Amino asitler proteinlerin yapıtaşlarıdır. Yapılarını oluşturan temel elementler karbon, hidrojen, oksijen ve nitrojendir.

Proteinler kaynaklarına göre farklı Amino asitleri farklı miktarlarda element içerirler. Doğada 300 kadar farklı amino asit bulunmakla birlikte, bunların standart amino asitler diye bilinen 20 tanesi, DNA tarafından kodlanan ve proteinleri oluşturan birimlerdir.

Proteinler DNA daki kalıtsal şifreye göre sentezlenir. Bu şifre amino asitlerin sayısı, sıralanışı ve tekrarlanışını belirler. İnsan vücudustandart amino asitlerin 8 tanesi dışında hepsini sentezleyebilmektedir. Vücudun bu 8 amino asiti sentezleyememesin sebebi vücutta bununla ilgili gen–enzim sistemi bulunmamasıdır. Amino asitler; hormonlar, enzimler, antikorlar, kas, göz, proteinleri gibi sayısız proteinlerin sentezinde rol alırlar.

Amino Asitlerin Yapısı

Temel amino asitler olarak adlandırılan 20 amino asitlerde ortak olan yapılar;

  • Bir C (karbon) atomuna bağlı olarak;
  • H (hidrojen),
  • Karboksil grup (-COOH)
  • Amino grup (-NH2)
  • Değişken Yan zincirler (R=Akil grup)’dir.

Amino asitler birbirlerine amino ve karboksil gruplarıyla bağlanır. Bir amino asitin karboksil taşıyan karbon atomu ile diğer aminoasidin amino grubundaki azot atomu arasında bir peptitbağı oluşur ve su açığa çıkar.

Peptid bağı oluşumu

Proteinler çok sayıda aminoasidin birleşmesinden oluşur. İki amino asitin birleşmesinden dipeptit oluşur. Eğer üç sayıda amino asitbirleşmise tripeptit ve çok sayıca amino asitbirleşmişse polipeptit meydana gelir.

Proteinler düz amino asitzincirlerinden meydana gelmesine rağmen oldukça karmaşık yapılara sahiptir. Bunun nedeni zincirdeki bazı amino asitlerin birbirleriyle ikinci veya üçüncü bir bağ yapmasından kaynaklanır.

Amino Asitlerin Sınıflandırılması

Amino asitlerin sınıflandırılması genellikle yan zincirlerin (R) gruplarının özelliklerine göre yapılmaktadır. Bunlar:

Alifatik yan zincirli amino asitler. Yapılarında amin ve karboksil grubu sayısı bir tanedir. Bunlara mono amino, mono karboksilik ya danötral amino asitler de denir.

  • Yan zincirinde hidroksil (-OH) grubu içeren amino asitler.
  • Yan zincirinde sülfür içeren amino asitler.
  • Asit grupları ve onların amidlerini taşıyan amino asitler.
  • Bazik gruplar taşıyan amino asitler.
  • Aromatik halka taşıyan amino asitler
  • İmino asittir.

