amino asitler - burdur mehmet akif ersoy universitybunlara prostetik grup denir. bütün...

AMİNO ASİTLER

Yard.Doç. Dr. Melike BARAN EKİNCİ

MAKÜ

Gıda Kimyası Ders Notları

Proteinler

Yunanca’da birinci sırada anlamına gelen proteois

kelimesinden türemiştir.

Proteinler canlı bir hücrenin kuru ağırlık üzerinden

yaklaşık % 50’sini oluşturan, kompleks yapıdaki makro

moleküllerdir.

Amino asitlerden oluşurlar ve molekül ağırlıkları

5.000 ile birkaç milyon dalton arasında değişir.

Proteinler, organizmanın ihtiyaç duyduğu 3

makro besin grubu içinde yer almaktadır.

Hücre yapısında ve hücrenin üstlendiği çeşitli işlevlerde

(yapısal ve fizyolojik) yer alırlar.

Hücrelerin zarında lipitlerle birlikte bulunurlar.

Hormon ve enzimlerin yapısında da yer alırlar.

Proteinlerin elementel analizi yapıldığında :

C (% 50-55) H (% 6-7), N (% 12-19),

S (% 0.2-3.0), O (% 20-23)

Bunların dışında P, Fe, Zn, Cu elementleri

En önemli özelliği N bulundurmasıdır ve

Yağlardan ve karbonhidratlardan bu özelliği ile

ayrılmaktadırlar.

Proteinlerdeki N miktarı ortalama %16 dır.

Gıda maddelerinde protein miktarının tayini yapılırken en

basit metot bunların %16 azot içermesine dayanır.

Bazı Gıdalardaki Protein Oranları;

Et %15-25

Yumurta %12

Yumurta sarısı %16

Ekmek % 6-10

Un %10-15

Süt %3-4

Patates ve Sebzeler: %1-4

Proteinler değişik sayı ve çeşitte amino asit

içerirler.

Yapıyı oluşturan amino asitler pepdit bağı ile

bağlanarak polipepdit yapısını oluştururlar.

Bazı proteinler amino asitlerin yanı sıra

karbonhidrat, lipit, mineral madde ve renk

maddeleri (pigmentler) gibi diğer yapıtaşlarını da

içerirler.

Bunlara prostetik grup denir.

Bütün canlılardaki karbonhidratların ve lipitlerin yapıları aynıdır.

Ancak her canlı kendine özgü proteinler taşır ve bir canlıdaki

protein o canlı için özeldir. Örneğin bir bakterideki bulunan bir

protein sıcak kanlı bir hayvanda yabancı madde olarak

algılanır. Bu nedenle de bu canlılarda antijenik özellik gösterir.

Organ ve doku transferlerinde karşılaşılan uyuşmazlıklarda,

organ veya doku proteinlerinin diğer canlı tarafından kabul

edilmemesinden kaynaklanmaktadır.

Bitkiler kendi proteinlerini kök ve yapraklardan emilen inorganik

kaynaklardan (CO2, su ve azot) sentezleme yeteneğine sahiptir. Bitkiler

bu sentez olayında inorganik azot kaynaklarını kullanabildikleri halde,

insan ve diğer yüksek hayvanlar kendi vücut proteinlerinin sentezini

gerçekleştirebilmek için gerekli azot kaynağını diyetteki bitkisel ve

hayvansal proteinlerden sağlamak zorundadırlar. Diğer taraftan havanın

serbest azotunu yalnızca belirli bazı mikroorganizmalar tespit etme

yeteneğine sahiptir.

Amino Asitler

Proteinlerin temel yapıtaşıdır

İstisnalar haricinde; tüm proteinler 20

farklı a.a. ten meydana gelir.

Proteinlerin içerisinde farklı sayıda ve

dizide bulunan amino asitler farklı yapıda

ve fonksiyonda binlerce çeşit protein

oluşumuna neden olur.

