Protein Oluşumu  

12 Temmuz 2007



Protein oluşumu  

DNA 4 harfli bir alfabeden(4 çeşit nükleotit(baz)) oluşurken protein 20 harfli bir alfabeden ( 20 çeşit aa) oluşur. Protein sentezi DNA sayesinde olur. bunun için bu iki alfabe arasında çeviri yapılması gerekir. Bu olay kısaca şu şekilde olmaktadır. 

……….(bir genlik kısım)………….DNA 

mRNA 

DNA’nın bir genlik kısmı bir enzim aracılığıyla RNA’ya kopyalanır/veya RNA oluşturulur. 

DNA:bir çok genden oluşur

RNA:bir genden 

Daha sonra mRNA ribozomlara yapışır ve ribozom bu RNA’daki kod dizilimini okumaya başlar, ribozomun çevresinde tRNA’lar vardır, bu tRNA’lara ise çeşitli aa’lar bağlanmıştır. mRNA’dan hangi baz dizilimi okunduysa ona ait aa’nın bağlandığı tRNA gelir ve ribozoma yapışır, bu işlem bu şekilde devam eder ve bir protein oluşur.   

GÜNLÜK PROTEİN İHTİYACIMIZ NEDİR?

Protein vücut için çok gerekli bir bileşendir. Kasların ve bağlantı dokularının beslenmesi, yaşaması ve tamiri, vücudun su dengesinin düzenlenmesi, ana hormon ve enzimlerin üretilmesi ve bağışıklık sisteminin düzgün çalışmasını sağlar.

Sağlıklı ergen erkek ve kadınlar için, günlük gerekli miktar, Kg başına 0,8 gram olarak hesaplanmıştır.  Yani vücut ağırlığına göre, ortalam bir insanın, günlük 40-65 gr arası Protein alması gereklidir.

Günlük 2000 kalorilik beslenme rejimi uygulayan bir ergen kişi için, 50 gram protein alması uygundur. Eğer düzenli egzersiz/spor yapan birisi iseniz, Bu miktarın egzersiz yaptığınız günlerin sayısına bağlı olarak % 25-50 arttırılması gerekir

Bu miktarı Balık, Yağsız Et, Kümes hayvanlarının etleri, Az yağlı ya da yağsız süt ürünleri, Bakliyat, Tahıl ve Soya gibi sağlıklı ve protein açısından zengin ürünlerden alabilirsiniz. 

Protein Sentezi

Bu soruya yanit vermek icin oncelikle proteinin nasil olustugunu incelemek gerekiyor. Vucudumuzda DNA molekulleri ile depolanan genetik bilgiler, translasyon dedigimiz bir olay ile amino asidlerden olusan protein haline gelmektedir. Bu olay sirasinda once belirli bir miktar DNA’dan buna karsilik gelen RNA dizisi olusur. Transkripsiyon denilen bu olaydan sonra RNA yapisinda bulunan ve aktif protein sentezine katilmayan intron dedigimiz RNA dizileri ortadan kaldirilir. Intronsuz RNA’ya mRNA diyoruz ve bu mRNA, ribosomlarda bir cok kompleks olaydan sonra amino asid haline cevrilir ( Translayon) ve degisik aminoasidlerin birlesmesiyle proteinler meydana gelir. Bu sayede DNAlarda hazir bulunan bilgiler protein formunda dokularda ve hucrelerde faaliyet gostermeye baslar. Proteinin yanlis sentezlenmesinin ana nedeni DNA nin yapisinda olabilecek bir degisikliktir ve buna mutasyon diyoruz. Ayrica cesitli proteinler sentezlendikten sonra bazi modifikasyonlara ugrarlar. Bunlar, proteinin bir kisminin kopmasi, fosfor, seker karbonhidrat molekulleri eklenmesi gibi olaylardir. Bu asamalarda olabilecek bir bozukluk ta proteinin gercek fonksiyonunu gostermesine engel olur. Ozetle saydigim butun asamalarda olabilecek bir bozukluk, sonucta proteinin sentezinde bozukluga neden olacaktir.

Protein yanlis sentezlenince ne olur sorusuna en basit ve kisa yanit o proteinin fonksiyonu nun bozulmasi olacaktir. Soz konusu proteinin fonksiyonu ornegin hucrelerin bolunmesine yardimci olmaksa, bu proteinin sentezindeki bozukluk hucrelerin bolunmesinde sorun cikartacaktir. Gunumuzde bir cok proteinin yanlis yada eksik sentezlenmesinin bazi hastaliklara neden oldugu bilinmektedir. Bazi tip kanserlerde ornegin spesifik proteinlerde mutasyon oldugu hem deney hayvanlarinda hem de insanlarda gosterilmistir. Tumor olusumunu onleyen bazi proteinlerde olabilecek sentez hatalarinin organizmalari kanser gelisimine daha hassas hale getirdigi bilinmektedir. Yanlis protein sentezi sadece kanserli kisilerde gorulmemektedir. Yapilan calismalar bir cok hastalikta spesifik protein veya proteinlerde yanlis sentezlenme oldugunu gostermistir. Uzayip giden bu hastaliklara birkac ornek vermek gerekirse, seker hastaligi, bazi akciger hastaliklari, Alzheimer hastaligi, bir cok bag dokusu hastaligi sayilabilir.

Bu noktada bir onemli konuyu da belirtmek gerekir. Yanlis sentezlenen her proteinin mutlaka bir hastaliga neden olmasi gerekmez. Bazi sentezlenme hatalari proteinin fonksiyonunda cok onemli bir degisiklige neden olmaz. Yine ayni sekilde bazi durumlarda yanlis sentezlenme sonucu fonksiyounu bozulan proteinin gorevi ona benzer bir baska protein tarafindan ustlenilebilir ve organizmada olabilecek herhangi bir fonksiyon eksikligi onlenmis olur. Son olarakta yanlis sentezlenen proteinin organizma icin hayati onemi olmayan bir fonksiyonu varsa, bunda olabilecek sentez hatalarinin cok fazla onemi olmayabilir. Ozetle tekrarlamak gerekirse, proteinler organizmalarin effektor molekulleri oldugundan, sentez bozukluklari, sorumlu olduklari fonksiyonlarin bozulmasina neden olabilir. Bazi proteinlerin sentez bozukluklarinin cok ciddi ve hayati tehlikeye olusturacak ya da yasamla bagdasmayacak bir sonucu olabildigi gibi, bazi proteinlerde ise bu fonksiyon bozuklugu farkedilmeyebilir. Bu, soz konusu proteinin organizmada ustlendigi fonksiyon ve regule ettigi hucresel olaylarla ilgilidir. Karbonhidratlardan ve yağlardan farklı olarak C, H, O’ nun yanında N ve bazen de S bulundurur. Esas görevi yapı maddesi olmaktır. Yapıtaşları amino asitlerdir. Yüksek sıcaklık proteinlerin yapısını bozar. Her canlının protein yapısı kendine özgüdür.

