DERS 5 AMİNO ASİTLER

AMİNO ASİTLER
Yard.Doç. Dr. Melike BARAN EKİNCİ
MAKÜ
Gıda Kimyası Ders Notları
Proteinler
Yunanca’da birinci sırada anlamına gelen proteois
kelimesinden türemiştir.
Proteinler canlı bir hücrenin kuru ağırlık üzerinden
yaklaşık % 50’sini oluşturan, kompleks yapıdaki makro
moleküllerdir.
Amino asitlerden oluşurlar ve molekül ağırlıkları
5.000 ile birkaç milyon dalton arasında değişir.
Proteinler, organizmanın ihtiyaç duyduğu 3
makro besin grubu içinde yer almaktadır.
Hücre yapısında ve hücrenin üstlendiği çeşitli işlevlerde
(yapısal ve fizyolojik) yer alırlar.
Hücrelerin zarında lipitlerle birlikte bulunurlar.
Hormon ve enzimlerin yapısında da yer alırlar.
Proteinlerin elementel analizi yapıldığında :
C (% 50-55) H (% 6-7), N (% 12-19),
S (% 0.2-3.0), O (% 20-23)
Bunların dışında P, Fe, Zn, Cu elementleri
En önemli özelliği N bulundurmasıdır ve
Yağlardan ve karbonhidratlardan bu özelliği ile
ayrılmaktadırlar.
Proteinlerdeki N miktarı ortalama %16 dır.
Gıda maddelerinde protein miktarının tayini yapılırken en
basit metot bunların %16 azot içermesine dayanır.
Bazı Gıdalardaki Protein Oranları;
Et %15-25
Yumurta %12
Yumurta sarısı %16
Ekmek % 6-10
Un %10-15
Süt %3-4
Patates ve Sebzeler: %1-4
Proteinler değişik sayı ve çeşitte amino asit
içerirler.
Yapıyı oluşturan amino asitler pepdit bağı ile
bağlanarak polipepdit yapısını oluştururlar.
Bazı proteinler amino asitlerin yanı sıra
karbonhidrat, lipit, mineral madde ve renk
maddeleri (pigmentler) gibi diğer yapıtaşlarını da
içerirler.
Bunlara prostetik grup denir.
Bütün canlılardaki karbonhidratların ve lipitlerin yapıları aynıdır.
Ancak her canlı kendine özgü proteinler taşır ve bir canlıdaki
protein o canlı için özeldir. Örneğin bir bakterideki bulunan bir
protein sıcak kanlı bir hayvanda yabancı madde olarak
algılanır. Bu nedenle de bu canlılarda antijenik özellik gösterir.
Organ ve doku transferlerinde karşılaşılan uyuşmazlıklarda,
organ veya doku proteinlerinin diğer canlı tarafından kabul
edilmemesinden kaynaklanmaktadır.
Bitkiler kendi proteinlerini kök ve yapraklardan emilen inorganik
kaynaklardan (CO2, su ve azot) sentezleme yeteneğine sahiptir. Bitkiler
bu sentez olayında inorganik azot kaynaklarını kullanabildikleri halde,
insan ve diğer yüksek hayvanlar kendi vücut proteinlerinin sentezini
gerçekleştirebilmek için gerekli azot kaynağını diyetteki bitkisel ve
hayvansal proteinlerden sağlamak zorundadırlar. Diğer taraftan havanın
serbest azotunu yalnızca belirli bazı mikroorganizmalar tespit etme
yeteneğine sahiptir.
Amino Asitler
Proteinlerin temel yapıtaşıdır
 İstisnalar haricinde; tüm proteinler 20
farklı a.a. ten meydana gelir.
 Proteinlerin içerisinde farklı sayıda ve
dizide bulunan amino asitler farklı yapıda
ve fonksiyonda binlerce çeşit protein
oluşumuna neden olur.

AMİNO ASİTLER
COO-
Yapılarında
• Amino (-NH3+) grubu
-) grubu
•
Karboksil
(-COO
H3N+ – Ca – H
• Yan zincir ( R )
taşıyan
organik
bileşiklerdir
R
a-Amino Asit (AA) (a-Amino karboksilik asitler)
•
Amino Asitlerin L- Yapısı
Karboksilik Grubu
Amino grubu
+
H3 N
R grubu
COO
a
-
H
H = Glisin
CH3 = Alanin
AMİNO ASİTLER
Kısa zincirli organik asit (bir kısmı yağ
asiti) lerin türevidirler.
