Proteinler organizmaların başlıca yapı malzemesidir. Farklı proteinler farklı işlevlere sahiptir. Eğer vücudu bir bina gibi düşünürsek, binada bulunan demir, tuğla, çimento, pencere ve asansör gibi malzeme ve aksamların her birini organizmada bir protein gibi kabul edebiliriz.
Proteinler ağırlıkla karbon (C), hidrojen (H), oksijen (O), azot (N) ve kükürt (S) elementlerinden oluşmaktadır. Bununla birlikte, proteinlerin yapısında fosfor (P), demir (Fe), bakır (Cu) ve çinko (Zn) da bulunabilmektedir.
Proteinlerin yapıtaşları amino asitlerdir. Sadece amino asitten oluşan proteinler olduğu gibi karbonhidrat ve yağ gibi farklı moleküller de içeren proteinler bulunmaktadır.
Amino asitler
Doğada 200’e yakın amino asit tespit edilmekle birlikte, genellikle bu amino asitlerden 20 tanesi proteinlerin yapısında yer almaktadır.
Amino asitler, yapılarında en az bir adet karboksil grubu (-COOH) ve en az bir adet amino grubu (-NH2) içeren (Prolin imino grubu (–NH) içermektedir), karbon zincirinden oluşmuş moleküllerdir. Zincirdeki karbon sayısı amino asidin çeşidine göre genellikle 2 – 11 arasında değişmektedir.
En basit yapıya sahip amino asit olan glisin, 1 karbon atomuna bir karboksil grubu ve amino grubunun bağlanmasından ibarettir ve 2 karbon atomu içermektedir.
Bir amino asidin karboksil grubu ile diğer amino asidin amino grubu arasında peptit bağı kurularak birleşme sağlanır.
Bu şekilde iki amino asidin birleşmesi sonucu oluşan yapıya dipeptit, üç amino asidin peptit bağı ile bağlanması ile oluşan yapıya tripeptit denilmektedir. Amino asitler bu şekilde peptit bağı kurarak peptitleri oluşturmaktadırlar.
Proteinler, genellikle 100 veya daha fazla amino asidin birleşmesi ile oluşan peptitlerdir. Bununla birlikte, kimi proteinler 100’den daha az amino asit içermektedir.
Bir proteinin içerdiği amino asit sayısı, zincir uzunluğu ve sırası o proteini üreten organizmanın DNA’sında kodludur. Proteinlerin canlıya özgü oluşu da bundan dolayıdır.
Amino asitlerin birleşerek zincir halini aldığı yapı proteinlerin “primer yapısı”dır. Ancak bu yapı düz zincir halinde kalmaz; zincirdeki amino asitler birbirleri ile etkileşir ve bu etkileşim sonucu zincirde kıvrımlar meydana gelir.
Etkileşim sonucunda genelde oksijen ve azot arasında hidrojen bağları kurulur. Genellikle 4 amino asitte bir kıvrım gerçekleşmektedir.
Sonuç itibari ile protein bir heliks yapısı kazanır ki; proteinlerin bu yapısına “sekonder yapı” denilmektedir. Miyosin, keratin ve epidermin gibi proteinler sekonder yapıdadır.
Sekonder yapının oluşmasını sağlayan hidrojen bağları zayıf bağlardır, ancak yapıda çok fazla miktarda hidrojen bağı kurulması sekonder yapıyı stabil kılmaktadır.
Bununla birlikte, zincirin kıvrım yerlerinde kükürt içeren iki amino asit karşılıklı denk gelirse bu iki amino asit arasında disülfit bağı (S-S) da kurulmaktadır.
Sekonder yapıda disülfit bağının bulunması yapıyı çok daha sağlam hale getirmektedir. Genel olarak proteinler β-plakalı ve α-heliks olmak üzere iki farklı şekilde sekonder yapı göstermektedir.
Oluşan sekonder yapı da kendi içerisinde hidrojen bağları, disülfit bağları, van der Waals bağları ve hidrofobik etkileşimler göstererek daha karmaşık bir yapıya bürünür. Proteinlerin bu yapısına “tersiyer yapı” denilmektedir. Globüler proteinler genellikle tersiyer yapı göstermektedir.
Birden fazla polipeptit zinciri, söz konusu etkileşimlerle bir araya geldiğinde ise “kuarterner yapı” ortaya çıkmaktadır. Hemoglobin, kuarterner yapıdaki bir proteindir.
Görsel: Open Oregon – Protein Structure, CC BY 4.0
Doğal olarak her protein içerdiği amino asit sayısına göre, farklı molekül ağırlıklarında olmaktadır. İnsülin 6.000 Da ağırlığında iken, üreaz 480.000 Da ağırlığındadır.
Proteinlerin Sınıflandırılması
Proteinler farklı parametrelere göre sınıflandırılabilmektedir. Bu sınıflandırmalar şu şekildedir;
I) Konfigürasyon tipine göre proteinler;
1. Fibröz proteinler; Suda çözünmeyen çubuk şekilli proteinlerdir. Kollajen, keratin, elastin, tropomiyozin örnek olarak verilebilir.
2. Globüler proteinler; Suda çözünebilen yuvarlak şekilli proteinlerdir. Serum albümini, hemoglobin, enzimler, antikorlar, hormonlar örnek olarak verilebilir.
II) Kimyasal kompozisyonuna göre proteinler;
1. Basit proteinler; Hidrolize uğradıklarında açığa yalnızca amino asit ve türevleri çıkan proteinlerdir. Albüminler, globülinler, glutelinler, prolaminler, protaminler, histonlar, kollajen, keratin, fibrin, miyosin, elastin, epidermin örnek olarak verilebilir.
