... konulu sunumlar: "Amino asit-Peptid ve Proteinler 1"— Sunum transkripti:
1 Amino asit-Peptid ve Proteinler 1 Prof Dr A Binnur ErbağcıTıbbi Biyokimya AD.
2 Proteinler amino asit polimerleridir Proteinler, canlı hücrelerde en fazla bulunan makromoleküller;yapı taşları olan amino asitlerin özgün kovalent bağlarla bağlanarak oluşturdukları zincirlerden meydana gelirler.ribozom
3 Amino asitler Doğada 400 kadar farklı amino asit bulunmasına rağmen... Proteinler aynı 20 amino asitin farklı kombinasyonlarından meydana gelir.Protein yapısında bulunan amino asitlere standart veya primer amino asitler denilir.Bu 20 aa’i kodlayan özel genetik kodlar (kodonlar bulunur).20 farklı amino asit : protein çeşitliliğinin üst düzeyde olmasını sağlar
4 2 amino asitten meydana gelen bir peptid: AA1AA2x = farklı molekülAA1AA2AA320 x x = farklı molekül100 amino asitten meydana gelen protein için olasılıkEvrendeki toplam atom sayısı
5 Protein: H, C, N, O, S atomlarından meydana gelirler
6 Amino asitlerin ortak yapısal özellikleri Aynı C atomuna bağlıH atomuKarboksil (-COOH) grubuAmino (-NH2) grubuR grubu : değişken grup, yapısı, elektrik yükü ve büyüklüğü farklılık gösterir
7 R NH2 -C-COOH H R NH2 -C-COOH H Amino asitlerin ortak yapısal özellikleriasitNH2 -C-COOHRHNH2 -C-COOHRHOrtak yapıamino
8 C atomlarının adlandırılması +NH3-CH-COO-CH2COO-
9 C atomlarının adlandırılması Bu amino asitlere (alfa) amino asitler denilir çünkü fonksiyonel grubun (-NH2) bağlandığı C atomu –COOH grubuna göre alfa pozisyonundadır.R grubunda varsa diğer C atomları sırası ile , , , C atomları olarak adlandırılır.
10 The amino group can be located on the hydrocarbon chain with a Greek letter, , , , or Figure 25.1αβ
12 Hatırlayalım;İzomerler Kimyasal formülü AYNI ama atomların düzenlemeleri farklı olan moleküllere izomerler denilir.Yapısal izomerler: atomların birbirine bağlanışı farklıdır.Stereo izomerler bir C atomuna bağlı 4 grup birbirinden farklı olduğunda meydana gelir.Stereo izomerler; benzer veya aynı kimyasal özellikler ama farklı (bazı) biyolojik özellikler
13 Amino asitlerin ortak özellikleri-1 Glisin dışında tüm standart aa’lerin C atomları asimetriktir yani 4 farklı grup bağlanmıştır. Böyle C atomlarına kiral merkez denilir.Bu moleküllerin ayna görüntüsü molekül üzerine tam olarak oturmaz.
15 Amino asitlerin ortak özellikleri-2 Kiral merkezi olan tüm aa’ler aynı zamanda optikçe aktiftir.Yani polarize (doğru halinde) ışığın yönünü sağa veya sola çevirirler,Glisin dışında tüm amino asitler optikçe aktiftir.
16 Amino asitlerin ortak özellikleri-3 Aa’lerin 2n kadar izomeri vardır.n: asimetrik C atomu sayısı (kiral merkez)n=1 ise, izomer=2İzomerlerin adlandırılması: gliseraldehitin –OH grubu örnek alınarak yapılır.
17 Amino asitlerde ise -NH2 grubu izomerizmi belirler Amino asitlerde ise -NH2 grubu izomerizmi belirler. -NH2 grubu sağda ise D-aa, solda ise L-aa denilir.
19 Protein yapısında L-aa’ler vardır Protein yapısında yer alan aa’lerin tümü L-aa’lerdir.Proteinlerin karekteristik 3 boyutlu yapıları bileşenleri olan aa’lerin aynı sterokimyasal yapıda olmasını gerektirir.Protein sentezinde rol alan enzimler sadece L-aa’leri yapısına katar.
