PROTEINLERIN GENEL
YAPıSı VE
FONKSIYONLARı
Beslenme Biyokimyası-I
Beslenme ve Diyetetik Bölümü
Zirve Üniversitesi
Yrd. Doç. Dr. Bekir Engin Eser
Amino Asitler
•  Proteinleri oluşturan yapı taşlarıdır
(monomer)
•  Canlı sistemlerinde 20 adet doğal amino
asit bulunur
•  Proteinlerin 3 boyutlu yapısı ve biyolojik
özelliklerinin oluşmasında amino asit
türleri ve dizilimi önemlidir
•  Proteinler aminoasitlerin birleşmesiyle
oluşan makromoleküllerdir (polimer)
•  50 amino asitten 5000 amino aside kadar
değişik büyüklükte proteinler mevcuttur
•  Düşük sayıda (yaklaşık 50’den az) amino
asitten oluşan yapılara peptid denir
alfa (α) amino acid
http://www.biology.arizona.edu/biochemistry/problem_sets/aa/BasicStruct.html
https://www.neb.com/tools-and-resources/usage-guidelines/amino-acid-structures
Amino Asitlerin Özellikleri
•  Suya yatkınlıkları: Yan zincirleri (R
grupları) suyu seven (suda çözünmeye
yatkın) olan amino asitlere “hidrofilik”, suyu
sevmeyenlerine ise “hidrofobik” amino
asitler denir
•  Alanin, glisin, valin, lösin, izolösin,
prolin ve fenilalanin ve tirozin hidrofobik
(non-polar) amino asitler
•  Hidrofilik (yüklü ve/veya polar) amino
asitler:
Lisin, arginin, aspartik asid, glutamik asit
(yüklü)
Serin, treonin, asparagin, glutamin, sistein,
metiyonin, triptofan, histidin, tirozin (polar
ama yüklü değil)
http://www.proteinstructures.com/Structure/Structure/amino-acids.html
Amino Asitlerin Özellikleri
•  Yan Zincirlerin Reaktivitesi: İki sistein amino asidinin yan
zincirleri (sülfhidril grupları –SH) oksidasyon reaksiyonu
sonucu disülfit köprüsü oluşturur. Oluşan bu yapıya “sistin”
ismi verilir
http://cs.stedwards.edu/chem/Chemistry/CHEM43/CHEM43/Thioredox/FUNCTION.HTML
Amino Asitlerin Özellikleri
•  İyonizasyon: Bütün amino asitlerin α-amino ve α-karboksil grupları sulu
• 
• 
• 
• 
çözeltilerde iyonize olurlar.
İyonlaşma durumu ortamın pH’ına göre değişir. Aynı zamanda bazı R grupları
da iyonlaşma özelliği gösterir.
Düşük pH değerinde amino grubu pozitif yüklü iken yüksek pH değerinde
karboksil grubu negatif yüklüdür.
Amino asitlerin yüklü olan durumu her bir grubun pKa değerlerine ve ortamın
pH’ına bağlıdır.
Genel olarak nötral pH değerlerinde zwitterion (ikili iyon) şeklinde bulunurlar
http://www.genome.ou.edu/3653/Lecture4-Fall06.html
http://oregonstate.edu/instruct/bb350/ahernmaterials/a03/03p35.jpg
Amino Asitlerin Gereklilik Durumlarına
Göre Sınıflandırılmaları
•  1) Esansiyel (Eksojenik) amino asitler
•  2) Esansiyel olmayan (Endojen) amino asitler
•  3) Yarı esansiyel amino asitler
Esansiyel Amino Asitler
•  20 doğal amino asitten 9 adeti
esansiyel amino asittir
•  Bu amino asitler vücut
tarafından üretilemezler ve
besin yoluyla alınmaları
gerekir
•  Amino asitler yağlar gibi
vücutta depo edilmezler
(fazlası vücuttan atılır) ve
günlük olarak besin yoluyla
alınmaları gerekir
•  Yeterli miktarda alınmamaları
vücut fonksiyonlarında
bozuklukluklara sebebiyet
verir
Esansiyel a.a.
