Yrd. Doç. Dr. Serkan SAYINER
Yakın Doğu Üniversitesi, Veteriner Fakültesi, Biyokimya Anabilim Dalı serkan.sayiner@neu.edu.tr
Amino Asitler, Peptidler
ve Proteinler-III
Nükleoproteinler
▪ Birleşik proteinlerin çok önemli bir grubunu oluşturular.
▪ Prostetik grubu nükleik asitler olan proteinlerdir.
▪ NÜKLEİK ASİTLER
• Kalıtsal nitelikleri olan, genler taşıyan ve protein
biyosentezinde anahtar özellik gösteren maddelerdir.
• İlk olarak hücre çekirdeğinden izole edildiklerinden nüklein veya nüklein maddesi adı verilmiştir.
• Hücrenin parçalanması dahil her özel biyolojik olayın nükleik asitlerle ilgisi vardır.
Azotlu baz Pentoz Fosfat Nükleosid
Nükleotid (Mononükleotid)n=Nükleik asit
Nükleik asitler yapısında üç madde bulunur.
Azotlu baz + Pentoz + Fosfat
+ +
1 5
▪ Bir nükleotidin yapısında pentoz ortada yer
almaktadır.
▪ 1. karbonu ile azotlu bazla,
▪ 5. karbonu ile fosfatla bağlanırken,
▪ 3. karbon atomu ile de bir sonraki nükleotid’in fosfatı ile bağlanmaktadır.
3
▪ Bir nükleotiddeki fosfat ile pentozun birleşmesi,
pentozun 5. karbon atomundaki birincil alkol (CH2OH) grubunun fosfat ile aralarında bir mol H2O çıkması
sonucu esterleşmeleri ile gerçekleşir.
▪ Pentozun azotlu bazla bağlanması ise pentozun birinci karbonu üzerinden sağlanır.
Nükleoproteinler
▪ Mononükleotidlerin birleşmeleri, pentoz ve fosfat aracılığı ile olur.
▪ 1. nükleotiddeki pentoz’un 3. karbonundaki OH grubu ile 2. nükleotiddeki fosfatın esterleşmesi ile gerçekleşir.
▪ Bu bağlantı yerine göre «n» sayıdaki nükleotidin
birleşmesiyle devam eder ve nükleik asitler oluşur.
Nükleoproteinler
▪ Bir nükleotid de bulunan azotlu bazlar pürin ve pirimidin bazlardır.
• Bu bazlar dışında azda olsa rastlanan farklı bazlarda vardır. Bu bazların metil-, dimetil- ve N-metil türevleridir.
▪ Pürin bazları adenin ve guanin’ dir.
▪ Pirimidin bazları sitozin, urasil ve timin’dir.
• Sitozin hem DNA hemde RNA’da bulunur. Urasil RNA’da, timin ise sadece DNA’ da bulunur.
Nükleoproteinler
▪ Hücreler pürin ve pirimidin bazları sentez edebilirler.
• Zaman zaman dışarıdan da alırlar.
▪ Nükleik asitler DNA ve RNA adlarını yapılarındaki pentozdan alır.
▪ Deoksiriboz bulunuyorsa DNA (deoksiribonükleik asit) adını alır.
▪ Riboz bulunuyorsa RNA (ribonükleik asit) adını alır.
Nükleoproteinler
▪ Biyolojik yönden önemli serbest nükleotidler
• Nükleotidler, nükleik asitlerin yapılarında bulunmanın yanı sıra, nükleotidlere yakın yapıda olan bir çok maddeler, dokularda
serbest halde bulunurlar.
• Bu maddelerin çoğunun katalitik görevleri vardır ve enzim sistemleri ile birlikte görev yaparlar (koenzimler).
• Azotlu baz + pentoz = Nükleosid (Adenin + riboz = Adenozin)
• Adenozin + Fosfat = Adenozin monofosfat (AMP) adı verilen nükleotid oluşur. İki fosfat ise Adenozin difosfat (ADP), üç fosfat bağlanırsa adenozin trifosfat (ATP) oluşur.
• Diğer bazlarında fosfatla birleşmesi sonucu nükleotidler oluşur.