Proteinler hücre içi ve hücre dışında önemli yapı maddeleridir

Bağ doku kollogen lifleri, kıl ve derideki keratin ( Saç ve Tırnaklarımız) önemli hücre dışı proteinleridir

Örneğin: Lipoprotein zar yapısı, Nükleoprotein kromozom yapısı.

Kasların kasılmasında görev alan aktin miyozin iplikler protein molekülünden oluşmuştur.

Bir moleküle bağlanıp onu diğer moleküle taşırlar.

Örneğin : Hücre içinde sitoplazma ile çekirdek arasında bazı maddeleri taşırlar.

Biyokimyasal reaksiyonlardaki biyolojik katalizörler yani Enzimlerin hepsi protein moleküllerinden meydana gelmişlerdir.

Proteinler taşıyıcı moleküllerdir. Yüksek enerjili elektronu taşıyan sitokromlar, oksijeni taşıyan hemoglobin protein moleküllerinden meydana gelmişlerdir.

Not: Hemoglobin 9512 atom bulundurur. C3032H4816N780O872S8Fe4

Vücuda dışarıdan giren hastalık yapıcı maddelere antijen denir. Vücudun antijenlere karşı korunmak amacıyla meydana getirdiği protein yapısındaki moleküllere ANTİKOR adı verilir. Virüslere karşı salgılanan interferon da protein yapısındadır.

Hormonların büyük bölümü proteindir. 

Örneğin: kanda şeker seviyesini düzenleyen İnsülin, glukagon hormonları . Dolayısıyla proteinler düzenleyici rol oynarlar.

Depo protein olarak albümin, yılanlarda zehir üretilmesi ayrıca yakılmalarında CO2 , H2O, H2S, NH3, üre, ürik asit gibi artık maddeler oluşur.

Proteinler hücrelerin madde alış verişini sağlayan osmotik basıncın oluşmasında etkilidir.

Örneğin: Doku hücrelerinden kılcal damarlara madde geçişini kandaki proteinlerin oluşturduğu osmotik

basınç sağlar.

Yetişkin insanların vücudlarındaki dolaşım, solunum, sindirim, boşaltım gibi biyolojik olaylar olurken hücreler yıpranır. Yıpranan hücrelerin yerine yenilerinin yapılması yine protein varlığında olur.

Hücre zarında bulunan proteinler aminoasit ve glikoz gibi monomerleri tanıyarak hücre içine alırlar.

Besin kaynağı olarak rol oynarlar. Örneğin: bazı bitkilerin tohumları çimlenme ve gelişimin ilk safhalarında gerekli enerji için protein depolar. Süt içindeki kazein çocuklar için önemli hayvansal proteindir.

Alınan proteinler ancak uzun açlıkta enerji hammaddesi olarak kullanılır. Bu durumda protein yıkımı, protein sentezinden daha fazladır. Bu yüzden aşırı zayıflama görülür.

SORU: Glikozit, Peptid,Ester Bağları Benzerlik Ve Farklılıkları Nelerdir.Glikozit ve Ester bağında:C-O-C, Peptid C-N- C

Oksijen köprüsü üçünde de ortak. Farklı monomerlerle birleşir.

Anfoter özellikleri: amino grupları asitli ortamda H+ alıp bazik özellik gösterir. 

Bir aminoasidin genel yapısı:

PROTEİNLERİN OLUŞMA MEKANİZMASI

Yapı taşları aminoasitlerdir. Canlıların yapısındaki proteinlere 20 çeşit amino asit katılır. Yapay olarak sentezlenebilen 70 kadar aminoasit vardır. Bu 20 çeşit amino asitten 12 tanesi insanlarda

sentezlenebilirken 8 tanesi dışarıdan hazır olarak alınır. Proteinler çok sayıda aminoasitin dehidrasyon sentezi yoluyla birleşerek oluşturdukları polipeptidlerdir. Proteinler her canlıda farklı olduğu gibi her canlının farklı dokularında da birbirinden farklıdır. Sadece tek yumurta ikizlerinin proteinleri aynıdır. Bu farklılık proteinleri oluştuan aminoasitlerin çeşidi, sayısı, sırası ve dizilişinden kaynaklanır. Bunun nedeni de her canlı ve dokudaki proteinlerin sentezlenmesini sağlayan genlerin farklı olmasıdır. Proteinlerin sentezlenmesi için gerekli olan aminoasit çeşitlerinden bir tanesi bile eksik olsa protein sentezlenemez. Proteinlerdeki aminoasitlerden bir tanesinin bile çeşidi, sırası,sayısı değişirse proteinin yapısı ve özelliği değişir.

Örneğin: Hemoglobindeki glutamik asit yerine valin denilen aminoasit gelirse normal hemoglobin oluşmaz. Bu farklılık nedeniyle insanlarda orak hücre anemisi denilen hastalık oluşur. Ancak sitokrom C ‘ de 104 aminoasit vardır. Bunlardan 30-40 kadarı farklı sıralanabilir. Aminoasitlerdeki COOH asit, NH2 baz özelliği taşır. Bu nedenle aminoasitler amfoterdir.( asit – baz özelliği )hücrede meydana gelen pH değişiklikleri bu şekilde tamponlanır.

Bazı aminoasitler insanda sentezlenemez. Bunlar 8 tanedir. Besinlerle dışarıdan alınır. Vücutta üretilemeyen bu aminoasitlere zorunlu amino asitler denir.

Kalori ve Protein Değerleri

Günlük kalori gereksinimleri için bilgi sahibi olunması amacıyla aşağıdaki listeleri incelemenizi isterim.

