) grubundaki karbon son karbon atomudur (Şekil 10). Yağ asitlerinde ikinci karbon atomu alfa, üçüncü karbon da beta karbon atomu olarak adlandırılır. Doymuş, 18 Karbonlu ŞEKİL 10: 18 Karbonlu bir yağ asidinin yapısı. 42

Yağ asitleri içerdikleri karbon atom sayısı, hidrokarbon zincirlerinde çift bağ(lar)ın bulunup bulunmaması, çift bağ varsa bunun (bunların) yeri ve sayısı ile birbirinden ayrılırlar. Belirtilen bu özellikler yağ asitlerinin fiziksel, kimyasal ve biyolojik özelliklerini tayinde önemli rol oynar. 43

Yağ asitleri Doymuş yağ asiti Doymamış yağ asiti ŞEKİL 11: Hidrokarbon zincirinde çift bağ içerenler doymamış yağ asitleri, çift bağ içermeyenler doymuş yağ asitleri olarak tanımlanır 45

İleri yapılı bitki ve hayvanların sabunlaşabilen lipitlerinde (yağlarında) en çok 14 -22 karbonlu yağ asitleri bulunur, fakat bunlardan da 16 -18 karbonlular daha çoktur. Yüksek organizasyonlu bitkilerde ve düşük sıcaklıkta yaşayan hayvanların sabunlaşabilen lipitlerinde doymamış yağ asiti miktarı daha fazladır. 46

Hayvansal organizmalar ihtiyaçları olan bazı yağ asitlerini kendileri sentezleyebilirler. İhtiyaç duydukları ancak sentezleyemedikleri yağ asitlerini besinleri ile dışardan alırlar. Hayvansal organizmaların sentezleyemedikleri için dışardan almak zorunda kaldıkları maddeler esansiyel (temel) maddeler olarak adlandırılır. Memeliler için linoleik ve linolenik asitler esansiyel yağ asitleridir. 47

Sabunlaşabilen lipitlerde en fazla bulunan doymuş yağ asitleri palmitik ve stearik asitler, doymamış yağ asitlerinden de oleik asittir. Fakat sabunlaşabilen lipitlerdeki yağ asitleri hayvanın beslenme durumuna ve çevre sıcaklığına bağlı olarak değişebilir. Sabunlaşabilen lipitlerin yapısında yer alan doymuş yağ asitlerinin genel formülü Cn. H 2 n. O 2’dir. 48

Doğal olarak sabunlaşabilen lipitlerde yer alan doymuş ve doymamış yağ asitlerine ait bazı örnekler aşağıda verilmiştir (Şekil 12). Sembolü 4: 0 6: 0 12: 0 16: 0 18: 0 20: 0 24: 0 16: 1 18: 2 18: 3 49 Genel adı Doymuş Yağ Asitleri Butirik asit Kaproik asit Laurik asit Palmitik asit Stearik asit Arakidik asit Lignoserik asit Yapısı CH 3(CH 2)2 COOH CH 3(CH 2)4 COOH CH 3(CH 2)10 COOH CH 3(CH 2)14 COOH CH 3(CH 2)16 COOH CH 3(CH 2)18 COOH CH 3(CH 2)22 COOH Doymamış Yağ Asitleri Palmitoleik asit CH 3(CH 2)5 CH= CH(CH 2)7 COOH ∆9 Oleik asit CH 3(CH 2)7 CH= CH(CH 2)7 COOH ∆9 Linoleik asit CH 3(CH 2)4 CH= CHCH 2 CH=CH(CH 2)7 COOH ∆9, 12 Linolenik asit CH 3 CH 2 CH=CHCH 2 CH=CH(CH 2)7 COOH ∆9, 12, 15

Doymamış yağ asitlerinde formülden sonra yer alan üçgen (∆) üzerindeki rakam yağ asitinin hidrokarbon zincirindeki kaçıncı karbonlar arasında çift bağ olduğunu ifade eder. Örneğin ∆9 dokuzuncu ve onuncu karbonlar arasında, ∆9, 12 dokuzuncu ve onuncu karbonlar ile on iki ve on üçüncü karbonlar arasında çift bağ olduğunu ifade eder. 50