 ÖR:

 Asetik
asit
 Propiyonik asit
 Bütirik asit
 Valerik(pentanoik) asit
 Kaproik asit (C6H12O2)
AMİNO ASİTLERİN ADLANDIRILMASI
Amino Asitler:
-Özel isimler (Glisin)
-Üç harflik kısaltmalar (Gly)
-Tek büyük harften oluşan semboller(G)
ile gösterilirler
AMİNO ASİTLER
• Proteinlerin temel yapısını oluştururlar
• Doğada : ~ 300 AA
• Protein yapısında : Sadece 20 AA
•Protein yapısına katılan tüm AA’ler :
“a-AMİNO ASİTLER”
COO-
H3N+ – Ca – H
R
a-Amino Asit (AA)
•Aynı karbon (a)’a bağlı
COOH ve NH2
grubuna sahiptirler
R grubu;
*Hidrojen
*alifatik hidrokarbon
*heterosiklik bir grup olabilir.
Proteinlerin yapısındaki
aminoasitlerin hepsi
α-aminoasit’dir.
Yani karboksil grubunun bağlı
olduğu C atomuna amin grubu
bağlanmış ise
α-aminoasit adı verilmektedir.
AMİNO ASİTLER
R:Yan zincir (a, , , , ): a-C’a
bağlanma sırasına göre adlandırılırlar
COO-
H3N+ – Ca – H
CH
2
CH
2
S - CH3
METİYONİN
AMİNO ASİTLER
AAler, R’ye göre birbirlerinden farklılaşırlar
R grubunun
-yapısı
-büyüklüğü
-elektrik yükü
özellikleri
A Alerin
hidrofilik/hidrofobik
(polar / nonpolar)
özellik
kazanmalarına neden olur
Sudaki çözünürlüklerini
etkiler
AMİNO ASİTLER

Amino asitlerin çift iyon oluşturma özellikleri:
AMİNO ASİTLERİN SINIFLANDIRILMASI
•Protein yapısına giren amino asitler:
Standart (primer, normal)
•Standart olmayan amino asitler:
- Modifiye amino asitler
-Protein yapısına girmeyenler
STANDART AMİNO ASİTLERİN
SINIFLANDIRILMASI
Standart 20 amino asit
Yan zincir (R) in özelliğine göre,
farklı şekillerde sınıflandırılabilirler:
• Polarite: hidrofobik / hidrofilik veya yüklü
• Yük: pozitif veya negatif
• Kimyasal özellik:fonksiyonel gruplar
• Yapı:alifatik, aromatik veya heterosiklik
STANDART AMİNO ASİTLERİN
SINIFLANDIRILMASI
•Nonpolar, alifatik Zincirli-hidrofobik-Aler
•Aromatik Zincirli - hidrofobik -AAler
•Yan Zincirinde Hidroksil Grubu Taşıyanlar
•Yan Zincirinde Tiyol Grubu Taşıyanlar
• Asidik (Negatif Yüklü) Yan Zincirli
Amino asitler ve Amidleri
•Bazik ( Pozitif Yüklü ) Yan Zincirli
Amino Asitler
-C-C-C-N-C-N
=
Aromatik
Trp W -C-
N+
Bazik Arg R
N
-C-
-OH
Tyr Y
Lys K
-C-C-C-C-NH3
+
His H
Gly G
Phe F
-C-C-CONH2
Asn N
Gln Q Amid
Asp D
Glu E Asidik
-C-COOH
-C-C-COOH
-C-OH
-C-C
OH
Alifatik
Ala A
A
Val V
Ile I
Leu L
-CH3
C C
-C
C
-C-C-C
C
-C-C-C
-H
Polar
-C-CONH2
-C-
-C-C C
N N+
Apolar
Amino Asitler
Ser S
Cys C
Thr T
Met M
Hidroksi
Sülfür
-C-SH
-C-C-S-C
Halka Yapısı
C
C
C
HN C-COOH
a
Pro P
Imino,
Circular
Asitlerin Polarlığına Göre Sınıflandırmaları
APOLAR
POLAR
Asidik
Asp
Nötral
Bazik
Asn Ser
Arg
Cys
Tyr
His
Gln
Thr
Lys
Glu
Gly
Ala Ile
Phe Trp
Val Leu Met Pro
ALİFATİK ZİNCİRLİ AMİNO ASİTLER
1- Glisin ( GLY) ( G)
2-Alanin ( ALA) (A)
3- Valin ( VAL) (V)
Dallanmış
4- Lösin ( LEU) ( L)
zincirli
5- İzolösin ( ILE) (I)
6-Prolin ( PRO) (P)
Siklik ?
