Biochimie C1 23.02
Prof Univ Dr Camelia Papuc
Prezenta prin sondaj, cu exercitii de rezolvat in timpul cursului
Exameul va fi scris, pe fisa de lucru cu exerciii si teorie, fara grile, nota : 7 pct teorie si exerctii, lab 1pct, activit
curs 1 pct pe exercitii din timpul cursului + 5, 3 din oficiu.
“Eu ma simt umil in fata rutelor sintetice ale naturii , caci asa cum nota acum 500 de ani Leonardo da Vinci :
<< subtilitatea umana nu va putea gandi o invetie mai frumoasa , mai simpla si mai directa decat o face natura ,
pentru ca in inventiile acesteia nu lipseste nimic si nimic nu este superflu>>” Ian Scott
INTRODUCERE IN STUDIUL BIOCHIMIEI
Definitia si obiectul biochimiei
Biochimia este stiinta care studiaza organismele vii sub urmatoarele aspecte:
Organizare moleculara
- compozitie chimica
- structura chimica
- functii biochimice
Procese de transformare
- Sinteza (anabolism)
- Degradare (catabolism)
Compozitia chimica a organismelor vii
Bioelemente – au fost identificate aproximativ 50 de elemente chimice
- C , O , H , N – reprezinta 96% din masa celulelor
Bioelemente plastice
- Nemetale : C, O, H, N, P, S, Cl
- Metale : Na, K, Ca 99%
Oligoelemente
- Nemetale : Fe, I, Br, B
- Metale : Mg, Fe, Co, Cu, Ni, Zn, V, Mo <0,01%
Ultramicro bioelemente – se gasesc in proportii infime, neconstante sau apar ca elemente contaminate :
Li, Ba, Gd, Tc, Pt, Au, Sb, Bi
Li+ - tratamentul afectiunilor bipolare
Ga3+ (gadoliniu) – agent de contrast in RMN
Ba2+ - agent de contrast in CT cu raxe X 99TC – emitator de raze gamma – in radiodiagnostic (cancer osos, risc de infarct)
Pt(II) – in chioterapie (ex. cisplatin cis-[Pt(NH3)2]Cl2 – in tratamentul cancerului ovarian)
Au(I) – tratamentul artritei reumatoide
Sb(III) – tratamentul acneei
Bi(III) – tratamentul gastritei
Biomolecule
Biomolecule anorganice
- apa
- sarurile minerale: cloruri, fosfati, azotati, sulfati de sodiu, potasiu, calciu, magneziu etc.
Biomolecule organice
- Glucide
- Lipde
- Protide
- Acizi nucleici
- Enzime
- Vitamine
- Hormoni
- Compusi macroergici
- Compusi organici intermediari
Ce vom studia:
Glucidele(zaharuri)
Lipide
Proteine si enzime
Acizii nucleici
APA(H2O)
- reprezinta 75% din masa celulara;
Distributie
Apa intracelulara – participa la alcatuirea structurii celulare si a mediului celular, la imbitia sistemelor
coloidale, la hidratarea ionilor si moleculelor
Apa extracelulara – este distribuita:
- Intravascular
- In spatiile interstitiale
Molecula de apa discociaza conform ecuatiei:
2H2O <=> H3O+ + HO
KH2O = [ H3O+][ HO-] = 10-14 mol2/L2 la 25oC
Rolul apei: structural, stabilizator al celulei, solvent si mediu de reactie , generator de ioni H3O+ si HO, efector
direct al unei rectii biochimice, transportor de diverse substante
GLUCIDE (zaharide, hidrati de carbon)
Sunt substante ternare alcatuite din C, H si O cu formula bruta (CH2O)n
Distributie
Regnul vegetal (85-90%) si in organismele animale (1-5%)
Rol biochimic
Energetic
Sunt principalii furnizori de energie pentru toate organismele;
Structural
Intra in structura peretilor celulari ( la plante) si a membranelor celulare;
Intra in structura unor biomolecule (ex. glicoproteine , acizi nucleici , coenzime, lipide complexe etc)
Clasificare
1. Glucide simple(nehidrolizabile) – sunt alcatuite dintr-o singura unitate glucidica (OZE sau
MONOGLUCIDE, sau MONOZAHARIDE)
2. Glucide complexe(hidrolizabile) – sunt alcatuite din 2 sau mai multe unitati glucidice
OZE
Clasificare
Dupa natura gruparii functionale carbonil
POLIHIDROXIADEHIDE POLIHIDROXICETONE
HC = O CH2 – OH
| |
(CH – OH)n C = O
| |
CH2 – OH (CH – OH)n
|
CH2 - OH
Aldoze Cetoze
Dupa numarul atomilor de carbon
- Trioze(contin 3 atomi de carbon)
- Tetroze(4)
- Pentoze(5)
- Hexoze(6)
Structura ozelor
1. Structra aciclica
Trioze
HC = O CH2 – OH
| |
HC – OH C = O
| |
CH2 – OH CH2 – OH
Aldehida glicerica Dihidroxiacetoza(acetona)
(gliceraldehida)
Pentoze
HC = O HC = O CH2 – OH
| | |
HC – OH H – C - H C = O
| | |
HC – OH HC – OH HC – OH
| | |
HC – OH HC – OH HC – OH
| | |
CH2 – OH CH2 – OH CH2 - OH
Riboza Dezoxiriboza Ribuloza(cetoza)
Hexoze
HC = O HC = O CH2 – OH
| | |
HC – OH HC – OH C = O
| | |
HO – C – H HO – C – H HO – C – H
| | |
HC – OH HO - C – H HC – OH
| | |
HC – OH HC – OH HC – OH
| | |
CH2 – OH CH2 – OH CH2 - OH
Glucoza Galactoza Fructoza
2. Structura ciclia a ozelor
Aldoze – are loc aditia functiunii – OH de la C4 sau C5 la gruparea aldehida cu formarea unor cicluri
FURANOZICE, respectiv PIRANOZICE
Cetoze – are loc aditia functiunii – OH(hidroxil) de la C5 sau C6 la gruparea cetona cu formarea unor
cicluri FURANOZICE, respectiv PIRANOZICE
o ____o
/ \ / \
\__/ \_____/
Ciclul FURANOZIC Ciclul PIRANOZIC
Radicalul – OH(hidroxil) nou format prezinta reactivitate marita si se numeste hidroxil glicozidic
In functie de pozitia gruparii hidroxil glicozidic fata de planul ciclul exista:
Anomeri alpha
o ____o
/ \H / \H
\__/OH \_____/OH
Anomeri beta
o ____o
/ \OH / \OH
\__/H \_____/H
(cu hidroxili glicozidic sub si deasupra planului)
Biochime C2 – 02.03
EXEMPLE DE OZE
( riboza in caiet, pentagonul-5 laturi ; – OH => hidrogen/hidroxil glicozidic )
Piranoza-hexoza(6 atomi, respectiv 6 laturi)
In solutia apoasa a unei oze exista un echilibru intre formele furanozice si cele piranozice.
Proprietati fizice ale ozelor
Sunt substante solide, solubile in apa, greu solubile in alcool si insolubile in alti solventi organici
Prezinta gust dulce
Sunt substante optic active, avand proprietatea de a roti planul luminii polarizate.
Izomerii dextrogiri (+) rotesc planul luminii polarizate spre dreapta, iar izomerii levogiri (-) spre stanga.
Numarul de zomeri optici se calculeaza dupa formula N = 2n, unde n = numarul de atomi de carbon
asimetrici.
