Proteinler
► Canlıların yapısında en fazla bulunan organik bileşiklerdir. Hücre zarının %50 - 55'i proteinden oluşur. Proteinler hücrenin organik içeriğinin %60'ını oluşturur.
► Canlılarda; yapıya katılma, enerji üretiminde kullanılma, bağışıklığı sağlama, düzenleme ve mesaj iletme gibi görevleri yerine getiren organik bileşiklerdir.
► Yapılarında karbon, hidrojen, oksijen ve azot atomları bulunan polimerlerdir. Bazılarında fosfor ve kükürt elementleri de bulunur.
► Hücrelerde bütün aktivitelerde kullanılan proteinler;
♦ Yapıcı onarıcı,
♦ Düzenleyici ve
♦ Enerji verici bileşiklerdir.
► Proteinler, solunumda enerji verici olarak kullanıldığında boşaltım atığı olarak su ve karbondioksitin yanında amonyak da meydana gelir.
► Fosfolipitler ile beraber hücre zarının temel yapısını oluştururlar.
► Enzim ve hormonların yapısına katılırlar.
► Vücut savunmasında görev alan antikorların yapısına katılırlar
► CO2 ve O2 taşınmasında görev alan hemoglobinin yapısını oluştururlar
► Kanın pıhtılaşmasında görev alan trombojen ve fibrinojen moleküllerinin yapısını oluştururlar.
► Kas kasılmasında görevli aktin ve miyozinin yapısına katılırlar.
► Kanın osmotik basıncında görevli albümin ve globulini oluştururlar.
► Saç, tırnak, tüy ve boynuz gibi yapılarda bulunurlar.
Bir Amino Asitin Genel Yapısı
► Proteinlerin yapı taşları (monomer) amino asitlerdir.
► Amino asitler; merkezi bir karbon (C) atomunun etrafında bağ oluşturan karboksil grup (COOH), amino grup (NH2), hidrojen (H) ve değişken gruptan (R) oluşur. Amino asitlerin çeşidini, taşıdıkları değişken grup (R) sağlar.
► Amino asitleri oluşturan birimler ve grup adları şöyledir:
♦ —NH2 grubu; Amino Grup
♦ —COOH grubu; Karboksil Grup
♦ —R grubu ise Radikal (Değişken=Yan) Grup adını alırlar.
► Değişken grup her amino asit çeşidinde değişen temel gruptur. Amino asitlerin farklı olmasını sağlar. 20 çeşit amino asit 20 çeşit değişken grup vardır.
► Amino ve karboksil gruplar tüm amino asitlerde aynıdır.
► Amino asitler birbirine peptit bağları ile bağlanarak proteinleri oluşturur. Peptit bağları ribozomda oluşur.
Peptit Bağı: İki amino asidin birleşmesi ile bir su molekülünün açığa çıkması ile oluşan bağa Peptit Bağı denir.
► Birinci amino asidin Karboksil grubunun (COOH) OH'ı ile, ikinci amino asidin Amino (NH2) grubunun H+'ı birleşerek bir molekül su oluşur. Su oluştuktan sonra Karboksil Karbonu (C) ile Amino Azotu (N) arasında oluşan kimyasal bağ Peptit Bağıdır.
► Canlı yapısına katılan 20 çeşit amino asit vardır. Üretici canlılar fotosentez ile tüm amino asit çeşitlerini sentezleyebilirler. İnsan ve hayvanlar ise bu amino asitlerden 12 tanesini karaciğerde sentezleyebilir. 8 tanesini ise besinlerle dışarıdan hazır olarak alırlar. Dışarıdan almak zorunda kaldığımız ve vücutta üretilmeyen bu 8 çeşit amino asite Temel (Zorunlu) Amino Asitler denir.
► İki amino asit birbirine peptit bağı ile birleşerek dehidrasyon tepkimesiyle Dipeptit oluşur. Açığa bir molekül su çıkar. Peptit bağı bir amino asidin karboksil grubu ile diğer amino asidin amino grubu arasında kurulur.
► Çok sayıda amino asit bir araya gelerek dehidrasyon tepkimesiyle Polipeptit, polipeptitlerin birleşmesiyle de protein oluşur.