20 Amino asitlerin ortak özellikleri-4 Sulu çözeltilerde aa’lerin amino ve karboksil grupları ortam pH’sına göre iyonize olarak asit veya baz gibi davranabilirler:Bu özellikteki moleküllere amfoterik moleküller denilir.
21 Amino asitlerin iyonizasyonu Sulu çözeltilerde iyonize olabilen karboksil ve amino gruplarının iki formu protonik denge halinde bulunurR-COOH R-COO- + H+ (pK1)R-NH3+ R-NH2 + H+ (pK2)pK2pK1
22 Amino asitlerin iyonizasyonu R-COOH R-COO- + H+ (pK1)R-NH3+ R-NH2 + H+ (pK2)R-COOH ve R-NH3+ protonlu veya zayıf asidik bileşenlerdir.R-COO- ve R-NH2 konjuge bazlar yani proton alıcılarıdır.pK arasında değiştiğinden karboksil grupları nötral pH’ta tüme yakın iyonizedir (COO- )pK2 ise arasında olduğundan amino gruplarıda nötral pH’ta tüme yakın iyonizedir (NH3+).
23 Fizyolojik pH’ta tüm aa’ler hem pozitif hem de negatif yük taşırlar Böyle moleküllere zwitteriyon denilir.
24 Amino asitler tampon görevi yapabilir Amino asitlerin titrasyon eğrisi incelendiğinde amino, karboksil gruplarının ve eğer varsa R gruplarındaki iyonize olabilen yapıların pKa’ları ile uyumlu pH’ta tamponlama yapabildiği görülür.Bu eğriler yardımı ile karboksil ve amino gruplarının pKa’ları saptanabilir.
30 R NH2 -C-COOH H bu yapı hangi pH’ta olur? Cevap: hiçbir pH Karboksil grubuamino grubundandaha kuvvetli birasittir (pKa’yabak)ve protononudaha öncekaybeder.NH2 -C-COOHRHasidik pH’ta COOH , NH3+nötral pH’ta COO- , NH3+bazik pH’ta COO- , NH2
31 Amino asitlerin izoelektrik pH’ı (pI) İzoelektrik pH bir molekülün toplam yükünün 0 olduğu yani pozitif ve negatif yüklerin birbirine eş olduğu pH’tır.Sadece 2 iyonize olabilen grup taşıyan aa’lerdepI= pK1 + pK2 /22’den fazla iyonize olan grup varsa pI toplam yükün 0 olduğu forma komşu iki pK’nın ortalamasıdır.
33 amino asitlerin kodları Alanin Ala A Sistein Cys C Aspartik asit Asp D Glutamik asit Glu E Fenil alanin Phe F Glisin Gly G Histidin His H Isolösin Ile I Lizin Lys K Lösin Leu L Metyonin Met M Asparagin Asn NProlin Pro P Glutamin Gln Q Arginin Arg R Serin Ser S Threonin Thr T Valin Val V Triptofan Trp W Tirozin Tyr Ystandart aa’lerinBirisi 3 harfli,Diğeri tek harfli2 ayrı kısa koduvardır.
41 Amino asitlerin sınıflaması-1 (R gruplarına göre) AlifatikHidroksilikSülfürlüAsidik R grupları ve amidleriBazik R gruplarıAromatikİmino asit
42 Alifatik aa’ler-1 R grupları hidrokarbon yapıdadır. Valin, lösin ve izolösine topluca dallı zincirli aa’ler denilir.Dallı zincirli aa’ler non-polar yapıda ve hidrofobiktir (biyolojik pH‘ta su ile etkileşme eğilimleri düşüktür)Glisin ve Alanin R grubunun küçük olması (H atomu ve metil grubu) nedeni ile polardır ve hidrofobik değildir.GlisinAlaninValinLösinizolösin
43 glisin Gly G alanin Ala A valin lösin Leu L İzo-lösin Ile I 2.4 9.8 9.9valinValV2.29.7lösinLeu L2.3İzo-lösinIle I
44 Alifatik aa’ler-2Bu aa’ler (glisin hariç) protein yapılarının hidrofobik etkileşimlerinden sorumludurlar.Glisin R grubunun küçük olması nedeni ile proteinin o noktasına bükülebilme özelliği kazandırır.