Activitatea optica se evalueaza cu ajutorul unui aparat numit POLARIMETRU
Mutarotatia ozelor. Este proprietatea unei oze de a trece din forma anomera alpha in forma anomera beta
si din forma anomera beta in forma anomera alpha, pana la atingerea unei stari de echilibru, la
dizolvarea in apa.
Alpha – glucoza[alpha] = + 1120
1000
62% beta
[alpha] = +52,50
38% alpha
00
Beta – glucoza [alpha] = +18,70
Notatiile D si L
In formulele de proiectie Fischer, gruparea –OH(hidroxil), situata la cel mai indepartat atom de carbon
asimetric(chiral-carboxil) fata de gruparea carbonil, determina izomerii D si L :
- Pozitionare in stanga = izomer L
- Pozitionare in dreapta = izomer D
Proprietati chimice ale ozelor
Aditia hidrogenului la gruparea carbonil (reactia de reducere)
ALDOZA(CETOZA) + H2 --------------------> POLIALCOOL
HC = O H2C – OH
| |
HC – OH HC – OH
| |
HO – C – H HO – C – H
| |
HC – OH +H2-----> HC – OH
| |
HC – OH HC – OH
| |
CH2 – OH CH2 – OH
Glucoza Sorbitol
CH2 - OH H2C – OH H2C – OH
| | |
C = O HC – OH HO – C – H
| | |
HO – C – H HO – C – H HO – C – H
2 | +2 H2 -----> | + |
HC – OH HC – OH HC – OH
| | |
HC – OH HC – OH HC – OH
| | |
CH2 – OH CH2 – OH CH2 – OH
Fructoza Sorbitol Manitol
Oxidarea functiunii aldehida
ALDOZA + 1/2O2 --------------------------------->ACID ALDONIC
HC = O COOH
| |
HC – OH HC – OH
| |
HO – C – H +1/2O2 ---->glucozoxidaza---> HO – C – H
| |
HC – OH HC – OH
| |
HC – OH HC – OH
| |
CH2 – OH CH2 – OH
Glucoza Acid gliconic
Oxidarea la gruparea alcool primar
OZA + O2 ----------------------------------------------> ACID URONIC + H2O
HC = O HC = O
| |
HC – OH HC – OH
| |
HO – C – H HO – C – H
| + O2 --------------> | + H2O
HC – OH HC – OH
| |
HC – OH HC – OH
| |
CH2 – OH COOH
Glucoza Acid glucuronic
APLICATIE
Scrieti formulele ciclice de perspectiva ale acizilor alpha-glucuronic si alpha-galacturonic ( formele
piranozice).
Oxidarea concomitenta la functiunile alcool primar si aldehida
ALDOZA ---------------oxidare -----------------> ACID ZAHARIC +2H2O
HC = O COOH
| |
(CH – OH)n ------------oxidare--------------> (CH – OH)n + H2O
| |
CH2 – OH COOH
Oza Acid zaharic
APLICATIE
Scrieti formulele acizilor glucozaharic si galactozaharic
Proprietatile reducatoare ale ozelor
Ozele prezinta proprietatea de a reduce ionii metalelor tranzitionale (AG+, Cu+, Bi+) la o valenta
inferioara.
Reactia Fehling
R – CH = O + 2Cu(OH)2 -----------------> R – COOH + Cu2O + 2H2O /
Cu2+ + 1e- ---------------> Cu+(reducere)
Reactia Tollens
R – CH = O + 2[Ag(NH3)2]OH ------------> R – COOH + 2Ag + 2NH3 + 2 H2O
Ag+ + 1e- ------------> Ag0 (reducere)
Fermentatia ozelor
Epimerizarea ozelor
Este procesul de inversare a configuratiei unui atom de carbon din molecula unei oze.
HC = O HC = O
| |
HC – OH HC – OH
| |
HO – C – H <---- 4-Epimeraza -----> HO – C – H
| |
HC – OH HO – C – H
| |
HC – OH HC – OH
| |
CH2 – OH CH2 – OH
Glucoza Galactoza
Esterificarea ozelor
In prezenta acizilor organici si anorganici ozele formeaza esteri
Exemple de esteri fosforici
HC = O
|
HC – OH
|
CH – O – PO3H2
Gliceraldehid -3-
Fosfatul
EXERCITIU
Scrieti formulele substantelor : beta-fructozo-1 ; 6-difosfatul ; dihidroxiaceton-1-fosfatul
Reactii de eterificare
Gruparea functionala hidroxil glicozidic reactioneaza cu compusi hidroxilici (alcooli, fenoli etc.)
formand compusi eterici numiti glicozizi. Glicozizii proveniti de la glucoza se numesc glucozizi, ce
de la galactoza galactozizi.
Exemple de oze
Beta-riboza – intra in structura ARN , ATP si a unor coenzime
Beta-deoxiriboza – intra in structura ADN
Alpha-glucoza – se gaseste in toate tesuturile, inclusiv in sange. Solutia de glucoza se mai numeste si dextroza
Beta-galactoza – intra in structura lactozei
Beta-fructoza – se gaseste in fructe, miere, sperma. Intra in structura zaharozei. Este puternic levogira.
Derivati ai ozelor
Aminoglucide
Sunt derivati ai ozelor in care functiunea – OH de la carbonul 2 este inlocuita cu functiunea – NH2;
Functiunea – NH2 poate fi libera sau acetilata;
Distributie
Apar in proteoglicani, chitina (exoscheletul insectelor), glicolipide, poliglucide specifice de grup sanguin.
GLUCIDE COMPLEXE
(GLUCIDE HIDROLIZABILE)
Clasificare
1. Oligoglucide (2-10 oze)
2. Poliglucide (Glicani)(>10 oze)
- Homoglicani (amidonul, celuloza, glicogenul)
- Heteroglicani (mucopolizaharidele, gumele – ex., guma guar)
Oligoglucide. Diglucide
Rezulta prin condensarea a 2 molecule de oze identice sau diferite.
Intre cele 2 unitati structurale se stabileste o legatura OZIDICA (eter).
OZA1 – OH + OZA2 – OH -------> OZA1 – O – OZA2 + H2O
\
Legatura ozidica (eter)
Clasificare
1. Diglucide reducatoare
La reactia de condensare participa functiunea hidroxil glicozidic de la o molecula de oza.
Hidroxilul glicozidic liber confera diglucidului caracter REDUCATOR.
OZA1 – OH + HO – OZA2 – OH -------------> OZA1 – O – OZA2 – OH + H2O
2. Diglucide nereducatoare
Eterificarea se realizeaza intre cele 2 functiuni hidroxil glicozidic.
OZA1 – OH + OZA2 – OH -------------> OZA1 – O – OZA2 + H2O
1. Exemple de DIGLUCIDE REDUCATOARE
MALTOZA [alpha-glucopiranozia – (1 -> 4)- alpha-glucopiranoza]
Rezulta prin condensarea a 2 molecule de alpha-glucopiranoza C1->C4
Distributie
Se gaseste in malt si in cereale germinate
Intra in structura amidonilui si glicogenului ( unitate repetitiva)
Proprietati chimice
IZOMALTOZA [alpha-glucopiranozia – ( 1->6) – alpha-glucopiranoza]
Rezulta prin condensarea a 2 molecule de alpha-glucopiranoza C1->C6
APLICATIE
Scrieti formula structurala a izomaltozei.
