Doç.Dr. Mustafa ALTINIŞIK ADÜTF Biyokimya AD 2009 PROTEİNLER II Doç.Dr. Mustafa ALTINIŞIK ADÜTF Biyokimya AD 2009

Proteinler Proteinler, amino asitlerin belirli türde, belirli sayıda ve belirli diziliş sırasında karakteristik düz zincirde birbirlerine kovalent bağlanmasıyla oluşmuş polipeptitlerdir. Amino asitlerin polimerleridirler

Proteinlerin yapılarındaki bağlar Kovalent bağlar Peptit bağları Disülfit bağları Kovalent olmayan bağlar Hidrojen bağları İyon bağları Hidrofob bağlar (apolar bağlar)

Protein moleküllerinin yapısı Peptit bağlarıyla Tüm bağlarla Polipeptit omurganın özelliği ve özellikle hidrojen bağlarıyla Molekül ağırlığı 100000’in üzerinde olan proteinlerde

Proteinlerin özellikleri Proteinler, çeşitli etkilerle denatüre olurlar Proteinler, amfoter maddeler yani amfoter elektrolit veya amfolittirler Proteinler, polipeptit zincirindeki peptit bağlarının su girişi ile yıkılması sonucu hidroliz olurlar

Proteinlerin denatürasyonu Isı, X-ışını ve UV ışınlar, ultrason, uzun süreli çalkalamalar, tekrar tekrar dondurup eritmeler, asit etkisi, alkali etkisi, organik çözücülerin etkisi, derişik üre ve guanidin-HCl etkisi, salisilik asit gibi aromatik asitlerin etkisi, dodesil sülfat gibi deterjanların etkisiyle proteinlerin bazı yapılarının bozularak özelliklerinin değişmesi Proteinin tersiyer yapısının bozulması, sekonder ve primer yapısının korunması biçiminde olursa reversibl (geri dönüşümlü)’dür. Proteinin tersiyer ve sekonder yapısının bozulması, yalnızca primer yapısının korunması biçiminde olursa irreversibl (geri dönüşümsüz)’dür

Proteinlerin amfoter madde özellikleri (H2N--COOH) (H3N+--COO) Proteinlerin hem baz hem asit bağlama özellikleri vardır Proteinlerin hem negatif iyon hem pozitif iyon bağlama özellikleri vardır Proteinlerin su bağlama ve bağlı suyu verme yetenekleri vardır Proteinler, elektriksel alanda farklı hızlarda göç ederler

Proteinlerin hidroliz olma özellikleri Kaynatma, asit ve enzim etkisiyle Kısmi hidroliz sonucu proteozlar peptonlar peptitler oluşur Tam hidroliz sonucu amino asitler oluşur

Proteinlerin yapılarına göre sınıflandırılmaları Basit proteinler Bileşik proteinler Türev proteinler

Basit proteinler Globüler proteinler Albüminler Globülinler Globinler Glutelinler Prolaminler Protaminler Histonlar Fibriler proteinler Keratin Elastin Fibrinojen Miyozin

Bileşik proteinler Glikoproteinler: Kollajen Proteoglikanlar Lipoproteinler Fosfoproteinler: Kazein Nükleoproteinler Metalloproteinler: Ferritin, transferrin, seruloplazmin Kromoproteinler: Hemoglobin, miyoglobin, sitokromlar, peroksidaz

Türev proteinler Primer türev proteinler (denatüre tip proteinler) Protean Metaprotein Koagule proteinler Sekonder türev proteinler Proteozlar (albüminozlar) Peptonlar Oligopeptitler Peptitler

Proteinlerin biyolojik rollerine göre veya fonksiyonel olarak sınıflandırılmaları Katalitik proteinler: Amilaz, pepsin, lipaz Taşıyıcı proteinler (transport proteinleri): Serum albümin, hemoglobin, lipoproteinler, transferrin Besleyici ve depo proteinler: Ovalbümin, kazein ferritin Kontraktil proteinler: Miyozin, aktin Yapısal proteinler: Kollajen, elastin Savunma (defans) proteinleri: İmmünoglobülinler, kan pıhtılaşma proteinleri Düzenleyici proteinler: İnsülin, büyüme hormonu Diğer proteinler: Fonksiyonları henüz daha fazla bilinmeyen ve kolayca sınıflandırılmayan çok sayıda protein

