Güz Yarı Dönemi

BİY315 PROTEİNLER Yrd. Doç. Dr. Ebru SAATÇİ 2008-2009 Güz Yarı Dönemi

Pro ve Ökaryotlarda Translasyon Prokaryotlarda transkripsiyon ve translasyon ardışıktır: transkripsiyon bir yandan sürerken translasyon 5 ucunda başlar. Ökaryotlarda ise hücrenin farklı yerinde olur transkript önce işlenir i sonra sitoplazmaya geçer.

Protein Yapısı Proteinler 4 düzeyde organize olurlar Primer yapı, yp, düz lineer biçimde A.A. dizilimidir Sekonder yapı polipeptit zincirinin katlanmasıyla oluşan özel bir yapıdır bu yapı lineer yapıdaki yakın A.A. arasında bağ güçlerinden oluşur: zayıf bağlar (H bağları, elektrostatik güçler ve van der waals bağları). En genel tipleri ise alfa sarmal, beta plakadır. Aynı protein bu yapılardan birini yada her ikisini içerebilir. Tersiyer yapı sekonder yapının katlanmasıyla oluşur. Quaterner yapı ise bir yada birkaç polipeptidin katlanarak altbirimleriyle oluşturduğu kompleks yapıdır. Bu yapı farklı polipeptidlerden oluşursa heterodimer, aynı tip polipeptidler arasında olursa homodimer oluşturur. Bazı proteinler kompakt yapıdadır enzim ve antikorlar globüler yapıdadır lineer yapıdaki proteinlere ise fibröz proteinler denir.

Primer (Birincil) Yapı Amino asitlerin polipeptit zinciri üzerinde nitel ve nicel sıralanışlarını, protein molekülünün bir veya daha fazla sayıda da polipeptit zincirinden oluşup oluşmadığı hakkında bilgi veren yapıdır. Proteinler,amino asit dizileri değişerek farklılaşırlar. Koruyucu (konservatif) değişimler: A.A. yan zincirinin karakteri değişmez. Örneğin, Asp yerine Glu geçişi gibi. Bazıları ise koruyucu olmayan (non-konservatif) tiptedir. Bunlarda daha köklü bir değişim vardır. Örneğin, Asp yerine Ala geçer.

Bazı proteinler kovalent veya kovalent olmayan bağlarla bir arada tutulan 1 den fazla sayıda polipeptit zinciri içerirler. İnsülin hormonu, kovalent bağlarla (disülfit bağları) bir arada tutulan 2 polipeptit zinciri içerir.

Sekonder (İkincil) Yapı İkincil yapıyı zincirdeki karbonil grubu ile imido grupları arasında oluşan hidrojen bağları oluşturur. Zayıf hidrojen bağları bir polipeptit zincirinin i i i iid içinde oluştuğu ğ gibi komşu polipeptit zincirleri arasında da oluşabilir. İkincil yapılar yp α-heliks yada yada β-pilili p tabaka şeklinde olabilir. Alfa sarmal Beta pilili tabaka

α-helix α-heliks te zayıf hidrojen bağı, bir peptit bağındaki elektronegatif azot atomuna bağlı H atomu ile bu peptit bağından sonraki dördüncü amino asidin karbonil grubunun oksijen atomu arasında oluşmaktadır.

(a) Sağ el dönüşlü α-heliks oluşumu. (b)sağ el dönüşlü α-heliksin zinciriçi H-bağlarını gösteren top- ve çubuk modeli. Tek bir dönüş 3.6 A.A. kalıntısı içerir.

