Amino Asitler. ) hem de karboksil grubu ( COOH) içeren bileşiklerdir. Amino asitler, yapılarında hem amino grubu ( NH 2. Prof. Dr.

Transkript

1 Amino Asitler Amino asitler, yapılarında hem amino grubu ( NH 2 ) hem de karboksil grubu ( COOH) içeren bileşiklerdir. Prof. Dr. Fidancı 1

2 Fizyolojik ph da, amino asitlerin amino grubu proton taşır ve pozitif yüklüdür; karboksil grubundan ise proton ayrılmıştır ve negatif yüklüdür. Prof. Dr. Fidancı 2

3 Amino asitlerin yapısında bir karbon atomunun dört valansına dört farklı grup bağlanmıştır. Bu gruplardan üçü (-COOH, -NH2 ve -H) değişmez. Karbon atomunun 4. valansına bağlanan R grubu ise değişerek çeşitli amino asitlerin türemesini sağlar. R grubuna amino asidin yan zinciri denir. Amino asitler, amino grubunun karboksil grubuna göre bulunduğu pozisyona bağlı olarak α-β- ve γ- amino asit şeklinde adlandırılırlar α β α γ β α R-CH-COOH R-CH-CH-COOH R-CH-CH 2 -CH 2 -COOH NH 2 NH 2 NH 2 α-amino asit β-amino asit γ-amino asit Prof. Dr. Fidancı 3

4 D- ve L-Amino Asitler D ve L simgeleri amino asitlerin polarize ışığı sağa yada sola çevirdikleri anlamına gelmez, sadece D ve L-gliseraldehide benzerliklerine göre amino asitlerin D ve L serisine dahil olduklarına işaret eder. Doğal olanları L-serilerdir ve canlı organizmalar daima L-amino asitleri kullanırlar. Bitkisel ve hayvansal proteinlerin kuruluşuna sadece L-amino asitler katılırlar. D-amino asitleri ise genellikle bakterilerin hücre duvarlarında bulunurlar (D-glutamik asit vb). Bazı insekt larvalarından yada krizalitlerinden elde edilen D-alanin ve yer solucanından elde edilen D-serin diğer örnekleri oluştururlar COOH H C H 2 N R D-amino asit COOH H 2 N C H L-amino asit Prof. Dr. Fidancı 4 R

5 Doğada 300 kadar farklı amino asit bulunmaktadır. Standart Amino Asitler Nonstandart Amino Asitler Proteinlerin Yapısında Bulunmayan Amino Asitler Prof. Dr. Fidancı 5

6 Standart Amino Asitler Protein yapısında yer alan 20 amino asit doğada yaygın olarak bulunur. 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 Đzolösin 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 Prof. Dr. Fidancı 6

7 Amino asitlerin standart amino asitler diye bilinen 20 tanesi, DNA tarafından kodlanan ve proteinleri oluşturan birimlerdir. Prof. Dr. Fidancı 7

8 Amino asitlerin sınıflandırılması Basit Glisin Alanin Hidroksilli Serin Threonin Dallanmış Valin Lösin Izolösin Bazik Lizin Arginin Histidin Kükürtlü Diasit ve amin türevleri Sistein Methionin Aspartik asit Glutamik asit Asparagin Glutamin Halka yapı Aromatik Prolin Fenilalanin Tirozin Triptofan Prof. Dr. Fidancı 8

9 Glisin Gly (G) Alanin Ala (A) Valin Val (V) Lösin Leu (L) Prof. Dr. Fidancı 9

10 Izolösin Ile (I) Proline Pro (P) Serin Ser (S) Threonin Thr (T) Prof. Dr. Fidancı 10

11 Sistein Cys (C) Methionin Met (M) Asparajin Asn (N) Glutamin Gln (Q) Prof. Dr. Fidancı 11

12 Fenilalanin Phe (F) Tirozin Tyr (Y) Triptofan Trp (W) Lizin Lys (K) Prof. Dr. Fidancı 12

13 Arginin Arg (R) Histidin His (H) Aspartat Asp (D) Glutamat Glu (E) Prof. Dr. Fidancı 13

14 Pro Proteinin yapısına giren prolin ve hidroksiprolin serbest amino grubu yerine α-karbon atomunda imino grubu taşır. Bu nedenle amino asit değil esasında imino asittirler. OH CH Hyp Prof. Dr. Fidancı 14

15 Standart Amino Asitlerin Sınıflandırılması Amino asitler yan zincirlerine göre yük taşıyan (pozitif veya negatif yüklü), aromatik zincir taşıyan, alifatik zincir taşıyan amino asitler olarak sınıflandırılabilir. 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 Prof. Dr. Fidancı 15

