Proteinler

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 karbonhidrat ve yağlardan sonra üçüncü sırada enerji kaynağı olarak kullanılırlar.