Proteinler; karbon (C), hidrojen (H), oksijen (O) ve azot (N) elementlerinden oluşur. Bazı proteinler yapılarında bu elementlerin yanı sıra kükürt (S) elementi de bulundurur. Proteinlerin yapı birimleri amino asitlerdir.
Şekilde görüldüğü gibi bir amino asitin yapısı karbon (C) atomuna bağlı sabit ve değişken gruplardan oluşur. Sabit grup hidrojen atomu, amino grubu ve karboksil grubundan oluşur.
Bunlar bütün amino asit çeşitlerinde aynıdır. Değişken veya radikal grup ise amino asitlerde farklılık gösterir. Amino asitlerin çeşitliliğini radikal grup belirler. Amino asitler amfoter özelliğe sahiptir. Yani asitler karşısında baz, bazlar karşısında da asit gibi davranırlar. Yapısı ve işlevi farklı olan binlerce protein, 20 farklı amino asitin farklı sayı ve dizilişle biraraya gelmesiyle oluşur. Bitkiler bu 20 çeşit amino asitin tamamını üretebilir. İnsanlar ise 12 çeşit amino asiti dönüşüm reaksiyonları ile karaciğerde üretirken 8 çeşit amino asiti üretemezler. İnsanların üretemediği bu amino asitlere temel (esansiyel = zorunlu) amino asitler denir.
İnsanlar temel amino asitleri besinlerle hazır almak zorundadır. Ayrıca son yıllarda yapılan araştırmalarda 2 yeni aminoasitin varlığı tespit edilmiştir. Genellikle hayvansal besinlerle alınan proteinler üstün kalitelidir. Bunun sebebi hayvansal proteinlerin yapısında temel amino asitlerin yeterli miktarda bulunmasıdır. Bitkisel besinlerle alınan proteinler ise temel amino asitleri az içerdiği için düşük kaliteli proteinlerdir.
Şekilde görüldüğü gibi bir amino asitin karboksil grubundaki hidroksil ile diğer amino asitin amino grubundaki hidrojeninin birleşmesi ile peptit bağı oluşur. Protein oluşumunu sağlayan bu tip reaksiyonlar peptitleşme olarak bilinir. Her peptitleşme reaksiyonu sonucunda 1 molekül su açığa çıkar. İki amino asitin birleşmesiyle dipeptit, üç amino asitin birleşmesiyle tripeptit, çok sayıda amino asitin birleşmesiyle polipeptit oluşur. Proteinler genellikle birden fazla polipeptit zincirinden oluşur. Protein sentezi tüm canlılarda ribozom adı verilen organellerde gerçekleşir.
Uygun olmayan sıcaklık, pH, basınç ve yoğun tuz çözeltisi proteinlerin üç boyutlu özgün yapısını bozabilir. Bu duruma denatürasyon denir. Denatürasyona uğramış proteinler genellikle eski hâline dönemez. Örneğin yumurta pişirildiğinde yapısındaki protein değişime uğrar yani denatüre olur. Proteinler, karbonhidrat ve yağlardan farklı olarak DNA molekülündeki şifrelere göre sentezlenir. Canlılardaki DNA yapısının birbirinden farklı olması; üretilen proteindeki amino asitlerin sayı, çeşit ve dizilişinin de farklı olmasına sebep olur.
Proteinlerin Canlılar İçin Önemi
- Aktin ve miyozin adlı proteinler, kasların kasılıp gevşemesinde görev alır.
- Fibrinojen adlı protein, kanın damar dışında pıhtılaşmasında görev alır.
- Mikroplara karşı vücudun savunmasında görevli olan antikorlar, protein yapılıdır.
- Kandaki oksijen (O2) ve karbondioksitin (CO2) taşınmasında görevli olan hemoglobinin yapısına katılır.
- Enzim ve hormonların yapısına katılarak düzenleyici olarak iş yapar.
- Keratin proteini; saç, tırnak, kıl ve derinin yapısına katılır.
- Protein bakımından yetersiz beslenme sonucunda büyüme yavaşlar, bağışıklık sistemi zayıflar, yaralar geç iyileşir, vücut su toplar yani ödem oluşumu gözlenir.
- Glikozun proteinlerle birleşmesi sonucunda oluşan glikoproteinler, hücre zarının yapısında bulunur. Glikoproteinler hücrelerin birbirini tanımasını sağlayan moleküllerdir.
- Karbonhidrat ve lipit depolarının tükendiği uzun süreli açlık durumlarında proteinler enerji kaynağı olarak kullanılır.
- Proteinler canlı hücrelerin yapımına katıldığından enerjiye dönüşümü en son sırada gerçekleşir. Karbonhidratlar ise enerjiye dönüşen en hızlı organik moleküllerdir.
