PROTEİNLER (CANLILARIN YAPISINDA BULUNAN ORGANİK BİLEŞİKLER-3)

- Proteinler, organizmalarda en bol bulunan organik maddelerdir.

- Bütün proteinlerde karbon (C), oksijen (O), hidrojen (H), azot (N), bazılarında ise fosfor (P) ve kükürt de (S) bulunabilir.

-Yapı taşları (monomerleri) amino asitlerdir.

-Aminoasitlerin dehidrasyonu ile oluşurlar. Komşu amino asitler peptid bağı ile bağlanır. Her bir peptid bağına karşılık bir su molekülü açığa çıkar.

- Her canlının proteini kendine özgüdür. Çünkü proteinler, DNA’daki kalıtsal bilgilere göre ribozom organelinde sentezlenir. Ancak solunum enzimleri gibi canlılarda kullanılan ortak proteinler de vardır.

-Hücre zarının yapısına katılır.

- Hemen hemen tüm enzimlerin yapısına katılır.

-Bileşik enzimlerin apoenzim kısmını oluşturur.

-Birçok hormonun yapısına katılır.

-Temel yapıcı onarıcı besindir. Aynı zamanda düzenleyici ve enerji vericidir.

-Yüksek ve düşük sıcaklık, kuvvetli asit ve bazlar, yoğun tuz, yüksek basınç radyasyon gibi etkenler proteinlerin yapısını bozar. Bu olaya denatürasyon denir.

-Denatüre olmuş bazı proteinler eski hâline dönebilir. Buna renatürasyon denir. Eğer denature protein çözünmüş halde kalırsa, ortamın fiziksel ve kimyasal koşulları normale döndüğünde, renatüre olabilir.

Aminoasitlerin yapı ve özellikleri

-Doğada her ne kadar 300 kadar farklı amino asit çeşidi tanımlanmışsa da, bunlardan sadece 20 tanesi genetik kodun deşifre edilmesi ile protein sentezine girerler. Bitki ve bakteriler, yaygın 20 amino asitin tamamını sentezler.

-Bilinen 20 çeşit amino asidin 12 çeşidi insanlar tarafından dönüşüm reaksiyonlarıyla üretilebilir.

- Ancak insan ve hayvanlar 8 çeşit amino asidi üretemez. Vücutta üretilemeyen ve hazır alınması zorunlu olan amino asitlere temel (esansiyel) amino asitler denir.

-Bir amino asitte aynı karbon atomuna bağlı 3 grup ve 1 hidrojen atomu bulunur.

*Karboksil grubu (-COOH), (Asit kısmı)

*Amino grubu (-NH₂), (Baz kısmı)

*Radikal (değişken) grup (amino asit çeşitliliğini oluşturur.)

Şekil: Bir amino asidin yapısı

- Amino asitler proteinlerin monomerleridir. Sindirilmezler. Peptid bağı içermezler.

-Aminoasitler hem asit hem baz kökü taşıdıkları için amfoter moleküllerdir.

-Hem asit ve hem de baz gibi davranabilirler.                                               -Proteinlerin canlıya özgü olmasının sebebi; DNA’daki kalıtsal bilgilere göre sentezlenmeleridir.

Şekil: İki amino asidin peptid bağı ile birleşmesi

-İki amino asidin bir peptid bağı ile birleşmesi sonucu dipeptit oluşur. Bir molekül su açığa çıkar.

-Üç amino asidin iki peptid bağı ile birleşmesi sonucu tripeptid oluşur. İki molekül su açığa çıkar.

-Çok sayıda amino asidin birleşmesi ile de polipeptit oluşur.

n= Amino asit sayısı dersek, kurulan peptid bağı sayısı = Açığa çıkan su molekülü sayısı = n-1 olur.

Proteinlerin görevleri

- Proteinler canlılarda yapıcı, onarıcı ve düzenleyici olarak görev alır.

- Karbonhidrat ve yağlardan sonra 3. dereceden enerji kaynağı olarak kullanılır.

-Hücre zarının yapısına katılarak madde geçişlerinde önemli rol oynar.

- Enzim, hormon, vücut savunmasını yapan antikor ve antitoksinin yapısını oluşturur.

- Kanın ozmotik basıncını ayarlayan albümün, globülin (kan proteinleri), alyuvarlarda bulunan solunum gazlarını taşıyan hemoglobinin yapısını oluşturur.

