PROTEİNLER
Protein tanımı ve proteinlerin yapılarındaki bağlar
Proteinler, amino asitlerin belirli türde, belirli sayıda ve belirli diziliş sırasında karakteristik
düz zincirde birbirlerine kovalent bağlanmasıyla oluşmuş polipeptitlerdir. Proteinler, amino
asitlerin polimerleridirler. 20 standart amino asit, protein yapısının dilinin yazıldığı bir alfabe
gibi düşünülebilir; böylece tür olarak çok sayıda protein olduğu anlaşılır ki yeryüzünde bütün
canlılardaki protein türlerinin bir milyon kadar olduğu tahmin edilmektedir.
Proteinler, bütün hücrelerde ve hücrelerin bütün kısımlarında bulunurlar; bir bakteri
hücresinde yaklaşık 4000 tür protein bulunmaktadır. Proteinler, inanılmaz derecede birçok
işlev görürler; yaşamsal bütün işlevler proteinlere bağlıdır. Enzimler ve polipeptit hormonlar,
metabolizmanın düzenlenmesinde önemlidirler. Kastaki kontraktil proteinler hareketi
sağlarlar. Kemikte kollajen, kalsiyum fosfat kristallerinin depolanmasını sağlar. Kanda
albümin ve hemoglobin taşıma görevi alırken; immünoglobülinler bakteri ve virüslerin
yıkılmasında görev alırlar.
Protein sözcüğünün Latincedeki karşılığı “Yaşayan varlıklar için elzem azotlu öğe”
şeklindedir. Vücudun en küçük parçası olan yaşayan hücrenin ve metabolik tepkimeleri
katalize eden enzimlerin yapısı proteindir. Büyüme, hücrelerin çoğalması demek olduğuna
göre protein büyüme için elzemdir. Vücudun bütün hücrelerinin büyük bir bölümü
proteinlerden yapılmıştır ve hücreler sürekli olarak değişip yenilenmektedir. Bu nedenle
sürekli olan bu olaylar sonucu vücuttan devamlı olarak belirli miktarda protein dışarı
atılmaktadır. Bu bakımdan enerji deposu gibi bir protein deposu yoktur. Sadece kısa süreli
yetersizlikleri giderebilecek az miktarda yedek protein vücutta saklanabilir. Eğer vücut
protein almazsa yıkılan hücreler yenilenemez.
Vücut proteinlerinin oluşumu için kaynak, yiyeceklerde bulunan proteindir. Vücudun
karbonhidrat veya yağdan protein yapması mümkün olmadığından dışarıdan protein alınması
zorunludur.
Proteinler büyük molekül yapısına sahiptirler. Molekül ağırlıkları 17 400-900 000 arasındadır.
Hidrolize edilerek parçalandıklarında daha basit yapıdaki amino asitlere ayrılmaktadırlar.
Amino Asitler:
Değişik kimyasal yapıda bir köke (R) bağlı bir karboksil (COOH) ve bir amin (NH2)
grubundan oluşan organik öğelerdir. Amino asitlerin yapısında bulunan NH2 nin kaynağı
havadan toprağa karışan inorganik azottur. Azot bitkilerde NH3 e indirgenir. Bu olaya “azot
birikimi veya nitrogen fixation” denir. Amino asidin R grubundaki değişiklik amino asidin
türünü gösterir.
Bitkide inorganik azottan oluşan NH2, CO2 ve H2O nun birleşmesiyle amino asitler ve
onlardan da proteinler sentezlenir.
1
Elzem (Esansiyel) Amino Asitler:
Hayvan hücreleri amin grubunu sentezlemeye yetenekli değildirler. Ancak bitkiler havanın
azotunu kullanarak amino asit sentezleyebilmektedirler. Hayvanlar bitkilerden aldıkları
proteinlerin NH2 yi kullanarak kendi amino asit ve proteinlerini sentezleyebilirler. İnsan
organizması ise amino asitleri sentezleyemediği gibi amino asitleri birinden diğerine
çevirebilmekte sınırlı yeteneğe sahiptir. Bazı amino asitlerin diğerine çevirimi karaciğerde
gerçekleşir. Bu olayda amino transferaz enzimi ve B6 vitamin yardımcı enzimi görev alır. Bu
tepkimelerle bazı amino asitlerin amin grupları ayrılarak diğer bir amino asit yapılmaktadır.
İnsan vücudu bazı proteinlerini sentezleyebilmek için ihtiyacı olan bazı amino asitleri
yapamaz. Vücudun diğer amino asitleri kullanarak yapamadığı bu amino asitlerin besinlerle
aynen ve gerektiği kadar alınması zorunludur. İnsanlar 8 tane olduğu kabul edilen bu amino
asitlere elzem veya esansiyel amino asitler denir.
Tablo: Amino asitler
Arginin ve histidin çocuklar için elzem olduğu, yetişkinler için elzem olmadığı kabul edildiği
için bu iki amino aside “yarı elzem” denilmektedir. Kabul edilen diğer bir görüşe göre, elzem
olan amino asitlerin karşılığı olan keto asitlere amin grubu transfer edilebilmekte ve bu
2
transfer dönüşümlü olmaktadır. Bu işlem lisin treonin haricinde yapılabilmektedir.
