Vitaminler, hücre ve organların normal işlevleri ve sağılıklı gelişim için gereksinim duydukları, diyet yoluyla belirli düzeyde alınması gereken, yüksek biyolojik etkinliğe sahip organik bileşiklerdir. Vücudun gereksinim duyduğu miktarın çok altında ürettiği bazı vitaminler dışında vitamin üretemediği için, vitaminlerin dışarıdan alınmaları zorunludur. Yeteri kadar vitamin alınamadığı durumlarda, hücre ve dokularının işlevlerinde bozulmalar ve sonuçta sağlık sorunları ortaya çıkar. Vitaminler meyve, bitkisel, hayvansal kaynaklı ya da vitamin katkılı hazır gıdalar yoluyla vücuda alınırlar. İnsan beslenmesindeki esas mikrobesinler 17 adet mineral ve 13 adet vitaminden oluşur ve bunların besinlerle uygun miktarlarda alınması gerekirler. Bu gruba girmeyen esas olmayan birçok mikrobesinin besinlerle alınması gerekmez. Ancak bunlar ekstradan alındıkları zaman kişiyi daha sağlıklı kılan organik fitokimyasallardır.

1. Biyokimya: Vitaminler, mineraller,
koenzimler
1
301 BİYOKİMYA I
Hikmet Geçkil, Profesör
İnönü Üniversitesi
Biyoloji Bölümü
Bölüm 9: Vitaminler. Mineraller, Koenzimler
Hikmet Geçkil

2. VİTAMİNLER, KOFAKTÖRLER VE KOENZİMLER
•Gecen yüzyılın başında vitaminler belki de en önemli araştırma
konusunu oluşturdular.
•İnsan ve diğer omurgalıların sağlıklı yaşaması için oldukça önemli
olan bu moleküller ne yazık ki bu canlılar tarafından
sentezlenemezler ve dolayısı ile dışardan alınmaları gerekir.
•Çalışmalar sonucunda vitaminler polar olmayan (yağlar gibi) ve
ancak organik solventlerde eriyebilen vitaminler ve suda eriyebilen
vitaminler olarak iki gruba ayrılmışlardır.
Hikmet Geçkil 2
Biyokimya: Vitaminler, mineraller,
koenzimler
26 Eylül 2007

3.  Yağımsı bir yapıları olan ve dolayısı ile yağlarda
eriyebilen (suda erimeyen) başlıca vitaminler, bir
önceki lipidler konusunda da gördüğümüz gibi,
vitamin A, D, E, ve K’dir. Bunların hepsi izoprenoid
bileşikleridir. Izoprenoidler, izopren alt ünitelerinin
kondensasyonu ile oluşmuş yapılardır.
CH2=C-CH=CH2

CH3
YAĞDA ERİYEN VİTAMİNLER
Hikmet Geçkil 3
Biyokimya: Vitaminler, mineraller,
koenzimler
26 Eylül 2007

4.  Vitamin A (retinol) görme için önemli
bir pigmenttir. Görme olayında görev
yapan proteinlere bu vitamin tersinir
olarak bağlanır ve ışık retinaya
çarptığında sinir impulsu yaratacak bir
seri kompleks reaksiyon oluşur.
 Vitamin A bitkilerde bulunmaz,
ancak, bir çok bitki karotenoid denen
bir pigment içerir ki bu pigment bir
çok hayvan tarafından (karaciğerde)
enzimatik bir reaksiyonla A vitaminine
ve A vitaminin aktif formları olan
retinol, retinal ve retinoik asit’ e
çevrilir.
A VİTAMİNİ
Hikmet Geçkil 4
Biyokimya: Vitaminler, mineraller,
koenzimler
26 Eylül 2007

5.  Retinol ve retinal NAD veya NADP bağımlı
dehidrogenaz veya redüktazlarla birbirlerine
dönüştürülebilirken, retinaldan oluşan retinoik asit geri
dönüştürülemez.
 Bu nedenle retinoik asit büyüme ve farklılaşmada rol
alırken, görmede fonksiyonu olan retinal’in veya
üreme sisteminde önemli olan retionol’un yerini
alamaz.
A VİTAMİNİ
Hikmet Geçkil 5
Biyokimya: Vitaminler, mineraller,
koenzimler
26 Eylül 2007