-Çizgili kaslarda oksijen depo eden miyoglobinin yapısını oluşturur.

- Fibrinojenin yapısına katılarak kan pıhtılaşmasında görev alırlar.

-Yıpranan hücrelerin yerine yenilerinin yapılmasında etkilidir.

-Kıkırdak, kemik kas vb. dokuların yapısına katılır.

-Kasların kasılıp gevşemesini sağlayan aktin ve miyozin protein yapılıdır.

- Hücre, doku ve organların esas yapısını oluşturur.

- Hücre içi ve dışı sıvıların pH değişimlerini dengeleyerek homeostazinin (kararlı iç denge) korunmasında rol oynarlar.

Protein yetersizliğinde beklenen olası durumlar:

-Metabolik tepkimelerin aksamasına neden olur.

-Büyüme ve gelişmeyi olumsuz etkiler.

-Vücut direnci düşer, vücudun savunması zayıflar. Çabuk ve kolay hastalanırız.

-Yaralar geç kapanır. Kan geç pıhtılaşır. Kansızlık görülebilir.

-Zihinsel gelişim geriler.

-Karaciğer yetmezliği olabilir.

-Kaslarda kasılma problemleri oluşabilir.

-Vücutta ödem oluşur. (Ödem, deri ve diğer dokularda, hücrelerarası mesafede, normalde bulunması gerekenden daha fazla sıvı bulunmasıdır.)

- Proteinler vücutta doğrudan depolanamaz, dışarıdan besinler yoluyla alınan proteinlerin fazlası yağa dönüştürülerek depolanır. Bu durum şişmanlığa neden olur, böbrekler ve karaciğerde hasara yol açar. Ayrıca idrarla kalsiyum atılmasına ve gut hastalığına neden olur.

Canlılarda Protein Benzerliğine Bakılarak Akrabalık Derecesinin Belirlenmesi

- Her canlının proteini kendine özgüdür. Çünkü proteinler, DNA’daki kalıtsal bilgilere göre ribozom organelinde sentezlenir. Yabancı proteinler bir araya geldiğinde oluşan uyuşmazlık nedeni ile mesela kanda çökelmeler meydana gelir. Aynı proteinler arasında çökelme meydan gelmez. Dolayısı ile iki farklı canlının kanı karıştığında benzer veya farklı proteinlerin bulunma oranına göre farklı düzeyde çökelmeler ortaya çıkar. Bu duruma bakılarak bu iki kişinin akrabalık dereceleri belirlenebilir.

-Bu konu ile ilgili sorularda karşılaştığımız iki farklı durum söz konusudur :

DURUM 1:

-Bir X bireyin kanı doğrudan A, B, C gibi canlıların kanına damlatılırsa protein benzerliği en çok olanlarda çökelme en az olacaktır. Dolayısı ile çökelme en az hangisindeyse bu bireye en yakın akraba olan odur.

SONUÇ: X’in en yakın akrabası A’dır. Çünkü protein benzerliği nedeni ile en az çökelme A da olmuştur. En uzak akraba C dir. Çünkü en fazla çökelme C de olmuştur.

DURUM 2:

- Bir bireyin kanı bir başkasına damlatılıp sonra da bundan alınan kan serumu farklı canlıların kanına damlatılırsa, en fazla çökelme olan canlı bu bireye en yakın olan canlıdır.

-Örneğin, A canlısından alınan kan B canlısına enjekte edildikten sonra, B canlısının kan serumu, X, Y ve Z bireylerinin kanları üzerine damlatılıyor. Bir süre sonra X de çökelme oranı %10, Y de çökelme oranı %20 ve Z de çökelme oranı %30 olarak tespit ediliyor.

SONUÇ: B canlısında A’nın antijenlerine karşı antikor oluşturulmuştur. Bu antikorlar A’nın proteinlerini çökelten antikorlardır. B’den alınan serum içinde bu antikorlar vardır. X, Y ve Z’ye verildiğinde bu antikorlar A’nın antijenleri ile aynı olan proteinleri çökeltecektir. Dolayısıyla çökelme en çok hangisinde olursa A’nın proteinleri ile benzerliği en fazla olan o dur. Protein benzerliği arttıkça akrabalık artar. Bu durumda

A canlısına en yakın akraba çökelmenin en çok olduğu Z dir. En uzak akraba ise çökelmenin en az olduğu X dir.