Amino Asitlerin Özellikleri

 Fiziksel Özellikleri

  • Amino asitler tuz benzeri yapıları nedeniyle kristal yapıdadırlar ve genellikle suda çözünürler. Suda, asitlerde, alkalilerde kolay, etanolde az çözünürler. Dietileterde hiç çözünmezler. Prolin ve hidroksiprolin ise etanolde ve dietileterde çok çözünür. Polar karakterleri nedeniyle alkollerdeki çözünürlükleri düşüktür. Hidrofobik yapıda radikal gruplar içeren alanin, valin, lösin, fenila-lanin gibi amino asitlerin sudaki çözünürlüğü sınırlıdır. Eterde erimezler. Genel olarak amino asitler sulandırılmış asit ve alkalilerde erirler ve amino asit tuzlarını oluştururlar.
  • Amino asitlerin çözünme noktaları genelde yüksektir. Bundan dolayı da bir kısmı erime noktaları civarında parçalanır. Onun için çözünme noktaları kesin olarak belirlenemez. Genel olarak çözünme noktaları 200 °C nin üzerindedir. Bazen 300 °C üzerine de çıkabilir.
  • Amino asitler farklı tatlar verebilirler. Örneğin; triptofan, lösin tatsız; glisin tatlı; arginin acı; glutamik asitin sodyum tuzu et suyu tadındadır.
  • Amino asitler, amin grubu ile birlikte karboksil grubu taşıdıkları için çözeltilerinde, ortamın pH sına göre aynı zamanda hem asit, hem de baz reaksiyon gösterebilirler. Bu özelliği taşıyan maddelere amfoter (amphoter= amfilit) maddeler denir.
  • Amino asitler sulu çözeltilerinde elektiriksel yüklü moleküller haline gelirler. Amino asitlerin COOH grupları alkalik ortamlarda H iyonları vererek COO –(karboksilat anyonu) ve H+ iyonlarına dissosiye (bir bileşiğin sıvı durumda kendisini oluşturan pozitif ve negatif yüklü iyonlarına ayrışması )olur. NH2 grupları ise asit ortamda ise H iyonlarını alır ve pozitif yüklü NH3 gruplarına değişir. Fakat amino asitler kendilerine özgü bir pH derecesindeki çözeltile-rindene asit ne de alkali olarak reaksiyon göstermezler, yani asitlik ve alkalilik dereceleri birbirine eşit olurki bu noktaya izoelektrik noktası veya zwitterian adı verilir. Amino asitler,bu özelliklerinden yararlanılarak elektroforez yöntemi ile birbirlerinden ayrılırlar.
  • Genel olarak amino asitler izoelektrik noktaların bulun-uğu pH değerinde en az çözünme özelliğine sahiptirler. İzoelektrik noktalarında(Zwitterion) H iyonları, COOH grubundan, NH2 grubuna geçerler.Yani bir amino asit molekülünde, COOH grubu H iyonunu verdiği için negatif yük taşıyan bir COO-grubu, bu H’i aldığı için yükü pozitif olan NH3 grubu ile yan yana bulunur.
  • Amino asitler, izoelektrik nokta değerinden yüksek pH ortamında bazik anyon, düşük pH ortamında ise asit katyon şeklindedir.

  • Glisin dışındaki tüm amino asitlerin karbon atomu asimetriktir. Bu da optikçe aktif olmalarına neden olur. Bunlar polarize ışığın yönünü değiştirme yetene-ğinde olan maddelerdir. Yön değiştirme sola veya sağa olabilir. Polarize ışığı sağa çevirenler (+), sola çevirenler de (-) ile gösterilirler. D-gliser aldehite benzeyen amino asitlere D-amino asit, L-gliser aldehite benzeyenlere de L-amino asit denir.
  • Bitki ve hayvan organizmasındaki hemen hemen tüm karbonhidratlar D serisine ait olmasına karşın proteinlerdeki amino asitler L serisine aittirler.
  • Amino asitlerin maksimum UV absorbsiyonunuve floresans özelliğini farklı dalga boylarında gösterir. Proteinlerdeki yapısal değişimler, bu amino asitler üzerinden gözlenen absorbans ve floresans değişimleri takip edilerek belirlenebilmektedir.

Kimyasal Özellikleri

Aminoasit molekülünde 3 çeşit fonksiyonel grup mevcuttur. Bunlar, amino grupları, karboksil grupları ve R gruplarıdır. Yani her amino asit türüne ait özel atom grupları vardır. Buna göre amino asitlerin kimyasal özellikleri bu 3 gruba bağlıdır. Amino gruplarının reaksiyonları şunlardır:

Amino grubunun alkol ile inaktivasyonu

Sulu ortamlarda amino grubu H iyonunubağlayarak, pozitif yüklü NH3+ grubuna değişebilir. Alkollü ortamlarda ise amino grupları NH3 +gruplarına değişemez. Bu olaya amino gruplarının alkolile inaktivas-yonudenir. Amino asitler alkollü ortamlarda asityapıdadır.Bu nedenle amino asit çö-zeltilerine çok miktarda alkol eklendikten sonra diğer asitler gibi titre edilebilir.

Sörensen titrasyonu

Amino asitler nötral veya hafif alkalik çözeltilerde formaldehit ile reaksiyona girerek, 1 veya 2 molekül formaldehit elektriksel yük taşımayan amino grubu ile birleşir. Buşekilde mono veya dimetilol türevlerini meydana getirirler. Bundan sonra karboksil grubu standart alkali ile titre edile-bilir. Kullanılan alkali miktarı, mevcut karboksil miktarını gösterir. Biramino asit çözeltisinde bulunankarboksil grubunun bu şekilde tayin edilmesi yöntemine sörensen titrasyonu denir. Sörensen bu tepkimeyi bir çözeltide bulunan amino asit miktarının saptanmasında kullanmıştır.