Histidin (histidine)
Lösin (leucine)
Izolösin (isoleucine)
Valin (valine)
Lizin (lysine)
Metiyonin (methionine)
Fenilalanin
(phenylalanine)
Triptofan (tryptophan)
Treonin (threonin)
Esansiyel Olmayan Amino Asitler
•  Amino asitlerde 4 adedi
vücudumuz tarafından
sentezlenebilir
•  Bu amino asitlerin besin
yoluyla alınma zorunluluğu
yoktur
Esansiyel olmayan a.a.
Alanin (alanine)
Asparagin (asparagine)
Aspartat (aspartate)
Glutamat (glutamate)
Yarı (Şartlı) Esansiyel Amino Asitler
•  Genel olarak sağlıklı vücudun
besin yoluyla ihtiyaç
duymayacağı ama hastalık ve
stres durumlarında dışarıdan
alınması gerekli amino
asitlerdir
Yarı esansiyel a.a.
Arginin (arginine)
Sistein (cysteine)
Glutamin (glutamine)
Tirozin (tyrosine)
Glisin (glycin)
Pirolin (proline)
Serin (serine)
Amino Asitlerin Gereklilik Durumlarına
Göre Sınıflandırılmaları
Esansiyel a.a.
Esansiyel
olmayan a.a.
Yarı esansiyel a.a.
Histidin (histidine)
Lösin (leucine)
izolösin
valin
lizin
metiyonin
fenilalanin
triptofan
treonin
alanin
asparagin
aspartat
glutamat
arginin
sistein
glutamin
tirozin
glisin
pirolin
serin
Amino Asitlerde Asimetri (Steroizomerlik)
https://www.mun.ca/biology/scarr/Amino_Acid_stereoisomers.html
•  Eğer bir karbon atomuna 4 farklı grup bağlıysa (asimetrik karbon) bu 4 grup, karbon
etrafında uzayda iki türlü dizilebilir ve bunlardan her biri birbirinin ayna görüntüsüdür
•  Dextro-rotatory (D), levo-rotatory (L) – düzlem polarize ışığı çevirme yönlerine göre
•  Proteinleri oluşturan bütün amino asitler L-amino asit olmakla beraber, canlı
sistemlerde değişik görevlerde bulunan D-amino asitlere de rastlanır (bakteri hücre
duvarında bulunma)
•  D ve L amino asitler birbirlerinin enantiyomeri olarak adlandırılır
•  D ve L aminoasitlerin değişmesi proteinlerin işlevlerinde büyük farklılıklar oluşturabilir
Amino asitlerin Yapı ve Özelliklerine Göre
Sınıflandırılmaları
•  Amino asitler genelde R gruplarının niteliğine göre
sınıflandırılırlar
•  Bu özellikler çözünürlük, iyonizasyon ve polarite gibi
özelliklerdir
•  Bu özellikler proteinlerin biçim ve biyolojik özelliklerinde
belirleyici rol oynarlar
Amino Asitler
Polar olmayan alifatik
R grubu taşıyan
amino asitler
Asidik a.a
Bazik a.a
Aromatik
a.a.
