Proteinler (Biyoloji)

PROTEİNLER


Proteinler çok çeşitli görevleri olan biyokimyasal polimerlerdir Görevleri arasında: organizmanın yapısal elemanı olmaları, katalitik, regülatör, taşıma, savunma, besin ve depo oluşturmaları, hareket sağlayıcı eleman olmaları gelir Basit proteinler bir veya birden fazla polipeptid zincirinden oluşur Birleşik (konjuge) proteinler apoproteine ek olarak lipid, karbohidrat, nükleik asit, metal gibi protein dışı gruplar içerirler Molekül şekli bakımından globüler proteinler veya fibröz proteinler olarak tanımlanırlar Yapı, fonksiyonla çok yakından ilişkilidir Proteinler, poliamfolittirler İzoelektrik nokta yan grupların cins ve sayısına göre değişir Çözünürlük, amino asit dizisi, molekül ağırlığı ve biçimi, pH, çözücü ve elektrolit konsantrasyonuna bağlı olarak değişir Aromatik yan gruplara bağlı olarak yakın UV bölgede ve peptid bağları nedeniyle de 200 nm civarında absorbsiyon gösterirler Proteinler, birincil, ikincil, üçüncül ve dördüncül olmak üzere dört yapı düzeni altında incelenir Birincil yapı amino asit cins, sayı ve dizilişini gösterir ve genetik kod tarafından belirlenir Polipeptid zincirinin hidrojen bağları sayesinde düzenli yapılar halinde katlanması ikincil yapı düzeni olarak adlandırılır ? heliks ve ? tabaka en çok rastlanan ikincil yapı tipleridir Bazı proteinler tek tip ikincil yapıya sahipken, bir kısmı da karışık tip ikincil yapı gösterir Tek tip ikincil yapıya sahip proteinler fibröz (örnek: keratin, fibroin) ve karışık tip ikincil yapıya sahip proteinler globüler (örnek: çeşitli enzimler, myoglobin) yapıdadırlar Proteindeki ikincil yapı grupları süpersekonder motifleri ve sonuçta proteinin üç boyutlu katlanmış yapısını -üçüncül yapı düzenini- oluşturur Birden fazla polipeptid zincirine sahip proteinlerdeki bu altbirimlerin birbirine göre organizasyonu dördüncül yapı olarak adlandırılır Bu yapı düzenleri primer yapı ve dolayısıyla genetik kod tarafından belirlenir Proteinlerin birincil yapı dışındaki yapı özelliklerini kaybetmelerine denatürasyon, tekrar üç boyutlu yapılarını kazanmalarına renatürasyon denir Denatüre proteinler biyolojik aktivitelerini kaybeder ve renatüre olunca geri kazanırlar Proteinler, konsantre asit veya baz ile yüksek sıcaklıkta uzun süre muamele edilince amino asitlerine kadar parçalanırlar Çeşitli proteazlar ise, proteinleri özgül bölgelerden hidroliz ederek oligopeptidler oluşturur Proteinlerin saflaştırılması için, tuz kesitlemesi, santrifugasyon, çeşitli kromatografik ve elektroforetik yöntemler gibi teknikler kullanılır Protein analizinde ise spektrofotometrik ve elektroforetik metodlar gibi çeşitli yöntemlerden yararlanılır

Tüm canlıların yapısında, sudan sonra en çok bulunan temel yapı maddeleri proteinlerdirBu nedenle canlıların kuru ağırlıklarının yaklaşık yarısı proteinlerdir

Proteinlerin Yapısı

Proteinlerin yapıları karbon , hidrojen , oksijen elementlerinin yanı sıra azot elementinden oluşurProteinlerde ayrıca kükürt , fosfor gibi elementler de bulunabilir
Proteinlerin yapıtaşları amino asitlerdirCanlıların yapısında 20 çeşit amino asit bulunurAmino asitlerin birbirlerine peptit (amid) bağlarıyla bağlanması (Dehidrasyonu veya peptitleşmesi) ile peptitler , polipeptitler ve proteinler entezlenir