45 Hidroksilli aa’ler Serin Treonin Tirozin -OH grupları bazı enzimlerin aktif merkezinde bulunur ve katalitik aktivitenin düzenlenmesinde yer alır.Bazı enzimler ve proteinler fosforile/defosforile olarak aktifleşirler. Proteinlerde fosforilasyon hidroksilli aa’lerin R grupları üzerinden olur.Serin ve treonin, proteinlere karbohidrat eklenme noktasıdır.SerinTreoninTirozin
47 Sülfürlü amino asitler-2 S atomu aa/lerin yapısında iki farklı şekilde bulunabilir.1) Metiyonin aa’i metil grubu vericisi olan SAM (S-adenozil metiyonin) yapısında bulunur. S atomu metil grubunun kolaylıkla verilmesini sağlar.2) -SH grubu şeklinde sistein yapısında bulunur. –SH bazı enzimlerin aktif merkezinde katalitik rol oynarSisteinMetiyonin
49 Sülfürlü amino asitler-2 İki sistein molekülü okside olarak dimerik bir aa olan sistini oluşturur. Bu yapıya disülfit bağı adı verilir.Disülfit bağları hücre dışı proteinlerin stabilizasyonunda rol alan kovalent bağlardır.Sistin keratin adı verilen epitel hücreleri (deri), tırnak ve saç proteinin yapısında bulunur.
52 Asidik yan gruplarAsidik aa/lerin R gruplarında ilave bir –COOH grubu bulunur.pH 7’de net negatif yüke sahiptirler.Bazik ve asidik aa’lerin yan grupları iyonik bağlar oluşumu ile spesifik protein konformasyonlarını stabilize ederler.Enzimlerin aktif merkezinde bulunarak enzimatik katalizde rol alırlar.AspartikasitGlutamik
53 Asidik yan grupların amidleri R gruplarında ilave bir amid yapısı bulunur.Yüksüz ama polar özellik gösterirlerAsparajin proteinlere karbohidrat eklenme noktasıdır.AsparajinGlutamin
55 Bazik amino asitler-1pH 7’de net pozitif yüke sahip bu amino asitler asidik aa’lerle iyonik bağ oluşumu ve proteinlerin 3 boyutlu yapısının stabilizasyonunda yer alırlar.Bazı enzimlerin aktif merkezinde katalitik rol üstlenirler.ArgininLizinHistidin
57 Bazik amino asitler-2 Arginin guanido grubu Lizin pozisyonunda bir amino grubu ve histidin imidazol halkası içerir.Histidin R grubu (imidazol halkası) pKa’sı fizyolojik pH’a yakın (6.0) olduğu için fizyolojik pH’ta tamponlama yapabilen tek aa histidindir.Proteinlerin tamponlama yapabilme özellikleri histidin içerikleri ile ilişkilidir.
58 Aromatik amino asitler-1 Yan zincirlerinde aromatik halka içerirlerTirozin (aynı zamanda hidroksilli)Histidin (aynı zamanda bazik)Fenil alanin (benzen halkası)Triptofan (indol halkası)
59 Aromatik amino asitler-2 Fenilalanin, triptofan ve tirozin non-polar (hidrofobik) yapıdadır ve genellikle proteinlerin iç kısmında yer alırlar.Tirozin –OH grubu ile H bağı oluşturabilir.
61 Aromatik amino asitler-3 Aa’ler renksizdir. 240 nm üzeri ultraviole ve görünür ışığı absorbe etmezler.Aksine en çok triptofan olmak üzere, tirozin ve az oranda fenil alanin 280 nm’de ışığı absorbe ederler.Çözeltilerde protein varlığını göstermek için bu özellikten yararlanılır.
