BİYOKİMYA - I Proteinler Ders Notu Özet Biyokimya I dersine yardımcı proteinler ders notu. Mert Görücü Erciyes Üniversitesi Veteriner Fakültesi, 2015
PROTEİNLERİN FONKSİYONEL AÇIDAN SINIFLANDIRILMASI Protein Türü Katalitik Proteinler Taşıyıcı Proteinler Fizyolojik Düzenleyiciler Yapı Proteinler Kalıtsal Proteinler AMİNO ASİTLER Proteinlerin yapı taşlarıdırlar. Örneği Enzimler Önemli metabolizma maddelerinin organizma içerisinde iletilmesinde sağlayan maddeler Fizyolojik olayları düzenleyen hormonların bir kısmı Subsellüler, sellüler v e organik düzeyde görevli yapısal maddeler Nükleik Asitler Heterosiklik amino asitler 3.Amino asitler çözelti haline geçtiklerinde asit, baz veya Nötr reaksiyon göstermeleri esas alınarak; Asidik amino asitler Bazik amino asitler Nötr amino asitler Amino Asitlerin İsimlendirilmesi Ve Kimyasal Yapıları D veya L tanımı amino asit in R grubuna en uzakta bulunan asimetrik karbon un Heteroatomunun (NH 2) sağda veya solda olmasına göre tanımlanır. Metabolizma sırasında diğer başka maddelere dönüşebilirler Vücudun ihtiyacı olan diğer bazı kimyasal yapıların sentezlerinde kullanılabilirler. L AMİNO ASİT D AMİNO ASİT AMİNO ASİTLERİN SINIFLANDIRILMASI 1.Moleküllerinde bulunan amino ve karboksil grupları sayısına göre Mono-Amino Mono-Karboksilik Asitler Mono-Amino Di-Karboksilik Asitler Di-Amino Mono-Karboksilik Asitler Di-Amino Di-Karboksilik Asitler 2.Moleküllerinde Bulunan Zincir Ve Halka Yapılarına Göre; Alifatik amino asitler Aromatik amino asitler Amino Asitlerin Fiziksel Özellikleri 1. Çözünürlükleri Amino asitler suda, asitlerde, alkalilerde kolay, etanolde az çözünürler. 2. Çözünme noktaları Amino asitlerin çözünme noktaları genelde yüksektir. 200 C nin üstündedir. 3. Tadları Bazı amino asitler, örn. Löysin tatsızdır. İzolöysin, arjinin gibi bazı amino asitler de acıdır. Amino asitlerin geri kalan çoğunluğu ise tatlıdır
4. Amfolit yapıları Amino asitler, amin grubu ile birlikte karboksil grubu da taşıdıkları için, aynı zamanda hem asit hem de bazdırlar. COOH grupları alkali ortamlarda H iyonları vererek, COO - (karboksilat anyonu) ve H + iyonlarına dissosiye olur. NH 2 grupları ise asit ortamda H iyonlarını alır ve pozitif yüklü NH 3 gruplarına değişir. Hem pozitif hem de negatif yük taşıyan iyonlara zwitterion denir. Zwitterion oluşturabilen maddelere de amfolit adı verilir. 5.Optik Aktiviteleri Glisin haricinde tüm amino asitler alfa-karbon atomlarına 4 farklı grup bağlandığı için optik aktiftirler. En basit amino asit glisin olarak bilinir. Yan zinciri yoktur. Bu nedenle asimetrik karbon atomu içermez. ALLOFORM Bir amino asit ikinci bir asimetrik karbona sahipse (Treonin ve Izoloysin) D ve L formunun tekrar iki ayrı izomeri ortaya çıkar bunlara da ALLOFORM denir. AMİNO ASİTLERİN KİMYASAL REAKSİYONLARI 1. Amino Grubunun Alkol İle İnaktivasyonu 2.Amino Grubunun Aromatik Aminoasitlerler Bağlanması Önemi: Amino asitlerin aromatik asitlerle birleşmesi sonunda çözünmeyen maddeler oluşur. Böylece zararlı maddelerin organizmadan atılması sağlanır. Önemi karbon dioksitin akciğere taşınmasını sağlar. 