ÇEŞİTLİ YAŞ GRUPLARI İÇİN GEREKLİ GÜNLÜK KALORİ VE HAYVANSAL PROTEİN MİKTARLARI

Yaş grubu

Protein miktarı (gr)

Kalori miktarı (cal)

1- 3   

16    

1400

4- 6 

20 

1800

7- 9

25

2200

10-19 (kız)

29-30

2300-2500

10-19 (erkek)

30-38 

2600-3000

Protein gereksinimi, yapılan işe ve kiloya göre değişmektedir. Yetişkinler, hayvansal protein miktarını, yenilen sebze ve tahıl dikkate alarak % 20’den % 90’a varan oranlarda artırmalıdırlar.

BAZI YİYECEKLERİN KALORİ VE HAYVANSAL PROTEİN DEĞERLERİ

Sebze Türleri (100 gr. için)

Ölçü Kalori miktarı (cal)

Protein miktarı (gr)

Domates 1 orta boy

25

0.8

Havuç 1 orta boy

42

Ispanak 2 su bardağı

33

Patates 1 küçük boy 

81

Haşlanmış patates 1 küçük boy

90

Kızarmış patates 1 küçük boy

400

Şeker (20 gr. için)

Ölçü Kalori miktarı (cal)

Protein miktarı (gr)

Şeker 4 kesme şeker 

76  

Reçel 1 yemek kaşığı

64

Yağ (20 gr. için)

Ölçü Kalori miktarı (cal)

Protein miktarı (gr)

Tereyağı ½ kibrit kutusu

150  

  

Tahıl Türleri (100 gr. için)

Ölçü Kalori miktarı (cal)

Protein miktarı (gr)

Ekmek 2 orta dilim

250

Bisküvi 15 adet 

400

Makarna 1 su bardağı

347  

11

Meyve Türleri (100 gr. için)

Ölçü Kalori miktarı (cal)

Protein miktarı (gr)

Elma 1 tane 

60

0.3

Muz 1 tane 

100  

Şeftali 1 tane  

60 

0.3

Portakal 1 tane

50 

0.8

Süt ve süt ürünleri (100 gr. için)

Ölçü Kalori miktarı (cal)

Protein miktarı (gr)

İnek sütü 1 çay bardağı

70

3.5

Beyaz peynir (yağlı) 1 kibrit kutusu

97  

7.5

Beyaz peynir (yağsız) 1 kibrit kutusu

33

Yoğurt (yağsız) 1 çay bardağı

54  

3.3

Muhallebi 1 çay bardağı

89  

3.8

  

Et Türleri (100 gr. için)

Ölçü Kalori miktarı (cal)

Protein miktarı (gr)

Dana ızgara köfte  3 orta boy

145

21

Koyun ızgara köfte 3 orta boy

267 

17

Tavuk eti 3 kibrit kutusu 

149

19

Karaciğer 3 kibrit kutusu

136

20

Yumurta 1 tane

78

Balık 1 porsiyon

149

19

Biyokimya, adından da anlaşılacağı gibi canlı organizmalar ve bu organizmaları meydana getiren hücrelerde meydana gelen metabolik faaliyetleri inceleyen bilim dalıdır.

Aynı zamanda biyokimya, moleküler biyoloji ile sıkı bir ilişki içerisindedir.Biyokimya konusunda esas olarak canlı hücrelerinde cereyan eden kimyasal tepkime basamaklarını, bu basamaklara etki eden katalizör görevindeki enzimleri, fotosentezi ve solunum konusunu ele almaya çalışacağız. Bu konular haricinde biyokimya bilim dalının incelediği sayısız metabolik reaksiyon vardır.Örneğin karbonhidrat metabolizması, fotosentezin izlediği alternatif yollar, yağların yıkımı, proteinlerin yıkımı gibi.Sayfamızda bu metabolik olayları özetleyerek tek tek ele alacağız.

Amino Asitler

Canlı organizmaların temelini nasıl hücreler meydana getiriyor ise, hücrelerin temelinide proteinler meydana getirir.Protein molekülleri hücreyi inşaa eden birer tuğla gibidir.Amino asitler ise proteinleri meydana getiren daha küçük moleküllerdir.Yani amino asitler uzun zincirler oluşturarak proteinleri, proteinlerde kompleks bir şekilde organize olarak hücreyi meydana getirir.

Tabii karmaşık bir yapıya sahip olan hücre yanlızca proteinlerden oluşmaz.Bunun yanında karbonhidratlar, yağlar, glikolipidler, fosfolipidler ve DNA - RNA molekülleri gibi kimysal maddelerde hücrenin yapısına katılırlar.Fakat proteinsiz bir hücre düşünmek mümkün değildir.

İlk olarak proteinleri meydana getiren en ufak birim olan amino asitlerin kimyasal yapılarını ve diğer özelliklerini tablo halinde ele alalım.

No :

Amino asit

Kimyasal formülü

M.A. (gr/mol)

İzoelektrik nok.

Sembolü

1-)

Alanin

C3-H7-N-02

89

6,0

Ala

2-)

Arjinin

C6-H14-N4-O2

174

11,15

Arg

3-)

Asparagin

C4-H8-N2-O

132

5,41

Asn

4-)

Aspartik asit

C4-H7-N-04

133

2,77

Asp

5-)

Fenil alanin

C9-H6-N-O2

~ 165

5,48

Phe

6-)

Glutamin

C5-H10-N2-O3

146

5,65

Gln

7-)

Glutamik asit

C5-H9-N-O4

147

3,22

Glu

8-)

Glisin

C2-H5-N-O2

75

5,97

Gly

9-)

Histidin

C6-H8-N3-O2

144

7,47

His

10-)

İzolösin

C6-H13-N-O2

131

5,94

İle

11-)

Lösin

C6-H13-N-O2

131

5,98

Leu

12-)

Lizin

C6-H14-N2-O2

146

9,59

Lys

13-)

Metionin

C5-H11-N-O2-S

149

5,74

Met

14-)

Prolin

C5-H9-N-O2

115

6,3

Pro

15-)

Serin

C3-H7-N-O2

105

5,68

Ser

16-)

Sistein

C3-H7-N-O2-S

121

5,02

Cys

17-)

Treonin

C4-H9-N-O3

119

5,64

Thr

18-)

Triptofan

C11-H8-N2-O2

~ 204

5,89

Trp

19-)

Tirozin

C9-H7-N-O3

~ 181

5,66

Tyr

20-)

Valin

C5-H11-N-O2

117

5,96

Val

Tablomuzda, doğada en çok bulunan 20 tane amino asitin kimyasal formülleri ve özellikleri verilmiştir.Bunun yanında bilinmeyen amino asitlerde vardır.Bir kaç örnek verelim ;

Hidroksiprolin, metilizin, fosfoserini iyodotronin vs. gibi.Fakat bu amino asitler ender rastlanan amino asitler olup hücre içinde en çok rastlanılanları tabloda verdiğimiz 20 tanesidir.