ALİFATİK ZİNCİRLİ AMİNO ASİTLER
COO-
COO-
H3N+ – C – H
H
GLİSİN (Gly)
( a-Amino asetik asit)
hidrojen
nitrojen
carbon
oksijen
H3N+ – Ca – H
CH3
ALANİN (Ala)
(a-Amino propiyonik asit)
Glisin (Gly) G
COO-
H3N+ – C– H
H
GLİSİN (Gly)
Tüm AA ler içinde
en küçük
ve çok yönlü olan
Glisin,
• Proteine yapısal fleksibilite kazandırır
• Protein yapılarının oluşmasında
önemi büyüktür
ALİFATİK ZİNCİRLİ AMİNO ASİTLER
H3
N+
COO-
COO-
– Ca – H
H3N+ – Ca – H
H3N+ – Ca – H
CH
CH3
COO-
CH3
VALİN (Val)
CH2
CH
(a-Amino izovalerik asit)
CH3
CH3
LÖSİN (Leu)
(a-Amino izokaproik asit)
H –C – CH3
CH2
CH3
İZOLÖSİN (Ile)
(a-Amino, -metil
valerik asit)
Dallanmış zincirli amino asitler
ALİFATİK ZİNCİRLİ AMİNO ASİTLER
Glisin
GlisinAlanin ValinLösinİzolösin
sıralamasına göre
Alanin
Valin
R grubu gittikçe büyüdüğünden,
AAler daha çok
hidrofobik özellik kazanır
Hidrofobik A.A. ler
protein yapısı içerisinde, su ile
Lösin
temas etmeyecekleri bir ortamda
bulunurlar
İzolösin
Prolin (Pro) P
İmino asit ?
COO-
-Yan zincirin nitrojen atomuyla
kovalent bağ yaptığı siklik
yapıda bir amino asittir
CH2
CH2 - Siklik olmasına rağmen,
alifatik özelliktedir
Ca – H
H2N+
H2C
-Glisine zıt olarak, protein yapısında bulunduğu
yerde, yapısal fleksibiliteyi azaltır  Protein
yapısında katı bir düzenleme sağlar
AROMATİK ZİNCİRLİ AMİNO ASİTLER
7- Fenilalanin ( PHE) ( F)
8- Tirozin ( TYR) (Y)
9- Triptofan ( TRP) (W)
AROMATİK ZİNCİRLİ AMİNO ASİTLER
COO-
N+
H3
COO-
– Ca – H H N+ – C – H
3
a
CH
2
COO-
H3N+ – Ca – H
CH
2
CH
2
NH
FENİLALANİN
(Phe) F
( a-Amino -fenil
propiyonik asit)
OH
TİROZİN (Tyr) Y
(a-Amino
-hidroksifenil
propiyonik asit)
TRİPTOFAN
(Trp) W
(a-Amino -indol
propiyonik asit)
AROMATİK ZİNCİRLİ AMİNO ASİTLER
Fenilalanin, Tirozin,Triptofan
hidrofobik interaksiyonlar
Tyr  OH grubu
Trp İndol-N atomu
Phe’e göre, daha polar
Tyr - OH grubu
 hidrojen bağları yapar
 alkali pH’da asit özellik gösterir
YAN ZİNCİRİNDE HİDROKSİL GRUBU
TAŞIYAN AMİNO ASİTLER
10- Serin (SER) S
11- Treonin (THR) T
YAN ZİNCİRİNDE TİYOL GRUBU
TAŞIYAN AMİNO ASİTLER
12- Sistein (CYS) C
13- Metiyonin (MET) M
YAN ZİNCİRİNDE HİDROKSİL GRUBU
TAŞIYAN AMİNO ASİTLER
COOH3N+ – Ca – H
CH
2
OH
SERİN (Ser) S
( a-Amino
- hidroksi
propiyonik asit)
COOH3N+ – Ca – H
CH
- OH
CH3
TREONİN (Thr) T
(a-Amino - hidroksi
bütirik asit)
YAN ZİNCİRİNDE TİYOL GRUBU
TAŞIYAN AMİNO ASİTLER
COOH3N+ – Ca – H
CH
COO-
H3N+ – Ca – H
CH
2
2
SH
SİSTEİN (Cys) C
(a- Amino -tiyo
propiyonik asit)
CH
2
S - CH3
METİYONİN (Met) M
(a- Amino - metiltiyo
bütirik asit)
YAN ZİNCİRİNDE HİDROKSİL // TİYOL
GRUBU TAŞIYAN AMİNO ASİTLER