Aminoasitlerin R ile gösterilen değişken grubu herhangi bir atom ya da atom grubu olabilirBöylece farklı aminoasit çeşitleri oluşurÖrneğin; R yerine hidrojen bağlanırsa glisin , CH3 grubu bağlanırsa alanin denilen aminoasit çeşitleri oluşurAmino asitlerin n tanesi n-1 tane su vererek peptit bağlarıyla bağlanıp proteinleri oluştururPeptitleşme denilen bu olayı şöyle genelleştirebiliriz
Her canlıdaki , hatta bir canlının farklı dokularındaki protein çeşitleri birbirinden farklıdırBu da proteini oluşturan amino asitlerin çeşidi , sayısı ve sırasına yani dizilişini farkından kaynaklanırÇünkü canlıların hücrelerinde her protein çeşidinin sentezini yöneten genler birbirinden farklıdır

Hayvanların yedikleri proteinler sindirim organlarında sırasıyla pepton , peptit ve sonunda amino asitlere ayrılırHücrelere taşınan amino asitlerle canlının kendi proteinleri sentezlenir

Proteinler canlılarda şu amaçlarla kullanılır
1-) Hücrelerin yapım ve onarımında sadece protein ya da glikoprotein , lipoprotein halinde yapı elemanı olarak

2-) Yaşamsal olayların düzenlenmesinde kullanılan enzimlerin oluşturulmasında Örneğin solunum sindirim enzimleri gibi

3-) Kasların kasılmasını sağlayan kasıcı protein olarak Örneğin aktin ve miyozinler gibi

4-) Çoğu doku ve organların çalışmasını düzenleyen hormon olarak Örneğin kan şekerinin miktarını düzenleyen insülin ve glukagon gibi

5-) Doku ve organlar arasında madde taşıyıcısı olarak Örneğin , O2 ve CO2 taşıyan hemoglobin gibi

6-) Hayvanların vücudunu yabancı maddelere karşı koruyucu olarak Örneğin , kandaki antikorlar gibi

7-) Toksin vb maddelerin üretilmesinde Örneğin , yılan zehirleri gibi

8-) Depo proteinleri olarak Örneğin , kandaki albümin gibi

9-) Canlıda , enerji sağlamak üzere kullanılan karbonhirat ve yağlar yeterli olmadığında enerji verici olarakUzun süreli açlıkta olduğu gibi
Hayvansal besinlerden kırmızı et , beyaz et , süt , yumurta ; bitkisel besinlerden fasulye , mercimek gibi baklagiller proteinler yönünden zengin yiyeceklerdirProteinlerin , canlılardaki en çok işleve sahip çeşidi enzimlerdir


PROTEİN MOLEKÜLLERİNİN YAPISI

Hem hücrelerin oluşmasında , hem de işlevlerini gerçekleştirmelerinde temel maddeler proteinlerdirBu nedenle hücrelerin yaşamlarını sürdürebilmeleri , öncelikle protein sentezlemelerine bağlıdırHücrenin DNA’larındaki bilgilere uygun protein sentezi , “santral doğma” adı verilen aşağıdaki sırayla yapılır:


Transkripsiyon Translasyon
DNA -----------------------> RNA ---------------------------> PROTEİN
(Yazılma) (Çeviri)

Hücrenin , her çeşit proteinin yapımını sağlayan bu olay , sırasıyla aşağıdaki gibi gerçekleşir:

1-) Yapılacak proteinlerle ilgili bilgilere sahip olan molekül , hücrenin çekirdeğindeki DNA’lardırHer bir proteinlerle ilgili bilgi , iki iplikli DNA’nın anlamlı iplik denilen bir ipliğinden , elçi RNA’lara (mRNA) aktarılırOluşan mRNA’da en az , sentezlenecek proteindeki amino asit sayısı kadar kodon bulunurDNA bilgilerini mRNA’ya yazılması anlamına gelen bu olaya transkripsiyon denir

2-) DNA şifrelerini alan mRNA , çekirdek zarının porlarında sitoplazmaya geçerSitoplazmada , ribozomların küçük ve büyük alt birimleri arasına bağlanarak orada kalıp görevi yapar

3-) DNA’ların , sentezleyip sitoplazmaya gönderdiği taşıyıcı RNA’lar (tRNA’lar) , antikodonlarına (tRNA’nın alt ucundaki , 3 nükleotitten oluşan kodonun karşılığına) uygun olan amino asitlerden her defasında bir tane alıp ribozomlara gelirtRNA , antikodonuyla ribozomdaki mRNA’nın uygun kodonuna (mRNA’nın , 3 nükleotitten oluşan ve 1 amino asit bağlatmakla görevli kısmına) (nüleotitlerin ; G ile S , A ile U karşılıklı gelecek şekilde) bağlanırGetirdiği amino asiti , ribozom üzerine aktarıp sitoplazmaya dönerRNA bilgilerini proteine çevrilmesi anlamına gelen bu olaya translasyon denirBu şekilde , her bir amino asidi taşıyan en az bir çeşit tRNA vardırBu nedenle , hücrede en az 20 çeşit tRNA dır