Bir peptit zincirinin α-heliks oluşturabilmesi için ya sadece L- formundaki amino asitleri il i veya sadece D-formundaki a.a. içermesii gerekir. Saç, kıl, tüy, yün, boynuz, tırnak, deri ve kuş tüyü gibi α-keratinlere dahil proteinler genellikle soldan sağa dönüşlü α-heliks düzenlemesi gösterirler. α-heliks Kararlılığını Etkileyen Faktörler: 1. Yüklü R grupları olan ardışık A.A. arasında oluşan elektrostatik itme gücü, 2. Bitişik i ik R gruplarının hacmi, 3. Üç veya dört A.A. arayla yerleşmiş amino asitlerin yan zincirleri i i arasındaki dkietkileşim, i 4. Pro ve Gly yapıdaki varlığı, 5. Heliks yapısının her iki ucunda bulunan A.A. arasındaki etkileşim ve elektrik dipolü.

β-pilili tabaka β tabaka yapıda polipeptit zinciri zig zag bir görünüm ortaya koyar. Yan yana duran zig zag polipeptit i zincirleri i iarasında H- bağları oluşur. H-bağları karşı krşı krşı karşıya gelen petit bağlarının amino ve karbonil grupları arasında meydana gelir. β tabaka yapıda komşu polipeptit zincirleri paralel ya da antiparalel olabilir (amino ve karboksil uçları aynı veya zıt yönde olabilir). β-pilili tabaka konfigürasyonu, ipek lifi gibi gerilmiş protein moleküllerinde görülmektedir. α-heliks ısı ve nemin etkisiyle β-pilili tabakaya dönüşebilir.

Bitişik zincirler arasında oluşan H-bağının bağınınçaprazbağları bağları da görülmektedir. (a) () Antiparalel β-tabakada bitişik ş zincirlerin amino ve karboksil uçları birbirine ters yöndedir. (b)paralel β-tabaka

Gly ve Pro a.a. kalıntıları betakıvrımlarının içinde genellikle beraber bulunur. Gly küçük ve esnektir. Pro nin imino azotunu içeren peptit bağları cis konfigürasyonuna dönüşür. Tip I, Tip II den daha sıklıkta bulunur. Tip II kıvrım yapısında 3. a.a. Gly bulunur.

Tersiyer (Üçüncül) Yapı

Kuarterner (Dördüncül) Yapı Tersiyer yapıya sahip iki yada daha fazla sayıda polipeptit zincirlerinin bir araya gelmesiyle oluşur. Bu yapıda kovalent bağlar rol oynamaz.

Proteinlerin Denatürasyonu

Denatüre edici etkenler: Isı ph Organik çözücüler Üre ve guanidin bileşikleri

Ortama eklenmiş olan üre ve merkaptoetanolün uzaklaştırılması ile proteinin (ribonükleaz) renatürasyonu (disülfit bağlarının yeniden oluşumu) gözlenmektedir.

Proteinlerin Biyolojik Fonksiyonları

Enzimler: Metabolizmayı düzenleyen ve etkileyen globuler proteinler ( geniş bir protein sınıfı) Biyokimyasal reaksiyonları katalizlerler Substrat özgüllükleri vardır.... az şeklinde adlandırılır Eksiklikleri pek çok metabolik hastalıkla sonuçlanır. Düzenleyici proteinler: Fizyolojik aktivitenin düzenlenmesinden sorumludurlar. Örn: Hormonlar (insülin eksiklliği diabet) G-proteinler Hücre içi haberleşme Yapısal proteinler: Kas, bağ dokusu proteinleri, membran proteinleri Örn: Kollajen (tendon and ligamentlerde) keratin (saç vetırnakta) Besin ve Depo proteinler: Ovalbumin, laktalbumin, kazein, ferritin

Transport proteinleri: Plazmada ve membranlarda spesifik maddelerin veya iyonların taşıyıcısıdırlar Örn: Hb-O 2, miyoglobin-o 2 Lipoprotein-lipid, Transferrin-Fe Seruloplazmin-Cu, vb Kontraktil proteinler: Kasılmayı ve hareketi sağlayan proteinler Ör:Miyozin - kalın filament Aktin - İnce filament Tübilin - membran iskeleti Reseptörler: Hücre iihb içi haberleşmede rol oynarlar Örn: adrenalin için ß-adrenerjik reseptor Savunma proteinleri: İmmünoglobülinler: Patojenlere karşı organizmayı Savunma proteinleri: İmmünoglobülinler: Patojenlere karşı organizmayı korurlar. Fibrinojen: (Pıhtılaşma mekanizması)

Proteinlerin Sınıflandırılması

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

Kollajen: Birbirine sarılmış ş 3 polipeptidp p zinciri (üçlü heliks) nden oluşur. Memelilerde total proteinin %30 unu teşkil eder. Gly,Ala,Pro,Lys den zengindir. Proteolitik ik enzimlere karşı dirençlidir.

