Amino asitlerin
sınıflandırılması
Prof. Dr. Suat Erdoğan
EBN-Tıp Fakültesi
Ders içeriği
• Amino asitlerin sınıflandırılması
• Esansiyel ve esansiyel olmayan amino
asitler
• Amino asit yıkımına bağlı hastalıklar
• Biyolojik değer
Amino asitlerin sınıflandırılması
Amino asitlerin yan zincirlerinin (Rgrup) çözünürlük (iyonlaşma ve
yüklerine-polarite) özelliklerine göre 4
gruba ayrılır:
1.Nonpolar (hidrofobik)
2.Polar, nötral (yüksüz)
3.Polar pozitif yüklü (bazik)
4.Polar negatif yüklü (asidik)
1. Nonpolar amino asitler
(nonpolar yan zincirli amino asitler)
Nonpolar amino asitler
• Bu amino asitler nonpolar yan zincir
taşırlar, bu sebeple proton alıp
vermezler, iyonik veya hidrojen bağı
oluşturmaz.
• Yan zincirleri hidrofobik interaksiyon
yapabilir (lipid benzeri).
• Nonpolar amino asitler:
glisin, alanin, valin, lösin, izolösin,
prolin, metiyonin, fenilalanin, triptofan
Nonpolar amino asitlerin
proteinlerdeki lokasyonu
• Sulu çözeltilerde bulunan proteinlerde
nonpolar amino asitlerin yan zincir grupları
proteinin merkezinde kümeleşme
eğilimindedir.
• Bu “hidrofobik etki” nonpolar R-grupların
“suyu sevmeyen” (hydro phobicity) ile
açıklanır (lipid benzeri).
• Nonpolar R gruplar katlanan proteinlerin iç
merkezinde yer alarak üç boyutlu (3D)
şeklini vermeye yardımcı olur.
Glisin
• Glisin en küçük amino asit olup, R-grubunda
H atomu yer alır.
• Bu sebeple, optikçe aktivite göstermeyen tek
α-amino asittir.
• Küçük R-grup kimyasal bağın rotasyonunu
zorlaştırır.
• Dönme yeteneği düşük olan fibröz yapıdaki
kollagen proteini yapısının yaklaşık her üç
amino asitte bir glisin bulundurur.
• Glisin porfrin ve pürin gibi protein olmayan
(nonprotein) birçok bileşiğin biyosentezinde
kullanılır.
Kollagenin temel yapısı
Prolin
• Kollagen proteininin yapısında bol
bulunur.
• Kollagen bağ doku, kemik, deri, tendo,
ligament gibi birçok dokuda yer alır.
• Kollagen yapıdaki prolin amino asitleri
hidroksilliner. Hidroksilasyon için
kofaktör olarak C vitamini gerekir.
• Vit. C noksanlığında skorbüt hastalığı
gelişir.
Dallı yan-zincirli amino asitler:
Valin, lösin, izolösin
• Esansiyel amino asitlerdir.
• Katabolizmalarındaki sorunlar hastalık sebebidir.
Akçaağaç Şurubu İdrar Hastalığı
(Maple Syrup Urine Disease, MSUD)
• Bu hastalık dallı-zincirli ketoasidüri olarak da
bilirinir.
• Valin, lösin ve izolösinin ketoasitlerinin
dekarboksilasyonunda fonksiyon gören kompleks
ve mitokondrial enzim sistemi olan "dallı zincirli alfa
ketoasit dehidrogenaz" eksikliği vardır.
• Genetik olarak gelişir.
• Dallı zincirli aminoasitler ve bu aminoasitlerin
ketoasitleri, kanda ve idrarda yükselir.
• Bu ketoasitlerin kokusu akçaağacından elde edilen
reçine kokusuna benzer.
Akçaağaç Şurubu İdrar Hastalığı
• Hastalar doğumda normaldir.
• Hayatın ilk haftasında kusma, beslenme
bozukluğu, tipik idrar kokusu saptanır.
• Hipoglisemi, ağır metabolik asidoz, konvülziyon ve
koma birkaç gün içinde gelişir.
• İlerleyici nörolojik ve mental bozukluk oluşur.
• Tedaviye 10 günlükten önce başlanırsa normal
büyüme ve gelişme sağlanır.
• Hayvansal protein diyetten çıkarılır. Yağ ve
karbonhidrat verilir.
• Proteinden fakir sebze, meyve, nişasta ve küçük bir
bardak süt diyete eklenir. Diyet tedavisi hayat boyu
sürer.
