Aminoasit Nedir? Proteinler Ne İşe Yarar? Aminoasitler, Bir Araya Gelerek Proteinleri Nasıl Oluşturur?

Aminoasitlerin ve Proteinlerin Yaşamın Kimyasal Evrimindeki Rolü Nedir?

Aminoasit Nedir? Proteinler Ne İşe Yarar? Aminoasitler, Bir Araya Gelerek Proteinleri Nasıl Oluşturur?
Farklı protein yapıları.
Harvard University
 İdil ItırDemiralp 2. Yazar İdil Itır Demiralp  BerkayMorkan 2. Editör Berkay Morkan
18 dakika
2,440 Okunma Sayısı
Notlarım
Reklamı Kapat

Proteinler, canlı organizmaların kas, saç, kolajen gibi vücut dokularında yapısal olarak yer alan; buna ek olarak enzim ve antikor örneklerinde olduğu gibi fonksiyonel olarak da görev alan; aminoasit adı verilen yapıtaşlarının bir veya birden fazla zincir oluşturacak şekilde bir araya gelmesiyle oluşan; karbon, hidrojen ve oksijene ek olarak her zaman azot ve kimi zaman sülfür içeren, canlıların var oluşu ve sağlığı için vazgeçilmez öneme sahip, büyük biyomoleküllerdir (makromoleküllerdir). Biz insanlar, proteinlerimizi vücudumuzda üretir veya dışarıdan beslenme yoluyla alırız; benzer şekilde, vücudumuzdaki aminoasitlerin bir kısmını kendimiz üretebilirken, diğerlerini dışarıdan, o aminoasitleri üretebilen canlıları yiyerek almamız gerekir.

Bu teknik tanımı birazcık daha sadeleştirecek olursak: Proteinler, genellikle kas dokusu ile ilişkilendirilir; ancak canlılığı oluşturan bütün doku ve organların yapısında proteinler görev alır. Proteinler, aminoasit denen daha ufak moleküllerin uca, üst üste, yan yana peptit bağı adı verilen bir bağ türüyle bağlanması sonucu oluşan bir molekül kompleksidir. Peptit bağı, aminoasitlerin su kaybetmesi (dehidrasyonu) ile oluşan, kovalent yapılı bir bağdır. Aminoasitleri, farklı renklerde boncuklar olarak düşünecek olursanız, proteinler de bu boncukların bir araya gelmesinden oluşan kolyeler gibidir. Her boncuk; karbon, oksijen, hidrojen, azot ve bazen kükürt atomları içeren aminoasidi temsil eder. Yani bir protein, esasen bu küçük tekil aminoasitlerden oluşan bir dizedir.

Her ne kadar "kolye" analojisini vermiş olsak da; aslında bir protein genellikle bir ip veya kolye gibi dümdüz bulunmaz; daha ziyade, bünyesindeki aminoasitlerin sırasına ve bunların birbirleriyle fiziksel ve kimyasal olarak nasıl etkileştiğine bağlı olarak belirli bir 3 boyutlu şekle katlanır. Bu şekil, adeta bir alet görevi görür. Nasıl ki her aletin farklı bir görevi vardır, katlanan proteinin oluşturduğu şekilde doğan alet de, proteinin vücudumuzda ne yapabileceğini belirler. Buna az sonra daha detaylı bir şekilde geleceğiz.

Reklamı Kapat

Dünya'da Kaç Farklı Aminaosit Var?

Bugüne kadar aminoasit olarak kategorize edilen yüzlerce kimyasal molekül tespit edilmiştir. Ancak bunların hepsi canlı vücudunda bulunmaz. Canlı vücudunda bulunan aminoasitlerin de hepsi, genetik koda dahil değildir; yani canlı vücudunda genlerle yönetilen kimyasal yolaklarla üretilmezler.

Hemen hemen her kombinasyonda birleştirebileceğiniz 20'si standart, 2'si özel translasyon (protein üretimi) mekanizmalarıyla proteinlerin yapısına dahil olabilen, toplamda 22 adet aminoasit çeşidi vardır. Bunların 21 tanesi ökaryotik canlılarda kullanılabilir; 22.'si olan formilmetiyonin, sadece Endosimbiyoz Teorisi çerçevesinde izah edilen biçimde, mitokondri gibi prokaryotik organelleri olan ökaryotlarda ulaşabilmekteyiz. Canlılığın vücudundaki proteinlere dahil olan bu aminoasitlere proteinojenik aminoasitler denir. Bunlar, canlıların genomunda karşılığı olan, yani canlı DNA'larında kodlanan aminoasitlerdir.

Temel Aminoasitler Hangileridir?

20 adet standart aminoasit (veya temel aminoasit) vardır: Bunlar:

  • Fenilalanin (Phenylalanine): UUU ve UUC kodonlarıyla temsil edilir. Kısa gösterimi F harfidir, "Phe" olarak da geçer. Apolar yapılı bir moleküldür.
  • Lösin (Leucine): UUA, UUG, CUU, CUC, CUA ve CUG kodonlarıyla temsil edilir. Kısa gösterimi L harfidir, "Leu" olarak da geçer. Apolar yapılı bir moleküldür.
  • Serin (Serine): UCU, UCC, UCA, UCG, AGU ve AGC kodonlarıyla temsil edilir. Kısa gösterimi S harfidir, "Ser" olarak da geçer. Polar yapılı bir moleküldür.
  • Tirozin (Tyrosine): UAU ve UAC kodonlarıyla temsil edilir. Kısa gösterimi Y harfidir, "Tyr" olarak da geçer. Polar yapılı bir moleküldür.
  • Sistein (Cysteine): UGU ve UGC kodonlarıyla temsil edilir. Kısa gösterimi C harfidir, "Cys" olarak da geçer. Polar yapılı bir moleküldür.
  • Triptofan (Tyrptophan): UGG kodonuyla temsil edilir. Kısa gösterimi W harfidir, "Trp" olarak da geçer. Apolar yapılı bir moleküldür.
  • Prolin (Proline): CCU, CCC, CCA ve CCG kodonlarıyla temsil edilir. Kısa gösterimi P harfidir, "Pro" olarak da geçer. Apolar yapılı bir moleküldür.
  • Histidin (Histidine): CAU ve CAC kodonlarıyla temsil edilir. Kısa gösterimi H harfidir, "His" olarak da geçer. Bazik bir moleküldür.
  • Glutamin (Glutamine): CAG ve CAA kodonlarıyla temsil edilir. Kısa gösterimi Q harfidir, "Gln" olarak da geçer. Polar yapılı bir moleküldür.
  • Arjinin (Arginine): CGG, CGA, CGC, CGU, AGA, AGG kodonlarıyla temsil edilir. Kısa gösterimi R harfidir, "Arg" olarak da geçer. Bazik bir moleküldür.
  • İzolösin (Isoleucine): AUA, AUC ve AUU kodonlarıyla temsil edilir. Kısa gösterimi I harfidir, "Ile" olarak da geçer. Apolar yapılı bir moleküldür.
  • Metiyonin (Methionine): AUG kodonuyla temsil edilir. Kısa gösterimi M harfidir, "Met" olarak da geçer. Apolar yapılı bir moleküldür.
  • Treyonin (Threonine): ACU, ACC, ACA ve ACG kodonlarıyla temsil edilir. Kısa gösterimi T harfidir, "Thr" olarak da geçer. Polar yapılı bir moleküldür.
  • Asparajin (Asparagine): AAC ve AAU kodonlarıyla temsil edilir. Kısa gösterimi N harfidir, "Asn" olarak da geçer. Polar yapılı bir moleküldür.
  • Lisin (Lysine): AAA ve AAG kodonlarıyla temsil edilir. Kısa gösterimi K harfidir, "Lys" olarak da geçer. Bazik bir moleküldür.
  • Valin (Valine): GUU, GUC, GUA ve GUG kodonlarıyla temsil edilir. Kısa gösterimi V harfidir, "Val" olarak da geçer. Apolar yapılı bir moleküldür.
  • Alanin (Alanine): GCU, GCC, GCA ve GCG kodonlarıyla temsil edilir. Kısa gösterimi A harfidir, "Ala" olarak da geçer. Apolar yapılı bir moleküldür.
  • Aspartik Asit (Aspartic Acid): GAU ve GAC kodonlarıyla temsil edilir. Kısa gösterimi D harfidir, "Aps" olarak da geçer. Asidik bir moleküldür.
  • Glutamik Asit (Glutamic Acid): GAA ve GAG kodonlarıyla temsil edilir. Kısa gösterimi E harfidir, "Glu" olarak da geçer. Asidik bir moleküldür.
  • Glisin (Glycine): GGU, GGC, GGA ve GGG kodonlarıyla temsil edilir. Kısa gösterimi G harfidir, "Gly" olarak da geçer. Polar yapılı bir moleküldür.
Standart aminoasitler ve özellikleri
Standart aminoasitler ve özellikleri
Wikimedia

Kaç Tane Proteinojenik Aminoasit Var?

Ökaryotlarda, 20 temel aminoaside ek olarak 21. proteinojenik aminoasit olarak selenosistein (İng: "selenocysteine") isimli bir diğer aminoasit vardır. Bu aminoasit, proteinlere SECIS elementi adı verilen bir nükleotit dizisi yardımıyla dahil edilebilir. Aslında UGA dizisi, genetik dizinin okunmasını sonlandırmaya yaramaktadır; ancak SECIS elementinin varlığında, ilgili nükleotit sekansının civarında bulunan bir UGA kodonu selenosistein olarak üretilir. Metanojenik prokaryotlarda ise normalde bir durdurma kodonu olan UAG, belli şartlar altında pirrolisin (İng: "pyrrolysine") olarak bilinen bir diğer elemente dönüşür.

Bunlar da sayılacak olursa, proteinojenik aminoasit sayısı 22 olur. Bunlardan sadece 20 tanesi standart genetik kodun parçasıdır ve "standart aminoasitler" olarak bilinirler.

Evrim Ağacı'ndan Mesaj

Proteinojenik Olmayan Aminoasitler, Sayıları ve Kategorileri

Canlıların genomunda kodlanmayan, dolayısıyla canlılık içerisinde üretilen proteinlerin yapısına dahil olamayan en az 140'tan fazla (muhtemelen yüzlerce, belki binlerce) proteinojenik-olmayan aminoasit vardır. Bu aminoasitler de canlılığın yapısı ve kimyasal evrim için önemlidir; çünkü bunlar biyosentez sırasında ara madde olarak oluşurlar, proteinlerde translasyon sonrasında görülebilirler; bakteri duvarları, nörotransmiterler veya toksinler gibi bileşenlerde fizyolojik görevlere sahiptirler; doğal olarak oluşan veya insan yapımı farmakolojik bileşenlerde görev alırlar, meteoritlerde ve canlılığın cansızlıktan evrimine yönelik deneylerde (örneğin Miller-Urey Deneyi'nde) kendiliğinden oluşabilirler.[1]

Proteinojenik-olmayan aminoasitlerin de farklı türleri vardır. Dolayısıyla, bütün aminoasitleri, bu tanımlarımız çerçevesinde, farklı özelliklerine göre kategorize edecek olursak:[2]

  • 20 standart aminoasit vardır.
  • 22 proteinojenik aminoasit vardır.
  • Yüzlerce proteinojenik-olmayan aminoasit vardır:
  • 80'den fazla aminoasit, canlılığa gerek olmaksızın (abiyotik olarak), yüksek konsantrasyonlarda oluşabilir.
  • 900 civarında aminoasit, doğal kimyasal yolaklarda üretilebilir.
  • 118'den fazla aminoasit, insanlar tarafından üretilip proteinlerin yapısına dahil edilebilmiştir.