Amino asitler üzerlerinde belirli miktarlarda elektrik yükü taşırlar.Bu elektrik yükleri (+ veya -), asit veya baz özelliği gösteren bir ortama girdiklerinde nötrleşmeye başlarlar.Fakat bu nötrleşme ortamın pH ‘ ına bağlıdır.Bir amino asit ancak belirli bir pH noktasında nötr hale gelebilir ki bu pH seviyesine o amino asitin ” İzoelektrik noktası ” denir.Örneğin Histidin amino asiti, ancak pH ‘ ı 7,47 olan bir sıvı içerisinde nötr hale gelebilir.Yani bazik bir ortamda.

Dikkat edilecek en önemli nokta moleküllerdeki atomlardır.Bu atomlardan C (karbon), N (azot) ve H (hidrojen) molekülün yapısına en çok giren atomlardır.Fakat aralarındaki en önemli atom ise karbon atomudur.Karbon, atom numarası 6 olan eşsiz bir yapıya sahiptir.Doğada saf olarak grafit ve elmas halinde bulunan karbonun yapısına girmediği bileşik hemen hemen yok gibidir.Bu özelliği sayesinde yüzbinlerce kimyasal bileşik oluşturduğu bilinmektedir.Elimizdeki deriden arabalarımızın lastiklerine, bilgisayarımızdan ayakkabılarımıza kadar her yerde karbonlu bileşikler vardır.

İkinci dikkat edilecek nokta ise lösin ve izolösin amino asitlerin molekül formülleri ve molekül ağırlıkları birbirinin aynı olmasına rağmen isimlerinin farklı olmasıdır.Bunun nedeni ise bu moleküllerin 3 boyutlu yapılarının birbirinden farklı olmasıdır.

Lösin ve izolösin, doğada var olan amino asitlerin D ve L konfigürasyonlarına bir örnektir.Çünki doğada amino asitler iki konfigürasyonda bulunabilirler.Bunlardan birinci konfigürasyon D, ikinci konfigürasyon ise L adını alır.Bu şekilde adlandırılmasının nedeni, aynı yapıya ve formüle sahip moleküllerin arasındaki farkın yanlızca H ve 0H atomlarının yerlerinin değişik olmasından dolayıdır.

Şekilde ” Alanin ” amino asitinin doğada bulunan iki konfigürasyonunu görmektesiniz.

Her iki molekülün yapısı aynı olmasına karşın H ve NH2 (amino grubu) molekülünün yerleri değişiktir.Bu şekilde özellik gösteren yani kapalı formülleri aynı fakat üç boyutları farklı olan moleküllere ” İzomer ” molekülleri adı verilir.

Canlı organizmaların yapısında ise yanlızca L konfigürasyonundaki amino asitler bulunmuş olup çok ender olarak bazı hücrelerde D konfigürasyonuna sahip amino asitlerede rastlanılmıştır.

Amino asit molekülleri, bir ucunda ” Amino grubu (NH2) ” diğer ucunda ise ” Karboksil (COOH) ” grubu taşırlar.İşte amino asitlerin yan yana gelip zincirler oluşturarak proteinleri sentezlemesi, bu iki grubun aralarında kovalent veya iyonik bağ yapmasıyla gerçekleşir.

İki amino asit yan yana geldiklerinde COOH ve NH2 grupları arasında bağlanma meydana gelir ve bu bağa

” Peptid ” bağı adı verilir.Bağlanma sırasında ise bir su molekülü sebest kalır.İki amino asitin yanlızca uç kısımlarını yani karboksil ve amino gruplarının nasıl bağlandını birde reaksiyon şeklinde görelim.

COOH + NH2 <--------------------> CO — NH + H2O (su)

Denklemimizde COOH 1.aminoasitin bir ucu, NH2 ise 2.amino asitimizin diğer ucunu temsil etmektedir.Bu uçlar yanyana geldiklerinde COOH grubundan bir oksijen ve NH2 grubundan bir hidrojen serbest kalır.Böylelikle serbest kalan bu atomlar aralarında bağ yaparak suyu oluşturur.

CO ile NH arasındaki bağ ise ” Peptid ” bağıdır.İki amino asitin yanyana gelmesiyle oluşan peptid bağına

” Dipeptid”, üç veya daha fazla (yüzlerce yada binlerce) amino asitin yanyana gelmesiyle oluşan zincirdeki peptid bağlarına ise ” Polipeptid ” adı verilir.

Proteinler düz amino asit zincirlerinden meydana gelmesine rağmen oldukça karmaşık yapılara sahiptir.Bunun nedeni ise zincirdeki bazı amino asitlerin birbirleriyle ikinci veya üçüncü bir bağ yapmasındandır.(Bkz. Temel bilgiler sayfası “Proteinler” bölümü).Proteinler hücre için mutlaka gerekli moleküller olup bazı proteinler enzim yapısındadırlar ve hücre içerisinde sürekli olarak kimyasal reaksiyon basamaklarına katılarak metabolik faaliyetleri düzenlerler.

Hücre amino asitleri yan yana getirip proteinleri sentezlediği gibi aynı şekilde vücuda alınan proteinleride en küçük birimlerine kadar ayırır.Örneğin gıda olarak tüketilen et, yumurta, süt ve yoğurt gibi besinler bol miktarda protein içerir.Fakat hücrelerin her zaman proteine ihtiyacı olmaz ve bu proteinleri amino asitlerine kadar parçalarlar.

Moleküllerin vücuda alındıktan sonra parçalanması olayına ” Katabolizma “, vücuttaki küçük moleküllerden daha büyük başka moleküller sentezlenmesi olayına ise ” Anabolizma ” denir.