16 onpolar R Gruplu Amino Asitler Glisin, alanin, valin, lösin, izolösin, alifatik yan zincirli; Metionin, kükürt içeren; Prolin, siklik; Fenilalanin ve triptofan aromatik yan zincirlidir. Prof. Dr. Fidancı 16

17 Polar R Gruplu Amino asitler Asparajin ve glutamin, sırasıyla aspartik asit ve glutamik asidin amidi; Serin, treonin ve tirozin hidroksil gruplu; Sistein kükürt içeren amino asittir. Prof. Dr. Fidancı 17

18 Sistein, sistin diye adlandırılan bir kovalent bağlanmış dimerik amino asit şekline okside olabilir. Sistinde iki sistein molekülü bir disülfit köprüsü vasıtasıyla birbirine bağlanmıştır. Prof. Dr. Fidancı 18

19 Sistindeki gibi disülfit köprüleri, birçok proteinde meydana gelir ve proteinin yapısını stabilize ederler. Prof. Dr. Fidancı 19

20 Asidik R Gruplu Amino Asitler Prof. Dr. Fidancı 20

21 Bazik R Gruplu Amino Asitler Prof. Dr. Fidancı 21

22 Prof. Dr. Fidancı 22

23 Standart Amino Asitlerin Özellikleri Glisinden (Gly, G) başka bütün standart amino asitlerde α-karbon atomu asimetriktir. Prof. Dr. Fidancı 23

24 Glisinden (Gly, G) başka bütün standart amino asitler optikçe aktif iki stereoizomere veya enantiyomere sahiptirler. Prof. Dr. Fidancı 24

25 Protein moleküllerindeki amino asitler, L-stereoizomerlerdir. D-amino asitler, yalnızca bakteriyel hücre duvarlarının küçük peptitlerinde ve bazı peptit antibiyotiklerde bulunurlar. Prof. Dr. Fidancı 25

26 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. Prof. Dr. Fidancı 26

27 Bir standart amino asit, kendisi için karakteristik olan izoelektrik nokta değerine eşit ph ortamında net elektrik yükü taşımaz. Bu nedenle bir elektrik alanında hareketsiz kalır. (-) Katot (+) Anot Prof. Dr. Fidancı 27

28 Bir amino asit, izoelektrik nokta değerinden yüksek ph ortamında bazik anyon şeklinde; izoelektrik nokta değerinden düşük ph ortamında asit katyon şeklinde bulunur. Prof. Dr. Fidancı 28

29 Bir amino asit, izoelektrik nokta değerinden yüksek ph ortamında bazik anyon şeklinde bulunduğundan elektrik alanında anoda göçer. (-) Katot (+) Anot Prof. Dr. Fidancı 29

30 Bir amino asit, izoelektrik nokta değerinden düşük ph ortamında asit katyon şeklinde bulunduğundan elektrik alanında katoda göçer. (-) Katot (+) Anot Prof. Dr. Fidancı 30

31 Bir standart amino asit, hem proton donörü (asit) hem proton akseptörü (baz) olarak davranabilir. Standart amino asitler, amfoterik maddeler (amfoterik elektrolit veya amfolit) tirler. Prof. Dr. Fidancı 31

32 Đyonize olabilen bir yan zincir içermeyen bir amino asit titre edilirse iki adet pka değeri gözlenir. Birinci değer (pka 1 ) α-karboksil grubuna, ikinci değer (pka 2 ) α-amino grubuna aittir. Prof. Dr. Fidancı 32

33 Amino asitler, hem karboksil grubu hem amino grubunun proton vermek üzere iyonlaşması nedeniyle, karakteristik titrasyon eğrileri verirler. Prof. Dr. Fidancı 33

34 Çözeltideki bir amino asit molekülü üzerinde net yükün sıfır olduğu ph değeri, izoelektrik nokta (pi) olarak adlandırılır. pi=(pka 1 + pka 2 )/2 Prof. Dr. Fidancı 34

35 Đyonize olabilen R gruplu amino asitlerin titrasyon eğrileri daha komplekstir. Prof. Dr. Fidancı 35

36 Prof. Dr. Fidancı 36

37 Bütün amino asitler infrared bölgedeki ışığı absorbe ederler. Prof. Dr. Fidancı 37

38 Tirozin ve triptofan, daha az derecede de fenilalanin, ultraviyole ışığı absorbe ederler. Prof. Dr. Fidancı 38

39 Proteinlerdeki amino asit kalıntılarının karekteristik NMR spektrumları vardır. Prof. Dr. Fidancı 39

40 Standart 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 Prof. Dr. Fidancı 40

41 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 mavi-menekşe renk Amino asitlerin renk reaksiyonlarına dayanan tanımlama deneyleri: Fenil halkası için Ksantoprotein deneyi: Konsantre nitrik asit ile ısıtma sonucu sarı renk Prof. Dr. Fidancı 41

