... konulu sunumlar: "YAPICI VE ONARICI BESİN ÖGELERİ: PROTEİNLER. TANIM: Proteinler, amino asitlerin zincir halinde birbirlerine bağlanması sonucu oluşan büyük organik bileşiklerdir."— Sunum transkripti:
1
YAPICI VE ONARICI BESİN ÖGELERİ: PROTEİNLER
2
TANIM: Proteinler, amino asitlerin zincir halinde birbirlerine bağlanması sonucu oluşan büyük organik bileşiklerdir. Proteinler, açlık anında en son tüketilirler. Kimyasal sindirimleri midede başlar.
3
Proteinler, amino asitlerin yapıtaşlarından oluşan polimerlerdir. Her proteinin kendisine has özelliklerinin olmasını sağlayan özel amino asit dizilimleri vardır. Proteinlerin işlevlerinin çoğu, kendisini oluşturan amino asitlerin özelliklerinin tayin edilmesiyle anlaşılabilir. İnsanda proteinlerin oluşumunda en çok kullanılan 20 çeşit amino asit vardır.
4
Bu zincirde bir amino asitin karboksil grubunun, bir diğerinin amino grubuna bağlanmasıyla oluşan bağ peptit bağı olarak adlandırılır. Her proteindeki amino asit dizisinin sırası bir gen tarafından tanımlanır ve genetik kod ile kodlanmıştır.
5
Polisakkaritler, nükleik asitler ve yağlar gibi biyolojik makromaleküllere benzer şekilde, proteinler de canlı organizmaların temel bileşenlerindendir ve hücrelerin içindeki her süreçte yer alırlar. Çoğu protein, biyokimyasal tepkimelerde katalizör işlevi olan enzimlerdir ve metabolizma için yaşamsal bir role sahiptir.
6
Başka proteinlerin ise yapısal veya mekanik işlevleri vardır: Örneğin hücre iskeletindeki proteinler, hücrenin şeklini koruması için bir iskele görevi yaparlar. Proteinler hücre haberleşmesi, bağışıklık yanıtı, hücre tutunması ve hücre bölünme döngüsünde yer alır.
7
Protein, beslenmemizin önemli bir parçasıdır. Hayvanlar her amino asiti sentezleyemediklerinden, temel aminoasitleri gıda yoluyla almak zorundadırlar. Sindirimde hayvanlar yedikleri proteini serbest amino asitlere parçalayıp bunlarla yeni proteinler sentezler.
8
BİYOKİMYA: Proteinler, 20 farklı L-alfa-amino asitten oluşmuş lineer polimerlerdir. Tüm amino asitler, bir alfa karbonuna birer karboksil ve amino grubu ve bir yan zincirin bağlanıyor olması gibi ortak yapısal özelliklere sahiptir.
9
Bir tek prolin, yan zincirinin amino grubuyla bir halka oluşturması yüzünden biraz farklılık gösterir: Bu yüzden, CO-NH amit dizisi sabit bir şekle zorlanır. Standart amino asitlerin listesinde ayrıntıları verilmiş olan yan zincirlerin farklı kimyasal özellikleri proteinlerin üç boyutlu yapısını belirler ve dolayısıyla protein işlevine etki eder.
11
Bir polipeptit zincirdeki amino asitler bir dehidrasyon tepkimesi sonucu oluşan peptit bağı ile birbirlerine bağlanırlar. Protein zincirine dahil olmuş amino asit birimlerine "kalıntı"; karbon, azot ve oksijen atomlarından oluşan tekrarlayan diziye de "ana zincir" ya da "protein omurgası" denir. Peptit bağının iki rezonans formu vardır ve bunlar ona kısmî çift bağ özelliği kazandırarak, ekseni etrafında dönmesini engeller.
12
Birbirine peptit bağıyla bağlanmış serin ve alanın birimlerini gösteren bir protein yapısı kesiti. Karbonlar beyaz renklidir ve daha sade görünüm için hidrojenler çıkarılmıştır.
13
Her bir amino asitin kimyasal yapısı nedeniyle, protein zincirinin bir yönü vardır. Proteinin serbest bir karboksil grubuna sahip olan ucu, "karboksi ucu" (C ucu) ya da "karboksi terminali" (C terminali); serbest bir amino grubu olan ucu ise "amino ucu" (N ucu) ya da "amino terminali" (N terminali) olarak adlandırılır.
14
KİMYASAL SENTEZ: Kısa proteinler laboratuvarda kimyasal yolla da sentezlenebilir. Peptit sentezi olarak adlandırılan yöntemler, kimyasal bağlama gibi organik sentez tekniklerine dayandırılmıştır. Kimyasal sentez yoluyla polipeptit zincirlerine doğal olmayan aminoasitlerin de dahil edilmesi mümkündür.