Proteinlerin Yapısı Ve Yıkımı

Proteinler fiziksel yapıları itibariyle iki ana gruba ayrılırlar.

Birinci grup ” fibröz ” proteinlerdir.Bu proteinler özellikle deri, tendon (kasları kemiğe bağlayan sert doku) ve kemik dokularda bulunur.Fibröz protein suda çözünmemekle birlikte fiziksel olarak oldukça dayanıklı bir yapıya sahiptir.

İkinci grup ise ” Globular ” proteinlerdir.Globular proteinlerde fibröz proteinin aksine suda çözünebilirler ve fiziksel olarak dayanıklı değillerdir.Globular proteinler ekseri olarak ” Enzim ” yapısındadırlar.Enzimler ise hücre içerisindeki sitoplazmada kimyasal reaksiyonarı katalizlerler.

Bunun yanı sıra proteinler 3 boyutlu yapıları itibariyle dört farklı konfigürasyonda bulunurlar.

Bu konfigürasyonlar sırasıyla ;

Primer

Segonder

Tersiyer

Kuaterner yapılarıdır.

1-) Primer yapı :

Bir proteinin primer yapısı yanlızca amino asit moleküllerinin yan yana gelip zincir oluşturmalarından ibarettir.

Şekildede gördüğünüz gibi polpeptid zinciri yanlızca amino asit moleküllerinin yan yana dizilmesinden oluşmaktadır.Yapıda R harfiyle gösterilen bölge ” Radikal ” grubunu temsil ediyor olup amino asitten amino asite bu molekül grubu değişmektedir.

Mesela Alanin amino asitinde R grubu CH3 yani metil grubudur.Fakat İyodotronin amino asitinde metil grubunun yerini iyotlu bir bileşik alır.

2-) Segonder yapı :

Segonder yapı, primer yapıdan sonra gelen biraz daha kompleks bir yapıdır.Bu yapı tıpkı DNA zinciri gibi heliks dönümleri yapar ki bu şeklinede Alfa - heliks adı verilir.

Şekilde Alfa - heliks kıvrılmasının ilk aşamasını görmektesiniz.Bu aşamada zincir bükülmeye başlar ve COOH yani karbonil grubu ile NH’ yani amino grubu arasında H bağı oluşmaya başlar.

Bu bağ fiziksel olarak kuvvetli bir bağ değildir ve dışarıdan verilen ısı veya fiziksel bir hareket ile koparılabilir.Kopmanın etkisiyle zincir yine eski düz halini almaya başlar.

Heliks yapısındaki bir zincirin enerji verilerek düz zincir haline gelmesi olayına ” Denatürasyon ” denir.Isı veya kimyasal etkiler ortadan kaldırılınca düz zincirin tekrar heliks yapısını kazanması olayına ise ” Renatürasyon ” denir.

Fakat proteinler yapılarının bozulması için verilen ısıya belli bir dereceye kadar tolerans gösterebilir.Yaklaşık 60 derecenin üstünde bir sıcaklık uygulanırsa protein denatüre olduktan sonra tekrar renatüre olamaz.

Zincir yukarıdaki şekilde gösterildiği gibi kıvrılmaya başladıktan sonra yandaki gibi heliks halini almaya başlar.

Proteinlerin önce düz zincir halinde oluşmaları ve daha sonra heliks yapısını kazanmaları tamamen enzimatik kontrol altındadır.Eğer üretilecek protein bir enzim olacaksa, enzimden enzim üretme gibi bir durum ortaya çıkmaktadır.

Soldaki şekilde görülen yapı ise proteinin segonder formunun daha değişik bir şekli olan ve ß - tabakası adı verilen bir konfigürasyondur.

Bu konfigürasyonda primer zinciri meydana getiren amino asitler heliks yapmak yerine kıvrılmalar yaparak akordiyon gibi bir hal almıştır.

Proteinler ayrı ayrı konfigürasyonlara sahip olabildiği gibi her iki konfigürasyona sahip proteinlerde vardır.Örneğin bazı proteinlerin % 70 ‘ i Segonder Alfa - heliks yapısından, geri kalan % 30 ‘ nu ise segonder ß - tabakasından meydana gelebilir.

3-) Tersiyer yapı :

Segonder yapıyı takip eden bu konfigürasyonda proteinin yapısı dahada kompleks bir hal almaya başlar.Tersiyer yapı ise, amino asitlerin yukarıda belirttiğimiz R (radikal) yan zincirleri arasında meydana gelen bağlar ile şeklini kazanmaya başlar.

Tersiyer yapı segonder yapının kıvrılmış halidir.Segonder yapı içerisinde heliks düzeni ve beta düzeninin her ikiside bulunabilir.Hatta bunlara ilave olarak bazı bölgeler, primer ve

” Kangal ” adı verilen daha değişik konfigürasyonlara sahip olabilir.

Protein zincirinin R yan molekülleri arasındaki bağlar ise iyonik, disülfit, H bağı ve hidrofobik (su sevmeyen) bağları olabilir.

4-) Kuaterner yapı :

En karmaşık şekillere sahip olan kuaterner konfigürasyonundaki proteinler, şekillerini, alt birimler olan radikal ve diğer gruplara bağlı diğer alt gruplar arasındaki bağlar ile kazanır.

Şekilde kuaterner yapıda bir protein görülyüyor.

Polipeptid (protein) zincrlerini meydana getiren amino asitlere bağlı R gruplarının kendileride alt birimlere ayrılırlar.Kuaterner yapıyı meydana getiren yapı ise, bu alt grupların arasında meydana gelen iyonik veya H (hidrojen) bağları ile şekillenir.

Kuaterner yapıya sahp proteinler oldukça karmaşık olmasına karşın enzimler tarafından titizlikle meydana getirilmiş mükemmel moleküllerdir.

Enzimlerin en ilginç görevleride şüphesiz protein sentezlerinde üstlendikleri görevlerdir.Birincil enzimler primer yapıyı meydana getirdikten sonra devreye ikincil enzimler girer ve primer dizisini sanki matematik hesabı yapmayı biliyorlarmış gibi belirli sıralar atlayarak birbirine bağlamaya başlarlar.Örneğin birinci amino asitin R grubunu, 4 amino asit sırası atlayarak 5. amino asite bağlaması gibi.