Proteinleri tanımlama deneyleri Proteinlerin kimyasal özelliklerini göstermek veya doğrulamak için yapılan deneylerdir Denatürasyon ve çökme tepkimeleri ile tanımlanma deneyleri Sülfosalisilik asit ile çöktürme Konsantre nitrik asit ile çöktürme Triklorasetik asit (TCA) ile çöktürme Isıtma ile çöktürme Renk tepkimeleri ile tanımlanma deneyleri Biüret tepkimesi ile mor renkli kompleks oluşması Aminoasitleri tanımlama deneyleri de proteinleri tanımlamak için yapılabilir

Proteinleri tanımlama deneyleriyle öğrenilen bilgiler, klinik biyokimya uygulamalarında idrar örneğinde protein olup olma olmadığını anlamak için deney yapmada kullanılacaktır

Proteinleri ayırma ve saflaştırma Proteinleri çözünürlüklerine göre ayrıma ve saflaştırma Proteinleri elektrik yüklerine göre ayırma ve saflaştırma Proteinleri molekül büyüklüklerine göre ayırma ve saflaştırma

Proteinlerin amino asit dizilerinin tayini

Protein ve amino asit metabolizması 70 kg ağırlığında bir erişkin insan için günde yaklaşık 75 g kadar protein gerekmektedir. Hayvansal gıdalar ve baklagiller gibi bitkisel gıdalarla alınan proteinler, midede ısı ve HCl etkisiyle denatüre olurlar. Midede ısı ve HCl etkisiyle denatüre olan proteinler, midede ve ince bağırsaklarda proteinaz ve peptidazlar yardımıyla parçalanırlar. Oluşan küçük peptitlerle amino asitler intestinal villuslerin hücreleri tarafından emilirler

Memelilerde 20 standart amino asidin yarısı vücutta metabolik ara ürünlerden sentez edebilirler ki bunlar “esansiyel olmayan amino asitler” olarak bilinirler. Hayvansal organizmada sentez edilemeyen, besinlerle dışarıdan alınmaları zorunlu olan amino asitlere esansiyel amino asitler denir

Esansiyel olmayan amino asitlerin oluştuğu metabolik ara ürünler üç gruba ayrılabilir -Glikolitik yoldaki ara ürünler -Trikarboksilik asit döngüsünün (TCA döngüsü) ara maddeleri -Diğer amino asitler

Besinlerden kaynaklanan ve metabolik ara ürünlerden sentezlenen amino asitlere ek olarak önemli miktarda amino asit, organizmada protein dönüşümü sırasında ortaya çıkar

Vücuttaki amino asitler, çeşitli reaksiyonlarda kullanılırlar Transaminasyon: Bir amino asidin amino grubunun bir keto aside taşınması. Yeni amino asitler oluşur Deaminasyon: Amino asitlerdeki amino grubunun amonyak şeklinde ayrılması. Keto asitler oluşur Amino asitlerden metil ve diğer 1 karbonlu birimlerin sağlanması: Çeşitli bileşikler oluşur Dekarboksilasyon: Amino asidin yapısındaki karboksil grubunun CO2 halinde ayrılması. Biyojen aminler oluşur

Amino asitlerdeki azot, amonyak halinde ayrıldıktan sonra geriye kalan karbon iskeletten pirüvat, sitrik asit döngüsünün ara maddeleri veya asetil-KoA meydana gelir ki bunlar da çeşitli yollarda kullanılırlar

Amino asitlerden amonyak halinde ayrılan azot, karaciğerde üre döngüsünde üreye dönüştürülerek böbrekler yoluyla vücuttan atılır

