PEPTİDLER ve PROTEİNLERİN ÖZELLİKLERİ

Transkript

1 PEPTİDLER ve PROTEİNLERİN ÖZELLİKLERİ

2 PEPTİDLER Lineer amino asit polimerleri Amino asitlerin -amino ve -karboksil gruplarının peptid bağları ile birbirlerine bağlanmasıyla oluşurlar Peptid Bağı O - C N - H Amid Bağı (kovalent bağ)

3 Peptid Bağı Oluşumu R 1 Amino grup R 1 Peptid Bağı Karboksil grup R 2 R 2

4 Peptid Bağı Oluşumu H H 3 N + CH COO - GLİSİN (Gly) CH 3 H 3 N + CH COO - ALANİN (Ala) kondenzasyon reaksiyonu H O C _ N H 3 N + CH H H 2 O Peptid Bağı CH 3 CH COO - Glisilalanin (Gly-Ala)

5 DİPEPTİD: GLİSİLALANİN Glisin Alanin N-terminal C-terminal Peptid bağı Amid grubu düzlemi Glisilalanin su

6 Peptidlerin Sınıflandırılması AA sayısı Bağ sayısı Peptid dipeptid tripeptid tetrapeptid pentapeptid n n-1 polipeptid PEPTİDLER, peptid bağı sayısına göre değil, AA sayısına göre sınıflandırılırlar

7 Peptidlerin Sınıflandırılması OLİGOPEPTİD: Birkaç AA(AA sayısı 10) POLİPEPTİD:Birçok AA(AA sayısı 10-12) PROTEİN: AA sayısı 40 (mol.ağ: ~5000) Proteinler bir ya da daha çok polipeptid zincirinden oluşabilirler

8 Peptidlerin Özellikleri Amino-terminal N-terminal (sol) (CH3) 2 CH Karboksi-terminal C-terminal (sağ) CH3 CH 2 O CH2 H 3 N + CH C NH CH - O HCOH C NH - CH -COO - Tripeptid: Fenilalanil lösil - treonin (Phe-Leu-Thr) Rezidü (amino asit artığı): Peptid/protein yapısına katılan amino asit Adlandırma: N-terminal(1) C-terminal(n)

9 Peptidlerin Özellikleri Amino-terminal N-terminal Karboksi-terminal C-terminal Tetrapeptid: Alanil-tirozil-Aspartil-Glisin (Ala-Tyr-Asp-Gly)

10 Peptidlerin İyonizasyon Davranışları Fizyolojik ph da, Peptid (amid) bağı: yüksüz Peptidler: yüklü eptid bağını oluşturan amino ve karboksil grupları, peptidlerin asit-baz özelliklerine katkıda bulunamazlar Peptidlerin asit-baz özelliği: -Amino ve karboksi terminaller -İyonize yan zincirlerin sayısı ve cinsi

11 Peptidlerde N- ve C-terminal gruplar, aynı -karbon atomu üzerinde bulunmadıkları için: C-terminal COO - grupları, türedikleri amino asidin karboksil grubuna göre, daha zayıf asittir (pk ) N-terminal + NH 3 grupları, türedikleri amino asidin amino grubuna göre, daha güçlü asittir (pk )

12 Noniyonize yan zincir taşıyan peptidlerin İyonizasyon şekilleri ph Alanilalanin İyonizasyon 3 pi 10 CH 3 O CH 3 H 3 N + CH C _ N - CH COOH H CH 3 O CH 3 H 3 N + CH C _ N - CH COO - H CH 3 O CH 3 HN 2 CH C _ N - CH COO - H Katyonik form (+1) İzoelektrik form ( 0 ) Anyonik form (-1)

13 İyonize yan zincir taşıyan peptidlerin İyonizasyonu COOH + NH3 CH 3 O (CH 2 ) 2 (CH 2 ) O 4 O H 3 N + CH C N CH C N CH C N H H H CH 2 SH CH COOH Alanil - glutamil - lizil - sistein ph Net yük

14 Peptid bağının çift bağ karakteri O C N Rezonans yapıları H Kısmi çift bağ karakterine sahip olan peptid bağı düzlemseldir H H O C - + N H H C C N C C C N C C C N C O OH O Peptid bağı ve -C atomları aynı düzlemde bulunur

15 Peptid bağının düzlemsel karakteri Peptid bağları nedeniyle, polipeptid zincirin 2 /3 ü sabit bir düzlem içinde tutulur Yarı-katı (sert) yapı Protein yapısının düzenlenmesi

16 Peptid bağının düzlemsel karakteri Peptid bağının kısmi çift bağ karakteri Bağ açıları ve uzunluklar

17 Düzlemsel (hareketsiz) peptid bağının etrafındaki atom grupları cis/trans izomerizm gösterirler, H C C N C C N C O C Trans (Tercih edilen konfigürasyon) O H Cis (x-pro sıralanışı) Komşu -C atomları arasındaki uzaklık: 0.3 nm