42 Amino Asitlerin Amino Grupları ile Verdikleri Tepkimeler 1. Asitamid (peptit) oluşumu 2. Metillenme ile betainlerin oluşumu 3. Sanger tepkimesi 4. Van Slyke reaksiyonu 5. Sörensen titrasyonu 6. Aldehitlerle Schiff bazı oluşması 7. Deaminasyon ile α-keto asitlerin oluşması Prof. Dr. Fidancı 42

43 1 - Pepditler Bir amino asidin NH 2 grubu ile bir başka amino asidin COOH grubu arasından su çıkışıyla iki amino asit arasında peptit bağı oluşur ve böylece peptitler meydana gelir. Prof. Dr. Fidancı 43

44 2 - Metillenme ile betainlerin oluşumu Amino asitler zwitterion durumunda iken, NH 3+ grubundaki 3 hidrojenin yerine CH 3 grupları geçerek betainler oluşur. Prof. Dr. Fidancı 44

45 3 - Sanger tepkimesi Amino asitlerin amino grupları, 1-fluoro-2,4-dinitrobenzen ile açık sarı bir bileşik olan 2,4-dinitrofenilamino asit oluşturur. Bu tepkime Sanger tepkimesi olarak bilinir. Prof. Dr. Fidancı 45

46 4 - Van Slyke reaksiyonu Amino asitler, nitröz asitle reaksiyona girerek azot gazı açığa çıkmasına neden olurlar. Bu tepkime Van Slyke reaksiyonu olarak bilinir. Prof. Dr. Fidancı 46

47 5 - Sörensen titrasyonu Amino asitler, nötral veya hafif alkalik çözeltilerde formaldehit ile reaksiyona girerek mono- veya dimetilol türevleri meydana getirirler. Bu tepkime Sörensen titrasyonu olarak bilinir. Prof. Dr. Fidancı 47

48 6 - Aldehitlerle Schiff bazı oluşması Amino asitlerin aldehitlerle reaksiyonu sonucunda Schiff bazı ( N=CH ) oluşur. Prof. Dr. Fidancı 48

49 7 - Deaminasyon ile α-keto asitlerin oluşması Amino asitlerin deaminasyon ile α-keto asitler oluşur. Prof. Dr. Fidancı 49

50 Amino Asitlerin Karboksil Grupları ile Verdikleri Tepkimeler Asitamid (peptit) oluşturma Tuz oluşturma Amid oluşturma Ester oluşturma Dekarboksilasyon Prof. Dr. Fidancı 50

51 Amino asitlerin karboksil grubundan karbondioksit çıkmasıyla biyojen aminler oluşur. Histidinden histamin, Lizinden kadaverin, Ornitinden putressin, Tirozinden tiramin, Triptofandan triptamin oluşumu önemlidir Prof. Dr. Fidancı 51

52 Amino Asitlerin Amino ve Karboksil Gruplarının Birlikte Verdikleri Tepkimeler: Ninhidrin tepkimesi Cu 2+, Ni 2+, Co 2+ gibi ağır metal katyonlarıyla kompleks tuzlar oluşması Diketopiperazin türevleri ve polimerler oluşması Prof. Dr. Fidancı 52

53 Ninhidrin çözeltisi ile kaynatılan bir α-amino asit, mavi-menekşe renkli bir kompleks verir. Prof. Dr. Fidancı 53

54 Amino Asitlerin R Grupları ile Verdikleri Tepkimeler (Renk Tepkimeleri): Ksantoprotein tepkimesi Millon tepkimesi Pauly tepkimesi Nitroprussiyat tepkimesi Ehrlich tepkimesi Kurşun sülfür oluşumu tepkimesi aromatik halka fenil fenil veya imidazol sülfhidril indol tiyol ( SH) veya disülfit ( S S ) Prof. Dr. Fidancı 54

55 Ksantoprotein Tepkimesi Yapısında aromatik halka bulunan fenilalanin ve triptofan gibi amino asitler için karakteristiktir. Böyle bir amino asit veya protein çözeltisi üzerine konsantre nitrik asit ilave edildiğinde önce beyaz bir tortu, ısıtılırsa sarı bir renk meydana gelir. Daha sonra alkali ilave edilmesi halinde sarı renk koyu portakal sarısı veya turuncu diyebileceğimiz renge dönüşür. Prof. Dr. Fidancı 55