Serin ve Treonin
•Alifatik analoglarına göre,
zayıf polar özellik gösteren yan zincirleri
nedeniyle, daha hidrofilik özelliktedirler
• Hidrojen
bağı yaparlar
Metiyonin - SH grubu,
Metil grubuyla bloke olduğundan, tamamen
hidrofobik özelliktedir
Sistein (Cys) C
• Sistein-SH grubu:
zayıf polar özellik
hidrofilik
• Sistein-SH grubu, Tyr-OH kadar asidik
 yüksek pH değerlerinde iyonize olur
• Disülfid Bağ Oluşumu:
Sistein yan zincirleri
SİSTİN
oksidoredüksiyon
Disülfid Bağ Oluşumu
Sistein
Sistein
disülfid bağı
SİSTİN
Disülfid Bağı Oluşumu
SİSTİN
• Disülfid
(kovalent) bağı içerir
• Dimerik bir amino asit
• Doğal 20 AA içinde değil
• Post-translasyonal modifikasyonla
oluşur: MODİFİYE AMİNO ASİT
• Protein zincirinde oluşan disülfid
bağları, yapıyı stabilize eder
• Protein yapılarının oluşmasında
önemli rol oynar
ASİDİK YAN ZİNCİRLİ AMİNO ASİTLER
VE AMİDLERİ
14- Aspartik Asit (ASP) (D)
15- Asparajin(ASN) (N)
16- Glutamik Asit (GLU) (E)
17-Glutamin ( GLN) (Q)
ASİDİK (NEGATİF YÜKLÜ) YAN
ZİNCİRLİ AMİNO ASİTLER VE
AMİDLERİ
COOH3N+ – Ca – H
CH
2
COO-
COOH3N+ – Ca – H
CH
2
H2N – C =O
ASPARAJİN(Asn) N
ASPARTİK ASİT
(Asp) D
(a- Amino süksinik asit)
ASİDİK (NEGATİF YÜKLÜ) YAN
ZİNCİRLİ AMİNO ASİTLER VE
AMİDLERİ
COOH3N+ – Ca – H
CH
2
COOH 3N + – C a – H
CH
2
CH2
COO-
CH2
H2N – C=O
GLUTAMİK ASİT (Glu) E
GLUTAMİN
(Gln) Q
(a- Amino glutarik asit)
ASİDİK YAN ZİNCİRLİ AMİNO
ASİTLER
Aspartat ve Glutamat
• Sahip
oldukları 2.COOH grubu nedeniyle,
pH 7.0’de net negatif yüke sahiptirler
(Asidik amino asitler)  Hidrofilik
• Protein yapısında da negatif yüklü
olarak bulunurlar
ASİDİK YAN ZİNCİRLİ AMİNO
ASİTLERİN AMİDLERİ
Asparajin ve Glutamin
• Yan
zincirlerinde yük taşımazlar
• Fakat amid grupları nedeniyle
polar özellik gösterirler
BAZİK ( POZİTİF YÜKLÜ ) YAN
ZİNCİRLİ AMİNO ASİTLER
18- Histidin (HİS) H
19- Arginin (ARG) R
20- Lizin (LYS) K
BAZİK ( POZİTİF YÜKLÜ ) YAN ZİNCİRLİ
AMİNO ASİTLER
COO-
COOH3
N+–
COO-
H3N+ – Ca – H
Ca – H
CH
CH
2
+NH
N
H
HİSTİDİN
(His) H
CH
2
H3N+ – Ca – H
CH
2
CH
2
2
CH
2
NH
guanido
CH
2
CH
2
C = +NH2
+NH
3
NH2
LİZİN (Lys) K
(a-Amino -midazol
( a,-diamino
ARGİNİN
(Arg)
R
propiyonik asit)
( a-Amino -guanido kaproik asit)
valerik asit)
BAZİK YAN ZİNCİRLİ AMİNO
ASİTLER
Histidin, Arjinin ve Lizin
• Arg ve Lys, Histidin’e göre, daha bazik
Sahip oldukları 2.amino grubu nedeniyle
pH 7.0’de net pozitif yüke sahiptirler
(Bazik amino asitler)  Hidrofilik
• Protein yapısında da pozitif yüklü
olarak bulunurlar
Asidik Amino Asitler ve Amidleri
ile Bazik Amino Asitler
• Polariteleri nedeniyle, proteinin dış
