Amino Asit, Peptid ve Proteinler. Yrd.Doç.Dr. Funda GÜLCÜ BULMUŞ Fırat Üniversitesi SHMYO

Transkript

1 Amino Asit, Peptid ve Proteinler Yrd.Doç.Dr. Funda GÜLCÜ BULMUŞ Fırat Üniversitesi SHMYO

2 Aminoasitler Proteinlerin yapıtaşlarıdır. standart amino asitler nonstandart amino asitler proteinlerin yapısında bulunmayan amino asitler

3 Aminoasitlerin Fonksiyonel Grupları

4 Standart amino asitler Amino asit Kısaltma Amino asit Kısaltma Glisin Gly G Treonin Thr T Alanin Ala A Sistein Cys C Valin Val V Metiyonin Met M Lösin Leu L Asparajin Asn N İzolösin Ile I Glutamin Gln Q Prolin Pro P Aspartat Asp D Fenilalanin Phe F Glutamat Glu E Tirozin Tyr Y Lizin Lys K Triptofan Trp W Arjinin Arg R Serin Ser S Histidin His H

5 Standart amino asitlerin sınıflandırılması Nonpolar, alifatik R gruplu amino asitler Genellikle nonpolar, aromatik R gruplu amino asitler Polar, fakat yüksüz R gruplu amino asitler Negatif yüklü R gruplu amino asitler Pozitif yüklü R gruplu amino asitler

6 Nonpolar, alifatik R gruplu amino asitler Glisin (Gly, G), R grubu H olan amino asittir; amino asitlerin en basit yapılısı ve en az interaktif olanıdır Alanin (Ala, A), R grubu metil olan amino asittir Valin (Val, V), Lösin (Leu, L), İzolösin (Ile, I), dallı yan zincirli amino asitlerdir Prolin (Pro, P), yapısındaki amino grubu imino grubu (-NH) halinde ve bir halkalı yapı içinde olan amino asittir

7 Genellikle nonpolar, aromatik R gruplu amino asitler Fenilalanin (Phe, F), metil grubuna fenil grubu bağlanmış alanin yapısında amino asittir Tirozin (Tyr, Y), fenil grubuna hidroksil grubu bağlanmış fenilalanin yapısında amino asittir Triptofan (Trp, W), indol halkası içeren amino asittir

8 Polar, fakat yüksüz R gruplu amino asitler Serin (Ser, S), metil grubuna hidroksil grubu bağlanmış alanin yapısında amino asittir Treonin (Thr, T), serin gibi hidroksil grubu içeren amino asittir Sistein (Cys, C), sülfhidril (tiyol) grubu içeren amino asittir Metiyonin (Met, M), kükürt ve aynı zamanda metil grubu içeren amino asittir Asparajin (Asn, N), Aspartatın amididir Glutamin (Gln, Q), Glutamatın amididir

9 Negatif yüklü R gruplu amino asitler Aspartat (Asp, D), -pozisyonunda ikinci bir karboksil grubu içeren amino asittir Glutamat (Glu, E), - pozisyonunda ikinci bir karboksil grubu içeren amino asittir

10 Pozitif yüklü R gruplu amino asitler Lizin (Lys, K), alifatik zincirde -pozisyonunda ikinci bir amino grubu içeren amino asittir Arjinin (Arg, R), pozitif olarak yüklü guanidino grubu içeren amino asittir Histidin (His, H), imidazol grubu içeren amino asittir

11 Standart amino asitlerin özellikleri Glisinden (Gly, G) başka bütün standart amino asitler optikçe aktif iki stereoizomere veya enantiyomere sahiptirler. Protein moleküllerindeki amino asitler L-stereoizomerler Bir tek amino grubuna ve bir tek karboksil grubuna sahip standart amino asitler, nötral sulu çözeltilerden zwitterion olarak bilinen, tam olarak iyonlaşmış şekillerde kristalize edilebilirler

12 Amino asitlerin kimyasal tepkimeleri Amino asitlerin amino grupları ile verdikleri tepkimeler Amino asitlerin karboksil grupları ile verdikleri tepkimeler Amino asitlerin amino ve karboksil gruplarının birlikte verdikleri tepkimeler Amino asitlerin R grupları ile verdikleri tepkimeler (renk tepkimeleri) Amino asitlerin tüm gruplarının katılımı ile verdikleri tepkime

