Amino Asitlerin Yapı ve Özellikleri, Peptidler PDF

AMİNO ASİTLERİN YAPI, ÖZELLİKLERİ, PEPTİDLER Prof.Dr. Fatih ÖZÇELİK Tıbbi Biyokimya Uzmanı Sağlık Bilimleri Üniversitesi 1/74  Dersin İçeriği I. Tanım II. Genel Bilgiler III. Amino Asitlerin Yapısı IV. Sınıfla...

AMİNO ASİTLERİN YAPI, ÖZELLİKLERİ, PEPTİDLER Prof.Dr. Fatih ÖZÇELİK Tıbbi Biyokimya Uzmanı Sağlık Bilimleri Üniversitesi 1/74  Dersin İçeriği I. Tanım II. Genel Bilgiler III. Amino Asitlerin Yapısı IV. Sınıflandırılması-İsimlendirilmesi V. Modifiye Amino Asitler VI. Esansiyel Amino Asitler VII. Amino Asitlerin İyonlaşması, Asidik-Bazik Davranışı VIII. Alanin-Histidin Titrasyonu IX. Protein Sindirimi X. Sistinüri 2/74  Dersin Önemi ve Hedef ▪ Amino asitler, hayati fonksiyonlarımızın gerçekleşmesine imkan tanıyan enzimleri, hormonları ve vücudumuzdaki tüm proteinleri oluşturan yapı taşlarıdırlar. ▪ Hedefimiz hücrelerin ana maddelerini oluşturan amino asitlerin yapısını, özelliklerini ve fonksiyonlarını kavramak ve klinik tanıda kullanımlarını anlamaktır. 3/74  GENEL BAKIŞ TANIM: ▪ Amino asitler, vücudumuzun önemli bir kısmını oluşturan spesifik biyolojik işlevleri olan proteinlerin yapı taşlarıdır. ▪ Canlıların temel yapısını teşkil eden amin ve asit gruplarına sahip maddelerin esas adıdır. ▪ Karbonhidrat ve yağlarda olduğu gibi karbon (C), hidrojen (H), oksijen (O) yanı sıra azot (N) atomlarından ve bazen de kükürtten (S) oluşmaktadır. 4/64  GENEL BİLGİLER ▪ Doğadaki amino asit çeşidi 300’den fazladır. ▪ Sadece memeli proteinlerinin yapısında 20 çeşit amino asit (standart amino asitler) vücudumuzun genetik materyali olan DNA tarafından kodlanır. ▪ Polipeptitlere/proteinlere dahil olan 22 çeşit proteinojenik veya doğal aa. vardır. (Standart + Selenosistein + pirolizin) ▪ Amino asitlerin oluşturduğu proteinler canlı bir hücrenin kuru ağırlığının yaklaşık % 50’sini oluşturur. ▪ Organizmanın ihtiyaç duyduğu 3 makro besin grubu içinde yer alan proteinlerin yapı taşı, amino asitlerdir. 5/74 ▪ Bütün canlılardaki karbonhidratların ve lipitlerin yapıları benzerdir. Ancak her canlı kendine özgü proteinler taşır. ✓ Örneğin bakterideki bulunan bir protein sıcak kanlı bir hayvanda yabancı madde olarak algılanır. ◼ Her amino asitin DNA’da 3 nükleotidden (4 çeşit nükleotit) oluşan en az bir çeşit kod’u vardır. ◼ Bir protein sentezi için en çok 62 çeşit kodon (1 başlatıcı: AUG ve 1 stop: UAA, UAG, UGA) görev alabilir. ◼ Tüm aa.ler için t-RNA’da toplam 61 çeşit antikodon vardır. ◼ Proteinlerin içerisinde farklı sayıda ve dizide aa. bulunur. 6/74  PEPTİD ve PROTEİN YAPILARI ◼ Glikoliz, TCA ve HMP siklusu, porfirinlerin ve üre biyosentezinde görevli enzimler ◼ Hormonlar ◼ Peptid yapılı glikoprotein hormonlar; Peptid Yapılı Hormonlar Ön Hipofiz Arka Hipotalamik Periferik Hipofiz FSH, LH, TSH, ADH, GnRH, TRH, İnsülin, Glukagon, GH, Prolaktin, Oksitosin GHRH, PTH, Kalsitonin, ACTH, MSH Somatostatin, Relaksin, İnhibin, CRH Eritropoetin ◼ Amino asit türevi hormonlar: Tiroid (T3, T4), adrenal medulla hor. (E, NE ve Dopamin-Tyr, Seratonin-Trp), Epifiz-Pineal gland hormonu (Melatonin-Trp). ◼ Hormon salgılatan faktörler ◼ Grelin (28 AA)- GH’u uyaran reseptör için spesifik ligand 7/74 ❑ Nöromodülatörler (P maddesi: Substance P): 11 aa, ✓ Ağrılı uyaranın birinci duysal nörondan ikinci duysal nörona taşınmasında görev alır. ✓ Afferent nöronların uçlarında yüksek yoğunlukta bulunur. ❑ Nörotransmitterler: (+) ✓ GABA:γ-aminobutirat ❑ Glutamat’ın dekarboksilasyonu ile GABA oluşur. ❑ İnhibitör, hiperpolarisasyon, iyon kanalları kapalı ❑ Hücre membranındaki Ca++ ve Na+ kanallarını kapatarak Ca++ ve Na+ girişini azaltırlar. Böylece negatif potansiyeli arttırarak hücrenin hiperpolarizasyonuna neden olurlar. ✓ Glutamik asit ❑ Eksitatör, depolazizasyon, iyon kanalları açık 8/74  Amino Asitlerin Yapısı-1 ▪ Amino asitlerde, amino (-NH3+) ve karboksil grubu (-COOH) ▪ Amino ve karboksil grubunun bağlı olduğu karbon (C) atomuna alfa (α) C denir. ▪ Alfa-C, yan gruplarına kovalent bağla bağlı. ◼ Cα’na bağlı yan zincir, R ile gösterilir (Glisin hariç). ◼ Yukarıdaki genel yapı 19 amino asit için geçerlidir, prolin bir “imino asit”tir. Amino grubu yoktur. ◼ Prolin, Ninhidrin ile reaksiyon vermez. 