AMİNO ASİTLER

(a-Amino karboksilik asitler)

COO-

H3N+ – Ca – H

R a-Amino Asit (AA)

•

Yapılarında • Amino (-NH3

+) grubu • Karboksil (-COO-) grubu • Yan zincir ( R ) taşıyan organik bileşiklerdir

COO -

R grubu

Amino grubu

Karboksilik Grubu

Amino Asitlerin L- Yapısı

a H = Glisin

CH3 = Alanin

H N 3

+ H

Juang RH (2004) BCbasics

AMİNO ASİTLER

Kısa zincirli organik asit (bir kısmı yağ asiti) lerin türevidirler.

ÖR:

Asetik asit

Propiyonik asit

Bütirik asit

Valerik(pentanoik) asit

Kaproik asit (C6H12O2)

AMİNO ASİTLERİN ADLANDIRILMASI

Amino Asitler:

-Özel isimler (Glisin)

-Üç harflik kısaltmalar (Gly)

-Tek büyük harften oluşan semboller(G)

ile gösterilirler

COO-

H3N+ – Ca – H

R a-Amino Asit (AA)

•Protein yapısına katılan tüm AA’ler : “a-AMİNO ASİTLER”

•Aynı karbon (a)’a bağlı

COOH ve NH2

grubuna sahiptirler

• Proteinlerin temel yapısını oluştururlar

• Doğada : ~ 300 AA

• Protein yapısında : Sadece 20 AA

AMİNO ASİTLER

R grubu; *Hidrojen

*alifatik hidrokarbon

*heterosiklik bir grup olabilir.

Proteinlerin yapısındaki

aminoasitlerin hepsi

α-aminoasit’dir.

Yani karboksil grubunun bağlı

olduğu C atomuna amin grubu

bağlanmış ise

α-aminoasit adı verilmektedir.

AMİNO ASİTLER

R:Yan zincir (a, , , , ): a-C’a

bağlanma sırasına göre adlandırılırlar

METİYONİN

H3N+ – Ca – H

COO-

CH2

CH2

S - CH3

AMİNO ASİTLER

R grubunun

-yapısı

-büyüklüğü -elektrik yükü

A Alerin

hidrofilik/hidrofobik (polar / nonpolar) özellikleri

özellik

kazanmalarına neden olur

Sudaki çözünürlüklerini etkiler

AAler, R’ye göre birbirlerinden farklılaşırlar

AMİNO ASİTLER

Amino asitlerin çift iyon oluşturma özellikleri:

AMİNO ASİTLERİN SINIFLANDIRILMASI

•Protein yapısına giren amino asitler:

Standart (primer, normal)

•Standart olmayan amino asitler:

- Modifiye amino asitler

-Protein yapısına girmeyenler

STANDART AMİNO ASİTLERİN

SINIFLANDIRILMASI

Standart 20 amino asit

Yan zincir (R) in özelliğine göre, farklı şekillerde sınıflandırılabilirler: • Polarite: hidrofobik / hidrofilik veya yüklü

• Yük: pozitif veya negatif

• Kimyasal özellik:fonksiyonel gruplar • Yapı:alifatik, aromatik veya heterosiklik

STANDART AMİNO ASİTLERİN

SINIFLANDIRILMASI

•Nonpolar, alifatik Zincirli-hidrofobik-Aler

•Aromatik Zincirli - hidrofobik -AAler

•Yan Zincirinde Hidroksil Grubu Taşıyanlar

•Yan Zincirinde Tiyol Grubu Taşıyanlar

• Asidik (Negatif Yüklü) Yan Zincirli Amino asitler ve Amidleri

•Bazik ( Pozitif Yüklü ) Yan Zincirli Amino Asitler

Leu L

-C-C-CONH2 -C-CONH2

-C-COOH -C-C-COOH

-H -CH3

-C-OH -C-SH

-C-C-S-C P Pro

-C-C C

N N+

-C-C-C-C-NH3+

-C-

-C- -OH

-C-

N

Halka Yapısı

Alifatik

Amid

Asidik

Imino, Circular

Bazik

Sülfür Hidroksi

Aromatik -C-C-C-N-C-N

N+

=

C -C-C-C

C -C-C-C

C C

-C

C C C

HN C-COOH

a -C-C

OH

Gln Q Asn N

Asp D Glu E Phe F

Arg R

Lys K

His H

Gly G A A Ala V Val I Ile

Y Tyr

Ser S

Thr T Met M

Cys C

Amino Asitler

Trp W

Apolar

Polar

Ju

an

g R

H (

20

04

) B

Cba

sic

s

PO

LA

R

AP

OLA

R

Tyr His

Gly

Asidik Nötral Bazik

Asp

Glu Gln

Cys

Asn Ser

Thr Lys

Arg

Ala

Val

Ile

Leu Met Phe Trp

Pro

Asitlerin Polarlığına Göre Sınıflandırmaları

ALİFATİK ZİNCİRLİ AMİNO ASİTLER

Dallanmış zincirli

Siklik ?