15
300 amino asitten uzun polipeptitler için kimyasal sentez verimsizdir ve sentezlenmiş protein kendiliğinden doğadaki üç boyutlu şeklini kazanmayabilir. Çoğu kimyasal sentez yöntemi, biyolojik reaksiyonun tersi yönde, yani C- uçtan N-uca doğru ilerler.
16
PROTEİNLERİN YAPISI: Trioz fosfat izomeraz enziminin üç boyutlu yapısının üç farklı gösterimi. Solda, atom tipine göre renklendirilmiş tüm-atomlu gösterim. Ortada, ikincil yapı türlerine göre renklendirilmiş protein omurga şeklinin şematik gösterimi. Sağda, kalıntı tiplerine göre renklendirilmiş çözücü tarafından erişilir yüzey gösterimi
17
PROTEİNİN DÖRT AYRI YAPISI: Birincil Yapı (Primer yapı): Amino asit dizini. İkincil Yapı (Sekonder yapı): Hidrojen bağları ile kararlı kılınan, düzenli tekrarlanan yerel yapılardır. Bunların en yaygın örnekleri alfa sarmalı vebeta yaprağıdır. İkincil yapılar yerel olduğu için bir proteinin içinde farklı ikincil yapılara sahip pek çok bölge olabilir.
18
Üçüncül Yapı(Tersiyer yapı): Tek bir proteinin tamamının şekli, ikincil yapıların birbirleriyle olan uzaysal ilişkisi. Üçüncül yapı genelde yerel olmayan etkileşimler tarafından kararlı kılınır, bu en yaygın olarak bir hidrofobik çekirdeğin oluşmasıyla olur ama tuz köprüleri, hidrojen bağları, disülfür bağları ve hatta çevrim sonrası değişimler de olur.
19
Dördüncül Yapı (Kuaterner yapı): Birden fazla protein molekülünün birbiriye etkileşmesiyle oluşan yapının şekline denir. Bu bağlamda söz konusu proteinlerin bir protein kompleksinin alt birimleri olduğu söylenir.
20
Çeşitli proteinlerin birbirine göreceli boylarını gösteren moleküler yüzeyleri. Soldan sağa: Antikor (IgG), Hemoglobin, İnsülin (bir hormon), Adenilat kinaz (bir enzim), ve Glutamin sentetaz (bir enzim).
21
HÜCRESEL İŞLEVLER: Proteinler genlerde kodlanmış bilgiler tarafından belirlenmiş görevleri yerine getirirler. Proteinlerin çeşitli hücresel işlevlerini yürütmelerini sağlayan başlıca özellikleri başka moleküllere spesifik ve sıkı bir şekilde bağlanabilemeleridir. Proteinin başka bir moleküle bağlanmasından sorumlu bölgesi bağlanma yeri olarak bilinir ve genelde proteinin yüzeyinde bir çukur veya cep şeklindedir.
22
Proteinin üçüncül yapısı bağlanma yerindeki cep ve etrafındaki amino asite yan zincirlerinin kimyasal özelliklerini belirler, bağlanma yeteneği onun tarafından oluşturulur. Proteinler başka proteinlere de bağlanabilirler. Proteinler kendilerinin diğer kopyalarına bağlandıkları zaman oligomerleşip ipliksi yapılar oluştururlar.
23
Protein-protein etkileşimleri enzim etkinliğine de düzenler, hücre döngüsünde ilerlemeyi kontrol eder ve birbiriyle ilişkili pek çok reaksiyonu yürüten büyük protein komplekslerinin birleşmesini sağlar. Proteinler hücre zarına bağlanabilir veya ona entegre olabilir.
24
Heksokinaz enzimi top ve çubuk moleküler model gösterimi. Substratları olan ATP ve glikoz sağ yukarı köşede aynı ölçekte görülebilir.
25
ENZİMLER: Proteinlerin en iyi bilinen rolü kimyasal tepkimelerin katalizleyicisi olarak enzim görevleridir. Enzimler genelde bir veya birkaç tepkimeyi hızlandıran çok özgül katalizörlerdir.
26
Enzimler metabolizma ve katabolizma ile ilgili çoğu tepkimeye etki eder, ayrıca DNA çoğalması, DNA onarımı ve RNA sentezinde de yer alırlar. Enzimler tarafından bağlanan ve etki gören moleküller substrat olarak adlandırılır. Enzimin substrata bağlanan kısmına aktif yer denir.
27
YAPISAL PROTEİNLER: Yapısal proteinler akışkan biyolojik yapılara bükülmezlik ve peklik sağlarlar. Çoğu yapısal protein fibröz proteindir, örneğin aktin ve tübülin monomerleri globüler ve çözülgen proteinler olmalarına rağmen polimerleştikleri zaman hücre iskeletinin parçası olan, uzun ve bükülmez lifler oluştururlar.
28
Hücre iskeleti hücrenin şeklini ve büyüklüğünü korumasını sağlar. Kollajen ve elastin bağ dokunun önemli bileşikleridir; keratin ise saç, tırnak, tüy ve bazı hayvanlarda kabuk gibi sert veya lifli dokularda yer alır.