9/74  Amino Asitlerin Yapısı-2 ▪ Proteinlerin oluşumunda karboksil ve amino gruplarının hepsi peptid bağı yapısına katılırlar, ▪ Peptid bağı (hidrojen bağları hariç) kimyasal reaksiyonlarda yer almazlar. ▪ Bu yüzden amino asidin rolünü R-grupları belirler. ▪ R grubu: ✓ Hidrojen, ✓ Alifatik hidrokarbon ✓ Heterosiklik bir grup olabilir. 10/74  A-Standart Amino Asitlerin İsimlendirmesi -Özel isimler verilerek: (Glisin, Alanin, Valin, Lösin, İzolösin, Fenil Alanin, Triptofan, Metionin, Prolin, Serin, Treonin, Tirozin, Asparagin, Glutamin, Sistein, Aspartat, Glutamat, Histidin, Arginin, Lizin) -Üç harflik kısaltmalar (Gly) -Tek büyük harften oluşan semboler 11/74  Amino Asitlerin Sınıflandırılması A. Standart (primer, normal) protein yapısına giren amino asitler: B. Standart olmayan Modifiye amino asitler: -Ko-translasyonel ve -Posttranslasyonel *Amino asitler yan zincirin özelliklerine göre ya da polaritelerine göre de sınıflandırılırlar. 12/74  Amino asitlerin R-grubuna Göre Sınıflandırılması R grubunun yapısı A Alerin Sudaki büyüklüğü hidrofilik/hidrofobik çözünürlüklerini elektrik yükü (polar / nonpolar) etkiler 1. Nonpolar Amino Asitler 2. Polar Amino Asitler ▪ Yüksüz polar yan zincirli ▪ Asidik polar yan zincirli ▪ Bazik polar yan zincirli 13/74  1-Nonpolar Amino Asitler Metiyonin, adenozil nükleozidi ile bağ yaparak (S-adenozil metionin) metilasyon reaksiyonlarında metil vericisi olarak görev yapar. Metiyonin - SH grubu, metil grubuyla bloke olduğundan, tamamen hidrofobiktir. 14/74  1-Nonpolar Amino Asitler Bu AA’lerin R grupları fizyolojik PH’da iyonlaşmazlar Proton alışverişi yapmazlar. Hidrojen ve iyonik bağların yapısında yer almazlar. Sadece Van der Walls etkileşiminde bulunurlar. Bu aminoasitler proteinin iç kısımla yerleşip hidrofobik etkileşimle üç boyutlu yapıların kazandırılmasını sağlarlar 15/58  2-Polar Amino Asitler-Yüksüz Serin, serin hidroksi metil transferaz ile glisine dönüşebilir. Serinin hidroksimetil grubu tetrahidrofolat’a aktarılır. Sülfidril Tiyol Ser ve Thr -OH grupları zayıf asidiktir. -OH yan zincir bir çok enzimin aktif bölgesini oluşturur. Ser, Thr ve Tyr, enzimlerin Benzen fosforilasyon ve defosforilasyon reaksiyonlarına katılırlar. Enzimlerin fosforillenmesi enzimleri aktive veya inhibe edebilir. Sistein de fosforilasyon reaksiyonlarına katılabilir. 16/58  2-Polar Amino Asitler-Asidik Asidik Yan Zincirli Amino Asitlerdir Monoamino dikarboksilik aminoasitler pH 7’de iyonlaşır, negatif yüklü Gıda katkı maddesi monosodyum tuzu (monosodium glutamat: Çin tuzu) tat ve aroma arttırıcı olarak kullanılır. Hazır çorba, cips, konserve ve soslarda sıklıkla kullanılır 17/74 Monosodyum Glutamate (MSG), Glutamik asidin sodyum tuzudur ve gıda endüstrisinde yaygın olarak kullanılan ve ‘Umami’’ adı verilen bir tat artırıcıdır. Yemekleri daha lezzetli kılmak için kullanılır. Doğal ve Sentetik Kaynaklar: MSG, bazı yiyeceklerde doğal olarak bulunur (örneğin, soya sosu, parmesan peyniri, domates), ancak ticari olarak da fermantasyon yoluyla üretilir. 