6.  Göz retinasının rod (çubuk) hücrelerinde az ışıkta
görmeyi sağlayan rodopsin vardır.
 Retinal opsin proteinine bağlanarak rodopsini
oluşturur.
 Rodopsin ışığa maruz kaldığına ayrışarak (opsin ve
retinala) rod hücrelerin membranındaki bir kalsiyum
iyon kanal proteinini stimule eder (uyarır).
 Bu durum hücreler içine kalsiyum iyonlarının akışını
sağlar ve bu da sinirsel bir impulsla ışığın beyin
tarafından algılanmasını sağlar.
A VİTAMİNİ
Hikmet Geçkil 6
Biyokimya: Vitaminler, mineraller,
koenzimler
26 Eylül 2007

7.  Retinol bakımından zengin kaynaklar arasında
karaciğer, yumurta, tereyağı ve süt sayılabilir.
 Vitamin A’nın ve onu veren karotenlerin antioksidan
ve antikanser özellikleri son yıllarda elde edilen
önemli bulgulardandır.
 Vitamin A eksikliği, gece körlüğünden anemiye kadar
bir çok malfonksiyona neden olur.
 Retinoik asit demir transferi için gerekli olan protein
olan tranferrin’in sentezi için gereklidir.
A VİTAMİNİ
Hikmet Geçkil 7
Biyokimya: Vitaminler, mineraller,
koenzimler
26 Eylül 2007

8.  Vitamin D’ (kolkalsiferol) nin hammaddesi kollesteroldur.
 Dolayısı ile D vitamini aynı zamanda bir steroid hormonu gibi fonksiyon
yapar (Bkz. Hormonlar).
 Fotokimyasal (güneş ışığının belli bir dalga boyunda, mor ötesi) bir
reaksiyonla, deride membranın yapısına giren veya serbest halde bulunan
kollesterol D vitaminine çevrilir.
 Dolayısı ile D vitaminin vücutta sentezi güneş ışığına gereksinim gösterir.
D VİTAMİNİ
Hikmet Geçkil 8
Biyokimya: Vitaminler, mineraller,
koenzimler
26 Eylül 2007

9.  Yeterince güneş alan insanlarda bu vitaminin ayrıca
besinlerle alınmasına gerek kalmaz.
 Karaciğer, balık ve yumurta bu vitamin için iyi besin
kaynaklarıdır.
 Bu vitamin aynı zamanda böbrekte özel bir hormona
çevrilerek (esasen bu vitamin bir hormon olarak da
kabul edilebilir) kalsiyum ve fosfatın metabolizmasında
(emiliminde) önemli rol oynar.
 Bu nedenle vitamin D eksikliği çeşitli kemik
hastalıklarına neden olabilir.
D VİTAMİNİ
Hikmet Geçkil 9
Biyokimya: Vitaminler, mineraller,
koenzimler
26 Eylül 2007

10.  Tokoferol türevi lipidlerden biri olan E vitamini bir
hidrokarbon zinciri ve aromatik halkadan meydana
gelmiştir.
 Yumurta, bitkisel yağ bu vitamin bakımından zengin
kaynaklardır.
 Lipidlerin oksidasyonunu engelleme fonksiyonları
sayesinde, oksijenin oldukça reaktif formlarını (serbest
radikaller gibi) parçalama özelliğine sahiptirler.
 Dolayısı ile tokoferoller ve E vitamini iyi birer antioksidan
olarak bilinirler.
E VİTAMİNİ
Hikmet Geçkil 10
Biyokimya: Vitaminler, mineraller,
koenzimler
26 Eylül 2007

11.  Ticari olarak Tokoferol grubu lipidler bazı besinlerin
bozulmasına karşı koruyucu olarak kullanılırlar.
 E vitamini ve selenyum (bir metal kofaktör)
sinergistik olarak fonksiyon yaparlar.
 Selenyum glutatyon peroksidazin kofaktörüdür.
 Bu enzimin hidroperoksitlerin zararlı etkilerine karşı
membranları ve diğer hücre yapılarını koruma özelliği
iyi bilinmektedir.
E vitamini
E VİTAMİNİ
Hikmet Geçkil 11
Biyokimya: Vitaminler, mineraller,
koenzimler
26 Eylül 2007