63 İmino asitHalkalı yapısı ve amino yerine imino grubu (sekonder amin) olan prolin bu grupta yer alır.Prolin halkası rijit (bükülmez) özelliktedir. Kemik tendon gibi yapıların proteini olan kollojende bol miktarda bulunur.Ayrıca kollojen yapısında protein sentezlendikten sonra bazı prolinler enzimatik olarak hidroksillenir: hidroksiprolin de bir imino asittir.
65 Amino asitlerin polaritelerine göre sınıflaması Biyolojik ortamda davranışları hakkında fikir verir.Polarite polar grup varlığı ve hidrokarbon yapının büyüklüğü ile ilgilidir.Non-polar (hidrofobik)Polar ve yüksüzPolar asidikPolar bazik
66 PolarNon-PolarHidrofobikTriptofanFenilalaninIzolösinTirozinLösinValinMetiyoninYüklüArginin (+)Glutamik a (-)Aspartik a (-)Lizin (+)Histidin (+)YüksüzSisteinProlinSerinGlutaminAsparaginOrtadaGlisinTreoninAlanin
69 NON-STANDART AA’LERGenetik kodları yok enzimatik olarak sentezlenirler.1) Protein yapısında bulunmayan, metabolik yollarda ara ürün olarak oluşan aa’lerÖr: ornitin, sitrüllin (üre sentezi)2) Farklı işlevleri olan aa’lerÖr: Tiroid hormonları, kreatin (kas dokusunda)3) Protein çatısının oluşmasından sonra değişikliğe uğrayan aalerÖr: 4-OH prolin (kollojen yapısında)
70 PROTEİNLERİN SENTEZ SONRASI DÜZENLENMELERİ 1) Protein katlanması2) Proteolitik işlenme3) Yan grupların eklenmesi4) Aminoasitlerin sentez sonrası değişimleri(Post-translasyonel modifikasyonlar)Gama karboksilasyonMetilasyonHidroksilasyonFosforilasyonAsetilasyonAdenilasyonÜridilasyonADP ribozilasyon-Ubikuinasyon
71 g-karboksiglutamat- Ca++ bağlar Aspartat ve glutamat kalıntılarına karboksil grubu eklenebilir.Bazı pıhtılaşma proteinlerinde (Faktör 2, 7, 9 ve 10, protein S ve C)Ve kemik proteini osteokalsindebulunur. Güçlü kalsiyumbağlar.Karboksilasyoniçin K vitamini gereklidir.
72 Metilasyon Hidroksilasyon Lizin, histidin, glutamat gibi aaler metillenir.Kas proteinleriHidroksilasyonOH Prolin ve OH lizinKollajenOHlizin ve kh yan gruplar
73 FOSFORİLASYON-DEFOSFORİLASYON Serin, tirozin ve treonin kalıntılarının OH gruplarına ATP’den fosfat grubu aktarılır.Proteinlerin etkinleşmesi veEnzim aktivitesinin düzenlenmesinde yer alır.
75 Karbohidrat yan grupların eklenmesi Proteinlerin post-translasyonel değişim işlemlerinden biri.Karbohidrat yan gruplar sentez sırasında veya sonra kovalent olarak enzimatik yolla eklenir.İki tip glikozilasyon tanımlanmıştır:Asparajin, N-glikozilasyon (ER)Serin, treonin veya OH-lizin, O-glikozilasyon (Golgi)Sitoplazmik proteinler nadiren glikozillenirler.Salgı proteinleri, lizozomal enzimler, çoğu hücre yüzey proteinleri
77 Amino asit tepkimeleri Karboksil grubu tepkimeleri; esterifikasyon, tuz oluşumu, açilasyonAmino grubu tepkimeleri: bazıları aa’lerin varlığının gösterilmesi, miktarının saptanması ve proteinlerin aa dizisinin belirlenmesinde kullanılır.R grubu tepkimeleri: her aa için farklıdır, o aa’in nicel ve nitel analizi için kullanılır
78 Amino grubu tepkimeleri-1 Ninhidrin reaksiyonu: alfa aa’lerin ninhidrin ile tepkimesi sonucu mavi-mor renkli ürün oluşur.Prolin ve OH-Prolin ninhidrin ile sarı kompleks oluşturur.Aa’ler dışındaki aminler ve amonyak da ninhidrin ile reaksiyona girer ancak CO2 oluşmaz.Ürün başlangıç aa’e göre değişmez; tüm aa’ler aynı ürünü verirler.