4.Nitrik Asit Reaksiyonu Miktar tayini 5.Amino Asitlerin Metal İyonları İle Şelatlanması Ağır metallerin vücuttan atılması Amino Asitlerin Karboksil Gruplarının Reaksiyonları 1. Tuz Oluşumu 2. Esterleşme 3. Amino Asitlerin Dekarboksilasyonu TUZ OLUŞUMU Amino asitlerin ağır metallerle oluşturuğu tuzların bazıları kolay kristalize olur. Önemi: Amino asitlerin saf olarak elde edilmesinde kullanılır. ESTERLEŞME Aminoasitler alkol ile susuz hidroklorik asit eşliğinde reaksiyona girerlerse esterlerini meydana getirirler. AMİNO ASİTLERİN DEKARBOKSİLASYONU Amino asit molekülünden karbondioksidin ayrılmasına verilen addır. Amino asit molekülünden CO 2 ayrılması ile aminler oluşur. Histidin Histamin Lizin Kadaverin Ornitin Putressin Trozin Tiramin Triptofan Triptamin 3. Karbomino Asit Reaksiyonu 1
Enzim Ön Maddelerinin Aktivasyonundan, *Kollajenin Olgunlaşmasından Ya Da Esansiyel amino asitler Organizmalar tarafından sentez edilemeyen ve besinlerle dışarıdan alınmaları gerekli olan amino asitlere esansiyel (eksojen ) amino asitler denir. PEPTİD BAĞLARI Peptid bağları kurulurken, Amino asitlerden birinin karboksil grubu ile diğerinin amino grubu yan yana gelirler ve aralarından bir molekül su vererek peptid bağını kurarlar. Birçok A.A. Peptid Bağı İle Bağlanırsa Sırasıyla Di, Tri, Tetra, Penta Vb Peptidler Oluşur. 10 dan Az A.A. Birbiriyle Bağlanırsa Oluşan Peptide Genel Olarak Oligopeptid Adı Verilir. 10 dan Fazla A.A. İçeren Peptidlere Polipeptidler, 1002den Fazla A.A. Kapsayan Peptidlere Makropeptidler Adı Verilir. İsimlendirme Karboksil Grubu Peptid Bağına Katılan A.A.İn İsmini Sonuna İl Eki Getirilir. Peptid Sentezi Doğal Peptidler Oldukça basit yapıda peptidlerin hormon ya da doku hormonları olarak önemli rol oynamaları ve ilaç endüstrisinde büyük ilgi görmeleri nedeniyle peptidlerin saf kimyasal sentezleri büyük ilgi toplamaktadır. Peptid sentezinde temel ilke, karboksil grubunun bir türevi ile bir a.a.in amino grubunun reaksiyonuna sokulmasıdır. Doğal olarak bulunan oligopeptidlerin ve polipeptidlerin varlığı bilinir. Bunlardan büyük bir kısmı da protein parçalanma ürünlerinden oluşurlar ve *Fibrinojenin Fibrine Dönüşmesinden Köken Alırlar. Birçok Peptid Önemli Fizyolojik Fonksiyonlara Sahiptir 1- Özellikle Hormon Etkisine Sahip Olan Peptidler Büyük Önem Taşırlar 2- Doku Hormonları Olarak Tanımlanan Hormon Benzeri Maddeler Vardır (Kinin, Anjiotensin) 3- MSS nde Bulunan Ve Endorfin Ya Da Enkefalin Adı Verilen, Beyinde Önemli Görevler Yapan Peptidler Vardır. Peptid Hormonları 1. FSH 2. Prolaktin 3. ADH 4. ACTH 5. Relaksin PROTEİNLER Amino asitlerin peptid bağlarıyla birbirine özel dizilimlerle bağlanmasıyla oluşan ve bir çok değişik fonksiyona sahip organik bileşiklerdir. Proteinler çözünürlükleri, formları, kimyasal içerikleri ve varsa protein olmayan kısımlarına göre sınıflandırılırlar. 1. Globuler ya da spheroproteinler 2. Fibriler ya da Skleroproteinler 3. Proteidler Globuler Protein Enzimler Ve Hormonlar Yuvarlak Ya Da Elipsoid Bir Form Albumin Ve Globulin Suda Ya Da Tuzlu Su Çözeltisinde, o Zayıf Asitlerde Ve Bazlarda o Çözünürler Histonlar 1. Bazik Proteinlerdir 2
2. Yapılarında Arjinin Vardır a. Triptofan Ve Tirozin Yoktur. b. Denatüre Edilemezler. Protaminler Zein (Mısır) Ve Gliadin (Buğday) Bir proteinin yapısındaki serbest asidik ve bazik grupların sayısı, protein yapısında yer alan asidik ya da bazik amino asit sayılarınca belirlenir. Bu tür grupların varlığı proteine amfolit niteliği kazandırır ve proteinler çözeltinin ph sına bağımlı olarak bir asidik (katyon) ya da bazik (anyon) nitelik taşırlar. Anyonik ve katyonik grupların sayılarının eşit olduğu, yani protein yükünün sıfır olduğu