Dolayısıyla bu iki amino asidin diyetle sağlanması çok elzem olmakta, diğerlerinin elzemliği
ise tartışılmaktadır.
Elzem olmayan a. a lerden sistein bir dereceye kadar metioninin, tirosin de fenilalaninin yerini
tutabilmektedir. Metionine gereksinimin %30 u sisteinle, fenilalanine gereksinimin %50 si
tirosinle karşılanabilir. Bu nedenle sistein metionin, tirosin de fenilalaninle birlikte düşünülür.
Metionin ve sistein kükrtlü amino asitler olduğundan bunlara kükürtlü amino asit (S.a.a.)
denir.
İnsanın normal protein metabolizmasını sürdürebilmesi için elzem amino asitlere olan günlük
gereksinimi üzerine yapılan araştırmalarla veriler toplanmıştır. Aşağıdaki tablo elzem amino
asit gereksinmelerini göstermektedir.
Amino Asit
İzolösin
Lösin
Lisin
Metionin+sistein
Fenilalanin+tirosin
Treonin
Triptofan
Valin
Toplam E.A.A
Histidin
E.A.A gereksiniminin
gereksinimine oranı
Bebek 3-6 Çocuk 2 yıl
ay
70
31
161
73
103
64
58
27
125
69
87
37
17
12,5
93
38
714
352
28
--protein %39
%35
Çocuk 10-12 Yetişkin
yıl
30
10
45
14
60
12
27
13
27
14
35
7
4
4
33
10
261
84
----%33
%15
Tablo: Elzem Amino Asit (E.A.A) Gereksinimi (kg/mg)
Proteinlerin Vücutta Kullanılması
Sindirimi: Proteinlerin sindirimi sırasında amino asitler arasındaki bağlar koparak serbest
duruma geçer. Protein sindirici enzimler (proteolitik) mide, pankreas ve ince bağırsakta
salgılanır. Amino asitlerin türüne göre, aralarındaki bağların enzimlere direnci farklıdır.
Protein sindirici enzimler, proteini saran karbonhidrat, yağ gibi maddeler parçalandıktan ve
protein serbest duruma geçtikten sonra etki göstermeye başlar. Sindirim önce midede başlar.
Midede salgılanan pepsin enzimi ilk salgılandığında etkisizdir (pepsinojen) ve hidroklorik
asidin yardımıyla etkin duruma geçer. Yeni doğan memelilerin midesinde rennin denilen bir
enzim bulunur. Bu enzim sütü pıhtılaştırır ve kazeini parakazeine çevirir. Parakazeini de
pepsin etkiler. Yetişkinlerde rennin enziminin bulunmadığı bildirilmektedir.
İnce bağırsakta protein sindirimi pankreas ve ince bağırsakta salgılanan enzimlerle olur.
Pankreasta salgılananlar tripsin, kimotripsin, karboksipeptazlar ve elastazdır. Bunların tümü
peptidaz olarak anılır.
3
Çeşitli etkenlerle proteinin yapısında bazı değişiklikler olunca (denatürasyon gibi) peptid
olmayan bağlar yıkılır. Bu nedenle ısıtma, pişirme ve midenin asidik ortamı enzimatik
sindirimi kolaylaştırır. Aşırı ya da uzun süreli pişirmede ise bazen başka bağlar da oluşarak
sindirimi zorlaştırır.
Normal durumda besinlerle alınan proteinlerin %92-95 i sindirilebilir. Bitkisel proteinlerin
sindirilme oranı selüloz gibi bileşenlerden dolayı hayvansal olanlara kıyasla daha düşüktür.
Emilim: Sindirim sonucu serbest hale geçen amino asitlerin çoğu kana ince bağırsakta emilir.
Ortalama %11 inin midede, %60 ının ince bağırsakta, %28 inin kalın bağırsakta emildiği
bildirilmiştir. Çeşitli bağırsak hastalıkları, emilme bozuklukları, asalaklar, aşırı diyet posası
sindirimi ve emilimi bozar.
Az da olsa bazı dipeptitler, ve polipeptitler de emilebilmektedir. Bazı kişilerin balık, çilek ve
yumurta gibi besinlere alerjik tepki göstermelerine kana emilen bu bileşikler gösterilmektedir.
Özellikle kalın bağırsakta bazı bakterilerin ve enzimlerin etkisiyle bazı amino asitler
parçalanarak hidrojen sülfür, hidrojen, metan, amonyak ve karbondioksit gibi bağırsak gazları
denen maddeler oluşur.
Amino Asit Metabolizması ve Vücut Çalışmasındaki Görevleri
Kana emilen amino asitlerin çoğu karaciğere taşınır. Bu organ için gerekli olanlar orada
tutulduktan sonra geri kalan kan dolaşımına katılır. Karaciğer amino asit metabolizması için
en etkili organdır. Dokulardaki proteinler sürekli olarak değişikliğe uğrar. Dokular sürekli
olarak kandan amino asit alarak protein yapımında kullanırken, doku proteinleri de yıkılır,
amino asitler serbest duruma geçer ve tekrar kullanılır. Esas kaynağı besinsel proteinler olmak
üzere vücutta kullanılan a. asitler başlıca 3 şekilde sağlanır.
1-Doku proteinlerinin yıkımı sonucu serbest duruma geçen a.a.
2-Proteinlerin sindirimi sonucu kana emilen a.a.
