AMINOACIZII

AMINOACIZII

Toi aminoacizii conin o grupare carboxil, o grupare amino i o catena lateral distinct ataat carbonului . Excepie face prolina care conine o grupare amino secundar.

n condiii de pH fiziologic (aproximativ 7,4) gruparea carboxil este disociat, genernd un ion carboxilat (- COO-) iar gruparea amino este protonat (- NH3+). n structura proteinelor, cele mai multe grupri carboxil i amino particip la formarea legturii peptidice de aceea nu pot participa la reacii chimice ci doar la formarea unor legturi de hidrogen. Rolul unui aminoacid n structura proteinei este dat de catena lateral.

1. CLASIFICARE

n funcie de catena lateral:

Aminoacizi cu caten lateral nepolar: glicina, alanina, valina, leucina, izoleucina, fenilalanina, triptofanul, metionina, prolina.

n soluii apoase (mediu polar) catenele laterale nepolare se acumuleaz n interiorul moleculei proteice datorit hidrofobicitii radicalilor. Aminoacizi cu catene laterale polare neutre: serina, treonina, tirozina, asparagina, glutamina, cisteina

Aceti aminoacizi sunt neionizai la pH neutru.

Aminoacizi cu catene laterale acide: acidul aspartic, acidul glutamic. La pH ul fiziologic gruparea COOH este complet ionizat.

Aminoacizi cu catene laterale bazice: histidina, lizina, arginina. La pH ul fiziologic, lizina i arginina sunt complet ionizate. Histidina are caracter slab bazic iar n condiiile pH-ului fizilogic, aminoacidul liber este n general neutru din punct de vedere electric. Atunci cnd histidina este ncorporat n structura unei proteine, catena ei lateral poate fi neutr sau ncarcat pozitiv n funcie de mediul ionic generat de lanurile polipeptidice ale proteinei respective. Exemplu n hmoglobin.Dup rolul lor n organism

Aminoacizi eseniali: Phe, His, Ile, Leu,Lys, Met, Thr, Trp, Val. Nu sunt sintetizai n organism. Necesarul este asigurat prin alimente.

Aminoacizi neeseniali: Ala, Arg, Asn, Asp, Glu, Gln, Cys, Gli, Pro, Ser, Tyr. Pot fi sintetizai de organism printr-o reacie de transaminare.

2. ABREVIERI I SIMBOLURI

Fiecrui aminoacid i sunt asociate o abreviere de 3 litere (ex. alanina Ala, glicina Gly etc) i un simbol de o singur liter.

Pentru simbolul cu o liter exist urmtoarele reguli:

unicitatea iniialei: iniiala aminoacidului este unic:

Cisteina = Cys = C

Histidina = His = H

Izoleucina = Ile = I

Metionin = Met = M

Serina = Ser = S

Valina = Val = V

cei mai frecvent ntlnii aminoacizi au prioritate n desemnarea simbolului cu o litar:

Alanina = Ala = A

Glicina = Gly = G

Leucina = Leu = L

Prolina = Pro = P

Treonina = Thr = T

similitudini fonetice

Arginina = Arg = R (aRginina)Asparagina = Asn = N (asparagiNa)

Aspartat = Asp = D (asparDic)

Glutamat = Glu = E (glutEmat)

Glutamina = Gln = Q (Q-tamine)

Fenilalanina = Phe = F (Fenylalanine, Phenylalanin)

Tirozina = Tyr = Y (tYrosine)

Triptofan = Trp = W (tWyptophan)

regula proximitii alfabetice

Lizina = Lys = K (aproape de L)

Aspartat sau asparagina = Asx = B (aproape de A)

Glutamat sau glutamina = Glx = Z

Aceste simboluri rezult din activitatea de laborator. Asn i Gln pot fi uor hidrolizate la acid aspartic, respectiv acid glutamic n medii acide sau bazice utilizate pentru hidroliza proteinelor. De aceea uneori nu se poate ti dac Glu identificat a fost iniial Glu sau Gln. La fel pentru Asx.

Aminoacid necunoscut = X

3. PROPRIETI OPTICE

Cu excepia glicinei, toi aminoacizii prezint un centru chiral la atomul de carbon alfa (atom de carbon asimetric).

Aminoacizii rezultai prin hidroliza (n condiii blnde) proteinelor sunt optic activi rotesc planul luminii polarizate (Izomeri dextrogiri i levogiri): Gly, Ala(+), Val(+), Leu (+), Ile(+),Ser(-), Thr(-),Cys(-), Met(-),Asp(+), Asn, Glu(+), Gln, Lys(+), Arg(+), His(+),Phe(-), Tyr(-), Trp(-),Pro(-).

Acest mod de exprimare nu face referire la aranjarea spaial a atomilor din centrul chiral. Configuraia gruprilor din jurul centrului asimetric este legat de centrul de asimetrie al aldehidei glicerice. Aceast convenie a fost introdus de Emil Fischer n 1891 = stereoizomerii + i ai aldehidei glicerice au fost denumii D i L. Aminoacizii pot avea configuraia D sau L.

