Organik Bileşikler: Proteinler

Proteinlerin yapısı

Proteinler, bilinen en karmaşık yapılı moleküller olup birçok hücrenin kuru ağırlığının (hücrenin içerdiği suyun özel bir teknikle çıkarıldığını düşünün) yarısını oluşturur. Proteinlerin miktarının bu kadar fazla olmasının bir nedeni pek çok görev üstlenmeleri olabilir. Proteinler yapıcı-onarıcı, düzenleyici moleküllerdir, zorunluluk durumlarında enerji verici olarak da kullanılabilirler.

Her protein molekülü kendine özgü bir üç boyutlu yapıya sahiptir. Bu üç boyutlu yapıyı kendisini oluşturan daha küçük moleküllerin birbirleriyle yaptıkları bağlar belirler. Peki bu daha küçük moleküller nelerdir? Evet bildiniz, bunlar amino asit olarak adlandırılır. Doğada bilinen 20 çeşit amino asit vardır. Şu an bildiğimiz ve henüz bilmediğimiz binlerce protein çeşidi hep bu amino asit çeşitlerinin farklı sayı ve sıralarda birbirlerine bağlanmasından meydana gelmiştir.

Bu farklı çeşit amino asitlerin yapılarına göz atacak olursak hepsinin bir karbon atomu (C, alfa karbon olarak da isimlendirilir) etrafında sıralanmış bir amino grubu, bir karboksil grubu, bir H atomu ve amino asitten amino aside değişkenlik gösteren bir değişken grup (R) içerdiğini görürüz. Değişken grubun fiziksel ve kimyasal özellikleri (polarlık, apolarlık, asitlik, bazlık vb. gibi) amino asidin de kendine özgü özelliklerini belirler.

Amino asitlerin genel yapısı

Peki amino asitler proteinleri nasıl meydana getirir? Bir proteinin oluşma sürecinde önce amino asitler birbirlerine bağlanarak polipeptit isimli zincirleri oluşturur. Hücrede bu polipeptit zincirleri protein olarak iş görebilir,  ancak farklı polipeptit zincirlerinden oluşmuş protein molekülleri de vardır.

İki amino asitin birbirine bağlanmasıyla oluşan moleküle dipeptit adı verilir. Bu olay sırasında 1 molekül de su açığa çıkar. Aşağıdaki şekilde solda kırmızı ile işaretlediğim OH- ve H+ molekülleri birleşerek su molekülünü oluştururken, iki amino asitte sağda kırmızı okla işaret ettiğim peptit bağı isimli bağ ile birleşerek dipeptit molekülünü oluşturur.

Dipeptit molekülünün oluşumu

Dipeptit molekülüne bir amino asidin daha eklenmesiyle tripeptit molekülü oluşur, Bu olayın bu şekilde devam etmesiyle polipeptit dediğimiz daha büyük moleküller meydana gelir.

Bir polipeptit oluştuğunda yapısında bulunan amino asitler birbiriyle çeşitli hidrojen bağları yapar. Bu da molekülün kendi üzerine katlanmasını sağlar. Katlanmalar sonucu oluşan yeni hidrojen bağları protein molekülünün kendine özgü üç boyutlu yapısını meydana getirir.

Proteinlerin bu üç boyutlu yapıları, onlara özellik kazandırır ancak çeşitli koşullardan da kolayca etkilenip bozulmalarına yol açar. Sıcaklık, yüksek basınç, pH değişimleri preoteinlerin yapısına zarar verir, bu durum denatürasyon olarak adlandırılır. Denatürasyona uğrayan protein işlevini kaybeder. Denatürasyon genelde tek yönlüdür, koşullar daha sonra düzelse de yapısı bozulan protein tekrar işlev göremez.


Proteinler çeşitli özelliklerine göre gruplara ayrılır:

Basit proteinler sadece amino asit zincirlerinden oluşur. Kanda bulunan albümin ve globülin basit proteinlere örnek verilebilir.

Bileşik proteinler amino asitler haricinde başka moleküller de içeren proteinlerdir. İçerdikleri farklı moleküllere göre fosfoproteinler, glikoproteinler gibi farklı isimler alırlar.

Proteinlerin sentezi hücrede ribozom isimli organelde gerçekleşir. Bitkiler fotosentez ve diğer bazı farklı metabolik tepkimeler ile kendilerine gerekli tüm proteinleri sentezleyebilecek amino asitleri oluşturabilirken, hayvanlar temel (esansiyel) amino asitleri besinlerle dışarıdan almak zorundadır.

Proteinlerin görevleri

Proteinlerin canlılardaki görevleri çok çeşitlidir. Bunlardan en öne çıkanlarını burada sıralayalım:

• Proteinler hücrenin temel yapısını oluşturur. 
• Enzimlerin yapısına katılarak metabolik tepkimelerin gerçekleşmesini sağlar.
• Hormonların yapısına katılarak düzenleyici olarak iş görür.
• Mikroplara karşı vücut savunmasında görev yapan moleküller protein yapılıdır.
• Hayvanların oksijen ve karbon dioksitin vücut içerisinde taşınmasını sağlayan moleküller protein yapılıdır.
• Kas kasılmasında, kanın ozmotik basıncının ayarlanmasında proteinler görev yapar.
• Zorunlu hâllerde (karbonhidrat ve yağ depolarının tükenmesi hâlinde)  enerji eldesi için kullanılır (1 gram protein 4,2 kalori enerji verir).