18/74  Glutamat Reseptöleri Obezite Çin restaurant sendromu Üreme anormallikleri Hipotalamus sinyalleme kaskad değişimi, leptin etkisini bozar, Ensede yanma, her iki kolda Stoma hücrelerinin ve bazal lezzeti arttırır, IL-6'yı arttırır, TNF- kabarcıklar, göğüs ağrısı, yüz ve membranın bozulması, alfayı arttırır, resistini arttırır, leptini boyunda kızarıklık, sıcak yumurtalıklardaki teka foliküllerinin arttırır, glukoz toleransını bozar, hissetme, terleme, mide bulantısı hücresel hipertrofisi, oksidatif stres, insülini arttırır hissi, baş dönmesi ve senkop DNA hasarı, protein modifikasyonu. Nörotoksin Alzheimer hastalığı, beyin tm, sizofreni, demans, anksiyete, Tourette sendromu, multible skleroz, epilepsi, parkinson 19/74  2-Polar Amino Asitler-Bazik Bazik Yan Zincirli Amino Asitlerdir Nötr pH da + yüklüdürler diamino, monokarboksilik Lösin ve lizin saf ketojeniktir. Arginin; üre sentezinde Guanido görev alır ve nitrikoksit (NO) kaynağıdır. İmidazol Histidin ve Arginin yarı esansiyel AA. Tamponlama gücü en yüksek olan aa. Histidindir. Bulunduğu ortam + yüklü ise kendi – (negatif) hale gelerek ortamı nötralize eder. Hemoglobin (Hgb) yapısında yer alır ve O2 taşınmasına aracılık eder. 20/58  2-Polar Amino Asitler-Bazik ◼ Bir epigenetik modifikasyon olan histon metilasyonu, spesifik olarak lizin ve arginin kalıntıları üzerinden gerçekleşir. ◼ Histon metilasyonu, gen ekspresyonunu düzenleme, kromatin yapısını değiştirme ve hücresel farklılaşma gibi bir dizi biyolojik süreci etkiler. Bu hücrelerin farklı fonksiyonlara sahip olabileceğini belirleyen önemli bir mekanizmadır. ◼ Histon asetilasyonu gen transkripsiyonunu teşvik ederken, histon metilasyonu gen transkripsiyonunu önler veya bazen aktive eder. 21/58  Amino asitler yan zincir yapılarına göre sınıflandırılabilirler Alifatik amino asitler Aromatik amino asitler (Aromatik amino asitler halka yapısı olan amino asitlerdir) Benzen Halkalı İndol Halkalı İmidazol Halkalı Pirol Halkalı Fenilalanin Triptofan Histidin Prolin Tirozin Prolin siklik yapida olmasına rağmen alifatik özelliktedir. Glisine zıt olarak, protein yapısında bulunduğu yerde, yapısal fleksibiliteyi azaltır 22/58  Aromatik AA, Ksantoprotein Reaksiyonu Fenilalanin, tirozin ve triptofan gibi aromatik amino asitler nitrik asit (HNO₃) ile reaksiyona girerek sarı renk oluştururlar. Bu ortama baz ilave edilirse portakal rengine dönüşür Ksantoprotein Deneyin yapılışı: a. Bir deney tüpüne 2 mL protein (yumurta albumini) çözeltisi alınır. Üzerine 1 mL derişik HNO₃ konur ve karıştırılır. b. Protein çözeltisinde oluşan beyaz renkli çökelek; ısıtıldığında sarı renkli bir bileşiğe dönüşür. c. Soğutulduktan sonra %33 lük NaOH damla damla ilave ediler ise, çökeleğin renginin sarıdan portakala dönüşür. 23/58  Amino Asitlerin Peptid Bağı Yapısı-3 ▪ Amino asitlerin birleşmesiyle oluşan peptid bağı, bir dehidrasyon sentezidir (kondensasyon tepkimesi). Birleşme sonucu 1 H2O molekülü salınır ▪ Peptid zincirini oluşturan her amino asid birimine rezidü (kalıntı) denir. ▪ Amino asit bileşenlerinin okunması, amino ucundan başlar. Her amino asidin sonuna “il” eki getirilir ve karboksil ucundaki aynen okunur. o Ör: NH2-(Ala-Gly-Leu)-COOH tripeptidi, “alanil-glisil-lösin” şeklinde okunur. 24/75  Amino Asitlerin Yapısı-3 ▪ 1930’da Linus Pauling ve Robert Corey x-ışını kristallografi çalışmalarında peptid bağlarının trans formunda ve dönemeyen (rijid) düzlemsel bir yapıya (kısmi çift bağ özelliği) sahip olduğunu buldular. ▪ Peptid bağının uzunluğu 1.32 A0 dur. ( C-N tekli bağı 1.49 A0, C=N çift bağı 1.27 A0 uzunluğunda) Prolin hem cis hem transpeptit bağı yapar. 25/75 Çift bağların eksen etrafında dönmeleri sınırlı olduğundan, peptit bağı oluşumuna katılan grupların atomları (3C, O, N ve H atomları) aynı düzlemde bulunurlar; peptit bağı, rijit ve düzlemseldir: Peptit bağlarındaki rezonans veya mezomeri nedeniyle C- N bağı %50 çift bağ niteliği kazanmıştır. 