Protein Nedir?

Proteinler, amino asitlerin zincir halinde birbirlerine bağlanması sonucu oluşan büyük organik bileşiklerdir. Proteinler büyük moleküllü maddelerdir, molekül ağırlıkları birkaç bin ile milyonlar arasında değişir . Protein” sözcüğünün kaynağı, Yunanca’nın “birincil öneme sahip” anlamını taşıyan πρώτα (prota) sözcüğüdür. Bu isim, proteinleri 1838’de ilk tanımlayan Jöns Jakob Berzelius tarafından verilmiştir. 1926’da James B. Sumner’in üreaz enziminin bir protein olduğunu göstermesine kadar, proteinlerin canlılar için ne derece önemli olduğu tam anlaşılmamıştır.

Proteinler temelde % 50-55 karbon, % 6-7 hidrojen, % 20-23 oksijen, % 12-19 azot ve %0.2-3.0 kükürt içeren ve yalnızca ribozomlarda sentezlenen bileşiklerdir. Bazı proteinlerde bunlardan başka P, Fe, Zn, Cu gibi elementler de bulunabilmektedir. Değişik proteinler, değişik sayı ve çeşitte aminoasit içerirler . Yapıyı oluşturan aminoasitler birbirlerine peptid bağlarıyla bağlandıklarından polipeptid yapısına sahiptir. Proteinler bir tek polipeptidden meydana geldikleri gibi birkaç polipeptidin bir araya gelmesiyle de oluşabilir. Her bir polipeptid zinciri ya da genel olarak protein, belli bir aminoasit sayısına, dizgilenmesine, belirli bir molekül ağırlığına, kimyasal içeriğe ve üç boyutlu bir yapıya sahiptir. Bazı proteinler aminoasitlerin yanı sıra karbonhidrat, lipid, mineral madde ve renk maddeleri (pigmentler) gibi diğer yapıtaşlarını da içerir.

Her canlı kendine özgü proteinler taşımaktadır. Bu bakımdan bir canlıdaki protein o canlı için tekdir. Proteinlerin karbonhidrat ve lipitlerden ayrıcalıkları bu özellikten kaynaklanmaktadır. Örneğin; çok karmaşık bir yapıya sahip olsa da bütün canlılardaki karbonhidratların ve lipitlerin yapısı aynıdır. Bitkiler kendi proteinlerini kök ve yapraklardan emilen inorganik kaynaklardan (CO2, su ve azot) sentezleme yeteneğine sahiptir.

Bitkiler bu sentez olayında inorganik azot kaynaklarını kullanabildikleri halde, insan ve diğer yüksek hayvanlar kendi vücut proteinlerinin sentezini gerçekleştirebilmek için gerekli azot kaynağını diyetteki bitkisel ve hayvansal proteinlerden sağlamak zorundadırlar. Diğer taraftan havanın serbest azotunu yalnızca belirli bazı mikroorganizmalar tespit etme yeteneğine sahiptir.

Sonuç olarak, insan gereksinim duyduğu proteini bitkisel ve hayvansal gıdalardan sağlamakta ve bu kaynakların tüketimiyle insan vücuduna diğer proteinler, sindirim sonucu aminoasitlere kadar indirgenmektedir. İnsan vücudu, bu aminoasitleri genlerin (DNA –Deoksiribo nükleik asit) denetiminde, belirli bir diziliş sırasında birleştirerek kendine özgü proteinlerini elde ederek kullanmaktadır.

Aminoasitler

Proteinlerin temel yapı taşı aminoasitlerdir. Bugüne kadar belirlenmiş 20 aminoasit bulunmaktadır. Aminoasitler dallanmış yapıda hidrokarbon zincirleridir. Aminoasitler birbirlerine peptid bağlarıyla bağlanarak peptidleri oluşturur. Peptidler ise proteinleri meydana getirir. Proteinler kaynaklarına göre farklı aminoasitleri farklı miktarlarda içerirler. İnsan vücudunda yaklaşık 20 farklı aminoasit bulunmaktadır ve yetişkinlerde 8 çocuklarda 10 tanesi dışında organizma bunların hepsini sentezleyebilir. Sentezlenemeyen 8 aminoasite elzem aminoasitler denir ve mutlaka gıdalarla dışardan alınarak karşılanmalıdır. Bu aminoasitler lizin, alanin, valin, lösin, izolösin, metionin, threonin, triptofan ve fenilalanin’dir.Çocuklarda bunlara ek olarak arjinin ve histidinni’de sayabiliriz.

Aminoasit molekülleri, bir ucunda “amino grubu ( NH2 ) “ diğer ucunda ise “karboksil ( COOH )” grubu taşırlar. Aminoasitlerin yan yana gelip zincirler oluşturarak proteinleri sentezlemesi, bu iki grubun aralarında kovalent veya iyonik bağ yapmasıyla gerçekleşir. İki aminoasit yan yana geldiğinde COOH ve NH2 grupları arasında bağlanma meydana gelir ve bu bağa “peptid bağı” adı verilir. Bağlanma sırasında ise bir su molekülü sebest kalır. İki aminoasidin yanlızca uç kısımlarını yani karboksil ve amino gruplarının bağlanması şu şekilde olur;

COOH + NH2 <——————–> CO — NH + H2O (su)

Denklemde COOH birinci aminoasidin bir ucu, NH2 ise ikinci aminoasidin diğer ucunu temsil etmektedir. Bu uçlar yan yana geldiklerinde COOH grubundan bir oksijen ve NH2 grubundan bir hidrojen serbest kalır. Böylelikle serbest kalan bu atomlar aralarında bağ yaparak suyu oluşturur. İki aminoasidin yan yana gelmesiyle oluşan peptid bağına “dipeptid”, üç veya daha fazla (yüzlerce ya da binlerce) aminoasidin yan yana gelmesiyle oluşan zincirdeki peptid bağlarına ise “polipeptid” adı verilir. Proteinler düz aminoasit zincirlerinden meydana gelmesine rağmen oldukça karmaşık yapılara sahiptir. Bunun nedeni ise zincirdeki bazı aminoasitlerin birbirleriyle ikinci veya üçüncü bir bağ yapmasındandır. Aminoasitlerin net yük, çözünürlük, kimyasal reaktiflik, hidrojen bağlama gücü gibi bazı fizikokimyasal özellikleri R grubunun ( çeşitli aminoasitleri meydana getiren değişken grup)kimyasal doğasına bağlıdır. Genellikle proteinlerde büyüklük, şekil, yük, hidrojen bağlama yeteneği ve kimyasal etkileşimde farklı 20 çeşit yan zincir ( R grubu ) bulunur. Proteinler aracılığı ile yürütülen işlevlerin çok olması genelde bu 20 yapı taşının yani aminoasidin farklı sayıda ve düzende sırlanmasındadır.