1- Glisin ( GLY) ( G)

2-Alanin ( ALA) (A)

3- Valin ( VAL) (V)

4- Lösin ( LEU) ( L)

5- İzolösin ( ILE) (I)

6-Prolin ( PRO) (P)

GLİSİN (Gly) ( a-Amino asetik asit)

H3N+ – C – H

COO-

H

ALİFATİK ZİNCİRLİ AMİNO ASİTLER

COO-

H3N+ – Ca – H

CH3

ALANİN (Ala) (a-Amino propiyonik asit)

nitrojen

hidrojen carbon

oksijen

Glisin (Gly) G

• Protein yapılarının oluşmasında önemi büyüktür

H3N+ – C– H

COO-

H

GLİSİN (Gly)

Tüm AA ler içinde

en küçük

ve çok yönlü olan

Glisin,

• Proteine yapısal fleksibilite kazandırır

ALİFATİK ZİNCİRLİ AMİNO ASİTLER

CH3 CH3

H3N+ – Ca – H

COO-

CH

VALİN (Val) (a-Amino izovalerik asit)

H3N+ – Ca – H

COO-

H –C – CH3

CH2

CH3

İZOLÖSİN (Ile) (a-Amino, -metil

valerik asit)

H3N+ – Ca – H

COO-

CH2

CH

CH3 CH3

LÖSİN (Leu) (a-Amino izokaproik asit)

Dallanmış zincirli amino asitler

ALİFATİK ZİNCİRLİ AMİNO ASİTLER

Glisin

Alanin Valin Lösin İzolösin

GlisinAlanin ValinLösinİzolösin

sıralamasına göre

R grubu gittikçe büyüdüğünden,

AAler daha çok

hidrofobik özellik kazanır

Hidrofobik A.A. ler

protein yapısı içerisinde, su ile

temas etmeyecekleri bir ortamda

bulunurlar

-Yan zincirin nitrojen atomuyla

kovalent bağ yaptığı siklik

yapıda bir amino asittir

- Siklik olmasına rağmen,

alifatik özelliktedir

Prolin (Pro) P İmino asit ?

-Glisine zıt olarak, protein yapısında bulunduğu

yerde, yapısal fleksibiliteyi azaltır Protein

yapısında katı bir düzenleme sağlar

Ca – H

COO-

CH2 H2N+

H2C CH2

AROMATİK ZİNCİRLİ AMİNO ASİTLER

7- Fenilalanin ( PHE) ( F)

8- Tirozin ( TYR) (Y)

9- Triptofan ( TRP) (W)

COO-

H3N+ – Ca – H

CH2

FENİLALANİN (Phe) F

( a-Amino -fenil

propiyonik asit)

TİROZİN (Tyr) Y

(a-Amino -hidroksifenil propiyonik asit)

AROMATİK ZİNCİRLİ AMİNO ASİTLER

COO-

H3N+ – Ca – H

CH2

NH

TRİPTOFAN (Trp) W

(a-Amino -indol propiyonik asit)

COO-

H3N+ – Ca – H

CH2

OH

AROMATİK ZİNCİRLİ AMİNO ASİTLER

Fenilalanin, Tirozin,Triptofan

hidrofobik interaksiyonlar

Tyr - OH grubu

hidrojen bağları yapar alkali pH’da asit özellik gösterir

Tyr OH grubu

Trp İndol-N atomu Phe’e göre, daha polar

YAN ZİNCİRİNDE HİDROKSİL GRUBU

TAŞIYAN AMİNO ASİTLER

10- Serin (SER) S

11- Treonin (THR) T

12- Sistein (CYS) C

13- Metiyonin (MET) M

YAN ZİNCİRİNDE TİYOL GRUBU TAŞIYAN AMİNO ASİTLER

YAN ZİNCİRİNDE HİDROKSİL GRUBU

TAŞIYAN AMİNO ASİTLER

SERİN (Ser) S ( a-Amino - hidroksi

propiyonik asit)

