Proteinlerin yapılarında karbon, hidrojen, oksijen ve azot atomları bulunur. Genellikle kükürt ve fosfor elementlerini de içerirler. Proteinler hücredeki en büyük ve en karmaşık yapılı moleküllerden birisidir. Bu moleküllerin bazıları hücrenin yapısına katılırken (yapısal protein) bazıları hücredeki kimyasal tepkimeleri hızlandırarak metabolizmayı düzenleme işlevi görür (enzimler). Proteinler ayrıca uzun süreli açlıkta enerji kaynağı olarak da kullanılabilir. Proteinlerin yapı taşları amino asitlerdir. Her bir amino asitte temel karbon atomuna bir karboksil grubu (COOH), bir amino grubu (NH2), hidrojen atomu ve bir radikal grubu (R) bağlanmıştır. Radikal, değişken grup demektir. Bilinen 20 çeşit amino asitten her birinin R grubu diğerinden farklıdır. Böylece birbirinden farklı 20 çeşit amino asit oluşur. Örneğin R grubu yerine H gelirse glisin, CH2OH gelirse serin adı verilen amino asitler oluşur.

Amino asitler proteinleri oluşturmak için birbirlerine peptit bağları ile bağlanırlar. Bir amino asitteki karboksil grubunun hidroksili (OH^–), diğer amino asitteki amino grubunun hidrojeni (H) ile birleşir. Bu arada bir molekül su açığa çıkar ve peptit bağı oluşur. İki amino asit birleşirse oluşan bileşik dipeptit, üç amino asit birleşirse tripeptit, çok sayıda amino asit birleşirse polipeptit adını alır.

Proteinler yüzlerce amino asitin aralarından birer molekül su çıkararak birleşmesiyle oluşur. Gerektiğinde proteinler hidrolizle yapı birimleri olan amino asitlere ayrışabilir.

Hücrede protein sentezi ribozom denilen organelde gerçekleşir. Protein sentezi sırasında amino asitlerin dizilişini DNA belirler.

Dikkat: Amino asitlerin çeşiti, sayısı ve dizilişlerinin farklı olması, her canlıdaki protein çeşitlerinin de birbirinden farklı olmasına yol açar.

İki tür arasındaki protein benzerliği, onların akrabalık derecelerini ortaya koyar. Yakın akraba türler arasındaki protein benzerliği, uzak olanlardan daha fazladır. Doku ve organ nakillerindeki başarısızlık, genellikle protein uyuşmazlığın- dan kaynaklanır. Hücrede özel bir protein sentezlenirken, o proteinin yapısına katılan tüm amino asit çeşitlerinin yeterli miktarda bulunması gerekir. Bitkiler ihtiyaç duydukları amino asitlerin tümünü sentezleyebilirken, hayvanlar sentezle- yemez. İnsan vücudunda sentezlenemeyen 8 çeşit amino asit bulunur. Bunların besinlerle dışarıdan alınması gerekir.

Dikkat: Vücutta üretilemeyen amino asitlere “temel (esansiyel) amino asitler” denir.

Proteinler besin olarak alındığı zaman önce sindirim sisteminde hidrolizle amino asitlere dönüştürülür. Bu amino asitler kana geçer ve kan yoluyla vücudun tüm dokularına taşınır. Bu şekilde temel amino asit ihtiyacı da karşılanmış olur. İnsan dokuları daha sonra besinlerle aldığı bu amino asitleri kendine özgü proteinleri sentezlemek için kullanır.

Her tip proteinin kendine özgü üç boyutlu bir yapısı vardır. Sıcaklık, pH, tuz derişimi gibi etkenler değişirse, protein çözülür ve üç boyutlu yapısını kaybeder. Bu olaya denatürasyon adı verilir. Pişirilme sırasında yumurtanın katılaşması ve beyaza dönüşmesi ısı etkisiyle gerçekleşen bir denatürasyon örneğidir. Denatürasyona uğramış proteinler biyolojik işlevlerini kaybederler. Bazı durumlarda bir protein denatüre edildikten sonra, denatürasyona yol açan etkenin ortam- dan uzaklaştırılmasıyla işlevsel biçimine tekrar geri dönebilir. Bu olay renatürasyon olarak adlandırılır.

Proteinlerin Canlılar İçin Önemi

• Vücut dokularının onarım ve yapımında kullanılırlar.
• Enzim ve hormon gibi yaşamsal olayları düzenleyen moleküllerin yapısına katılırlar.
• Tırnak, kıl ve derideki yapısal proteinler vücuda desteklik sağlarlar.
• Kanın pıhtılaşmasında rol oynarlar. Çünkü pıhtılaşmayı sağlayan fibrinojen molekülü protein yapılıdır.
• Vücuttaki asit-baz dengesini korumada rol oynarlar. Çünkü proteinleri oluşturan amino asitlerin amino grubu bir baz gibi, karboksil grubu da bir asit gibi davranır (amfoterlik özelliği). Böylece hücrede meydana gelen pH değişiklikleri tamponlanmış olur.
• Alyuvarlardaki hemoglobinin yapısında bulundukları için oksijenin dokulara taşınmasında görev yaparlar.
• Vücutta bağışıklığın sağlanmasında görev yaparlar. Çünkü mikroplara karşı vücudun savunmasında görevli antikorlar proteinden yapılmıştır.
• Albumin ve globulin gibi kan proteinleri kan plazmasının ozmotik basıncını dengelemede rol oynarlar.
• Kasların kasılmasında görev alırlar. Çünkü kasların kasılıp gevşemesinden sorumlu olan aktin ve miyozinler protein yapılıdır.
• Hücre zarının yapısına katılırlar ve madde geçişlerinde görev yaparlar.
• Uzun süren açlık durumunda (karbonhidrat ve yağlar tükendikten sonra) enerji kaynağı olarak kullanılırlar.