2. Bileşik proteinler; Hidrolize uğradıklarında amino asit ve türevlerinin dışında da maddeler açığa çıkaran proteinlerdir. Fosfoproteinler, lipoproteinler, glikoproteinler, nükleoproteinler, kromoproteinler, metaloproteinler örnek olarak verilebilir.
III) İşlevlerine göre proteinler;
1. Enzimler; amilaz, laktaz örnek olarak verilebilir.
2. Yapısal; glikoproteinler, lipoproteinler örnek olarak verilebilir.
3. Kontraktil; myosin, aktin, tubulin örnek olarak verilebilir.
4. Hormonlar; insülin, büyüme hormonları örnek olarak verilebilir.
5. Taşıyıcı; hemoglobin, transferrin, serum albümini örnek olarak verilebilir.
6. Depo; hordein, gliadin örnek olarak verilebilir.
7. Koruyucu; antikorlar, immünoglobulinler örnek olarak verilebilir.
8. Toksik; yılan zehri, risin örnek olarak verilebilir.
Kaynakça
Saldamlı, İ. (Ed.). (2021). Gıda Kimyası. Hacettepe Üniversitesi Yayınları.
Bilişli, A. (2012). Gıda Kimyası. Sidas Medya.
Gökalp, H. Y., Nas, S., & Certel, M. (2002). Biyokimya-I: Temel Yapılar ve Kavramlar. Pamukkale Üniversitesi Mühendislik Fakültesi.
Aksoy, M. (Ed.). (2022). Beslenme Biyokimyası (7. baskı). Ankara Nobel Tıp Kitabevleri.
Alberts, B., Hopkin, K., Johnson, A. D., Morgan, D., Raff, M., Roberts, K., & Walter, P. (2023). Essential Cell Biology (6th ed.). W. W. Norton & Company.
Raymond, J. L., & Morrow, K. (2023). Krause ve Mahan Besin ve Beslenme Bakım Süreci (16. baskı; G. Akbulut, Çev. Ed.). Nobel Tıp Kitabevleri.
Callahan, A., Leonard, H., & Powell, T. (2022). Nutrition: Science and Everyday Application (2nd ed.; Protein Structure). Lane Community College / Open Oregon Educational Resources.
Bu yazıyı da okumak isteyebilirsiniz; Proteinler; Vücuttaki Görevleri, Kalitesi ve Günlük İhtiyaç
Halil İbrahim Akgül
Halil Ibrahim Akgul, Ph.D., is an Assistant Professor of Food Engineering at Bayburt University, where he works in the Division of Food Sciences within the Faculty of Engineering. He received his B.Sc. in Food Engineering from Akdeniz University in 2010, followed by an M.Sc. and a Ph.D. in Food Engineering from Atatürk University in 2015 and 2020, respectively. His formally recognised academic fields are Food Sciences and Engineering, Food Technologies, Dairy and Dairy Products Technology, and Food Microbiology.
Dr. Akgul has more than fifteen years of professional, research, and academic experience in food science. Between 2011 and 2013, he worked as the food engineer responsible for operations at the Pilot Dairy and Bread Factory of Atatürk University’s Directorate of Agricultural Enterprises. This industrial experience, combined with his subsequent academic research, gave him extensive practical and scientific knowledge of milk processing, dairy production, food quality, hygiene, and product development.
His research is primarily focused on milk and dairy products, dairy microbiology, starter cultures, lactic acid bacteria, exopolysaccharides, butter technology, and the physicochemical, microbiological, sensory, and nutritional properties of foods. His studies have examined the quality and fatty-acid composition of traditional butter, aroma formation in butter produced with different starter cultures, raw-milk quality, the characterisation and antioxidant activity of bacterial exopolysaccharides, traditional dairy products such as çökelek and karın kaymağı, colostrum powder, and the use of fruit-derived ingredients in ice cream production.
His academic record includes peer-reviewed research articles published in national and international journals, including Mljekarstvo, Acta Scientiarum Technology, the Journal of Food Safety and Food Quality, the International Journal of Food Engineering, the Atatürk University Journal of Agricultural Faculty, and ATA Food Journal. Four of the research articles currently listed in his university profile were published in SCI-Expanded-indexed journals. He has also contributed to twelve national and international conference papers and presentations covering dairy products, food microbiology, butter quality, fatty-acid composition, starter cultures, exopolysaccharide-producing bacteria, colostrum, traditional foods, and functional ice-cream formulations.
Dr. Akgul has participated as a researcher or adviser in eleven completed scientific and applied research projects. These projects have addressed the modernisation of pilot dairy-processing facilities; the production and quality characteristics of colostrum powder; the physicochemical and microbiological quality of butter and raw milk; the identification of exopolysaccharide-producing lactic acid bacteria; the development and production optimisation of starter cultures for mould-ripened cheese; the standardisation of traditional dairy products; and the use of sloe berry and persimmon fibre in ice-cream production.
His teaching experience spans undergraduate, associate-degree, and graduate education. The courses he has taught include Food Chemistry, Analytical Chemistry, General Chemistry, Organic Chemistry, Fermented Dairy Products Technology, Butter Production and Processing Technology, Healthy Living and Nutrition, Organic Agriculture and Food, Popular Science, Digital Literacy, and Information Technologies. Through these courses, he combines fundamental food chemistry and engineering principles with dairy technology, nutrition, scientific literacy, and the practical communication of scientific knowledge.
He is the founder and Editor-in-Chief of Gıda ve Sağlık, a multilingual digital publication devoted to food, nutrition, health, food chemistry, food microbiology, and culinary science. Through this platform, he draws upon his academic background, teaching experience, research activity, and practical knowledge of food production to present scientifically grounded information in a detailed and accessible form for an international readership.