H3N+ – Ca – H

COO-

CH2

OH

TREONİN (Thr) T (a-Amino - hidroksi

bütirik asit)

H3N+ – Ca – H

COO-

CH - OH

CH3

YAN ZİNCİRİNDE TİYOL GRUBU TAŞIYAN AMİNO ASİTLER

SİSTEİN (Cys) C (a- Amino -tiyo

propiyonik asit)

H3N+ – Ca – H

COO-

CH2

SH

METİYONİN (Met) M (a- Amino - metiltiyo

bütirik asit)

H3N+ – Ca – H

COO-

CH2

CH2

S - CH3

YAN ZİNCİRİNDE HİDROKSİL // TİYOL

GRUBU TAŞIYAN AMİNO ASİTLER

Metiyonin - SH grubu,

Metil grubuyla bloke olduğundan, tamamen hidrofobik özelliktedir

Serin ve Treonin

•Alifatik analoglarına göre,

zayıf polar özellik gösteren yan zincirleri nedeniyle, daha hidrofilik özelliktedirler

• Hidrojen bağı yaparlar

Sistein (Cys) C

• Disülfid Bağ Oluşumu: Sistein yan zincirleri SİSTİN

oksidoredüksiyon

• Sistein-SH grubu, Tyr-OH kadar asidik

yüksek pH değerlerinde iyonize olur

• Sistein-SH grubu: zayıf polar özellik

hidrofilik

Sistein Sistein

SİSTİN

disülfid bağı

Disülfid Bağ Oluşumu

Disülfid Bağı Oluşumu

SİSTİN

• Disülfid (kovalent) bağı içerir

• Dimerik bir amino asit

• Doğal 20 AA içinde değil

• Post-translasyonal modifikasyonla

oluşur: MODİFİYE AMİNO ASİT

• Protein zincirinde oluşan disülfid

bağları, yapıyı stabilize eder

• Protein yapılarının oluşmasında

önemli rol oynar

14- Aspartik Asit (ASP) (D)

15- Asparajin(ASN) (N)

16- Glutamik Asit (GLU) (E)

17-Glutamin ( GLN) (Q)

ASİDİK YAN ZİNCİRLİ AMİNO ASİTLER VE AMİDLERİ

ASİDİK (NEGATİF YÜKLÜ) YAN ZİNCİRLİ AMİNO ASİTLER VE

AMİDLERİ

ASPARAJİN(Asn) N

H3N+ – Ca – H

COO-

CH2

H2N – C =O

ASPARTİK ASİT (Asp) D

(a- Amino süksinik asit)

H3N+ – Ca – H

COO-

CH2

COO-

ASİDİK (NEGATİF YÜKLÜ) YAN ZİNCİRLİ AMİNO ASİTLER VE

AMİDLERİ

GLUTAMİN (Gln) Q

H3N+ – Ca – H

COO-

CH2

CH2

H2N – C=O GLUTAMİK ASİT (Glu) E (a- Amino glutarik asit)

H3N+ – Ca – H

COO-

CH2

CH2

COO-

ASİDİK YAN ZİNCİRLİ AMİNO ASİTLER

Aspartat ve Glutamat

• Sahip oldukları 2.COOH grubu nedeniyle,

pH 7.0’de net negatif yüke sahiptirler

(Asidik amino asitler) Hidrofilik

• Protein yapısında da negatif yüklü olarak bulunurlar

Asparajin ve Glutamin

• Yan zincirlerinde yük taşımazlar

• Fakat amid grupları nedeniyle

polar özellik gösterirler

ASİDİK YAN ZİNCİRLİ AMİNO ASİTLERİN AMİDLERİ

BAZİK ( POZİTİF YÜKLÜ ) YAN ZİNCİRLİ AMİNO ASİTLER

18- Histidin (HİS) H

19- Arginin (ARG) R

20- Lizin (LYS) K

BAZİK ( POZİTİF YÜKLÜ ) YAN ZİNCİRLİ AMİNO ASİTLER

CH2

CH2

CH2

NH

C = +NH2

NH2

H3N+ – Ca – H

COO-

ARGİNİN (Arg) R ( a-Amino -guanido

valerik asit)