Burada dikkat edilmesi gereken şudur: Bu farklı kategorilerin hepsi birbiriyle örtüşür (yani bir aminoasit, bu kategorilerin birden fazlasında bulunabilir); ancak hiçbiri birbiriyle birebir aynı değildir.

Evrimsel açıdan incelediğimizde, proteinlerden önce aminoasitlerin evrimleştiğini görmekteyiz. Bu aminoasitlerin farklı birleşimleri, çok çeşitli proteinleri oluşturmuştur. Ancak proteinler, aminoasitlerin evriminden hemen sonra ortaya çıkmamıştır. Öncesinde, çok farklı şekillerde, çok sayıda ara kimyasal grubu evrimleşmiştir. Örneğin aminoasitler ile proteinler arasında, "ara geçiş kimyasalları" olarak görebileceğimiz, peptit isimli kimyasallar da bulunur. Bunlar, ne protein olan ne de tek başına aminoasit olan, polimer varyantlarıdır. Bunların birikimli seçilimi sonucunda, boyları genelde 100 aminoaside kadar olan polipeptitler üretilir. Polipeptitlerin birbirleriyle ve diğer aminoasitlerle etkileşimi sonucunda daha da karmaşık yapılı olan proteinler evrimleşebilmiştir. Aşağıda, aminoasitlerin evrimini ayrıca inceleyeceğiz.

Reklamı Kapat

Aminoasit ve Proteinlerin Yapıları

Burada temel aminoasitlere odaklanacağız. Proteinlerin tamamında; karbon, hidrojen ve oksijen atomlarına ek olarak azot atomları da bulunur; önemli bir bölümünde sülfür atomlarına da rastlanır. Aminoasit dediğimiz yapı, amino grubu ile karboksil grubu adı verilen iki kimyasal grubun bağlanmasıyla oluşur. Amino (İng: "amine"), "azot içeren" demektir; karboksil ise "karbon içeren" demektir. Aşağıda günümüze kadar süren evrimsel süreçte oluşmuş 20 temel aminoasidi ve bunların kimyasal yapısını görmektesiniz:

20 temel aminoasidin moleküler yapısı
20 temel aminoasidin moleküler yapısı

Bunların hepsi aynı yapıya sahiptir ve hepsinde merkezi bir karbon atomu, şunlara bağlanır:

  • bir hidrojen atomu,
  • alkalin (bazik) bir amino grubu (NH2)
  • asidik bir karboksil grubu (COOH)
  • değişken bir grup
Bir aminoasidin yapısı
Bir aminoasidin yapısı

Görselden görülebileceği üzere, bir aminoasidin de yapısında, diğer moleküllerden farklı bir özellik yoktur. Tek gördüğümüz; karbonlar, oksijenler, hidrojenler ve azottur! Aminoasitlerin içerisinde hem asidik, hem bazik özellikte parçalar bulunduğu için, organizmaların asit-baz dengesini sağlamasında çok avantajlı bir moleküldür.

Aminoasit şemalarında yaygın olarak gösterilen “R” harfi, "radikal" kelimesinin ilk harfidir. Bu harf, değişken uzunlukta ve yapıda bir kimyasal grubu ifade etmektedir; buna yan zincir veya R-grubu denmektedir. Molekülün bu kısmına da çeşitli atomlar bağlanarak, birbirinden farklı aminoasitleri oluştururlar. Bu grubun esnekliği, aminoasit çeşitliliğinin kökeninde yatan kimyasal kaynaktır; çünkü bu parça farklı boyutlarda olabilir, polar veya apolar olabilir ve tüm bu nitelikleri sayesinde aminoasitlere bambaşka özellikler kazandırabilir. Örneğin sistein ve metiyonin isimli iki aminoasitte bu yan zincir, sülfür de içermektedir. Sülfür, hidrojen bağlarına katılmaz; ancak diğer tüm aminoasitlerde hidrojen bağları vardır ve sadece bu basit varyasyon bile, bu iki aminoasidi içeren proteinlerin yapısını köklü bir şekilde değiştirebilir. Yani aminoasitlerde gördüğümüz bu geniş çeşitlilik, kimyasal evrim ve canlılığın başlangıcı açısından büyük öneme sahiptir.

Reklamı Kapat

Aminoasitler Nereden Geliyor?

Bu soruyu iki farklı seviyede ele alabiliriz: Fizyolojik olarak, aminoasitlerin vücudumuza nereden geldiğine bakabiliriz. Evrimsel olaraksa, aminoasitlerin en başta nereden geldiğini, yani kimyasal evrim sürecinde nasıl oluştuklarını sorgulayabiliriz. Her ikisini de yapalım.

Fizyolojik Cevap: Aminoasitler Vücudumuza Nereden Geliyor?

İhtiyacımız olan aminoasitlerin yaklaşık yarısını kendi vücudumuzda üretebiliriz; ancak diğerlerini dışarıdan (örneğin yiyeceklerimizden) almalıyız.

Dışarıdan almamız gereken aminoasitlerin büyük bir kısmı yediğimiz gıdalardan gelir. Örneğin, diğer hayvanlar otlardan aldıkları ve kendi vücutlarında ürettikleri aminoasitleri (kimi zaman bizim üretemediğimiz aminoasitleri, diğer hayvanlar üretebilirler) kullanarak, protein yaparlar ve bizler, o hayvanları (veya bitkileri) yediğimizde, bu proteinler vücudumuza almış oluruz.