Polipeptitlerin Çeşitliliğini;
1. Kullanılan amino asitlerin çeşidi, sayısı, sıralanma ve tekrarlanma durumları ile
2. DNA tarafından verilen kalıtsal bilgi belirler.
► Çeşitlilikte peptit bağının ve ribozomların bir etkisi yoktur.
► Proteinler canlının DNA'daki genetik bilgisine göre bütün hücrelerde ribozom organelinde sentezlenir.
► Genetik yapı türe hatta bireye özgü olduğu için proteinlerin benzerliği canlıların akrabalık ilişkilerini belirlemede yol gösterir.
► Yabancı proteinler biraraya geldiğinde uyuşmazlık olur ve kanda çökelmeler görülür. Oysa aynı proteinler arasında çökelme meydana gelmez.
► İki farklı canlının kanı karıştığında; benzer ya da farklı proteinlerin bulunma oranına göre farklı düzeylerde çökelmeler olur.
► Bu durum dikkate alınarak iki kişinin yakın akraba olup olmadığı belirlenebilir.
Buna göre; iki durum karşımıza çıkar:
1.Durum: A bireyin kanı doğrudan X, Y, Z gibi canlıların kanına damlatıldığında protein benzerliği en çok olanlarda çökelme en az olacaktır. Çökelme en az hangisinde ise A bireye en yakın akraba odur.
⇒ A canlısının kanı direk X, Y, Z canlılarının kanı ile karıştırıldığında; X'te %20, Y'de %40, Z'de ise %5 çökelme olmuştur. Bu durumda A bireyine en yakın akraba Z kişisidir.
2. Durum: A bireyin kanı B bireyine damlatılır. Sonra bu karışımdan alınan kan serumu X, Y, Z canlılarının kanına damlatılır. (Yani A bireyin kanı doğrudan X, Y, Z'ye verilmez.) Bu durumda çökelmenin en fazla olduğu canlı A canlısına en yakın akrabadır.
⇒ A ve B canlısının kanı karıştırıldıktan sonra, karışımdan alınan kan serumu X, Y, Z bireylerinin kanı ile karıştırıldığında; X'te %20, Y'de %40, Z'de ise %5 çökelme olmuştur. Bu durumda A bireyine en yakın akraba Y kişisidir.
NOT: Burada (2.Durum) A bireyinin kanındaki antijenlere karşı B canlısında antikor oluşturulmuştur. B canlısının antikorları, A'nın proteinlerini çökeltmiştir. B kişisinden alınan kan serumunun içinde bu antikorlar bulunur. Böylece bu serum X, Y ve Z bireylerine verildiğinde bu antikorlar A kişisinin antijenleri ile aynı olan proteinleri çökeltir. Yani çökelmenin en çok olduğu kişi A'nın proteinleri ile benzerliği fazla olduğundan yakın akrabadır.
Proteinlerin Üç Boyutlu Yapısı
► Ribozomlarda sentezlenen polipeptit düz bir zincir şeklindedir. İşlevsel değildir. bu polipeptit daha sonra katlanarak üç boyutlu bir yapı kazanır. İşlevsel proteinlere dönüşür. Ribozomda sentezlenen polipeptitin düz zincir şeklinde olan yapısına Birincil (primer) yapı denir.
► Primer yapıdan sonra farklı katlanmalarla sırasıyla; Sekonder (İkincil), Tersiyer, Kuaterner yapılar oluşur.
► Proteindeki bu katlanmaların önemi; her üç boyutlu şeklin farklı bir görevi yerine getiriyor olmasıdır.
► Proteinlerin yapısı; yüksek sıcaklık, kuvvetli asit ve baz, yoğun tuz, yüksek basınç ve radyasyon gibi faktörler ile bozulur.
► Proteinlerin yapısının bozulmasına Denatürasyon denir.
► Denatüre olmuş protein, biyolojik fonksiyon ve özelliklerini kaybeder ama besin değerini kaybetmez.
► Denatürasyonda proteinin üç boyutlu yapısı bozulurken peptit bağları korunur.
► Denatüre olmuş bazı proteinlerin eski haline dönüşmesine Renatürasyon denir.
► Protein eksikliği sonucu;
♦ Çocuklarda büyüme ve gelişme bozuklukları ve zeka geriliği,
♦ Yaraların geç iyileşmesi,
♦ Bağışıklıkta zayıflama,
♦ Ödem oluşumu vb. gibi rahatsızlıklar oluşabilir.