H3N+– Ca – H

COO-

CH2

+NH

N H

HİSTİDİN

(His) H (a-Amino -midazol

propiyonik asit)

H3N+ – Ca – H

COO-

CH2

CH2

CH2

CH2

+NH3

LİZİN (Lys) K ( a,-diamino kaproik asit)

guanido

BAZİK YAN ZİNCİRLİ AMİNO ASİTLER

Histidin, Arjinin ve Lizin

• Arg ve Lys, Histidin’e göre, daha bazik

Sahip oldukları 2.amino grubu nedeniyle

pH 7.0’de net pozitif yüke sahiptirler (Bazik amino asitler) Hidrofilik

• Protein yapısında da pozitif yüklü

olarak bulunurlar

-

• Polariteleri nedeniyle, proteinin dış

yüzeyinde bulunmaya meyillidirler

• İyonik ve Hidrojen bağı oluşumuna

katılırlar

Asidik Amino Asitler ve Amidleri

ile Bazik Amino Asitler

POLARİTELERİNE GÖRE SINIFLANDIRMA

Lösin

Prolin

İzolösin

Valin

Alanin Glisin

Asparajin Glutamin

Histidin

Arjinin

Lizin

Aspartat

Glutamat

Non-polar AAler Polar AAler

Yüksüz Yüklü

Serin Treonin

Triptofan

Fenilalanin Tirozin

Sistein Metiyonin

Yüklü ve polar

gruplar su ile

hidrojen bağı

yaparlar

Nonpolar R grubu: proteinin iç kısmında

Yüklü/polar R grubu: proteinin dış yüzünde

G=negatif R grup+H20 R grup H20

+

+

+

+

+ +

+

STANDART AMİNO ASİTLER

Besin değerlerine göre 2 gruba ayrılırlar

•Esansiyel amino asitler: Maksimum

büyümeyi sağlamak için organizmada

yeterli miktarda sentezlenmeyen ve

diyetle organizmaya alınması gereken

amino asitler

•Esansiyel olmayan amino asitler:

Organizmada sentezlenen amino asitler

Esansiyel amino asitler

•Valin (Val) •Metiyonin (Met)

•Lösin (Leu) •Treonin (Thr)

•İzolösin (Ile) •Histidin (His)*

•Fenilalanin

(Phe)

•Arginin (Arg)*

•Triptofan (Trp) • Lizin (Lys)

*Yarı esansiyel (çocuklar için)

1-Modifiye amino asitler

2-Protein yapısına girmeyenler

STANDART OLMAYAN AMİNO ASİTLER

•Protein yapısına girdikten sonra yapıları

değişen (post-transyonal modifikasyon)

standart AAler

• Doğal olarak serbest halde bulunmazlar

• Organizmada çeşitli biyolojik

Fonksiyonlara sahip olan AA’ler

Modifiye amino asitler

StandartAA Modifiye AA Bulunduğu protein

Prolin 4-OH-prolin Kollajen

Lizin 5-OH-Lizin Kollajen

4 lizin Desmozin Elastin

Lizin 6-N-metil lizin Miyozin(Kas proteini)

Arginin N-Metilarginin Nükleoprotein

Histidin 3-Metilhistidin Bir çok enzim, kas proteini

Bağ dokusu proteini

Modifiye amino asitler

Kazein, bir çok enzim o-Fosfoserin Serin

Enzim (glutatyon peroksidaz) Selenosistein Serin

Bir çok enzim Asetilserin Serin

Protrombin

(Koagülasyon )

-karboksiglutamat Glutamat

Bulunduğu protein Modifiye AA Standart AA

Modifiye amino asitler

-Aminoizobutirik Asit

Tiroksin(T4)Tetraiyodotironin

Sarkozin

Homoserin

Sitrüllin

Ornitin

Taurin

Dihidroksifenilalanin(DOPA)