SORU 1. (2018-AYT/Fen Bilimleri Kimya sorusu)

Amino asitlerle ilgili aşağıdaki ifadelerden hangisi yanlıştır?

A) Yapılarında hem amin hem de karboksilik asit grupları bulunur.

B) Hem asit hem de bazlarla tepkimeye girdiklerinden amfoterik özellik gösterirler.

C) Amino asit molekülleri birbirleriyle tepkimeye girerek karbonhidratları oluşturur.

D) Bir amino asitin -COOH grubu ile diğer amino asitin -NH₂ grubu etkileştiğinde su açığa çıkar.

E) Elzem (esansiyel) amino asitler vücutta sentezlenemez.

SORU 2. (2011 YGS)

Bir proteinin, yüksek sıcaklıkta, düşük pH koşullarında ya da çeşitli kimyasal maddelerin bulunduğu ortamda, üç boyutlu yapısı bozulmuş, ancak bu durumdan peptid bağları etkilenmemiştir.

Üç boyutlu yapısı bozulmuş bu proteinle ilgili olarak;

I. Birincil yapısı etkilenmemiştir.

II. Amino asitlerin dizilimi bozulmuştur.

III. İşlev yapamaz konuma gelmiştir.

yargılarından hangilerine ulaşılabilir?

A) Yalnız III     B) Yalnız I     C) II ve III

D) I ve III       E) Yalnız II

SORU 3. (2013 LYS)

Proteinlerle ilgili aşağıdaki ifadelerden hangisi yanlıştır?

A) Canlılarda yapı malzemesi olarak kullanılır.

B) Temel yapı birimleri amino asitlerdir.

C) Amino asit dizilimleri DNA tarafından belirlenir.

D) Amino asit dizilimleri, canlıların akrabalık durumlarını belirlemede kullanılabilir.

E) Canlılarda işlev gören tüm enzimlerin yapısı sadece proteinlerden oluşmuştur.

SORU 4. (2008 ÖSS FEN-I)

Dengeli beslenen normal bir insan, bir öğünde protein içeren besinlerden fazla miktarda tükettiğinde, vücudunda aşağıdakilerden hangisinin olması beklenir?

A) Kan pH’sında artma (bazikleşme)

B) İdrarda üre miktarında artma

C) Kanın ozmotik basıncında azalma

D) Kanda glikoz miktarında artma

E) İdrarda glikoz miktarında artma

SORU 5. (2014 – LYS2 / BİY)

Amino asitlerin açık formülünü gösteren aşağıdaki şemada, moleküldeki kimyasal bağlardan beş tanesi numaralandırılmıştır.

Buna göre, bir protein molekülü sentezlenirken iki amino asit, hangi numarayla gösterilen yerlerden birbirlerine bağlanır?

SORU 6. (2012 – LYS2 / BİY)

I. Bazı proteinlerin amino asit dizisinin birbirine benzerlik göstermesi

II. Yaşadıkları ortamın bir birine benzerlik göstermesi

III. Ribozomal RNA’daki baz dizilerinin birbirine benzerlik göstermesi

IV. Bazı enzimlerin moleküler yapılarının birbirine benzerlik göstermesi

V. Besinlerinin birbirine benzerlik göstermesi

Yukarıdakilerden hangileri, farklı hayvan türlerinin akraba olduğunu göstermede kanıt olarak kullanılabilir?

A) I, II ve III        B) I, III ve IV        C) II, III ve IV

D) II, IV ve V        E) III, IV ve V

SORU 7. (2016-LYS2/BİY)

İşaretli kükürt (³⁵S) içeren bir besi ortamında çoğaltılan bakterilerden elde edilen;

I. DNA,    II. protein,    III. polisakkarit

moleküllerinin hangilerinde işaretli kükürt bulunması beklenir?

A) Yalnız I     B) Yalnız II     C) Yalnız III

D) I ve II       E) II ve III

SORU 8. (2010 – LYS2 / BİYO)  

İnsan vücudunda ödem oluşmasında,

I. kılca damarlardaki kan basıncının artması,

II. kan proteinlerinin azalması,

III. dokular arası sıvının ozmotik basıncının azalması

durumlarından hangileri etkili olur?