► İnsanlarda uzun süreli açlık durumunda öncelikle eşeysel organlardaki proteinler, sonra sırasıyla kas ve sinir proteinleri enerji verici olarak kullanılır.
Proteinlerin İşlevleri ve Görevleri
Yapısal Proteinler
► Hücre zarı, çekirdek ve organel zarları, kromozomların yapısını oluşturur.
► Sil ve kamçıların yapısına katılır.
► Bağ doku liflerinin, iğ ipliklerinin ve hücre iskeletlerinin yapısına katılır.
► Saç, kıl, tüy, pul, tırnak, boynuz gibi yapıların temel yapı malzemesi olan Keratini oluturur.
Enzim Proteinleri
► Proteinler tüm enzim çeşitlerinin yapısına katılarak düzenleyici görev yaparlar.
► Canlıdaki biyokimyasal tepkimeleri katalizleyen kısım protein grubudur.
► Bu grup Apoenzim adını alır.
Hormon Proteinleri
► İnsan ve hayvanlardaki pek çok hormonun yapısına katılarak düzenleyici görev yaparlar.
► İnsanda pankreas tarafından salgılanan insülin ve glukagon hormonları ile büyüme hormonu protein yapılıdır.
Depo Proteinleri
► Hayvansal ve bitkisel kaynaklı besinlerin çoğunda proteinler depo edilir.
► Örneğin; baklagil tohumlarında ve yumurta gibi besinlerde proteinler depolanır.
Motor ve Hareket Proteinleri
► İnsan ve hayvanlardaki Çizgili (iskelet) Kaslarının kasılıp gevşemesini sağlayan Aktin ve Miyozin İplikler birer protein çeşididir. Hareketi sağlarlar.
Reseptör (Almaç) Proteinleri
► Hücre zarının yapısında bulunurlar. Bu reseptörler Glikoprotein yapılıdır.
► Hücre içine alınacak ya da hücreyi uyaran moleküllerin tanınmasını ve seçilmesini sağlarlar.
Taşıma Proteinleri
► Hücre zarından molekül geçişlerini sağlayan proteinler Taşıma Proteinleridir.
► Hemoglobinin yapısına katılarak oksijen ve karbondioksit taşınmasında görev alırlar.
► Hücresel solunum, fotosentez vb.reaksiyonlarda görev alan Elektron Taşıma Sistemi elemanları elektron ve proton taşıyan özel proteinlerdir.
Savunma Proteinleri
► Vücudun bağışıklık sisteminde görev alan antikorların yapısını oluştururlar.
NOT: İşlevsel proteinlerin en önemlileri enzim ve hormonların yapısına katılan proteinlerdir. Bunlar düzenleyici protein olarak görev yaparlar.
► Proteinlerin fazlası canlı vücudunda depo edilmez. Fazlası karaciğer tarafından yağa dönüştürülerek depolanır.
NOT: Oksijenli solunum yapan canlılarda proteinler karbohidrat ve yağlardan sonra üçüncü sırada enerji kaynağı olarak kullanılırlar.
Konuya Ait Videolar
Konuya Ait Çıkmış Sorular
Soru 1.
Proteinlerle ilgili aşağıdaki ifadelerden hangisi yanlıştır?
(2013-Lisans Yerleştirme Sınavı (LYS))
A. Canlılarda yapı malzemesi olarak kullanılırlar.B. Temel yapı birimleri amino asitlerdir.
C. Amino asit dizilimleri DNA tarafından belirlenir.
D. Amino asit dizilimleri, canlıların akrabalık durumlarını belirlemede kullanılabilir.
E. Canlılarda işlev gören tüm enzimlerin yapısı sadece proteinlerden oluşmuştur.
Doğru Cevap İçin Tıklayınız...
Konu İle İlgili Sorular
Soru 1.
Proteinlerle ilgili aşağıdaki ifadelerden hangisi yanlıştır?