4-) tRNA’ların , önce bağlanıp sonra ayrılmasıyla görevi biten mRNA kodonu ribozomdan kayarak boşa çıkarYerine , henüz görevini yapmamış mRNA kodonu gelir
5-) Her amino asidin özel enzimleri ve ATP’nin enerjisiyle , ribozom üzerinde birbirine peptit bağlarıyla bağlanan amino asitlerden , istenilen protein sentezlenmiş olur Yani bu olay ;
n( amino asit (aa)+aa+aa+) Polipeptit zinciri (protein)+(n-1)H2O şeklinde gerçekleşir

6-) DNA’dan verilip, mRNA ile taşınan kodonlara uygun protein sentezi , mRNA’nın bitirme kodonları geldiğinde (UAG, UAA ve UGA) tamamlanır Belirli amino asitlerin , belirli sırayla bağlanmasından oluşan proteinler , yapı maddesi veya hücre enzimleri gibi düzenleyiciler olarak kullanılacağı yere aktarılır

7-) Görevi biten ribozomlar , mRNA’lar , tRNA’lar da ,yapı birimlerine ayrılıp, gerektiğinde tekrar kullanılmak üzere sitoplazmaya dağılır

Bu olaylar , aynı proteinlerden gerektiğinde , defalarca tekrarlanabilir Ancak DNA’daki bilginin taşınması , ya da proteinlerin sentezi sırasında bir tek amino asidin bile yanlış bir yere bağlanması, önemli bir değişikliğe neden olabilir Bazen , hücre için yaşamsal önemi olan bir enzimin üretilmemesi sonucu , ölüme bile neden olabilir Örneğin , hemoglobinde , glutamik asit denilen amino asit yerine , valin adı verilen amino asit bağlanırsa , orak hücre anemisi adı verilen hastalık oluşur Bu hastalarda hemoglobine oksijen bağlanamaz Bu da ölümle sonuçlanabilir Buna karşılık, 104 amino asitten oluşan bir solunum enziminde, 40 amino asidin yeri değişse bile enzim işlevi değişmeden kalabilir


PROTEİNLER BAŞKA NELER YAPAR?

Gerek çocuklarda, gerek yetişkinlerde büyüme ve gelişme için çok önemlidir

-Bir kısım doku ve organlarını yapar ve onarırlar

-Yeterli karbonhidrat ve yağ bulunmadığında enerji üretiminde kullanılırlar

-Vücudun savunma mekanizmasında önemli ölçüde rol oynarlar Vücudun mikroplara karşı koruyucu öğelerini yani antikorları meydana getirirler

-Vücudun sıvı dengesini sağlarlar

-Vücudun düzenli çalışmasını sağlayan bir kısım hormonları proteinler meydana getirir

Proteinler yiyeceklerdeki bulunma durumuna göre üstün kalite ve düşük kalite protein olmak üzere 2 ;ye ayrılırlar

Üstün kalite olanlar hayvansal ürünlerde olan proteinlerdir Düşük kalite olanlar ise bitkisel yiyeceklerde olan proteinlerdir Proteinlerin bulunduğu yiyecekler şunlardır:

Et, tavuk, balık, sakatat, süt, peynir, yer fıstığı, yoğurt, yumurta, soya fasulyesi, kuru fasulye, fındık, fıstık, badem, buğday unu, ceviz, tahıllar ve patateste bulunur Yumurta ve süt en iyi protein kaynağıdır Tahıllarda da buğday özünde protein fazladır

Protein yetersizliğinde meydana gelen hastalıklar:

Yetersizliğin ilk belirtisi büyümenin yavaşlaması ve zamanla durmasıdır

Özellikle çocuklarda kuvaşiorkor hastalığının ortaya çıkması görülür Kuvaşiorkor hastalığı; vücutta su toplanması(ödem), karaciğer yağlanması, dalak büyümesi, cilt yaraları ve saçlarda renk değişikliği belirtileriyle kendini gösterir

Protein yetersizliğinde vücut çok kolay hastalanır Ayrıca karaciğer çalışamadığı için siroz hastalığı fazla görülür