çözeltinin ph değerine protein molekülünün izoelektrik ph sı adı verilir FİBRİLER PROTEİNLER İpliksi yapıları ile karakteristik Kollagen Yapısı Hayvanlarda çok yaygın bulunur Suda, seyreltik asit ve alkalilerde çözünmez. Helix yapısındaki 3 peptit zinciri 28 A boyunda bir süperhelix formunda birbirlerine sarılmışlardır. KERATİN Saçların (yünlerin) ve boynuzumsu maddelerinin (tırnak,boynuz) içerdiği proteindir. Bu Tür Proteinler Prostetik Grubunun Kimyasal Niteliğine Göre Proteidler, 1-glikoproteinler (Prostetik Grubu Karbonhidrat) 2-nükleoproteinler (Nük.Asit) 3-lipoproteinler (Lipid) 4-kromoproteinler (Kromojenler) 5-metalloproteinler (Metaller) 6-hemoproteinler (Hem) 7-fosfoproteinler (Fosfor) Proteinlerin nitelikleri 1-Amfolit Özellikleri: 2-Tampon Özellikleri 3-Proteinlerin Çözünürlükleri Proteinlerin çözünürlükleri bir yandan amino asit içeriklerine, molekül ağırlıklarına ve molekül formuna,diğer yandan çözeltinin türüne, ph değerine ve kullanılan elektrolitin konsantrasyon ve niteliklerine bağımlıdır. Proteinler kuvvetli asitler organik çözücler ağır metaller ilavesindede çökelirler Sulu bir protein çözeltisi 70 Derece üzerinde ısıtılırsa çökelirle yada denatüre olurlar. DENATÜRASYON Bir proteinin çözünür formdan çözünmez forma geçişi denatürasyon olayı ile bağlantılıdır. Denatürasyonda proteinin düzenli yapısı (2.il ve 3.ül) değişir ya da tümüyle ortadan kalkar. Çözünürlük yanında protein kristalize olma yeteneğini ve aktivitesini kaybeder. Denatüre olmuş proteinler proteolitik enzimler tarafından kolaylıkla parçalanabilirler. Denatürasyon doğal yapının bozulmasıdır. Doğal yapının bozulması için de protein molekülünün birtakım etkenlere maruz kalması gerekmektedir. Denatürasyon olayının olması için peptid bağlarının çözülmesi şart değildir. Protein molekülünün, 3
katlarının açılması ve değişik bir biçimde tekrar katlanması yani 2. ve 3. yapılardaki değişiklikler de protein molekülünün niteliklerini değiştirir. 3. yapının bozulması geri dönebilir bir denatürasyon olduğu halde, 2. yapının bozulduğu durumlarda oluşan denatürasyonun geriye dönüşü yoktur KROMOPROTEİNLER Prostetik Grubu Porfirinler Gibi Renkli Maddeler Olan Konjuge Proteinlerdir. Hemoglobin Ve Solunum Enzimleri, Katalaz Enzimi Prostetik Grubu Olan Proteinlerdir. Flavoproteidlerin Prostetik Grubu Riboflavin, Siyah Saç Ve Yünde Bulunan Proteinli Maddelerin Prostetik Grubu Melanin, Hem Maddesini Prostetik Grup Olarak Taşıyan Kromoproteinlere Hemoproteidler Adı Verilir. Hem Maddesi Genelde Fe Taşıyan Porfirin Kompleksidir. PORFİRİNLER Porfirinlerin ilk ve basit temel maddesi pirol halkasıdır. Eğer bir pirol halkasına propiyonik asit, asetik asit veya metil, etil, hidroksi etil, vinil gibi yan zincirler eklenirse porfobilinojen denen yapı meydana gelir. 4 pirol halkası =CH- köprüleri ile birbirine bağlanarak porfirinleri oluşturur. Hemoglobin Prostetik grup olarak hem taşıyan bir kromoproteindir. 4 hem grubunun birbirine paralel bir şekilde ve peptid zincirine dik olarak globinle bağlanmalarıyla oluşurlar. Ana karnındaki yavruda hemoglobin başlıca karaciğerde sentez edilir ve yetişkinlerin kemik iliğinde sentezlenen hemoglobinden farklıdır. Histidin yönünden zengindir ve kanda fazla bulunması nedeniyle iyi bir tampondur. En önemli görevi oksihemoglobin oluşturmak suretiyle akciğerlerde atmosferik oksijen ile birleşerek oksijeni dokulara taşımaktır. Hemoglobindeki 4 hem grubundan her biri 1 molekül oksijen bağlayabilir. 