12.  Vitamin K (menakinon) kanın pıhtılaşması için gerekli olup, yeşil
bitkilerde bulunduğu gibi ince bağırsaktaki bakteriler tarafından da
sentezlenirler.
 Bu vitamin bir plazma proteini olan ve kan pıhtılaşmasında önemli
protrombinin oluşumunda ve bunun trombine çevrilmesinde görev
yapar.
 Esasen, protrobin proteolitik (protein parçalayıcı) bir enzim olup, bir kan
proteini olan fibrinojen’den bazı peptid bağlarını kırarak onu fibrin’e
çevirir.
 Fibrin, suda erimeyen bir protein olup kan pıhtılarını bir arada tutarak
pıhtılaşmayı daha ileri basamaklara taşır.
 Dolayısı ile K vitamini eksikliği, kan pıhtılaşmasında gecikmeye sebep
olurken, çeşitli yaralanmalarda canlı ölüme kadar gidebilir.
 Warfarin sentetik olarak üretilmiş ve K vitaminine analog olan bir
maddedir.
K VİTAMİNİ
Hikmet Geçkil 12
Biyokimya: Vitaminler, mineraller,
koenzimler
26 Eylül 2007

13.  Diğer iki izoprenoid turevi bileşik ubikinon ve
plastokinon olup, sırası ile mitokondride ve
kloroplastta elektron taşıyıcıları olarak görev yaparlar.
 Memelilerde koenzim Q olarak da bilinen ubikinon
10 izopren ünitesinden meydana gelmiştir.
Hikmet Geçkil 13
Biyokimya: Vitaminler, mineraller,
koenzimler
26 Eylül 2007

14.  Ayrıca, bakteri hücre duvarlarındaki kompleks
karbonhidratların oluşması ve bazı proteinlere
polisakkaritlerin bağlanması (glikoprotein) için şeker
monomerlerinin aktive edilmesi gerekir.
 Bu şeker üniteleri diğer bir izoprenoid olan
dolikollerle olur.
 Oldukça hidrofobik olan bu yapılar membran lipidleri
ile ilişkiye girerek çeşitli şekerlerin membrana
bağlanmasını sağlarlar.
Hikmet Geçkil 14
Biyokimya: Vitaminler, mineraller,
koenzimler
26 Eylül 2007

15. SUDA ERİYEN VİTAMİNLER
 Suda eriyebilir özelliklerinin yanında, bu vitaminlerin
yukarıda verdiğimiz yağda eriyebilen vitaminlerden
ikinci önemli farkları ise çoğunun enerjitik
reaksiyonlarda kullanılan koenzimlere dönüşmesidir.
 Yani koenzimlerin çoğu vitaminlerin modifiye olmuş
şekilleridir ve çoğu zaman enzimlere bağlı
bulunduklarından enzimlerin prostetik grubu olarak
da tanımlanırlar.
Hikmet Geçkil 15
Biyokimya: Vitaminler, mineraller,
koenzimler
26 Eylül 2007

16.  Tiamin (B1 vitamini) kolayca bir koenzim olarak
görev yapan tiamin pirofosfata (TPP) dönüşür.
 Bu koenzim asetil CoA’yı veren piruvat
dehidrogenaz ve alkol fermentasyonundan sorumlu
piruvat dekarboksilaz tarafından katalizlenen önemli
reaksiyonlara girer.
B vitaminleri
Hikmet Geçkil 16
Biyokimya: Vitaminler, mineraller,
koenzimler
26 Eylül 2007

17.  Dolayısı ile tiamin eksikliğinde hücrede enerji üretimi önemli ölçüde
etkilenir.
 “Aktif aldehit grupları” bu koenzim tarafından taşınır ve bir karbon
atomundan başka bir karbon atomuna transfer edilir.
 Bu koenzim dolayısı ile bir karbonil gruba bitişik (örneğin, alfa-
ketoasitlerde olduğu gibi) olan C-C bağlarını kırar.
 Bu vitamin ayrıca pentoz fosfat yolundada kullanılır.
 Pentoz fosfat yolu enerji sağlayan önemli bir metabolik yol olmasa da
nükleik asitlerin yapısına giren riboz şekerini yaptığı, yağ asitlerinin
sentezinde ve diğer biyosentez olaylarında kullanılan NADPH’yi yaptığı
için hayati önemi vardır.
 İleri derecedeki tiamin eksikliği çeşitli kas hastalıklarının olduğu beriberi
hastalığına sebep olur.
B vitaminleri
Hikmet Geçkil 17
Biyokimya: Vitaminler, mineraller,
koenzimler
26 Eylül 2007