80 Amino grubu tepkimeleri-2 Diğer amino grubu tepkimelerinde ise ürün aa’in R grubunu taşıdığı için aa’in tanınmasına olanak tanır:Sanger reaktifi (1-floro,2-4 dinitrobenzen)Hassas yöntemler, ürünleri zor koşullarda stabil ama peptid dizi analizine uygun değilEdman reak : protein ve peptid dizi analizine uygundur.
81 Amino asitlerin ayırım teknikleri A) Polarite farklılıklarına göre ayırımKağıt kromatografisiİnce tabaka kromatografisiB) Belirli bir pH’taki yük farklılıklarına göre ayırımİyon değiştirici kromatografiYüksek voltajlı elektroforezHPLC: Gelişmiş kromatografi cihazıC) Kütleye göre ayırımKütle spektrometresi; PTMlar da saptanabilir.
86 Amino asitlerin en önemli tepkimeleri peptit bağı oluşumudur Bir aa’in amino grubu ile diğer bir aa’in karboksil grupları arasında bir molekül su açığa çıkışı ile oluşan kovalent bağa peptit bağı denilir.
88 Peptid bağı oluşumu: Peptid bağı aslında bir AMİD BAĞIdır kondansasyon
89 Peptid bağı oluşumuPeptid bağı oluşumu bir kondansasyon tepkimesidir (tersi hidroliz).Fizyolojik pH’ta bu reaksiyon kendiliğinden meydana gelmez çünkü endergoniktirDG=21 kjul/mol’dür.Peptidler ribozomlarda depo enerji karşılığında sentezlenir.Peptid bağlarının hidrolizi ise egzergonik birreaksiyon olmasına rağmen aktivasyon enerjisiyüksek olduğu için peptid ve proteinleroldukça stabildirler.
90 Peptid bağının özellikleri Peptid bağları fizyolojik pH’ta polar ama yüksüzdür.Kısmi çift bağ özelliğindedirDüzlemseldirBükülmezTranstır
91 1-Peptid bağının elektrik yükü Peptid bağı oluşumu ile bir (-) ve bir (+) yük kaybedilmiş olur.Bu nedenle peptid bağı yüksüzdür ama elektron paylaşımı eş olmadığı için polardır.Peptidler ise iki ucundaki serbest amino , karboksil ve R gruplarındaki yükler nedeni ile yüklü moleküllerdir: polielektrolitlerdir.
92 2-Peptid bağları kısmi çift bağ karakterindedir Hem oksijen hem de azot atomları elektronegatif atomlardır. Ancak oksijen azottan biraz daha elektronegatiftir. Bu nedenle çift bağ (yani paylaşılan 2. elektron) C ile O arasında gösterilir. Oysa gerçekte bu elektronun paylaşımı ve çift bağın yeri rezonans göstermektedir.Buna kısmi çift bağ denilir
94 3-Peptid bağı düzlemsel ve bükülmezdir Kısmi çift bağ normal bir çift bağdan daha kısadır.Bu peptid bağının rijit (bükülmez) ve planar (düzlemsel) olmasına yol açar.C ve N atomlarını birleştiren peptid bağında rotasyon olmadığı için bu 4 atom aynı düzlemde bulunur.
96 PEPTİDLER Peptidler aa oligo- veya poli-merleridir. Bir kaç aa –binlerce aaİki aa: dipeptidBirkaç aa: oligopeptidÇok sayıda aa: polipeptidKarboksil grubu peptid bağı yapısına giren bir aa’e amino asit kalıntısı denilir ve adının sonuna -il eki getirilir.Adlandırma amino ucundan başlarBu kurala göre peptid bağına karboksil grubu ile aspartatın, amino grubu ile alaninin katıldığı bir dipeptid aspartil-alanin dipeptididir.