Nükleoproteinler
ADP AMP ATP
Biyolojik yönden önemli serbest nükleotidler
AMP (Adenozin monofosfat=Adenilik asit) : Adenin – Riboz – PO4 ADP (Adenozin difosfat) : Adenin – Riboz – PO4 – PO4
ATP (Adenozin trifosfat) : Adenin – Riboz – PO4 – PO4 – PO4
NAD (Nikotinamid Adenin Dinükleotid) : Adenin – Riboz – PO4 – PO4 – Riboz – Nikotinamid
NADP (Nikotinamid Adenin Dinükleotid fosfat) : Adenin – Riboz (– PO4) – PO4 – PO4 – Riboz – Nikotinamid FMN (Flavin mononükleotid) : Flavin – Ribitol - PO4
FAD (Flavin adenin dinükleotid) : Flavin – Ribitol - PO4 - PO4 – Riboz - Adenin UDP-G (Uridin difosfat-Glikoz) : Urasil – Riboz - PO4 - PO4 - Glikoz
Koenzim A : Adenin – Riboz (– PO4) – PO4 – PO4 – Pantotenat tiyoletilamin
Azotlu baz Nükleosid Nükleotid Simgesi
Adenin Adenozin Adenilik asit AMP Guanin Guanozin Guanilik asit GMP Sitozin Sitidin Sitidilik asit CMP Urasil Uridin Uridilik asit UMP Timin Timidin Timidik asit TMP
▪ Hayvan dokularında hem DNA hemde RNA yaygın bir biçimde bulunur.
▪ DNA nükleusta daha çok bulunmakla beraber çok sayıda RNA’da bulunur.
▪ Sitoplazmanın başlıca nükleik asit fraksiyonu, RNA’ dır.
▪ Sitoplazmada RNA genellikle ribozomlarda yer alır.
Nükleik Asitlerin Yapı ve Görevleri
▪ Yapı taşları; Fosfat, dezoksiriboz ve Adenin (A), Guanin (G), Sitozin (C), Timin (T) gibi pürin ve pirimidin
bazlarıdır.
▪ Bir DNA’da adenin ile timin veya guanin ile sitozin daima ekimolar yani eşit oranda bulunduğu halde (A+T):(G+C) oranı değişebilir.
▪ DNA molekülünde üç yapı bulunur.
• Birincil yapı
◦ Belli türlerden ve belli sayıdaki nükleotidlerin bir diziliş sırasında göre polinükleotid zincirleri oluşturmasıdır.
Dezoksiribonükleik Asit (DNA)
• İkincil yapı
◦ İki polinükleotid zincirinin karşılıklı yer almasından meydana gelir.
◦ Bu iki zincir birbirine azotlu bazlar arasında H köprüleriyle birleşir.
◦ Ancak bu bağlantıda karşılıklı bazlarında uygun olması gereklidir.
◦ Daima adenin-timine (A-T), guanin-sitozine (G-C) karşı bulunur.
• Üçüncül yapıda
◦ İki polinükleotid sarmallaşmış başka bir deyişle çift spiral oluşmuştur.
◦ Aynı azotlu bazlar karşılıklı gelir ve iki zincir H köprüleriyle birleşir.
Dezoksiribonükleik Asit (DNA)
DNA’ nın Molekül Yapıları
Birincil yapı İkincil yapı Üçüncül yapı
▪ DNA’ nın organizmada iki temel görevi vardır.
1. Genetik haberi taşımak
2. Eşleşme (Replikasyon) yeteneğine sahip olmak.
▪ Hücre bölünmesinde genetik unsurlar tamamıyla ve değiştirilmeksizin yavruya aktarılır.
▪ Yeni bir DNA molekülünün meydana gelebilmesi (DNA replikasyonu) için çift sarmalın yani üçüncül yapının bozulup ikincil yapının meydana gelmesi gereklidir.
Dezoksiribonükleik Asit (DNA)
▪ Ayrılan DNA şeritleri yeni oluşacak DNA şeritleri için adeta bir kalıp meydana getirir.
▪ Bu kalıp karşısında ancak ve sadece bu şeridin
kendisinden ayrıldığı eş şeridin yapısına benzer bir DNA şeridi oluşabilir.