Keratin

İki zincirli helezonik sarmal

Globüler Proteinler Sıkıca katlanmış helezon şeklinde polipeptid zincirlerden oluşur. (Proteinlerin büyük kısmı, bu gruptadır). Örn: Hemoglobin, Miyoglobin Miyoglobin monomerik, hemoglobin oligomerik (tetramerik) proteindir. MİYOGLOBİN HEMOGLOBİN

Miyoglobin İnsan ve balinanın miyoglobin moleküllerindeki ki amino asit dizilerinin karşılaştırılması: Bu örnekte verilen miyoglobin 153 amino asitten oluşur. Bu iki miyoglobinin amino asit dizileri benzer olmakla beraber özdeş değildir.

α-heliks bölgelerince zengin tek zincirli bir polipeptittir. %80 i 8 adet α-sarmalından n (A-H) oluşur: Hem grubu molekülün apolar özellikteki iç kısmına (F ve E sarmalları arasındaki cebe) yerleşmiştir. Bu cep apolar amino asitlerle çevrilidir. Bunlardan 2 tane histidin kalıntısının çok özel fonksiyonları vardır: PROKSİMAL HİSTİDİN : Doğrudan HEM in demirine bağlıdır. DİSTAL HİSTİDİN : HEM ile doğrudan etkileşmez. Oksijenin +2 değerlikli demire bağlanmasını stabilize eder. Böylece Fe +2 çok az okside olarak oksijenin geri dönüşümlü bağlanması sağlanır.

myo- Yunanca da kas hemo- ise kan anlamına gelir. Hem grubu içerir, yani bileşik proteindir. Oksijeni bağlayan bu grup, protein kısmına (globin) kovalent olmayan etkileşimlerle ş bağlı ğ durumdadır. Hem (Demir protoporfirin)

Hemoglobin Hemoglobin kırmızı kan hücrelerinde (eritrositler) yer alan oksijen taşıyıcı proteindir. Omurgalıların hemoglobini her biri bir molekül oksijen bağlayan birer hem grubu içeren ikişer alt birimden (toplam 4 altbirimden) oluşur. ş Erişkin insanlardaki hemoglobinin büyük bir kısmı 2α+2β altbirimi içeren Hemoglobin A (HbA) dır. Ayrıca %2 oranında Hemoglobin A 2 (HbA 2 ) (2α+2δ zinciri i iiçerir) i )bulunur.

Oksihemoglobin: Oksijen bağlı hemoglobin (Demir: Fe 2+ formda bulunur): Hemoglobin relaks (gevşek), R durumundadır. Deoksihemoglobin: Bağlı oksijenin Hb den ayrıldıktan sonra ki durumu (Demir: hala Fe 2+ formdadır): Hemoglobin tense (gergin), T durumundadır. Methemoglobin: Demir, okside Fe 3+ formundadır. Bu form oksijen bağlayamaz. Karboksihemoglobin: bi Karbon monoksit (CO) bağlanmış hem grubu içerir. O 2 taşıyamaz.

Memelilerdeki Oksijen Transferi

Hemoglobinin T ve R durumu Oksijenin bağlı olduğu (R durumu) ve oksijenin bağlı olmadığı (T) durumu. T durumunda çok sayıda iyon çifti kararlı halde bulunduğundan, R durumuna göre daha kararlıdır. R durumunun oksijene affinitesi, T ye göre daha yüksektir.

