Peptid ve Proteinler: Yapıları ve Genel Özellikleri I PDF

PEPTİD VE PROTEİNLER: YAPILARI VE GENEL ÖZELLİKLERİ I SALİHA UYSAL TIBBİ BİYOKİMYA ABD 18.11.2021 Ana şablon! 0. Proteinler- Genel Yaklaşım 1. Aminoasitler 2. Aminoasit reaksiyonları 3. Proteinler: Yapı-İşlev 4. Hemoglobin - Myoglobin Sevgi...

PEPTİD VE PROTEİNLER: YAPILARI VE GENEL ÖZELLİKLERİ I SALİHA UYSAL TIBBİ BİYOKİMYA ABD 18.11.2021 Ana şablon! 0. Proteinler- Genel Yaklaşım 1. Aminoasitler 2. Aminoasit reaksiyonları 3. Proteinler: Yapı-İşlev 4. Hemoglobin - Myoglobin Sevgili Protein… Proteios : Önde gelen, birinci Hücre kuru ağırlığının en az yarısı protein Her molekülden vazgeçeriz proteinden asla (Asla diyemesek de en az kayba uğrayan molekül protein) Tamam da protein neden bu kadar önemli? Genetik bilginin ifade edildiği tek yapı!!! Ve sadece kendine özgü fonksiyonlar… Statik fonksiyon: Yapı elemanı -------> Kemik dokusu, göz lensi… Dinamik fonksiyon: Taşıma-depolama (Hemoglobin, myoglobin, albümin, Kasılma ve hareket (Aktin, miyozin…) transferrin, ferritin…) Hücreler arası iletişim (Reseptörler) Kataliz (Enzimler) Su ve elektrolit dengesi (Albumin) Kontrol ve düzenleme (Hormonlar, büyüme faktörleri…) Savunma (İmmunoglobulinler) Tampon (Hemoglobin) Koagülasyon (Pıhtılaşma faktörleri…) Genetik kontrol (Histonlar…)  Proteinlerin Sınıflandırılması Molekül biçimlerine göre Fibriler: Boy/çap oranı yüksek Çözünmez Kollajen, elastin, keratin… Globüler: Küre ya da elips Çözünür Enzimler, hemoglobin, myoglobin, reseptörler…  Monomer (alt birim) sayısına göre Monomerik Dimerik İnsülin Trimerik Tetramerik …. Fonksiyonlarına göre Savunma ------> Antikorlar Transport -----> Hemoglobin… Yapı -----> Kollagen… Canlı türlerindeki benzerlikler Farklı türlerde görev yapan ve türler arası benzerlik gösteren proteinler -----> Homolog proteinler Hemoglobin, insülin…. İçeriğine göre Basit proteinler -----> Sadece aminoasit (Histon, albümin…) Bileşik proteinler -----> Ek gruplar içerir (Karbohidrat, lipit, metal… içerir.) Aminoasitler Proteinlerin yapı taşı Proteinler, 20 standart aminoasitten oluşur. (+2) Protein alfabesi  Aminoasitlerin sayısı Bir aa kalıtı ort 110 Dalton 100 Protein  Karbohidrat ve lipitlerden önemli farkı ---- Yapısındaki AZOT! Organizmada sentezlenen azotlu biyomoleküller için tek azot kaynağı  Proteini anlamak için yapı taşı olan aa’i anlamak gerek… Kuvvetli asit/alkali ile kaynatılınca aa’ler arasındaki kovalan peptid bağları kopar ve bu şekilde aa’ler elde edilebilir. İlk asparagin ------ 1806 Son treonin ------ 1938  Amino asitlerin karboksil grubunun hemen yanında bulunan karbona α-karbon adı verilir. Bu karbona bir karboksil (-COOH) ve bir amino grubu (-NH3) kovalent olarak bağlıdır. Bu karbon 3. bağı daima hidrojen atomu ile yapar. 4. bağda ise R ile gösterilen ve değişebilen bir yan zincir yer alır.  Yan zincirde bulunan diğer karbon atomları β, γ, δ, ε gibi harflerle gösterilir. Amino asit amino grubunun bağlandığı karbona göre (, , , , ) - amino asit olarak adlandırılırlar. Proteinlerin yapısında sadece -aminoasitler bulunur.  Glisin dışında diğer tüm amino asitlerin α-karbonuna bağlanan dört grup birbirinden farklıdır, YANİ -KARBON ASİMETRİKTİR. Bu asimetrik karbon atomuna Yunanca ‘cheir=el’ anlamına gelen chiral atom denir.  