26/58  Disülfit Bağı ▪ Sistein yan zincirinde bir sülfidril (tiyol, -SH) grubu içerir. ▪ 2 sülfidril grubu kovalent bağla bir araya gelerek H+ kaybetmeleri sonucu disülfit bağı oluşur. Oluşan yeni molekül Sistin adını alır. ▪ Disülfit bağı daha çok hücre dışına salınan proteinlerde (insülin gibi) görülürler. ▪ Yan zincirler içinde (–SH) grubu en reaktif olandır. Bu özellik birçok enzim tarafından kullanılır. ▪ Sisteinin tiyol grubu birçok metal iyonu (Cu, Fe, Zn, Mo, Mn) ile değişen kararlılıkta kompleksler oluşturur. -S-S- köprüleri protein içinde sonradan oluşan tek kovalent bağdır. İnsülin 27/75  Disülfit bağı, (–SH) gruplarının hava ile temas etmesi ve oksitlenmesi sonucu oluşur. Proteini daha kararlı ve dayanıklı hale getirir. Proteinlerde ikincil ve üçüncül yapıyı oluşturacak katlanmaları yaparlar Sistein, en fazla yapısal proteinlerde bulunur (ör; keratin). γ-glutamilsistein sentetaz oksidasyon NADP NADPH Vit B2 GReduktaz GPx Se H2O2 2H2O 28/75  Hidrojen bağı ▪ Hidrojen bağları, bir polipeptit zincirdeki bir peptit düzleminde bulunan oksijen atomu ile diğer peptit düzlemindeki azotun H atomu arasında oluşan zayıf bağlardır. 29/58  İyon bağı İyon bağları, polipeptit zincirlerindeki asidik ve bazik amino asit kalıntılarının fonksiyonel gruplarının fizyolojik pH’da tamamen veya kısmen iyonlaşmısı sonucu, Tuz Köprüsü elektrostatik çekim kuvveti ile (COO−⋅⋅⋅⋅⋅⋅H3N+) oluşan bağlardır. Aminoasitler tuz benzeri yapıları nedeniyle kararlı, kristal yapıdadır ve genellikle suda çözünürler. Aminoasitlerin alkoldeki çözünürlüğünün düşük olması, aminoasitlerin polar karakterlerinden kaynaklanmaktadır. 30/58  Hidrofob bağlar (Apolar bağlar) ▪ Polipeptit zincirindeki amino asit kalıntılarının metil, alifatik ve siklik grup gibi apolar kısımları arasında (aralarında geçici bir polarite göstermelerinin sonucu) ortaya çıkan, Van der Waals-London çekme kuvveti olarak bilinen zayıf çekme kuvvetine sahip (CH3⋅⋅⋅⋅⋅CH3) bağlardır. ✓ Hidrofobik etkileşimler gerçek bağ değildirler, e- paylaşımı yoktur. ✓ Hidrofobik etkileşimler proteinlerin iç kısımlarının kararlı olarak devamlılığını sağlar. 31/58  Amino Asitlerin Yapısı ◼ Amino asitlerin α-C atomu, 4 farklı yer değiştiren gruba sahiptir (şiral veya asimetrik karbon, Glisin hariç). ◼ Bu nedenle, aynı molekül yapısına sahip ancak uzayda duruş şekilleri farklı steroizomerler oluştururlar. 19 amino asidin steroizomerleri vardır. ◼ AA’ler ayna görüntüsü birbiri ile çakışmayan iki formda düzenlenebilir (enantiyomer. ◼ Polarize ışığı sağa ve sola çeviren D (dexrorotator) ve L (levorotator)- gliseraldehide benzerliklerine göre AA, D ve L serisine dahildir. ◼ Canlı organizmalar daima L-amino asitleri kullanırlar. ◼ D-amino asitleri ise genellikle bakterilerin hücre duvarlarında bulunurlar (D-glutamik asit vb). COO- | H3N+– Cα – H | R α-amino karboksilik asit 32/75 Amino Asitlerin Ayna Görüntüleri The alpha carbon is chiral Amino asit steroizomerlerinin ayna görüntüleri çakışmaz. 33/58  Amino Asitlerin Yapısı-9 ▪ Amino asitlerin bir kısmı kısa zincirli organik asitlerin (yağ asiti) türevidirler. o --asetik asit, (glisin) o --propiyonik asit, (alanin) o --bütirik asit, (treonin) o --valerik asit, (valin) o --kaproik asit, (C6H12O2) (lösin) ▪ Fizyolojik pH’da, amino asitlerin amino grubu proton taşır ve pozitif yüklüdür; karboksil grubundan ise proton ayrılmıştır ve negatif yüklüdür. COO- COO- COO- COO- COO- | | | | | H3N+– Cα – H H3N+– Cα – H H3N+– Cα – H H3N+– Cα – H H3N+– Cα – H | βCH | | | | H CH3 CH3 – βCH –OH CH3 – βCH –CH3 | α-amino β- CH3– γCH –CH3 α-amino α-amino