Sonrasında vücudumuz içerisinde parçalanan proteinleri oluşturan aminoasitler, hücrelerimiz içine alınır ve burada, ihtiyaca bağlı olarak, herhangi bir diğer proteine dönüştürülebilirler. Bunun için vücudumuzun tek yapması gereken, o aminoasitleri farklı bir boncuk dizilimine sokmaktır.

Protein Neden Genellikle Kaslar ve Et ile İlişkilidir?

Farklı yiyecek türleri, farklı türlerde protein içeriğine sahiptir. Buğday ve pirinç gibi bitkilerde çok fazla karbonhidrat bulunur, ancak bunlar protein içeriği bakımından daha az zengindir. Ancak et genel olarak daha fazla protein içeriğine sahiptir. Vücudunuzdaki kasları yapmak için çok fazla protein gerekir. Bu nedenle protein genellikle et yemek ve kas yapmakla ilişkilendirilir; ancak proteinler gerçekten bundan çok, çok daha fazlasını kapsar. Az sonra bunların bir özetini göreceğiz.

Evrimsel Cevap: Aminoasitler Nasıl Evrimleşti?

Peki proteinleri oluşturan aminoasitler, kendilerinden önce gelen inorganik moleküllerden nasıl oluşmuş olabilir?

Agora Bilim Pazarı
Netter`in Kısa Radyolojik Anatomisi
  • ISBN No: 9786053550600
Devamını Göster
₺125.00 ₺132.00
Netter`in Kısa Radyolojik Anatomisi

Her ne kadar aminoasitlerin kimyasal tepkimelerle, dolayısıyla kendiliğinden oluşabileceklerini ispatlayan deneyler 19. yüzyılın başlarına, Alman kimyager Friedrich Wöhler'e kadar dayansa da; başarılı bir biçimde, laboratuvar ortamında ilk defa 1850 senesinde Adolphe Strecker tarafından bir aminoasit üretilmiştir. Strecker, yine okyanus tabalarında bulunduğunu bildiğimiz (o zamanlarda bu bilinmiyordu) asetaldehit, formladehit, amonyak ve hidrojen siyanit kullanarak alanin ve glisin isimli bir aminoasitleri doğal yollarla sentezlemeyi başarmıştır. Bugün bu tepkimeler Strecker Sentezi olarak bilinmektedir (aşağıda gösterilmiştir). Günümüzde bu tepkime ve benzerlerinin okyanus tabanlarındaki volkan bacaları etrafında, kendiliğinden olduğunu ve aminoasitleri oluşturduğunu biliyoruz.

Strecker Sentezi
Strecker Sentezi

Sadece bu da değil. 1913 yılında Walther Löb ve Oskar Baudish potasyum siyanür ve formaldehit kullanarak, mor ötesi ışınlar ve elektrik etkisi altında glisini üretmeyi başardı. Hatta sonradan, ilkel atmosferik koşullarda karbonmonoksit ve amonyak gazlarının elektrik yükü altında tepkimesiyle de formamidinin sentezlenebileceğini ispatladılar.

Günümüzde, canlılığın başlangıcı için gereken tüm kimyasalların su içerisinde oluşmadığını ve atmosferde de birçok kimyasalın oluştuğunu biliyoruz. Daha sonradan okyanuslar üzerine yağmurlarla veya başka yollarla çöken bu kimyasallar, okyanus tabanlarında birikmeye başlamış ve canlılığın yapısına katılmıştır. Dolayısıyla canlılığın başlangıcını sadece okyanus tabanlarıyla sınırlı tutmak doğru olmayacaktır. Bunlara daha sonradan geleceğiz.

Aminoasitlerin doğal süreçlerle oluşabileceği konusuna odaklanan tek bilim insanları bunlar değildir. Yüzlerce biyokimyager bu konuda uzmanlaşarak canlılığın sırlarını çözmeye çalışmışlardır. Bunlardan en meşhur olanları şüphesiz öncelikle Alexander Oparin, sonrasında ise Stanley Miller ile Harold Urey'dir. 1953 yılında ilk defa yapılan Miller-Urey Deneyi, günümüzde halen yankılarını sürdürmektedir. O dönemden sonra yapılan 460'tan fazla denemede, sadece tüm aminoasitler değil, Hayat Molekülleri'nin neredeyse tamamı laboratuvar koşullarında elde edilebilmiştir.

Bu deneyi ve detaylarını bir başka yazımıza sakladığımız için, burada detaylarına pek girmeyeceğiz. Ancak ilk yapılan ve temel bazı hataları bulunan (sonradan diğer deneylerde düzeltilmiştir) Miller-Urey Deneyi'nde üretilen yapılar şunlardır:

  1. Karboksisilik Asitler
  2. Formik asit
  3. Asetik asit
  4. Propiyonik asit
  5. Düz ve dallı yağ asitleri (C4-C10)
  6. Glikolik asit
  7. Laktik asit
  8. Susinik asit
  9. Nükleik Asit Bazları
  10. Adenin
  11. Guanin
  12. Ksantin
  13. Hipoksantin
  14. Sitozin
  15. Urasil
  16. Amino Asitler
  17. Glisin
  18. Alanin
  19. α\alpha-aminobütrik asit
  20. Valin
  21. Lösin
  22. İzolösin
  23. Prolin
  24. Aspartik asit
  25. Glutamik asit
  26. Serin
  27. Treyonin
  28. Şekerler
  29. Düz ve dallı pentozlar ve hekzozlar

Üstelik tüm bunların oluşumu sadece 6 gün sürmüştür! 2012 yılında Harold Urey'in laboratuvarında sakladığı bazı deney tüpleri açığa çıkarılmıştır. Yapılan analizlerde, 1953 senesinden bu yana bekleyen tüplerde tüm aminoasitlerin, şekerlerin tamamının, nükleik asitlerin ve canlılığın yapısına doğrudan katılmayan birçok organik molekülün kendiliğinden oluştuğu görülmüştür. Tahmin edilebileceği gibi bu deneylerde zaman arttıkça, ürünler de artmaktadır. Unutmayınız ki yapılan deneyler, yaklaşık 400-600 milyon yılda oluşan canlılığın temellerini, sadece birkaç gün ve haftada elde etmeyi hedeflemektedir. Buna rağmen, çok başarılı sonuçlar elde edebilmektedirler!