Amino asit metabolizması, azot metabolizması olarak da adlandırılır ki bu bağlamda vücutta amino asit havuzu ve azot dengesi tanımlanır

Azot dengesi total azot alınımı ile azot kaybı arasındaki fark, olarak tanımlanır. Yetişkin bir insanda azot alınımı ile idrar ve feçesle olan azot atılımı birbirine eşittir; bunlarda tipik olarak azot denge halindedir Azot için alınım>atılım ise, pozitif azot dengesi: Bebeklerin büyümesi sırasında ve hamile hanımlarda Azot için atılım>alınım ise, negatif azot dengesi: Ameliyat sonrası hastalarda, ilerlemiş kanserli hastalarda, yetersiz azot alan veya düşük kaliteli diyet proteini alan bireylerde

Plazma veya serum proteinleri Sağlıklı erişkin bir insanda plazma total protein düzeyi 5,7-8 g/dL kadardır Plazma veya serumdaki proteinler, elektroforez işlemi ile prealbümin, albümin, 1-globülinler, 2-globülinler, -globülinler, -globülinler diye isimlendirilen fraksiyonlara ayrılırlar

Elektroforez işlemi sonunda elde edilen serum protein fraksiyonları, çeşitli proteinleri içerirler

Protein metabolizması bozuklukları Serum proteinlerinde değişiklikler (disproteinemiler) Hiperproteinemi: Serum protein konsantrasyonu artışı Hipoproteinemi: Serum protein konsantrasyonu azalışı Dokularda normalde bulunmayan proteinlerin ortaya çıkışı: Amiloidoz Beslenim eksikliği (malnutrisyon) ile ilgili durumlar Kwashiorkor: Tam bir protein alımı eksikliği Marasmus: Kalori ve protein eksikliği

Hiperproteinemi Serum protein düzeyinin normal düzeyden (erişkin sağlıklı bir insanda %6,5-8,5 g) daha yüksek olması durumudur. Çeşitli nedenlerle ortaya çıkar Plazma su içeriğinin azaldığı hemokonsantrasyon Paraproteinlerin ortaya çıkışı Bazı kronik hastalıklarda  globülin artışı

Hipoproteinemi Serum protein düzeyinin normal düzeyinden (erişkin sağlıklı bir insanda %6,5-8,5 g) daha düşük olması durumudur. Çeşitli nedenlere bağlı olarak ortaya çıkar Plazma su içeriğinin arttığı hemodilüsyon Aşırı protein kaybı Protein sentezinde azalma Esansiyel hipoproteinemi

Amino asit metabolizması bozuklukları Mental gerilikle birlikte olan amino asit metabolizması bozuklukları Membran transportu bozukluğu ile ilgili amino asit metabolizma bozuklukları Amino asit ve metabolitlerinin depolanması ile ilgili bozukluklar

Mental gerilikle birlikte olan amino asit metabolizması bozuklukları Fenilketonüri: Fenil alanin metabolizması bozukluğu Homosistinüri: Metiyonin metabolizması bozukluğu Akça ağaç şurubu idrar hastalığı: Dallı zincirli amino asitlerin metabolizması bozukluğu Hiperglisinemi: Glisin metabolizması bozukluğu Histidinemi: Histidin metabolizması bozukluğu Hiperprolinemi: Prolin metabolizması bozukluğu Hiperammonemiler: Üre sentezi bozukluğu

Membran transport bozukluğu ile ilgili amino asit metabolizması bozuklukları Hartnup hastalığı: Triptofan metabolizması bozukluğu Glisinüri: Böbreklerde glisin geri emilimi bozukluğu Sistinüri: İdrarda fazla miktarda sistin atılması

Amino asit ve metabolitlerinin depolanması ile ilgili amino asit metabolizması bozuklukları Primer hiperoksalüri: Glisin metabolizması bozukluğu Sistinozis: Özellikle retiküloendoteliyal sistemde olmak üzere sistin kristallerinin birçok doku ve organda birikmesi Alkaptonüri: Tirozin metabolizması bozukluğu