hidroksi bütirik α-amino α-amino asetik asit propiyonik asit asit izovalerik asit izokaproik 34/49 asit  Amino asitler-özet ◼ Asimetrik karbon atomu içeren moleküller, Şiral moleküllerdir. α-C atomu 4 değişik grup bağlanmıştır. ◼ Steroizomerler; aynı molekül yapısına sahip ancak uzayda duruşları, şekilleri farklı moleküllerdir. ◼ Amino asit steroizomerleri birbirleri üzerine çakışmayan ayna yansımalarına enantiomer denir. ◼ Glisinin hariç, 19 amino asidin steroizomerleri vardır ◼ D (dextro, Latin dexter, right, sağ) ve L (levo, Latin laevus, left, sol). 35/58  Amino asitler R grupları ile renk reaksiyonları 1) Millon tepkimesi: Fenil grubu bulunan fenilalanin ve tirozin gibi amino asitler, eser miktarda nitröz asit içeren nitrik asitte (HNO₃) çözülmüş cıva nitrat ile, ısıtmakla kırmızı renk verirler. 2) Pauly tepkimesi: Yapısında fenil veya imidazol grubu bulunan fenilalanin, tirozin, histidin gibi amino asitler, alkali ortamlarda sulfanilik asit ve sodyum nitrit karışımı ile tepkimeye girerlerse kırmızı renk verirler. 3) Sakaguchi tepkimesi: Yapısında guanidin grubu bulunan arjinin gibi amino asitler, alkali ortamda α-naftol ve sodyum hipoklorit karışımı ile tepkimeye girerse kırmızı renk verirler. 4) Hopkins Cole tepkimesi: Ttriptofan içeren proteinler, glioksalik asitle karıştırıldıktan sonra konsantre sülfürik asitle tabakalandırılır ise, iki maddenin temas yüzeyinde menekşe renkli bir halka meydana gelir. 36/58  Amino asitler R grupları ile renk reaksiyonları 5) Nitroprussiyat tepkimesi: Yapısında serbest sülfidril grubu bulunan amino asitler (sistein gibi), seyreltik amonyum hidroksitte (NH₄OH) çözülmüş sodyum nitroprussiyat ile kırmızı renk verirler. 6) Ehrlich tepkimesi: Yapısında indol grubu bulunan triptofan gibi amino asitler, sülfürik asitte çözülmüş p-dimetilaminobenzaldehit ile reaksiyona sokulursa kırmızımsı pembe bir renk oluşur. 7) Kurşun sülfür oluşumu tepkimesi: Yapısında tiyol (−SH) veya disülfit (−S−S−) grubu bulunan amino asitler NaOH ile kaynatıldığında H2S veya Na2S oluşur; ortama kurşun asetat çözeltisi ilave edildiğinde siyah renkli PbS çöker. 37/58  reaktif Sülfidril grubu zayıf asidiktir, polarize olabilir ve zayıf H bağı kurar. Alkali pH da kolaylıkla okside olurlar. İki sistein AA’teki sülfidril grupları bir disülfit bağı ile bağlanarak sistine dönüşürler. Protein zincirinde oluşan disülfid bağları, yapıyı stabilize eder 38/58 Esansiyel Amino Asitler 39/58  B) Modifiye Aminoasitler Ko-Translasyonel: t-RNA üzerinde sentezleniyor. Standart 20 temel amino asidin dışında, modifiye amino asit olarak değerlendirilen selenosistein ve pirolizin amino asitleri stop kodonu olarak bilinen sırasıyla UGA ve UAG kodonlarının t-TNA’da yeniden programlanması ile bazı proteinlerin yapısına doğal amino asitler olarak katılırlar. Post-Translasyonel: Protein sentezlendikten sonra aa üzerine yapılan modifikasyonlar 40/49 Bu amino asit L-Sistein’den farklı olarak kükürt atomunun yerine Selenyum atomu barındırır. Ko-Translasyonel Selenosistein (SEC) ✓ Protein sentezi esnasında t-RNA’dan ko-translasyonel olarak sentezlenir. ✓ 4 enzim sentezi sırasında, bu enzimlerin mRNA’sı farklıdır ve SECIS (SEC-Insertion Sequence) elementi içerir. ▪ Glutadyon peroksidaz, ▪ Tiyoredoksin redüktaz, ▪ 5’ Deiyodinaz, ▪ İyodotironin Deiyonidaz 41/71 Bu amino asit L-Sistein’den farklı olarak kükürt atomunun yerine Selenyum atomu barındırır. Selenosistein (SEC) ✓ Evrensel kodlamada bir stop kodonu (UGA) tarından kodlanır. ✓ Protein kodlamasında bu kodonun karşısına Serin t-RNA’sı gelir ve selenosistein sentezi gerçekleşir. ✓ Bu amino asit L-Sistein’den farklı olarak kükürt atomunun yerine Selenyum atomu barındırır. ✓ Adında sistein olmasına rağmen Serinden köken alır. 42/71 Bu amino asit L-Sistein’den farklı olarak kükürt atomunun yerine Selenyum atomu barındırır. Pirolizin ✓ Pirolizin’in yapısında bulunan yan zincirlere lipofil denir. ✓ Özel bir gen frenkasıyla modifiye edilmiş (mRNA, pirolizin yerleştirme dizisi (PYLIS) içerir) UAG-Stop kodon tarafından kodlanır. ✓ Pirolizin daha çok doğada bakteriler tarafından sentezlenir. ✓ Metan döngüsünde kullanılan bir enzimin (monometilamin metiltransferaz) yapısal parçası olarak kullanılmaktadır. 