PROTEINLER Flashcards
Proteinler
-Proteinler genetik bilginin açıklandığı araçtır.
DNA-TRANSKRİPSİYON-RNA-TRANSLASYON-
PROTEİN
-Gen proteinin şifresidir,protein yaşamın şifresidir…
-Canlı sistemlerde proteinler anahtar rol oynarlar.
-Biyolojik sistemlerde en fazla miktarda bulunan ve en çok fonksiyona sahip moleküldür.
-Proteinler yapısında C,H,O,N ve S bulundururlar.
-Amino asit sayısı<20=Oligopeptit
Amino asit sayısı 20-100=Polipeptit
Amino asit sayısı>100=Protein
-Birçok doğal polipeptit zincirinde 50-2000 amino asit bulunur.
-1 amino asidin ortalama molekül ağırlığı 110 daltondur.Dalton=atomik kütle birimi
-Molekül ağırlıkları 5500-220 bin dalton (5,5-220 kDa) arasındadır.
PROTEİNLERİN SINIFLANDIRILMASI
1)KİMYASAL YAPISINA-İÇERİĞİNE-GÖRE SINIFLANDIRMA
-BASİT=Sadece amino asit içerirler.Bunlara örnek verecek olursak;albümin ve keratin
-BİLEŞİK(KONJUGE)=Protein olmayan kısım ve amino asitten oluşur.Örnek olarak; glikoprotein,lipoprotein,
hemoprotein, metalloprotein, fosforprotein, nükleoprotein
2)FONKSİYONLARINA GÖRE SINIFLANDIRMA
-YAPISAL(STATİK)PROTEİNLER-TUĞLA VE HARÇ=
Kollajen(mekanik dayanıklılık)
elastin(esenlik)
keratin(kimyasal ve mekanik hasara karşı koruma)
-DİNAMİK(İŞLEVSEL)PROTEİNLER=
Enzimler
Taşıyıcı (hemoglobin, transferrin, albümin gibi)
Koruyucu (immunglobulinler, interferon, fibrinojen, trombin, vs)
Kasılma, hareket (aktin, miyozin, flagella)
Metabolik kontrol (hormonlar, büyüme faktörleri)
Genetik kontrol (histonlar,transkripsiyon faktörleri gibi)
Depo proteinleri (ovalbümin, kazein, ferritin)
Detoksifikasyon (zehirsizleştirme)proteinleri (sitokrom p450, metallotiyonein)
3)MOLEKÜL BİÇİMLERİNE GÖRE SINIFLANDIRMA
-Fibriler (lifsel) proteinler=Suda erimeyen, düşük çözünürlüklü,fiziksel olarak dayanıklı, uzun liflerden oluşurlar. Yapısal destek görevi yaparlar, yarı
ömürleri uzundur.
-Globüler proteinler=Suda eriyen, yoğun sferik (küresel)çözünür proteinlerdir.Dinamik fonksiyonları vardır.
Amino asitler
• Protein yapısının alfabesidir.
• Amino asitler yapılarında hem amin grubu (-NH2) hem de karboksil grubu (-COOH) içeren bileşiklerdir.
• Proteinler, 20/22 standart amino asitten oluşan biyopolimerlerdir.
Bir standart amino asidin, aynı karbon (α-karbon) atomuna bağlı bir amin grubu, bir karboksil grubu ve bir hidrojen atomu bir yan zinciri (R) olmalıdır.
α- AMİNO ASİT = 2-amino karboksilik asit
-Proteinlerin yapısında sadece alfa amino asitler bulunur.
Nonpolar alifatik R grubu içeren amino asitler
Suda çözünmeyen, hidrofobik ve düz zincirli R grubu içerirler.
Glisin: R grubu sadece bir hidrojenden oluşur. En küçük amino asittir. Her yere yerleşebilir (polar olmadığından itişme olmaz). Adı glikozdan gelir ve tatlıdır. Özellikle kollajende çok önemli (her üç amino asitten birisi glisindir). Aynı zamanda zehirsizleştirmede de kullanılır (taurin ile birlikte).
Alanin: R grubu olarak bir metil grubuna sahiptir. Metil grubu nonpolardır. Glisin dışında bütün amino asitler bu metil grubundan dallanmış gibidir.
