PROTEİNLER

PROTEİNLER

            Proteinlerde de karbonhidratlarda olduğu gibi karbon, hidrojen ve oksijen bulunur, fakat proteinlerde karakteristik olarak azot ve bazen de kükürt vardır. Protein hücre yapısının temel organik maddesidir. Proteinsiz yaşam olamaz. Virüslerden başlayarak, en küçük canlıdan insana kadar her canlı için yapısal ve yaşamsal önem taşır. Yaşamla ilgili her
metabolik tepkimede doğrudan veya dolaylı şekilde proteinlerin rolü vardır. Bir hayvanın vücut ağırlığını % 16 –18 kadarı proteindir. Vücuttaki toplam proteinin yarıya yakını kaslarda, kalanı öteki dokulardadır. Proteinler yapı taşları olan amino asitlerin bir araya gelmesi ile oluşan büyük moleküllü bileşiklerdir. 22 farklı amino asidin değişik kombinasyonu ile tabiatta milyarlarca değişik protein sentez edilmektedir. Enzimler ve hormonların bir kısmı protein yapısındadır. Protein, hücre yapımı ve çalışması için kullanılır.

4.1. PROTEİNLERİN GÖREVLERİ

Proteinlerin hayvan vücudunda ve metabolizmasında üstlendiği görevleri şu şekilde sıralayabiliriz;

1.      Proteinler hayvan vücudunda organların ve yumuşak dokuların yapı unsurudur.

2.      Büyüme ve erginlik dönemlerinde yeni dokuların yapılmasında etkindirler.

3.      Yıpranan dokuların onarılması işlevine sahiptirler.

4.      Enzimlerin ve hormonların yapımında görev alıp yapılarında bulunurlar.

5.      Sinirsel uyarıların iletiminde rol oynarlar.

6.      Canlıya destek olma ve hareket olanağı sağlamada görev alırlar.

7.      Vücudun hastalıklara karşı dayanıklılığında ve hastalık etkenlerine karşı korunmada kullanılırlar.

8.      Oksijen ve diğer maddelerin vasküler yolla taşınmasında görev alırlar.

9.      Kanın pıhtılaşmasında rol oynarlar.

10.  Su ve elektrolit dengesinin korunmasında doğrudan yada dolaylı olarak görevleri vardır.

4.2. AMİNO ASİTLER

            Canlı organizmaların temelini nasıl hücreler meydana getiriyor ise, hücrelerin temelini de proteinler meydana getirir. Protein molekülleri hücreyi inşaa eden birer tuğla gibidir. Amino asitler ise proteinleri meydana getiren daha küçük moleküllerdir. Yani amino asitler uzun zincirler oluşturarak proteinleri, proteinlerde kompleks bir şekilde organize olarak hücreyi meydana getirir. Doğal olarak karmaşık bir yapıya sahip olan hücre yalnızca proteinlerden oluşmaz. Bunun yanında karbonhidratlar, yağlar, glikolipidler, fosfolipidler ve DNA - RNA molekülleri gibi kimyasal maddeler de hücrenin yapısına katılırlar. Fakat proteinsiz bir hücre düşünmek mümkün değildir. 

4.4. PROTEİN ÇEŞİTLERİ

            Doğada çok çeşitli protein bulunur, canlıların türüne , aynı türün bireylerine, canlının doku  ve organlarına göre, bulundurduğu proteinin çeşidi farklılık gösterir. Bir hücrenin yapısında 2000 kadar değişik protein bulunduğu sanılmaktadır. Proteinler , yapılarımdaki maddelere göre basit Proteinler ve bileşik Proteinler olmak üzere iki grupta toplanabilir.

4.4.1. Basit Proteinler

           

            Hidroliz edildiğinde yalnız amino asitlere asit veren proteinlere basit protein denir. Yapılarında amino asit dışında madde bulunmaz. Başlıca basit proteinler şunlardır: Albüminler,  globilinler,  glütelinler,  prolaminler, skleroproteinler, protaminler,  histonlar.

            1-Albüminler ve Globülinler: Çok çeşitleri bulunur. Hayvansal ve bitkisel besinlerde yaygındır. Kanda: süt,yumurta,et,tahıl ve kuru baklagil gibi çok çeşitli besinlerde bulunur.

            2- Glütelinler ve prolaminler: Bitkisel besinlerde özellikle tahıllarda bulunurlar. Glütenin denilen protein glütelinler grubuna girer. Glüten ise ; Glütenin ile gliadin denilen proteinin birleşmesinden oluşmuştur.Buğday proteini olan glüten, hamura yapışkanlık ve esneklik kazandırır.Glüteni yetersiz olan tahıl unundan ekmek yapılmaz. Buğday unundan yapılan hamur,su içinde nişastadan arındırılırsa, esnek ve yapışkan bir kitle kalır; bu glütendir. Prolaminler de tahılda bulunan düşük kaliteli proteinlerdir. Mısır proteini olan “zein” ve buğday proteini  “gliadin” prolamindir.