99 PeptidlerBiyolojik aktivitesi olan peptidler: bazı hormon ve nörotransmitterler peptid yapısındadırSentetik olarak üretilen peptidler: antibiyotik, tatlandırıcıTek zincirden oluşur ve MA genellikle Da altındadır.Proteinlerin çatısını oluşturan peptidler.
100 Proteinlerin işlevleri Taşıyıcı: vitamin, hormon, besin, oksijenKatalitik: enzimlerBesin ve depo: ferritin (Fe), ovalbuminKontraktil, motil: aktin, miyozinYapısal: kollojen, elastin, keratin, fibroinSavunma: ImmunoglobulinlerDüzenleyici: hormonlarÇeşitli ve yaşam için zorunlu
101 Proteinler büyük moleküllerdir Tek veya fazla polipeptid zinciriBir polipeptidden oluşan her bir kısma subünite veya protomer denilir.Subüniteler eş ise homodi-, homotetra- merik protein denilir. Subüniteler eş olmadığında hetero- öntakısı ile söylenir.Aa sayısı aa arasında değişir.Aa sayısı MA/110
104 Proteinler aa dışı yapılar da bulundurabilir Bazı proteinler aa dışında kimyasal gruplar taşır: konjuge, kompleks veya birleşik proteinler denilir.Aa dışındaki kısma prostetik grup adı verilir. Prostetik gruplar protein işlevi ile ilgilidirler.Sadece aa’ten oluşan proteinler basit proteinler olarak adlandırılır.
108 Bir proteini oluşturan aa’lerin çok sayıda konformasyonu mümkündür. Ancak suluçözeltilerde belirli konformasyonlarınoluştuğu görülmüştür.Peptid ve proteinlerin özgün konformasyonlarıfizyolojik işlevleri için zorunludur.
109 Konformasyon nedir?Bir molekülü (proteini) oluşturan aa dizisi değişmeden, tüm atomların diğer tüm atomlarla ilişkisinin belirlediği 3 boyutlu yapı. Non-kovalent güçlerin kırılıp yeniden yapılması ile değişebilir.Konfigürasyon: Bir grup atom arasındaki geometrik ilişki. Konfigürasyon değişimi kovalent bağların kırılıp yeniden yapılması ile mümkündür. Örneğin D ve L konfigürasyonlar.
110 SORU: Proteinler neden katlanır? BİYOKİMYASAL REAKSİYONLARTERMODİNAMİK YASALARAUYGUN OLARAK GERÇEKLEŞİR
111 Protein konformasyonlarını stabilize eden güçler Bir sistem en az serbest enerji (DG) gerektiren şekilde bulunma eğilimindedir.Bunu ısının azalması (entalpi DH) ve düzensizliğin artması (entropi DS) destekler.DG= DH-T DSBu iki koşul sağlandığında ‘olay’ (burada protein konformasyonu) kendiliğinden gerçekleşir.
112 GENEL KURALiki atom arasında bağ oluştuğunda ısı şeklinde bir miktar enerji kaybedilir. Bu serbest enerji açısından istenilen bir durumdur. Bağların artması yapıları stabilize eder (- entalpi, istenir).iki atom arasında bağ oluştuğunda düzensizlik azalır (- entropi, istenmez).
114 Sulu ortamda protein molekülün davranışına etkili 4 faktör: Suyun ısısı, suyun düzensizliği, protein molekülünün ısısı ve protein molekülünün düzensizliğidir.
115 Proteinin bağ oluşumu ile katlanması… protein molekülünün düzensizliği azalır (- entropi, istenmez).protein molekülünün ısısı azalır (- entalpi, istenir).