43/71  Post-Translasyonel Modifiye Aminoasitler Posttranslasyonel aa., protein sentezinden sonra değişime uğrayan amino asitlerdir. ▪ OH-Prolin; Tıp I Kollagen, Kemik ▪ OH-Lizin, Tendon, Kornea, Bitkide bulunmaz ✓ 3 alfa heliks zincirleri arasında ve bitişik tropokollajenler arasında hidrojen bağları vardır (OH-prolin). ✓ OH-lizinler, karbonhidrat yan zincirlerinin eklenme (glikozilasyon) yerleridir. 44/49  Post-Translasyonel Modifiye Aminoasitler 3-Metil Histidin γ-karboksi Glutamat Desmozin Desmozin; Elastin, 4 Lizin çapraz bağı 3-Metil Histidin, Aktin-myozin - Kas pr. γ-karboksi Glutamat: Pıhtılaşma (F-II: Protorombin aktif form) Taurin: Kaynağı sistein-Safra tuzu 45/73  Modifiye AA Modifiye aa. olan S-adenozil metyoninden metil gruplarının histonlara aktarılması histon metiltransferaz enzimi tarafından gerçekleştirilir. Belli amino asitler üzerinden metillenmiş olan histonlar epigenetik biçimde gen ifadesini etkinleştirebilir veya engelleyebilirler. Böylece aynı genetik diziye sahip hücreler, farklı ifade profilleri sergileyerek farklı fenotipler gösterirler. Epigenetik mekanizmalar, yer-zaman parametresine bağlı olarak, belirli genlerin ifade olmasını sağlarken belirli genlerin ifadesini de baskılamaktadır. 46/44  Histidin ve Arginin Yarı Esansiyeldir İnsanların büyüme döneminde besinsel açıdan esansiyel olan Histidin ve Arginin organizma tarafından sentezlenebilirse de, sentez edilen miktar normal büyümeye yetecek düzeyde değildir. 47/58  Histidin biyosentezi Histidin, erişkinlerde esansiyel değildir; riboz-5- fosfattan oluşan PRPP’tan bir dizi reaksiyon sonunda oluşur 48  Arginine biyosentezi Arginin, erişkinlerde esansiyel değildir; -ketoglutarattan bir dizi reaksiyon sonucu oluşan ornitinden üre döngüsünde ortaya çıkar 49/58  Arginin, toksik bir molekül olan NH3’ün üre olarak atılımında anahtar bir aminoasittir. NH3 + CO2 CPS-I Mitokondri H2N ― C=O | OPO3 Karbomoil Fosfat Aspartat OTC Argininosuksinat sentaz Glutamat semialdehit Ornitin Üre Siklusu Fumarat Üre Arginin Arjinaz 50/58  Arginine L-arjinin (2-amino-5-guanidino-pentanoik asit) katyonik, yarı esansiyel bir amino asittir. Ornitin, Prolin, Poliamin, Agmatin, Üre, Kreatin, Nitrik oksit (NO) ve Protein sentezinde bir öncü maddedir ARJİNİN Ornitin 51/58  Glutamin Toksik bir molekül olan NH3, glutamine aktarılarak non-toksik şekilde taşınır. NH3 önce -ketoglutarata aktarılarak glutamat oluşur, sonra bir NH3 daha aktarılır ve glutamin oluşur. Hiperamonyemide oral olarak verilen fenilbutirat suda çözünen fenilasetilglutamine dönüştürülerek NH3 atılımı sağlanmış olur. Fenil Asetat + NH3 Glutamin Fenil Butirat NH3 FenilAsetilGlutamin (idrarla atılır, toksik NH3 atılımı sağlanır) 52/58  Glisinin Metabolik işlevleri Çeşitli proteinlerin yapısına katılır. Kollajen yapısında en bol bulunan amino asittir (Gly-X-Y ). Purin bazlarının 4, 5, 7 nolu atomları glisinden gelir. Glisin + Süksinil-KoA → porfirinlerin ve hemin başlıca ön maddesidir. Glisin + argininin guanido grubu → Kreatine dönüşür. Safra asitleri (kolik asit ve kenodeoksikolik asit) ile konjuge olarak safra tuzlarını oluşturur (glikokolik asit, glikokenodeoksi kolik asit). Glikojenik bir aminoasittir. Glutatyonun (γ –glutamil-sisteinil-glisin) yapısına katılır. 