3-Birbirine çevrilen ve vücutta yapılan a.a.
Dokulara göre farklılık göstermek üzere a..a. ler başlıca:
1-Vücut için gerekli proteinlerin sentezinde
2-Protein olmayan diğer azotlu maddelerin sentezinde (nükleik asitler, hormonlar, kreatin,
üre)
3-Amino asitlerin yapısından amino grubunun ayrılmasıyla (deaminasyon) oluşan amonyak
ve keto asitler değişik amaçlar için kullanılır. Şöyleki:
Amino asitlerAmonyak + Keto asitler
a-Amonyak keto asitlerle birlikte a.a.yapımında, üre ve nükleik asit ve glutamin sentezinde
kullanılır. Amonyak hücre için zehirleyicidir. Çeşitli maddelerin yapımında kullanılarak vücut
bundan kurtulur. Glutamin amino grubunu taşıyıcı görev yapar. Üre karaciğerde sentezlenir
ve böbrekler yoluyla atılır.
4
b-Deaminasyon sonucu oluşan keto asitler yapısına amino grubu alarak bazı amino asitlerin
sentezini sağlar, karbonhidrat ve yağ asitleri metabolizmasının ara ürünlerine çevrilerek kreps
halkasına girer veya karbonhidrat ve yağa dönüştürülürler.
4-Bazı amino asitlerin karboksil grubundan CO2 ayrılarak (dekerboksilasyon) önemli
görevleri olan aminleri oluştururlar.
Biyojen amin
Triptamin
Feniletilamin
Putresin
Kadaverin
Histamin
Tiramin
Amino Asit
Triptofan
Fenilalanin
Ornitin
Lisin
Histidin
Tirozin
4-Amino asitlerin her birinin özel görevleri ve kullanılma şekilleri vardır. Örneğin
triptofandan niasin sentezlenir, tirosin troit hormonunun sentezinde kullanılır, arginin ise
ürenin üretimi için gereklidir, metionin başka bileşiklerin sentezi için metil grubu sağlar.
Normal erişkin vücudunda günde kilo başına 1.3 g kadar protein sentezlendiği saptanmıştır.
Sentezlenen proteinin çok azı saç, tırnak, hormon ve enzim için; çoğu ise dokularda yıpranan
proteinlerin yenilenmesi içindir. Büyüme, gebelik ve emziklilik için fazladan protein
sentezlenir. Proteinlerin yenilenme hızı organa, dokuya ve protein türüne göre değişir.
Pankreas ve ince bağırsak proteinleri hızla parçalanır ve yenilenir. Plazma ve karaciğer
proteinlerinin ömrünün 10 gün, hemoglobinin 23-30 gün, kas proteinlerinin 185 gün
dolayında olduğu bildirilmiştir.
Büyüme, gelişme, onarım, vücut çalışması için gerekli maddelerin sentezi gibi her türlü
yaşamla ilgili olayda görev alan proteinler; zeka gelişmesi, hastalıklara karşı direnç kazanma
(antikorlar), kanın nötrlük düzeyini koruma ve vücut sıvılarının dengelenmesi gibi bir çok
olayda önem taşır. Proteinler karbonhidratlar kadar enerji verirler. Gereğinden çok alındığında
karbonhidrat ve yağa çevrilirler. Ancak karbonhidrat ve yağlardan protein yapılamaz.
Azot Dengesi Ve Protein İhtiyacı
Vücuttan değişik yollarla sürekli azot atılır. Atılan azotun kaynağı proteinlerdir. Atılan ve
kullanılanı karşılayacak miktar ve kalitede protein alınmazsa, vücuttaki yedek de tükendikten
sonra hücrelerin yapısal proteini parçalanmaya başlar. Bu durum vücut çalışmasını bozar.
Atılan azot alınana eşitse bir denge söz konusudur.
Azot alınımı atılan azotlu bileşiklerden fazla olduğunda pozitif azot dengesi ortaya çıkar.
Bebeklerin büyümesi sırasında ve hamile hanımlarda tipik olarak pozitif azot dengesi
gözlenir.
Azot atılımı alınımını aştığında negatif azot dengesi ortaya çıkar. Bazı ameliyat sonrası
hastalarda, ilerlemiş kanserli hastalarda, yetersiz azot alan veya düşük kaliteli diyet proteini
alan bireylerde negatif azot dengesi görülür. Sepsis ve travmatik hasar durumlarında da iskelet
+
kaslarından glutamin ve diğer amino asitler salıverilirler. Sonunda üre ve NH4 biçiminde azot
kaybı negatif azot dengesinin ortaya çıkmasına neden olur:
5
Tüm dokular ve kanda toplam 50 g kadar olan serbest amino asit, organizmanın genel amino
asit gölcüğünü oluşturur. Amino asit gölcüğü için amino asit kaynakları besinlerdeki
proteinler, vücuttaki proteinler ve başlıca karaciğerde olmak üzere vücutta sentezlenen amino
asitlerdir. Amino asit gölcüğünü oluşturan amino asitler, kaynakları ne olursa olsun çeşitli
şekillerde kullanılırlar.