Asimetrik karbonu olan bileşiklerin birbirinin ayna görüntüsü olan iki adet izomeri olur: Stereoizomer (enantiomer) D ve L stereoizomerlik (D:dexter, L: laevus) Doğal aa’lerin çoğu L-izomerleridir. Protein yapısında sadece L-aa’ler yer alır.  Kiral merkezi olan bileşikler optikçe aktiftirler, polarize ışığın titreşim düzlemini değiştirirler. Polarize ışığı saat yönünde çeviriyorsa ….. (+) Polarize ışığı saat yönünün tersine çeviriyorsa ….. (-) D ve L izomerler eşit miktarda bulunuyorsa ---- optikçe inaktif (rasemik karışım) aa’leri sınıflandıralım… Her bir amino asit diğerlerinden yapısını, büyüklüğünü, elektriksel yükünü ve suda çözünürlüğünü etkileyen R gruplarına göre ayrılır.  Fizyolojik pH’da karboksil grubu dissosiye olarak(H+ vererek) karboksil iyonu oluşturur ve amino grubu protonlanır. Neden? Bir aa’nın ortama H+ iyonu verme yeteneği(dissosiasyon) pK ile ifade edilir. pK ---> İyonize olabilen grubun yarı yarıya ayrıştığı pH pK : R grubu nötral ise karboksil ve amino gruplarının yarı yarıya dissosiye olduğu pH’dır. Dolayısıyla… α-karboksil grubu pK’sı : ≈2 α-amino grubu pK’sı : ≈10 Nötral pH : 7 Zwitterion Böyle bir amino asit yüklü olmakla beraber, net yük taşımadığından bir doğru akım alanında negatif (katod) veya pozitif (anod) kutba doğru hareket etmez. Bir dipolar iyon veya zwitterion halinde olurlar. Bu tür bileşiklere amfoter bileşikler veya kısaca amfolitler denir. Genel sınıflama Alifatik (Düz zincirli) Ek grupsuz --- Glisin, Alanin, Valin, Lösin, İzolösin Ek gruplu --- Kükürtlü --- Metiyonin, Sistein Hidroksilli --- Serin, Treonin Çift karboksilli --- Aspartat, Glutamat Asparagin, Glutamin (Amid türevler) Çift aminolu --- Lizin Guanidin gruplu --- Arginin  Halkalı Fenilalanin Tirozin Triptofan Histidin Prolin Nonpolar (elektronlar eşit dağılmış) aminoasitler ►Elektrostatik bağlar yapamayan amino asitledir. ►Yan zincirlerinde hidrofobik özellik gösteren radikal grup bulundururlar ve genellikle oksijen veya azot yoktur. ► Nonpolar R grupları, proteinlerin sulu çözeltilerde globuler yapısının sudan kaçan iç kısmında yer almasına sebep olur. Nonpolar R grupları bu nedenle katlanmış bir proteinin iç kısmını doldurur ve üç boyutlu yapı kazanmasına yardımcı olur. Nonpolar R grubu: Proteinin iç kısmında Yüklü/polar R grubu: Proteinin dış yüzünde + Yüklü ve polar gruplar + + su ile hidrojen bağı yaparlar. + + + +  HAYATTA KAZANAN??? ZEKİ ÇALIŞKAN DÜRÜST ----- Tadından yenmez ZEKİ ± ÇALIŞKAN ----- Koşarak uzaklaş… ZEKİ DÜRÜST ----- ??? ????? ÇALIŞKAN DÜRÜST ----- Alanin Non polar ve düz zincirli R grubu --- CH3 Valin, Lösin, İzolösin Alifatik ve non polar Dallı zincirli aminoasitler MSUD(Akçaağaç şurubu hastalığı) Yıkım bozukluğu Kan ve idrarda bu aa’ler ve metabolitleri birikir. İdrarda karakteristik koku Prolin Alfa C’da imino grubu Posttranslasyonel modifikasyonla --- Hidroksiprolin (Kollajen sentezi) Fenilalanin Non-polar ve aromatik Tirozin öncülü Fenilketonüri Fenilalanin metabolize edilemez. Fenilalanin metabolitleri idrarda birikir. Nörolojik ve dermatolojik problemler Küçük kafa yapısı (Mikrosefali) Nefes ve idrarda küf kokusu (fare leşi) (mouse-like odor in urine)  Topuk Kanı Örneği ile Yapılan Yenidoğan Tarama Testinin Ülkemizdeki Tarihçesi Fenilketonüri ---- 1994 (1986 lokal bazda başlamış) Konjenital hipotiroidi ---- 2006 Biotinidaz eksikliği ---- 2008 Kistik fibrozis ---- 2015 İçke S, Genç RE. Topuk Kanı Örneği ile Yapılan Ulusal Yenidoğan Tarama Testleri ve Önemi, J Pediatr Res 2017; 4(4):186-90 Triptofan Non-polar ve aromatik Aromatik aminoasitler ultraviyole ışığı absorbe ederler. Metiyonin Non-polar ve alifatik. S içerir!!!  