Makromolekller-II (Protein-nkleik asit) DK PDF

MAKROMOLEKÜLLER-II (PROTEİNLER VE NÜKLEİK ASİTLER) Didem KELEŞ  ÖĞRENME HEDEFLERİ Nükleotid ve nükleik asitlerin yapı ve biyolojik fonksiyonu Satral (merkezi) dogmanın aşamaları Amino asitlerin yapısı ve türleri Protein yapı düzeyleri ve biyolojik fonksiyonları Denatürasyon k...

MAKROMOLEKÜLLER-II (PROTEİNLER VE NÜKLEİK ASİTLER) Didem KELEŞ  ÖĞRENME HEDEFLERİ Nükleotid ve nükleik asitlerin yapı ve biyolojik fonksiyonu Satral (merkezi) dogmanın aşamaları Amino asitlerin yapısı ve türleri Protein yapı düzeyleri ve biyolojik fonksiyonları Denatürasyon kavramı, Enzimlerin genel özellikleri Enzim aktivitesine etki eden faktörler Enzimlerin klinik önemi NÜKLEİK ASİTLER  NÜKLEİK ASİTLER Kalıtsal bilgiyi taşır ve aktarır. Nükleoditlerden (Monomer) oluşur: – Bir azotlu baz – Bir pentoz şeker – Fosfat Nükleotidlerin fosfodiester bağları (kovalent) ile bağlanmasıyla nükleik asitler (polimer): – DNA: Deoksiribonükleik asit – RNA: Ribonükelik asit NÜKLEOTİDİN YAPISI  NÜKLEOBAZLAR Timin sadece DNA’da ! Urasil sadece RNA’da ! RİBOZ VE DEOKSİRİBOZ DNA RNA  NÜKLEOTİD FONKSİYONU Nükleik asit öncülleri  DNA RNA Hücrede kimyasal enerjiyi taşırlar – ATP (Adenozintrifosfat) Hücresel haberleşmede aracıdırlar – cAMP (Siklik Adenozinmonofosfat) bir sinyal molekülüdür ATP  DNA İkili heliks (sarmal) yapı Çift zincirli – Hidrojen bağları Timin var – Urasil yok! Deoksiriboz Tam komplementer (İki iplikçik biribirinin tamamlayıcısı) RNA RNA –Yapı Tek zincir Timin yerine urasil ! Riboz Tek iplikçik RNA mRNA = mesajcı tRNA = transfer rRNA = ribozomal  MESAJCI RNA (mRNA) Protein sentezi için gerekli genetik bilgiyi nükleustaki DNA’dan sitoplazmadaki ribozomlara taşıyan RNA’lardır. Protein sentezi için kalıp görevi görür.  TRANSFER – TAŞIYICI RNA (tRNA) Protein sentezinde zincire katılacak amino asitleri ribozomlara taşır.  MERKEZİ DOGMA –SANTRAL DOGMA Hücredeki bilgi aktarım reaksiyonlarının tamamına santral dogma denir.  Transkripsiyon AA DNA Replikasyon (DNADNA) RNA işleme – Nükleus mRNA tRNA Transkripsiyon (DNAmRNA) Aminoasit – Nükleus Aktivasyonu Translasyon (mRNAProtein) Ribozom – Ribozom Translasyon sonrası Translasyon – ER, Golgi vs… PROTEİNLER  AMİNO ASİTLER Amino asitler, proteinlerin temel yapı taşlarıdır. Doğada 300’den fazla amino asit ! İnsan vücudundaki proteinlerin yapısına katılan 20 temel amino asit Genetik materyal olan DNA tarafından kodlanır  AMİNO ASİT YAPISI Her amino asidin ortak özelliği; aynı karbon atomuna (alfa) bağlı – 1 adet karboksil grubu (COOH) – 1 adet amino grubu (NH2) – 1 adet hidrojen atomu (H) – 1 adet fonksiyonel grup (R) FARKLILIK KATAR  AMİNO ASİT YAPISI Fizyolojik pH’da (pH ∼7.4) amfifilik karakterli: – karboksil grubundan bir proton ayrılır COOH  COO- + H+ – amino grubu ise protonlanır. NH2 + H+  NH3+  AMİNO ASİTLERİN SINIFLANDIRILMASI Yan grupların özelliklerine göre; 1. Apolar amino asitler, 2. Yüksüz ve polar amino asitler, 3. Pozitif yüklü (bazik) amino asitler, 4. Negatif yüklü (asidik) amino asitler.  