18.  Riboflavin (B2 vitamini), flavin adenin
dinükleotid (FAD) ve flavin mononükleotidin
(FMN) prekursoru (öncü molekülü)’dur.
 Her iki koenzim de bir çok redoks reaksiyonuna
girerler.
 Bu flavin koenzimler hem enerji üretimi ve hem de
hücre solunumunda önemlidirler.
 Flavoproteinlerin çoğu bir veya birden fazla metal
(örneğin, molibden ve demir) taşır.
 Böyle proteinlere metalloflavoproteinler denir.
B vitaminleri
Hikmet Geçkil 18
Biyokimya: Vitaminler, mineraller,
koenzimler
26 Eylül 2007

19. Riboflavin ve ko-enzimleri
(a) Riboflavin, (b) FMN (siyah), FAD (siyah/mavi)
Hikmet Geçkil 19
Biyokimya: Vitaminler, mineraller,
koenzimler
26 Eylül 2007

20.  Bir miktar niasin (B3 vitamini) veya diğer bir isimle
nikotinik asit triptofandan sentezlenebildiğinden bazen
bu madde vitamin olarak kabul edilmez.
 Bu durum anacak hücrede gerekenden fazla triptofan
bulunduğunda meydana geldiğinden (ki çoğu zaman
bu böyle değildir) ve niasinin sentezi tiamin, piridoksin
ve riboflavinin varlığını gerektirdiğinden diyetle hem
triptofan ve hem de niasinin alınması gereklidir.
 Bu vitamin yaygın olarak bilinen oksidasyo-redüksiyon
reaksiyonlarında kullanılan koenzimler olan NAD ve
NADP’ ye çevrilir.
B vitaminleri
Hikmet Geçkil 20
Biyokimya: Vitaminler, mineraller,
koenzimler
26 Eylül 2007

21. B vitaminleri
NAD+ bağımlı dehidrogenaz enzimleri ileride de
(biyoenerjitik ve metabolizma konuları) daha detaylı üzerinde
duracağımız gibi, metabolizmanın oksidasyon-redüksiyon
reaksiyonlarında rol alırlar (glikolizis, TCA ve ETZ).
Hikmet Geçkil 21
Biyokimya: Vitaminler, mineraller,
koenzimler
26 Eylül 2007

22.  Piridoksin (B6 vitamini) koenzim piridoksal fosfata dönüşür.
 Bu koenzim ikinci dönem göreceğimiz gibi amino asitlerin katabolizması
(amino asitlerden enerji eldesi için), sentezi ve birbirine çevrilmelerinde
rol alır.
 Piridoksal fosfat ayrıca nörotransmitterlerden serotonin ve
norepinefrinin sentezinde önemlidir.
 Triptofanın NAD’ye çevrilmesi ve miyelin oluşumu için gerekli
sfingolipidlerin sentezinde bu koenzim önemli rol oynar.
B vitaminleri
Hikmet Geçkil 22
Biyokimya: Vitaminler, mineraller,
koenzimler
26 Eylül 2007

23.  Pantotenik asit ve biotin de önemli enerji veren vitaminlerdendir.
 Pantotenik asit koenzim A (CoA)’nın bileşimine girer.
 Dolayısı ile yağların, proteinlerin, karbonhidratların sitrik asit döngüsü
üzerinden metabolize olması bu koenzime veya vitamine gereksinim
gösterir.
 Biotin, bir seri karboksilasyon reaksiyonlarında enzimlerin prostetik
grubu olarak görev yapar. (örneğin, sitrik asit döngüsünün oluşumu ve
glukoneogenesiz için gerekli okzaloasetatı veren piruvat karboksilazın
yapısına girer).
B vitaminleri
Hikmet Geçkil 23
Biyokimya: Vitaminler, mineraller,
koenzimler
26 Eylül 2007

24.  Biotinin diğer bir kullanımı, onun hem proteinleri ve
hem de nükleik asitleri işaretlemede kullanılmasıdır.
 Biotin bu moleküllere kovalent olarak bağlanabilir.
 Bu şekilde biyotinlenmis problar hazırlanır ve bu
biyotinlenmis hibridlerin tayini enzimatik veya
kimyasal ışıldama (kemoluminesans) ile yapılabilir.
 Belirleyici ajan olarak avidin (yumurta akından elde
edilen bir glikoprotein) veya streptavidin
(bakterilerden) kullanılır.
 Bunların her ikisi de biotine kuvvetlice bağlanır.
B vitaminleri
Hikmet Geçkil 24
Biyokimya: Vitaminler, mineraller,
koenzimler
26 Eylül 2007