Fenilalanin
• Esansiyel bir amino asit olup,
metabolik olarak tirozin’e
dönüştürülmesindeki
bozuklukta fenilketonüri (FKÜ)
gelişir.
Fenilketonüri (FKU)
• Genetik olarak gelişen en önemli amino asit
katabolizması bozukluğudur.
• FKU, fenilalanin hidroksilaz enzim yetmezliğine
bağlı olarak gelişir.
• Bu enzim yokluğunda fenilalanin vücutta birikir.
• Doğumdan hemen sonra teşhis edilmesi gerekir.
aksi halde bebekte mental gerilik ve geri
dönüşümsüz (irreverzible) diğer bazı bozukluklar
gelişir.
• FKU hastaları düşük fenilalanin içeren diyet ile
beslenmelidir.
Triptofan
• Triptofan serotonin, melatonin ve
nikotinamid’in öncül
(prekürsör) molekülüdür.
• Esansiyel bir amino asittir.
Metiyonin
• Bu esansiyel amino asit kükürt (S)
içeren metil R-grubu taşır.
• Metiyonin epinefrin, kreatin ve
melatonin sentezi gibi birçok
transmetilasyon reaksiyonlarında
metil grubu vericisi (donör)
konumundadır.
• Metiyoninden vücutta sülfür taşıyan
hemen her bileşiğe S vericisidir.
Polar amino asitler
•
•
•
•
•
•
Serin
Treonin
Sistein
Tirozin
Asparjin
Glutamin
Polar amino asitlerin genel
özelliği
• Sistein ve tirozin alkali
pH’da yan zincirlerinden
proton kaybetse de bu
amino asitler nötral
pH’da net yükleri sıfırdır.
• Serin, treonin ve tirozin
yapılarındaki polar OH
grubundan H bağı
oluşturabilir.
• Asparjin ve glutamin karbonil ve amid
grupları ile H bağı oluşturabilir.
Disülfid bağı (–S–S–)
• Sisteinin yan zincirinde yer alan
sülfidril grubu (–SH) birçok enzimin
aktif merkezinde yer alır.
• Proteinlerde iki adet sisteinin –SH
grupları okside olarak dimer yapıyı
kurar.
• Yeni molekül sistin adını alır ve
kurulan bağ disülfit bağı (–S–S–)
adını alır.
• Pek çok hücre dışı (ekstraselülar)
protein disülfid bağları ile stabilize
edilir.
Fosforilasyon
• Diğer bileşiklerin bağlanmasında yan
zincir:
• Serin, treonin ve bazen tirozin’in polar
OH grupları fosfat gibi bazı gruplarının
bağlanmasında görev yapar.
 Fosforilasyon ve
defosforilasyon işlemleri
birçok proteinin
aktivitesinin
düzenlenmesinde rol alır.
Serin
Glikoproteinler
Asparjinin amid grubu ile
serin veya treoninin OH
grubu oligosakkarit’lere
bağlanma bölgesi olarak
görev yapar. Yeni molekül
glikoprotein adını alır.
Selenosistein
• Selenosistein (Se-Cys) çeşitli
enzimlerin yapısında bulunan
bir amino asittir (glutatyon
peroksidaz, glisin redüktaz
gibi).
 Biyolojik sistemlerde bulunan amino asitlerden
farklı olarak, selenosistein genetik kodda
doğrudan kodlanmaz. Normalde stop kodon rolü
oynayan UGA özel bir yoldan kodlanır.
 Diğer amino asitlerin aksine hücrede serbest
selenosistein havuzu bulunmaz.
3. Polar negatif yüklü
amino asitler (asidik)
Asidik amino asitler
• Aspartik ve glutamik asit’ler proton
vericisi amino asitlerdir.
• Fizyolojik pH’da, bu amino asitlerin
yan zincirleri negatif yüklü
karboksilat grubu (–COO–) olarak
tamamen iyonize durumdadır.
• Bu sebeple, bu amino asitler aspartat
veya glutamat olarak da adlandırılır.
Aspartik asit
• Aspartik asitin β-karboksilik
grubunun pK değeri 3.86 olup,
pH 7.0’de iyonize olur (aspartat
olarak adlandırılan aniyonik
form).
• Aniyonik karboksilat grubu
suda çözünür proteinlerin suyla
interaksiyonu için molekülün
yüzeyinde yer alma
eğilimindedir.
• Bu tür yüzey interaksiyonu
protein katlanmasında
stabilizasyonu sağlar.