Devreye başka başka enzimler girerek en sonunda proteini tersiyer ve kuaterner yapısına kavuştururlar.Sadece bir molekül olan enzimlerin bu mükemmel görevi kusursuz bir biçimde yerine getirmesi, küçük bir dev olan hücre içerisindeki mucizelerden yanlızca birisidir.

Proteinlerin yıkımı :

Polipeptid zincirleri çok uzun olup yıkılmaları yine enzimler vasıtasıyla olur.Peptid bağlarını kıran enzim ise

” Peptidaz ” enzimidir.

Proteinlerin ayrılma işlemine ise ” Hidroliz ” denir.Protein zincirleri ” Tam hidroliz ” yada ” Tam olmayan hidroliz ” yoluyla parçalanırlar.Tam hidroliz işlemiyle proteinler, kendilerini meydana getiren amino asitlere kadar ayrılırlar.Fakat tam olmayan hidroliz işlemiyle proteinler belirli uzunluklarda kesilirler.

Şekilde tam olmayan hidroliz olayına bir örnek verilmiştir.8 amino asitlik bir polipeptid zinciri, tam olmayan hidrolizle yıkıma uğratılarak biri 3 amino asitten, diğeri 8 amino asitten oluşan iki ayrı zincire ayrılmıştır.

Proteinlerin parçalanması ve sindirilmesi ise mide de gerçekleşir.Midede çalışan enzimler, ancak pH ‘ ı 1 - 2 gibi çok asidik ortamlarda aktivite gösterebilirler.Bu yüzden mide çeperindeki özelleşmiş salgılama hücreleri pepsin adı verilen asit tabiatlı bir sıvı salgılar ki bu sıvı mide sıvısının pH 2 ını enzimlerin çalışacağı noktaya, yani pH ‘ ı

1 - 2 seviyesine kadar düşürür.

Mide bu derece güçlü asidik bir sıvıya yataklık yapmasına rağmen zarar görmez çünki mideye zarar gelmemesi için mükemmel bir şekilde önlem alınmıştır.Yine mide çeperlerinde bulunan özelleşmiş salgı hücreleri, mukus adı verilen bir tür sıvı salgılarlar.Bu sıvı asitli ortam ile mide arasında bir kalkan gibi ödev görerek mideyi korur.

Sakkarit (şeker) Metabolizması

Şeker molekülleri, karbonhidrat adı verilen uzun zincirli moleküllerin yapıtaşlarını meydana getirirler.Şeker molekülleri genelde 6 karbonlu bir yapıya sahip olup tıpkı amino asitler gibi D ve L konfigürasyonlarına sahiptir.

Şeker molekülü tek başına bulunduğu hallerde ” Monosakkarit “, ikili bulunduğu hallerde ” Disakkarit “, 3 lü veya daha fazla gruplar halinde bulundukları zaman ise ” Polisakkarit ” adını alır.Öncelikle bir şeker molekülünün yapısını inceleyelim.

Yandaki şekilde görüldüğü gibi ” Glikoz “, yapısında toplam 6 adet karbon atomu (siyah noktalar) içerir.Sırasıyla tüm karbonlara H ve OH molekülleri, birbirlerine zıt yönde bağlanma göstermişlerdir.

Molekülün 1. karbonu kırmızı noktanın hemen yanındaki karbondur.Hemen altındaki karbon ise 2. karbondur.Molekülün 6. karbonu ise CH2-OH molekülünün karbonudur.O ile gösterilen ilk sıradaki atom ise oksijendir.

Molekülümüz bir monosakkaritdir.Disakkarit ve polisakkaritler bunun gibi yüzlerce yada binlerce glikoz (veya fruktoz, sukroz, laktoz vs. olabilir) molekülünün yan yana gelip bağ yapmasıyla meydana gelir.Şeker molekülleri arasındaki bağlar ise tıpkı amino asitlerde olduğu gibi kuyruk ve baş bölgelerinde meydana gelir.

İki Şekr molekülü bağ yaparken (örneğimizde glikoz molekülünü ele alıyoruz), kırmızı nokta ile gösterilen 1.karbonun üzerindeki H atomu ile 2.glikoz molekülünün 4.karbonunun (yani kırmızı noktanın tam karşısına gelen bölgedeki karbon atomunun) altındaki OH molekülü ile bağ yapar.Bu bağa ise ” Glikozidik ” bağı adı verilir.Glikoz molekülleri bu şekilde ardarda bağ yaparak karbohidrat zincirlerini meydana getirirler.

Şeklimizde görülen glikoz molekülü Alfa - Glikoz adını alır.Molekülün Alfa veya Beta olması ise 1.karbondaki H ve OH ın konumlarına bağlıdır.Eğer H atomu karbounun alt tarafından bağ yapmış ise molekülümüz Beta konfigürasyonu, üst taraftan bağ yapmış ise Alfa konfigürasyonu adını alır.

Şekerlerin 5 karbon atomundan oluşan formlarıda vardır.5 karbon atomu içeren şeker molekülüne ise ” Pentoz ” adı verilir.Bunların dışında değişik yapılara sahip şeker moleküllerine örnek olarak mannoz, sukroz, laktoz ve fruktoz örnek verilebilir.

Şeker moleküllerinin yıkımı :

Karbonhidratların büyük çoğunluğunun uzun şeker moleküllerinden meydana geldiğini belirtmiştik.Vücuda alınan besin maddelerinin ise % 70 e yakını karbonhidratlardan meydana gelir.

Karbonhidratların sindirimi ağızda başlar.Tükürük sıvısında karbonidrat zincirlerini parçalayan enzimler bulunmaktadır.Kısmen parçalanan bu moleküllerin sindirimi ise ince bağırsakta sonlanır.Şeker molekülleri kana karıştıktan sonra kan basıncının yükselmesine neden olur.Fakat kan basıncı, glikoz molekülüne müdahele eden enzimler vasıtasıyla dengede tutulur.

Şeker molekülleri monosakkarit formları şeklinde bağırsaklardan emildikten sonra kan yoluyla karaciğere gider.Monosakkaritler burada glikoz, fruktoz, mannoz gibi değişik yapıdaki şeker moleküllerine çevrlirler.Glikoz moleküllerinin fazlası ise enzimler vasıtasıyla ” Glikojen ” adı verilen başka bir şekle dönüştürülüp depo edilir.