yüzeyinde bulunmaya meyillidirler
-
• İyonik ve Hidrojen bağı oluşumuna
katılırlar
POLARİTELERİNE GÖRE
SINIFLANDIRMA
Polar AAler
Non-polar AAler Yüksüz Yüklü
Glisin Aspartat
Alanin Fenilalanin
Tirozin Glutamat
Valin Triptofan Serin
Histidin
İzolösin Metiyonin Treonin
Arjinin
Sistein
Lösin
Lizin
Asparajin
Prolin
Glutamin
Nonpolar R grubu: proteinin iç kısmında
Yüklü/polar R grubu: proteinin dış yüzünde
Yüklü ve polar
gruplar su ile
hidrojen bağı
yaparlar
R grup+H20
R grup
+
+
+
+
+
H20
+
+
G=negatif
STANDART AMİNO ASİTLER
Besin değerlerine göre 2 gruba ayrılırlar
•Esansiyel
amino asitler: Maksimum
büyümeyi sağlamak için organizmada
yeterli miktarda sentezlenmeyen ve
diyetle organizmaya alınması gereken
amino asitler
•Esansiyel
olmayan amino asitler:
Organizmada sentezlenen amino asitler
Esansiyel amino asitler
•Valin (Val)
•Metiyonin (Met)
•Lösin (Leu)
•Treonin (Thr)
•İzolösin (Ile)
•Histidin (His)*
•Fenilalanin
(Phe)
•Triptofan (Trp)
•Arginin (Arg)*
• Lizin (Lys)
*Yarı esansiyel (çocuklar için)
STANDART OLMAYAN AMİNO ASİTLER
1-Modifiye amino asitler
•Protein yapısına girdikten sonra yapıları
değişen (post-transyonal modifikasyon)
standart AAler
• Doğal olarak serbest halde bulunmazlar
2-Protein yapısına girmeyenler
• Organizmada çeşitli biyolojik
Fonksiyonlara sahip olan AA’ler
Modifiye amino asitler
StandartAA
Modifiye AA
Bulunduğu protein
Prolin
4-OH-prolin
Kollajen
Lizin
5-OH-Lizin
Kollajen
4 lizin
Desmozin
Elastin
Lizin
6-N-metil lizin
Miyozin(Kas proteini)
Arginin
N-Metilarginin
Nükleoprotein
Histidin
3-Metilhistidin
Bir çok enzim,
kas proteini
Bağ dokusu
proteini
Modifiye amino asitler
Standart AA
Modifiye AA
Glutamat
-karboksiglutamat
Serin
Asetilserin
Serin
Serin
Selenosistein
o-Fosfoserin
Bulunduğu protein
Protrombin
(Koagülasyon )
Bir çok enzim
Enzim
(glutatyon peroksidaz)
Kazein, bir çok enzim
Modifiye amino asitler
Protein yapısına girmeyen AAler
Amino Asit
Biyolojik fonksiyon
ß-Alanin
Pantotenik asitin bileşeni
Bazı dipeptid yapıları
-Amino bütirik asit(GABA)
Dihidroksifenilalanin(DOPA)
Taurin
Ornitin
Sitrüllin
(GluGABA)
Nörotransmitter
Üre sentezinde ara ürün
Homoserin
Sarkozin
AA metabolizmasında
ara ürün
-Aminoizobutirik Asit
Pirimidin yıkım ürünü(idrar)
Tiroksin(T4)Tetraiyodotironin
Tiroid hormonu
Hidrür, Hidrojen ve Proton
hidrür
1s
-
-
Proton
+
+
-
-
+
-
Hidrojen atomu
1
H
1.008
Proton alınır veya verilir
Proton, molekülün yükünü etkiler
İyon çifti
elektronları
Amino
yüksek
N H
pKa
düşük
H+
H+
N H
H
H
yüksek
Karboksilik
C
pKa
düşük
O H
O
Amfolit molekül hem pozitif hem negatif yük içerir.