18 Protein iskeleti boyunca rotastonu sağlayan bağlar Alfa - Karbon Etrafında Rotasyon Peptid bağı düzlemi hareketsiz olmasına rağmen, - karbon etrafındaki rotasyon polipeptid zincirine esneklik kazandırır Amid düzlemi -karbon Amid düzlemi

19 Peptidlerin Kimyasal Reaksiyonları Asit / Baz Hidrolizi Peptid/Protein 6 M HCl 110 C, 24 h Serbest Amino Asitler AA 1 AA 2 Peptid bağı hidrolizi, proteinlerin AA dizisinin belirlenmesi için gerekli bir basamaktır

20 Peptidlerin Kimyasal Reaksiyonları Enzim Hidrolizi: Proteazlar -Endoproteazlar Tripsin, Kimotripsin, pepsin -Ekzoproteazlar Aminopeptidaz, Karboksipeptidaz -Papain (in vitro şartlar)

21 Fizyolojik Olarak Aktif Peptidler Peptid AA sayısı AA Dizisi Karnozin dipeptid Histidil-ß-alanin Anserin dipeptid Metilhistidil-ß-alanin Kas yapısı Glutatyon (GSH) tripeptid -Glutamil-sisteinil-glisin Bradikinin Kallidin (Lizil-bradikinin) nanopeptid dekapeptid Plazma proteinlerinin hidrolizi ile açığa çıkarlar -Düz kasları gevşetir -Antienflamatuvar

22 GLUTATYON -Glutamil sisteinil - glisin GSH

23 PEPTİD YAPILI HORMONLAR HORMON PEPTİD AA Sayısı TRH Tripeptid 3 AA Enkefalinler Pentapeptid 5 AA Glukagon Polipeptid 29 AA ACTH Polipeptid 39 AA İnsülin Polipeptid A zinciri: 21 AA B zinciri: 30 AA

24 SENTETİK PEPTİDLER Dipeptid: Aspartam (Suni tatlandırıcı) (amino asitlerin D-enantiomeri) O O + H 3 N-CH-C-NH-CH-C-OCH 3 CH 2 CH 2 - COO - Aspartil-fenilalanin metil ester (Asp Phe - OCH 3 ) Polipeptid: Farmakolojik preparatlar - Antibiyotikler - Antitümör ajanlar - Bazı hormonlar(insülin)

25 PROTEİNLER

26 PROTEİNLER Organizmada en yüksek oranda bulunan makromoleküller % 70 su % 15 protein % 15 diğer Total hücre ağırlığı Amino asitlerin lineer polimerleri Cins (n tane) 20 St AA Farklı Sayı sıralanma PROTEİN

27 Standart AAlerin peptid bağı aracılığıyla lineer dizilişi Birbirinden farklı cok sayıda peptid zincirleri Dipeptid: AA 1 AA 2 20 x farklı molekül Tripeptid: AA 1 AA 2 AA 3 20 x 20 x farklı molekül Protein (100 AA) Evrendeki total atom sayısı

28 PROTEİNLER lineer polimerler:. H 2 N ( Amino asitler ) n COOH AA sayısı: n AA sekansı: 20 n Sınırsız sayıda farklı protein yapıları

29 PROTEİNLER H 2 N ( ) n COOH (lineer polimer) (polipeptid zincir) Her proteinin spesifik bir fonksiyonu vardır Biyolojik fonksiyonlar, 3 boyutlu yapıya bağlıdır 3 boyutlu yapı, lineer polimerlerin çok farklı şekillerde katlanması ve kıvrılmasıyla oluşur

30 3 boyutlu protein yapıları Kompleks Molekül ağırlığı büyük Birden çok polipeptid zincir içerebilir Nitrojen miktarı (amino asitlerin NH 2 grupları) sabit (Proteinin%17 si)

31 Bazı Protein Yapıları Protein Molekül Ağ AA sayısı Zincir sayısı İnsülin Miyoglobin Albümin glutamat dehidrojenaz (GDH)

32 Protein yapısına katılan AAlerin Ortalama Molekül Ağırlığı AAlerin ortalama mol ağ : 128 Peptid bağı için su çıkışı : 18 H 2 O mw:18 Protein - AA mol ağ: 110 protein AA sayısı = protein mol Ağırlığı 110

33 Proteinlerin Sınıflandırılması Sınıflandırmada kullanılan özellikler -Şekil -Yapı -Çözünürlük -Biyolojik fonksiyon

34 Proteinlerin Şekli Proteinler, eksen oranları(uzunluğun genişliğe oranı) na göre,2 grubu ayrılırlar: Globuler proteinler: Eksen oranı 10 ; genelde: 3-4 Fibröz Proteinler:Eksen oranı 10