1. Hemoglobin+CO 2=karbaminohemoglobin 2. Hemoglobin+CO=karboksihemoglobin 3. Hemoglobin+oksitleyici 4. maddeler=methemoglobin 5. Hemoglobin+siyanür=siyan hemoglobin 6. Hemoglobin+H 2S=sufhemoglobin Myoglobin Hemoglobin molekülünün ¼ ü büyüklüğündedir. Prostetik grubu bir hem maddesi Görevi: Hemoglobinin dokulara getirdiği oksijeni tutmak Denatürasyon nedenleri: Asit De Bekletme (Ph:4 ) Alkali de Bekletme(Ph:10 Etonolde Çözme Isı (50-60ºc ) Konsantre Üre Çözeltisi UV Işınları X Işınları Kuvvetli Çalkalama Dondurup Çözmr Yüksek Basınç Bazı durumlarda denatürasyon etkeni ortadan kaldırılabilirse Protein molekülü tekrar eski formunu ve biyolojik aktivitesini Kazanabilir ki bu olaya RENATÜRASYON denir. Protein Molekülünün Yapısı Primer Yapı (Amino asit sekansı) İkincil yapı (Zincir konformasyonu) Üçüncül yapı (tersiyer yapı) Dördüncül yapı (kuarterner yapı) SAFRA RENKLİ MADDELERİ 4
Safra asitlerinin kaynağı olarak eritrositler gösterilir. Safra renkli maddeler Bilen (Proto) maddesinden türemiş olduğu kabul edilir. Hemoglobinin parçalanmasında, ilk basamakta meydan gelen safra renkli maddesi biliverdindir Biliverdindeki porfobilinojen halkalarını bağlayan metin gruplarından birisinin metilen grubuna oksitlenmesiyle (redüklenmesiyle) bilirubin meydana gelir. Bilirubindeki vinil gruplarının etil grubuna çevrilmesiyle mezobilirubin oluşur. Mezobilirubindeki porfobilinojen halkalarını bağlayan diğer 2 metin (CH) grubunun da metilen grubuna (CH2) redüklenmesiyle mezobilirubinojen meydana gelir. Sterkobilinojen, mezobilirubinojendeki 2 yan porfobilinojen halkalarına, yani 1 ve 11 no lu halkalara 2 şer H girmesiyle oluşur. Klinik biyokimyada mezobilirubinojen ve sterkobilinojene bilinojenler veya urobilinojenler denir. Gerek mezobiliruniojende gerekse sterkobilinojende merkezde mevcut üretilen CH2 grubunun H kaybetmek suretiyle oksitlenerek, yani metin (CH) grubuna çevrilmesiyle mezobilirubinojenden ürobilin, sterkobilinojenden de sterkobilin meydana gelir. (her ikisi de dışkıdan izole) Safra Renkli Maddelerinin Özellikleri Safra yollarının yangı, taş, parazit veya ur gibi nedenlerle tıkanması ve safranın karaciğer hücrelerinde ve dokularda toplanması. Serumda direkt bilirubin ve indirekt bilirubin artar. İdrarda bilirubin bulunur Dışkı renksizdir. Hepatosellüler sarılık Bilirubinin karaciğer hücrelerinden alınıp safra kanallarına atılamaması. Nedenleri: hepatit, zehirlenmeler Serum: karaciğer fonksiyon testleri bozulur. İdrar: Urobilinojen görülür Dışkı: açık renklidir Hemolitik sarılık Eritrosit parçalanmasının arttığı durumlarda (dış parazitlerin toksinlerinden vb) birdenbire oluşan fazla bilirubinin karaciğer tarafından safra kanalına salgılamaya yetişememesi sonucu kanda birikmesiyle oluşur. Serum: karaciğer fonk.testleri normal İdrar: urobilinojen artmıştır. Dışkı: koyu renkli, sterkobilinojen ve urobilinojen artmıştır. SARILIK Mezobilinojen ve sterkobilinojen renksizdir. Ürobilin ve sterkobilin sarı renktedir. Mezobilirubin ve bilirubin portakal sarısı renktedir. Biliverdin mavimsi yeşil renktedir. Safra renkli maddelerinden olan bilirubinin plazmada toplanmasına bilirubinemi, idrarla çıkarılmasına bilirubinuri, deri ve mukozada toplanarak bu dokuları boyaması haline sarılık (ikterus) adı verilir. Mekanik sarılık (retensiyon sarılığı) 5
6