Yağ asitlerinde kısa zincirli ve doymamış olmak onun ve türevinin akışkanlığını artırır. Doymamış yağ asitlerinin erime noktası, aynı karbon atom sayısına sahip doymuş yağ asitlerinin erime noktasından daha düşüktür. Örneğin 18 karbonlu doymuş yağ asiti olan stearik asitin erime noktası 69, 6 o. C olduğu halde, 18 karbonlu doymamış yağ asitlerinden oleik asitin erime noktası 13, 4 o. C’dir. 51

Kompleks Lipitler Kompleks lipitler yapılarında mutlaka yağ asiti bulunduran lipitlerdir. Bunlar alkalilerle hidroliz edildikleri zaman sabunlaşırlar. Bu nedenle bunlara saponifiye lipitler de denir. Kompleks lipitlere örnek olarak gliseritler (nötral lipitler), fosfolipitler, sifingolipitler ve mumlar verilebilir. 52

Gliseritler (Nötral lipitler) Bunlar gliserolün hidroksil gruplarının yağ asitleri ile tepkimeye girmesi sonucu meydana gelen esterlerdir. Reaksiyon sırasında yağ asitinin karboksil grubu, gliserolün hidroksil grubu ile tepkimeye girer. Gliserolün bir hidroksili bir yağ asiti ile birleşirse monogliserit, iki hidroksili iki yağ asiti ile birleşirse digliserit, üç hidroksili üç yağ asiti ile birleşirse trigliserit (nötr yağ) meydana gelir. 53

Gliseritlerin oluşumunda yer alan yağ asitleri doymuş veya doymamış olabilir. Bir trigliseritte reasiyona giren yağ asitlerinin üçü de aynı yağ asiti olabileceği gibi, iki tanesi aynı birisi farklı ya da üçü de farklı yağ asiti olabilir. Aynı şekilde bir nötr lipit oluşumuna katılan üç yağ asitinin tamamı doymuş yağ asiti olabileceği gibi, tamamı doymamış veya bazıları doymuş, bazıları doymamış olabilir. 54

Sonuçta, yapıda yer alan yağ asitlerine göre meydana gelen nötr lipitin katı veya akışkan olması sağlanır. Genel olarak daha çok doymamış yağ asiti bulunduran nötr lipitler akışkan, buna karşılık yapısında daha çok doymuş yağ asiti bulunduranlar katıdır. Oda sıcaklığında akışkan olan nötr lipitler sıvı yağlar (oil), akışkan olmayanlar katı yağlar (fat) olarak adlandırılmıştır. 55

Nötr lipitler canlılarda en çok bulunan lipitlerdir. Bunlar genel olarak enerji elde etmede kimyasal yakıt maddesi olarak kullanılırlar. Nötr lipitlerin erime noktası yapılarında yer alan yağ asitleri tarafından belirlenir. Genel olarak erime noktası doymuş yağ asitlerinin sayı ve zincir uzunluğu ile artar. Tüm nötr lipitler suda çözünmezler. Bir nötr lipit oluşumunu şu şekilde gösterebiliriz (Şekil 13). 56

Lipit Gliserin Şekil 13: Bir nötr lipit oluşumu 57

Fosfogliseritler (Fosfolipitler) Bunlar hücre zarının ve hücrenin zarlı organellerinin başlıca yapı taşlarını oluştururlar (Şekil 14). Hücrenin diğer kısımlarında çok az miktarlarda bulunurlar. Şekil 13: Fosfogliseritler (Fosfolipitler) hücre zarının ve hücrenin zarlı organellerinin başlıca yapı taşlarını oluştururlar. 58

Fosfolipitler başlıca dört elemandan meydana gelirler. Bu elemanlar yağ asitleri, yağ asitlerinin bağlandığı gliserol, fosfat ve fosfata bağlı alkol’dür (Şekil 15). Şekil 15: Bir fosfolipit oluşumunun şematik olarak gösterilmesi 59

Gliserolün iki hidroksilinin yağ asitleri ile, üçüncü hidroksilin ortofosfor asiti ile esterleşmesi sonucu fosfatitik asit meydana gelir (Şekil 16). Fosfatitik asit hücrelerde çok az miktarda bulunmasına rağmen fosfogliserit biyosentezinde çok önemli bir ara üründür. Şekil 16: Fosfatitik asit meydana gelişi 60