Protein İhtiyacı
Normal durumdaki yetişkinlerin günlük en az protein ihtiyacı zorunlu azot kaybını
karşılayacak kadardır. Proteinsiz diyetle, yetişkinlerin ortalama azot kaybı kilo başına
erkeklerde 54 mg, kadınlarda 49 mg dır. Bireysel ayrıcalıklar dikkate alınarak bu oran kilo
başına erkeklerde 91, kadınlarda 83 mg olarak kabul edilmiştir. Proteinlerin ortalama %16
kadarı azottur. Azot miktarı 6.25 ile çarpılırsa alınması gereken protein miktarı erkekler için
0.57, kadınlar için ise 0.52 g/kg/gün olarak hesaplanır. Azot dengesinin kurulmasını
sağlayacak bu değerler vücutta tam olarak kullanılan örnek protein içindir. Karışık besinlerle
alınan proteinlerin kalitesi, örnek protein kalitesine göre düşüktür. Hayvansal proteini az,
daha çok bitkisel besinlere ve tahıla dayalı diyetle alınan proteinlerin kalitesi %60
dolayındadır. Bireylerin tükettikleri proteinlerin kalitesinin tam proteine her zaman
ulaşmasının mümkün olamayacağı düşüncesiyle günlük protein ihtiyacı 1 g/kg/gün olarak
kabul edilir.
Gebelik ve emziklilikte protein ihtiyacı attığı için günlük 10-15 g daha fazla protein
alınmalıdır. Büyümenin en hızlı olduğu dönemlerde (0-1 yaş) kilo başına ihtiyaç 2.5-3.5 g
civarındadır. Büyüme hızı yavaşladıkça ihtiyaç da azalır. Ayrıca ateşli hastalıklar, ameliyatlar,
kansızlık, yara, yanık, ishal, troit bezinin aşırı çalışması protein ihtiyacını arttıran diğer
durumlardır.
Günlük protein ihtiyacını karşılamak için üç öğünde de proteinin iyi kaynaklarına yer
verilmesi gerekir. Süt ve ürünlerinden günde 2 kez, et, kuru baklagil ve yumurta gibi proteinin
en iyi kaynaklarından oluşan karışımdan günde 2 kez tüketilmelidir. Besinler üç öğünde
dengeli olarak alınmalıdır.
Protein Kaynakları ve Kalitesi
Genellikle hayvansal besinlerde bulunan proteinlerin elzem amino asit bileşimi vücut
gereksinmesine uygun, bitkisel besinlerin proteinlerinde ise elzem a.a. lerden bir veya ikisi
gerekli olan oranda daha azdır. Az olan bu elzem a.a.lere o proteinin “sınırlı elzem a.a leri
“denir. Elzem a.a. leri uygun oranda olan proteinler sindirim sisteminde fazla kayba
uğramadan vücuda alınırlar ve vücut proteinlerine dönüştürülürler. Örnek proteine göre, bir
proteinde en yetersiz düzeyde olan elzem amino aside birinci derecede sınırlı elzem amino
asit denir. Yetersizlik derecesine göre ikinci, üçüncü derecede sınırlı elzem amino asit diye
ifade edilir.
Besin
Sınırlı E.a.a.
Yumurta
---Sığır eti
S.a.a.
İnek sütü
S.a.a
Balık
Triptofan
Patates
S.a.a
Pirinç
Lisin
Buğday
Lisin
Mısır
Triptofan
Tablo: Bazı besin proteinlerinin sınırlı elzem amino asitleri
6
Bir proteinde yetersiz olan amino asit başka bir proteinde fazla olabilir. Uygun iki veya daha
fazla beşin birlikte tüketilirse amino asitler dengelenir ve protein kalitesi yükseltilir. Örneğin
tahıl süt ve ürünleriyle, tahıl kuru baklagillerle pişirilir ve yenilirse amino asit yönünden
eksiklik kapatılmış olur. Protein kalitesini düzeltmek ve bazı besinlerdeki protein miktarını
arttırmak için gıdaların işlenmesi veya ambalajlanması sırasında ürünlere protein veya amino
asitler eklenmektedir. Örneğin, buğday ununa lisin eklemek, tahıl gibi çeşitli bitkisel besinlere
balık unu, soya ve başka kuru baklagiller, yağlı tohumlar, çeşitli hayvansal besinler eklemek
suretiyle gıdalar protein yönünden daha zengin hale getirilmektedir.
Proteinden vücudun yararlanma derecesi “protein kalitesi” diye ifade edilir. Yumurta, et, süt
gibi besinlerin proteinlerinin sindirilebilirlikleri %91-100, tahıl proteinlerinin %79-90, kuru
baklagil proteinlerinin ise %69-90 civarındadır.
Tablo: Bazı Besin Proteinlerinin Ortalama Kalitesi
Bazı elzem amino asitleri sınırlı olan proteinlerden sindirim sisteminde kayıplar olmakta ve
alınan amino asitlerin vücut proteinlerine sentezlenmesi gecikmektedir. Bu bakımdan
özellikle büyümekte olan bireylerin gereksinimleri karşılanamamaktadır. Yiyeceklerden
alınan proteinler vücutta kullanılma derecelerine göre:
-Örnek protein: tam olarak kullanılan
-İyi kalite protein: tama yakın kullanılan
-Düşük kalite protein: tam olarak kullanılamayan olarak sınıflandırılabilir.