▪ Çünkü kalıp olarak adlandırdığımız DNA şeridi içerisinde yer alan azotlu bazlar ancak kendi sırasına uygun azotlu bazlar ile eşleşebilir.
Dezoksiribonükleik Asit (DNA)
▪ Burada meydana gelen şeritler, baz sıralaması yönünden ebeveynin çift şeridine tümüyle benzediği ve çift
şeritlerinden herbiri bir ebeveyn şeridi içerdiği için replikasyona semikonservatif eşleşme denir.
▪ DNA molekülünde birbiri üzerinde yer alan 3 azotlu baz bir amino asidi kodlar ve buna kodon denir.
Dezoksiribonükleik Asit (DNA)
▪ RNA’ların oluşabilmesi için, primer (birincil) DNA’ lara gereksinim duyulur.
▪ RNA yapısının DNA yapısından farkı?
• Deoksiriboz yerine riboz bulunur.
• Timin yerine Urasil bulunur.
• Çift sarmal değildir.
▪ Başlıca üç tip RNA vardır. mRNA, rRNA, tRNA
Ribonükleik Asit (RNA)
Transkripsiyon
DNA Transcription
▪ Proteinlerin yapısındaki amino asitlerin diziliş sırasını DNA belirler.
▪ Bir DNA’ nın polinükleotid zincirinde bulunan her üç azotlu baz, bir amino asidi kodlar (kodon).
• İşte nükleustaki DNA’ lardaki azotlu bazların diziliş sırası genetik haberi oluşturur.
▪ Protein biyosentezindeki ilk koşul DNA’ lardaki genetik haberin ribozomlarda protein sentezinin meydana geldiği yere taşınmasıdır. Bunu mRNA’ lar gerçekleştirir; Transkripsiyon.
mRNA (Messenger/Haberci/Elçi RNA)
▪ Protein sentezi için gerekli genetik haberi ve DNA
kısmını temsil eden bir RNA kalıbı oluşur. Sitoplazmaya geçer ve ribozomlara bağlanır.
▪ Amino asit kodu virüslar dahil hayatın şimdiye kadar araştırılmış tüm şekilleri için geçerlidir.
▪ DNA’ nın genetik kodu RNA’ nın baz sırası ile taşınır.
▪ mRNA’ nın baz sırası meydana gelen proteinin amino asit sırasını belirler.
mRNA (Messenger/Haberci/Elçi RNA)
▪ İkinci RNA tipini, sitoplazmanın endoplazmik
retikulumunun ribozom denen organilende yer alan rRNA oluşturur. Ribozomların büyük kısmını RNA meydana
getirmektedir.
rRNA (Ribozomal RNA)
▪ Özel amino asitlerle birleşme ve onları ribozomlara nakletme yeteneğinde
olan RNA molekülleridir. 3 önemli özelliği vardır.
• Özel bir amino asidi kovalent olarak bağlayabilirler.
• Kendi yapıları içerisinde mRNA kodundaki amino asidi tamamlayan ve bu nedenle antikodon denen üçlü bir koda sahiptirler.
• mRNA’ nın kodu, ile tRNA’ nın antikodunu temsil eden bazlardan ilk ikisinin birleşmesi DNA’ daki prensibe göre olur.
tRNA (Taşıyıcı=Transfer RNA)
Kromoproteinler
▪ Prostetik grubu porfirinler gibi renkli maddeler olan konjuge proteinlerdir.
▪ Hemoglobin ve solunum enzimleri prostetik grubu hem olan kromoproteinlerdir.
▪ Yine prostetik grubu riboflavin olan flavoproteidler,
prostetik grubu melanin olan saç ve yünde bulunan proteinli maddelerde kromoproteinlerdir.
▪ Katalaz enzimide prostetik grubu hem olan kromoproteindir.
▪ Hem maddesini prostetik grup olarak taşıyan kromoproteinlere hemoproteidler adı verilir.
• Hemoglobin, myoglobin, sitokromlar ve peroksidazlar birer hemoproteiddirler.