13 Amino asitleri tanımlama deneyleri Amino asitlerin amino grupları ile verdikleri reaksiyonlara dayanan tanımlama deneyleri: Van Slyke deneyi: Nitröz asitle azot gazı çıkışı Amino asitlerin amino ve karboksil gruplarının birlikte verdikleri reaksiyonlara dayanan tanımlama deneyleri: Ninhidrin deneyi: Ninhidrin ile tüm aminoasitler mavi-menekşe renk verirken, prolin ve hidroksiprolin ise sarı renk verir. Amino asitlerin renk reaksiyonlarına dayanan tanımlama deneyleri: Fenil halkası için Ksantoprotein deneyi: Konsantre nitrik asit ile ısıtma sonucu sarı renk

14 Nonstandart amino asitler 4-Hidroksiprolin 5-Hidroksilizin 6-N-metillizin -karboksi glutamat Desmozin Selenosistein

15 Peptitler İki amino asitten dipeptit, üç amino asitten tripeptit, 10 a kadar olan amino asitten oligopeptit, daha çok amino asitten ise polipeptit meydana gelir; yüzlerce amino asitten oluşan polipeptitler proteinlerdir

16 Fizyolojik etkiye sahip dipeptitler Karnozin, -alanil histidin yapısındadır Anserin (metil karnozin), -alanil-n ' - metil histidin yapısındadır Aspartam (Nutrasweet), L-aspartil-Lfenilalanil metil ester yapısındadır. Yapay tatlandırıcı olarak kullanılır.

17 Fizyolojik etkiye sahip tripeptitler Glutatyon (GSH; GSSG), -glutamil sisteinil glisin yapısındadır Tirotropin salıverici faktör, piroglutamil histidil prolinamid yapısındadır

18 Fizyolojik etkiye sahip pentapeptitler Metiyonin enkefalin, (Tyr-Gly-Gly-Phe- Met) yapısındadır Lösin enkefalin, (Tyr-Gly-Gly-Phe-Leu) yapısındadır

19 Fizyolojik etkiye sahip oktapeptitler Dinorfinler, hipotalamusta oluşturulurlar; morfin benzeri aktiviteleri vardır ve iştahın düzenlenmesinde rol oynarlar

20 Fizyolojik etkiye sahip nonapeptitler Bradikinin

21 Proteinler amino asitlerin belirli türde, belirli sayıda ve belirli diziliş sırasında karakteristik düz zincirde birbirlerine kovalent bağlanmasıyla oluşmuş polipeptitlerdir. amino asitlerin polimerleridirler.

22 Proteinlerin yapılarındaki Kovalent bağlar Peptit bağları bağlar Disülfit bağları Kovalent olmayan bağlar Hidrojen bağları İyon bağları Hidrofob bağlar (apolar bağlar)

23 Protein moleküllerinin yapısı ve konformasyonu Peptit bağlarıyla Tüm bağlarla Polipeptit omurganın özelliği ve özellikle hidrojen bağlarıyla Molekül ağırlığı in üzerinde olan proteinlerde

24 Proteinlerin özellikleri Proteinler, çeşitli etkilerle denatüre olurlar Proteinler, amfoter maddeler yani amfoter elektrolit veya amfolittirler Proteinler, polipeptit zincirindeki peptit bağlarının su girişi ile yıkılması sonucu hidroliz olurlar

25 Proteinlerin yapılarına göre sınıflandırılmaları Basit proteinler Bileşik proteinler Türev proteinler

26 Globüler proteinler: Albüminler, Globülinler, Globinler, Glutelinler, Prolaminler, Protaminler, Histonlar. Fibriler proteinler: Keratin, elastin, fibrinojen, miyozin. Basit proteinler

27 Bileşik proteinler Glikoproteinler: Kollajen Proteoglikanlar Lipoproteinler Fosfoproteinler: Kazein Nükleoproteinler Metalloproteinler: Ferritin, transferrin, seruloplazmin Kromoproteinler: Hemoglobin, miyoglobin, sitokromlar, peroksidaz

28 Türev proteinler Primer türev proteinler (denatüre tip proteinler): protean metaprotein koagule proteinler Sekonder türev proteinler: Proteozlar (albüminozlar) Peptonlar Oligopeptitler Peptitler

29 Proteinlerin biyolojik rollerine göre veya fonksiyonel olarak sınıflandırılmaları Katalitik proteinler: Amilaz, pepsin, lipaz Taşıyıcı proteinler (transport proteinleri): Serum albümin, hemoglobin, lipoproteinler, transferrin Besleyici ve depo proteinler: Ovalbümin, kazein ferritin Kontraktil proteinler: Miyozin, aktin Yapısal proteinler: Kollajen, elastin Savunma (defans) proteinleri: İmmünoglobülinler, kan pıhtılaşma proteinleri Düzenleyici proteinler: İnsülin, büyüme hormonu Diğer proteinler: Fonksiyonları henüz daha fazla bilinmeyen ve kolayca sınıflandırılmayan çok sayıda protein