53/58  Glisin; Süksinil-KoA ile birlikte porfirinlerin öncü maddesi ALA sentezinde kullanılır. Traylor JI et al. Molecular and Metabolic Mechanisms Underlying Selective 5-Aminolevulinic Acid-Induced Fluorescence in Gliomas. Cancers (Basel). 2021 Feb 2;13(3):580. 54/44  Glisin argininden guanido grubunu alarak kreatine dönüşür. Humm A, et al. Crystal structure and mechanism of human L-arginine:glycine amidinotransferase: a mitochondrial enzyme involved in creatine biosynthesis. EMBO J. 1997 Jun 16;16(12):3373-85. 55/44 Amino Asitlerde İyonlaşma ◼ Amino asitlerin amino gruplarının pKa = 9 civarı iken karboksil grupların pKa = 3 civarındadır. ◼ Hücre içi fizyolojik şartlar altında (pH 7 civarında), amino grupları (+), karboksil grupları (-) yüklüdür. 56/58  Amino Asitlerin Asit-Bazik Davranışı Bazik COO- Asidik COOH Proton donor COO- Acceptor| | | H3N+– Cα – H H3N+– Cα – H H2N– Cα – H | | | R R R PH7 Fizyolojik PH Net Yük= +1 Dipolar iyon: Zwitter iyon Net yük= -1 İzo elektrik nokta (pI) Net Yük = 0 -COOH grubunun oksijeni elektronları üzerine çeker ve nötral PH da bir proton vericisidir. Bu proton -NH2 grubunun N atomu tarafından tutulur. Molekül hem pozitif hem de negatif olur. Bu moleküllere zwitter iyon (melez iyon) denir. Zayıf asidik –COO- ve zayıf bazik NH3+ grubu/ iyonize olabilen yan zincir nedeniyle, hem serbest AA hem de peptid bağında yer alan bazı AA tampon olarak davranabilirler. 57/58  Zayıf asit (HA) ve onun konjuge bazının (A-) konsantrasyonları arasındaki kantitatif ilişki: Henderson-Hasselbach denklemi İyonlaşma sabiti Ka = [H+] [A-] HA H+ + A- Denge sabiti [HA] Ka [HA] = [H+] -log Ka [HA] = -log[H+] [A-] [A-] pH= pKa – log [HA] pH= pKa + log [A-] pH= -log[H+] [A-] [HA] pKa= -log Ka 58/58  İzoelektrik notka (pI) ◼ İzo, eşit, dengede demek ◼ İzo elektrik nokta, elektrik yüklerinin dengelendiği nokta demektir. ◼ İzoelektrik nokta, NET yükün SIFIR olduğu noktadır. 59/58  İzoelektrik notka (pI) Amino asitler içerdikleri amino ve karboksilik gruplarından dolayı hem asit hem de bazlarla nötrleşme tepkimesi verirler. Buna amfoter özellik denir. Çözeltinin amfoter özellik gösterdiği pH’ya izoelektrik nokta denir ve her aminoasit için spesifik bir değerdir. Bu özelliğinden dolayı elektroforez denilen aletle kolayca birbirinden ayrılırlar ve miktarları da belirlenebilir. 60/58  İzoelektrik notka ◼ pKCOOH=2,3 pI= pK1 + pK2 2 ◼ pKNH2 =9,1 pI= 2.3 + 9.1 = 5,7 2 pH 5,7 de bu aminoasit çözeltisindeki aminoasitlerin net yükü nedir? pH 8,5 de bu aminoasit çözeltisindeki aminoasitlerin net yükü nedir? pH 4,0 de bu aminoasit çözeltisindeki aminoasitlerin net yükü nedir? 61/58 Alanin’in Titrasyonu pKa 9.1 5.7 pKa 2.3 pKa 2,4 62/58  Histidinin Titrasyonu 2.0 İzoelektrik noktayı hesaplamak için önce net yükün sıfır olduğu form tespit edilir. Sonra en yakın değerlerin PH ortalaması alınır. pI= pK2 + pK3 2 63/44  Amino Asitlerin Çeşitli PH’lardaki Yükleri Fizyolojik PH’da (PH 7) en güçlü tampon Histidindir. Çünkü sadece histidinin R grubu (Pka=6) nötral PH’ya yakındır. 64/44 Doğrudan proteinlerin yapısına girmeyen amino asitler β-alanin: Pantotenik asitin, karnozin ve anserinin yapısında bulunur. Aspartik asidin dekarboksilasyonu ile oluşur. DOPA: Katekolamin sentezinde yer alır. Tirozinden sentezlenir. Gamma aminobutirik asit (GABA): Glutamatın dekarboksilasyonu ile oluşur. İnhibitör etkili nörotransmiterdir. Ornitin ve sitrullin: Üre sentezinde ara bileşiktir. Fosfoserin, fosfotirozin: Fosfoproteinlerin yapısında bulunur. Taurin: Safra asitlerinin yapısında bulunur ve nörotransmiterdir. β-aminoizobutirik asit: Pirimidin metaboliti olup idrarda bulunur. Sistin; Dimerik amino asittir. Karnitin: Lizin ve metioninden sentezlenir. Uzun zincirli yağ asitlerinin mitokondriye taşınmasından sorumludur. Homosistein: Metionin sentezi sırasında oluşan bir ara üründür. Desmozin: Lizinlerin çapraz bağlanması ile meydana gelir. Elastinin yapısında bulunur. 