▪ Pirol halkası porfirinlerin ilk ve en basit temek
maddesini oluşturur. Pirol halkasına propiyonik asit, asetik asit veya metil, etil, hidroksi etil, vinil gibi yan zincirler eklenirse porfobilinojen denen yapı meydana gelir. Porfobilinojen’ e monopirol denir ve porfirinlerin ön maddesi olarak kabul edilirler.
• Dört porfobilinojen halkası metin (=CH—) köprüleriyle birbirine bağlanırsa porfirinler meydana gelir.
• Porfirinler yan zincir taşımayan 4 pirol halkasından kurulu, kapalı bir yapı olan porfin ön maddesinin türevleri olarak da tanımlanmaktadır.
Porfirinler
Pirol Halkası Porfobilinojen (PBG)
▪ Porfirin halkasına 4 asetik asit, 4 propiyonik asit
bağlanırsa üroporfirinler oluşur.
• Üroporfirin I
• Üroporfirin III
• Koproporfirin I
• Koproporfirin III
Porfirinler
Porfin Halkası
Porfirinler
▪ Hemoglobin
• Prostetik grup olarak HEM taşıyan kromoproteinlerdir.
• Dört hem grubunun birbirine paralel bir şekilde ve peptid zincirine dik olarak globinle bağlanmalarıyla oluşur.
• Ana karnında hemoglobin başlıca karaciğerde sentezlenir.
Yetişkinlerde kemik iliğinde de sentez edilir.
• Hemoglobin histidin yönünden zengindir ve kanda fazla bulunması nedeniyle iyi bir tampondur.
• En önemli görevi oksihemoglobin oluşturmak suretiyle akciğerlerde atmosferik oksijen ile birleşerek oksijeni dokulara taşımaktır.
Heme Hemoglobin
Porfirinler
• Hemoglobindeki 4 hem grubundan her biri 1 molekül oksijen bağlayabilir.
• Hemoglobin CO2 ile birleşirse karbaminohemoglobin meydana gelir.
• CO ile birleşirse karboksihemoglobin oluşur.
• Fe++ oksitleyici maddeler ile tepkimeye girerse methemoglobin meydana gelir.
• Fe++ bazı anyonlar ile yer değiştirebilir. Siyanür ile birleşerek siyan-methemoglobin oluşturu.
• Oksihemoglobin H2S ile muamele edilirse sulfohemoglobin meydana gelir.
Porfirinler
▪ Myoglobin
• Hemoglobinin dokulara getirdiği oksijeni tutar.
• Yapısında;
◦ 153 amino asit içeren tek bir polipeptid zincir bulunur.
◦ Globüler yapıdadır.
◦ Prostetik grup olarak 1 molekül hem maddesi taşır.
• Kas dokuda bulunur.
▪ Eritrositler yaklaşık 125 gün ömürleri sonunda yıkılırlar ve bunun sonucu olarak porfirin halkası açılır. 4 pirol halkası içeren açık bir zincir meydana gelir ki bunlara safra renkli maddeleri denir.
▪ Safra renkli maddeler grubuna dahil maddelerin tamamının teorik olarak bir ana (proto)Bilin maddesinden türemiş
oldukları kabul edilir.
▪ Hemoglobinin parçalanmasında, ilk basamakta meydana gelen safra renkli maddesi biliverdin’ dir.
▪ Biliverdindeki porfobilinojen halkalarını bağlayan metin gruplarından birisinin metilen grubuna indirgenmesiyle (redüklenmesiyle) bilirubin meydana gelir.
Safra Renkli Maddeleri
▪ Bilirubindeki vinil gruplarının etil gruplarına çevrilmesi ile mezobilirubin oluşur. Bundaki porfobilinojen halkalarını bağlayan diğer iki metin (=CH) grubundan, metilen (CH2) grubuna indirgenmesiyle mezobilirubinojen oluşur.
Bununda iki yan porfobilinojen halkalarına ikişer H atomu girmesiyle sterkobilirubinojen oluşur.
▪ Klinik Biyokimya’ da mezobilirubinojen ve sterkobilinojene bilinojenler veya ürobilinojenler adı verilir. Her ikisinde mevcut metilen grubunun H atomu kaybetmesiyle
(oksitlenerek), mezobilirubinojenden ürobilin, sterkobilinojenden sterkobilin meydana gelir.