7
Protein Kalitesini Etkileyen Etmenler
1-Enerji İhtiyacının Karşılanması: Proteinlerin vücutta esas görevlerini yapabilmesi, enerji
ihtiyacının karşılanmasına bağlıdır. Alınan protein kalitesi yüksek olsa bile, enerji ihtiyacı
karşılanmazsa, protein enerji açığını kapatmak için kullanılır ve esas görevini yapamaz.
2-Isı etkisi: Yüksek ısı proteinleri olumlu ve olumsuz yönde etkiler.
a) Yararlı etkisi: Soya fasulyesinde daha fazla olmak üzere kuru baklagillerde proteinin
sindirimini zorlaştırarak azaltan antitriptik etmen (tripsin inhibitörü) denilen bir madde
bulunur. Bu inhibitör pankreatik sıvının salgılanmasını uyararak miktarını arttırırlar ve
sonuçta tripsin enziminin inhibasyonuna sebep olurlar. Yüksek ısıda bu maddenin yapısı
bozulur, etkinliği azalır veya kalmaz. Bu nedenle pişirilmiş baklagilin sindirimi ve kalitesi
daha yüksektir. Ayrıca ısı etkisiyle denatüre olan proteinler daha kolay sindirilebilirler.
b) Zararlı etkisi: Çok yüksek ısı protein molekülünde yapısal değişikliğe yol açar. Örneğin
proteinli besinler şekerlerle 100 derecenin üzerinde ısıtılınca amino asitlerle şekerler
birleşerek yeni bir bağ oluşturur. Protein sindirici enzimlerin bu bağa etkisi zorlaşır, amino
asitler serbest duruma geçemez ve emilemez. Bu nedenle muhallebi sütlaç gibi tatlılar
pişirilirken şekerin ocaktan indirilmeye yakın koyulması gerekir. Yüksek ısı başta lösin olmak
üzere histidin ve sistin gibi amino asitlere zarar verir. Ekmek yapımınde lisin miktarının %15
kadar azaldığı bildirilmiştir. Süt tozu ve kek yapımında da lisin kaybı olduğu gösterilmiştir.
3-Besin öğeleri yetersizliği: Riboflavin, niasin, B6, B12 vitamini gibi B grubu vitaminleriyle
magnezyum yetersizliğinin protein kalitesini düşürdüğü bildirilmiştir. Yağsız diyetin ve elzem
yağ asidi yetersizliğinin protein sindirimini bozarak kalitesini düşürdüğü ileri sürülmektedir.
4-Besin hazırlama ve tüketimindeki uygulamalar: Yağda kızartmalar ve yanmayla önemli
oranda protein kaybı olur ve sindirim zorlaşır. Aşırı baharat da sindirim kanalını zedeleyerek
sindirimi zorlaştırabilir.
Mayalandırmanın, proteinlerden amino asitlerin serbest duruma geçmesine yardımcı olduğu
ve protein kalitesini yükselttiği bildirilmektedir. Ekmeğin mayalandırılarak yapılması protein
yönünden olduğu gibi öteki besin öğeleri yönünden de daha uygundur.
Protein yetersizliği sorunlarını azaltmak ve kaynakları en iyi şekilde değerlendirmek için son
yıllarda yoğun çalışmalar yapılmaktadır. Örneğin buğday ununa lisin eklenmesi, tahıl gibi
temel besinlere balık unu, kuru baklagil, yağlı tohumlar katılması, çeşitli atıklar üzerinde
protein değeri yüksek tek hücreli canlılar üretimi, besin olarak kullanılan alışılmamış çeşitli su
ürünleri ve değişik bitki yaprakları gibi kaynaklardan yararlanma yolları araştırmak, besin ve
diğer endüstri atıklarını değerlendirerek iyi kaliteli protein kaynakları geliştirmek, bazı bitki
ve hayvanların çeşitli kalıtım özelliklerini değiştirerek verimi arttırma, proteinlerin miktarını
çoğaltma ve kalitesini yükseltme gibi çalışmalar yapmak.
En basit tanımı ile; biyoteknolojik yöntemlerle kendi türü haricinde bir türden gen
aktarılarak belirli özellikleri değiştirilmiş bitki, hayvan ya da mikroorganizmalara genel
olarak ‘Genetiği Değiştirilmiş Organizma-GDO’ ya da kısaca ‘transgenik’ denilmektedir. Bu
tip uygulamalar sadece ‘Modern Biyoteknolojik Yöntemler’in kullanılmasıyla
yapılabilmektedir. Modern Biyoteknoloji en geniş kullanım alanını tarım ve hayvancılıkta
bulmuştur.