Polar ve
yüksüz R
gruplu a.a
Standard Olmayan ve Non-proteinogenic Amino Asitler
Amino Asit
•  Protein yapısına katılmayan ancak
hücrelerde çeşitli fonksiyonları olan
300 civarında amino asit
bulunmaktadır
•  Bunun yanında proteinlerde yer
alan amino asitler de sentezleri
sonrasında (post-translational
modification) değişiklige
uğrayabilirler – fosforilasyon,
asetilasyon, hidroksilasyon gibi
•  Bu tür değişiklikler enzim
aktivitesini uyarma, proteinlerin
yapısını güçlendirme gibi neticeler
verir
•  Selenosistein 20 standard amino
asit içerisinde yer almasa da (farklı
şekilde kodlanır) proteinlerin
yapısında bulunur – sistein
analoğudur
http://en.wikipedia.org/wiki/Non-proteinogenic_amino_acids
Kimyasal Yapı Fonksiyon
β-Alanin
Pantotenik asidin
yapısında bulunur
γ-Amino bütirik
asit (GABA)
Merkezi sinir
sisteminde
nörotransmiter
γaminolevulinik
asit (GALA)
Heme sentezinde
ara ürün
Kreatin
Kas hücrelerinin
bileşeni
Ornitin
Üre döngüsünde
ara ürün
Sitrülin
Üre döngüsünde
(urea cycle) ara
ürün
Homosistein
Amino asit
metabolizmasında
ara ürün
Homoserin
Amino asit
metabolizmasında
ara ürün
Tiroksin
Tiroid hormonu
Peptit Bağı
•  Amino asitler peptid
bağlarıyla birleşerek
proteinleri oluştururlar
•  Bir aa’in –COOH grubu
ile diğer bir aa’in –NH2
grupları reaksiyona
girerek amid bağını
oluşturur (dehidrasyon
sentezi) – proteinlerde
oluşturan bu amid
bağlarına peptid bağı
denir
http:[email protected]:15
Introduction to Anatomy & Physiology Stelios Kolomvounis
Proteinlerin Yapısal Organizasyonu
•  Proteinlerdeki çeşitliliğin başlıca nedeni 4 farklı hiyerarşik
yapısal organizasyonun bulunmasıdır
•  Birincil (Primary) yapı: proteini oluşturan polipeptidin
amino asit dizisi
•  İkincil (Secondary) yapı: birincil yapının oluşturduğu belli
şekildeki katlanmalar
•  Üçüncül (Tertiary) yapı: Farklı ikincil yapıları içeren
proteinin 3 boyutlu yapısı
•  Dördüncül (Quaternary) yapı: Üçüncül yapıya sahip
birden fazla polipeptid zincirinin bir araya gelerek
oluşturduğu fonksiyonel proteinler
Proteinlerin Birincil Yapısı
•  Proteini oluşturan polipeptid
zincirinin amino asit dizilimidir
•  Amino asitler birbirlerine kuvvetli
ve kararlı peptid bağlarıyla
bağlıdırlar
•  Bir proteinin birincil yapısı diğer
üst yapıları da (ikincil, üçüncül
vb.) ve dolaysıyla proteinin
fonksiyonunu da belirler
•  Birincil yapı genetik düzeyde
kontrol edilir
•  Bir proteinin amino asit dizilimi
aslında onu kodlayan genin DNA
dizilimine bağlıdır
Proteinlerin İkincil Yapısı
•  Birincil yapının oluşturduğu lokal katlanmalar sonucu oluşan belirli şekildeki
• 
• 
• 
• 
yapılardır
En yaygın ikincil yapı çeşitleri alfa heliks ve beta plakalı tabakalar
Alfa heliks yapısında her dört amino asit arasında hidrojen bağları vardır, bir
tam döngüde 3.6 amino asit bulunur
Beta plakalı tabakalar paralel veye anti-paralel olabilir
Ayrıca tesadüfi kıvrımlı yapılar da (random coil) ikincil yapılar içerisinde
değerlendirilir
http://biochemanics.files.wordpress.com/2013/04/secondary.png, www.proteinstructures.com
Proteinlerin Üçüncül Yapıları