In natura se gasesc (-L-aminoacizii. n structura proteinelor intr 20 de aminoacizi naturali care se mai numesc i aminoacizi standard. (Fig.1)

Figura 1. Aminoacizii naturali

4. Ali aminoacizi cu importan biologic

Pe lng aminoacizii standard, n organism se gsesc i ali aminoacizi cu importan deosebit.

Provin din aminoacizii standard i au fost pui n eviden din unele hidrolizate ale unor proteine speciale

4-hidroxiprolina i 5-hidroxilizina prezeni n collagen

dezmozina i izodezmozina prezeni n elastin

se cunosc peste 150 aminoacizi care nu se gasesc n proteine dar joac un rol important n metabolism

reprezint intermediari n metabolismul aminoacizilor.

intermediar al urogenezei.

intermediar n metabolismul fenilalaninei i tirozinei.

precursori ai hormonilor tiroidieni.

component al coenzimei A (CoASH)

Acidul gama-amino-butiric este neurotransmitor, intermediar metabolic al acidului glutamic.

4. Proprietile fizico-chimice- punctul izoelectric

- efectul tampon5. Proprieti chimice

- datorate gruprii amino (ex. transaminarea)

- datorate gruprii carboxil

- datorate radicalului hidrocarbonat

Reacii cu importan biologic

Histamina este mediator al SNC, vasodilatator capilar, implicat n hipersensibilitatea alergic i inflamaii, hormone al secreiei gastrice.

Serotonina este un mediator chimic, vasoconstrictor, factor hemostatic, precursor al melatoninei, hormon al glandei pineale.

Acidul glutamic prin decarboxilare se transform n GABA care este inhibitor al SNC. Cnd aceast reacie nu are loc apar crizele de epilepsie.

PEPTIDELE

1. Clasificare

- oligopeptide conin 2-10 aminoacizi

- polipeptide conin peste 10 aminoacizi

2. Peptide cu importan biologic

Glutationul (gama-L-Glu-L-Cys-Gli) este implicat n reaciile de oxido-reducere la nivel celular.

Ocitocina stimuleaz contracia musculaturii netede.

Vasopresina determin creterea presiunii sanguine, are efect antidiuretic (reabsorbia renal a apei)

Encefalinele au rol analgesic.

De ex. Tyr-Gly-Gly-Phe-Met sau Tyr-Gly-Gly-Phe-Leu

Angiotensinele cresc tensiunea arterial.

Asp-Arg-Val-Tyr-Val-His-Pro-Phe-Leu-His

Angiotensina I

Asp-Arg-Val-Tyr-Val-His-Pro-Phe

Angiotensina II

Insulina este un hormon hipoglicemiant secretat de pancreas. Onine dou lanuri polipeptidice: lanul A format din 21 AA i lanul B format din 30 AA

Glucagonul are rol hiperglicemiant, este secretat de pancreas. Este format din 29 aminoacizi.

ACTH (hormonul adrenocorticotrop hipofizar) stimuleaz biosinteza hormonilor steroizi n glanda corticosuprarenal. Este format din 39 aminoacizi.PROTEINELE

Structura fiecrei proteine este determinat genetic.

Proteinele au roluri diferite n celul i respectiv n organism. La nivel celular au rol specific, indispensabil pentru funcionarea corect a ansamblului celular. Numrul de proteine identice ntr-o celul este foarte bine determinat. Exemplu: transportorul pentru glucoz GLUT2 din celula hepatic valori normale 150 000; sub 20 000 diabet.

Exist un echilibru ntre sinteza i degradarea proteinelor la nivel celular.

Rolul proteinelor

Structural (ex. compoziia membranelor celulare, histonele n ADN)

Funcional

In metabolism (enzimele)

Comunicarea ntre organe

Hormoni

Receptori hormonali

Transportori

Prin membrane (glucide, aminoacizi)

ntre organe (albumine, apoproteinele)

Sistemul contractil (miozina)

Imunitate (imunoglobuline, sistemul complement )

Coagulare (fibrina, fibrinogenul)

In genetica celular (factori de transcripie, represori genici)

Fizico-chimic (meninerea echilibrului acido-bazic, osmotic)

Energetic

Structura proteinelor

Structura primar tipul, numrul i succesiunea aminoacizilor n caten. Secvena aminoacizilor este rezultatul informaiei genetice. Indiferent de numrul aminoacizilor dintr-o protein, fiecare lan va avea la unul din capete un aminoacid cu gruparea NH2 liber (captul N terminal), iar la cellalt capt un aminoacid cu gruparea COOH liber (captul C terminal. Prin convenie, secvena aminoacizilor ntru-un lan polipeptidic se consider ntotdeauna de la captul N-terminal spre captul C-terminal.Structura secundar corespunde unor structuri spaiale regulate: helix, pliat. Aceste structuri sunt realizate prin legturi disulfurice, ionice, de hidrogen, hidrofobe. Aceste tipuri de structuri se datoreaz proprietilor spaiale a legturii peptidice.