Distributie
Intra in structura amidonului si glicogenului in punctele de ramificatie
LACTOZA [beta-galactopiranozia – (1->4) – alpha-glucopiranoza]
Rezulta prin condensarea 1 molecule de beta-galactopiranoza si a 1 molecule alpha-glucopiranoza C1 -> C4
Distributie
Se gaseste in laptele tuturor mamiferelor (zahar de lapte)
Proprietati chimice
CELOBIOZA [beta-glucopiranozil-(1->4)-beta-glucopiramoza]
Rezulta prin condensarea a 2 molecule de beta-glucopiranoza C1->C4
Distributie
Este unitatea repetitiva din celuloza
Apare libera in stomacul ierbivorelor ca rezultat al hidrolizei celulozei
Proprietati chimice
2. DIGLUCIDE NEREDUCATOARE
ZAHAROZA [beta-fructofuranozil-(2->1)-alpha-glucopiranoza]
Rezulta prin condensarea 1 molecule de beta-fructofuranoza si a 1 molecule de alpha-glucopiranoza C2->C1
Distributie
Predomina in sfecla si in trestia de zahar
Proprietati chimice
Zaharoza este dextrogira, iar solutia rezultata la hidroliza este puternic levogira si de aceea se mai numeste
si zahar invertit.
Biochime C3 – 09.03
POLIGLUCDE (polizaharide, glicani)
Caracteristici generale
Sunt compusi macromoleculari rezultati prin condensarea unui numar imens de oze
Intre radicalii de oze se stabilesc legaturi glicozidice C1->C4, C1->C6, C1-C3 si mai rar C1->C2
Au mase moleculare mari
Clasificare
1. Homoglicani (unitatea repetitiva este formata numai din oze)
2. Heteroglicani(unitatea repetitiva este contine derivati ai ozelor)
AMIDONUL
Formula generala: -(C6H10O5)n-
Distributie
Este produsul asimilatiei clorofiliene(fotosinteza);
Predomina in cereale si tubercului;
Se prezinta sub forma de granule caracteristice pentru fiecare planta.
Structura chimica
Componentele structurale ale amidonului sunt amiloza si amilopectina
AMILOZA
Reprezinta 20-30% din masa amidonului;
Este constituita din 250-2100 radicali de alpha-glucoza legati C1->C4, care formeaza o structura
elicoidala.
Maltoza
Proprietati generale
Este solubila in apa calda formand o solutie coloidala care gelifica la racire
Cu iodul formeaza o coloratie albastra
AMILOPECTINA
Reprezinta 70-80% din masa amidonului;
Ese contituita din 1000-4000- radicali de alpha-glucopiranoza;
Radicalii de glucoza se leaga intre ei prin legaturi C1->C4 si C1->C6;
Are o structura ramificata
Maltoza
Proprietati generale
Este insolubila in apa rece
Cu solutia de iod formeaza o culoare violacee.
Proprietati ale amidonului
Granulele de amidon au o structura lamelara, mixta semicristalina si amorfa.
Catenele de tip amiloza genereaza structura semicristalina (catenele B) iar cele amilopectinice
(domeniile de ramificare) genereaza structura amorfa (catenele A).
Hidrolizeaza la cald in cataliza acida sau in prezenta enzimelor numite amilaze
Produsul final al hidrolizei in cataliza acida este alpha-glucoza, iar al hidrolizei enzimatice maltoza.
Intermediar se formeaza compusi cu mase moleculare din ce in ce mai mici numiti dextrine.
CELULOZA
Formula generala: - (C6H10O5)n-
Distributie
In peretii celulelor vegetale
Fibrele de celuloza sunt impachetate cu alte macromolecule de natura poliglucidica : hemiceluloza,
pectina etc.
Structura chimica
Este constituita din 250.000-1.700.000 radicali de beta-glucoza legati C1->C4, care formeaza o structura
liniara.
Proprietati generale
Pulbere de culoare alba, insolubila in apa si solventi organici, solubila in reactiv Schweitzer
[Cu(NH3)4](OH)2;
Hidrolizeaza in prezenta enzimelor numite celulaze, prezente in rumenul rumegatoarelor si intestinul
gros al cabalinelor, pana la stadiul de celobioza;
Hidrolizeaza la cald in prezenta acizilor minerali tari;
Nu este digerata de organismul uman;
GLICOGENUL
Formula generala: -(C6H10O5)n-
Distributie
In ficat – glicogen hepatic – constituie rezerva de glucoza din organism;
In organism – glicogen muscular – constituie rezerva de glucoza necesara glicozei anaerobe in
contractia musculara
Structura
Este constituit din radicali de alpha-glucopiranoza
Radicalii de glucoza se leaga intre ei prin legaturi C1->C4 si C1->C6
Are o structura ramificata, arborescenta.
Proprietati generale
Pulbere de culoare alba insolubila in apa rece, solubila in apa calda
Hidrolizeaza in prezenta alpha-amilazei pana la stadiu de maltoza. Intermediar se formeaza dextrine
Cu iodul formeaza o coloratie rosie-bruna
alpha-Amilaza alpha-Amilaza
Glicogen ------------------------------> Dextrine ------------------------------> Maltoza
HOH HOH
LIPIDE
(GRASIMI)
Definitie
Sunt biomolecule hidrofobe (insolubile in apa) constituite din acizi grasi si diferiti alcooli sub forma de
esteri sau amide
Distributie
Lipide de constitutie – intra in structura diferitelor componente celulare
Lipide de rezerva - intra in constitutie tesutului adipos
Clasificare
Lipide simple – alcatuite din C,H si O
Lipide complexe – alcatuite din C,H,O,P/N,S
Rol biochimic
Sursa de energie superioara glucidelor
Plastic – intra in structura membranelor celulare
Transportatori ai moleculelor liposolubile( de tipul hormonilor si vitaminelor)
Componente structurale
ACIZI GRASI Caracteristici generale:
Monocarboxilici
Numar mare de atomi de carbon
Numar par de atomi de carbon
Catene liniare(foarte rar ciclice sau ramificate)
Caracter saturat sau nesaturat
ALCOOLI Caracteristici generale:
Pot fi alcooli saturati,nesaturati,alifatici,ciclici sau aminoalcooli
Acizi grasi saturati
Formula generala : R- (CH2)n – COOH
Exemple de acizi grasi saturati:
Nr atomi de carbon Denumire uzuala Formula chimica Distributie
4 Acid butiric CH3 – (CH2)2 – COOH Lapte, produse lactate
6 Acid caproic CH3 – (CH2)4 – COOH Lapte, produse lactate
16 Acid palmitic CH3 – (CH2)14 – COOH Majoritatea grasimilor
naturale
18 Acid stearic CH3 – (CH2)16 – COOH Majoritatea grasimilor
naturale
20 Acid arahic CH3 – (CH2)18 – COOH Untul de arahide
24 Acid lignoceric CH3 – (CH2)22 – COOH Sfingomieline,
cerebrozide
Acizi grasi nesaturati
Caracteristici generale: pot fi mononesaturati si polinesaturati. Cei naturali au conformatie cis.