29
Yapısal görev yapan diğer proteinler arasında miyozin, kinesin ve dinein gibi motor proteinler vardır, bunlar mekanik kuvvet yaratırlar. Bu proteinler eşeyli çoğalan çok hücreli canlılarda sperm hücrelerinin ve tek hücreli canlıların hareket yeteneği için çok önemlidir. Kasların kasılmasında oluşan kuvvet de bu proteinler tarafından meydana gelir.
30
PROTEİNLERİN ÖZELLİKLERİ: Aminoasit’in dehidrasyonu ile birleşmeleri ile oluşur. Yapımında en az 1 çeşit aminoasit bulunur. Yapımında en çok 20 çeşit aminoasit bulunur. Sentezlerinde n-1 kadar H2O açığa çıkar.
31
Hücrede ribozomlarda sentezlenir. Hücrelerde kullanılan karakter çeşidi kadar protein bulunur. Hidrolizinde n-1 kadar H2O açığa çıkar. Yapısında n-1 kadar peptit bağı bulunur.
32
Globülar (küresel) proteinler enzimler ve hormonlar suda çözünür. Lifli proteinler hücre zarı kes ve derideki yapısal proteinler suda çözünmez. Biuret çözeltisi ile mor renk, nitrik asit ile sari renk verirler. Hücre zarından geçemezler. Kan ve doku sıvısında bulunurlar.
33
Her canlının proteini kendine özgüdür. Ancak canlılarda kullanılan ortak proteinlerde vardır. Örnek : Solunum enzimleri Benzer proteinlerde amino asitlerin sayısı, dizilişi, sırası ve tekrarlanışı aynıdır. Farklı proteinlerde farklıdır. Yapısında peptit, hidrojen bağı ve disülfit bağları vardır
34
AMİNO ASİTLER:
35
Suda çözünürler. Hücre zarından geçerler. Sindirim enzimlerinden etkilenmezler. Kanda ve doku sıvısında bulunurlar. Peptit bağları :Amino asitlarin amino grubu ile karboksil grupları arasında kurulur.
36
Bütün amino asitlerde değişen sadece radikal gruptur. Amino asitlerin amino grubu asit, karboksil grubu baz özelliktedir. Bu nedenle kuvvetli asitler karşısında baz, kuvvetli bazlar karşısında asit gibi davranır.
37
MOLEKÜLER YAPILAR:
38
PROTEİNLERDE ÇEŞİTLİLİK: Amino asit sayısı. Amino asitlerin çeşidi. Amino asitlerin dizilişi. Amino asitlerin tekrarlanışı. Amino asitlerin birbirlerine oranı ile sağlanır.
39
DENATURASYON: Proteinler DNA’daki kalıtsal şifreye göre sentezlenir. Bu şifre proteinin amino asitlerinin sayısı, sıralanışı dizilişi ve tekrarlanışını belirler. Amino asitlerin birinin sayısı sırası değişirse farklı proteinler ortaya çıkar. Kalıtsal bilgideki değişmeler proteinlerde değişmeye yol açar.
40
Proteinlerin ilk sentezlendiklerinde sahip oldukları primer yapı fonksiyonel değildir. Primer yapıdan oluşan zayıf hidrojen bağları ve disülfit ile protein boyut kazanarak fonksiyonel olan sekonder, tersiyer ve kuaterner yapılar oluşur. Zayıf hidrojen bağlarının yüksek ısı, asit, yüksek basınç gibi etkilerle bozulmasına dolayısı ile fonksiyonun kaybedilmesine neden olur. Bu yapının bozulması olayına denaturasyon adı verilir.
41
42
PROTEİNİN GÖREVLERİ: Yapısal Görevi: Hücre zarı, organel, kas hücrelerinde aktin miyozin flamentleri gibi yapıları oluşturur. Enzim Görevi: Biyokimyasal reaksiyonları katalizler. Taşıma Görevi: Hemoglobin vücutta O2 ve CO taşır.
43
Tanıma Görevi: Hücre zarındaki özel proteinler moleküllerin tanınıp hücreye alınmasında rol oynar. Hormonal Görev:Hormonların yapısını oluşturarak vücutta yaşamsal olayların düzenlenmesinde rol oynar.
44
Savunma Görevi: Antikorlar halinde vücudun savunmasında rol alır. Enerji Kaynağı: Gereksinim duyulduğunda enerji kaynağı olarak da kullanılır. Osmotik Basıncın Korunmasında: Kanda bulunan proteinler kan ile doku sıvısı arasında osmotik basıncın ayarlanmasını sağlayarak madde alış verişinde rol oynar.
45
Dokularda Fonksiyonel Yapı Olarak: Kaslarda aktin ve miyozin, bağ dokusunda fibroblastların oluşturduğu lifler, sinir dokusunda nöronlar. Akseptör Olarak: Klorofil ve ışık akseptörleri. Koruma: Yılan zehiri gibi.