(2013-Lisans Yerleştirme Sınavı (LYS))
A. Canlılarda yapı malzemesi olarak kullanılırlar.B. Temel yapı birimleri amino asitlerdir.
C. Amino asit dizilimleri DNA tarafından belirlenir.
D. Amino asit dizilimleri, canlıların akrabalık durumlarını belirlemede kullanılabilir.
E. Canlılarda işlev gören tüm enzimlerin yapısı sadece proteinlerden oluşmuştur.
Doğru Cevap İçin Tıklayınız...
Doğru Cevap: E
Açıklaması:
1. Sorunun Analizi
Bu soru, proteinlerin temel yapısal ve işlevsel özelliklerini sorgularken, biyolojideki genel geçer bilgilerin yanı sıra nadir istisnaları da bilmeyi gerektirmektedir. Proteinlerin yapı taşı, işlevleri, genetik belirleyicileri ve evrimsel önemi gibi konularda bilgi düzeyini ölçmektedir.
2. Şıkların Değerlendirilmesi
A) Canlılarda yapı malzemesi olarak kullanılırlar.: Bu ifade doğrudur. Proteinler, canlılarda temel yapısal bileşenlerdir. Örneğin, kollajen (bağ dokusu), keratin (saç, tırnak, deri), aktin ve miyozin (kas lifleri) gibi proteinler, hücrelerin ve dokuların yapısının oluşumunda kilit rol oynarlar.
B) Temel yapı birimleri amino asitlerdir.: Bu ifade doğrudur. Proteinler, yüzlerce hatta binlerce amino asidin peptit bağları ile birbirine bağlanmasıyla oluşan polimerlerdir. Bir proteinin özgül dizilimi, onun benzersiz üç boyutlu yapısını ve dolayısıyla işlevini belirler.
C) Amino asit dizilimleri DNA tarafından belirlenir.: Bu ifade doğrudur. Bir proteinin birincil yapısı (amino asit dizilimi), doğrudan hücre çekirdeğindeki DNA üzerinde bulunan genetik şifre ile belirlenir. Bu bilgi, transkripsiyon yoluyla mRNA'ya aktarılır ve daha sonra translasyon ile protein sentezlenir.
D) Amino asit dizilimleri, canlıların akrabalık durumlarını belirlemede kullanılabilir.: Bu ifade doğrudur. Evrimsel biyolojide, farklı türlerin aynı veya homolog proteinlerinin amino asit dizilimleri karşılaştırılarak genetik benzerlikleri ve dolayısıyla evrimsel akrabalık dereceleri belirlenebilir. Dizilimdeki benzerlik ne kadar fazlaysa, akrabalık da o kadar yakın kabul edilir.
E) Canlılarda işlev gören tüm enzimlerin yapısı sadece proteinlerden oluşmuştur.: Bu ifade yanlıştır. Çoğu enzim protein yapısında olup biyokimyasal reaksiyonları katalizler. Ancak, 'ribozim' adı verilen bazı RNA molekülleri de enzim gibi katalitik aktiviteye sahiptir. Örneğin, ribozomda protein sentezi sırasında peptit bağlarının oluşumunu katalizleyen ribozomal RNA (rRNA) bir ribozimdir. Bu istisna nedeniyle, tüm enzimlerin sadece proteinden oluştuğu iddiası doğru değildir.
Soru 2.
Aşağıdakilerden hangisi proteinlerle ilgili olarak yanlıştır?
A. Hemoglobin protein yapılı bir moleküldür.B. Hormonların hepsi protein yapılıdır.
C. Kasların büyük kısmı miyozin ve aktin denilen proteinlerden oluşur.
D. Saç ve kıllar protein yapılıdır.
E. Dişin üzerini kaplayan mine tabakası protein içerir.
Doğru Cevap İçin Tıklayınız...
Doğru Cevap: B
Açıklaması:
1. Sorunun Analizi
Bu soru, proteinlerin biyolojik sistemlerdeki çok yönlü rollerini ve yapılarını anlamaya yönelik genel bir bilgi testidir. Proteinlerin farklı moleküller ve yapılar içindeki varlığı sorgulanmaktadır. Her şıkkın proteinler hakkındaki iddiası tek tek değerlendirilmelidir.
2. Şıkların Değerlendirilmesi
A) Hemoglobin protein yapılı bir moleküldür.: Doğru. Hemoglobin, kırmızı kan hücrelerinde bulunan ve oksijenin akciğerlerden vücut dokularına taşınmasından sorumlu olan kompleks bir proteindir (kuaterner yapıya sahip bir hemoproteindir).