            3.Skleroproteinler: Bazıları, bu proteinleri albüminoid ve fibroz proteinler diye de isimlendirir. Bu gruptaki proteinler; saç, kıl, tüy, tırnak, kemik ve kıkırdak gibi koruyucu,destek ve sert dokularda bulunur.Başlıcaları; kollojen, elastin ve keratindir.

            Kollojen: Bağdokusu, kemik kıkırdak ve benzerlerinde bulunur.Sıcak suda, sulu asit ve alkalilerle ısıtılınca kollojen jelatine çevrilir.Jelatin suda kolay erir ve yapışkan bir pelte oluşturur. Triptofan ve kükürtlü amino asitler yetersiz olduğundan, kollojen besleyici değeri düşüktür.

            Elastin: Akciğer gibi esnek dokularda; keratin ise derinin üst tabakasından, saç ve tırnak gibi kısımlarda bulunur.

4.4.2. Bileşik Proteinler

            Bileşik proteinlerin yapılarında proteinlere ek olarak nükleik asit, karbonhidrat ve fosforik asit gibi protein olmayan maddeler bulunur. En önemlileri şunlardır.

            1.Nükleoproteinler: Proteinlerin nükleik asitlerle birleşmesinde oluşmuştur.

            2.Glikoproteinler  ve  mukoproteinler: Karbonhidratlarla proteinlerin birleşmesinden oluşmuşlardır. Protein olmayan kısım çoğunlukla mukopolisakaritlerdir. Kemik, kıkırdak, bağdoku, kan grubunu oluşturan maddelerde, kanda ve çeşitli dokularda bulunur.

            3.Lipoproteinler: Proteinlerle lipitlerin  birleşmesinden oluşmuştur. Hücre zarında ve çekirdeğinde, kanın plazmasında, sütte, yumurta sarısı ve benzerlerinde bulunur.

            4.Fosfoproteinler: Yapısında fosforik asit bulunan proteinlerdir. Balık yumurtası, yumurta ve süt gibi besinlerde bulunur. Süt proteini olan kazein bir fosfoproteindir.

4.5. Kanatlı Hayvanlarda Protein Metabolizması

            Kanatlı hayvanlarda proteinlerin kimyasal sindirimi midede başlar. Burada bulunan pepsin, büyük protein moleküllerinin bir kısmını daha küçük peptid zincirlerine, hatta bir kısmını da aminoasitlere kadar parçalar. Bu enzim bir endopeptidazdır, yani protein zincirlerinin uçlarda kalan bağlarını değil içte kalan bağlarını parçalar. Özellikle içte kalan ve bir tarafında aromatik aminoasitler (fenilalanin ve tirosin) veya lisin, triptofan bulunan bağlara karşı etkindir.

Pepsin, mide duvarından mide özsuyuna inaktif pepsinojen formunda salgılanır. Nide özsuyunda bulunan HCl ve pepsin, düşük pH derecelerinde, pepsinojeni aktive ederek pepsine dönüştürürler. Pepsin pH 1-3 arasında etkinlik gösterebilmekle beraber, optimum pH 1.8-2 arasında değişir.

Proteinlerin esas sindirimi, ince bağırsaklarda, pankreastan ve ince bağırsak duvarından salgılanan enzimler tarafından gerçekleştirilir. Pankreastan salgılanan proteolitik enzimler tripsin, kimotripsin, elastaz ve karboksipeptidazlardır. Bunlardan ilk üçü endopeptidazlar, sonuncular eksopeptidazlardır. Eksopeptidazlar da protein zincirlerinin karboksil ucundaki amino asidi bağlayan peptid bağlarını parçalar.

Pankreatik proteazlar pankreastan, bu enzimlerin zimojenleri, yani proenzimleri olan tripsinojen, kimotripsinojen ve proelastaz formlarında salgılanıp, duedenuma dökülürler ve burada aktif formlarına geçerler. Karboksipeptidazlar da aynı işleme tabidirler. Pankreatik proteazlar substrat seçicidirler, belirli aminoasitler arasındaki bağları etkilerler.

İnce bağırsak çeperinde üç peptidaz saptanmıştır. Bunların üçü de hücre içi enzimlerden çok daha az, fakat daha güçlü ve etkilidir. Özellikle bunların ikisi çok güçlü ve etkili olduğu için bunlara oligopeptidazlar denilmiştir.

Amino asitlerin D ve L izomerleri vardır. Ancak, tüm proteinlerin büyük çoğunluğunu oluşturan ve “standart amino asitler” olarak adlandırılan amino asitlerin hepsi L formundadır. D formundaki amino asitler “difüzyon” yoluyla absorbe edildiği halde, L amino asitler bağırsak çeperini “aktif taşıma” yoluyla geçerler. Amino asitlerin aktif taşıma ile taşınmaları için Na⁺  iyonlarına ve ATP’ye gereksinim vardır. Ve burada da sodyum iyon pompası şeklinde çalışan bir sistem vardır.