Fosfatitik asidin fosfat grubunun bulunduğu kısma hidrofilik bir baz veya alkol bağlanırsa fosfogliserit meydana gelir. Hidrofilik grup olarak kolin, serin, etonolamin, inositol ve gliserol bağlanabilir (Şekil 17). Bağlanan grubun adı esas alınarak fosfolipitler; fosfatidiletanolamin, fosfatidilkolin, fosfatidilserin, fosfatidilgliserol gibi adlandırılırlar. Fosfat Kolin Polar baş grubu Gliserol Yağ asiti zincirleri Şekil 17: Fosfogliserit’in meydana gelişi. Fosfatitik asidin fosfat grubunun bulunduğu kısma hidrofilik bir baz veya alkol bağlanırsa fosfogliserit meydana gelir. Hidrofilik grup olarak kolin, serin, 61 etonolamin, inositol ve gliserol bağlanabilir

Fosfokolin 62

Her fosfolipit molekülünde; suda çözünmeyen, hidrofobik ve polar olmayan bir kuyruk kısım ile (iki yağ asitinden meydana gelen kısım), fosfat grubunun bağlandığı polar, suda çözünür ve hidrofilik baş grubu olmak üzere iki kısım bulunur (Şekil 18). Su Hidrofilik fosfat baş grubu Hidrofobik Yağ kuyruk Su Lipit tabakası Hidrofilik fosfat baş grubu Fosfolipit molekülü Şekil 18: Fosfolipit molekülünün yapısı. 63

Fosfogliseritlerin farklı tiplerinin polar baş grubunu oluşturan molekülün büyüklüğünün, şeklinin ve yükünün farklı olmasından dolayı, fosfolipitler birbirinden polar baş gruplarının büyüklüğü, şekli ve elektrik yükü ile ayrılırlar. 64

Sifingolipitler Kompleks lipitlerden olan sifingolipitler, bitki ve hayvan hücrelerinin önemli yapı elemanlarındandır. Bunlar özellikle beyin ve sinir dokusunda fazla miktarda bulunur. Sifingolipitlerde molekülün omurgasını, gliserol yerine, uzun doymamış hidrokarbon zincirli bir amino alkol olan sifingozin oluşturur (Şekil 19). Sifingozin Yağ asidi Şekil 19: Sifingolipitler’in Genel Yapısı 65

Sifingozin; otuzdan fazla çeşidi olan amino alkollerden biridir. Sifingolipitlerin yüzden çok çeşidi vardır. Fakat bunların hepsinde daima temel yapı taşı olarak, bir molekül amino alkol olan sifingozin veya türevi, bir molekül yağ asiti, bir polar baş grubu bulunur. 66

Sifingolipitlerden ileri yapılı hayvansal organizmaların dokularında en çok bulunanlar sifingomiyelinler, nötral glikosifingolipitler ve asidik glikosifingolipitler (ganliosidler) dir. Nötral glikosifingolipitler polar baş grubu olarak bir veya daha fazla sayıda monosakarit rezidüsü içerir. Nötral glikosifingolipitlerin en basitleri serebrositlerdir. Gangliosidler, iki ile on monosakkaritten meydana gelen baş grublarında bir veya daha fazla sayıda sialik asit rezüdüsü taşırlar. Bu nedenle baş grubu negatif yüklü olur. 67

Mumlar uzun zincirli yağ asitleri ile uzun zincirli monohidroksilik alkollerin oluşturdukları, suda çözünmeyen katı esterlerdir. Mumlar hayvanlarda deride, kürkte ve tüylerde, ileri yapılı bitkilerde ise yapraklar ve meyve üzerinde koruyucu örtü olarak bulunur. Plankton organizmalarda mumlar, ana enerji kaynağı olarak depolanırlar. Planktonların bazı su hayvanlarında temel besin maddesi olduğu göz önüne alınırsa, mumların okyanuslardaki ve tatlı sulardaki besin zincirinde ne kadar önemli oldukları kolayca anlaşılacaktır. 68

Basit Lipitler Basit lipitler yapılarında yağ asiti içermezler, bu nedenle sabunlaşmazlar yani suda çözünür maddelere dönüşmezler. Bunlar kompleks lipitlere göre hücre ve dokularda daha az miktarlarda bulunurlar, fakat çok önemli biyolojik aktiviteye sahip bir çok madde bu grup içinde yer alır. Basit lipitlere örnek olarak steroidler, terpenler ve prostaglandinler verilebilir. Bu grupta ilk ele alacağımız steroidlerdir. 69