Prolin: İmino asit olarak geçer. Alfa amino asitin yapısındaki alfa karbona bağlı amin grubunun halka yapısına katılmasından dolayı eşsizdir, başka hiçbir amino asitte amin grubu halkaya katılmaz. Bu özelliğinden dolayı da imino asit adı verilmiştir. Kollajenin yapısında çok sayıda bulunur ve halkalı olması nedeniyle zincirde köşeler oluşturur, dönüşlerde yer alır.
(Amino asitler birbirine COO- ve H3N+ üzerinden bağlanırlar ve böylelikle protein zincirini oluştururlar.)
Metyonin: Bir kükürt vardır. Kükürt aslında reaktiftir, fakat ona bağlanan metil grubundan dolayı reaktifliğini kaybeder.
Valin, lösin ve izolösin dallı zincirli amino asitlerdir. Bunlar yer kaplarlar (“bulky”).
İlkinden (beta) dallandıysa valin, ikincisinden (gamma) dallandıysa lösin, hem beta hem gamma karbondan dallandıysa izolösin adı verilir.
Genellikle nonpolar aromatik R grubu içerenler
Üçü de aromatik halkalarından dolayı UV ışığını absorbe ediyorlar. 280nm’de absorbans piki veriyorlar (Fenilalanin biraz daha düşük). En fazla triptofan, sonra tirozin ve en az fenilalanin absorbe eder. Bu özellik protein miktarını belirtmek için kullanılır.
Fenilalanin: Bir fenil veya benzen halkası içerir. Fizyolojik pH’da kesin nonpolardır.
Tirozin: Fenilalanine bir hidroksil grubu eklenmiş. Hidroksilden dolayı biraz polarlık kazanmıştır ama aromatik halkası yer kapladığı için suda çözünürlüğü azdır. Aromatik halkasından nonpolar bir davranış gösterir.
Tirozinin adı peynirden gelir (peynirde bulunmuş ve Yunanca tyros = peynir demektir). Tiroid hormonlarımızı oluşturan bir amino asittir.
Triptofan: R grubunda çift halka vardır. (Hoca hep imidazol demiş ama internette ikili halkanın ismi indol olarak geçiyor). Halkadaki azota bağlı hidrojenle su ile hidrojen bağı kurabilir, fakat halkanın büyük olması nonpolar karakteristiğe çekiyor. Serotonin öncülüdür.
Polar, pozitif yüklü R grubu içerenler
Bunlar bazik amino asitlerdir. Fazladan amin grupları vardır.
Lizin: Epsilon karbonuna bağlı bir amin grubu içerir. Bu amin grubundan dolayı fizyolojik pH’da pozitif yüklüdür.
Arginin: Zincirin ucunda bir guanidyum grubu vardır. Üç tane azotlu, özel bir yapıdır.
Histidin: Beşli bir imidazol halkasından oluşur. Azotun proton alıp vermesiyle pozitif yüklüdür. Fizyolojik pH’da tamponlama özelliğine sahiptir, protonunu vererek ortamın asitliğini değiştirebilir. Hemoglobinde bol miktarda bulunur. Metabolizma sonucu oluşan protonları toplar ve pH’ın 7.35-7.45 civarında tutulmasını sağlar.
(Arginin ve lizinin pK’ları yüksek değerlerde olduğu için fizyolojik ortamda tamponlamada uygun değillerdir.)
Polar, negatif yüklü R grubu içerenler
Asidik karakteristiği veren fazladan karboksil grupları vardır.
Aspartat: Beta karbona bağlı karboksil grubu var. COOH olsaydı aspartik asit olurdu.
Glutamat: Gamma karbona bağlı karboksil grubu içerir. COOH ile glutamik asit olur.
Polar, yüksüz R grubu içerenler
Su ile hidrojen bağı oluşturabilirler ve suda çözünürler.
Serin: Primer alkol grubu var.
Treonin: Alkol grubu var.