B) Hormonların hepsi protein yapılıdır.: Yanlış. Hormonlar, kimyasal yapılarına göre farklılık gösterirler. Bazı hormonlar protein veya peptid yapılıdır (örn. insülin, büyüme hormonu). Ancak, steroid hormonlar (örn. testosteron, östrojen, kortizol) lipit türevi olup protein yapılı değildirler. Ayrıca, tiroksin ve adrenalin gibi amin yapılı hormonlar da bulunmaktadır. Dolayısıyla 'hepsi' ifadesi bu genellemeyi yanlış kılar.
C) Kasların büyük kısmı miyozin ve aktin denilen proteinlerden oluşur.: Doğru. Kasların kasılma ve gevşeme hareketlerinin temelini oluşturan kas lifleri, başlıca aktin ve miyozin adı verilen kasılabilen protein iplikçiklerinden (miyofilamentlerden) meydana gelir.
D) Saç ve kıllar protein yapılıdır.: Doğru. Saç, kıllar, tırnaklar ve derinin dış tabakası gibi yapılarda bulunan ana yapısal protein keratinlerdir. Keratinler, lifli ve oldukça dayanıklı proteinlerdir.
E) Dişin üzerini kaplayan mine tabakası protein içerir.: Doğru. Diş minesi, insan vücudunun en sert maddesi olup büyük oranda inorganik minerallerden (hidroksiapatit) oluşur. Ancak, minenin oluşumu (amelogenez) sırasında ve olgunlaşmış yapısında amelogenin ve enamelin gibi az miktarda da olsa organik proteinler bulunur. Bu proteinler minenin doğru oluşumu ve kristal yapısının düzenlenmesi için kritik öneme sahiptir.
Soru 3.
Doğadaki protein çeşitliliğinin sınırsız olmasının nedeni nedir?
Doğru Cevap İçin Tıklayınız...
Açıklaması: Doğadaki protein çeşitliliğinin sınırsız olmasının nedeni canlıların, DNA’larına uygun olarak 20 farklı amino asidin farklı sayı ve dizilişte bir araya getirilmesidir.
Soru 4.
Süt kaynatıldığında içerisinde bulunan proteinlerin üç boyutlu yapısı bozulur ve farklı biçimlerde etkileşime girmesine neden olur. Yapısal değişime uğrayan moleküller işlevlerini tam olarak yerine getiremez. Ancak süt soğutulduğunda proteinlerden bazıları eski formlarına yakın bir yapıya dönüşebilir. Bu geçici yapısal dönüşümler, proteinlerin çevresel koşullara duyarlılığını ve sıcaklık gibi etkenlerin biyomoleküller üzerindeki etkisini gösterir.
Buna göre süt kaynatılıp sonrasında soğutulduğunda, içerdiği proteinlerin üç boyutlu yapısında meydana gelen değişimlere neden olan olayları yazınız.
Doğru Cevap İçin Tıklayınız...
Açıklaması:
🔹 Süt kaynatıldığında ne olur?: Yüksek sıcaklık, proteinlerin üç boyutlu yapısını koruyan hidrojen bağları, iyonik bağlar ve zayıf etkileşimleri bozar. Bu süreç, proteinlerin denatürasyonu olarak adlandırılır. Denatürasyon sonucu proteinler özgün şeklini kaybeder ve işlevlerini tam yerine getiremez.
🔹 Süt soğutulduğunda ne olur?: Soğuma ile birlikte bazı bozulan bağlar kısmen yeniden kurulabilir. Bu olaya renatürasyon denir. Ancak denatürasyon her zaman geri dönüşümlü değildir; bazı proteinler eski işlevini tam olarak kazanamaz.
✅ Sonuç: Süt kaynatılıp soğutulduğunda proteinlerin üç boyutlu yapısında meydana gelen değişimlere neden olan olaylar: Denatürasyon (ısı etkisiyle yapının bozulması) Renatürasyon (soğuma sonrası kısmen eski yapıya dönmesi) 👉 Yani bu olaylar, proteinlerin çevresel koşullara (özellikle sıcaklığa) karşı duyarlılığını gösterir.