Absorbe edilen amino asitler portal kan dolaşımı aracılığıyla karaciğere gelir. Ya burada sentez yada katabolizma işlemlerine uğratıldıktan sonra veya hiçbir değişikliğe uğratılmadan ilgili doku ve organlara, bu kez de sistemik kan dolaşımı yoluyla gönderilirler.

Organlara ulaşan amino asitler çeşitli doku proteinlerine veya yumurta, tüy gibi ürün proteinlerine çevrilir. Kan amino asitlerinin bir kısmı ise kanda bulunan hormonların ve protein olmayan nitrojenli bileşiklerin sentezi için harcanır.

Görüldüğü gibi, protein ve aminoasit metabolizmasında kan ve karaciğer çok önemli iki unsurdur. Kan, karaciğerle doku ve organlar arasında tam bir aminoasit havuzu rol oynar. Başka bir deyişle, plazmada, yani kanda aminoasit konsantrasyonu, açlık veya proteince yetersiz beslenme gibi herhangi bir nedenle, belli bir düzeyin altına düşerse karaciğer veya doku ve organlarda depolanan proteinler parçalanarak, plazma aminoasit düzeyi tekrar normale döndürülür. Aynı şekilde, plazma protein veya aminoasit düzeyinin yükseldiği buna karşın, doku ve hücre proteinlerinin azaldığı durumlarda plazma proteinleri ve amino asitleri, doku ve hücre proteinlerinin sentezinde kullanılır. Doku ve plazma proteinlerinin böyle karşılıklı olarak parçalanıp yeniden sentezlenmesine protein dönüşümü denir. Dokulardan alınacak proteinlerde öncelik kas proteinlerindedir. Bu tür değişken nitelikli proteinler vücudun toplam depo proteinleri içerisinde %6-7 kadarını kapsamaktadır.

Dokulara ulaşan amino asitlerin bir kısmı o dokuya veya organa ait proteinlerin sentezinde kullanılabilir. Protein sentezi her dokunun kendi hücrelerinde gerçekleştirilebilir ve yapılacak proteinin tipi, o hücrede bulunan genler tarafından belirlenir.

Protein sentezi için öncelikle o proteinin yapısına girecek aminoasitlerin sağlanması gerekir. Kanatlı hayvanlar, esansiyel amino asitleri sentezleyemedikleri için, bunların rasyonlarla sağlanmaları zorunludur. Başka bir deyişle, genel olarak tüm tek mideli hayvanların rasyonlarında bulunan proteinlerin biyolojik değerlerinin belirli bir düzeyde olması gerekir. Yüksek kaliteli bir proteinin esansiyel amino asitleri hayvanların gereksinim duydukları miktar ve oranlarda içermeleri yeterli değildir. Bu amino asitlerden yararlanılabilmesi için sindirilebilir bir protein olması da gerekir. Esansiyel olmayan amino asitler ise vücutta başka amino asitlerden veya diğer bazı bileşiklerden sentezlenebilir. Bu olay krebs döngüsünün içerisinde gerçekleşir.

Amino asitlerin enerji üretiminde ve diğer maddelerin sentezinde kullanımı krebs döngüsünde mümkün olmaktadır. Hemen hemen tüm amino asitler deaminasyona uğratılabilir. Deaminasyonla NH₂  gruplarını, desülfhidrasyonla kükürdünü yitiren bir amino asitin geriye kalan iskeleti, karbonhidrat ve lipitlerden farksızdır. Bunlar gerek duyulduğunda krebs döngüsüne sokularak enerji elde etmek amacıyla CO₂ ve H₂O’ya kadar parçalabilir. Aynı şekilde, yine gerek duyulduğunda krebs döngüsünün çeşitli ara ürünlerini basamak yaparak değişik karbonhidrat ve lipit ürünlerine dönüştürebilirler. Bu şekilde karbonhidratlara çevrilebilen amino asitlere glikojenik aminoasitler, yağ asitleri çeşitli keton bileşikleri, kolesterol, safra asitleri ve steroid hormonlar gibi çeşitli lipidlere çevrilmeye eğilimleri fazla olanlara da ketojenik amino asitler denir.

Amino asitler, karbonhidrat ve lipitlerden başka önemli diğer bazı bileşiklerin ön maddesi olarak, sentezlerinde rol oynar. Bunlar arasında pantetonik asit, ve niyasin gibi vitaminlerle, tiroksin, epinefrin ve indolasetik asit gibi hormonlar, pürinler, pirimidinler, antibiyotikler, alkaloidler, pigmentler, koenzimler, ve sinirsel uyarıların taşınmasında yardımcı bileşikler sayılabilir.

Kanatlı hayvanlarda protein metabolizmasının son ürünü ürik asittir. Ürik asit sentezi için önce deaminasyonla çeşitli amino asitlerden koparılan amino grupları kullanılarak pürin bazları sentezlenir. Daha sonrada bunlar ürik aside dönüştürülür. Ürik asit sentezi karaciğer, böbrek ve biraz da kaslarda gerçekleştirilir.