8
Son yıllarda ise bilim insanları, belli vitaminlerce zenginleştirilmiş genetiği değiştirilmiş tarım
ürünleri geliştirmişlerdir. Bunun en iyi bilinen örneği, pirince beta karoten (provitamin A)
üreten genlerin aktarılmasıdır. Dünya nüfusunun yarısının temel besin maddesi olan pirinç,
vitamin açısından zengin bir besin değildir. Örneğin pirincin en çok tüketildiği Güney ve
Güneydoğu Asya’da 5 yaşın altındaki çocukların % 70’i A vitamini eksikliği çekmektedir ve
bu durum birçoğunun sağlığının bozulmasına ve kör olmalarına neden olmaktadır. Fotosentez
için gerekli bir pigment olan beta karoten, pirinç bitkisinin yeşil dokusunda bulunmakla
beraber tohum gibi fotosentez yapmayan dokularda genellikle bulunmamaktadır. Tohum
hücrelerinin beta karoten üretmesi için pirinç bitkisinin genomuna, beta karoten sentezinde
anahtar enzimlerden sorumlu olan üç gen aktarılmıştır. Gen aktarımlı bu pirincin daneleri
parlak sarı-yeşil renkte olduğu için de bu ürüne “altın pirinç” adı verilmiştir Genetiği
değiştirilmiş hayvanların gıda amaçlı kullanımında ise et verimlerinin artırılması, büyüme
hormonu üretimini teşvik eden genin aktarılarak ineklerde süt üretiminin artırılması, peynir
üretimi için kazein miktarının artırılması veya laktoza duyarlı tüketiciler için laktozun sütten
çıkarılması gibi süt içeriğinin değiştirilmesi gibi faydalar sağlanabilir. Ayrıca düşük
kolesterollü yumurta üreten kümes hayvanları elde edilebilir. Ayrıca sazan, kedi balığı,
somon, kiremit balığı, başta olmak üzere yaklaşık 20 çeşit balıkta büyüme artışı ya da soğuk
koşullara dayanıklılık artışı sağlayan genlerin aktarımı çalışmaları devam etmektedir.
Genetiği değiştirilmiş bitkisel ve hayvansal ürünler doğrudan kullanılmakla beraber, genetiği
değiştirilmiş mikroorganizmalar (bakteriler, mayalar ve küfler) ekmek, bira, peynir, bağcılık
ürünleri vb. çeşitli üretimlerde, enzim ve gıda katkı maddesi olarak amino asit elde etmek için
kullanılmaktadır. Gen aktarım teknolojisi ile protein kalitesi – örneğin proteinin metiyonin ve
lisin içeriği- artırılarak ürünlerin esansiyel amino asit içeriklerinde artış sağlanabilmektedir.
Böylece tavuklarda üremeyi olumsuz etkileyen lisin azlığı dolayısıyla genellikle tahıllarda
çok az bulunan lisin miktarının artırılması, et, süt ve yün üretimi kükürt içeren amino asitlere
(metiyonin ve sistein) bağlı olan çiftlik hayvanlarının besinlerinin bu amino asitlerle
zenginleştirilmesi mümkün olabilmektedir. Aynı zamanda çeşitli gıdalardaki protein
kullanımının genişlemesiyle organoleptik kaliteyi de içeren fonksiyonel özelliklerin
artırılması mümkündür. Örneğin; lipoksigenazların çıkarılması ile soyadaki fasülyemsi tadın
uzaklaştırılması amaçlanmaktadır. Beslenmede iyi bir protein kaynağı olan balığın daha kısa
periyotta daha iyi büyümesi sağlanarak ucuz olarak üretimi ve böylece su kültürü için uygun
şartların gerçekleştirilebilmesi amaçlanmaktadır. GDO’ların karbohidrat içerikleri artırılarak
ketçap, domates sosu vb. yapmak için gıda işlemede kullanılacak domateslere yoğun içerik
kazandırılabilmektedir. Monsanto Şirketi tarafından üretilen nişasta içeriği artırılmış Russert
Burbank patatesleri ile kızartma işlemi sırasında daha az yağ çeken, pişirme süresi ve maliyeti
azaltılmış patates üretimi sağlanmıştır.
Ürünlerin besin kalitesi dışında sağlığa yönelik faydalarını artırmak için de GDO üretimi
yapılmaktadır. Gen aktarım teknolojisi ile bazı kanserler, kalp hastalığı ve körlük (vitamin A
durumunda) gelişiminin sebebi ve zararlı bir kimyasal reaksiyon olan biyolojik oksidasyonu
yavaşlatan veya engelleyen bileşikler olarak doğal olarak bulunan anti-oksidant vitaminlerin
(karotenoidler, flavonoidler, vitamin A, C ve E) ve minerallerin ürünlerdeki düzeyi
artırılmaktadır. Gıda ürünlerindeki anti-oksidant düzeyinin artırılması toplumda var olan
belirli kanser ve diğer kronik hastalıkların oranının azalmasını sağlayabilir. Önemli bir antioksidant olan likopen genetiği değiştirilmiş domates, domates ürünleri ve biberde bol
miktarda bulunmaktadır.
Doymuş yağ oranı yüksek olan yağlar, vücutta kolesterol üretiminden sorumludur. Doymuş
yağ oranı düşük ve doymamış yağ oranı daha yüksek olan yağlar, sağlık açısından önemli
olup kızartma ve diğer işlemlerde kullanılan yüksek sıcaklığa dayanıklıdır. Bu amaçla yaygın
olarak kullanılan kanola, soya, ayçiçeği ve yer fıstığı gibi bitkisel sıvı yağlardaki doymamış
yağ asidi düzeyini daha da artırmak için bu bitkilerin genetiği değiştirilebilmektedir. Besin
9
değeri artırılmış ürünler yetersiz beslenmeyi azaltmaya yardım edecektir ve gelişmekte olan
ülkelerin temel besin ihtiyaçlarını karşılamayı sağlayacaktır.