116 su ile hidrofobik yapıların bir araya gelmesi suyun düzensizliğini azaltır. Protein katlanması su ile hidrofobik yapıların temasını azaltır yani suyun düzensizliği artar (+ entropi, istenir).Sonuç 1: Protein ve su kendileri ve birbirleri ile maksimum sayıda H bağı oluşturmalıdır (- entalpi)Sonuç 2: hidrofobik aaler proteinin iç kısmına gömülmelidir (+ entropi)
120 Primer yapıAmino asit dizisi ve disülfit bağlarının yeri bir proteinin primer yapısını oluşturur.Genetik olarak belirlenir.Peptid bağları ve S-S bağları ile stabilizedir.Tümü kovalent bağlardır.
121 Sekonder yapıBirincil yapıyı oluşturan aa’ler arasında zincir içi H bağları aracılığı ile sağlanan lokal etkileşimlerle oluşan düzenli yapılar.Sekonder yapılar protein işlevi için önem taşır.Fibröz proteinlerin sekonder yapıları işlevleri için özelleşmiştir.
122 Sekonder yapılar Alfa heliks Beta pileli düzlemsel yapı Beta dönüş İlmik (halka)Kollajen heliksDüzensiz yapılar
123 -HelixPolipeptid yapısındaki her C atomu eş miktarda kıvrılırsa -heliks meydana gelir. Bu kıvrılma her peptid bağını oluşturan N’un 4 önceki peptid bağını oluşturan karbonil O’i ile oluşturduğu H bağı ile sağlanır.Bir tam dönüş 3.6aa içerir ve 0.54 nm yüksekliğindedir.Maksimum sayıda H bağı nedeni ile en düşük enerjili konformasyondur, kendiliğinden meydana gelir.Diğer non-kovalent bağlarla da desteklenir.
125 -Heliks Globüler proteinlerin ¼’ü a heliks oluşturur. a keratin başlıca a heliks yapısındadır.Ala sıkGly destabilize ederPro bulunmaz
126 Sekonder yapılar 2: Beta pileli düzlemsel yapı a-Helikse benzer yönleri:Maksimum sayıda H bağı ile oluşur.H bağları yine farklı 2 peptid bağını oluşturan N ve karbonil O’i arasında meydana gelir.a-Heliksten farklı yönleri:H bağları polipeptid eksenine paralel değildir.H bağlarını oluşturan aa’lerin primer yapıdaki konumları birbirine uzak olabilirKatlanma az
127 -düzlemsel yapıR grupları polipeptid çatısının bir üstünde bir altında olduğu için pileli görünüm verir.Alfa heliksten farklı olarak katlanmanın az olduğu düzlemsel bir yapıdır.
129 Fibröz proteinlerin sekonder yapıları görevleri için özelleşmiştir Saç ve tırnakta bulunan a-keratin a-heliks yapısındadır.Kemik ve tendonda bulunan kollajen 3’lü heliks gerilime dayanıklılığı sağlarİpekte bulunan b-fibroin b-pilili düzlemsel yapısı ile yumuşak, bükülebilir, ancak gerilmeye dayanıklıdır.
130 Tersiyer yapılarKatlanma, bükülme vb. ile primer yapıda birbirinden uzak konumda bulunabilen aa’lerin etkileşimi ile oluşan 3 boyutlu yapı.Non-kovalent etkileşimler; H bağları, elektrostatik etkileşimler, hidrofobik etkileşimler, van der waals etkileşimleriVe S-S bağları ile stabilize olur
131 Tersiyer ve kuarterner yapıları stabilize eden güçler
132 Süpersekonder yapılar (motifler) Çoğu globüler proteinde belirli sekonder yapıların bir düzen içinde bir araya gelmesi ile motifler oluşur.Üçüncül (tersiyer) yapı elemanları olarak kabul edilirler.
136 Kuarterner yapıBirden fazla polipeptid zincirinden oluşan proteinler için söz konusudur.Subünitelerin birbiri ile ilişkisini kapsar.Tersiyer yapıda olduğu gibi non-kovalent etkileşimler ve S-S bağları ile stabilize olur.
