BİY 315 BİY 315 PROTEİNLER
advertisement
BİY 315 PROTEİNLER Yrd. Doç Yrd Doç. Dr Dr. Ebru SAATÇİ 2008-2009 Güz Yarı Dönemi Pro ve Ökaryotlarda Translasyon Prokaryotlarda transkripsiyon ve t translasyon l ardışıktır: d kt transkripsiyon bir yandan sürerken translasyon 5’ ucunda başlar. Ökaryotlarda ise hücrenin farklı yerinde i d olur l transkript ki ö önce iişlenir l i sonra sitoplazmaya geçer. Protein Yapısı Proteinler 4 düzeyde organize olurlar Primer yyapı, p , düz lineer biçimde ç A.A. dizilimidir Sekonder yapı polipeptit zincirinin katlanmasıyla oluşan özel bir yapıdır bu yapı lineer yapıdaki yakın A.A. arasında bağ güçlerinden oluşur: zayıf bağlar (H bağları, bağları elektrostatik güçler ve van der waals bağları). En genel tipleri ise alfa sarmal, beta plakadır. Aynı protein bu yapılardan birini yada her ikisini i içerebilir. bili Tersiyer yapı sekonder yapının katlanmasıyla oluşur. Quaterner yapı ise bir yada birkaç polipeptidin katlanarak altbirimleriyle oluşturduğu kompleks yapıdır. Bu yapı farklı polipeptidlerden oluşursa heterodimer, aynı tip polipeptidler arasında olursa homodimer oluşturur. oluşturur Bazı proteinler kompakt yapıdadır enzim ve antikorlar globüler yapıdadır lineer yapıdaki proteinlere ise fibröz proteinler denir. Primer (Birincil) Yapı Amino asitlerin polipeptit zinciri üzerinde nitel ve nicel sıralanışlarını, protein molekülünün bir veya daha fazla sayıda da polipeptit zincirinden oluşup oluşmadığı hakkında bilgi veren yapıdır. Proteinler,amino asit dizileri değişerek ğ farklılaşırlar. Koruyucu (konservatif) değişimler: A.A. yan zincirinin karakteri değişmez. Örneğin, Asp yerine Glu geçişi gibi. Bazıları ise koruyucu olmayan (non-konservatif) tiptedir. Bunlarda daha köklü bir değişim vardır. Örneğin, Asp yerine i Al Ala geçer. • Bazı proteinler kovalent veya kovalent olmayan bağlarla bir arada d tutulan l 1d 1’den f l sayıda fazla d polipeptit li i zinciri i i i içerirler. i il İnsülin hormonu, kovalent bağlarla (disülfit bağları) bir arada tutulan 2 polipeptit zinciri içerir. içerir Sekonder (İkincil) Yapı İkincil yapıyı zincirdeki karbonil grubu ile imido grupları arasında oluşan hidrojen bağları oluşturur. Z f hidrojen Zayıf hid j bağları b ğl bi polipeptit bir li tit zincirinin i i i i içinde i i d oluştuğu l t ğ gibi komşu polipeptit zincirleri arasında da oluşabilir. İkincil yyapılar p α-heliks yyada yyada ββ-pilili p tabaka şşeklinde olabilir. Alfa sarmal Beta pilili tabaka α-Helix α-Heliks’te zayıf hidrojen bağı bağı, bir peptit bağındaki g elektronegatif azot atomuna bağlı H atomu ile bu peptit bağından sonraki dördüncü amino asidin karbonil grubunun oksijen atomu arasında oluşmaktadır. (a) Sağ el dönüşlü αα-heliks heliks oluşumu. (b)Sağ el dönüşlü α-heliksin zinciriçi H-bağlarını gösteren top- ve çubuk modeli. Tek bir dönüş 3.6 A.A. kalıntısı içerir. Bir peptit zincirinin α-heliks oluşturabilmesi için ya sadece Lf formundaki d ki amino i asitleri i l i veya sadece d Df D-formundaki d ki a.a. içermesi i i gerekir. Saç, kıl, tüy, yün, boynuz, tırnak, deri ve kuş tüyü gibi α-keratinlere dahil proteinler genellikle soldan sağa dönüşlü α-heliks düzenlemesi