APOLAR AMİNO ASİTLER Proton bağlamayan ya da vermeyen, hidrojen bağı ya da iyonik bağlara katılmayan yan zincir Hibrofobik etkileşimler kurar. Sulu çözeltilerde nasıl davranır? 1. Glisin 6. Metiyonin 2. Alanin 7. Triptofan 3. Valin 8. Fenilalanin 4. Lösin 9. Prolin 5. İzolösin  YÜKSÜZ VE POLAR AMİNO ASİTLER Fizyolojik pH’da (pH ∼7.4): Net yük = 0 Hidrojen bağı oluşumuna katılabilen yan grupları vardır. 1. Serin 4. Tirozin 2. Treonin 5. Asparagin 3. Sistein 6. Glutamin  SİSTEİN VE DİSÜLFİD BAĞI Disülfid (S-S) bağı: iki sisteinin sülfidril grupları (-SH) arasında Kovalent bağ! Protein yapısını stabilize eder.  POZİTİF VE NEGATİF YÜKLÜ AMİNO ASİTLER Asidik aa’ler, fizyolojik pH’da negatif yüklüdür. Bazik aa’ler, fizyolojik pH’da pozitif yüklüdür. Asidik : Bazik : 1. Aspartik asit 1. Lizin 2. Glutamik asit 2. Arginin 3. Histidin ESANSİYEL AMİNOASİTLER  PEPTİD BAĞI Amino asitler birbirlerine peptid bağları (kovalent bağ) ile bağlanır.  PEPTİDLER Amino asitlerin kısa polimerleridir. 2 aa - dipeptid 3 aa - tripeptid 12-20 aa - oligopeptid > 20 aa - polipeptid Glutatyon  PROTEİNLER Monomerleri: Amino asitler 20 farklı amino asit! Daha çok yapıda görev alırlar. Enerji de sağlar ancak primer görevi değildir…  PROTEİNLERİN BİYOLOJİK FONKSİYONLARI Enzimler  Ribonükleaz Düzenleyici proteinler  İnsülin Transport proteinleri  Hemoglobin Depo proteinleri  Miyoglobin Yapısal proteinler  Kollagen Kasılma proteinleri  Aktin, miyozin Bağışıklık  İmmünglobulin  PROTEİNLERİN ÜÇ BOYUTLU YAPISI Proteinlerin üç boyutlu yapısı dört düzeyden oluşur. 1. Primer (Birincil) yapı 2. Sekonder (İkincil) yapı 3. Tersiyer (Üçüncül) yapı 4. Kuaterner (Dördüncül) yapı  PRİMER YAPI Bir proteindeki amino asit dizilimi primer yapıyı oluşturur. Bu yapıda amino asitler birbirlerine peptid bağı ile bağlıdır. KOVALENT BAĞ!  SEKONDER YAPI Peptid bağındaki atomları arasında hidrojen bağları oluşur. 1. α-heliks 2. β-tabaka Bu yapıya yan gruplar katılmaz. α-heliks β-tabaka  TERSİYER YAPI Proteinin temel üç boyutlu yapısını oluşturur. Sekonder yapıların bir araya gelmesi ve amino asitlerin yan grupları (R) arasındaki kimyasal bağlarla üç boyutlu yapısını kazan ması sonucu ortaya çıkar. Tek bir polipeptit zinciri  yani tek alt birimli  TERSİYER YAPI Tersiyer yapıya katılan bağlar: Kolavent olmayan etkileşimler – Hidrojen bağları, – İyonik etkileşimler, – Van der waals etkileşimleri, – Hidrofobik etkileşimler Kovalent bağlar: Disülfit bağı  KUATERNER YAPI İki ya da daha fazla polipeptid zinciri içerir. Amino asitlerin yan grupları (R) arasındaki kimyasal bağlar (kolvalent ve kovalent olmayan) rol alır. Yani çok alt birimlidir. İki alt birim  dimer Üç alt birim  trimer Dört alt birim  tetramer… PROTEİNLERİN ÜÇ BOYUTLU YAPISI Primer yapı: Peptid bağı (Kovalent) Sekonder yapı: Hidrojen bağı (Kolavent olmayan) Tersiyer yapı: Hidrojen bağları, iyonik etkileşimler, van der waals etkileşimler ve hidrofobik etkileşimler (Kolavent olmayan) ve disülfit bağı (kovalent) Kuaterner yapı: Hidrojen bağları, iyonik etkileşimler, van