Proteinler...
Tüm canlıların yapısında, sudan sonra en çok bulunan temel yapı maddeleri proteinlerdir.Bu nedenle canlıların kuru ağırlıklarının yaklaşık yarısı proteinlerdir.
Proteinlerin yapıları karbon , hidrojen , oksijen elementlerinin yanı sıra azot elementinden oluşur.Proteinlerde ayrıca kükürt , fosfor gibi elementler de bulunabilir.
Proteinlerin yapıtaşları amino asitlerdir.Canlıların yapısında 20 çeşit amino asit bulunur.Amino asitlerin birbirlerine peptit (amid) bağlarıyla bağlanması (Dehidrasyonu veya peptitleşmesi) ile peptitler , polipeptitler ve proteinler entezlenir.
Aminoasitlerin R ile gösterilen değişken grubu herhangi bir atom ya da atom grubu olabilir.Böylece farklı aminoasit çeşitleri oluşur.Örneğin; R yerine hidrojen bağlanırsa glisin , CH3 grubu bağlanırsa alanin denilen aminoasit çeşitleri oluşur.Amino asitlerin n tanesi n-1 tane su vererek peptit bağlarıyla bağlanıp proteinleri oluşturur.Peptitleşme denilen bu olayı şöyle genelleştirebiliriz.

n(amino asit) Protein + (n-1) Su

Her canlıdaki , hatta bir canlının farklı dokularındaki protein çeşitleri birbirinden farklıdır.Bu da proteini oluşturan amino asitlerin çeşidi , sayısı ve sırasına yani dizilişini farkından kaynaklanır.Çünkü canlıların hücrelerinde her protein çeşidinin sentezini yöneten genler birbirinden farklıdır.
Hayvanların yedikleri proteinler sindirim organlarında sırasıyla pepton , peptit ve sonunda amino asitlere ayrılır.Hücrelere taşınan amino asitlerle canlının kendi proteinleri sentezlenir.
Proteinler canlılarda şu amaçlarla kullanılır:
1-) Hücrelerin yapım ve onarımında sadece protein ya da glikoprotein , lipoprotein halinde yapı elemanı olarak.
2-) Yaşamsal olayların düzenlenmesinde kullanılan enzimlerin oluşturulmasında . Örneğin solunum sindirim enzimleri gibi.
3-) Kasların kasılmasını sağlayan kasıcı protein olarak. Örneğin aktin ve miyozinler gibi.
4-) Çoğu doku ve organların çalışmasını düzenleyen hormon olarak. Örneğin kan şekerinin miktarını düzenleyen insülin ve glukagon gibi.
5-) Doku ve organlar arasında madde taşıyıcısı olarak. Örneğin , O2 ve CO2 taşıyan hemoglobin gibi.
6-) Hayvanların vücudunu yabancı maddelere karşı koruyucu olarak. Örneğin , kandaki antikorlar gibi.
7-) Toksin vb. maddelerin üretilmesinde. Örneğin , yılan zehirleri gibi.
8-) Depo proteinleri olarak. Örneğin , kandaki albümin gibi.
9-) Canlıda , enerji sağlamak üzere kullanılan karbonhirat ve yağlar yeterli olmadığında enerji verici olarak.Uzun süreli açlıkta olduğu gibi.
Hayvansal besinlerden kırmızı et , beyaz et , süt , yumurta ; bitkisel besinlerden fasulye , mercimek gibi baklagiller proteinler yönünden zengin yiyeceklerdir.Proteinlerin , canlılardaki en çok işleve sahip çeşidi enzimlerdir.

===========PROTEİN MOLEKÜLLERİNİN YAPISI==========
Hem hücrelerin oluşmasında , hem de işlevlerini gerçekleştirmelerinde temel maddeler proteinlerdir.Bu nedenle hücrelerin yaşamlarını sürdürebilmeleri , öncelikle protein sentezlemelerine bağlıdır.Hücrenin DNA’larındaki bilgilere uygun protein sentezi , “santral doğma” adı verilen aşağıdaki sırayla yapılır:


Transkripsiyon Translasyon
DNA RNA PROTEİN
(Yazılma) (Çeviri)