Hb nin Oksijeni Bağlama Kinetiği Hb nin dört tane oksijen bağlama bölgesi vardır. Bu bölgeler, oksijeni kooperatif olarak bağlarlar. Hb allosterik bir proteindir. Bir bağlanma bölgesine oksijen (ligand) bağlandığı zaman, diğer ğ bağlanma ğ bölgelerini etkileyerek, diğer bölgelerinde O 2 bağlama kapasitesini arttırır.

Oksijen dissosiasyon eğrisi Farklı parsiyel oksijen basınçlarında (po 2 ) ölçülen Y lerin Ylerin grafiğine oksijen dissosiasyon eğrisi denir. Miyoglobin ve hemoglobinin eğrileri önemli farklılıklar gösterir. Bu grafik miyoglobinin oksijene ilgisinin hemoglobinden daha fazla olduğunu göstermektedir. Bağlanma bölgelerinin yarısının doyurulması için gereken parsiyel oksijen basıncı (P 50 ) miyoglobin için ortalama 1mmHg ve hemoglobin için 26mmHg dir. [Oksijene ilgi ne kadar fazlaysa (yani, oksijen ne kadar sıkı bağlanıyorsa) P 50 o kadar düşüktür.]

Bohr etkisi: ph düşürüldüğündeş ğ veya hemoglobin yüksek CO 2 parsiyel basıncında bulunuyorsa oksijenin hemoglobinden ayrılması kolaylaşır. Her iki halde de hemoglobinin oksijene ilgisi azalır ve bu yüzden oksijen dissosiasyon eğrisinde sağa doğru kayma meydana gelir. Oksijen bağlanmasındaki bu değişikliğe Bohr etkisi denir. Tam tersine, ph nın artması veya CO2 konsantrasyonunun azalması oksijene ilginin artmasına ve oksijen dissosiasyon eğrisindeğ bir sola kaymaya neden olur.

Hb-O 2 Dissosiasyon Eğrisini Kayması Yüksek İlgi Düşük İlgi

Hb-O 2 Dissosiasyon eğrisini sağa kaydıran nedenler ; Co - + 2 H artışı Vücut sıcaklığının artışı ph düşmesi Ei Eritrositlerdeki il ki23dpg 2,3-DPG artışı Hb-O 2 Dissosiasyon eğrisini sola kaydıran nedenler ; Hb-O 2 Dissosiasyon eğrisini sağa kaydıran nedenlerin tersi durumları ve Fötal hemoglobin artışı

2,3-Bisfosfogliseratın, hemoglobinin oksijene ilgisi üzerine etkisi: 2,3-Bisfosfogliserat (2,3-BPG) oksijenin hemoglobine bağlanmasında önemli bir düzenleyicidir. Konsantrasyonunun kabaca hemoglobine eşit olduğu alyuvarlarda miktarca en fazla bulunan organik fosfattır. 2,3- BPG glikoliz yolundaki bir ara üründen sentezlenir. 2,3-BPG deoksihemoglobine bağlanıp oksihemoglobine bağlanmayarak hemoglobinin oksijene ilgisini azaltır.

Hemoglobinler

Hemoglobin A 2 (HBA 2 ): HbA 2 normal erişkin hemoglobinin doğumdan yaklaşık 12 hafta sonra ortaya çıkan ve toplam hemoglobinin yaklaşık %2 sini oluşturan minör bir bileşenidir. idi İki α-globin ve iki δ globin zincirinden meydana gelir.( normal erişkin hemoglobinleri) Hemoglobin A1c: Fizyolojik şartlarda d HbA yavaş ve nonenzimatik olarak glikozillenir. Glikozillenmiş hemoglobinlerin en sık rastlanan formu HbA1c dır. Glukoz kalıntıları esas olarak β- globülin zincirlerinin N- terminal valinlerin NH 2 gruplarına bağlığ olarak bulunur. HbA1c miktarlarındaki artış diabetes mellitus hastalarında görülür.