MAKROMOLEKÜLLERDE YUMAK-GLOBÜL GEÇİŞLERİ VE

12. Ulusal Kimya Kongresi, Edirne, 1998
MAKROMOLEKÜLLERDE YUMAK-GLOBÜL GEÇİŞLERİ VE
PROTEİNLERİN KATLANMASI
Bahattin M. BAYSAL
Biyolojik organizmalarda binlerce tür protein bulunur. Bu moleküller biyokimyasal
reaksiyonları katalizler ve düzenler, molekülleri hücreye taşır, hücrenin biçimini
belirler, fotosentez olayında aracı olurlar. Bir protein, aminoasit monomer birimleri
dizisinden oluşan doğrusal bir zincirdir. Proteinlerin büyük bir bölümünü oluşturan
globüler proteinler, toplu bir konfigürasyon ve iç-simetri gösterir. Bu yapı, protein
zincirindeki monomer dizilişine bağlı olan kendine özgü katlı bir düzendir. Proteinin
katlanması sorunu, üç-boyutlu toplu yapıyı zincirdeki monomer dizilişine dayanarak
bildirmektir. Bu konu biyofizik biliminin temel sorunudur. Biotıp için de büyük önem
taşır: Yeni proteinlerin tasarımı, insan genom projesindeki genetik bilginin
açıklanması, yeni ilaçların tasarımı ve de biyoteknoloji laboratuvarlarında bulgulanan
binlerce protein dizilişinin yapısını ve fonksiyonunu anlamak gibi konular proteinin
katlanması ile ilişkilidir.
Protein zincirinde amino asitlerin dizilişi, proteinlerin primer yapısını belirler.
Sekonder yapı, hidrojen bağları ile oluşan a-helis veya {3-şerit bölgelerini
kapsar. Tersiyer yapı ise, helislerin, şeritlerin ve öbür sekonder yapıların katlanarak
oluşturduğu toplu düzendir.
Protein yapısını bilmek güç bir işlemdir. Protein moleküllerinde amino asit dizilişini
belirlemek ise daha kolaydır. Bu nedenle, amino asit dizisi ile ‘native’ yapı arasındaki
bağıntının anlaşılması, bir başka deyimle protein katlanması sorunu büyük önem
taşır. Bu konuda, deneysel ve kuramsal olarak geniş araştırmalar sürdürülmektedir.
Bu araştırmalara katkıda bulunmak üzere bir polimer molekülünün büzülmesi sorunu
geniş ilgi toplamıştır.
Çözelti İçinde bulunan bir polimer zinciri, çeşitli çekim kuvvetlerinin etkisi altındadır.
Makromolekülün halkaları çözücü molekülleri ile etkileşir. Kuvvetli çözücülerde
yumak halindeki polimer zinciri genişler. Zayıf çözeltilerde ise polimer molekülünün
halkaları arasındaki çekim kuvvetleri önem kazanır. Polimer molekülü büzülür. Bir
polimer-çözücü sisteminde, O-koşullarında, polimer molekülünün halkaları arasındaki
çekme kuvvetleri, çözücü molekülleri ile polimer halkaları arasındaki çekme
kuvvetlerine eşittir. 6-sıcaklığının altındaki sıcaklıklarda polimer yumağı büzülür,
sıcaklık daha da düşürülürse, polimer halkalarının yoğunluğu artar, zincir
katlanarak bir globül haline geçer. Polimer zincirindeki bu tür yumak-globül geçişi,
ilk önce, 1960 yılında Stockmayer tarafından ilginç bir araştırma konusu olarak ileri
sürülmüştür. Polistiren, poli(o- veya p-klorostiren), poli(a-metilstiren) zincirleri ile tek
globüler hale erişme olasılığı bulunamamıştır. Son yıllarda poli(metil metakrilatym
ferf-butilalkol+su sisteminde (41.5°C de e-çözücü), gerçek bir yumak-globül geçişinin
sağlandığı rapor edilmiştir.
VI