Glikozun glikojene çevrilmesinde rol oynayan enzimin adı ise ” Glikokinaz ” enzimidir.Bu enzim karaciğer tarafından üretilir ve bu üretim, pankreastan salınan ve ” İnsülin ” adı verilen bir hormonun kontrolü altındadır.

Glikokinaz (enzim) ——–> Glikoz (molekül) ——–> Glikojen (son ürün)

Eğer bir insanın pankreası yeteri kadar insülin hormonu salgılayamıyorsa, kişinin karaciğeri, kandaki insülin miktarının azalmasına paralel olarak yeteri kadar Glikokinaz enzimi üretemez.Glikokinaz enzimi ise glikoz moleküllerine müdahele edemeyince glikoz moleküllerinin kandaki miktarı süratle artmaya başlar.Glikozun kanda artış göstermesi nedeniyle kan basıncı artmaya başlar ve sonunda yüksek tansiyon denilen rahatsızlık ortaya çıkar.

Glikozun parçalanması kısaca şu şekilde meydana gelir ;

6 karbonlu glikoz molekülü, yapılarında 3 er tane karbon atomu bulunduran 2 molekül Piruvat ‘ a dönüşür.Piruvat, ortamda oksijen olma veya olmama durumuna göre 2 yol izleyebilir.

Eğer ortamda oksijen yoksa (anaerob) piruvat molekülleri son ürün olarak Laktat ve daha sonra Laktik asit ‘ e dönüşür.Laktik asit, kaslara yeteri kadar oksijen taşınamadığı hallerde birikir ve yorgunluğa neden olur.

Fakat fermantasyon bakterileri ve bazı maya türleri, ortamda oksijen olmadığı hallerde laktat yerine Etanol adını alan bir çeşit alkol ve su üretirler.

Eğer ortamda oksijen varsa (aerob) Piruvat oksijenle reaksiyona girerek öncelikle bir ara ürün olan Asetil CoA ‘ ya dönüşür.

Asetil CoA ara ürünü daha sonra sitrik asit halkası adı verilen bir seri kimyasal reaksiyon basamaklarına girer ve nihayetinde son ürün olarak karbondioksit ve su ya dönüşür.

Glikoz moleküllerinin parçalanma reaksiyonları sırasında hücre ATP kazanır.ATP ise enerji gereksinimleri için kimyasal reaksiyonlarda kullanılır.Glikozun tam yıkım reaksiyon şemasını aşağıdaki ikona tıklayarak görüntüleyebilirsiniz.

Tam reaksiyon şeması için Buraya tıklayın

Moleküller adlandırılırken aralarına tire konularak, hangi radikalin kaçıncı karbona bağlı olduğuda virgüllerle belirtilir.Örnek verelim ;

Bir molekül ” Glikoz - 6 - Fosfat ” olarak isimlendirilmiş ise, bu, molekülün 6.karbonunda bir tane fosfat grubu taşıdığı gösterir

Başka bir örnek olarak ; Eğer molekül ” Fruktoz - 1,6 - Difosfat ” olarak isimlendirilmiş ise, buda Fruktoz molekülünün 1. ve 6. karbon atomlarının Fosfat molekülü taşıdığı anlamına gelir.Fruktoz üzerinde toplam 2 tane fosfat grubu olduğundan ” Difosfat ” olarak yazılır.

Glikoz yıkıma uğrarken, hem parçalanmakta hemde bazı karbon atomlarına fosfat ve diğer kimyasal gruplar eklenmektedir (Bu eklenmeler ” Tam reaksiyon şeması ” ‘ nda ayrıntılı olarak gösterilmektedir).

Bu kısa bilgiden sonra Glikozun yıkımı sırasında hangi basamaklarda ATP harcandığını ve hangi basamaklarda ATP üretildiğini görelim.

Reaksiyon

ATP değişimi

Glikoz —> Glikoz - 6 - fosfat

- 1 ATP

Fruktoz - 6 - fosfat —> Fruktoz - 1,6 - difosfat

- 1 ATP

1,3 - bifosfogliserat —> 3 - fosfogliserat

+ 2 ATP

Fosfoenol piruvat —> Piruvat

+ 2 ATP

Tabloda görüldüğü gibi glikoz ve fruktoz moleküllerine fosfat bağlanırken enerji kullanılmaktadır.Bu enerji gereksinimi 2 ATP yi beraberinde götürürken, fosfat gruplarının ayrılması esnasında 2 şer adet ATP kazanılmaktadır.Sonuç olarak harcanan 2 ATP ye karşın hücrede 4 ATP üretilmekte ve net olarak 2 ATP kazanç sağlamaktadır.

Glikozun metabolik faaliyetlerle yıkılması olayına ” Glikoliz “, küçük moleküllerden tekrar sentezlenmesi olayına ise ” Glikogenez ” denir.Vücuda yeteri kadar glikoz alınmaz ise hücreler bu sefer glikoz üretmeye başlarlar.

Yağ (Lipid) Metabolizması

Besinlerle alınan yağ moleküllerinin büyük kısmını trigliserid adı verilen moleküller oluşturmaktadır.Bunun yanında fosfolipid, ve kolestrol molekülleri yağlı besinlerde daha az miktarlarda bulunular.

Lipidler yapı itibariyle gliserin ve yağ asitlerinin teşkil ettiği moleküllerdir.Lipid molekülleri hidrofobik özellik göstermelerine karşın organik eriticilerde çözünürler.Örneğin alkol, eter, aseton ve klorofom gibi uçucu sıvılar içerisinde çözünebilir.

Yağ molekülleri çok uzun bir yapıya sahip olup, biri ” Hidrofobik ” diğeri ” Hidrofilik ” iki kutuba sahiptir.Yağlar, vücudun ince bağırsağında pankreas ve safra kesesinden gelen enzimlerle küçük parçalara ayrılırlar.Yağların parçalanması ise ” Lipaz ” adı verilen bir enzim ile olur.

Yağlar parçalanıp yağ asitlerine kadar ayrıştırıldıktan sonra ince bağırsaklardan emilir ve kana karışır.Yağ asitleri hücreler tarafından enerji ihtiyacını karşılamak için kullanılırlar.Yağ asitleri bazı hücrelerde sitoplazma içerisinde okside olarak ATP üretimine katılırken, çoğu hücrede mitokondri içerisine girerek ATP sentezlenmesini sağlar.