İnsan vücudunda önemli bir protein deposu bulunmaz. İhtiyaçtan fazla alınan proteinler vücutta karbonhidrat ve yağa dönüştürülerek depo edilir. Besinlerle alınan protein miktarı az olduğunda protein yetersizliği görülür. Protein yetersizliğinde ortaya çıkan belirtilerin bazıları aşağıda verilmiştir.

• Büyüme yavaşlar ve zamanla durur.
• Zihinsel gelişim geriler.
• Bağışıklık sistemi zayıflar.
• Yaralar geç iyileşir.
• Alyuvar yapımında bozukluklar ortaya çıkar.
• Karaciğer işlevinde bozukluklar ortaya çıkar ve siroz hastalığı daha fazla görülür.
• Vücutta su toplanır (ödem).

Protein fazlalığı da bazı sağlık sorunlarına yol açabilir. Aşırı protein tüketimi böbrek taşlarının oluşumuna ve böbreğin işlevinin bozulmasına neden olabileceği gibi eklemlerde gut hastalığına da yol açabilmektedir.

Protein Bakımından Zengin Besinler

Besinlerle aldığımız proteinler hayvansal ve bitkisel kaynaklı olabilir. Hayvansal kaynaklı proteinler süt, yoğurt, peynir, tüm et çeşitleri, yumurta gibi besinlerde bulunur. Bitkisel kaynaklı proteinler soya fasulyesi, kuru fasulye, fındık, fıstık, badem, ceviz ve tahıl gibi besinlerde yer alır. Genellikle hayvansal besinlerden elde edilen proteinler, temel amino asitleri yeterince içerdiği ve kolay sindirildiği için üstün kaliteli olarak değerlendirilir. Bitkisel besinlerden sağlanan proteinler, temel amino asitleri az bulundurduğu ve zor sindirildiği için düşük kalitelidir.

Yeni Nesil Çözümlü Örnek Test Soruları

Soru 1:
Bir öğrenci, laboratuvarda proteinlerin varlığını test etmek için biüret çözeltisi kullanmıştır. Protein içeren bir örneğe biüret çözeltisi ekledikten sonra çözeltinin mor renge dönüştüğünü gözlemlemiştir.

Bu deneyde aşağıdaki sonuçlardan hangisi doğrudur?
A) Örnek yağ içermektedir.
B) Örnek sadece karbonhidrat içermektedir.
C) Örnek protein içermektedir.
D) Örnek glikoz içermektedir.
E) Örnek vitamin içermektedir.

Çözüm:
Cevap: C)
Biüret testi, proteinlerin varlığını tespit etmek için kullanılan bir kimyasal testtir. Mor renk oluşumu, proteinin varlığını gösterir.

Soru 2:
Proteinler, vücuttaki birçok önemli biyolojik süreçte görev alır. Aşağıdaki fonksiyonlardan hangisi proteinlere ait değildir?
A) Enzim olarak biyokimyasal reaksiyonları hızlandırmak
B) Enerji depolamak
C) Hücrelerin yapısal bir parçası olmak
D) Hormon olarak vücut fonksiyonlarını düzenlemek
E) Antikor olarak bağışıklık sistemini desteklemek

Çözüm:
Cevap: B)
Proteinlerin temel görevi enerji depolamak değildir. Enerji kaynağı olarak karbonhidratlar ve yağlar kullanılır. Proteinler daha çok yapısal, enzimatik, hormon ve antikor işlevleri ile bilinir.

Soru 3:
Bir hücrede protein sentezi sırasında aşağıdaki moleküllerden hangisi doğrudan kullanılır?
A) Yağ asitleri
B) Glikoz
C) Amino asitler
D) Nükleotitler
E) Lipitler

Çözüm:
Cevap: C)
Proteinler amino asitlerin bir araya gelerek oluşturduğu uzun zincirlerden meydana gelir. Protein sentezi sırasında amino asitler, ribozomlarda bir araya gelerek protein oluşturur.

Soru 4:
Proteinlerin yapısında yer alan elementler arasında aşağıdakilerden hangisi bulunmaz?
A) Karbon
B) Hidrojen
C) Oksijen
D) Azot
E) Fosfor

Çözüm:
Cevap: E)
Proteinler karbon, hidrojen, oksijen ve azot içerirler. Bazı proteinlerde kükürt de bulunabilir, ancak fosfor genellikle proteinlerin yapısında yer almaz.

Soru 5:
Proteinlerin yapısal özelliklerinden biri olan “primer yapı” aşağıdaki hangi tanıma uyar?
A) Proteinlerin üç boyutlu katlanma şeklidir.
B) Proteinlerin amino asit dizilimidir.
C) Proteinlerin fonksiyonel yapısıdır.
D) Proteinlerin hücre zarında yerleşimiyle ilgilidir.
E) Proteinlerin pH ve sıcaklık değişimine gösterdiği tepkidir.

Çözüm:
Cevap: B)
Primer yapı, bir proteinin amino asit dizilimidir. Bu dizilim, proteinlerin fonksiyonunu ve yapısını belirler.