Structurile helix sunt stabilizate prin legturile de hidrogen intracatenare. Pe fiecare spir a -helixului se afl 3, 6 resturi de aminoacizi. Legtura de hidrogen se realizeaz ntre gruparea C=O i -NH- din dou spire vecine (aflate la o distan de 4 aminoacizi consecutivi). Legturile de hidrogen sunt paralele cu axul helixului. In proteinele naturale sensul de rotire al helixului este spre dreapta (sensul acelor unui ceasornic).

Structurile pliate sunt stabilizate prin legturi de hidrogen intracatenare. Poate fi cu lanuri paralele sau antiparalele (mai stabile). Legturile de hidrogen sunt perpendiculare pe scheletul polipeptidic.

Conformaiile de tip helix i pliat permit realizarea unui numr maxim de legturi de hidrogen ntre componentele legturilor peptidice din interiorul polipeptidelor.

Triplul helix al colagenului este realizat prin intermediul legturilor de hidrogen intra i intercatenare. Acest tip de structur se datoreaz prezenei prolinei i hidroxi-prolinei. Aceti aminoacizi nu pot participa la legturi de hidrogen. Structura colagenului prezint serii de trei aminoacizi n care glicina ocup aceeai poziie. Glicina este poziionat n interiorul helixului. Fiecare spir conine un astfel de triplet.

Gly-Ala-ProGly-Pro-AlaGly-Pro-Pro(OH)

n figura de mai sus glicina este reprezentat cu rou.

Structura teriar se refer la aranjarea spaial a acestor structuri secundare (poziionarea n spaiu a fiecrui atom). Este rezultatul unor legturi diverse (hidrogen, hidrofobe, electrostatice, covalente) ntre aminoacizii aceleiai catene dar care nu sunt vecini n structura primar. Datorit acestor interaciuni, lanul polipeptidic nu poate adopta o structur ordonat n spaiu, pe toat lungimea sa, ci structurile ordonate sunt separate de coturi sau bucle. Structura tridimensional a unei proteine native n mediul su fiziologic este aceea pentru care energia liber a sistemului este minim.

Interaciunile dintre catenele laterale ale aminoacizilor influeneaz modul de pliere a lanului polipeptidic n forma tridimensional specific proteinei funcionale.

n funcie de structura teriar, proteinele se clasific n: fibrilare i globulare.

Legturile din cadrul structurii teriare sunt mai mult sau mai puin stabile, sunt influenate de mediu. De exemplu acizii i bazele tari intervin n legturile electrostatice ceea ce determin denaturarea proteinelor. Legturile disulfurice se realizeaz preponderent ntre resturi de cistein. Agenii oxidani i reductori puternici pot oxida cisteina sau pot reduce legturile disulfurice denaturnd proteina.Cele mai multe proteine denaturate sunt insolubile, deci precipit n soluie.

Structura primar a unui lan polipeptidic determin structura teriar a acestuia.

Pornind de la aceast premis este dificil de explicat faptul ca proteinele denaturate nu revin automat la conformaia nativ, n condiii de mediu adecvate. Acest lucru se deduce din faptul c plierea catenelor se face etapizat. Plierea nu are loc la finalul sintezei ntregului lan polipeptidic ci pe msura sintezei proteinei. Acest fenomen limiteaz configuraiile alternative de pliere a lanurilor polipetidice mari. n plus, exist o clas special de proteine (Chaperone proteine nsoitoare) care interacioneaz cu lanul polipeptidic n diverse etape ale procesului de pliere.Structura cuaternar se ntlnete la proteinele formate din mai multe subuniti. Este rezultatul unor legturi diverse (hidrogen, hidrofobe, electrostatice, covalente) ntre aminoacizii din catene diferite dar care sunt unite ntr-o singur molecul. Fiecare caten este denumit protomer. Structura cuaternar poate fi definit ca numrul, tipul i modul de legare a subunitilor (protemerilor) dintr-o entitate proteic cu activitate biologic bine definit. Ruperea legturilor dintre catene duce la denaturarea proteinei. Exemplu: hemoglobina este un tetramer

aminoacizi

Structura primar a unei proteine :

Secvena aminoacizilor n caten

Structura secundar a unei proteine :

Legturi de hidrogen ntre aminoacizi

Structura teriar a unei proteine :

Legturi ntre structurile secundare

plisat

helix

Structura cuaternar a unei proteine :

Asocierea mai multor catene polipeptidice

plisat

helix

STRUCTURA PROTEINELOR

PAGE 13

_1222589246.bin

_1380282176.bin

_1443371801.bin

_1222589491.bin

_1222590739.bin

_1349021368.bin

_1222590415.bin

_1222589457.bin

_1222588838.bin

_1222589070.bin

_1191003963.bin

_1222588586.bin

_1191001886.bin