PEPTİDLER PEPTİDLER • Lineer amino asit polimerleri • Amino asitlerin -amino ve -karboksil gruplarının peptid bağları ile birbirlerine bağlanmasıyla oluşurlar Peptid Bağı O ‖ -C–N H Amid Bağı (kovalent bağ) Peptid Bağı Oluşumu R1 Karboksil grup Amino grup R2 R1 Peptid Bağı R2 Peptid Bağı Oluşumu H CH3 H3N+ – CH – COOGLİSİN (Gly) H3N+ – CH – COOALANİN (Ala) kondenzasyon reaksiyonu H2O O Peptid Bağı CH3 ‖ _ + H3N – CH – C N – CH – COOH H Glisilalanin (Gly-Ala) DİPEPTİD: GLİSİLALANİN Glisin Alanin C-terminal N-terminal Peptid bağı Glisilalanin Amid grubu düzlemi su Peptidlerin Sınıflandırılması AA sayısı Bağ sayısı 2 3 4 5 1 2 3 4 Peptid dipeptid tripeptid tetrapeptid pentapeptid n n-1 polipeptid PEPTİDLER, peptid bağı sayısına göre değil, AA sayısına göre sınıflandırılırlar Peptidlerin Sınıflandırılması OLİGOPEPTİD: Birkaç AA(AA sayısı 10) POLİPEPTİD:Birçok AA(AA sayısı 10 - 12) PROTEİN: AA sayısı 40 (mol.Ağ: ~5000) Proteinler bir ya da daha çok polipeptid zincirinden oluşabilirler Peptidlerin Özellikleri Amino-terminal N-terminal (sol) (CH3)2 CH Karboksi-terminal C-terminal (sağ) CH3 CH2 O HCOH CH2 O + C – NH CH -COO H3N CH – C – NH – CH - Tripeptid: Fenilalanil – lösil - treonin (Phe-Leu-Thr) Rezidü (amino asit artığı): Peptid/protein yapısına katılan amino asit Adlandırma: N-terminal(1) C-terminal(n) Peptidlerin Özellikleri Amino-terminal N-terminal Karboksi-terminal C-terminal Tetrapeptid: Alanil-tirozil-Aspartil-Glisin (Ala-Tyr-Asp-Gly) Peptidlerin İyonizasyon Davranışları Fizyolojik pH’da, • Peptid (amid) bağı: yüksüz • Peptidler: yüklü Peptid bağını oluşturan amino ve karboksil grupları, peptidlerin asit-baz özelliklerine katkıda bulunamazlar Peptidlerin asit-baz özelliği: -Amino ve karboksi terminaller -İyonize yan zincirlerin sayısı ve cinsi Peptidlerde N- ve C-terminal gruplar, aynı -karbon atomu üzerinde bulunmadıkları için: • C-terminal COO- grupları, türedikleri amino asidin karboksil grubuna göre, daha zayıf asittir (pK ) • N-terminal +NH3 grupları, türedikleri amino asidin amino grubuna göre, daha güçlü asittir (pK ) Noniyonize yan zincir taşıyan peptidlerin İyonizasyon şekilleri pH Alanilalanin İyonizasyon 3 CH3 O CH3 ‖ + H3N – CH – C _ N - CH –COOH H pI 10 CH3 O CH3 ‖ H3N+ – CH – C _ N - CH – COO Katyonik form (+1) İzoelektrik form ( 0 ) H CH3 O CH3 ‖ HN2 – CH – C _ N - CH – COO H Anyonik form (-1) İyonize yan zincir taşıyan peptidlerin İyonizasyonu COOH +NH 3 (CH2)4 O (CH2)2 O CH2SH CH3 O H3N+CH – C – N – CH – C – N – CH – C – N – CH – COOH H H H Alanil - glutamil - lizil - sistein pH Net yük 3 +2 10 -3 7.4 0 Peptid bağının çift bağ karakteri O O C N H Rezonans yapıları C +N H Kısmi çift bağ karakterine sahip olan peptid bağı düzlemseldir H C N C O H H C C N C OH C C N C C O Peptid bağı ve -C atomları aynı düzlemde bulunur Peptid bağının düzlemsel karakteri Peptid bağları nedeniyle, polipeptid zincirin 2/3’ ü sabit bir düzlem içinde tutulur Yarı-katı (sert) yapı Protein yapısının düzenlenmesi Peptid bağının düzlemsel karakteri Peptid bağının kısmi çift bağ karakteri Bağ açıları ve uzunluklar Düzlemsel (hareketsiz) peptid bağının etrafındaki atom grupları cis/trans izomerizm gösterirler, H C C O N C Trans (Tercih edilen konfigürasyon) C C N O H C Cis (x-pro sıralanışı) Komşu -C atomları