Besin
Yumurta
Dana eti
Tavuk eti
Koyun
Balık
Karaciğer
Böbrek
İnek sütü
Beyaz peynir(yağlı)
Beyaz peynir(yağsız)
Çökelek(taze)
Çökelek(Kuru)
Kaşar p.
Soya f.
Nohut
Mercimek
Fasulye
Protein (g)
12.8
18.7
19
17
19
20
16
3.5
22.5
19
35
54
31
35
18.2
23.7
22.6
Besin
Susam
Yer fıstığı
Ceviz
Fındık
Buğday
Pirinç
Mısır
Ekmek
Makarna
Patates
Ispanak
Taze fasulye
Lahana,pırasa,marul
Taze sebzelerin çoğu
Muz
İncir
Taze meyvelerin çoğu
Protein (g)
20
25.5
15
12.6
11.5
7.1
9.4
7.8
11
1.8
2.8
2
1.7
0.5-1.5
1.2
1.4
0.2-0.8
Tablo: Çeşitli besinlerin 100 g daki ortalama protein miktarı
Besinlerin Protein Kalitesinin Değerlendirilme Yöntemleri
Herhangi bir besin veya diyetin protein kalitesi iki şekilde ölçülebilir.
1-Biyolojik değerlendirme
2-Kimyasal analiz
1-Biyolojik değerlendirme
a-Proteinin elverişlilik oranı (PER): Bu yöntemde, büyümekte olan insan veya lab. hayvanı
proteini belli olan bir diyetle beslenir. Belirli zaman içinde kazanılmış olan ağırlık alınmış
olan protein miktarına bölünür. Çıkan değer o proteinin elverişlilik oranını verir. Örneğin
yumurta proteinin elverişlilik oranı 4, buğdayın ise 2.9 dur.
b-Proteinin biyolojik değeri (BD): Nitrojen dengesi araştırması ile çeşitli kaynaklardaki
proteinlerin biyolojik değerleri bulunmaya çalışılmıştır.
BD = Vücutta biriken protein/Emilebilen protein
10
Bu yöntemde proteinlerin sindirilme durumları dikkate alınmamıştır.
c-Net protein kullanımı (NPU): Genç lab hayvanları belirli süre protein miktarı belli diyetle
beslenip bu süre içinde vücutlarında topladıkları protein miktarı ölçülür. Analizlerde diyetteki
protein ve hayvan vücüdündaki protein toplamı toplam azot olarak tayin edilir. Proteinlerdeki
azot miktarı ortalama %16 kabul edildiğinden bulunan azot 100/16 (=6.25) ile çarpılarak
protein değeri bulunur.
NPU = (Vücutta biriken azot/Vücuda alınan azot) X 100
Diyetin enerji düzeyi NPU değerini etkiler. İnsan sütünün NPU değeri 100 iken tahıllarınki 50
civarındadır.
2-Kimyasal analiz: Biyolojik değerlendirmenin güçlüğü dikkate alınarak proteinlerin elzem
amino asit içeriğine göre değerlendirilme yöntemi geliştirilmiştir. Besindeki elzem amino asit
miktarları bulunur. Bunlar toplanarak toplam e.a.a. miktarı bulunur. Her bir amino asidin
toplam elzem amino aside oranı bulunur. Ölçülmesi istenen besinlerdeki sınırlı elzem amino
asidin mg olarak toplam elzem amino aside oranı yumurtanınkine bölünüp o besin için bir
protein kalitesi puanı hesaplanır.
Protein Metabolizması ile İlgili Hastalıklar
1-Fenilketonüri hastalığı
Fenilketonüri kalıtsal bir metabolik hastalıktır. Bu hastalıkla doğan çocuklar proteinli
gıdalarda bulunan “Fenilalanin” amino asidini metabolize edemezler, sonuçta kanda ve diğer
vücut sıvılarında artmış olan “Fenilalanin” ve onun artıkları çocuğun gelişmekte olan beynini
harap eder ve ileri derecede zeka özürlü olmasına, sinir sistemini ilgilendiren daha bir çok
belirtilerin ortaya çıkmasına neden olur.
Bunun sonucu olarak da, Fenilketonüri zihinsel özür yaratan bir kalıtsal metabolik
hastalıktır. Yeni doğan bebeğin topuğundan alınan bir damla kan ile teşhis edilebilen bu
metabolik hastalığın tedavisi de mümkündür.
Hayatın ilk bir kaç ayı içerisinde “Fenilketonüri Hastalığı” olan bebekleri sağlıklı
bebeklerden ayıran özellikler fark edilemez. Tedavi edilmeyen fenilketonürili çocuklarda 5-6
aylardan sonra zekadaki gerileme belirgin hale gelir. Akranlarından farklı olarak oturma,
yürüme ve konuşma gibi becerileri kazanamazlar. Beyin gelişimleri normal olmadığından
başları da küçük kalır. Bazı fenilketonürili çocukların saç ve gözleri anne ve babalarınınkine
göre daha açık renkte olabilir. Bunun nedeni melanin oluşumundaki bozukluktur.
Fenilketonüri aileden gelme bir hastalıktır. Fenilketonürili çocuğun anne ve babasında
“Fenilalanin Hidroksilaz” enzimi yapımından sorumlu biri normal, biri bozuk iki gen vardır.