Hücrenin , her çeşit proteinin yapımını sağlayan bu olay , sırasıyla aşağıdaki gibi gerçekleşir:
1-) Yapılacak proteinlerle ilgili bilgilere sahip olan molekül , hücrenin çekirdeğindeki DNA’lardır.Her bir proteinlerle ilgili bilgi , iki iplikli DNA’nın anlamlı iplik denilen bir ipliğinden , elçi RNA’lara (mRNA) aktarılır.Oluşan mRNA’da en az , sentezlenecek proteindeki amino asit sayısı kadar kodon bulunur.DNA bilgilerini mRNA’ya yazılması anl***** gelen bu olaya transkripsiyon denir.
2-) DNA şifrelerini alan mRNA , çekirdek zarının porlarında sitoplazmaya geçer.Sitoplazmada , ribozomların küçük ve büyük alt birimleri arasına bağlanarak orada kalıp görevi yapar.
3-) DNA’ların , sentezleyip sitoplazmaya gönderdiği taşıyıcı RNA’lar (tRNA’lar) , antikodonlarına (tRNA’nın alt ucundaki , 3 nükleotitten oluşan kodonun karşılığına) uygun olan amino asitlerden her defasında bir tane alıp ribozomlara gelir.tRNA , antikodonuyla ribozomdaki mRNA’nın uygun kodonuna (mRNA’nın , 3 nükleotitten oluşan ve 1 amino asit bağlatmakla görevli kısmına) (nüleotitlerin ; G ile S , A ile U karşılıklı gelecek şekilde) bağlanır.Getirdiği amino asiti , ribozom üzerine aktarıp sitoplazmaya döner.RNA bilgilerini proteine çevrilmesi anl***** gelen bu olaya translasyon denir.Bu şekilde , her bir amino asidi taşıyan en az bir çeşit tRNA vardır.Bu nedenle , hücrede en az 20 çeşit tRNA dır.
4-) tRNA’ların , önce bağlanıp sonra ayrılmasıyla görevi biten mRNA kodonu ribozomdan kayarak boşa çıkar.Yerine , henüz görevini yapmamış mRNA kodonu gelir.
5-) Her amino asidin özel enzimleri ve ATP’nin enerjisiyle , ribozom üzerinde birbirine peptit bağlarıyla bağlanan amino asitlerden , istenilen protein sentezlenmiş olur. Yani bu olay ;
n( amino asit (a.a.)+a.a.+a.a.+....) .....Polipeptit zinciri (protein)+(n-1)H2O şeklinde gerçekleşir.
6-) DNA’dan verilip, mRNA ile taşınan kodonlara uygun protein sentezi , mRNA’nın bitirme kodonları geldiğinde (UAG, UAA ve UGA) tamamlanır. Belirli amino asitlerin , belirli sırayla bağlanmasından oluşan proteinler , yapı maddesi veya hücre enzimleri gibi düzenleyiciler olarak kullanılacağı yere aktarılır.
7-) Görevi biten ribozomlar , mRNA’lar , tRNA’lar da ,yapı birimlerine ayrılıp, gerektiğinde tekrar kullanılmak üzere sitoplazmaya dağılır.
Bu olaylar , aynı proteinlerden gerektiğinde , defalarca tekrarlanabilir. Ancak DNA’daki bilginin taşınması , ya da proteinlerin sentezi sırasında bir tek amino asidin bile yanlış bir yere bağlanması, önemli bir değişikliğe neden olabilir. Bazen , hücre için yaşamsal önemi olan bir enzimin üretilmemesi sonucu , ölüme bile neden olabilir. Örneğin , hemoglobinde , glutamik asit denilen amino asit yerine , valin adı verilen amino asit bağlanırsa , orak hücre anemisi adı verilen hastalık oluşur. Bu hastalarda hemoglobine oksijen bağlanamaz. Bu da ölümle sonuçlanabilir. Buna karşılık, 104 amino asitten oluşan bir solunum enziminde, 40 amino asidin yeri değişse bile enzim işlevi değişmeden kalabilir.