O
C
O
H+
Asidik ortam
Nötral ortam
Bazik ortam
pK2 ~ 9
NH2 H+
R-C-H
COOH
NH2 H+
R-C-H
COOpK1 ~ 2
+1
NH2
R-C-H
COO-
5.5
0
Izoelektrik nokta
-1
Amino Asidler Tampon Etkisine Sahip
pH 12
★
pK2
Izoelektrik nokta =
pI
9
NH2 H+
6
H-C-R
COO-
3
★
0
[OH] →
pK1 + pK2
2
pK1
Amino Asid Residülerinin pKa Değerleri
Amino asit residüleri proton alır veya verirler.
a -COOH
R -COOH
His -Imidazole·H+
Cys -SH
Tyr -OH
a -NH3+
R -NH3+
a -COOR -COO-
+ H+ pKa = 1.8~2.4
+ H+ pKa = 3.9~4.3
His -Imidazole + H+ pKa = 6.0
+ H+ pKa = 8.3
Cys -S+ H+ pKa = 10
Tyr -Oa -NH2
R -NH2
+ H+ pKa = 8.8~11
+ H+ pKa = 10~12.5
Düşük pKa da proton kolaylıkla bırakılır
Sadece His nötral pKa (imidazol) lı residüye sahip
a karboksilik veya amino gruplarının pKa ları R residülerinin pKa larından daha düşük
Amino Asitlerin pKa Değerleri
Amino asitler -COOH -NH2
Gly
Ala
Val
Leu
Ile
Ser
Thr
Met
Phe
Trp
Asn
Gln
Pro
Asp
Glu
His
Cys
Tyr
Lys
Arg
G
A
V
L
I
S
T
M
F
W
N
Q
P
D
E
H
C
Y
K
R
2.34
2.34
2.32
2.36
2.36
2.21
2.63
2.28
1.83
2.38
2.02
2.17
1.99
2.09
2.19
1.82
1.71
2.20
2.18
2.17
9.60
9.69
9.62
9.68
9.68
9.15
10.4
9.21
9.13
9.39
8.80
9.13
10.6
9.82
9.67
9.17
10.8
9.11
8.95
9.04
-R
pH
iki pKa
pK2
pI
pK1
pK1 + pK2
2
üç pKa
pK3
3.86
4.25
6.0
8.33
10.07
10.53
12.48
pK2
pK1
?
?
pI ?
[OH-]
H
ilk
HOOC-CH2-C-COOH
NH3+
+1
pK1 = 2.1
H
ikinci
HOOC-CH2-C-COO-
Aspartik asit
Isoelectric point is the average
of the two pKa flanking the
zero net-charged form
2.1 + 3.9
= 3.0
2
Isoelectric point
0
NH3+
pK2 = 3.9
H
-OOC-CH -C-COO2
-1
NH3+ üçüncü
pK3 = 9.8
H
-OOC-CH -C-COO2
NH2
-2
-2
pK3
-1
pK2
pK1
0
+1
[OH]
Amino Asitlerin Titrasyon Eğrileri
Amino Asitlerin Titrasyon Eğrileri
Optikçe Aktiflik
Amino Asitlerin Ayna Görüntüleri
a
Ayna
imajı
Aynı kimyasal özellikler
Stereoizomerler
a
Enantiyomerlerin Belirlenmesi
Diasteromerler