PROTEİNLER I

Doç.Dr. Mustafa ALTINIŞIK

ADÜTF Biyokimya AD

2009

Proteinler, amino asitlerin polimerleridirler

Amino asitler Amino asitler, yapılarında hem amino grubu (NH2) hem de karboksil grubu

(COOH) içeren bileşiklerdir

Doğada 300 kadar farklı amino asit bulunmaktadır. Amino asitlerin standart amino asitler diye bilinen 20 tanesi, DNA tarafından kodlanan ve proteinleri oluşturan birimlerdir

Bir standart amino asit polipeptit zinciri yapısına girdikten sonra bir modifikasyona uğrarsa Nonstandart amino asitler diye bilinen bazı amino asitler oluşabilir

Proteinlerin yapısında bulunmayan fakat hücrede çok değişik biyolojik fonksiyonlara sahip amino asitler de vardır

GABA

Standart amino asitler

Standart amino asitler, aynı karbon atomuna bağlanmış bir amino grubu ve bir karboksil grubu içerirler

Fizyolojik pH’da, amino asitlerin amino grubu proton taşır ve pozitif yüklüdür; karboksil grubundan ise proton ayrılmıştır ve negatif yüklüdür

Standart amino asitler, üç harfli kısaltmalar ve tek harfli sembollerle gösterilirler

Standart amino asitler, R yan gruplarının özellikle polarite veya biyolojik pH’da su ile etkileşmeye eğilim özelliklerine göre dört sınıfa ayrılırlar.

• Nonpolar R gruplu amino asitler: Glisin, alanin, valin, lösin, izolösin, alifatik yan zincirli; metionin, kükürt içeren; prolin, siklik; fenilalanin ve triptofan aromatik yan zincirlidir

• 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

• Asidik R gruplu amino asitler: Aspartik asit ve glutamik asittir

• Bazik R gruplu amino asitler: Lizin, arjinin ve histidindir

Glisin (Gly, G), R grubu H olan amino asittir; amino asitlerin en basit yapılısı ve en az interaktif olanıdır

Alanin (Ala, A), R grubu metil olan amino asittir

Valin (Val, V), Lösin (Leu, L), İzolösin (Ile, I), dallı yan zincirli amino asitlerdir

Prolin (Pro, P), yapısındaki amino grubu imino grubu (-NH) halinde ve bir halkalı yapı içinde olan amino asittir

Fenilalanin (Phe, F), metil grubuna fenil grubu bağlanmış alanin yapısında amino asittir

Tirozin (Tyr, Y), fenil grubuna hidroksil grubu bağlanmış fenilalanin yapısında amino asittir

Triptofan (Trp, W), indol halkası içeren amino asittir

Serin (Ser, S), metil grubuna hidroksil grubu bağlanmış alanin yapısında amino asittir

Treonin (Thr, T), serin gibi hidroksil grubu içeren amino asittir

Sistein (Cys, C), sülfhidril (tiyol) grubu içeren amino asittir

Metiyonin (Met, M), kükürt ve aynı zamanda metil grubu içeren amino asittir

Asparajin (Asn, N), Aspartatın amididir

Glutamin (Gln, Q), Glutamatın amididir

Aspartat (Asp, D), -pozisyonunda ikinci bir karboksil grubu içeren amino asittir

Glutamat (Glu, E), - pozisyonunda ikinci bir karboksil grubu içeren amino asittir

Lizin (Lys, K), alifatik zincirde -pozisyonunda ikinci bir amino grubu içeren amino asittir

Arjinin (Arg, R), pozitif olarak yüklü guanidino grubu içeren amino asittir

Histidin (His, H), imidazol grubu içeren amino asittir

Standart amino asitlerin özellikleri

Glisinden (Gly, G) başka bütün standart amino asitlerde -karbon atomu asimetriktir. Glisinden (Gly, G) başka bütün standart amino asitler optikçe aktif iki stereoizomere veya enantiyomere sahiptirlerProtein moleküllerindeki amino asitler, L-stereoizomerlerdir. D-amino asitler, yalnızca bakteriyel hücre duvarlarının küçük peptitlerinde ve bazı peptit antibiyotiklerde bulunurlar

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

Bir standart amino asit, kendisi için karakteristik olan izoelektrik nokta değerine eşit pH ortamında net elektrik yükü taşımaz; izoelektrik nokta değerinden yüksek pH ortamında bazik anyon şeklinde; izoelektrik nokta değerinden düşük pH ortamında asit katyon şeklinde bulunur

