Proteinler küçük veya büyük moleküller olabilir Proteinler küçük veya büyük moleküller olabilir. Büyüklüğüne bakılmaksızın proteinlerin etkinliği çok fazladır. Bazı proteinler tek zincir polipeptit içerirken, bazıları birden fazla polipeptit içerebilir. Bunlara multisubünit proteinler denir. Bu üniteler birbirinin aynı yada farklı olabilir. Hemoglobin dört polipeptitden oluşur ve 2a ve 2 b polipeptit zinciri içerir. Birçok küçük polipeptitler etkilerini küçük miktarlarda gösterirler. Örn. Hormonlar. Pankreatik hormon insülin iki polipeptit zincirinden oluşur. Birisi 30 a.asitten, diğeri 21 a.asitten meydana gelir ve kan şeker seviyesinin ayarlanmasından sorumludur. Polipeptitler özel a.asit kompoziyonuna sahiptir. Hidroliz edildiklerinde 20 a.asit hemen hemen asla aynı miktarda elde edilmez.

Basit ve Konjuge (Karışık) Proteinler Birçok protein a.asitler dışında bir yapı içermezler. Sadece a.asitlerden oluşurlar. Böyle proteinlere Basit proteinler denir. Bazı proteinler ise diğer bazı kimyasal bileşiklerle birlikte bulunur ve Konjuge (karışık) proteinler olarak adlandırılır.

Konjuge proteinlerin a. asit olmayan kısımlarına prostetik grup denir Konjuge proteinlerin a.asit olmayan kısımlarına prostetik grup denir. Proteinlerin biyolojik aktivitelerinde önemli rol oynar. Konjuge proteinler, prostetik gruplarının kimyasal doğasına göre sınıflandırılabilir. Örn. Lipoprotein—Lipit + Protein Glikoprotein—Karbohidrat + Protein Metalloprotein—Spesifik metal + Protein içerir.

Proteinlerin kompleks yapı düzenleri Primer (birincil) yapı: Peptit bağları ile bağlanmış a.asit düz zincir yapısı. A.sit dizisinin birincil yapısıdır. Sekonder (ikincil) yapı: A.asitlerin bir takım özel kararlı yapı düzenlenmeleri. Tersiyer (üçüncül) yapı: Polipeptitlerin üç boyutlu katlanmaları. Kuarterner (dördüncül) yapı: Protein polipeptit zinciri 2 ve daha fazla ise bunların uzayda düzenlenmesi.

E.coli, 3.000 kadar protein üretirken, insan 25,000 ila 35,000 protein üretir. Her protein kendisine has a.asit dizisine, üç boyutlu yapıya ve fonksiyona sahiptir. A.asit dizisi 3 boyutlu yapının oluşmasında önemlidir. Bu dizide oluşabilecek tek a.asit değişikliği bile proteinin fonksiyonun kaybedilmesine neden olabilir. Farklı türlerin benzer fonksiyona sahip proteinleri benzer diziye sahiptir.

Belirli bir protein için dizi sabit olmayıp polimorfik olabilir Belirli bir protein için dizi sabit olmayıp polimorfik olabilir. Yaklaşık % 20 ila %30 oranında protein insanda polimorfiktir. Bu küçük dizi farlılıklarının protein fonksiyonu üzerinde etkisi ya yok yada çok azdır. Milyonlarca proteinin aminoasit sırası belirlenmiştir. DNA daki baz dizisinden yol çıkılarak birçok proteinin dizisi belirlenebilir. Ancak hala dizisi bilinmeyen birçok protein bulunmakta.

Proteinlerin aminoasit dizisinin belirlenmesi Sanger tarafından geliştirilen ilk yöntem hala kullanılmakta. Amino asit dizi bilgisine ulaşmak, proteinin fonksiyonu ve görülen bozukluların anlaşılmasında önemli bilgi sağlar. Sangerin geliştirdiği kimyasal, 1-fluoro-2,4-dinitrobenzene (FDNB), amino terminalinin işaretlenmesinde kullanılır.

Sanger polipeptitlerin N terminalini işaretlemek için 1-fluoro-2,4-dinitrobenzene (FDNB) kullandı. Daha sonraki yıllarda dansyl chloride ve dabsyl chloride türevlerinin, dinitrophenyl türevlerinden daha kolay saptandığı görüldü.

N-terminali bu ajanların birisi ile işaretlendikten sonra polipeptit hidroliz edilerek N terminalindeki a.asitin ne olduğu kolayca tespit edilebilir. Eğer proteinde 2 polipeptit zinciri varsa 2 adet işaretlenmiş N terminal a.asit bulunur. Örn. İnsülinde 2 adet N terminali a.asiti bulunur. Gly ve Phe

Adım ; Büyük proteinlerin a Adım ; Büyük proteinlerin a.asit sıraları belirlenirken öncelikle disülfit bağları kırılır. Buda iki yolla yapılabilir.

2. Polipeptit zincirinin kırılması.Bunun için de birkaç yöntem var. Proteaz olarak adlandırılan ve belirli a.asitler arasındaki peptit bağlarını kıran hidrolitik enzimler kullanılır. Ayrıca birkaç kimyasal ajanda spesifik olarak belirli bölgelerden polipeptit zincirini kırar. Böylece daha küçük polipeptit zincirleri oluşur. Bu küçük zincirlerde N ve C terminali belirlenek amino asit sıraları daha önce belirttiğimiz kimyasal yollarla belirlenir. Bu değişik enzim kesimleri ile elde edilmiş fragmanlar (parçalar) üst üste çakıştırılarak polipeptitin a.asit dizisi tespit edilir.