der waals etkileşimler ve hidrofobik etkileşimler (Kolavent olmayan) ve disülfit bağı (kovalent)  DENATÜRASYON Üç boyutlu yapının bozulması Peptid bağları bozulmaz! Sekonder ve tersiyer yapıyı bir arada tutan bağların ortadan kalkması – Hidrojen bağı – İyonik etkileşimler – Hidrofobik etkileşimler – Disülfit bağları  DENATÜRASYON Isı – Hidrojen bağları pH – İyonik etkileşimler – Hidrojen bağları Tuz konsantrasyonu – İyonik etkileişmleri Apolar çözgenler – Hidrofobik etkileşimler  PROTEİN SINIFLARI (YAPI) Fibröz (Lifsel) Proteinler Globüler (Küresel) Proteinler Uzun-ince Küresel Genelde yapısal Genelde fonksiyonel Suda çözünmez Suda çözünür Kollajen, Keratin, Enzimler, Hemoglobin, Fibrin, Myosin… İnsülin, Antikorlar…  OKSİJEN BAĞLAYAN PROTEİNLER Miyoglobin ve hemoglobin  oksijen bağlayan proteinler Globüler Hem ve Fe2+ grubu taşır. HEM YAPISI  HEMOGLOBİN O2 ve CO2 taşıyıcısı Akciğerlerde oksijen bağlar ve kapillerlerde serbestleştirir. Tetramer (Kuaterner yapı)  ORAK HÜCRE ANEMİSİ Hemoglobinde mutasyon Glubüler  Fibröz Çözünürlük düşer ve çökelti oluşur. Eritrositlerin şeklini bozar ve tıkanmalara neden olur.  MİYOGLOBİN Miyoglobin  oksijen depo proteini Kırmızı kas dokusunda oksijen deposu Monomer (Tersiyer yapı) ENZİMLER  ENZİM Reaksiyon hızını artıran biyolojik katalizörler! Çoğunlukla protein yapıda Katalitik fonksiyonu olan RNA’lar  Ribozim Her enzim 1 sn’de 100-1000 substratı ürüne dönüştürebilir. Reaksiyon sonrası tükenmez - sabit kalırlar  ENZİMATİK KATALİZ Substrat: enzimatik reaksiyona katılan Ürün: enzimatik reaksiyondan çıkan Aktif merkez: enzimde katalizin gerçekleştiği bölge  SPESİFİTE (ÖZGÜLLÜK) Enzimler, substratlarını seçerler  spesifiktirler. Tek tip kimyasal reaksiyonu katalizlerler. Spesifiklikleri üç boyutlu yapı ile kontrol edilir: Substratın, enzimi ile uyumu önemli!  ENZİMLERİN SINIFLANDIRILMASI 1. Oksidoredüktaz  İndirgenme ve yükseltgenme reaksiyonları 2. Transferaz  Metil, fosfat glikozil gibi fonksiyonel grup transferi 3. Hidrolaz  C-C, C-O, C-N, P-O vb bağların hidrolizi (H2O kullanır) 4. Liyaz  C-C, C-O, C-N gibi bağların yıkımı 5. İzomeraz  Geometrik ve yapısal değişiklikler (İzomerizasyon) 6. Ligaz  ATP kullanarak moleküllerin birbirine bağlanması ENZİM AKTİVİTESİNİ ETKİLEYEN FAKTÖRLER 1. Enzim ve Substrat miktarı 2. Sıcaklık 3. Ortamın pH’sı 4. Aktivatörler 5. İnhibitörler SICAKLIK ve pH SUBSTRAT KONSANTRASYONU  İNHİBİTÖRLER Enzim aktivitesini baskılayarak kontrol eden bileşenler Substratın aktif merkeze bağlanmasını engellerler.  İZOENZİMLER Aynı reaksiyonu katalizleyen farklı primer yapıya sahip – Doku-organ spesifik olabilir – Aktivite düzeyleri farklı olabilir – İnhibitörleri farklı olabilir  ENZİMLERİN KLİNİK ÖNEMİ Normalde hücrede bulunan bir enzim, hücre zarı hasar görürse hücre dışına çıkar ve kana karışır. Serumda enzim aktivitesi doku hasarının bir göstergesi olarak incelenir Karaciğer fonksiyon testleri – AST – ALT – ALP Doku spesifik hasar tespiti: izoenzimler TEŞEKKÜRLER Insert the title of your subtitle Here