(GluGABA) -Amino bütirik asit(GABA)

Pantotenik asitin bileşeni Bazı dipeptid yapıları

ß-Alanin

Biyolojik fonksiyon Amino Asit

Nörotransmitter

Üre sentezinde ara ürün

AA metabolizmasında ara ürün

Tiroid hormonu

Pirimidin yıkım ürünü(idrar)

Protein yapısına girmeyen AAler

-

H 1.008

1

hidrür

+

1s

-

Hidrojen atomu

+

-

+

Proton -

Hidrür, Hidrojen ve Proton

-

düşük yüksek

Proton, molekülün yükünü etkiler

H+

İyon çifti elektronları

H H

H+

N H H

N Amino

H+

Amfolit molekül hem pozitif hem negatif yük içerir.

Karboksilik C O

O

H

C O

O

Proton alınır veya verilir

düşük yüksek pKa

pKa

COOH

NH2 H+

COO-

R - C - H

NH2 H+

R - C - H

COO-

NH2

R - C - H

Asidik ortam Nötral ortam Bazik ortam

+1 -1 0

pK1 ~ 2

pK2 ~ 9

Izoelektrik nokta

5.5

12

9

6

3

0

[OH] →

★

★

pK1

pK2

pH

pI H-C-R

COO-

NH2 H+

Izoelektrik nokta =

pK1 + pK2

2

Amino Asidler Tampon Etkisine Sahip

pKa = 1.8~2.4

pKa = 3.9~4.3

pKa = 6.0

pKa = 8.3

pKa = 10

pKa = 8.8~11

pKa = 10~12.5

+ H+

+ H+

+ H+

+ H+

+ H+

+ H+

+ H+

-COOH -COO- a a

-COOH -COO- R R

-Imidazole·H+ -Imidazole His His -SH -S- Cys Cys -OH -O- Tyr Tyr

-NH3+ -NH2 a a

-NH3+ -NH2

R R

Düşük pKa da proton kolaylıkla bırakılır

Amino asit residüleri proton alır veya verirler.

Amino Asid Residülerinin pKa Değerleri

Sadece His nötral pKa (imidazol) lı residüye sahip

a karboksilik veya amino gruplarının pKa ları R residülerinin pKa larından daha düşük

Amino asitler -COOH -NH2 -R

Gly G 2.34 9.60

Ala A 2.34 9.69

Val V 2.32 9.62

Leu L 2.36 9.68

Ile I 2.36 9.68

Ser S 2.21 9.15

Thr T 2.63 10.4

Met M 2.28 9.21

Phe F 1.83 9.13

Trp W 2.38 9.39

Asn N 2.02 8.80

Gln Q 2.17 9.13

Pro P 1.99 10.6

Asp D 2.09 9.82 3.86

Glu E 2.19 9.67 4.25

His H 1.82 9.17 6.0

Cys C 1.71 10.8 8.33

Tyr Y 2.20 9.11 10.07

Lys K 2.18 8.95 10.53

Arg R 2.17 9.04 12.48

pK1

pK1

pK2

pK2

pK3

[OH-]

pH

pI

pI ?

pK1 + pK2

2

üç pKa

iki pKa

?

?

Am

ino

Asitlerin

pKa D

eğerleri

HOOC-CH2-C-COOH

NH3+

H

HOOC-CH2-C-COO-

NH3+

H

-OOC-CH2-C-COO-

NH3+

H

-OOC-CH2-C-COO-

NH2

H

+1

0

-1

-2

pK1 = 2.1

pK2 = 3.9

pK3 = 9.8

2.1 + 3.9

2

= 3.0

ilk

ikinci

üçüncü

Isoelectric point

Isoelectric point is the average

of the two pKa flanking the

zero net-charged form

pK1

pK2

pK3

+1

0

-1

-2

[OH]

Aspartik asit

Amino Asitlerin Titrasyon Eğrileri

Amino Asitlerin Titrasyon Eğrileri

Optikçe Aktiflik

Amino Asitlerin Ayna Görüntüleri

a a Ayna

imajı

Aynı kimyasal özellikler

Stereoizomerler

Enantiyomerlerin Belirlenmesi

Diasteromerler