Daha sonradan yapılan deneylerde, aminoasitlerin doğal süreçlerle bir araya gelerek proteinleri oluşturabileceği de ispatlanmıştır. Örneğin Sidney Fox'un yaptığı deneylerde 150oC sıcaklıkta 15 gün kadar bir süre içerisinde 23 aminoasit uzunluğunda proteinlerin oluştuğunu gözledi. Fox, bu deneylerinde sodyum klorür, bikarbonat, aspartik asit, glutamik asit, karbonik asit, amonyum klorür gibi kimyasallar kullanmıştır. Kendisinden sonra yapılan deneyler de, Fox'un çalışmalarını doğrulamış ve hatta daha uzun yapılı proteinlerin de birkaç haftada kendiliğinden oluşabileceğini ispatlamıştır.

Reklamı Kapat

Proteinlerin Oluşumu ve Yapısal Formlarının Önemi

Bu aminoasitler, farklı şekillerde uç uca birleşerek, milyonlarca farklı proteini oluşturabilirler: Bu 20 aminoasitten bir kısmını içeren sadece 20 aminoasitlik zincir, bildiğimiz en küçük protein olan TRP-Cage proteinini oluşturabilirken, aynı 20 aminoasitten yüzlercesi ve binlercesi bir araya gelerek, hücrelerimizde bulunan devasa proteinleri oluşturabilirler. Örneğin vücudumuzda bulunan 27.000-33.000 aminoasitli titin proteini, bildiğimiz en büyük proteinlerden birisidir; ancak canlılardaki aminoasitlerin çoğu, genellikle birkaç on ila birkaç yüz aminoasidin bir araya gelmesiyle oluşur. Yani aynı aminoasitler, farklı şekillerde bir araya gelerek, inanılmaz bir protein çeşitliliği oluşturmaktadır. Bu çeşitlilik, yaşamın çeşitliliğin özüdür! Örneğin aşağıda bir G-Proteini görüyorsunuz:

G-proteini
G-proteini

Bu protein yapısında yüzlerce aminoasit, farklı sıra ve sayılarda kullanılmaktadır (yukarıdaki temsili bir 3 boyutlu çizimdir, dolayısıyla aminoasitler ayrı ayrı gözükmemektedir). Bu sıraların ve sayıların değişmesi, farklı özelliklerde proteinlerin üretilmesi, bu da farklı protein moleküllerinin farklı işlevlere sahip olabilmesi demektir. Bunu, Türkçede bir cümle oluşturmaya benzetebilirsiniz. Bu benzetimle ilgili detaylı bir yazımızı buraya tıklayarak okuyabilirsiniz.

Proteinlerin şekilleri, onların nasıl çalışacağını doğrudan belirler. Yani proteinleri adeta bir "alet" gibi düşünebilirsiniz. Nasıl ki bir çorba içmek için çatal, bir biftek yemek için kaşık kullanamazsınız (veya kullansanız da pek iyi çalışmaz), proteinlerin de şekilleri, onların neler yapmakta kullanılabileceğini belirler. Bu nedenle proteinlerin şekil ve yapı çeşitliliği büyük öneme sahiptir.

Proteinleri oluşturan aminoasitlerin bir araya gelmesiyle birincil yapı dediğimiz polipeptit zincirleri oluşur. Birincil yapıyı bir arada tutan, kovalent bağlardır. Bu zincir, kendi üzerine farklı şekillerde katlanarak alfa-heliks veya beta-katlanmış plaka adı verilen, ikincil yapı olarak da bilinen şekilleri oluştururlar. Bu ikincil yapı, aminoasitler arasındaki hidrojen bağlarıyla bir arad tutulur. İri proteinlerin bu katlı şekli, tekrar kendi üzerine katlanarak üçüncül yapı dediğimiz bir şekli oluştururlar. Hatta bazı proteinler öylesine iridir ki, kendilerini oluşturan aminoasit gruplarını "alt birim" olarak bilinen parçalara bölmemiz mümkündür ve bu parçaların birbiriyle etkileşimi, dördüncül yapı adını verdiğimiz, protein fonksiyonlarını doğrudan etkileyen bir yapıyı oluşturur.

Yani proteini oluşturan aminoasitlerin yapısı, sayısı ve dizilimleri, proteinlerin tam olarak ne şekle sahip olacağını ve dolayısıyla ne işler yapabileceğini belirler. Örneğin kaslarımızı oluşturan uzun ve ince proteinler, bu şekilleri sayesinde uzayıp kısalabilirler; öte yandan, kemiklerimizi oluşturan uzun kolajen proteinleri, kemiklerimizdeki minerallerin birikebileceği bir kalıp görevi görürler. Bu tür uzunlamasına proteinlere fibröz proteinler deriz.

Öte yandan küresel (globüler) proteinler, isimlerinden de anlayabileceğiniz gibi, daha küresel bir şekle sahiptir. Bu şekilleri sayesinde tepkimeye girmeye çok daha meyillidirler ve çoğu zaman hidrofiliktirler, yani suyu severler (ortamda su molekülleri varsa, ona doğru çekilirler). Örneğin kan hücrelerimizde bulunan hemoglobin proteini, bu yapıda bir proteindir.