Yağ asiti moleküllerinin yapısını gösteren şekilde, molekülün hidrofilik ve hidrofobik kısımları görülmektedir.

Yağlar vücuda girip yağ asitlerine kadar ayrıştıktan sonra ya depo edilirler yada enerji ihtiyacı için kullanılırlar.

Yağ asitleri vücutta fazla miktarlarda bulunduğu zaman trigliserid şekline dönüştürüldükten sonra yağ dokularında depo edilirler.İnsanların şişmanlamasının nedenide budur.Fakat aksine, kaslar fazla çalıştığı zaman kas hücrelerindeki mitokondriler ATP üretmek için ortamda bulunan yağ asitlerini, depo edilmesine fırsat bırakmadan kullanırak enerji ihtiyaçlarını karşılarlar.

Şişman bir kimse elinden geldiğince spor yapıp hareket ederse, yağ dokularındaki trigliserid molekülleri, enerji gereksinimi olduğu için yağ asitlerine kadar parçalanacak ve mitokondrilere ulaştırılacaktır.

Yağ asitlerinin mitokondriye girişi direk değildir.Öncelikle Asetil CoA ile bileşik kurarak ” Yağ Asil - CoA ” kompleksini kurar.Bu aşamadan sonra hücre içerisinde bulunan ve ” Kornitin ” adı verilen bir enzim eşliğinde mitokondri membranından geçerek mitokondri matrix ‘ ine ulaşır.

Yağ asidi + CoA + ATP <---------------> Yağ asil - CoA + AMP + PPi

Denklemde yağ asitinin CoA (Koenzim A) ile komleks oluştururken ATP harcamaktadır.ATP enerjisi kullanılınca ATP (Adenin trifosfat) AMP (Adenin monofosfat) ‘ a dönüşmektedir.

Yağların kan sıvısında taşınması ise ortak çalışan iki protein ile gerçekleşmektedir.Bu proteinlerden birisi

” Lipoprotein ” diğeri ise ” Apolipoprotein ” adını alır.

Yiyeceklerle alınan yağ ve kolestroller önce lipoprotienler ile paketlenirler.Lipoprotinlerin üzerilerinde ise apolipoprotein molekülleri vardır.Apolipoprotein ise ise lipide bağlanan kısımı oluşturmaktadır.Yani Lipoprotein apolipoproteini taşır, apolipoprotein ise yağa bağlanır.Böylelikle yağ molekülü dokulara kan yolula taşınmış olur.

Yağların yıkımı :

Yağların yapıtaşlarının yağ asitleri olduğunu belirtmiştik.Yukarıdaki şekilde görülen yağ asiti molekülünün hidrofilik ve hidrofobik uçları, yağların suya döküldüklerinde misel oluşturmalarına neden olur.

Şekilde yağ asitlerinin su içerisinde oluşturdukları micel yapısı görülmektedir.

Yağ asitleri, hidrofilik uçları dışa, hidrofobik uçları ise iç tarafa gelecek şekilde dizilirler.Mavi bölge yağ asitinin hidrofilik bölgesi, kırmızı ince bölge ise molekülün hidrofobik kuyruğunu temsil etmektedir.

Besinlerle alınan büyük yağ molekükleri, bağırsakta sindirilirken önce misellerine kadar ayrıştırılmakta ve daha sonra bu miselleri parçalayan enzimler iş görmektedir.

İnce bağırsağa gelen büyük yağ molekülleri, öncelikle safra kesesinden salgılanan tuzlarla etkileşime girerek kendilerinden daha küçük yapıya sahip misellere dönüşürler.Bu şekilde küçültülüp misele dönen yağ molekülleri daha sonra pankreastan salgılanan lipazlar vasıtasıyla parçalanmaya ve yağ asitlerine kadar ayrışmaya başlar.Ayrışan yağ asitleri difüzyon yolu ile bağırsak mikrovilluslarından emilir.Fakat emilim esnasında yağ asitlerinden trigliseridler sentezlenerek bu haliyle kana karışır ve lipoproteinler vasıtasıyla paketlenerek gerekli yerlere ulaştırılır.

Dokulara ulaşan trigliseridler genel olarak 3 aşamada yıkılarak enerji ihtiyacı için kullanılırlar.

Trigliseridlerin hidrolizi

Alfa - oksidasyonu

Beta - oksidasyonu

1-) Trigliseridlerin hidrolizi :

Trigliseridler Lipaz enziminin etkisiyle digliserid, monogliseridserbest gliserol ve yağ asitlerine kadar ayrışırlar.

2-) Alfa - oksidasyonu :

Trigliseridlerin hidrolizi ile serbest kalan yağ asitleri, alfa - oksidasyon kimyasal reaksiyonlarına girerek yıkılmaya başlar.Alfa - oksidasyonunda yağ asitleri, hücrenin Endoplazmik Retikulumunda aktive olmadan direk olarak parçalanırlar.

3-) Beta - oksidasyonu :

Beta - oksidasyonu, yağ asitlerinin parçalandığı diğer bir kimyasal reaksiyon basamaklarıdır.Parçalanma mitokondride gerçekleşmekte ve aynı zamanda yağ asitinin Asetil - CoA ile kompleks oluşturup aktive olması gerekmektedir.

Vücuda alınan karbonhidratlar, fruktoz, mannoz ve sukroz gibi şekerlere, glikoz şekeri ise glikojene çevrilip depo edilir.Fakat karbonhidrat fazla miktarda alınırsa bu kez glikozun fazlası glikojene çevrilemeyeceğinden, öncelikle yağ asitlerine ve daha sonrada trigliseridlere dönüştürülüp depo edilir.

Hücrede aynı zamanda ” Peroksizom ” adı verilen yapılarda da yağ asitleri parçalanmaktadır.Peroksizomlar yağ asitlerini parçalarken ürün olarak H2O2 (Hidrojen peroksit) meydana getir.H2O2 nin fazlası hücre için toksik etki yapacağından, ” Katalaz ” enzimi ile parçalanarak H2O ve H2 ye dönüştürülür.Mitokondride ise yağ asiti parçalanırken direk olarak H2O meydana gelir.

Kategori: Biyoloji


Rasgele...


Destekliyoruz arkada - arkadas - partner - partner - arkada - proxy - yemek tarifi - powermta - powermta administrator - Proxy