===========BİR POLİPEPTİT (PROTEİN) ZİNCİRİNİN SENTEZLENMESİ===========

DNA’dan mRNA şeklinde kopya edilen kalıtsal bilgi , protein sentez düzeneği ile amino asit dizilimine çevrilir. Bu çevrimi “Translasyon”denir.
Protein sentezi , çekirdekli hücrelerde özellikle çekirdeğin dışında , yani sitoplazmada meydana gelir. Bununla beraber belirli koşullar altında çekirdekte de protein sentezi yapıldığı gösterilmiştir. Sitoplazmik protein sentezi , endoplazmik retikuluma bağlı ya da serbest polizomlar üzerinde gerçekleştirilir. Bunun dışında mitokondriler ve klorolapstlar , kendi özel ve bağımsız protein sentez sistemine sahiptirler. Bunların protein sentezi , sitoplazmanın protein sentez aktivitesini yükseltebilir. Mitokondrilerin protein sentez düzeneği , özellikle kanserli dokularda belirli olarak değişmiştir.
Peptit sentezinde ilk adım , amino asitlerin sitoplazma içerisindeki bir enzim (sentetaz)sistemi ile uyarılmasıdır. Her aminoasit çeşidini uyaran özel bir enzim bulunur. Enzim ilk olarak aminoasit(AA)ve ATP’yi katlizleyerek , aminoasit adenilik asit bileşimine (AA-AMP)döndürür; ortaya ayrıca pirofosfat çıkar. Aynı enzim , aminoasidin kendine özgü tRNA’ya bağlanmasını da sağlar ve sonuçta tRNA-aminoasitle , serbest adenilik asit ortaya çıkar.
mRNA’nın üzerindeki bilgiye göre aminoasitlerin dizilmesi , aminoasit-tRNA bağlanmasını özgüllüğüyle sağlanabilir. Öyle ki , örneğin , bir sistein ile onun spesifik tRNA’sı (sistein-tRNAsis) birbirine bağlanırsa ve daha sonra sistein alanine çevrilirse; alanin,aynı transfer RNA’ya bağlı kalır, yani bu kompleks alanin-tRNAsis olur. Bu molekül ikilisi , protein sentez sistemine eklendiğinde , peptit zincirinde sisteinin bulunması gereken bütün yerlere , alaninin yerleştiği görülür. Bu deneme protein zincirindeki , aminoasitlerin yerine dikte ettiren sistemin , spesifik-tRNA ‘kar olduğunu , buna bağlı aminoasitlerin hiçbir rol oynamadığını gösterir. Ancak kendi özel tRNA’sına bağlı aminoasitler ribozoma transfer edilir.
Ribozomların göevi , aminoasit-tRNA’nın ve büyüyen polipeptit zincirinin yönünün yönelimini belirli özellikler içinde sağlamaktır.Ancak bu şekilde kalıp üzerindeki genetik kod doğrulukla okunabilir.Bu ribozomda bir defada yalnız tek bir polipeptit zinciri oluşur.Protein sentezi için gerekli kalıp mRNA dır ve iki kollu DNA’nın yalnız tek bir kolunda meydan gelir.Bu mRNA çekirdeği terk ederek sitoplazmaya geçer ve orada ribozomlarla birleşir.Farklı hücrelerdeki ribozomların , kütleleri , rRNA’larını proteinlerine göre oranları , rRNA’larının oluşumu ve bileşimi farklıdır ; Fakat genel yapıları bakımından benzerlik gösterirler.
mRNA ancak ribozomlarla temasa geçtiği zaman okunabilir. Bu kontak yeteneğini ise ancak ikincil yapı (sarmal yapı) göstermeyen (iplik şeklinde olan) ribonükleik asitler sahiptir.Keza moleküllerinin sadece bir kısmı çift kollu yapı gösteren çekirdek asitleride messenger özelliği göstermez.Kontak işleminin yapılmasında , ribozom aktif bir partnerdir ve bilgi seçme yeteneği vardır.Öyle ki , ribozomlar ile homolog mRNA’lar arasında bir özelleşme vardır.Bitkisel virüslerden elde edilen RNA’lar E.coli ribozomlar tarafından normal koşullar altında messenger olarak , kabul edilmezler.Çünkü her ikisi homolog değildir.(aynı kökenden gelmemişlerdir)
Ribozomlar 1 M NH4 Cl’i bir ortamda yıkanırlarsa bu özgüllüklerini yitirir.Bu yıkanma sırasında f1 ,f2, f3 faktörleri diye adlandırılan proteinleri ortama verirler.f3 faktörü , homolog mRNA’nın (aynı kökten gelmiş gruplardaki mRNA) tanınması için özgülleşmiştir ve “bağlayıcı faktör” olarak adlandırılır.Bu faktör , mRNA’nın sedimantasyon sabitesi 30 S olan serbest ribozomal alt birimine bağlanmasını katelizer.