Bir standart amino asit, bir elektrik alanında, kendisi için karakteristik olan izoelektrik nokta değerine eşit pH ortamında net elektrik yükü taşımadığından hareketsiz kalır; izoelektrik nokta değerinden yüksek pH ortamında bazik anyon şeklinde bulunduğundan anoda göçer; izoelektrik nokta değerinden düşük pH ortamında asit katyon şeklinde bulunduğundan katoda göçer

(-)

Katot

(+)

Anot

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

İyonize olabilen bir yan zincir içermeyen bir amino asit titre edilirse iki adet pKa değeri gözlenir. Birinci değer (pKa1) -karboksil grubuna, ikinci değer (pKa2) -amino grubuna aittir. Amino asitler, hem karboksil grubu hem amino grubunun proton vermek üzere iyonlaşması nedeniyle, karakteristik titrasyon eğrileri verirler

İyonize olabilen R gruplu amino asitlerin titrasyon eğrileri daha komplekstir

Bütün amino asitler infrared bölgedeki ışığı absorbe ederler. Tirozin ve triptofan, daha az derecede de fenilalanin, ultraviyole ışığı absorbe ederler

Standart amino asitlerin kimyasal tepkimeleri

• Amino asitlerin amino grupları ile verdikleri tepkimeler: Asitamid (peptit) oluşumu, Sanger tepkimesi, Van Slyke reaksiyonu, Sörensen titrasyonu, Deaminasyon

• Amino asitlerin karboksil grupları ile verdikleri tepkimeler: Asitamid (peptit) oluşturma, Tuz oluşturma, Ester oluşturma, Dekarboksilasyon

• Amino asitlerin amino ve karboksil gruplarının birlikte verdikleri tepkimeler: Ninhidrin tepkimesi

• Amino asitlerin R grupları ile verdikleri tepkimeler (renk tepkimeleri): Ksantoprotein tepkimesi, Millon tepkimesi, Pauly tepkimesi, Nitroprussiyat tepkimesi, Ehrlich tepkimesi, Kurşun sülfür oluşumu

• Amino asitlerin tüm gruplarının katılımı ile verdikleri tepkime: Ağır metal iyonlarıyla kompleks kelatlar (şelatlar) oluşturma

Amino asitrlerin kimyasal özelliklerini göstermek veya doğrulamak için yapılan deneylerdir

•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

Ksantoprotein deneyi: Konsantre nitrik asit ile ısıtma sonucu fenil halkasıyla sarı renk

Kurşun asetat deneyi: Kurşun asetat ile siyah renkNitroprussiyat deneyi: Nitroprussiyatla koyu renkMillon deneyi: Millon reaktifi ile kırmızı renk

Amino asitleri tanımlama deneyleri

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 -karboksi glutamat

•Desmozin

•Selenosistein

-amino asitler•Ornitin •Sitrülin •Arjinino süksinik asit •Homosistein•Homoserin •Sistein sülfinik asit •Dihidroksifenilalanin (DOPA)•5-Hidroksi triptofanAmino grubu -karbonda olmayan amino asitler-alanin -aminobutirik asit (GABA)

•Taurin -aminoizobutirik asit

Proteinlerin yapısında bulunmayan amino asitler

Peptitler Peptitler, amino asitlerin polimerleridirler. Kuramsal olarak, bir amino asidin -karboksil grubunun OH’i ile diğer amino asidin -amino grubu arasından su ayrılarak peptit bağı oluşur

İki amino asitten dipeptit, Üç amino asitten tripeptit,… oluşur ki 10’a kadar olan amino asitten oligopeptit, daha çok amino asitten ise polipeptit meydana gelir

Bir peptitteki amino asit üniteleri, sıklıkla amino asit kalıntıları olarak adlandırılırlar

Peptidin bir ucunda serbest -amino grubuna sahip amino asit kalıntısı bulunur ki bu uca amino-terminal uç veya N-terminal uç denir. Peptidin diğer ucunda ise serbest -karboksil grubuna sahip amino asit kalıntısı bulunur ki bu uca da karboksil-terminal uç veya C-terminal uç denir

Fizyolojik etkiye sahip peptitler

Dipeptitler: Karnozin (alanil histidin), anserin (metil karnozin), aspartam (nutrasweet)

Tripeptitler: Glutatyon (GSH; GSSG, -glutamil sisteinil glisin)

Pentapeptitler: Metiyonin enkefalin, (Tyr-Gly-Gly-Phe-Met), Lösin enkefalin, (Tyr-Gly-Gly-Phe-Leu)

Nonapeptitler: Oksitosin ve vazopressin (antidiüretik hormon, ADH)