A) Yalnız I     B) Yalnız II     C) Yalnız III

D) I ve II       E) II ve III

SORU 9. (2012 YGS)

I. Protein

II. Protein ayracı

III. Protein yıkan enzim

IV. Amino asit

V. Amino asit ayracı

“Amino asitler, proteinlerin yapı taşıdır” hipotezini kanıtlamak için düzenlenen bir deneyde, yukarıdakilerden hangilerinin birlikte kullanılması gerekir?

A) I ve II          B) I ve III          C) III ve IV

D) III ve V       E) I, III ve V

SORU 10. A canlısının kanından elde edilen serum, bazı hayvanların kanına damlatıldıktan sonra çökelme yüzdeleri şöyle olmuştur:

Bu canlıların A ile akrabalık derecesinin yakından uzak olana doğru sıralanışı nasıl olmalıdır?

…………………….

SORU 11: Bir ayının kanı alınarak sağlıklı bir fareye enjekte ediliyor. Bir süre sonra fare kanından  elde edilen serum ayrı ayrı K, L, M, X ve Y canlılardan alınan kan örnekleri üzerine damlatılarak çökelme miktarları grafikte verildiği gibi olduğu görülüyor.

Buna göre, K, L, M, X ve Y canlılarından hangisinin ayıya en yakın akraba olması beklenir?

A) K      B) L       C) M      D) X     E) Y

CEVAPLAR ve ÇÖZÜMLERİ

1. Amino asit molekülleri birbirleriyle tepkimeye girerek karbonhidratları değil proteinleri oluşturur. Cevap: C

2. Peptid bağları etkilenmediğine göre birincil yapısı da etkilenmemiştir. Birincil yapısı bozulmamış ise amino asit dizilimi de bozulmamıştır. Üç boyutlu yapısı bozulduğuna göre işlev yapamaz konuma gelmiştir. Cevap: D

3. Bütün enzimlerin yapısında protein bulunur. Ancak  bileşik enzimlerin sadece apoenzim kısmı protein yapılıdır, yardımcı kısımları organik (vitamin) veya inorganik (mineral) olabilir.

Cevap: E

4. Proteinler hidroliz edildikten sonra oluşan aminoasitler metabolik olaylarda kullanılır ve amonyak oluşur. Oluşan amonyaklar karaciğerde üreye dönüştürülerek böbrekler tarafından idrar ile dışarı atılır. Cevap: B

5. Birinci aminoasidin karboksil grubunun karbon atomu ile ikinci amino asidin amino grubunun azot atomu arasında peptid bağı kurulur.

Cevap: E

6. Proteinler, RNA ve enzimler genetik bilgiye göre sentezlenir. Dolayısı ile bu moleküller arasındaki benzerlik akraba olmada kullanılabilir.

Cevap: B

7. DNA ve polisakkaritlerde kükürt bulunmaz. Kükürt sadece proteinlerde bulunabilir. Cevap: B

8. Kılcal damarlarda kan basıncı artarsa hücreler arasına çok sıvı çıkar, kan proteinlerinin azalması kanın ozmotik basıncının azalmasına dolayısı ile fazla sıvı çıkmasına neden olur, ödem oluşabilir. Ancak doku sıvısının ozmotik basıncı azalırsa su tutma gücü de azalır. Hücreler arasındaki su kana döner. Ödem azalır.

Cevap: D

9. Protein ve proteini yıkan enzim kullanılırsa monomerleri olan amino asitler oluşur. Amino asitlerin oluştuğunu göstermek için de amino asit ayracı kullanılmalıdır. Cevap: E

10. Aracı canlı kullanılmadan doğrudan damlatıldığı için çökelmenin en az olduğu en yakın, en çok olduğu en uzak akraba olacaktır.

Cevap: X, Z, Y

11. Ayının kanı doğrudan değil aracı canlı (fare) kullanılmış elde edilen serumlar K, L, M, X ve Y canlılarından alınan kan örneklerine damlatılmıştır. Farede ayının antijenlerine karşı antikor oluşturulmuştur. Bu antikorlar ayının proteinlerini çökelten antikorlardır ,fareden alınan serum içinde bu antikorlar mevcuttur. K, L, M, X ve Y ye verildiğinde bu antikorlar ayının antijenleri ile aynı olan proteinleri çökeltecektir. Dolayısıyla çökelme en çok hangisinde olursa ki burada X te olmuştur  ayının proteinleri ile benzerliği en fazla odur. Protein benzerliği arttıkça akrabalık artar. Cevap: D