30 Proteinleri tanımlama deneyleri Denatürasyon ve çökme tepkimeleri ile tanımlanma deneyleri Sülfosalisilik asit ile çöktürme Konsantre nitrik asit ile çöktürme Triklorasetik asit (TCA) ile çöktürme Isıtma ile çöktürme Renk tepkimeleri ile tanımlanma deneyleri Biüret tepkimesi ile mor renkli kompleks oluşması

31 Protein ve amino asitlerin vücuda alınması Besinlerden kaynaklanan amino asitlere ek olarak önemli miktarda amino asit doku metabolizması sırasında sentezlenmektedir, ayrıca hücreler içindeki proteinler devamlı olarak yıkılmakta ve yeniden sentezlenmektedir.

32 Amino asit havuzu ve azot dengesi Total azot alınımı ile azot kaybı arasındaki fark, azot dengesi olarak tanımlanır. Azot için; alınım>atılım olduğunda pozitif azot dengesi, atılım>alınım olduğunda negatif azot dengesi söz konusudur.

33 Esansiyel ve esansiyel olmayan amino asitler Esansiyel amino asitler: Vücutta sentezlenemezler, dışarıdan alınmaları zorunludur. valin, lösin, izolösin, treonin, metionin, fenilalanin, triptofan, lizin ve gelişmekte olanlarda arjinin ile histidin Esansiyel olmayan amino asitler: Vücutta glikoliz ve sitrat döngüsündeki ara ürünlerden sentezlenebilirler. glisin, alanin, serin, sistein, prolin, tirozin, glutamat, glutamin, aspartat, asparajin ve erişkinlerde arjinin ile histidin

34 Amino asitlerin hücre içindeki reaksiyonları Transaminasyon: Bir amino asidin amino grubunun bir keto aside taşınması (yeni amino asitler oluşur) Deaminasyon: Amino asitlerdeki amino grubunun amonyak şeklinde ayrılması (keto asitler oluşur) Amino asitlerden metil ve diğer 1 karbonlu birimlerin sağlanması (çeşitli bileşikler oluşur) Dekarboksilasyon: Amino asidin yapısındaki karboksil grubunun CO 2 halinde ayrılması (biyojen aminler oluşur)

35 Amino asit azotunun atılımı Glukozalanin döngüsü

36 Plazma veya serum proteinleri

37 Protein metabolizması bozuklukları Serum proteinlerinde değişiklikler (Disproteinemiler): Hiperproteinemi Hipoproteinemi Dokularda normalde bulunmayan proteinlerin ortaya çıkışı Amiloidoz Beslenim eksikliği (malnutrisyon) ile ilgili durumlar Kwashiorkor Marasmus

38 Amino asit metabolizması bozuklukları Mental gerilikle birlikte olan amino asit metabolizması bozuklukları Membran transportu bozukluğu ile ilgili amino asit metabolizma bozuklukları Amino asit ve metabolitlerinin depolanması ile ilgili bozukluklar

39 Mental gerilikle birlikte olan amino asit metabolizması bozuklukları Fenilketonüri: Fenil alanin metabolizması bozukluğu Homosistinüri: Metiyonin metabolizması bozukluğu Akça ağaç şurubu idrar hastalığı: Dallı zincirli amino asitlerin metabolizması bozukluğu Hiperglisinemi: Glisin metabolizması bozukluğu Histidinemi: Histidin metabolizması bozukluğu Hiperprolinemi: Prolin metabolizması bozukluğu Hiperammonemiler: Üre sentezi bozukluğu

40 Membran transportu bozukluğu ile ilgili amino asit metabolizma bozuklukları Hartnup hastalığı: Triptofan metabolizması bozukluğu Glisinüri: Böbreklerde glisin geri emilimi bozukluğu Sistinüri: İdrarda fazla miktarda sistin atılması

41 Amino asit ve metabolitlerinin depolanması ile ilgili bozukluklar Primer hiperoksalüri: Glisin metabolizması bozukluğu Sistinozis: Özellikle retiküloendoteliyal sistemde olmak üzere sistin kristallerinin birçok doku ve organda birikmesi Alkaptonüri: Tirozin metabolizması bozukluğu