• Aspartik asit pürin ve pirimidin
nükleotidlerin de novo sentezi
için gereklidir.
Glutamik asit
• Glutamik asitin γkarboksilik grubu pK
değeri 4.25 tir ve
fizyolojik pH’da iyonize
olur.
• Glutamat beyinde
birincil uyarıcı
nörotransmiter molekül
olup bu nöronlar
glutamaterjik nöronlar
adını alır.
4. Polar pozitif yüklü
(bazik) amino asitler
Bazik amino asitler
• Bazik amino asitlerin yan zincirleri proton
alabilir.
• Fizyolojik pH’da lizin ve arjinin’in yan zinciri tam
olarak iyonize olur ve pozitif yüklüdür.
• Aksine, fizyolojik pH’da histidin zayıf bazik olup,
serbest amino asit büyük oranda yüksüzdür.
• Fakat, histidin bir proteine katılırsa protein
tarafından sağlanan iyonik çevreye bağlı olarak
yan zinciri ya pozitif yüklenir ya da nötraldir.
• Hemoglobin gibi proteinlerin fonksiyonel rollerine
katkıda bulunması ile histidinin önemli bir
özelliğini oluşturur.
Lizin
• Lizin esansiyel bir amino
asittir.
• Lizinin uzun yan zinciri εkarbonuna bağlı reaktif bir
amino grubuna sahiptir.
• Lizin yan zincir asidik
amino asitlerin negatif
yükleri ile iyonik bağlar
oluşturur.
• Lizin artığının ε-NH2
grupları biotin (vitamin A),
lipoik asit ve retinal ile
kovalent olarak
bağlanabilir.
Histidin
• İmidazolyum-imidazol tampon
çifti asit-baz dengesinin
düzenlenmesinde önemli rolü
bulunur (örn. hemoglobin).
• Histidin yetişkinlerde esansiyel
olmayan bir amino asit iken
çocuklarda ve üremili kişilerde
esansiyeldir.
• Histidinin dekarboksilasyonu
mast hücrelerinde histamin
oluşur.
Arjinin
• The positively-charged
guanidinium group
attached to the δ-C of
arginine is stabilized by
resonance structure
between the two NH2
groups and a pK value of
12.48.
• Arjinin kreatin
sentezinde kullanılır ve
üre siklusuna katılır.
Esansiyel ve esansiyel olmayan
amino asitler
• Vücutta üretilemediği için besinler ile
dışarıdan alınması zorunlu amino
asitlere “esansiyel amino asit” (zorunlu,
elzem) denir. Organizmada bunları
sentezleyebilecek enzim sistemleri
bulunmaz.
• Esansiyel olmayan (non-esansiyel)
amino asitler ise vücutta üretilebilir.
Esansiyel ve esansiyel olmayan amino asitler
Esansiyel
(PVT TİM HALL)
Esensiyal olmayan
(GAGAGASSRT)
Fenilalanin
Alanin
Valin
Asparjin
Treonin
Aspartat
Triptofan
Sistein
Izolösin
Glutamat
Methionin
Glutamin
Lösin
Glisin
Lizin
Prolin
Histidin
Serin
Arjinin
Trozin
İnsanlarda karaciğerde üretilebilir
Esansiyel amino asitler
*
*Arjinin vücutta üretilse de üre sentezinde çoğu
kullanıldığından esansiyel konumundadır. Lizin çocuklar için
esansiyeldir.
20 Amino asit ve kısa adlandırılmaları
Alanin
Arjinin
Asparajin
Aspartik asit
Sistein
Glutamin
Glutamik asit
Glisin
Histidin
İzolösin
Ala
Arg
Asn
Asp
Cys
Gln
Glu
Gly
His
Ile
A
R
N
D
C
Q
E
G
H
I
Lösin
Lizin
Metiyonin
Fenilalanin
Prolin
Serin
Treonin
Triptofan
Tirozin
Valin
Leu
Lys
Met
Phe
Pro
Ser
Thr
Trp
Tyr
Val
L
K
M
F
P
S
T
W
Y
V
Besin maddelerindeki amino asitler
Biyolojik değer
• Besinler ile alınan ve bağırsaklardan
absorbe edilen proteinlerin vücut
proteinlerine dönüştürülme oranıdır.
• Proteinlerin yıkımlanabilme (hidroliz)
durumu ile vücutta yeni proteinlerin
sentezlenme gücünü gösterir.
Proteinden zengin bazı besinlerin
biyolojik değerleri
Download

Amino asitlerin sınıflandırılması