Biyosentez nedir? Biyosentez reaksiyonları nelerdir? Biyosentezde ATP harcanır mı?

Biyosentez, sentezin in vitro kimyasallar kullanılarak ve ayrıca enzimler ve substratlar kullanılarak mikroorganizmalarda rekombinant yöntemlerle yapıldığı önemli bir bilimsel araştırma alanıdır.

 Biyosentez Nedir?

 Biyosentez, canlı hücrelerin içindeki makromolekülleri sentezlemek için basit bileşiklerin kullanıldığı enzimatik bir işlemdir. Çok adımlı bir süreçtir. Biyosentez ürünleri, canlı organizmaların hücresel aktivitesi, büyümesi, gelişimi ve hayatta kalması için gereklidir.

 Metabolizmanın anabolik bir sürecidir. Örnekler arasında Calvin döngüsü (bitkilerde) veya Glukoneogenez ile Şeker biyosentezi, Translasyon yoluyla Protein sentezi, Yağ asidi, Lipid ve Kolesterol biyosentezi vb. sayılabilir.

 Biyosentez Reaksiyonları Nelerdir?

Şeker Biyosentezi  

 Canlı organizmalar için çok önemli bir adımdır. Enerjinin çoğu bitkilerden gelen yiyeceklerden gelir. Birincil üreticiler olan bitkiler, şeker gibi organik bileşikler oluşturmak için atmosferik karbondioksiti sabitler. Şeker biyosentezinin ana yollarından ikisi:

Calvin Döngüsü-karbon asimilasyonu, CO C azaltılması 2 trioz fosfat, bir şeker,

Glukoneogenez - Laktat, gliserol, piruvat vb. gibi karbonhidrat olmayan öncülerden glikoz oluşumudur. 

Protein Biyosentezi 

 Protein sentezi, mRNA'dan çeviri işlemi ile gerçekleşir. DNA'da bulunan genetik bilgi, proteinleri oluşturmak üzere katlanan polipeptit zincirlerine çevrilir. Reaksiyonu katalize eden enzim aminoasil tRNA sentetazdır. İlk olarak, bir amino asit ATP oluşturan aminoasil-AMP'ye bağlanır ve amino asit tRNA'ya aktarılır.

Amino asit + ATP ⇌ Aminoasil-AMP + PPi

Aminoasil-AMP + tRNA ⇌ Aminoasil-tRNA + AMP

 Proteinler, amino asitlerin polimerleridir. Bir polipeptit zincirindeki amino asit dizisi, mRNA'da bulunan genetik kodlar tarafından yönetilir.

Amino Asitlerin Biyosentezi 

 Protein yapısının bir parçası olan 20 amino asit vardır. İnsanlar vücutlarındaki tüm amino asitleri sentezleyemezler. Vücutta sentezlenebilen amino asitlere esansiyel olmayan amino asitler, beslenme yoluyla alınması gereken amino asitlere ise esansiyel amino asitler denir.

Nükleik Asit Biyosentezi 

 DNA, bir fosfodiester bağı ile birleştirilen bir nükleotid polimeridir. DNA çift sarmal bir yapıya sahiptir, iki DNA dizisi tamamlayıcı azotlu bazlar arasında hidrojen bağı ile birleştirilir. DNA sentezi çekirdekte gerçekleşir. DNA replikasyonu yarı-koruyucu bir süreçtir. DNA polimeraz reaksiyonu katalize eder. RNA, transkripsiyon işlemi ile DNA'dan sentezlenir. DNA'da depolanan genetik bilgi, RNA'ya kopyalanır. RNA sentezi, RNA polimeraz enzimi tarafından katalize edilir.

Lipid Biyosentezi 

 Lipid, hücrenin önemli bir bileşenidir. Hücre zarı bir lipid çift tabakasından oluşur. Enerji, lipitler şeklinde depolanır, ayrıca sinyal vermede önemlidirler. Birçok hormon lipidlerden oluşur. Yağ asitleri en basit lipit türleridir. Trigliseritler, fosfolipidler, glikolipidler, kolesterol, hepsi lipidlerdir.

Yağ Asidinin Biyosentezi 

 Yağ asidi sentezi hücrenin sitoplazmasında gerçekleşir. Yağ asitleri, glikolitik yolun bir ara maddesi olan NADPH kullanılarak Asetil-CoA'dan sentezlenir. Yağ asidi sentaz enzimi reaksiyonu katalize eder. Linoleik asit ve α-linolenik asit vücutta sentezlenemedikleri için esansiyel yağ asitleridir.

Trigliseritlerin Biyosentezi 

 Üç yağ asidi gliserol ile birleşerek trigliseritleri oluşturur. Trigliseritler yaygın olarak yağ olarak bilinir. İşlem lipogenez olarak bilinir. Fazla karbonhidrat trigliseritlere dönüştürülür.

 Biyosentezde ATP Harcanır mı?

 Biyosentez, enerji odaklı bir süreçtir. Bir bağ kırıldığında elde ettiğimiz süreçte kimyasal enerji kullanılır. Örneğin, bir terminal yüksek enerjili fosfat grubu, enerji üretmek için ATP'den hidrolize edilir. Bitkiler ve bazı mikroorganizmalar, şekeri sentezlemek için atmosferik karbonu sabitler. Calvin döngüsü, fotosentezin ışıktan bağımsız veya karanlık reaksiyonudur. Tüm fotosentetik organizmalarda (C 3, C 4, CAM) oluşur. Doğrudan ışığa bağımlı değildir, ancak ışık reaksiyonunda üretilen ATP ve NADPH'yi kullanır.