Reklamı Kapat

Bir proteinin şeklini bozmak için onu ısıtmanız veya asidik veya bazik kimyasallara maruz bırakmanız gerekir. Bunun sonucunda denatürasyon denilen bir süreçten geçerek, proteinin az önce sözünü ettiğimiz dördüncül, üçüncül, ikincil ve kimi zaman birincil yapısı parçalanır. Yapısal şeklini yitiren proteinler, artık görevlerini yerine getiremezler (işlevlerini de yitirirler). Bunun gündelik yaşamdan en bilindik örneği, süte limon suyu damlatmanız halinde kısa bir süre içinde oluşan kararmadır.

Proteinler Vücudumuzda Ne Yaparlar?

Her ne kadar tam sayısı birazcık tartışmalı olsa da, birçok bilim insanı vücudumuzda yaklaşık 20.000 farklı protein olduğunu düşünmektedir. Bazı araştırmalar, daha da fazlası olabileceğini öne sürmektedir.[3] Proteinler, pratik olarak vücudunuzdaki her işi yaparlar. Bazıları metabolik dönüşümler yaparken, diğerleri hücrelerinizi bir arada tutmaya ve kaslarınızın çalışmasına yarar. Gelin bunlara biraz daha yakından bakalım.

Proteinler, temel olarak her yerde kullanılabilen, çok önemli, son derece istikrarlı (stabil) moleküllerdir. En önemli görevleri arasında enzimleri oluşturmak ve diğer tepkimelerin hızlarını kat be kat arttırmak bulunur. Çünkü doğadaki birçok kimyasal tepkime oldukça yavaştır; ancak ortamda enzimlerin veya katalizörlerin bulunması halinde bu tepkimeler çok daha hızlı gerçekleşebilir. Eğer vücudumuzda protein yapılı enzimler bulunmasaydı, vücudumuzun şu andaki şekliyle işlemesi mümkün olmazdı (tabii bu tür kimyasal ön koşullar altında, bambaşka yapıların evrimleşebileceği de iddia edilebilir).

Enzimatik Proteinler, Kimyasal Tepkimelerin Hızını Nasıl Arttırıyor?

Protein yapılı enzimlerde asıl iş, enzimin aktif bölge adı verilen kısmında gerçekleşir. Her enzim, çok kısıtlı sayıda (neredeyse her zaman 1 adet) tepkimeyi hızlandırabilir; çünkü az önce de söylediğimiz gibi proteinlerin yapısındaki her türlü değişim, onların fonksiyonunu da az çok etkilemektedir. Buna, enzim spesifitesi adı verilir. Bu özellik çerçevesinde, sadece belirli bir şekle ve elektrik yüküne sahip olan kimyasallar enzim ile bağ kurabilir.

Bir enzimin, hızlandıracağı kimyasal tepkimede bağlandığı maddeye substrat adı verilir. Bu ikili birbirine bağlandığında, enzim-substrat kompleksi üretilmiş olur. Enzimler, sihirli moleküller değildir; en nihayetinde, diğer kimyasal maddelerin oryantasyonunu (duruş yönünü) ve kimi zaman fiziksel yapısını (konformasyonunu) değiştiren moleküllerdir. Bir enzim, bir substratı, kimyasal tepkimeye daha açık hale getirir; bu sayede normalde o kimyasal madde daha yavaş tepkime geçirirken, enzim varlığında daha hızlı bir şekilde tepkimeye girebilir. Tepkime sonrasında enzim, yapısı değişen substrata bağlanamaz ve enzim-substrat kompleksi dağılır. Böylece o enzim, bir diğer substrata bağlanmak üzere boşa çıkmış olur ve bu sayede enzimler, substrat var olduğu sürece, neredeyse durmaksızın kimyasal tepkimeleri hızlandırmaya devam edebilirler.

Bu açıdan, enzimatik görevi olan proteinler ilk defa evrimleştikten sonra, kimyasal evrimin ne kadar büyük bir hız kazandığı da anlaşılır olacaktır. Bu noktada, tepkimeleri hızlandıran tek unsurun enzimler olmadığını, kimi zaman basit inorganik katalizörlerin de kimyasal tepkimeleri hızlandırabildiği hatırlanmalıdır. Bu katalizörlerin etkisi altında aminoasitler ve proteinler evrimleşmiş, bu proteinlerin faaliyetleri sayesinde diğer kimyasal süreçler hızlanarak, evrime hız katmıştır.

Proteinlerin Diğer Görevleri

Ancak proteinlerin tek görevi enzimatik faaliyet değildir. Vücudumuzdaki neredeyse her işlev, proteinler sayesinde yapılır. Çünkü genetik kodlarımız, proteinlerin üretimini kodlamaktadır ve bu sayede aklınıza gelebilecek her özelliğimizi kazanırız. Ayrıca proteinler, hücrelerin yapısına da katılarak önemli iletişim ve yapı görevleri üstlenebilirler. Derinizin üst tabakasındaki keratin yapısı, proteinlerden inşa edilir. Derinizin dermis tabakasındaki, kemiklerinizdeki ve beyninizin menenj adı verilen zarındaki kolajen, proteinlerden inşa edilir. Sindirim kanalımızdaki sindirim enzimleri, savunma sisteminizdeki antikorlar, sinir sisteminizdeki nörotransmiterler, hormonal sisteminizdeki hormonların önemli bir bölümü, peptit-temelli proteinlerdir.