•  Tek bir polipeptid zincirinin
(monomer) alabileceği en ileri 3
boyutlu geometrik şeklidir
•  İkincil yapılar kıvrılıp bükülerek
üçüncül yapıyı oluştururlar
•  Üçüncül yapıyı amino asit yan
zincirleri (R grupları) arasındaki
etkileşimler belirler
•  Bu etkileşimlerin en kuvvetlisi
kovalent bağ olan disülfit bağlarıdır:
iki sistein amino asit arasında
kükürtlerin birbirine bağlanmasıyla
oluşur
•  Bunun yanında hidrojen bağları,
iyonik bağ/tuz köprüleri ve hidrofobik
etkileşimler de üçüncül yapının
oluşması ve kararlı kalmasına katkı
sağlar
B1 vitamini sentezinde görevli
Tiyazol sentaz proteininin monomeri
Üçüncül yapısı
https://arginine.chem.cornell.edu/Structures2/ScThi4.html
Proteinlerin Dördüncül Yapıları
•  Birden fazla polipeptid
zincirinin üçüncül yapılarının
bir araya gelmesiyle
oluşturdukları fonksiyonel
protein yapıları
•  Genelde fibril veya globüler
(yuvarlak) yapıda olabilirler
•  Disulfit bağları, hidrojen
bağları ve tuz köprüleri farklı
geometrik şekildeki polipeptid
zincirlerini bir arada tutarak
dördüncül yapıyı oluşturur
https://arginine.chem.cornell.edu/Structures2/ScThi4.html
B1 vitamini sentezinde görevli
Tiyazol sentaz proteinin oktamerik
dördüncül yapısı
http:[email protected]:15
Introduction to Anatomy & Physiology Stelios Kolomvounis
Proteinlerin Genel Özellikleri
•  1) Çözünürlük: Düşük yoğunluktaki tuz çözeltileri
genelde proteinlerin çözünürlüğünü artırır (salting-in).
Yüksek yoğunluktaki tuz çözeltilerinde, tuz miktarı arttıkça
(iyonik kuvvet artar), proteinlerin çözünürlüğü azalır ve bir
noktada çökelme (precipitation) meydana gelir (saltingout)
•  2) İyonizasyon: Amino asitlerin karboksilik asit ve amino
gruplarıyla bazı R grupları ortamın pH’ına (asitlik
derecesi) göre pozitif, nötral veya negatif yüklenirler.
Proteinlerin net yüklerinin sıfır olduğu pH değerine “iso
elektrik nokta” denir.
3) Protein Denatürasyonu (Bozunması)
•  Peptid bağları kopmadan, proteinin 3 boyutlu yapısını kaybetmesine denir
ü  Isı, organik çözücüler, deterjanlar gibi etkenler proteinleri denatüre eder
ü  Denatüre proteinler genelde çözünmezler ve çözeltide çökerler
ü  Bazı durumlarda denatürasyon geri dönüşümlü olabilir
ü  Et, balık, yumurta gibi besinler pişirildiğinde içerisindeki proteinler denatüre olur,
bu durum proteinlerin sindirimini kolaylaştırır
ü  Proteinli besinlerin tekraren dondurulup çözülmesi protein denatürasyonunu artırır
http://foodpathshala.ning.com/profiles/blogs/protein-denaturation-by-heat
Proteinlerin Vücuttaki İşlevleri
•  Yapısal moleküller (saç ve tırnak yapısındaki keratin proteini,
bağ dokusundaki kollajen)
•  Taşıma-transport (hemoglobin- kanda oksijen, transferindemir, myoglobin-kasda oksijen, serum albümin-kandaki bazı
besinler)
•  Vücut savunması (immunoglubulinler – antikor, fibrinojen –
kan pıhtılaşması)
•  Depolama (ferritin – demir depolama proteini, kazein – süt
proteini, ovalbümin – yumurta akı proteini)
•  Reaksiyon katalizleme; enzimler (sindirim enzimleri - pepsin,
tripsin gibi, DNA polimeraz – DNA replikasyonu ve tamiri)