56 Millon Tepkimesi Yapısında fenil grubu bulunan fenilalanin ve tirozin gibi amino asitler, eser miktarda nitröz asit içeren nitrik asitte çözülmüş cıva nitrat ile ısıtmakla kırmızı renk verirler. Prof. Dr. Fidancı 56

57 Pauly Tepkimesi Yapısında fenil ya da imidazol grubu bulunan fenilalanin, tirozin, histidin gibi amino asitler, alkali ortamlarda sulfanilik asit ve sodyum nitrit karışımı ile tepkimeye girerlerse kırmızı renk verirler. Prof. Dr. Fidancı 57

58 itroprussiyat tepkimesi: Yapısında serbest sülfhidril grubu bulunan sistein gibi amino asitler, seyreltik amonyum hidroksitte çözülmüş sodyum nitroprussiyat ile kırmızı renk verirler. Ehrlich tepkimesi: Yapısında indol grubu bulunan triptofan gibi amino asitler, sülfürik asitte çözülmüş p- dimetilaminobenzaldehit ile reaksiyona sokulursa kırmızımsı pembe bir renk oluşur. Prof. Dr. Fidancı 58

59 Kurşun sülfür oluşumu tepkimesi: Yapısında tiyol ( SH) veya disülfit ( S S ) grubu bulunan amino asitler NaOH ile kaynatıldığında H 2 S veya Na 2 S oluşur; ortama kurşun asetat çözeltisi ilave edildiğinde siyah renkli PbS çöker. Prof. Dr. Fidancı 59

60 Amino Asitlerin Tüm Gruplarının Katılımı ile Verdikleri Tepkime Amino asitlerin amino grupları, karboksil grupları ve varsa SH grupları, Cu 2+, Co 2+, Mn 2+, Fe 2+ gibi birçok ağır metal iyonlarıyla kompleks kelatlar (şelatlar) oluştururlar. Prof. Dr. Fidancı 60

61 Amino Asitleri Tanımlama Deneyleri Amino asitlerin amino grupları ile verdikleri reaksiyonlara dayanan Van Slyke deneyi: Nitröz asitle azot gazı çıkışı Amino asitlerin amino ve karboksil gruplarının birlikte verdikleri reaksiyonlara dayanan Ninhidrin deneyi: Ninhidrin ile mavi-menekşe renk Amino asitlerin renk reaksiyonlarına dayanan Ksantoprotein deneyi: Konsantre nitrik asit ile ısıtma sonucu fenil halkasıyla sarı renk Prof. Dr. Fidancı 61

62 Nonstandart Amino Asitler Nonstandart amino asitler, bir standart amino asit bir protein yapısına girdikten sonra bir değişim reaksiyonu sonucu türemiş amino asitlerdir. 4-Hidroksiprolin 5-Hidroksilizin 6-N-metillizin γ-karboksi glutamat Desmozin Selenosistein Prof. Dr. Fidancı 62

63 4-Hidroksiprolin: Prolin türevidir. Bitki hücre duvarı proteinlerinde ve bağ dokusunun fibröz proteini olan kollajende bulunur. 5-Hidroksilizin: Lizin türevidir. Kollajenin yapısında bulunur. Prof. Dr. Fidancı 63

64 6- -metillizin: Lizin türevidir. kasların kontraktil proteini olan miyozinde bulunur. γ-karboksi glutamat: Glutamat türevidir. Pıhtılaşma faktörü protein olan protrombinde (Faktör II) ve Ca 2+ bağlayan diğer belli proteinlerde bulunur. Prof. Dr. Fidancı 64

65 Desmozin: Dört lizin kalıntısı içerir. fibröz protein olan elastinde bulunur. Selenosistein: Serinin oksijenden daha çok selenyum içeren türevidir. Glutatyon peroksidaz enziminde ve diğer birçok proteinde bulunur. Prof. Dr. Fidancı 65

66 Proteinlerin yapısında bulunmayan fakat hücrede çok değişik biyolojik fonksiyonlara sahip amino asitler de vardır GABA Prof. Dr. Fidancı 66

67 Proteinlerin yapısında bulunmayan amino asitler: α-amino asitler: Ornitin Sitrülin Arjinino süksinik asit Homosistein Homoserin Sistein sülfinik asit Dihidroksifenilalanin (DOPA) 5-Hidroksi triptofan Amino grubu α-karbonda olmayan amino asitler: β-alanin H 3 N + -CH 2 -CH 2 -COO - γ-aminobutirik asit (GABA) Taurin β-aminoizobutirik asit Prof. Dr. Fidancı 67

68 Prof. Dr. Fidancı 68

69 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 Prof. Dr. Fidancı 69

70 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) Prof. Dr. Fidancı 70