arasındaki uzaklık: 0.3 nm Alfa - Karbon Etrafında Rotasyon Peptid bağı düzlemi hareketsiz olmasına rağmen, - karbon etrafındaki rotasyon polipeptid zincirine esneklik kazandırır Amid düzlemi -karbon Protein iskeleti boyunca rotastonu sağlayan bağlar Amid düzlemi Peptidlerin Kimyasal Reaksiyonları • Asit / Baz Hidrolizi Peptid/Protein 6 M HCl 110°C, 24 h Serbest Amino Asitler AA1 AA2 Peptid bağı hidrolizi, proteinlerin AA dizisinin belirlenmesi için gerekli bir basamaktır Peptidlerin Kimyasal Reaksiyonları • Enzim Hidrolizi: Proteazlar -Endoproteazlar Tripsin, Kimotripsin, pepsin -Ekzoproteazlar Aminopeptidaz, Karboksipeptidaz -Papain (in vitro şartlar) Fizyolojik Olarak Aktif Peptidler AA sayısı Peptid dipeptid dipeptid Histidil-ß-alanin Kas Metilhistidil-ß-alanin yapısı tripeptid -Glutamil-sisteinil-glisin Karnozin Anserin Glutatyon (GSH) AA Dizisi Bradikinin Kallidin (Lizil-bradikinin) nanopeptid Plazma proteinlerinin hidrolizi ile açığa çıkarlar dekapeptid -Düz kasları gevşetir -Antienflamatuvar GLUTATYON -Glutamil – sisteinil - glisin GSH PEPTİD YAPILI HORMONLAR HORMON TRH PEPTİD Tripeptid Enkefalinler Pentapeptid AA Sayısı 3 AA 5 AA Glukagon Polipeptid 29 AA ACTH Polipeptid 39 AA İnsülin Polipeptid A zinciri: 21 AA B zinciri: 30 AA SENTETİK PEPTİDLER Dipeptid: Aspartam (Suni tatlandırıcı) (amino asitlerin D-enantiomeri) O O + H3N-CH-C-NH-CH-C-OCH 3 CH2 CH2 - COO - Aspartil-fenilalanin metil ester (Asp – Phe - OCH3) Polipeptid: Farmakolojik preparatlar - Antibiyotikler - Antitümör ajanlar - Bazı hormonlar(İnsülin) PROTEİNLER PROTEİNLER Organizmada en yüksek oranda bulunan makromoleküller % 70 su % 15 protein % 15 diğer Total hücre ağırlığı Amino asitlerin lineer polimerleri Cins (n tane) Farklı Sayı PROTEİN 20 St AA sıralanma Standart AAlerin peptid bağı aracılığıyla lineer dizilişi Birbirinden farklı cok sayıda peptid zincirleri AA AA 1 2 Dipeptid: 20 x 20 400 farklı molekül Tripeptid: AA1 AA2 AA3 20 x 20 x 20 Protein (100 AA) Evrendeki total atom sayısı 8000 farklı molekül PROTEİNLER lineer polimerler: . H2N ( Amino asitler )nCOOH Sınırsız sayıda farklı AA sekansı: 20n protein yapıları AA sayısı: n PROTEİNLER H2N ( )nCOOH (lineer polimer) (polipeptid zincir) Her proteinin spesifik bir fonksiyonu vardır Biyolojik fonksiyonlar, 3 boyutlu yapıya bağlıdır 3 boyutlu yapı, lineer polimerlerin çok farklı şekillerde katlanması ve kıvrılmasıyla oluşur 3 boyutlu protein yapıları •Kompleks •Molekül ağırlığı büyük •Birden çok polipeptid zincir içerebilir •Nitrojen miktarı (amino asitlerin NH2 grupları) sabit (Proteinin%17’si) Bazı Protein Yapıları Molekül Protein Ağ İnsülin 5700 Miyoglobin 16 890 Albümin 66 000 glutamat dehidrojenaz (GDH) AA Zincir sayısı sayısı 51 153 550 2 1 1 1 000 000 8300 40 Protein yapısına katılan AAlerin Ortalama Molekül Ağırlığı AAlerin ortalama mol ağ : 128 Peptid bağı için su çıkışı : 18 Protein - AA mol ağ: 110 H2O mw:18 protein AA sayısı = protein mol Ağırlığı 110 Proteinlerin Sınıflandırılması Sınıflandırmada kullanılan özellikler -Şekil -Yapı -Çözünürlük -Biyolojik fonksiyon Proteinlerin Şekli Proteinler, eksen oranları(uzunluğun genişliğe oranı)’na göre,2 grubu ayrılırlar: •Globuler proteinler: Eksen oranı 10 ; genelde: 3-4 • Fibröz Proteinler:Eksen oranı 10 Globüler proteinler: Sıkıca katlanmış helezon şeklinde polipeptid zincirlerden oluşur Örnek: Albumin, Miyoglobin (Proteinlerin büyük kısmı, bu gruptadır) Fibröz Proteinler: •Spiral veya heliks şeklinde kıvrılmış,(kovalent ve H bağlarıyla çapraz bağlanmış) zincirlerden oluşurlar • Bitkilerde bulunmazlar. Örnek: Bağ dokusu proteinleri: Kollajen, Elastin, Keratin Miyozin: Kas proteini Fibrinojen:pıhtılaşma proteini Kollajen:Birbirine sarılmış 3 polipeptid zinciri (üçlü heliks)’nden oluşur Memelilerde total proteinin %30’unu teşkil eder Gly,Ala,Pro,Lys’den zengindir B Proteolitik enzimlere karşı dirençlidir A C Proteinlerin Yapısı Proteinler yapılarına göre, 3 grupta toplanırlar • Basit proteinler • Konjuge proteinler • Türev proteinler Basit proteinler Hidroliz edildiklerinde sadece L-amino asitleri veren,saf proteinler Ör: Albümin Türev proteinler Isıtma, hidroliz, asidifikasyon, vb işlemlerle modifiye olan proteinler Ör: bazı pepton ve peptidler Konjuge proteinler L--amino asitlerin yanı sıra,başka kimyasal grupları (prostetik grup)da içerirler •Glikoproteinler: protein + COH grup Karbohidrat(oligosakkarit) ünitelerini içerirler Örnek: membran proteinleri plazma proteinleri(globulinler), •Nükleoproteinler: protein+nükleik asit (histonlar) (DNA,RNA) Konjuge proteinler •Lipoproteinler: protein + lipid Protein:Apo(lipo)protein (Apo A,B,C...) Lipid:Kolesterol,fosfolipid, gliserid Örnek:Plazma Lp.leri ( HDL,LDL,VLDL) •Fosfoproteinler: Fosfatlarla ester yapmış AAleri içeren proteinler örnek: Kazein-süt Vitellin-yumurta sarısı) Konjuge proteinler •Hemoproteinler:protein+hem (ferroporfirin) Ör:hemoglobin,miyoglobin,katalaz •Metalloproteinler: protein + metal Cu- seruloplazmin Fe-transferrin, ferritin Ca-kalmodulin Zn-karbonik anhidraz Proteinlerin Çözünürlüğü Proteinler Çözünürlük Fibröz Globüler Albüminler Su ve tuz çözeltileri Globulinler Su: sınırlı çözünürlük Dilüe tuz çözeltileri Doymuş tuz çözeltileri: (Salting-out) Histonlar Su ve tuz çözeltileri Proteinlerin Biyolojik Fonksiyonu Enzimler: Metabolizmayı düzenleyen ve etkileyen globuler proteinler( geniş bir protein sınıfı) Biyokimyasal reaksiyonları katalizlerler Substrat spesifiteleri vardır. .... az şeklinde adlandırılır Eksiklikleri pek çok metabolik hastalıkla sonuçlanır Proteinlerin Biyolojik Fonksiyonu Düzenleyici proteinler: Fizyolojik aktivitenin düzenlenmesinden sorumludurlar Ör:Hormonlar (insülin eksiklliği diabet) G-proteinler Hücre içi haberleşme Yapısal proteinler:Kas, bağ dokusu proteinleri, membran proteinleri Ör: Kollajen (tendon and ligamentlerde) keratin (saç ve tırnakta) Proteinlerin Biyolojik Fonksiyonu Transport proteinleri: Plazmada ve membranlarda spesifik maddelerin veya iyonların taşıyıcısıdırlar Ör:Hb-O2, miyoglobin-O2 Lipoprotein-lipid, Transferrin-Fe Seruloplazmin-Cu, vb Besin ve Depo proteinler: Ovalbumin, laktalbumin, kazein, ferritin Proteinlerin Biyolojik Fonksiyonu Kontraktil proteinler: Kasılmayı ve hareketi sağlayan proteinler Ör:Miyozin - kalın filament Aktin - İnce filament Tübilin - membran iskeleti Proteinlerin Biyolojik Fonksiyonu Reseptörler:Hücre içi haberleşmede rol oynarlar Ör:adrenalin için ß-adrenerjik reseptor Savunma proteinleri: Ör:İmmünoglobülinler: Patojenlere karşı organizmayı korurlar Fibrinojen: (Pıhtılaşma mekanizması)