Amino grubunun aromatik asitlerle bağlanması

Bir amino asit, alkali ortamda, aromatik asitlerin klorürleri ile reaksiyona girersearomatik asit artığı amino grubuna bağlanır. Bu şekilde aromatikasitlerin, amino asitlerle birleşmesinde çoğu zaman çözünmeyen maddeler meydana gelir. Örneğin; glisin, alkalik ortamda benzoil-klorür ile tepkimeye girerse, benzoil-glisin diğer adıyla hippurik asit meydana gelir.

Hippurik asit ot yiyen hayvanlarda idrarla atılan üreden sonra en önemli azotlu maddedir. Benzol türevleri, organizmada benzoik aside dönüşebildiklerinden ve bitkiler de benzol türevleri yönünden zengin olduklarından bitkisel besinlerle beslenmede, hippurik asit atılımı yüksek düzeyde olur.

Karbamino asit reaksiyonu

Bu reaksiyonda amino asitlerin amino grupları-na, karbondioksit bağlanarak karbamino asitleri meydana getirir. Karbamino asitler ısıtılınca tekrar karbondioksit ve amino asite parçalanır.

Kalsiyum ve baryumun diğer asitlerle yaptıkları tuzlar suda güç çözüldükleri halde, karbaminoasitlerle yaptıkları tuzlar, suda kolay çözülürler. Hemoglobin, CO2 ile karbamino asit meydana getirir. Bu CO2’nin dokulardan akciğerlere taşınmasında önemlidir.

Ninhidrin reaksiyonu

Bu reaksiyon çok düşük miktarlardaki amino asitleri belirlemede kullanılır. Amino asitler için önemli bir nitel tayin yöntemidir. Butepkime bir amino asidin 1 gramdan daha azına bile duyarlıdır. Çokhassas olması nedeni ile pratik önemi büyüktür.

Ninhidrin, amino asit ile reaksiyona girerse NH3 ve CO2 serbest hale geçer. Bir aldehit oluşur ve ninhidrinin indirgenmiş biçimi meydana gelir. Sonra indirgenmiş ninhidrin, reaksiyonda serbest hale geçen NH3 ile birlikte başka bir ninhidrin ile reaksiyona girer ve reaksiyon sonunda mavi renkli bir madde oluşur. Bu tepkime serbest amino gruplarının hepsi ile meydana gelebilir. Bu nedenle de amino asitler, peptidler ve proteinler bu tepkimeye olumlu yanıt verirler.

Nitrik asit reaksiyonu

Amino asitler nitrik asit ile reaksiyona girerlerse ami-no gruplarının azotu nitrik asidin azotu gibi serbest element haline geçer. Diğer taraftan amino grubunun yerine OH grubu girer. Bu reaksiyonda her amino grubuna karşılık bir molekül azot serbest hale geçer.

Betain reaksiyonu

Amino asitler zwitter iyon durumunda iken NH 3 + grubundaki 3 hidrojen yerine 3 CH3 grubu geçmekle betainler oluşur. Betain bir zwitteriondur.

Üramin asit reaksiyonu

Amino asitlerin amino gruplarına bir üre molekülü eklenirse üramin asitleri meydana gelir. Bu arada bir amonyak molekülüde ayrılır. Üramin asitlerinden bazıları suda güç çözünürler ve iyi bir şekilde billurlaşır. Üramin asidindeki amino grubu ile karboksil grubu arasından bir molekül suyun ayrılması ile hidan-toinler oluşur.

Diketopiperazin oluşumu

Amino asitlerin amino gruplarına ait bir diğer reaksiyonda diketopiperazin oluşumudur. Amino asitlerin etil esterleri iki amino asit grubunu taşıyan anhidrit halka yapılarını oluşturmak üzere kondanse olurlar ve sonuçta diketopiperazin meydana gelir.

Amino asitlerin metal iyonları ile kelatlanması

Amino asitlerin amino grupları, karboksil grupları ve varsa –SH grupları ,Cu++, Co++, Mn++, Fe++ vs. gibi bir çok ağır metal iyonları ile kompleksketallar  oluştururlar. Bu şekilde oluşan ketallara örnek olarak, bakır, digliseratve sistein-kobalt kompleksi verilebilir.

Amino asitlerin karboksil gruplarının reaksiyonları şöyledir:

Tuz oluşumu

Amino asitlerin ağır metallerle oluşturduğu tuzların bazıları kolay kristalize olurlar. Özellikle amino asitlerin bakır ile oluşturduğutuzlar kolay kristalize olur. Amino asitlerin saf olarak elde edilmesinde bu kristalleşme olayından yararlanılır.