gösterirler. α-heliks Kararlılığını Etkileyen Faktörler: 1. Yüklü kl R grupları l olan l ardışık d kA A.A. A arasında d oluşan l elektrostatik itme gücü, 2 Bitişik 2. Bi i ik R gruplarının l hacmi, h i 3. Üç veya dört A.A. arayla yerleşmiş amino asitlerin yan zincirleri i i l i arasındaki d ki etkileşim, kil i 4. Pro ve Gly yapıdaki varlığı, 5. Heliks yapısının her iki ucunda bulunan A.A. arasındaki etkileşim ve elektrik dipolü. β-pilili tabaka β tabaka yapıda polipeptit zinciri zig zag bir görünüm ortaya k koyar. Yan Y yana duran d zig i zag polipeptit li i zincirleri i i l i arasında d H Hbağları oluşur. H b ğl rı karşı H-bağları k rşı karşıya k rşı gelen petit bağlarının b ğl rının amino mino vee kkarbonil rbonil grupları arasında meydana gelir. β tabaka yapıda komşu polipeptit zincirleri paralel ya da antiparalel olabilir (amino ve karboksil uçları aynı veya zıt yönde olabilir). ) β-pilili tabaka konfigürasyonu, ipek lifi gibi gerilmiş protein moleküllerinde görülmektedir. α-heliks ısı ve nemin etkisiyle β-pilili tabakaya dönüşebilir. Bitişik zincirler arasında oluşan H H-bağının bağının çapraz bağları da görülmektedir. ((a)) Antiparalel p ββ-tabakada bitişik ş zincirlerin amino ve karboksil uçları ç birbirine ters yöndedir. (b)Paralel β-tabaka • Gly Gl ve P Pro a.a. kalıntıları betakıvrımlarının içinde genellikle beraber bulunur. • Gly küçük ve esnektir. Pro’nin imino azotunu içeren peptit b ğl cis bağları i konfigürasyonuna dönüşür. • Tip I, Tip II den daha sıklıkta bulunur. Tip II kıvrım yapısında 3. a.a. Gly bulunur. Tersiyer (Üçüncül) Yapı Kuarterner (Dördüncül) Yapı Tersiyer yapıya sahip iki yada daha fazla sayıda d polipeptit li tit zincirlerinin bir araya gelmesiyle oluşur oluşur. Bu yapıda kovalent bağlar rol oynamaz. oynamaz Proteinlerin Denatürasyonu Denatüre edici etkenler: Isı pH Organik g çözücüler ç Üre ve guanidin bileşikleri Ortama eklenmiş olan üre ve merkaptoetanolün uzaklaştırılması ile proteinin (ribonükleaz) renatürasyonu (disülfit b ğl bağlarının yeniden id oluşumu) gözlenmektedir. Proteinlerin Biyolojik Fonksiyonları Enzimler: Metabolizmayı düzenleyen ve etkileyen globuler proteinler ( geniş bir protein sınıfı) p Biyokimyasal reaksiyonları katalizlerler p Substrat özgüllükleri vardır. p .... az şeklinde adlandırılır p Eksiklikleri pek çok metabolik hastalıkla sonuçlanır. Düzenleyici proteinler: Fizyolojik aktivitenin düzenlenmesinden sorumludurlar. Örn: Hormonlar (insülin eksiklliği → diabet) G-proteinler → Hücre içi haberleşme Yapısal proteinler: Kas, Kas, bağ dokusu proteinleri, proteinleri membran proteinleri Örn: Kollajen (tendon and ligamentlerde) keratin ((saçç ve tırnakta)) Besin ve Depo proteinler: Ovalbumin, laktalbumin, kazein, ferritin Transport proteinleri: Plazmada ve membranlarda spesifik maddelerin veya i iyonların l taşıyıcısıdırlar d l Örn: Hb-O2, miyoglobin-O2 Lipoprotein-lipid, Lipoprotein lipid, Transferrin Transferrin-Fe Fe Seruloplazmin-Cu, vb K Kontraktil k il proteinler: i l Kasılmayı K l ve hareketi h k i sağlayan ğl proteinler i l Ör:Miyozin - kalın filament Aktin - İnce filament Tübilin - membran iskeleti Reseptörler: R tö l Hücre Hü i i