1. Reaksiyon (Oksidasyon + Dekarboksilasyon + Dehidrasyon); Hem sentezinin ilk basamağında glisin ve süksinil-KoA’nın kondensasyonu ile delta-aminolevülinat (Delta-ALA) sentezlenir. ALA sentazın katalizlediği bu reaksiyonda KoA-SH ve karbondioksit çıkışı vardır.
2. Reaksiyon (Dehidrasyon); 2 molekül Delta-ALA’nın kondensasyonu ile porfobilinojen oluşur. Porfobilinojen ilk öncül piroldür. ALA dehidratazın katalizlediği reaksiyonda 2 mol su açığa çıkar.
3. Reaksiyon (Kondensasyon+ Deaminasyon); 4 molekül porfobilinojenin kondensasyonu ile hidroksimetilbilian sentezlenir. Hidroksimetilbilian lineer tetrapiroldür. Hidrokslmetilbilian sentaz (porfobilinojen deaminaz, üroporfirinojen sentaz 1) enzimince katalizlenen reaksiyonda 4 mol amonyak çıkışı vardır.
4. Reaksiyon (Halka kapanması + İzomerizasyon); hidroksimetilbilianın önünde iki seçenek vardır. Spontan halkalaşması ile üroporfirlnojen I oluşurken, üroporfirinojen III sentazın kataliziyle enzimatik olarak üroporflrlnojen III sentezlenir.
5. Reaksiyon (Dekarboksilasyon); üroporfirinojen lll’ün dekarboksilasyonu ile koproporfirinojen III sentezlenir. 4 mol karbondioksit açığa çıkar.
6. Reaksiyon (Dekarboksilasyon + Dehidrasyon); moleküler oksijene gereksinim duyan koproporfirinojen III oksidaz enzimiyle protoporflrlnojen III (protoporfirinojen IX) sentezlenir. 2 mol karbondioksit ve 2 mol su çıkışı vardır.
7. Reaksiyon (Oksidasyon); moleküler oksijene gereksinim duyan protoporfirinojen oksidaz enzimiyle protoporfirin III (protoporfirin IX) sentezlenir. Reaksiyonda 4 elektron ve proton açığa çıkar.
8. Reaksiyon ; protoporfirin III (protoporfirin IX)’un ferro demirle reaksiyona girmesi sonucu Hem oluşur. Reaksiyonu ferroşelataz enzimi katalizler
Hem sentezinde sentez sırası;
1-Gllsin + Süksinil-KoA
2-Aminolevülinik asit
3-Porfobilinojen
4-Hidrokslmetilbilian
5-Üroporfirinojen III
6-Koproporfirinojen III
7-Protoporfirinojen IX (Protoporfirinojen III)
8-Protoporfirin IX (Protoporfirin III)
9-Hem
Hem sentezinde ilk ve son üç basamak mitokondriyal enzimler tarafından katalizlenirken, diğer basamaklar sitoplazmiktir.
Porfıririn sentezinin 3. reaksiyonunda sitozolik bir enzim olan hidroksimetilbilian sentaz (üroporfirinojen
ı sentaz) 4 molekül porfobilinojenin baş-kuyruk kondensasyonunu gerçekleştirir ve böylece lineer
tetrapirol hldroksimetilbllian oluşur.
Mitokondriyal olan enzimler; ALA sentaz, Ferroşelataz, Protoporfırinojen oksidaz ve Koproporfırinojen oksidaz
İnsanda bulunan bazı önemli “Hem proteinler”; Hemoglobin, miyoglobin, sitokrom c, sltokrom p450, katalaz, nitrik oksit sentaz ve triptofan pirolazdır. ** ALA dehidrataz, bir hem protein değildir.
Porfırin sentezi sitoplazmik ve mitokondriyal bir seri reaksiyonla, olgun eritrositler hariç birçok memeli hücresinde gerçekleşir. Olgun eritrositlerde mitokondri yoktur.
Hem sentezinin %85’i kemik iliğinde eritrosit sentezleyen öncül hücrelerde, kalan bölümü ise karaciğerde meydana gelir
Hem biyosentezinde ilk reaksiyonda glisin ve süksinilKoA kondensasyona uğrar. Reaksiyon, vitamin B6’yı koenzim olarak kullanan ALA sentaz enzimiyle katalizlenir.
Bakteri ve bitkilerde öncül moleküller deltaaminolevülinat ve glutamattır.
Delta-aminolevülinat sentezi
Porfirin sentezinde kurşunla inhibisyona duyarlı enzimler; ALA dehidrataz ve ferroşelataz.
Porfobılınojen sentez
Süksinil-KoA, Krebs döngüsünden bir ara ürün olup yüksek enerjili tiyoester bağı içerir. insanda Hem sentezinin ilk basamağında süksinil-KoA, glisinle kondensasyona uğrar.
Porfirin sentezinin düzenleyici enzimi ALA sentaz olup bu enzimin koenzimi vitamin B6’dır.
İki molekül ALA’nın kondensasyonu ile oluşan porfobilinojen, oluşan ilk pirol yapısıdır.
Hem sentezinde kullanılan yüksek enerjili bileşik; Süksinil KoA
Porfırin sentezinin düzenleyici basamağında görevli koenzim; Vitamin B6
Porfırin sentezinde oluşan ilk öncül pirol; Porfobilinojen
Dört molekül porfobilinojenin kondensasyonu ile oluşan lineer tetrapirol; Hidroksimetilbilian
Lineer tetrapirol olan hidroksimetilbilianın enzimatik olarak dönüştüğü molekül; Üroporfırinojen III
Porfirin halka yapısında kaç tane yan zincir bağlayıcı hidrojen atomu vardır; 8
Porfirinler birbirine methen (= HC-) köprüleriyle bağlanmış 4 pirol halkasından oluşurlar. Pirol halkalarında numaralandırılmış 8 hidrojen atomu çeşitli yan zincirlerin bağlanmasında rol alır
Porfirin sentezinde renksiz bir ara ürün olan protoporfirinojen IX’un protoporfırin IX’a dönüşümü protoporftrinojen oksidaz enziminin katalizi ile gerçekleşir. Moleküler oksijene gereksinim duyan reaksiyonda kaç elektron ve proton kaybı vardır; 6
Porfirin sentezinde en kritik aşamalardan biri protoporfirinojen IX’un protoporfirin IX’a dönüştüğü basamaktır. Porfirin sentezinde renksiz bir ara ürün olan protoporfirinojen IX, protoporfirinojen IX oksidaz enziminin katalizlediği reaksiyonla protoporfirin IX’a çevrilir. Moleküler oksijenin gerektiği bu reaksiyonda 6 elektron ve 6 proton kaybı ile tamamen konjuge bir halka sistemi oluşur. Aynı zamanda bu işlem Hem yapısının karakteristik kırmızı renginden de sorumludur
Lineer tetrapirol olan hidroksimetilbilianın enzimatik olmayan spontan halkalaşması ile oluşan yapı; Üroporfirinojen I
ALA dehidrataz enzimi çinko içeren bir metalloprotein olup kurşunla inhibisyona duyarlıdır.
Suda çözünürlüğü en iyi olan üroporfirin iken en kötü olan protoporfirindir.