35 Globüler proteinler: Sıkıca katlanmış helezon şeklinde polipeptid zincirlerden oluşur Örnek: Albumin, Miyoglobin (Proteinlerin büyük kısmı, bu gruptadır)

36 Fibröz Proteinler: Spiral veya heliks şeklinde kıvrılmış,(kovalent ve H bağlarıyla çapraz bağlanmış) zincirlerden oluşurlar Bitkilerde bulunmazlar. Örnek: Bağ dokusu proteinleri: Kollajen, Elastin, Keratin Miyozin: Kas proteini Fibrinojen:pıhtılaşma proteini

37 Kollajen:Birbirine sarılmış 3 polipeptid zinciri (üçlü heliks) nden oluşur Memelilerde total proteinin %30 unu teşkil eder Gly,Ala,Pro,Lys den zengindir B Proteolitik A enzimlere karşı dirençlidir C

38 Proteinlerin Yapısı Proteinler yapılarına göre, 3 grupta toplanırlar Basit proteinler Konjuge proteinler Türev proteinler

39 Basit proteinler Hidroliz edildiklerinde sadece L- amino asitleri veren,saf proteinler Ör: Albümin Türev proteinler Isıtma, hidroliz, asidifikasyon, vb işlemlerle modifiye olan proteinler Ör: bazı pepton ve peptidler

40 Konjuge proteinler L- -amino asitlerin yanı sıra,başka kimyasal grupları (prostetik grup)da içerirler Glikoproteinler: protein + COH grup Karbohidrat(oligosakkarit) ünitelerini içerirler Örnek: membran proteinleri plazma proteinleri(globulinler), Nükleoproteinler: protein+nükleik asit (histonlar) (DNA,RNA)

41 Konjuge proteinler Lipoproteinler: protein + lipid Protein:Apo(lipo)protein (Apo A,B,C...) Lipid:Kolesterol,fosfolipid, gliserid Örnek:Plazma Lp.leri ( HDL,LDL,VLDL) Fosfoproteinler: Fosfatlarla ester yapmış AAleri içeren proteinler örnek: Kazein-süt Vitellin-yumurta sarısı)

42 Konjuge proteinler Hemoproteinler:protein+hem (ferroporfirin) Ör:hemoglobin,miyoglobin,katalaz Metalloproteinler: protein + metal Cu- seruloplazmin Fe-transferrin, ferritin Ca-kalmodulin Zn-karbonik anhidraz

43 Proteinlerin Çözünürlüğü Proteinler Fibröz Globüler Çözünürlük Albüminler Su ve tuz çözeltileri Globulinler Su: sınırlı çözünürlük Dilüe tuz çözeltileri Doymuş tuz çözeltileri: (Salting-out) Histonlar Su ve tuz çözeltileri

44 Proteinlerin Biyolojik Fonksiyonu Enzimler: Metabolizmayı düzenleyen ve etkileyen globuler proteinler( geniş bir protein sınıfı) Biyokimyasal reaksiyonları katalizlerler Substrat spesifiteleri vardır.... az şeklinde adlandırılır Eksiklikleri pek çok metabolik hastalıkla sonuçlanır

45 Proteinlerin Biyolojik Fonksiyonu Düzenleyici proteinler: Fizyolojik aktivitenin düzenlenmesinden sorumludurlar Ör:Hormonlar (insülin eksiklliği diabet) G-proteinler Hücre içi haberleşme Yapısal proteinler:kas, bağ dokusu proteinleri, membran proteinleri Ör: Kollajen (tendon and ligamentlerde) keratin (saç ve tırnakta)

46 Proteinlerin Biyolojik Fonksiyonu Transport proteinleri: Plazmada ve membranlarda spesifik maddelerin veya iyonların taşıyıcısıdırlar Ör:Hb-O 2, miyoglobin-o 2 Lipoprotein-lipid, Transferrin-Fe Seruloplazmin-Cu, vb Besin ve Depo proteinler: Ovalbumin, laktalbumin, kazein, ferritin

47 Proteinlerin Biyolojik Fonksiyonu Kontraktil proteinler: Kasılmayı ve hareketi sağlayan proteinler Ör:Miyozin - kalın filament Aktin - İnce filament Tübilin - membran iskeleti

48 Proteinlerin Biyolojik Fonksiyonu Reseptörler:Hücre içi haberleşmede rol oynarlar Ör:adrenalin için ß-adrenerjik reseptor Savunma proteinleri: Ör:İmmünoglobülinler: Patojenlere karşı organizmayı korurlar Fibrinojen: (Pıhtılaşma mekanizması)