Caracterstici
structurale
Formula chimica Denumire
uzuala
16Cdelta9 CH3-(CH2)5-CH = CH-(CH2)7-COOH Acid palmitoleic
18Cdelta9 CH3-(CH2)7-CH=CH-(CH2)7-COOH Acid oleic
18Cdelta9,12 CH3-(CH2)4-CH=CH-CH2-CH=CH-(CH2)7-COOH Acid linoleic
18Cdelta9,12,15 CH3-CH2-CH=CH-CH2-CH=CH-CH2-CH=CH-(CH2)7-COOH Acid linolenic
20Cdelta5,8,11,14 CH3-(CH2)4 - (CH=CH2-CH)4- (CH2)7-COOH Acid arahidonic
Acidul cis – delta9-octadecenoic
Exercitiu: scrieti formula acidului arahidonic
Acizi grasi esentiali
Acizii grasi esentiali sunt linoleic, linolenic si arahidonic
Acesti acizi nu pot fi biosintetizati de organismul animal deoarece acesta nu poseda echipamentele
enzimatice necesare introducerii dublelor legaturi;
Acizii grasi esentiali sunt preluati din hrana
Acidul arahidonic poate fi biosintetizat din acid linoleic si linolenic
Rol biochimic
Intra in constitutia fosfolipideor
Participa la metabolismul mitocondrial
Stimuleaza procesele de crestere
Participa la mentinerea colesterolemiei in limitele fiziologice
Acizii grasi omega-3
Carbonul omega-1 este ultimul atom de C din catena unui acid gras
Omega-n desemneaza prezenta dublei legaturi fata de ultimul atom de C
Ex,acidul linolenic este un acid gras omega-3
Rol biochimic
Participa la mentinerea colesterolemiei si lipidemiei in limitele fiziologice (actiune lipotropa).
Biochimie C4 – 16.03.15
Acizi grasi specializati
Sunt acizi grasi cu 20 atomi de carbon, denumiti si eicosanoizi
Cei mai importanti eicosanoizi sunt: prostaglandinele , prostaciclinele, endoperoxizii, tromboxanii si
leucotrienele.
Eicosanoizi Rol biochimic
Prostaglandinele Stimuleaza contractia musculaturii netede
Stimuleaza medierea raspunsului inflamator
Intervine in reglarea transmisieinervoase
Actioneaza asupra aparatului reproducator
Prostaciclinele Vasodilatatoare
Impiedica agregarea trombocitelor
Endoperoxizi intermediari biochimici in sinteza
prostaglandinelor
Tromboxanii intervin in procesele de formare a trombusului
Leucotrinele sunt implicate in chemotaxie, procesul
inflamator si in procesele alergice
ALCOOLI
Alcooli aciclici Aminoacizi hidroxilati
CH2 – OH CH2(CH2)14 – CH2 – OH CH2 – OH
| Alcool cetilic |
CH – OH CH3(CH2)28 – CH2 – OH CH – NH2
| Alcool miriclic |
CH2 – OH COOH
1,2,3 propantriol Setina
(Glicerol)
Aminoalcooli
HO – CH2 – CH2 – NH2
Colamina
HO – CH2 – CH2 –N?(CH2)3
Colina
Alcooli ciclici
Colesterolul
Proprietati generale
este o substanta de culoare alba, hidrofoba, solubila in solventi organici;
este de origine exogena (alimentara) sau endogena (sinteza hepatica).
molecula colesterolului prezinta o regiune polara si o regiune nepolara.
Se prezinta liber sau estrificat. Colesterolul liber este cel “bun”, iar cel estrificat este cel “rau”.
Rol biochimic
Intra in constitutia membranelor celulare (oferind acestora o anumita rigiditate) si a liporopteinelor
plasmatice;
Este percusor al acizilor biliari, hormolilor steroizi si vitaminei D3;
In hipercolesterolemie se instaleaza ateroscleroza si xantomatoza.
Acizi biliari
Alaturi de sarurile biliare, acizii biliari sunt principalii componenti ai bilei (produs de secretie a
ficatului)
Structura chimica
Acizii biliari deriva de la acidul colanic. Cei mai importanti acizi biliari sunt : acidul colic , acidul
chenodeoxicolic si acidul litocolic. Acesti acizi difera intre ei prin numarul si pozitiile gruparilor
-OH :
APLICATIE
Scrieti formulele chimice ale acizilor biliari colic si litocolic
Acizii colic si chenodeoxicolic sunt biosintetizati de ficat din colesterol ( sunt acizi biliari primari ). Ceilalti
acizi biliari sunt secundari, deoarece sunt biosintetizati din cei primari in lumenul intestinal.
Acizii biliari se prezinta conjugati cu taurina sau cu glicololul.
Acizii biliari conjugati si sarurie lor de sodiu sau de potasiu sunt substante puternic tensioactive (cu actiune
detergenta).
H2N – CH2 – COOH H2N – CH2 – CH2 – SO3H
Glicocol Taurina
Glicolitocolat de sodiu Taurolitocolat de potasiu
APLICATIE
Scrieti formulele chimice ale glicocolatului de sodiu Na si tauochenodeoxicolatului de potasiu K
Rol biochimic
Emulsionarea lipidelor alimentare la nivelul intestinului subtire transformand globulele de grasime
in picaturi microscopice marind suprafata de contact intre lipide si enzimele pancreatice numite
lipaze
Solubilizeaza lipidele in mediul apos cu formare de micele.
Favorizeaza transportul si absorbtia vitaminelor liposolubile.
Clasificarea lipidelor 1. Lipide simple ( C, H, O) - acilgliceroli (gliceride)
-ceride
-steride
2. Lipide complexe ( C, H, O, N azot, P fosfor ) – glicerofosfolipide
- sfingofosfolipide
1. Lipide simple
A. Acilgliceroli
Sunt esteri ai glicerolului cu diferiti acizi grasi
CH2 – OH
|
CH – OH
|
CH2 – OH
Glicerol
Clasificare
CH2 – O – CO – R1 CH2 – O – CO – R1 CH2 – O – CO – R1
| | |
CH – OH CH – O – CO – R2 CH2 – O – CO – R2
| | |
CH2 – OH CH2 – OH CH2 – O – CO – R3
Monoacilgliceroli Diacilgliceroli Triacilgliceroli
(Monogliceride) (Digliceride) (Trigliceride)
Exemple:
CH2 – O – CO – (CH2)14 – CH2 CH2 – O – CO – (CH2)7 – CH = CH – ( CH2)7 – CH3
| |
CH – O – CO – (CH2)14 – CH3 CH – O – CO – (CH2)14 – CH2
| |
CH2 – O – CO – (CH2)16 – CH2 CH2 – O – CO – (CH2)16 – CH3
1,2 dipalmitol-3-steariol-glicerol 1-olecil-2-palmitol-3-stearocil-glicerol
Distributie
Se gasesc atat in regnul animal, cat si in regnul vegetal, constituind in principal lipide de rezerva
In grasimile de origine animala se gasesc preponderent sub forma de trigliceride
In grasimile de origine animala predomina acilglicerolii care contin acizi grasi saturati, iar in grasimile
vegetale cei care contin acizi grasi nesaturati
Rol biochimic
Acilglicerolii au rol energetic
Proprietati fizice
Starea de agregare – solida – predomina acizii grasi nesaturati
-semisolida – contin acizi grasi saturati s nesaturati in cantitati aproximativ egale
-lichida – contin preponderent acizi grasi nesaturati
Solubilitate – sunt insolubile in apa, dar solubile in solventi organici
Proprietati chimice
Reactia de hidroliza in mediu bazic (saponificarea)
CH2 – O – CO – R1 CH2 – OH R1 – COOK
| |
CH – O – CO – R2 + 3KOH ------------> CH – OH + R2 – COOK
| |
CH2 – O – CO – R3 CH2 – OH R3 – COOK
Triacilglicerol Glicerol Sapunuri
Sapunurile de Na si K sunt solubile in apa si au actiune detergenta.