Esterleşme

Amino asitler alkol ile susuz hidroklorik asit eşliğinde reaksiyona girerlerse esterlerini meydana getirirler.

Önce hidroklorik asit zwittereion yapısını bozar. Sonraamino asit hidroklorür oluşur. Oluşan bu amino asit hidroklorürler, daha sonra alkol ile tepkimeye girerek ester hidroklorür meydana getirirler. Ester hidroklorürsoğuk ortamda, hafif alkali ile serbest ester verir.

Amino asitlerin dekarboksilasyonu

Dekarboksilasyon, amino asit molekülünden karbondioksitin ayrılması olayına denir. Aminoasit molekülünden CO2ayrılması ile aminler meydana gelir.

Amino asitlerin dekarboksilasyonu anaerop mikroorganizmaların etkisiylede meydana gelebilir. Bağırsaklardaki kokuşma olayları amino asitlerin dekarboksilasyonu sonucu oluşan aminlerden kaynaklanır. Dokularda da amino asitler, dekarboksile olarak aminleri meydana getirirler. Hisi-din’den histamin, lizin’den kadaverin, ornitin’den putressin, tirozin’den tiramin, tripto-fan’dan triptamin’in oluşumu örnek olarak gösterilebilir. Bağırsaklarda bir miktar kadaverin ve putressin bulunur. Bu iki amin kokmuş etlerde de bulunan aminlerdir.

 

Amino asitlerin ‘R’ grupları ile ilgilireaksiyonları ise şöyledir;

Amino asitlerin ‘R’ grupları çok değişik gruplardan oluşur. Bunlar fenil, imidazol guanidin, indol gibi gruplardır. Böyle farklı gruplar olunca çok değişik reaksiyonlarında meydana gelmesi doğaldır. ‘R’ grupları özellikle kendilerine has renk reaksiyonları verir. Bu renk reaksiyonları amino asitlerin birbirinden ayrılmasını ve tanınmasını sağlar.

  • Fenil grubu taşıyan amino asitler, örneğin; tirozin, fenilalanin gibi, eser miktardanitröz asit içeren nitrik asitte çözeltilmiş civa nitrat ile ısıtılmakla kırmızı renk verir. Bu tepkimeye millo tepkimesi adı verilir.
  • Yine fenil grubu ya da imidazol grubu taşıyan tirozin, fenilalanin, histidin gibi amino asitler, alkali ortamlarda sulfanilik asit ve sodyum nitrit karışımı ile tepkimeye girerse kırmızı renk verir. Bu tepkimeye pauly tepkimesi adı verilir.
  • Guanidin grubu taşıyan amino asitler, örneğin, arjinin, alkali ortamda α-naftol ve sodyum hipoklorit karışımı ile tepkimeye girerse kırmızı renk verir. Bu tepkimenin özel adı sakaguchi tepkimesidir.
  • Serbest SH-grubu taşıyan örneğin;sistein amino asitler, seyreltik hidroksitde çözeltilmiş sodyum nitroprussid ilekırmızı renk verir. Bu tepkimeye nitroprussi tepkimesi denir.
  • İndol grubu taşıyan triptofan gibi amino asitler, sülfürik asitte çözeltilmiş p-dimetil amino benzaldehit ile reaksiyona sokulursa kırmızımsı pembe bir renk oluşur. Bu reaksiyona ehrlic tepkimesi adı verilir.

Yapılarında fenilalanin, triptofan gibi halkalı amino asitler bulunduran proteinler için karakteristik bir reaksiyon da ksantoprotein tepkimesidir. Böyle biramino asit veya protein çözeltisi üzerine konsantre nitrik asit ilave edildiğinde önce beyaz bir tortu, ısıtılırsa sarıbir renk meydana gelir. Alkali ilave edilmesi halinde sarı renkkoyu portakal sarısı veya turuncu renge dönüşür.Yapısında triptofan içeren proteinler, gliyoksilik asitle karıştırıldıktan sonra, yoğun sülfürik asit ile tabakalaştırılacak olursa her iki maddenin temas yüzeylerinde menekşe renkli bir halka meydana gelir. Bu reaksiyona hopkins cole tepkimesi adı verilir. Amino asitler ninhidrin ile kaynatılırsa mavi menekşebir renk meydana gelir. Ninhidrin tepkimesi adı verilen bu reaksiyon gerek amino asitlerin gerekse proteinlerin nitel venicel tayinlerinde kullanılır.


Kaynak ve ileri okuma için;