Polar (elektronlar eşit olmayan bir şekilde dağılmış), fakat yüksüz R gruplu amino asitler Glisin En küçük aa Proteinlerin hidrofilik/hidrofobik alanlarında bulunabilir. Asimetrik C yok! Porfirin ve hem yapısının öncülü!  Serin, Treonin ve Tirozin Polar aa’ler Serin ve treonin alifatik, tirozin aromatik Hidroksilli aa’ler Enzimlerin fosforillenmesinde görevliler!!! Enzimler fosforillenerek ya da fosforu koparılarak düzenlenebilir!!! Sistein -SH grubu zayıf polar özellik gösterir--- Hidrofilik En önemli özelliği --- Protein yapısındaki disülfit bağlarının yapısına katılması!!! Disülfit köprüler birçok proteinde meydana gelir ve proteini stabilize eder. İnsülin Asidik Yan Zincirli Amino Asitlerin Amidleri Asparajin ve Glutamin  Yan zincirlerinde yük taşımazlar.  Fakat amid grupları nedeniyle polar özellik gösterirler. Asidik R gruplu(Negatif yüklü) aminoasitler Aspartat (Asp, D), -pozisyonunda ikinci bir karboksil grubu, Glutamat (Glu, E), - pozisyonunda ikinci bir karboksil grubu içeren amino asittirler. Proton vericidirler. Nötral pH’da yan zincirler tamamen iyonize olarak karboksilat (-COO-) taşıdığından fizyolojik pH’da negatif yüklüdürler.  Bazik R gruplu (pozitif yüklü) amino asitler  Lizin (Lys) --- Alifatik zincirde -pozisyonunda ikinci bir amino grubu içeren amino asittir (Hidroksilizin --- Kollajen sentezi) Arjinin (Arg) --- Pozitif olarak yüklü guanidino grubu içeren amino asittir. Histidin (His) --- İmidazol grubu içeren amino asittir  Yan zincirleri proton alıcıdır.  Fizyolojik pH’da lizin ve argininin yan zincirler tamamen iyonize olarak pozitif yüklüdürler. Histidin Beta C’da imidazol halkası taşır. Fizyolojik pH’da tampon görevi yapan tek aminoasittir. Hemoglobinin H+ iyonu bağlamasını yapısındaki histidin sağlar. Standart olmayan aminoasitler Translasyon sonrası değişikliklerle oluşurlar. Hidroksiprolin Hidroksilizin Desmozin Metillizin Gama-karboksiglutamat Sentezlenmekte olan zincire bunlar katılamaz!!! Gama-karboksiglutamat Glutamatın gama C’una bir karboksil daha eklenmesiyle oluşur. Bu nedenle R grubu fizyolojik pH’da iki negatif yük taşır ve Ca++ gibi pozitif yüklü iyonların o proteine bağlanmasını sağlar. Pıhtılaşma faktörleri, bu aa’nın bulunduğu proteinlerdir. Gama-karboksiglutamat oluşumu, K vitaminin katıldığı bir reaksiyonla gerçekleşir. Yenidoğan K vitamin eksikliği!!! Selenosistein 21.standart aa Selenyum içerir. Translasyon esnasında sentezlenir fakat kendine özgü tRNA’sı yoktur. Serin aa’ne spesifik bir seril-tRNA aracılığı ile selenyumun translasyon aşamasında bağlanmasıyla oluşur.  Expanding Genetic Code:Expanding Genetic Code: Selenocysteine and PyrrolysineSelenocysteine and Pyrrolysine Submitted to: Submitted by: Dr. Jawaid Ahsan Shweta Kumari (Dept. Of Biological Science) M.Sc Bioinformatics 2nd semester Roll no- 21 Session: 2014-16 Pyrollysin 22. aa  Expanding Genetic Code:Expanding Genetic Code: Selenocysteine and PyrrolysineSelenocysteine and Pyrrolysine Submitted to: Submitted by: Dr. Jawaid Ahsan Shweta Kumari (Dept. Of Biological Science) M.Sc Bioinformatics 2nd semester Roll no- 21 Session: 2014-16