4-hidroksiprolin, 4-hidroksilizin: Kollajen yapısında bulunur. 4-metillizin, 4-metilhistidin: Miyozinin yapısında bulunur. 65/68  DİYET İLE ALINAN PROTEİNLERİN SİNDİRİMİ ◼ Günde yaklaşık 70-100 g/gün protein diyetle alınır. ◼ Proteinler emilim için büyük oldukları için sindirim sisteminde amino asitlere kadar yıkılırlar. ◼ Protein yıkımından sorumlu proteolitik enzimler üç farklı organ tarafından üretilir. Mide, pankreas ve ince barsaklar 66/68  Midede Protein sindirimi ◼ Protein sindirimi midede başlar. 1- Hidroklorik asit : Mide asidi proteinleri hidrolize etmek için çok diluedir (pH 2-3) HCl’in esas fonksiyonu proteinleri denature etmektir. 2-Pepsin: Asit stabil endopeptidaz, midenin seröz hücrelerinden inaktif zimojen olan Pepsinojen olarak salınır. HCl asit veya aktif olmuş diğer pepsinler, pepsinojeni pepsine çevrilir. Sonuçta birkaç serbest aa. veya peptidler açığa çıkar. 67/58 Pankreas 68/49  Pankreas Pankreatik zimojenlerin salınımı ve aktivasyonuna kolesistokinin ve sekretin aracılık eder. Pankreatik salgı yetmezliği olan kişilerde (kronik pankreatit, kistik fibrosis ve pankreasın cerrahi çıkarılması) yağ ve protein sindirimi bozulur. Steatore (yağlı gaita) ve sindirilmemiş protein görülür. 69/58  İnce barsak Barsağın lüminal yüzeyinde bir ekzopeptidaz olan aminopeptidaz N- terminal aa.leri ardarda kopararak serbest aa. ve dipeptidler oluşturur. Barsak epitel hücresine alınan dipeptidler ince barsak epitel hücreleride aa.lere yıkılarak portal dolaşıma geçerler. 70/49  Hartnup Hastalığı ▪ Triptofan ve nötral aminoasitlerin bağırsak ve böbrekteki emilim bozukluğudur. Metabolik bir hastalık değildir. ▪ Seratonin, melatonin ve NAD sentezi için gerekli olan triptofan eksikliği sonucu gelişme bozukluğu, fotosensitivite, intermittan ataksi, nistagmus ve tremor ile pellegra tablosu gözlenir. ▪ İdrara çıkan triptofan metabolitlerinden dolayı idrarın mavi renk aldığı, bol proteinli diyetle tedavi edilmezse zeka geriliği yapabilen amino asit metabolizması bozukluğu. 71/44  Sistinüri Sitein ve Dibazik AA’lerin proksimal tübüllerden geri emiliminde defekt İdrar yollarında sistin taşları birikir 72/49 ◼ Omurgalılar, besinsel olarak non-esansiyel 12 amino asiti, amfibolik ara maddeler veya besinsel amino asitlerden üretebilir. ◼ Omurgalılar besinsel olarak esansiyel 10 amino asitin biyosentezini başaramaz. 73/58 Tıbbi önemi: Besinsel olarak esansiyel amino asitlerden herhangi birisinin diyette bulunmaması veya yetersiz miktarda oluşu, amino asit eksikliğine bağlı hastalıklara neden olur. Kwashiorkor (protein eksikliği) ve marasmus (enerji eksikliği) 74/58  Kaynakça Robert K. Murray, David A Bender, Kathleen M. Botham, Peter J. Kennelly, Victor W. Rodwell. Harper's Illustrated Biochemistry. Protein: Determination of Primary Structure. 2009: 28th edition. Pamela C. Champe, Richard A. Harvey, Denise R. Ferrier. Metabolism of Nucleotides. Lippincott Williams&Wilkins: Biochemistry. 2007: 4th edition. Kalaycıoğlu L., Serpek B., Nizamlıoğlu M., Başpınar N., Tiftik A.M., Serpek B. Nükleik Asitler. Biyokimya. Nobel Yayın Dağıtım, 2010: 4.Baskı Gürdöl F., Ademoğlu E. Proteinler. Biyokimya Nobel Tıp Kitapevleri. 2006 1. Baskı http://www.sorukurdu.com/test-sorular/TUS-AMINO-ASIT- VE-PROTEINLERIN-YAPI-VE-FONKSIYONLARI595- 6.html#anaicerik 75/58  Sabrınız için Teşekkür Ederim 76/44