137 4o kuarterner yapı Monomerik protein (kuarterner yapı yok) Dimerik protein (homodimer)Dimerik protein (heterodimer)heterotetramerheteropolimerik protein
139 DenatürasyonKimyasal, fiziksel, vb. nedenlerle proteinlerin sekonder, tersiyer ve kuarterner yapılarının bozulmasıdır.Yani primer aa dizisi korunmuştur (peptid bağları) ama konformasyon (3 boyutlu özgün yapıyı sağlayan non-kovalent etkileşimler) bozulmuştur.Konformasyon değişikliği biyolojik aktiviteyi engeller.
140 Denatürasyona yol açan nedenler Sıcaklık, asitler, bazlar, üre, Sodyum dödesil sülfat (SDS), guanidin, X-ışınları gibi non*kovalent etkileşimleri bozan maddelere kaotropik maddeler denilir.Bazı maddelerle oluşan denatürasyon geri dönüşümlüdür; renatürasyon denilir.
142 Proteinlerin katlanması Denatürasyona yol açan faktörlerin ortadan kaldırılması ile renatürasyonun kendiliğinden meydana gelmesi ve hatta bunun saniyeler içinde gerçekleşmesi dikkat çekmiştir.Proteinlerin 3 boyutlu yapısını belirleyen faktörün primer yapısı yani aa dizisi olduğu kararı verilmiştir: Buna Anfisen teorisi denilir
143 Sekonder yapının belirlenmesi 3 boyutlu yapı belirlenmesiAnfinsen, CB (1973) Principles that govern the folding of protein chains. Science 181,
144 Ör: Orak hücreli anemiOrak hücreli anemi protein primer yapısında tek aa’lik değişim ile ilişkilidir.Hemoglobini oluşturan beta polipeptidinde Glutamik asit yerine valin bulunması işlevi ve yapıyı etkiler
146 Proteinler doğru katlanma şeklini nasıl bulabilmektedir? Proteinler enerjetik olarak katlanma eğilimindedir.Ama nasıl katlanacağını nasıl bilmektedir?Aslında proteinlerin katlanma konusunda fazla seçeneği yoktur. Çünkü...
147 (1) Peptid bağı düzlemseldir: bu düzlemde yer alan 4 atom ve 3 bağ için açılar sabittir.
148 (2) R gruplarının yer kaplama etkisinden kaçınmak için transtır. potential for steric hindrance
149 (3) zaten peptid ekseni üzerinde hareketli olabilecek sadece 2 bağ vardır.a-C ile karbonil C’u arasındaki Psi (ψ) açısıa-C ile amino N’u arasındaki Phi (Φ) açısı
150 (4) Phi ve psi açıları ise aa yan gruplarının yer kaplama etkisi, van der waals itme mesafesi gibi nedenlerle tüm değerleri alamaz.Örneğin phi açısının belirli bir değerinde psi açısının alabileceği değerler sınırlıdır.
151 Ramachandran grafiği Ramachandran phi’ye karşı psi’nin alabileceği değerleri grafik üzerinde göstermiştir.
152 Bu değerlerinbelirli sekonderyapıları sağladığıanlaşılmıştır.
153 Katlanmanın EnerjisiAslında katlanmış ve katlanmamış (denatüre) durumlar arasındaki enerji farkı çok küçüktür, DG = kcal/mol.DG’nin küçük olması protein konformasyonun çok stabil olmamasını sağlar ve proteine yapısal esneklik kazandırır.Çünkü genellikle proteinlerin işlevi için büyük konformasyonel esneklik gereklidir.Böylece işi biten veya eskiyen proteinlerin kolayca yıkımı da mümkün olur.
154 Proteinlerin esnek üç boyutlu yapısına örnek olarak enzim
155 Geçiş formlarının enerjisi; doğru katlanma en düşük enerjili yani en sağlam protein konformasyonunu sağlar.
156 Levinthal paradoksu in vitro in vivo Denatüre protein 106 olası konformasyonkatlanmakatlanma1 stabilkonformasyont = saniyelert =