25.  Folik asit tetrahidrofolat redüktaz
enzimi ile tetrahidrofolata
indirgenerek tek karbon
metabolizmasında görev yapar.
 Çeşitli tek karbonlu tetrahidrofolat
türevleri biyosentetik reaksiyonlarda
kullanılırlar (örneğin, kolin, serin,
glisin, pürinlerin sentezi).
 Folik asit eksikliğinin en önemli sonucu
DNA sentezinin inhibisyonudur.
 Pürin ve pirimidinlerin sentezinde rol alır.
Hikmet Geçkil 25
Biyokimya: Vitaminler, mineraller,
koenzimler
26 Eylül 2007

26.  Kobalamin (B12 vitamini) pirol halkasında bir kobalt
atomu taşır.
 Bu vitamin eksikliği pernisiyöz anemi’ye neden olur
(kırmızı kan hücrelerinin olgunlaşamaması ve
nörolojik fonksiyon bozukluğu).
 Tek karbon metabolizmasında önemli bir vitamindir.
B vitaminleri
Hikmet Geçkil 26
Biyokimya: Vitaminler, mineraller,
koenzimler
26 Eylül 2007

27.  C vitamini (askorbik asit) glukoza oldukça benzeyen 6
karbonlu bir moleküldür.
 Bu vitaminin esas önemli biyolojik fonksiyonu vücuttaki bazı
önemli hidroksilasyon reaksiyonlarında redükleyici ajan olarak
hareket etmesidir.
 Bu vitamin olmadan protokollojenin yapısına giren lizin
ve prolinin hidroksilasyonu gerçekleşmez.
 Bu olmadan da protokollojen normal kollojen fibrillerini
yapamaz.
 İskorbüt hastalığına neden olur
(diş eti rahatsızlığı ve mukoz
membran oluşumu)
C vitamini
Hikmet Geçkil 27
Biyokimya: Vitaminler, mineraller,
koenzimler
26 Eylül 2007

28.  Dolayısı ile C vitamini normal bağ dokusunun oluşması ve
yaralanmaların iyileşmesi için gerekli bir faktördür.
 Kollojenin oluşumundaki bu rolünden dolayı, vitamin C eksikliği kemik
oluşumu bozukluğundan (kemiğin organik matriksi de kollojen içerir)
kılcal damar kırılganlığına kadar (kollojen bu damarların dışını çevreler)
bir çok malfonksiyona neden olur.
 Sigaranın bu vitaminin serumdaki seviyesinin düşmesine neden olduğu
kanıtlanmıştır.
 Ayrıca bu vitamin iyi bir antioksidan ve antionkojenik (antikanser)
maddedir.
C vitaminleri
Hikmet Geçkil 28
Biyokimya: Vitaminler, mineraller,
koenzimler
26 Eylül 2007

29.  Koenzimler transfer ettikleri gruba göre
sınıflandırılabilirler.
 Hidrojenden (H) başka grupları transfer edenlere
CoA, tiamin pirofosfat, biotin, lipoik asit örnek
verilebilirken,
 H transfer eden koenzimlere NAD, NADP, FMN,
FAD, CoA ve lipoik asit örnektir.
Ko-enzimler
Hikmet Geçkil 29
Biyokimya: Vitaminler, mineraller,
koenzimler
26 Eylül 2007

30. Koenzim Reaksiyonu Vitamin kaynağı
 Biositin Karboksilasyon Biotin
 CoA Açil transferi Pantotenat
 Flavinler Oksidasyon-redüksiyon Riboflavin
 Lipoik asit Açil transferi -
 NAD(P) Oksidasyon-redüksiyon Niasin
 Piridoksal fosfat Amino grup trans. Piridoksin
 Tetrahidrofolat Bir karbonlu grup Folik asit
transferi
 TPP Aldehit transferi Tiamin
Ko-enzimler
Hikmet Geçkil 30
Biyokimya: Vitaminler, mineraller,
koenzimler
26 Eylül 2007

31.  Son olarak kalsiyum ve magnezyum da önemli
makrominerallerdir ve metal kofaktörlerdir.
 Vücutta en çok bulunan mineral kalsiyumdur ve büyük
kısmı kemiklerde bulunur.
 Bir çok enzim aktivitesi için, hormonal cevaplar ve kan
pıhtılaşması için gerekli bir elementtir.
 Ayrıca kas kasılmasında önemli fonksiyonu vardır.
Hikmet Geçkil 31
Biyokimya: Vitaminler, mineraller,
koenzimler
26 Eylül 2007