Steroidler Doğal kaynaklardan izole edilen, her biri farklı fonksiyon ve biyolojik aktiviteye sahip çok sayıda değişik steroidler vardır. Fakat tüm steroidler doymuş tetrasiklik hidrokarbon olan siklopentanoperhidroksifenantren (fenantren yada steran) halkasının türevidir. 70

Bu halka üç tanesi altı, bir tanesi beş karbon içeren dört halkadan oluşur. Bu halkalardan uzanan yan zincirlerin yapı ve uzunluğu, yapılarındaki çift bağların yeri ve sayısı, fonksiyonel grupların tipi, yeri ve sayısı, fonksiyonel gruplar ile steroid çekirdeği arasındaki bağların konfigürasyonu ve halkaların birbirine göre konfigürasyonu steroidleri birbirinden ayırmada ve değişik steroidlerin farklı fiziksel, kimyasal ve biyolojik özellikler göstermesinde önemli rol oynar. Tüm steroidler bir triterpen olan skualen’den meydana gelir. 71

Hayvan dokularında en çok bulunan steroid kolesterol’dur (Şekil 20). Kolesterol beyaz renkli ve kaynama noktası 150 o. C olan bir maddedir. Kolesterol suda çözünmez fakat dokulardan kloroform, eter, benzen veya sıcak alkol ile kolayca özütlenebilir. Kolesterol bir çok hayvan hücresinin zarında ve hayvansal dokuda önemli yapı taşıdır, ayrıca hayvansal dokulardaki bir çok diğer steroidin ön maddesidir. Şekil 20: Kolesterol’ün yapısı 72

Ökaryotlarda zarın akışkanlığı, zardaki yağ asiti kompozisyonu ve kolesterol içeriği ile kontrol edilir. Hayvan hücrelerinde hücre zarında fosfolipitler arasında yer alan kolesterol zarın akışkanlığını değiştirmede kilit rol oynar. Kolesterol besinlerle alınabildiği gibi vücutta da sentezlenebilir. Sentez faaliyeti asetil koenzim-A’dan itibaren bir seri reaksiyonlarla sağlanır. Memelilerde başlıca kolesterol sentez bölgesi karaciğerdir. Kolesterolün önemli bir kısmı da ince bağırsakta sentezlenir. 73

Terpenler Basit lipitler sınıfına giren terpenler beş karbonlu bir hidrokarbon olan isopren (2 -metil-1, 3 -butadien) birimlerinden meydana gelirler. Terpenler ya doğrusal (linear) ya da halkasal (siklik) olabilirler. Bazı terpenler her iki tip yapıyı içerebilirler. Terpenlerin büyük bir çoğunluğu bitkilerden elde edilmiştir. Bunların karakteristik koku ve tatları vardır. Terpenler bitkilerden elde edilen esansiyel yağların da başlıca bileşenini oluştururlar. 74

Kolesterol biyosentezinde önemli bir ön madde olan skualen bir terpendir. Ayrıca karotenoitler, yağda çözünen vitaminlerden üç tanesi (A, E ve K vitaminleri), enzimlerde koenzim olarak iş gören Koenzim-Q, klorofilin bir elemanı olan fitol, değişik bitkilerin yağlarından elde edilen mentol ve kamfor terpenlere örnek oluştururlar. 75

Prostaglandinler Basit lipitlerin bir diğer örneğini oluşturan prostaglandinler yağ asiti türevleridir. Bunlardan bazıları hormon veya metabolizmayı düzenleyici moleküller olarak önemli biyolojik işlevlere sahiptir. Doğal prostaglandinlerin tamamı 20 karbonlu doymamış yağ asitlerinin hidrokarbon zincirinde beş karbonlu halka oluşumu ile türemiştir. Beş karbonlu halka oluşumu sırasında yağ asitinin hidrokarbon zincirindeki sekizinci ve onikinci karbonlar arasında bir bağ oluşmuştur. 76

Her ne kadar, prostoglandinlerin hepsinin kan basıncını düşürme ve düz kaslarda kasılmayı sağlama gibi işlevleri varsa da değişik prostoglandinler birbirinden biyolojik aktivitelerine göre ayrılırlar. 77