Serin ve treonin hidroksilli amino asitler. Tirozin de hidroksil grubuna sahip bir amino asittir. Enzimlerin fosforillenmesinde kullanılan fosfatlar hidroksil gruplarındaki hidrojeni ayırıp oksijene bağlanırlar. En çok serin olmak üzere üç amino asitte enzimlerin fosforillenmesinde veya defosforillenmesinde rol alır.
Sistein: Bir kükürtü var. Kükürt metyoninin aksine açıkta kaldığı için reaktif durumdadır. SH’daki hidrojen alışverişinden dolayı polardır. Üç boyutlu bağları sağlamlaştıran ana bağlardan biri sistein (disülfid) bağıdır ve kovalenttir. Kükürtteki hidrojenler ayrılır ve iki kükürt birleşir (S-S bağı).
Asparagin: Aspartatın karboksil grubundan oksijen ayrılıp bir amin bağlanmış. Aspartatın amid şekli.
Glutamin: Glutamatın amid şekli.
- ve 22. amino asitler: Selenosistein ve Pirolizin
Bu amino asitler stop kodonu ile kodlanır.
Selenosistein: glutatyon peroksidazın görev yapmasında ve çeşitli antioksidanların yapısında bulunur UGA ile kodlanır.
Pirolizin: Pirolizin , henüz ökaryotlarda herhangi bir proteinde görülmemiş. Sadece prokaryotlarda metan üreten enzimin yapısında gözlenmiş. UAG kodu ile kodlanır. Lizine bir karbonil grubu bir pirol halkası eklenerek oluşturulur.
Amino asit olmaları için kendilerine ait kodonları olmalı. Bunlar da stop kodonlarını kullandığı için amino asit sayılırlar. Protein yapısına girmeleri translasyon sırasında geliştiği için ‘Ko-translasyonel’ olurlar.
Stop kodonları: UAA, UAG, UGA.
Standart Aminoasit Olma Şartları
• Kendisine ait bir kodonu olması
• protein zincirine translasyon sırasında yerleştirilmiş olması.
Selenosistein ve pirolizin bu iki kuralı sağladıkları için standart aminoasit olarak kabul edilir.
Aminoasitlerin Stereoizomer (Enantiomer)leri
Buradaki D ve L halleri amino asitlerin boşluktaki
gerçek durumlarını tanımlıyor.
Proteinlerin yapısında sadece L- aminoasitler
bulunuyor
D-aminoasitler ise bazı antibiyotiklerin ve bakteri
hücre duvarının (d-glutamik asit,D- alanin) yapısında bulunur.
Önemi: Bu aminoasitler peptit bağı kurarken amin grubundan hidrojen ve karbonil grubundan hidroksil alıp su açığa çıkarıyor. Bu sebepten konformasyonlarının aynı olması peptit bağının daha kolay ve düzenli oluşması için önemli.
AMİNOASİTLERİN AMFOTERİK ÖZELLİKLERİ
Aminoasitler amfoterik özellik gösterir. Bu amfoterik özellikleri asidik özellik gösteren alfa-karboksil grubu ve bazik özellik gösteren alfa-amin grubundan gelir.
Aminoasit , içinde hem + hem de – yük taşıyabilir.
Aminoasidin dipolar iyon ( yüksüz) halinde olduğu noktadaki pH’a izoelektrik nokta denir ve pI ile gösterilir. pI = (pK1 + pK2) /2 olarak hesaplanır. örneğin glisin için hesaplama yaptığımızda pI değerini 5.97 buluyoruz . Yani glisin pH’ı 5.97 olan ortamda yüksüz olarak bulunuyor. ideal tamponlama ise pK1 için 1.34 ile 3.34 , pk2 için ise 8,6 ile 10.6 değerleri oluyor.
Kısa bir hatırlatma : ideal tamponlama pK değerinin +1-1 uzaklığındaki pH değerlerinde gerçekleşiyor
Histidinde ise durumlar biraz değişiyor çünkü
burada halkada bulunan azot hidrojen alıp
verebiliyor (kırmızı ile işaretlenmiş) bu yüzden 3
tane pK değeri bulunuyor. Tabloyu incelediğimizde
aslında bu molekülün de tamponlama etkisinin
olmadığını söyleyebilirsiniz ama Bu aminoasit protein yapısına katıldığında kimyasal etkinliği değişiyor ve fizyolojik pH’ta tamponlama yapabiliyor.