Reactia de hidroliza enzimatica – are loc in prezenta enzimelor numite acilglicerol lipaze. Reactia are
loc in trepte:
Lipaze
Triacilglicerol ----------> Diacilglicerol R1 – COOH
HOH \
\ Lipaze
-------------> Monoacilglicerol + R3 – COOH
HOH \
\ Lipaze
-------------> Glicerol + R2 – COOH
HOH
APLICATIE
Scrieti ecuatia reactiei de hidroliza enzimatica a tristerinei.
Reactia de hidrogenare
- in prezenta catalizatorilor de Ni, PT, Pd, gliceridele nesaturate aditioneaza hidrogen cu formare de
gliceride saturate. Reactia sta la baza prepararii margarinei din uleiuri vegetale. Margarina dauneaza
grav sanatatii deoarece hidrogenarea nu se realizeaza 100%, iar unii acizi grasi ramasi nesaturati trec
din conformatie cis in conformatie trans. Acizii trans sunt cancerigeni !
APLICATIE
Scrieti ecuatia de hidrogenare a trioleinei. Denumiti triglicerida rezultata.
Rancezirea grasimilor
- Este procesul de degradare a trigliceridelor prin hidroliza partiala si oxidarea acizilor grasi nesaturati, cu
formare de peroxizi ( R – O – O – R ), aldehide ( R – CH = O ) si metilcetone ( R – CO – CH3 ),
compusi toxici care imprima grasimilor miros si gust neplacut.
CH3 – (CH2)n – CH2 – CH2 – COOh + O2 ----> CH3 – (CH2)n – C – CH2 – COOH ----> CH2 – (CH2)n – C – CH2
Beta || -CO2 ||
Acid gras saturat O O
Beta-Cetoacid Metilcetona
O2
CH3-(CH2)n-CH=CH-(CH2)n-COOH ---> CH3-(CH2)n-CH-CH-(CH2)n-COOH ---> CH2-(CH2)n-C-H + HOOC-(CH2)n-C-H
Acid gras nesaturat |_ _| || ||
O O O
Peroxid Aldehida Aldehida-acid
Biochimie C5 – 23.03
B. Ceride
Sunt esteri ai acizilor grasi cu alcooli superiori (ex. cetilic si miricilic);
Sunt principalii constituenti ai substantelor naturale numite ceruri ;
Distributie
- In regnul vegetal – pe frunze, tulpini, fructe
- In regnul animal – sunt secretate de glandele sebacee de la mamifere, de glanda uropigena la pasari si de
glandele cerifere la insecte.
Rol biochimic
Rol protector impotriva pierderilor de apa
Rol protector impotriva excesului de apa
Rol protector impotriva atacului fungic si microbian
Exemple :
CH3 – (CH2)14 – CO – O – CH2 – (CH2)14 – CH3 CH2(CH2)14 – CH2 – OH alcool cetilic
Palmitat de cetil
CH3 – (CH2)14 – CO – O – CH2 – (CH2)28 – CH3 CH3(CH2)28 – CH2 – OH alcool miriclic
Palmitat de miricil
Distributie
Ceara de albine , spermantzetul si warlatul, lanolina, uleiul de peste.
C. Steride
Sunt esteri ai acizilor grasi (in special palmitic, oleic si linoleic) cu alcooli policiclici numiti sterioli.
Distributie
- In regnul vegetal
- In regnul animal
Exemple:
Palmitat de colesteril
Oleat de colesteril
APLICATIE Scrieti formula oleatului de colesteril
2. Lipide complexe
A. Glicerofosfolipide
Formula generala
1 CH2 – O – CO – R1
|
2 CH – O – CO – R2
|
3 CH2 – O – P – O – X
// \ O O
Clasificare
Caracteristici structurale
Glicofosfolipidele contin componenta polara si o componenta nepolara reprezentata de radicalii acizilor
grasi
Acidul gras din pozitia 2 este nesaturat si in conformatie cis.
Rol biochimic
Datorita caracterului amfipatic, moleculele de glicerofosfolipide intra in constitutia membranelor
celulare
Prezenta acizilor grasi nesaturati in conformatie cis, impiedica impachetarea stransa a fosfolipidelor in
membrana celulara
Sunt agenti de emulsionare a lipidelor nepolare ( trigliceride, colesterol esterificat)
Participa la polarizarea membranelor celulare (inclusiv in SNC) favorizand trecerea influxului nervos
prin sinapse
Proprietati chimice
Sub actiunea enzimelor numite fosfolipaze, hidrolizeaza la nivelul celor 4 grupari esteri, punand in
libertate lizoderivati cu actiune hemolitica.
APLICATIE
Scrieti formula lecitinei, care contine acid stearic (C18) si acid arahidonic (C20, delta5, 8, 11, 14). Ce
rezlta la hidroliza acestei lecitine in prezenta fosfolipazei A2?
B. Sfingolipide
Contin in structura lor un radical provenit de al aminoalcoolul sfingozina
Formula generala
H
CH3 – (CH2)12 – C = C
|
H CH – OH
|
CH – NH – CO – R
|
CH2 – O – Y
Clasificare
-Y Denumire Distributie
Sfingofosfolipide Toate tesuturile
predomina in sunstanta
alba a SNC
-H Ceramide Predomina in ficat,
splina, pulmoni
Cerebrozide
-glucocerebrozide
-galactocerebrozide
Toate tesuturile
predomina in substanta
alba din creier, maduva
spinarii si microzomi
Beta galactoza-3-sulfonata Sulfatide Predomina in
mitocondrii, nucleu,
microzomi, sinapse
Proteine
Sunt biomolecule cu raspandire ubicvitara in lumea vie
Reprezinta suportul matrial al tuturor fenomenelor vietii
Functiile proteinelor
Sunt componente plastice – intra in structura membranelor celulare si formatiunilor intracelulare
Unele proteine sunt biocatalizatori (enzime)
Functioneaza ca transportatori de molecule si ioni
Intervin in diviziunea celulara, procesele de crestere si diferentiere celulara
Controleaza si coordoneaza miscarea actionand ca factori de reglare in contractia musculara
Au rol in producerea si transmiterea influxului nervos
Controleaza homeostazia sanguina si apararea imuna
Implinesc functii mecanice in piele, oase, vase sanguine, muschi
1. Aminoacizi Reprezinta unitatile structurale fundamentale ale peptidelor si proteinelor
Formula generala
Rol biochimic
Aproximativ 20-22 aa sunt proteinogenici – sunt codificati de ADN si intra in structura proteinelor
Percusori ai unor neurotransmitatori, mediatori, hormoni, metaboliti ( ex. glucoza in gloconeogeneza)
Biochimie C6 – 30.03
Clasificarea si structura aminoacizilor proteinigenici
1. Aminoacizi mono-amino-mono-carbo-xilici
Aminoacizi cu catena alifatica
H3C CH3 CH3
\ / |
H3C CH3 CH H3C CH2
\ / | \ /
H CH3 CH CH2 CH
| | | | |
CH – NH2 CH – NH2 CH – NH2 CH – NH2 CH – NH2
| | | | |
COOH COOH COOH COOH COOH
Glicocol(glicina) Alanina Valina Leucina Izoleucina
(Gli) (Ala) (Val) (Leu) (Ile)
Aminoacizi cu catena aromatica
CH2
| CH – NH2 | COOH Fenilalanina (Phe)
Aminoacizi hidroxilici
CH3 | CH2 - OH CH – OH CH2 | | | CH – NH2 CH – NH2 CH – NH2 | | | COOH COOH COOH Serina Treonina Tirozina (Ser) (Tre) (Tir) Aminoacizi cu sulf