Organizmanın DNA sı tarafından şifrelenen proteinlerin tamamı Proteom olarak adlandırılır.

Proteinlerin elde edilmesi Proteinler dokulardan saflaştırılabilir. Ancak dokulardaki konsantrasyon bazı peptitler için çok düşük olabilir. Genetik mühendisliği ile elde edilebilir. Kimyasal olarak sentezlenebilir. Güçlü teknikler bugün bunu mümkün kılmaktadır. Ancak 4-5 peptitten büyük moleküllerin eldesi oldukça uzun ve masraflı olmaktadır.

Proteinlerin a.asit sırası türlerin yakınlığı hakkında bilgi verir Birçok organizmanın DNA dizisi ve proteinlerin a.asit dizisi, ulaşılabilir bilgilerdir. Organizmada benzer görevleri gören benzer proteinler Homolog proteinler olarak adlandırılır.

Protein Fonksiyonları Katalitik aktivite. Enzimler biyolojik reaksiyonlarda katalizör olarak görev alır. Örn. Glikojen sentetaz Yapısal eleman olarak hücre membranın da ve bağ dokuda yer alır. Örn. İntegrin Savunmada antikorların yapısını oluşturur. Örn IgG Korumada kanın pıhtılaşmasında görev alır. Örn. Fibrinojen Hormonlar olarak haberleşmede ve düzenleyici olarak görev alır. Örn. İnsülin Taşımada, örn. Hemoglobin, görev alır. Mekanik iş yapmak için aktin ve miyozin gibi kasılmada görev alır.

Proteinlerin Yapısal Konformasyonları Proteinlerin uzaysal düzlemde atomlarının düzenlenmesine proteinin konformasyonu denir. Konformasyonal değişim tek bağın rotasyonu ile gerçekleşebilir. Proteinler doğal formunda en stabil konformasyonuna sahiptir. Çünkü bu konformasyonda termodinamik olarak optimum H bağı, hidrofobik ve iyonik interaksiyonlar gerçekleşir.

Proteinlerin Sekonder Yapısı Sekonder yapı terimi polipeptit zincirinin bazı kısımlarının lokal konformasyonunu tanımlar. İki yaygın sekonder yapı konformasyonu görülür a heliks ve b konformasyonları.

a Heliks a heliks yapı, yaygın protein sekonder yapısıdır. Bu yapıda polipeptit bir eksen etrafında dönerek heliks oluşturur. R grupları heliksin dışına bakar. Bu yapı, keratinlerde baskın olarak bulunan formdur. A.asit dizisi heliksin stabilitesini etkiler.Örn. uzun Glu dizisi bulunursa pH 7.0 da heliks oluşmaz. Çünkü (-) yüklü karboksil grupları a.asitlerin birbirini itmesine neden olur. Aynı durum (+) yüklü Lys ve Arg içinde geçerlidir. Yine Ser, Thr, Cys ve Asn şekil ve büyüklük açısında heliks yapısını bozar.

Protein sağ el heliks yapısındadır

b Konformasyonu (sheet) Polipeptit zincirleri heliks değil zig-zag şeklinde yerleşmiştir. Bu tip yerleşime b sheet adı verilir. Hidrojen bağları polipeptit zincirleri arasında oluşur. Polipeptit zincirleri paralel yada antiparalel olabilir. İpek ağı, örümcek ağı bu tip yapılara örnektir. Yüksek oranda Ala ve Gly içerir.

Proteinlerin üçüncül yapısı Proteindeki atomların üç boyutlu düzeni tersiyer yapı olarak adlandırılır. Polipeptit zincirindeki bükülmelerin (b dönüş gibi) yeri, yönü ve açısını belirli bölgelerde bulunan Pro, Thr, Ser, ve Gly gibi a.asitler belirler. Bazı zayıf bağlar ve bazen kovalent bağlar (disülfit bağı), polipeptit içindeki etkileşimler proteinlerin üç boyutlu yapıda kalmasını sağlar.

Proteinlerin dördüncül yapısı Bazı proteinler iki veya daha fazla polipeptit zinciri yada alt ünite (subunit) içerebilir. Bu birimler aynı yada farklı olabilir. Bu tip yapıya dördüncül yada kuarterner yapı denir

Proteinlerin yüksek seviyeli yapısına göre sınıflandırma Fibröz Proteinler, polipeptit zincirleri uzun iplik yada tabaka şeklindedir.Globüler proteinler polipeptit zincirleri globüler şeklindedir. Fibröz proteinler büyük tek tip sekonder yapı içerir, Globüler proteinler çoğunlukla birkaç sekonder yapı tipi içerirler. Fibröz proteinler fonksiyon olarak omugalılarda destek, şekil ve koruma gibi görevler üstlenirken, Enzimlerin çoğu ve düzenleyici proteinler globüler proteindir. Belirli fibröz proteinler yapı-fonksiyon ilişkisinin anlaşılmasında anahtar rol oynar.

a-Keratin Saçta, yünde, tırnakta, boynuzda,pençede, toynakta ve derinin dış tabakasında bulunur. Sağ-el a-heliks yapısındadırlar. Hidrofobik gruplu Ala,Val, Leu, Ile, Met ve Phe ce zengindirler.

Kollojen Keratinlere benzerler. Tendon, kıkırdak gibi bağ dokuda ve göz korneasında bulunurlar. Sol el heliks yapısı gösterir

Fibroin Böcekler ve örümcek tarafında üretilir. Ala ve Gly ce zengin b konformasyonundadır.