AMİNOASİT VE PROTEİNLERİN AMFOTERİK ÖZELLİKLERİKLERİNİN ÖNEMİ
• Tamponlanma özelliği sağlar
• Enzim aktivitesinin pH ile ayarlanmasını sağlar
• Bir sıvıdaki aminoasit/proteinleri birbirinden ayırmaya yarar
ELEKTROFEREZ
Belirli bir pH’daki tampon çözeltisi içerisinde bulunan amino asitler/proteinlerin elektrik akımı ile yüklerine ve molekül büyüklüklerine göre birbirlerinden farklı hızlarda anoda veya katoda göçmesine elektroforez denir
Çeşitli protein karışımlarını ayırmak amacıyla
kullanılır.Daha küçük ve daha negatif proteinler daha hızlı göç eder.
pI değerinden düşük pH ortamında “asit katyon” şeklinde bulunduğundan katoda göçer; yüksek pH ortamında “bazik anyon” şeklinde bulunduğundan anoda göçer.
Bir standart amino asit, bir elektrik alanında, kendisi için karakteristik olan pI değerine eşit pH ortamında net elektrik yükü taşımadığından hareketsiz kalır.
sınıflandırma
I. Protein yapısını oluşturan amino asitler:
-Standart amino asitler (zaten alfa, aksi iddia edilemez!!!)
-Modifiye (standart olmayan) amino asitler (bunlar da tabii ki alfa)
II. Proteinlerde bulunmayan amino asitler:
-Alfa-amino asitler (alfa oldukları halde protein yapısına girmeyenler)
-Non-alfa amino asitler.
Modifiye (nonstandart) amino asitler
Standart bir amino asidin polipeptid zincir yapısına girdikten sonra modifikasyona uğraması sonucu oluşur.
Hidroksiprolin
Hidroksilizin
N-metillizin
gama-karboksiglutamat (GLA)
Desmozin
Alfa-amino asit olup da protein yapısına
girmeyenlere örnekler
Ornitin
Sitrülin
DOPA (3,4-dihidroksifenilalanin)
N-asetil glutamat
Tiroksin
Non-alfa amino asitler
Beta-alanin
Beta-amino izobutirik asit
Gama-amino butirik asit (GABA)
Delta-amino levulinik asit (ALA)
Taurin (beta-amino etil sülfonik asit)
Amino asitlerin bazı kimyasal reaksiyonları
- Peptid bağı oluşumu
- Disülfit bağı oluşumu
- Glikasyon
- Amin ve karboksil gruplarının reaksiyonları
- Folin reaksiyonu
- Biüret reaksiyonu
- Karbamat oluşumu
- Ninhidrin reaksiyonu
1) Peptid bağı oluşumu
• Amino asitler peptid bağı ile kovalent
bağlanarak zincir şeklinde polimerler
oluştururlar.
Peptid bağının özellikleri
• Protein polimerinin omurgasını oluşturur.
• Polipeptid zincirindeki bağların 1/3’ü C˗̶ N bağıdır.
• Kovalent bir bağdır.
• Oluşması için ATP harcanır. (tRNA’ya aa. bağlanırken ribozomda translasyon sırasına ATP harcanır)
• Kısmi çift bağ özelliğindedir.
• Bağa katılan 4 atom tek düzlem üzerindedir.
• Karbonil oksijeni ile azot hidrojeni trans
durumundadır.
•Peptid bağı kısmi çift bağ özelliğindedir:
C-N bağı % 50 çift bağ karakteristiği gösterir (tek
bağ ile gösterilse de).
Bu nedenle fizyolojik sıcaklıklarda C-N bağı
etrafında serbest dönüş kısıtlanır.
Bu yüzden peptid bağı “katı”dır.
•Yan zincirlerin boşlukta istenmeyen etkileşim olasılığı daha düşük olduğundan trans şekli en stabil şekildir.
2) Sistin köprüsü (disülfid bağı) oluşumu
•iki sisteinin s-s köprüsü kurması (kovalent)
• 3 boyutlu yapısını almasında önemli