Reklamı Kapat

Proteinleri işlevlerini birkaç geniş kategoriye ayırabiliriz: Bunlardan birisi yapısal işlevlerdir. Vücudunuz birçok farklı türde yapıdan oluşur ve bunları sicim benzeri yapılar, kürecikler, çapalar, vb. gibi düşünebiliriz. Örneğin proteinler, vücudunuzun farklı parçalarını bir arada tutan yapıları oluştururlar: Kolajen, cildinize, kemiklerinize ve hatta dişlerinize yapı kazandıran bir proteindir.[4], [5] Integrin, hücreleriniz arasında esnek bağlantılar kuran bir proteindir.[5] Saçınız ve tırnaklarınız keratin adı verilen bir proteinden yapılmıştır.[6], [7]

Üstlendikleri bir diğer büyük rol de biyokimyasal işlevlerdir. Biyokimya, vücudunuzun hücrenizde yağ veya aminoasitleri parçalamak gibi belirli reaksiyonların nasıl gerçekleştiğini inceleyen bilim dalıdır. Daha önceden, vücudumuzun yediğimiz gıdalardaki proteini parçaladığını söylemiştik: Bu işlev bile, pepsin gibi proteinler tarafından yerine getirilir.[8], [1] Diğer bir örnek, kanınızda oksijen taşıyan protein olan hemoglobindir.[2], [9] Bunların hepsi, proteinler sayesinde mümkün olmaktadır.

Proteinler ayrıca, hücrelerimizde zamanı tutan sirkadiyen saat proteinleri gibi sinyalleri ve bilgileri de işleyebilir.[11], [12] Bunlar proteinlerin, hücrede gerçekleştirdiği tüm görevler değildir; burada sadece birkaç tanesine yer verebildik.

Tüm bunlar, aminoasitlerin farklı kombinasyonlarından ötürü proteinlerin de farklı özelliklerde olabilmesinin bir sonucudur. Bu sebeple canlılığı, "proteinlerin işlevlerinin bir toplamı" olarak görmek çok da isabetsiz bir düşünce olmayacaktır.

Okundu Olarak İşaretle
Bu İçerik Size Ne Hissettirdi?
  • Tebrikler! 3
  • Muhteşem! 2
  • Mmm... Çok sapyoseksüel! 1
  • Bilim Budur! 0
  • Güldürdü 0
  • İnanılmaz 0
  • Umut Verici! 0
  • Merak Uyandırıcı! 0
  • Üzücü! 0
  • Grrr... *@$# 0
  • İğrenç! 0
  • Korkutucu! 0
Kaynaklar ve İleri Okuma

Evrim Ağacı'na her ay sadece 1 kahve ısmarlayarak destek olmak ister misiniz?

Şu iki siteden birini kullanarak şimdi destek olabilirsiniz:

kreosus.com/evrimagaci | patreon.com/evrimagaci

Çıktı Bilgisi: Bu sayfa, Evrim Ağacı yazdırma aracı kullanılarak 23/09/2021 08:45:57 tarihinde oluşturulmuştur. Evrim Ağacı'ndaki içeriklerin tamamı, birden fazla editör tarafından, durmaksızın elden geçirilmekte, güncellenmekte ve geliştirilmektedir. Dolayısıyla bu çıktının alındığı tarihten sonra yapılan güncellemeleri görmek ve bu içeriğin en güncel halini okumak için lütfen şu adrese gidiniz: https://evrimagaci.org/s/10246

İçerik Kullanım İzinleri: Evrim Ağacı'ndaki yazılı içerikler orijinallerine hiçbir şekilde dokunulmadığı müddetçe izin alınmaksızın paylaşılabilir, kopyalanabilir, yapıştırılabilir, çoğaltılabilir, basılabilir, dağıtılabilir, yayılabilir, alıntılanabilir. Ancak bu içeriklerin hiçbiri izin alınmaksızın değiştirilemez ve değiştirilmiş halleri Evrim Ağacı'na aitmiş gibi sunulamaz. Benzer şekilde, içeriklerin hiçbiri, söz konusu içeriğin açıkça belirtilmiş yazarlarından ve Evrim Ağacı'ndan başkasına aitmiş gibi sunulamaz. Bu sayfa izin alınmaksızın düzenlenemez, Evrim Ağacı logosu, yazar/editör bilgileri ve içeriğin diğer kısımları izin alınmaksızın değiştirilemez veya kaldırılamaz.

Reklamı Kapat
Size Özel
İçerikler
Instagram
Analiz
Yörünge
Covid-19
Stephen Hawking
Evrimsel Antropoloji
Karadelik
Beslenme Davranışı
Sivrisinek
Köpek
Irk
Hafıza
Sahtebilim
Bilimkurgu
Yaşamın Başlangıcı
Ölümden Sonra Yaşam
Kara Delik
Viral
Kalıtım
Epidemik
Homo Sapiens
Sars Mers
Güneş Sistemi
Ecza
Wuhan
Deney
Daha Fazla İçerik Göster
Evrim Ağacı'na Destek Ol
Evrim Ağacı'nın %100 okur destekli bir bilim platformu olduğunu biliyor muydunuz? Evrim Ağacı'nın maddi destekçileri arasına katılarak Türkiye'de bilimin yayılmasına güç katmak için hemen buraya tıklayın.
Popüler Yazılar
30 gün
90 gün
1 yıl
EA Akademi
Evrim Ağacı Akademi (ya da kısaca EA Akademi), 2010 yılından beri ürettiğimiz makalelerden oluşan ve kendi kendinizi bilimin çeşitli dallarında eğitebileceğiniz bir çevirim içi eğitim girişimi! Evrim Ağacı Akademi'yi buraya tıklayarak görebilirsiniz. Daha fazla bilgi için buraya tıklayın.
Etkinlik & İlan
Bilim ile ilgili bir etkinlik mi düzenliyorsunuz? Yoksa bilim insanlarını veya bilimseverleri ilgilendiren bir iş, staj, çalıştay, makale çağrısı vb. bir duyurunuz mu var? Etkinlik & İlan Platformumuzda paylaşın, milyonlarca bilimsevere ulaşsın.
Podcast
Evrim Ağacı'nın birçok içeriğinin profesyonel ses sanatçıları tarafından seslendirildiğini biliyor muydunuz? Bunların hepsini Podcast Platformumuzda dinleyebilirsiniz. Ayrıca Spotify, iTunes, Google Podcast ve YouTube bağlantılarını da bir arada bulabilirsiniz.
Yazı Geçmişi
Okuma Geçmişi
Notlarım
İlerleme Durumunu Güncelle
Okudum
Sonra Oku
Not Ekle
Kaldığım Yeri İşaretle
Göz Attım

Evrim Ağacı tarafından otomatik olarak takip edilen işlemleri istediğin zaman durdurabilirsin.
[Site ayalarına git...]