CH2 – S – CH3 | CH2 – SH CH2 – S – S – CH2 CH2 | | | | CH – NH2 CH – NH2 CH – NH2 CH – NH2 | | | | COOH COOH COOH COOH Cisteina Cistina Metionina (Cis) (2Cis) (Met)
2. Aminoacizi mono-amino-dicarbo-xilici COOH COOH CO – NH2 CO – NH2 | | | | CH2 (CH2)2 CH2 (CH2)2 | | | | CH – NH2 CH – NH2 CH – NH2 CH – NH2 | | | | COOH COOH COOH COOH Acid aspartic Acid glutamic Asparagina Glutamina (Asp) (Glu) (Asn) (Gln)
3. Aminoacizi diamino-mono-carbo-xilici NH2
/ C = NH \ NH | CH2 – NH2 CH2 – NH2 CH2 | | | (CH2)2 (CH2)2 (CH2)2 | | | CH – NH2 CH – NH2 CH – NH2 | | | COOH COOH COOH Ornitina Lizina Arginina (Orn) (Lis) (Arg)
4. Aminoacizi heterociclici
Aminoacizi esentiali
Sunt aminoacizii pe care organismul nu ii poate biosintetiza si, in consecinta, trebuie preluati din hrana
Aminoacizii esentiali pentru om sunt: Val, Leu, Ile, Phe, Tir, Met, Arg, His, Trp
Met si Phe sunt biosintetizati in cantitati insuficiente
Carenta in aminoacizi esentiali produce:
- Incetarea cresterii si dezvoltarii
- Tulburari de reproductie
- Atrofia unor glande
- Atrofia testiculelor si ovarelor
- Tulburari vasculare
Proprietati fizice generale
Sunt substante albe, cristaline, solubile in mediul apos, solubilitatea fiind dependenta de pH
Prezinta activitate optica (cu exceptia glicocolului)
Proprietati chimice generale
Au caracter amfoter
pH-ul izoelectric(pHi) reprezinta valoarea de pH pentru care disocierea ca acid este egala cu disocierea
ca baza. La aceasta valoare de pH, sarcina globala a unui aminoacid este 0.
Aminoacizii prezinta reactii datorita gruparilor functionale – NH2 , - COOH , - NH2 si – COOH
Reactii datorate gruparii – COOH :
- Formarea de amide Glu + NH3 (toxic) ------> Gin (netoxic) + H2O
- Formarea de amide biogene aminoacid
Aminoacid ------------------------> Amina biogena + CO2
decarboxilaze
Exemple de amine biogene:
Aminoacid Amina biogena Rol biochimic
Histidina Histamina Vasodilatator,stimuleaza secretia sucului gastric si contractia
musculaturii netede. Este implicata in reactiile alergice
Tirozina Tiramina Antagonist al histaminei
Triptofan Triptamina Metabolit cu actiune hipertensiva
Ornitina Putresceina Diamina toxica prezenta in carnea alterata cu actiune hipertensiva
Lizina Cadaverina Diamina toxica prezenta in carnea alterata cu actiune hipertensiva
Cisteina Cisteamina Constituent al coenzimei A
Acid aspartic Beta-Alanina Constituent al coenzimei A si al acidului pantotenic
APLICATIE
Scrieti formulele structurale ale aminelor biogene
Reactii datorate gruparii functionale – NH2 :
Reactia de alchilare
CH2 – COO CH2 – COO
| +3CH2I -----> | / CH3 +3HI
NH2+ N+ - CH3
Gl \ CH3
Betaina
Betaina este donator de radical – CH3, in diferite procese de biosinteza la nivel celular
Reactia de acilare
CH2 – COO CH2 – COOH
| + C4H5 – COCl ----------------------------> | +HCl
NH2- Clorura de benzoil NH – CO – C4H5
Gil TOXICA Acid hipuric
NETOXIC
Formarea de carba-mino-derivati
R R
| |
CH – COO + HNO2 CH – COOH + N2 + H2O
| |
NH2+ OH
Aminoacid Hidroxiacid
Reactia de dezaminare sta la baza dozarii aminoacizilor prin metoda gaz-volumetrica
Reactii datorate prezentei concomitente a gruparilor functionale amino si carboxil
Formarea de chelati
In prezenta ionilor metalelor tranzitionale , aminoacizii formeaza chelati colorati
R R
| |
CH – COO OOC – CH
| Cu2+ |
NH2 H2N
Chelat violet
Reactia de condensare intermoleculara
R1 R2 Rn
| | |
H2N – CH – COOH + H2N – CH – COOH + ---------------H2N – CH – COOH ------> -(n-1)H2O -------->
R1 R2 Rn
| | |
H2N – CH – CO – HN – CH – CO - - HN – CH – COOH
Aminoacid N Legatura Aminoacid C
terminal peptidica terminal
Reactii datorate catenelor laterale
Reactii datorate radicalilor – SH (tiol)
CH2 – SH CH2 – S – S – CH2
| | |
CH – NH2 ----------------------------> CH – NH2 CH – NH2
2 | | |
COOH -2H COOH COOH
Cisteina Cistina
(Cis) (2Cis)
Reactia de esterificare la gruparea functionala – OH
CH2 – OH CH2 – O – PO3H2
| |
CH – NH2 CH – NH2 + H2O
| |
COOH +H3PO4 COOH
Serina Fosforilerina
(Ser)
2. Peptide
Rezulta din condensarea unui numar restrans de aminoacizi
Legaturil rezultate in urma reactiilor de condensare intermoleculara se numesc legaturi peptidice
Clasificare
a) Oligopeptide – contin intre 2 si 10 radicali aminoacizi
b) Polipeptide – contin mai mult de 10 radicali aminoacizi
Nomenclatura
Prin conventie , denimirea se realizeaza incepand cu aminoacidul N – terminal (aminoacidul nr 1) si se
finalizeaza cu aminoacidul C – terminal (aminoacidul n)
Pentru a denumi o peptida se schimba sufixul “na” al fiecarui aminoacid cu sufixul “il”, exceptie facnd
aminoacidul “n” la care nu se schimba denumirea
Exemplu
H2N – Gil – Ser – Ala – Pro – COOH
gilcil – seril – alanil – prolina
Peptide cu importanta fiziologica
1. Dipeptide
CARNOZINA ANSERINA
CARNOZINA – Distributie si rol biochimic :
Se gaseste in muschi , inima si creier
Inhiba formarea gruparilor carbonil, reducand posibilitatea formarii proteinelor anormale
Favorizeza diviziunea celulara, protejeaza ADN-ul contra oxidarii, blocheaza glicozilarea si stabilizeaza
membranele celulare
Actioneaza ca un tampon intracelular
Se administreaza in cancer , Alzheimer si autism
ANSERINA – distributie si rol biochimic:
Se gaseste in muschiul de pasare , nu se gaseste in muschiul de om
Rolul biochimic nu a fost elucidat
2. Tripeptide
GLUTATIONUL – este un compus activ redox care exista in 2 forme: glutation redus si oxidat
CH2 – SH CH2 – SH
| |
CH2 – NH2 CH2- NH2 CO – NH – CH
| | | |
COOH COOH COOH (CH2)2 CO – NH – CH2
| | |
(CH2)2 CH – NH2 COOH
| |
CH – NH2 COOH
|
COOH
Acid glutamic Cisteina Glicocol y – Gutamil-cisteinil-glicocol
(Glu) (Cis) (Glicina)(Gil) (GLUTATION REDUS)
-2H
2G – SH ---------------------> G – S – S – G
<--------------------
+2H
Glutation redus Glutation oxidat
APLICATIE
Scrieti formula structurala a glutationului oxidat
Distributie
Predomina in ficat, splina, celulele pe cale de multiplicare
Rol biochimic
Regleaza potentialul redox al celulei, prin mentinerea unui echilibru intre forma oxidata si forma redusa
(este antioxidant)
A + 2G – SH <=========> AH2 + G – S – S – G
Substrat oxidat substrat redus