30 S + mRNA 30 S / mRNA

Heterolog messenger olarak adlandırılan , poliadenilik asit ve poliurudilik asit gibi monoton polinükleotit dizelerinden meydana gelmiş yapay mRNA’lar ancak tuz derişiminin yüksek olduğu ortamlarda , ribozomlar tarafından kabul edilirler.Bu durumda bağlayıcı faktörün bulunmasına artık gerek duyulmaz.
Protein sentezi özellikle tavşanların sadece tek bir protein yapan , yani hemoglobin sentezleyen , retikulosit hücrelerinde , oldukça ayrıntılı olarak çalışılmıştır.Beş veya daha fazla sayıda ribozom birbirlerine bir mRNA aracılığıyla bağlanmışsa , yani “Poliribozom” şeklinde iseler daha etkili olarak protein sentezlerler.Yapılan araştırmalarda , tek tek halde bulunan ribozomların , poliribozomların bir ucuna bağlandıkları , mRNA boyunca yavaş yavaş hareket ettikleri ve bu hareketleri sırasında , eklenen uygun aminoasitlerle taşıdıkları polipeptit zincirinin büyüdüğü görülür.Böylece ribozomların mRNA boyunca bilgiyi okuyarak gittiği görülür.mRNA’nın tüm şeridi okuduktan sonra , ribozom , mRNA zincirinin ucundan ayrılır ve yeni bir mRNA’ya doğru hareket eder.
Bir genden bir dakika içinde ortalama bir mRNA çıkar ve sitoplazmada ortalama 240 dakika yaşar. Bu demektir ki , hücrede 240 sayısı sabittir.Bir mRNA’dan yapılan enzim sayısı ise daha azdır.Çünkü protein sentezi daha yavaş yürür.(her beş dakikada bir tane). Dolayısıyla enzimlerin ortalama ömrü uzamıştır.(20 saat kadar)Buna göre bir mRNA’dan 20 * 60/5 = 1200/5 = 240 enzim meydana gelir.Hücrede 240 mRNA bulunduğundan , enzim sayısı240 * 240 =57.600 enzimdir.Dolayısıyla DNA şifresi mRNA ile sadece kopya edilemez aynı zamanda onun aracılığıyla da çoğalmış olur.Bir mRNA aynı anda iki ribozoma kalıplık yapabilir ; öyle ki , molekülün bir ucu protein sentezini bitirirken , öbür ucu diğer bir ribozoma bağlanmış ve protein sentezini başlatmış olabilir.Büyüyen peptit zinciri her zaman orijinal ribozomuna bağlı olarak kalır , diğer bir ribozoma transferi söz konusu değildir.Replikasyonun , gen transkripsiyonunun ve protein sentezinin tüm işleyişi , pürin ve pirimidin baz çiftleri arasındaki zayıf hidrojen bağlarına göre düzenlenir.Bu bağların özgüllüğü , işleyişin doğru yürümesini sağlar ve herhangi bir yanlışlığın olma olasılığı %0.1 ‘den çok daha azdır.
mRNA’daki şifreye göre binlerce aminoasidin birleşmesinden polipeptit zincirleri meydana gelmektedir.Ne bir fazla ne bir eksik aminoasit eklenebilir. Aksi taktirde canlının alışık olmadığı proteinler oluşur ve bu da antikor oluşumuna neden olur.(allerjik tepkimeler meydana getirerek). Bunun için ayrıca bir ‘Kontrol Mekanizması’ vardır. Eğer protein sentezinde bir aminoasit bulunmazsa ya da yanlış düzenlenirse , sentez çok defa devam etmez ve genellikle protein temel elemanlarına kadar yeniden parçalanır. Bu yıkılım , enzimler tarafından yapılır. Bir protein sentezinin tamamlanabilmesi için , ribozomun son kontrolünü yapıp , sağlam vermesi gerekir. Hatta mRNA bozuk olduğunda , mRNA’nın kendisi yok edilir. Bir gen tarafından devamlı bozuk mRNA çıkarılıyorsa , çok defa , o genden gelen bütün mRNA’lar toplanıp sitoplazmada yok edilir ya da herhangi bir şekilde çıkmaları önlenir. Her peptit bağının kuruluşu bir ATP , yani 7.300 kaloriye gereksinme gösterilir. Bu nedenle , yanlış sentezlenmeler büyük enerji kabına neden olacağı gibi , parçalanmalarından meydana gelen fazla enerji de hücreleri öldürebilir.