Anne ve babasından bozuk genleri alan bir çocuk fenilketonüri hastalığı ile doğmaktadır.
Anne ve babasından bir bozuk gen alan çocuk ise anne ve babası gibi hastalığı taşır, ancak
hastalık belirtisi göstermez. Anne ve babasının her ikisinden de sağlam genleri alan bir çocuk
ise tamamen sağlıklıdır. Anne ve baba taşıyıcı olduğunda her çocuğun fenilketonüri olma
olasılığı % 25 gibi yüksek değerlere ulaşır.
Fenilketonüri hastalığının, Avrupa Ülkelerinde 10000-30000 doğumda bir
görülmesine karşılık, ülkemizde 3000-4500 doğumda bir görüldüğü, özellikle akraba
evliliklerinin bu hastalıkların görülme sıklığını artırdığı bilinmektedir. Bu sebeple, Sağlık
Kuruluşları tarafından il merkezi ve ilçelerde, her yeni doğandan kan numuneleri alınarak,
11
Fenilketonüri hastalığı yönünden taranması sağlanmakta ve Fenilketonürili hastalara ait
bilgiler İl Sağlık Müdürlüğü, Aile Planlaması ve Çocuk Sağlığı (AÇSAP) Şubesi tarafından
arşivlenmektedir.
2-Çölyak Hastalığı
Çölyak hastalığı; buğday gluteni ve diğer tahıllardaki benzer proteinlerin tüketilmesi
sonucunda ortaya çıkan ve "glutene hassas bağırsak sistemi" olarak da bilinen bir gıda
intoleransıdır. Hastalığın nedenini oluşturan esas etken buğdayda bulunan gluten proteininin
gliadin adlı alt fraksiyonudur. Ancak çölyak hastaları sadece buğday değil, gliadinlerin
homologu olan prolaminleri de içeren çavdar ve arpa ürünlerinin tüketiminden de sakınmak
zorundadır. Çölyak hastalarında glutenin etkisi ince bağırsak üzerinde olmaktadır. Gluten
alımı ile ince bağırsak iç yüzeyindeki absorpsiyonu sağlayan çıkıntılar (villi/villus)
kısalmakta, hatta tamamen ortadan kalkarak bağırsak iç yüzeyi düzleşmektedir. Villilerin
yüzeyindeki tek sıra "kripta" hücreleri ise kalınlaşmaktadır. Böylece absorpsiyonun yapıldığı
yüzey azalıp besin alımı zorlaşmaktadır. Genetik ve çevresel faktörlerin etkileşimi sonucu
ortaya çıkan hastalıkta; beslenme alışkanlıkları, bebeklik döneminde anne sütü alımı, glutenli
gıdalar ile beslenme yaşı ve günlük tüketim miktarı etkili olabilen baslıca çevresel faktörleri
oluşturmaktadır. Erken çocukluk döneminde (ilk 2 yas) hastalığın klasik belirtileri ishal,
kusma, iştahsızlık, karın şişliği, kilo kaybı, kabızlık ve büyüme geriliğidir. Büyük çocuklarda
ve yetişkinlerde ise tedavi edilemeyen veya nedeni bulunamayan kansızlık, kemik zayıflığı
gibi durumlar da çölyak hastalığının belirtileri arasındadır. Çölyak hastalığı hayatın herhangi
bir döneminde tipik belirtilerle ortaya çıkabileceği gibi bazı hastalarda yıllarca hiç belirti
vermeden çok hafif seyredebilmektedir. Bu da hastalığın teşhisini zorlaştırmaktadır. Tanı
amacıyla öncelikle kanda antigliadin antikorları (AGA), endomizyum antikorları (EMA) ve
transglutaminaz antikorlarının (TGA) araştırılması gerekir. Bu antikorlardan en az birisi
pozitif olursa çölyak hastalığı şüphesi ile ince bağırsak biyopsisi yapılması şarttır.
Çölyak hastalığında tek tedavi yöntemi ömür boyu sürdürülmesi gereken glutensiz diyet
uygulamasıdır. Glutensiz diyette buğday, arpa ve çavdar unu içeren her türlü besin
maddesinin yenilmesi sakıncalıdır. Bununla beraber çölyak hastalarının gıdalardaki glutene
hassasiyet düzeyleri de farklılık göstermektedir. Bazı hastalar iz miktardaki gluteni tolere
edemezken, diğerleri daha büyük miktarlarda gluteni tolere edebilmektedirler. Mısır ve pirinç
ise toksik olmayıp diğerlerinin yerine kullanılabilmektedir. Günümüzde çölyak hastaları için
"glutensiz gıdalar" olarak adlandırılan özel bir gıda kategorisi altında glutensiz fırın ürünleri
üretilmektedir. Bunlar doğal olarak gluten içermeyen pirinç, mısır ve soya unu ile guar veya
amaranttan hazırlanan bisküvi vb ürünleri içermektedir. Çölyak hastalarının tükettikleri
glutensiz gıdalar genellikle zenginleştirilmediklerinden ve rafine edilmiş un ve/veya
nişastadan üretildiklerinden, bazı B grubu vitaminleri, demir ve diyet lifi içeriği açısından
gluten içeren diğer gıdalara oranla daha fakirdirler.
12
Download

1 PROTENLER Protein tanımı ve proteinlerin yapılarındaki