•  Düzenleyici proteinler (insulin gibi birçok hormon)
•  Kontraksiyon yapan proteinler (aktin ve miyosin – miyofibril
yapısındaki proteinler)
•  Plazma proteinleri
Plazma Proteinleri
•  Plazma protein konsantrasyonu 65-75 g/L’dir
•  Bu proteinler basit veya glikoprotein, lipoprotein gibi bileşik yapıdadırlar
•  Plazmadaki proteinlerin çoğunu globüler yapıdaki proteinler oluşturur, bu
proteinler karaciğerde sentezlenir
•  Bu proteinler, plazmada kolloidal osmatik basıncı (oncotic) tutmak ve kapiller
sonundaki venöz içine dokulardan sıvıların dönüşümünün artmasını sağlarlar
•  Üçe grupta toplanırlar:
A) Albümin
B) Globülin
C) Fibrinojen
•  A) Albümin:
-Plazmadaki başlıca globüler yapıdaki proteindir
-Toplam plazma proteininin %50-65’ini oluşturur
-Karaciğerde sentezlenir
-Plasmada seviyesinin düşüklüğü; sentezinin yapılamadığını, malnutrisyon ve
malabsorpsiyon gibi bir bozukluğun varlığını veya aa yetersizliğini gösterir
Plazma Proteinleri
•  B) Globülinler: Birçok çeşidi bulunmaktadır. alfa, beta ve gama
yapısında bulunurlar, plazmadaki proteinlerinin %38 ‘ini oluştururlar
Mukoprotein ve glikoprotein: heksoz amin yapısındaki karbonhidratla
globülin bileşiğidirler
Proteaz enzimlerini inhibe eden alfa2-antitripsin, alfa2-makroglobülin ve viral
enfeksiyonlara karşı eritrositlerin tahribatını engelleyen orosomukoid (alfa1-asit
glikoprotein) bu gruptandır
1. 
2. Lipoproteinler: Lipit ve protein karışımı yapılardır
plazma proteinlerinin %3 ‘ünü oluştururlar, lipid taşıma görevi yaparlar
Metal bağlayıcı proteinler: Plazmada demir, bakır gibi metallerin taşınmasını
sağlarlar
Transferin: plazmada demiri bağlayıp gerekli hücrelere taşıyan beta-globülin
proteinidir. Plazmadaki düzeyi demir yetersizliğinde yükselir. Pernisiyöz anemi,
kronik enfeksiyonlar ve karaciğer hastalıklarında düzeyi düşer.
Serulo plasmin: Plazmada bakırı bağlayıp gerekli yerlere taşıyan proteindir. Bakır
metabolizmasıyla ilişkili olan Wilson hastalığında plazmadaki düzeyi düşer
3. 
4.
Gama Globülinler: Plazmadaki immünoglobülinlerin büyük kısmı (antikor)
bu gruba dahildir. Immünoglobülinler 5 gruba ayrılır (IgG, IgM, IgA, IgD, IgE)
Gama globülinler diğer globülinlerin aksine karaciğerde değil, plazma hücreleri ve
lenf dokularda yapılırlar
Plazma Proteinleri
•  C) Fibrinojenler: Fibrinojen, kanın pıhtılaşmasında rol
oynayan “fibrin” proteininin ön maddesidir
•  Toplam plazma proteininin %4-6 kadarını oluşturur
•  Karaciğerde sentezlenir
•  Karaciğerdeki herhangi bir tahribat sonucu plazmadaki seviyesi
düşer
•  Yapısı globülinlerin sıralanmasıyla oluşmuştur
http://what-when-how.com/molecular-biology/fibrinogen-molecular-biology/
Proteinlerin Enzim Olarak Görevleri
•  Proteinlerin en önemli fonksiyonlarından biri biyokimyasal
reaksiyonlarda katalizör görevi görmeleridir
•  Bu proteinler enzim olarak adlandırılırlar
•  Protein haricinde bazı RNA yapıları da katalizör görevi
görür ve enzimlerin içinde yer alır
http:[email protected]:15
Introduction to Anatomy & Physiology Stelios Kolomvounis
Download

BeslenmeDers-1-Proteinler