▪ Ürobilin idrarda, sterkobilin dışkıda ilk kez izole edildi.
Aslında bir çok doku ve diğer vücut sıvılarında bulunurlar.
Safra Renkli Maddeleri
Safra Renkli Maddeleri
▪ Özellikleri
• Mezobilirubinojen ve sterkobilirubinojen renksiz, ürobilin ve sterkobilin sarı, mezobilirubin ve bilirubin portakal sarısı ve biliverdin de mavimsi yeşil renktedir.
• Biliverdin ve bilirubin’in Na ve K tuzları suda çözündüğü halde, Ba ve Ca tuzları çözünmez.
• Tüten nitrik asit ile safra renkli maddelerinin çözeltileri tabaka
yaptırılırsa, temas yüzetinde yeşil, mavi, menekşe, kırmızı renkler meydana gelir. Buna Gmelin deneyi adı verilir. Bu deney ile idrarda sarılığın teşhisi yapılabilir.
• Bilirubin taze hazırlanmış diazo ayıracı ile reaksiyona sokulursa kırmızı renkte azo-bilirubin meydana gelir. Kanda bilirubin miktar tayininde kullanılır. Tepkime adı Van den Bergh’ dir.
◦ Diazo ayıracı sülfanilik asit, HCl ve sodyum nitrit içeren bir karışımdır.
▪ Safra renkli maddelerinden olan bilirubin’ in plazmada, toplanmasına bilirubinemi, idrarla çıkarılmasına
bilirubinüri, deri ve mukazaya toplanarak bu dokuları boyaması haline ikterus (sarılık) adı verilir. İkterus oluş nedenlerine göre üçe ayrılır.
1. Mekanik/retensiyon Sarılık (Post-hepatik): Safra yollarının yangı, taş, parazit, urlar gibi çeşitli nedenlerle, mekanik olarak
tıkanması ve safranın karaciğer hücrelerinde ve dokularda toplanması olayıdır.
➢ Serumda, hem direkt hemde indirekt bilirubin yükselmiştir.
➢ İdrarda, bilirubin (+), ürobilinojen normaldir.
➢ Dışkı renksizdir.
İkterus (Sarılık)
İkterus (Sarılık)
2. Hepatosellüler Sarılık (Hepatik): Hepatit ve zehirlenmeler gibi nedenlerle, karaciğer hücresinin bilirubini kandan alıp, safra kanallarına salgılayamaması ile oluşur.
➢ Serumda, indirekt bilirubin yükselmiştir.
➢ İdrarda, ürobilinojen (+)’dir.
➢ Dışkı açık renklidir.
3. Hemolitik Sarılık (Pre-hepatik): Eritrosit parçalanmasının arttığı durumlarda birdenbire oluşan fazla bilirubinin karaciğer tarafından safra kanalına salgılamaya yetişememesi sonucu kanda birikmesiyle oluşur.
➢ Serumda, indirekt bilirubin yükselmiştir.
➢ İdrarda, ürobilinojen çok fazladır.
➢ Dışkı koyu renklidir.
▪ Serum ve Plazma
• İçerisinde pıhtılaşmaya engel olacak uygun bir antikoagulan madde bulunan tüpe kan alındıktan sonra, santrifüje edilecek olursa, dibe çöken şekilli elemanlar ve üstte kalan sarı pembe renkli sıvı kısımdan oluşan iki tabakaya ayrılır.
• Kanın bu şekilde ayrılan sıvı kısmına plazma denir. Plazma içinde % 8 oranında plazma proteinleri, % 1 inorganik tuzlar, geri kalan oranda da lipidler, karbonhidratlar, amino asitler gibi maddeler bulunur. % 8 kısmını oluşturan plazma
proteinlerinin fibrinojen fraksiyonuda plazma içerisinde yer alır.
Organizma Sıvılarının ve Dokularının Başlıca Proteinleri
▪ Plazma içerisinde bulunan ve fibrin haline geçerek kanın pıhtılaşmasını sağlayan fibrinojen plazmadan ayrıldığı
takdirde geriye kalan açık sarı kısım serum adını alır.
Organizma Sıvılarının ve Dokularının Başlıca Proteinleri
Plazma
(Su, proteinler, lipidler, karbonhidratlar, hormonlar vs.)