haberleşmede içi h b l d roll oynarlar l Örn: adrenalin için ß-adrenerjik reseptor Savunma proteinleri: İmmünoglobülinler: Patojenlere karşı organizmayı korurlar. Fibrinojen: (Pıhtılaşma mekanizması) Proteinlerin Sınıflandırılması Fibröz Proteinler Spiral p veya y heliks şşeklinde kıvrılmış,(kovalent ş,( ve H bağlarıyla çapraz bağlanmış) zincirlerden oluşurlar Bitkilerde bulunmazlar. Bağ dokusu proteinleri Kollajen, Elastin, Keratin Miyozin: Kas proteini Fibrinojen: pıhtılaşma proteini Kollajen: j Birbirine sarılmışş 3 p polipeptid p p zinciri (üçlü heliks)’nden oluşur. Memelilerde total proteinin %30’ %30’unu teşkil t kil eder. d Gl Al P L ’d zengindir. Gly,Ala,Pro,Lys’den i di Proteolitik P li ik enzimlere karşı dirençlidir. Keratin İki zincirli helezonik sarmal Globüler Proteinler Sıkıca katlanmış helezon şeklinde polipeptid zincirlerden oluşur. (Proteinlerin büyük kısmı, bu gruptadır). Örn: Hemoglobin, Miyoglobin Miyoglobin monomerik, hemoglobin oligomerik (tetramerik) proteindir. MİYOGLOBİN HEMOGLOBİN Miyoglobin İnsan ve balinanın miyoglobin m l küll rind ki amino moleküllerindeki min asit it dizilerinin karşılaştırılması: Bu örnekte verilen miyoglobin 153 amino asitten oluşur. Bu iki miyoglobinin i l bi i amino i asit i di dizileri il i benzer olmakla beraber özdeş değildir. α-heliks bölgelerince zengin tek zincirli bir polipeptittir. %80’i 8 adet d t α-sarmalından α rm lınd n (A-H) oluşur: Hem grubu molekülün apolar özellikteki iç kısmına (F ve E sarmalları arasındaki cebe) yerleşmiştir. Bu cep apolar amino asitlerle çevrilidir. Bunlardan 2 tane histidin kalıntısının çok ö l ffonksiyonları özel k i l vardır: d PROKSİMAL HİSTİDİN : Doğrudan HEM’in demirine bağlıdır. DİSTAL HİSTİDİN : HEM ile doğrudan etkileşmez Oksijenin +2 değerlikli demire etkileşmez. bağlanmasını stabilize eder. Böylece Fe+2 çok az okside olarak oksijenin geri dönüşümlü bağlanması sağlanır. sağlanır myo- Yunanca’da “kas” hemo- ise “kan” anlamına gelir. Hem em grubu içerir içerir, yani bileşik proteindir proteindir. Oksijeni bağlayan bu grup, protein kısmına (globin) kovalent olmayan etkileşimlerle ş bağlı ğ durumdadır. Hem (Demir protoporfirin) Hemoglobin Hemoglobin kırmızı kan hücrelerinde (eritrositler) yer alan oksijen taşıyıcı proteindir. Omurgalıların hemoglobini her biri bir molekül oksijen bağlayan birer hem grubu içeren ikişer alt birimden ((toplam p 4 altbirimden)) oluşur. ş Erişkin insanlardaki hemoglobinin büyük bir kısmı 2α+2β altbirimi içeren Hemoglobin l bi A ((HbA)’dır. bA) d Ayrıca %2 oranında Hemoglobin A2 (HbA2) (2α+2δ zinciri i i i iiçerir) i ) bulunur. b l Oksihemoglobin: Oksijen bağlı hemoglobin (Demir: Fe2+ formda bulunur): Hemoglobin relaks (gevşek), R durumundadır. durumundadır Deoksihemoglobin: Bağlı oksijenin Hb’den ayrıldıktan sonra ki durumu (Demir: hala Fe2+ formdadır): Hemoglobin tense (gergin), T durumundadır. Methemoglobin: Demir, Demir okside Fe3+ formundadır. formundadır Bu form oksijen bağlayamaz. K b k ih Karboksihemoglobin: l bi Karbon K b monoksit k i (CO) bağlanmış hem grubu içerir. O2 taşıyamaz. Memelilerdeki Oksijen Transferi Hemoglobinin T ve R durumu Oksijenin bağlı olduğu (R durumu) ve oksijenin bağlı olmadığı (T) durumu. T durumunda çok sayıda iyon çifti kararlı halde bulunduğundan, R durumuna göre daha kararlıdır. R durumunun oksijene affinitesi, T’ye y g göre daha yyüksektir. Hb’nin Oksijeni Bağlama Kinetiği Hb’nin dört tane oksijen b ğl bağlama böl bölgesii vardır. d B Bu bölgeler, oksijeni kooperatif olarak bağlarlar bağlarlar. Hb allosterik bir proteindir. Bir bağlanma bölgesine oksijen (ligand) bağlandığı zaman,, diğer ğ bağlanma ğ bölgelerini etkileyerek, diğer bölgelerinde O2 bağlama kapasitesini arttırır. Oksijen dissosiasyon eğrisi Farklı parsiyel oksijen basınçlarında (pO2) ölçülen Y’lerin Y lerin grafiğine oksijen dissosiasyon eğrisi denir. Miyoglobin ve hemoglobinin eğrileri önemli farklılıklar gösterir. Bu grafik miyoglobinin oksijene ilgisinin hemoglobinden daha fazla olduğunu göstermektedir göstermektedir. Bağlanma bölgelerinin yarısının doyurulması için gereken parsiyel oksijen basıncı (P50) miyoglobin için ortalama 1mmHg ve hemoglobin için 26mmHg’dir. [Oksijene ilgi ne kadar fazlaysa (yani (yani, oksijen ne kadar sıkı bağlanıyorsa) P50 o kadar düşüktür.] Bohr etkisi: p düşürüldüğünde pH ş ğ veya y hemoglobin g yyüksek CO2 p parsiyel y basıncında bulunuyorsa oksijenin hemoglobinden ayrılması kolaylaşır. Her iki halde de hemoglobinin oksijene ilgisi azalır l ve bu b yüzden d oksijen k ij di dissosiasyon i eğrisinde i i d sağa doğru kayma meydana gelir. Oksijen bağlanmasındaki bu değişikliğe Bohr etkisi denir. denir Tam tersine, tersine pH pH’nın nın artması veya CO2 konsantrasyonunun azalması oksijene ilginin artmasına ve oksijen j dissosiasyon y eğrisinde ğ bir sola kaymaya neden olur. Hb-O2 Dissosiasyon Eğrisini Kayması Yüksek İlgi Düşük İlgi Hb-O2 Dissosiasyon eğrisini sağa kaydıran nedenler ; - H+ artışı Vücut sıcaklığının artışı pH düşmesi Eritrositlerdeki Ei i l d ki 22,3-DPG 3 DPG artışı Co2 Hb-O2 Dissosiasyon eğrisini sola kaydıran nedenler ; Hb-O2 Dissosiasyon eğrisini sağa kaydıran nedenlerin tersi durumları ve Fötal hemoglobin artışı 2,3-Bisfosfogliseratın, hemoglobinin oksijene ilgisi üzerine i etkisi: ki i 2,3-Bisfosfogliserat (2,3-BPG) oksijenin hemoglobine bağlanmasında önemli bir düzenleyicidir. Konsantrasyonunun kabaca hemoglobine eşit olduğu alyuvarlarda miktarca en fazla bulunan organik fosfattır. fosfattır 2,323 BPG glikoliz yolundaki bir ara üründen sentezlenir. 2,3-BPG deoksihemoglobine bağlanıp oksihemoglobine bağlanmayarak hemoglobinin oksijene ilgisini azaltır. Hemoglobinler Hemoglobin A2 (HBA2): HbA2 normal erişkin hemoglobinin doğumdan yaklaşık 12 hafta sonra ortaya çıkan ve toplam hemoglobinin yaklaşık %2’sini oluşturan l minör i ö bir bi bileşenidir. bil idi İki α- globin l bi ve iki δ – globin zincirinden meydana gelir.( normal erişkin hemoglobinleri) Hemoglobin H l bi A1c: A1 Fizyolojik Fi l jik şartlarda tl d HbA yavaş ve nonenzimatik olarak glikozillenir. Glikozillenmiş hemoglobinlerin en sık rastlanan formu HbA1c dır. dır Glukoz kalıntıları esas olarak β- globülin zincirlerinin N- terminal valinlerin NH2 ggruplarına p bağlı ğ olarak bulunur. HbA1c miktarlarındaki artış diabetes mellitus hastalarında görülür.