Filtrele
Listele
Bu yazıdaki hareketlerin
Devamını Göster
Filtrele
Listele
Tüm Okuma Geçmişin
Devamını Göster
0/10000

Göster

Şifremi unuttum Üyelik Aktivasyonu

Göster

Şifrenizi mi unuttunuz? Lütfen e-posta adresinizi giriniz. E-posta adresinize şifrenizi sıfırlamak için bir bağlantı gönderilecektir.

Geri dön

Eğer aktivasyon kodunu almadıysanız lütfen e-posta adresinizi giriniz. Üyeliğinizi aktive etmek için e-posta adresinize bir bağlantı gönderilecektir.

Geri dön

Close
Geri Bildirim Gönder
Reklamsız Deneyim

Evrim Ağacı'nın çalışmalarına Kreosus, Patreon veya YouTube üzerinden maddi destekte bulunarak hem Türkiye'de bilim anlatıcılığının gelişmesine katkı sağlayabilirsiniz, hem de site ve uygulamamızı reklamsız olarak deneyimleyebilirsiniz. Reklamsız deneyim, Evrim Ağacı'nda çeşitli kısımlarda gösterilen Google reklamlarını ve destek çağrılarını görmediğiniz, daha temiz bir site deneyimi sunmaktadır.

Kreosus

Kreosus'ta her 10₺'lik destek, 1 aylık reklamsız deneyime karşılık geliyor. Bu sayede, tek seferlik destekçilerimiz de, aylık destekçilerimiz de toplam destekleriyle doğru orantılı bir süre boyunca reklamsız deneyim elde edebiliyorlar.

Kreosus destekçilerimizin reklamsız deneyimi, destek olmaya başladıkları anda devreye girmektedir ve ek bir işleme gerek yoktur.

Patreon

Patreon destekçilerimiz, destek miktarından bağımsız olarak, Evrim Ağacı'na destek oldukları süre boyunca reklamsız deneyime erişmeyi sürdürebiliyorlar.

Patreon destekçilerimizin Patreon ile ilişkili e-posta hesapları, Evrim Ağacı'ndaki üyelik e-postaları ile birebir aynı olmalıdır. Patreon destekçilerimizin reklamsız deneyiminin devreye girmesi 24 saat alabilmektedir.

YouTube

YouTube destekçilerimizin hepsi otomatik olarak reklamsız deneyime şimdilik erişemiyorlar ve şu anda, YouTube üzerinden her destek seviyesine reklamsız deneyim ayrıcalığını sunamamaktayız. YouTube Destek Sistemi üzerinde sunulan farklı seviyelerin açıklamalarını okuyarak, hangi ayrıcalıklara erişebileceğinizi öğrenebilirsiniz.

Eğer seçtiğiniz seviye reklamsız deneyim ayrıcalığı sunuyorsa, destek olduktan sonra YouTube tarafından gösterilecek olan bağlantıdaki formu doldurarak reklamsız deneyime erişebilirsiniz. YouTube destekçilerimizin reklamsız deneyiminin devreye girmesi, formu doldurduktan sonra 24-72 saat alabilmektedir.

Diğer Platformlar

Bu 3 platform haricinde destek olan destekçilerimize ne yazık ki reklamsız deneyim ayrıcalığını sunamamaktayız. Destekleriniz sayesinde sistemlerimizi geliştirmeyi sürdürüyoruz ve umuyoruz bu ayrıcalıkları zamanla genişletebileceğiz.

Giriş yapmayı unutmayın!

Reklamsız deneyim için, maddi desteğiniz ile ilişkilendirilmiş olan Evrim Ağacı hesabınıza üye girişi yapmanız gerekmektedir. Giriş yapmadığınız takdirde reklamları görmeye devam edeceksinizdir.

Destek Ol
Sizi Takip Ediyor

Devamını Oku
Evrim Ağacı Uygulamasını
İndir
Chromium Tabanlı Mobil Tarayıcılar (Chrome, Edge, Brave vb.)
İlk birkaç girişinizde zaten tarayıcınız size uygulamamızı indirmeyi önerecek. Önerideki tuşa tıklayarak uygulamamızı kurabilirsiniz. Bu öneriyi, yukarıdaki videoda görebilirsiniz. Eğer bu öneri artık gözükmüyorsa, Ayarlar/Seçenekler (⋮) ikonuna tıklayıp, Uygulamayı Yükle seçeneğini kullanabilirsiniz.
Chromium Tabanlı Masaüstü Tarayıcılar (Chrome, Edge, Brave vb.)
Yeni uygulamamızı kurmak için tarayıcı çubuğundaki kurulum tuşuna tıklayın. "Yükle" (Install) tuşuna basarak kurulumu tamamlayın. Dilerseniz, Evrim Ağacı İleri Web Uygulaması'nı görev çubuğunuza sabitleyin. Uygulama logosuna sağ tıklayıp, "Görev Çubuğuna Sabitle" seçeneğine tıklayabilirsiniz. Eğer bu seçenek gözükmüyorsa, tarayıcının Ayarlar/Seçenekler (⋮) ikonuna tıklayıp, Uygulamayı Yükle seçeneğini kullanabilirsiniz.
Safari Mobil Uygulama
Sırasıyla Paylaş -> Ana Ekrana Ekle -> Ekle tuşlarına basarak yeni mobil uygulamamızı kurabilirsiniz. Bu basamakları görmek için yukarıdaki videoyu izleyebilirsiniz.

Daha fazla bilgi almak için tıklayın