Transporta aminoacizii prin membrana celulara in numeroase celule
Este cofactor al unor enzime (ex: glutation peroxidaza)
3. Octapeptide
OXITOCINA si VASOPRESINA ( HORMONUL ANTIDIURETIC)
Sunt peptide ciclice secretate de lobul posterior al hipofizei
Structura chimica
Oxitocina Vasopresina
OXITOCINA – Rol biochimic:
Favorizeaza contractia musculaturii netede a uterului si expulzarea fatului
Permite retractarea uterului dupa expulzare si recapatarea pozitiei initiale
Injectarea oxitocinei la mamifere determina modificarea comportamentului (diminuarea agresivitatii,
cresterea sociabilitatii si arezistentei la durere, scaderea tensiunii arteriale, cresterea apetitului si a
comportamentului maternal la femele)
Efectul este mai puternic la femele decat la mascului, iar efectul se poate transmite si la animalele aflate
in vecinatate (prin sistemu olfactiv)
VASOPRESINA – Rol biochimic:
Actiune vasoconstrictoare
Actiune antidiuretica
Insuficienta secretiei vasopresinei determina instalarea diabetului insipid
4. Polipeptide
INSULINA
Este un hormon secretat de pancreasul endocrin
Este o polipeptida constituita din 51 aminoacizi
Are o structura bicatenara stabilizata prin punti disulfurice
Rol biochimic
Scade concentratia glucozei din sange (rol hipogliceinant) favorizand patrunderea acesteia in celule
In cazul unei biosinteze insuficiente se instaleaza diabetul zaharat
GLUCAGONUL
Este constituit din 29 aminoacizi
Este secretat de pancreasul endocrin
Are actiune hiperglicer.
Biochimie C7 – 6.04
Proteine
Rol biochimic :
Detine un rol crucial in majoritatea proceselor biologice. Indeplinesc numeroase functii fiziologice :
Enzime – sunt cei mai eficienti catalizatori; in organismul animal au fost identificate sute de enzime
Leaga, transporta si stocheaza molecule mici (ex: hemoglobina transporta oxigenul, iar albuminele
medicamentele)
Comutatori moleculari – modificarile conformationale survenite ca urmare a modificarii pH-ului sau a
coordonarii unor liganzi , pot fi utilizate pentru controlul proceselor celulare
Coordonatori ai miscarii – muschii sunt alcatuiti din proteine, iar contractia musculara este mediata de
glisarea a 2 proteine (actina si miozina)
Suport structural – pielea si oasele contin proteina numita colagen
Protectie imuna – anticorpii sunt proteine care neutralizeaza molecule straine specifice existente in
organism
Generarea si transmiterea implsului nervos – receptorii neurotransmitatorilor sunt proteine (ex:
receptorul pt acetilcolina este o proteina amplasata in neuronii post sinaptici)
Controleaza cresterea si diferentierea – de ex, proteinele supresor se pot lega de fragmente specifice din
ADN inhiband expresia si, deci, formarea de produsi specifici segmentului; hormonul de stimulare a
tiroidei este o proteina.
Clasificare :
1. Proteine simple
2. Proteine conjugate
1. PROTEINE SIMPLE Sunt biomolecule cu caracter macromolecular constituite numai din aminoacizi
Au mase moleculare cuprinse intre 103 si 105Da ( 1Da = 1,6605 * 10-27kg)
Conformatia proteinelor:
Fiecare proteina in stare nativa are o structura tridimensionala (spatiala), care este cunoscuta sub numele de
conformatie.
Conformatia proteinelor este rezultanta urmatorilor factori:
Caracteristicile legaturilor peptidice
Natura catenelor laterale R
Caracteristicile legaturilor peptidice:
are caracter partial de dubla legatura
este rigida
atomii de carbon din alpha sunt dispusi in trans
1. Structura primara
Reprezinta secventa liniara a aminoacizilor legati intre ei prin legaturi peptidice. Pozitiile legaturilor covalente
disulfurice dintre radicalii de cisteina sunt incluse de asemenea in structura primara.
2. Structura secundara
Reprezinta plierea regulata a regiunilor unei catene polipeptidice.
Este dictata de structura primara , fiind rezultanta interactiunilor dintre radicalii aminoacizilor vecini.
Este stabilizata de legaturi de hidrogen stabilite intre gruparea >C=O de la o legatura peptidica si gruparea
-NH- de la o legatura peptidica vecina.
Legaturile de hidrogen pot fi intracatenare ( modelul alpha-helix) si intercatenare (modelul planurilor pliate –
beta-pliere)
Modelul alpha-helix
– Rezulta prin spiralarea catenei peptidice intr-o elice orientata spre dreapta
– Toate legaturile polipeptidice participa la legaturi de hidrogen intercatenare de tipul:
- Structura alpha-helix 100% prezinta proteina fibrilara biosintetizata de ectoderm, numita alpha-keratina
- La alte proteine, regiunile alpha-helix alterneaza cu regiuni neelicoidale, continutul in alpha-helix
variind in functie de structura primara
- Prezenta prolinei, aminoaizilor ionici si a aminoacizilor voluminosi ( Trp, Val, Leu) fac imposibila
plierea unei proteine intr-o structura alpha-helix.
Modelul planurilor pliate (beta-pliere)
Este o conformatie ordonata rezultata prin plierea catenei polipeptidice intr-o structura mai relaxata stabilizata
prin legaturi de hidrogen intercatenare.
Catenele polipeptidice pot fi dispuse paralel sau antiparalel.
-------------------------> -------------------------->
H2N /\/\/\/\/\/\/\ COOH antiparalel H2N /\/\/\/\/\/\/\/\/\ COOH paralel
H2N /\/\/\/\/\/\/\ COOH COOH /\/\/\/\/\/\/\ H2N
-------------------------> < --------------------------
- Modele structurale beta-pliere sunt frecvent intalnite si in proteinele globulare
- Un numar mare de boli au drept cauza formarea de proteine fibrilare numite amiloide , in locul celor
globulare. De ex, in boala Alzheimer , in creierul indivizilor se depun proteine fibrilare cu structura
asemanatoare fibroinei.
Modelul colagen
Este reprezentat de un triplu helix spiralat spre stanga, cu structura mai relaxata decat alpha-keratina.
Colagenul se gaseste in piele, oase , tendoane si constituie un element de rezistenta a organismului.
3. Structura tertiara
Rezulta prin infasurarea macromoleculei proteice intr-o structura aproximativ globulara.
– Gruparile hidrofobe sunt orientate spre interior, formand un miez hidrofob, iar cele hidrofile spre
exterior, formand un invelis hidrofil.