Eritrositler Lökosit ve trombositler
Normal Hematokrit
(HCT)
Anemi (HCT )
Polisitemi (HCT )
▪ Kanın Pıhtılaşması
• Dolaşım kanında buluna çözünür bir protein olan fibrinojenin değişmesiyle ortaya çıkar. Gerektiğinde bu fibrinojen bir dizi tepkime ile fibrine dönüşür. Bu olaya koagülasyon (kanın
pıhtılaşması) adı verilir.
• Fibrinojenin fibrine çevrilmesi, trombin adı verilen bir enzim sayesinde olur. Bu enzim dolaşımda aktif değildir.
• Kanın pıhtılaşmasında başta Ca olmak üzere bir çok faktör rol oynar.
• Kanın pıhtılaşması basit bir olay değil, kompleks ve kontrol mekanizmalı bir süreçtir. Koagülasyon Kaskadı olarak
isimlendirilir.
Organizma Sıvılarının ve Dokularının Başlıca Proteinleri
▪ Trombositler, kanın şekilli elementleridir.
• Dolaşım kanından kan alındığında, bu
trombositler tüpün cidarına yada bir kanama söz konusu ise yaranın kenarlarına yapışırlar ve parçalanırlar.
• Bu parçalanma sonu taşıdıkları tromboplastin adı verilen bir madde açığa çıkar.
• Tromboplastinler, dolaşım kanında bulunan ve trombinin inaktif şekli olan protrombin’i trombin’e çevirir. Trombinde fibrinojenin
fibrin haline geçmesini sağlayarak kanın pıhtılaşmasını sağlar.
Organizma Sıvılarının ve Dokularının Başlıca Proteinleri
Canine
Feline
Kaynak: eClinPath
Coagulation Cascade Animation
Plazma ve serum proteinleri
Fibrinojen Glikoprotein yapıdadır. Elipsoid, çomak yapısındadır.
Çözeltilerde ileri derecede vizkozdur. Kanın pıhtılaşmasında en önemli rolü oynar.
Serum Albümin
Çoğunlukla lipoprotein yapıdadır. Elipsoid biçimdedir. Ozmotik basıncın korunmasında önemlidir. Zor çözünür maddeleri
bağlayarak çözünür hale getirirler ve dolaşım kanında transportlarını sağlarlar.
Serum Globulin
α-globulinler: Glikoprotein yapısındadır. Seruloplazmin ve protrombin örnek olabilir.
β-globulinler
γ-globulinler: Antikorlar yada immunglobulinlerde denir.
Organizma Sıvılarının ve Dokularının Başlıca Proteinleri
Kas Proteinleri
Sarkoplazma Proteinleri Miyojen, Miyoglobin, Miyoalbümin, Globin-X
Fibriller Proteinler Miyozin, Aktin (Globuler aktin/G-aktin, Fibriller aktin/F-aktin)
Organizma Sıvılarının ve Dokularının Başlıca Proteinleri
Süt ve Yumurta Proteinleri
Süt Proteinleri Kazein, Laktalbümin, Laktoglobulin, İmmunoglobulinler
Yumurta Proteinler
Akında: Ovalbümin, Konalbümin, Ovomükoid, Ovoglobulinler, Müsin, Avidin
Sarısında: Vitellin, Livetin, Fosfvitin (tamamı fosfoprotein yapıdadır).
▪ Ası. T. 1999. Tablolarla Biyokimya, Cilt 1
▪ Engelking LR. 2014. Textbook of Veterinary Physiological Chemistry. 3rd edn. Academic Press.
▪ Smith JG (2010). Organic Chemistry, 3rd Edition, McGraw-Hill.
▪ Smith JG (2012). General, Organic, & Biological Chemistry 2nd Edition, McGraw-Hill.
▪ Sözbilir Bayşu N, Bayşu N. 2008. Biyokimya. Güneş Tıp Kitapevleri, Ankara
Soru 3
Ceva p: A
▪ Porfirinlerin ilk ve en basit temel maddesini hangi molekül oluşturur?
a) Pirol halkası b) Porfobilinojen c) Fibrinojen
d) Sterkobilin e) Biliverdin