– In urma infasurarii lantului polipeptidic rezulta domenii cu structura alpha-helix, domenii cu structura
secundara de tip beta-pliere si domenii fara organizare secundara.
– Stabilitatea edificiului macromolecular este asigurata prin interactiuni intracatenare si legaturi
chimice
– Structura tertiara este dictata de structura primara
– Structura tertiara este responsabila de proprietatile biologice : enzima, hormon, anticorp, functia
respiratorie etc.
Denaturarea structurii tertiare
a) Denaturare reversibila – sunt afectate interactiunile fizice
b) Denaturare ireversibila – sunt afectate legaturile chimice
Denaturarea se produce sub actiunea urmatorilor factori: temperatura ridicata , prezenta acizilor si bazelor tari,
prezenta ionilor metalelor grele, radiatii UV , forte mecanice.
4. Structura cuaternara
Rezulta prin asocierea mai multor macromolecule cu structura tertiara numite protomeri, intr-un ansamblu
supramolecular numit oligomer.
n = 2 ...........dimer
n = 3 ...........trimer
n = 4 ...........tetramer
Morfologia macromoleculelor proteice
Dupa aspect si solubilitate, proteinele se calsifica :
a) Proteine fibrilare
b) Proteine globulare
c) Proteine mixte
ASPECT SOLUBILITATE EXEMPLE
P.FIBRILARE filiform Insolubile in apa si in solutii saline Alpha-keratina
Beta-keratina
Colagenul
P.GLOBULARE Elipsoidal
sferic
Solubile in apa si in solutii saline Enzimele
Hormonii proteici
Anticorpii
Pigmentii respiratori
P.MIXTE Filiform cu
capete
globulare
Soluble in solutii saline Fibrinogenul
Miozina
b)Exemple de proteine globulare:
Biochimie C8 – 20.04
ALBUMINE
M – 60000Da
Solubile in apa si solutii saline
Coaguleaza la 60-70o
Precipita cu sulfat de amoniu la saturatie
Au cea mai mare mobilitate electroforetica
Albuminele serice sunt biosinteizate de ficat
Albuminele serice transporta apa, acizii grasi, bilirubina, medicamentele etc.
Exemple de albumine Distributie
Serumalbumine
Mioalbumine
Lactoalbumine
ovalbumine
Sange
Muschi
Lapte
Ou
GLOBULINE
M – 150000Da
Solubile in solutii saline
Coaguleaza la to>70oC
Precipita cu sulfat de amoniu la semisaturatie
Au cea mai mica mobilitate electroforetica
Exemple de globuline Distributie
Serumglobuline(alpha1-,alpha2-,beta1-,beta2-,y-)
Lactoglobuline
Ovglobuline
Legumina
Faseolina
Amandina
Arachina
Ser sanguin
Lapte
Ou
Seminte de leguminoase
Seminte de fasole
Seminte de migdale
Seminte de alune americane
Imunoglobulinele (antocorpii)
Se gasesc in sange si alte fluide ale vertebratelor
Migreaza in camp electric in zona y-globulinelor
Sunt biosintetizate ca raspuns al antigenelor
Identifica si neutralizeaza antigenele (bacterii, virusuri)
Structura anticorpilor
Sunt proteine teramere
Cei 4 protomeri sunt dispusi sub forma literei Y
Intre antigen si anticorp exista o complementaritate structurala
Prolamine
Sunt proteine de origine vegetala
Sunt insolubile in apa si solutii saline
Nu contin aminoacizi esentiali , au valoare nutritiva scazuta
Intra in structura glutenului
Ex: gliadina din grau si secara , zeina din porumb
Glutenine
Sunt de origine vegetala
Intra in structura glutenului
Glutenul confera proprietatile de panificatie ale cerealelor si este constituit din:
- Prolamine si glutenine(70-80%)
- Glucide
- Lipide
- Minerale
a) Proteine fibrilare
Keratinele Fibroina Colagenele
Caracteristici structurale:
Au un continut ridicat de glicocol, prolina, hidroxiprolina
Catenele polipeptidice sunt legate intre ele prin punti disulfurice
Distributie:
Oase
Piele
Cartilagii
Tendoane
Proprietati:
Este insolubil in apa rece si rezistent la actiunea enzimelor proteolitice
Este solubil in apa la fierbere
Solutia de colagen formeaza la racire un gel
Solutia si gelul de colagen sunt hidrolizate de enzimele proteolitice
c)Exemple de proteine mixte
Fibrinogenul – exte o proteina hexamera cu rol in coagularea sangelui
Miozina – este o proteina mixta cu rol in contractia musculara
Actina – este o proteina mixta cu rol in contractia musculara
2. PROTEINE CONJUGATE
componenta proteica + componenta prostetica = proteina conjugata
-ion metalic
-radical fosforic
-glucide
-lipide
-pigment
Metalproteine
Grupare prostetica = ion metalic
Exemple: hmoglobina , mioglobina, feritina, ceruloplasmina, hemosiderina
- structura de tip chelat
Men+ = Fe2+ , Co2+ , Zn2+ , Cu2+
Fosfoproteine
Grupare prostetica = -H2PO3
Radicalul acidului fosforic esterifica radicalul –OH al serinei sau treoninei.
Radicalii fosforici formeaza cu ionii Ca2+, Na+ sau K+ , saruri.
Exemple: cazeinele, fosfovitina, vitelina
Glicoproteine
Grupare prostetica = glucid
Glucidele sunt reprezentate de : fructoza, galactoza, N-acetilglucozamina, N-acetilgalactozamina
Rol biochimic: protector al mucoaselor fata de actiunea enzimelor proteolitice; intervin in procesele de
recunoastere celula-celula si celula-molecula.
Lipoproteine
Grupare prostetica = lipide
Lipidele sunt reprezentate de: fosfolipide, trigliceride (TG), colesterol liber si esterificat(CE), vitamine
liposolubile(A, D, E si K).
La electroforeza , lipoproteinele serice se separa in 4 fractii :
- HDL (12% colesterol esterificat)
- VLDL (35-40%)
- LDL (15-20%)
- Chilomieroni
Cromoproteine
Grupare prostetica = pigment
Clasificare :
- Cromoproteine porfirinice
- Cromoproteine neporfirinice
PROFINA + RADICALI CH3 - =>1, 3, 5, 8 = PROTOPORFIRINA
CH2 = CH- => 2, 4
-CH2 – CH2 – COO => 6, 7
APLICATIE scrieti formula protoporfirinei
HEMOGLOBINA (Hb)
Este o cromoroteina colorata in rosu , din sangele vertebratelor.
Structura:
Componenta proteica -> GLOBINA
Componenta prostetica -> HEM
HEM = PROTOPORFIRINA + Fe2+
Ionul Fe2+ formeaza o structura de tip chelat cu protoporfirina si globina, participand la :
- 2 legaturi legaturi covalent coordinative cu atomii de azot din ciclurile A si C
- 2 legaturi covalente cu atomii de azot din ciclurile B si D
- 2 legaturi covalent coordinative cu histidina din globina, perpendiculare pe planul ciclului
porfirinic
Globina
Proteina tetramera : 2 catene alpha – 141 aa & 2 catene beta – 146 aa
Cele 4 catene au o structura alpha-helix in proportie de 80%
Structura cuaternara este stabilizata prin legaturi de hidrogen si legaturi ionice stibilite intre COO&NH3+
Fiecare protomer contine o cavitate in care se afla hemul
Specificitatea de specie este conditionata de structura primara a catenelor polipeptidice