AA_Prot-82451-117791 (1)

1. BIOMOLECULE MACRO- ȘI MICROMOLECULE, MOLECULE COMPLEXE. AMINOACIZII: STRUCTURA, CLASIFICAREA, ROLUL BIOLOGIC

BIOCHIMIA
BIOMOLECULE
MACRO- ȘI MICROMOLECULE,
MOLECULE COMPLEXE.
AMINOACIZII: STRUCTURA,
CLASIFICAREA, ROLUL BIOLOGIC
Silvia Stratulat
conferențiar universitar

2. Obiectivele:

1. Introducere în biochimie. Biochimia structurală, metabolică și clinică și
sarcinile lor. Importanța biochimiei pentru educația și practica medicală.
2. Biomolecule – macro- și micromolecule, molecule complexe.
3. Noțiuni de grupă funcțională. Tipurile de grupe funcționale specifice
biomoleculelor. Caracteristica lor generală.
4. Tipurile de legături chimice specifice biomoleculelor. Caracteristica lor
generală.
5. Aminoacizii – rolul în organismele vii. Aminoacizii proteinogeni și
neproteinogeni.
6. Clasificarea aminoacizilor după structura chimică, proprietățile fizicochimice, importanţa biologică.
7. Stereoizomeria, solubilitatea și proprietățile acido-bazice ale aminoacizilor.
8. Teoria polipeptidică a structurii proteinelor. Proprietățile legăturii peptidice.
Notarea şi citirea aminoacizilor în peptide şi proteine. Aminoacizii N- și Cterminali.

3. Biochimia:

• pentru prima dată ca termen a fost introdus in 1903
de către Carl Neiberg.
• “bios” - înseamnă viaţă
• ştiinţa
despre
structura
şi
transformarea
substanţelor chimice în organism,
proceselor
fizico-chimice care stau la baza activităţii vitale ---studiază bazele moleculare ale vieții

4. Deosebim:

• Biochimia structurală (statică,descriptivă) prezintă structura chimică a materiei vii (proteine
(P),glucide (G); lipide (L); acizi nucleici (AN),
proprietăţile și rolul lor.
• Biochimia metabolică (dinamică) – prezintă
metabolismul P; G, L; AN şi reglarea hormonală
sau enzimatică ale proceselor metabolice în
organism.
• Biochimia clinică (funcţională)– cercetează
procesele chimice ce stau la baza diferitelor
manifestări ale vitalităţii.

5.

Importanța biochimiei
• oferă cunoștințele necesare înțelegerii stării de
sănătate și a mecanismelor patogenice în orice
boală;
• permite tratarea cu succes a avitaminozelor, a
insuficienței sau hiperfuncțiilor endocrine;
• explică modul de acțiune al medicamentelor, ca
modulatori ai activității enzimatice, oferind datele
necesare pentru sinteza de substanțe cu acțiune
farmacologică dorită.

6. BIOCHIMIA (semestru I - compartimente)

BIOCHIMIA (semestru I compartimente)
Bioelementele, unități constituiente și macromolecule
Aminoacizii
Proteine: structura și
proprietăți
Structura,
Acizi nucleici: structura și
proprietăți
Proprietăți
Enzime.Vitamine și coenzime
Rolul
Cinetica enzimatică
Reglarea activității enzimelor
Reacțiile
Bioenergetica. Ciclul Krebs
metabolice
Lanțul respirator
Metabolismul glucidic (3 teme)
Reglarea
Lucrul individual al studenților

7. Compoziţia chimică şi organizarea materiei vii:

• Din cele cca. 100 elemente chimice întâlnite în
litosferă şi atmosferă, un număr relativ mic participă la
alcătuirea materiei vii.
• Acestea
se
numesc
bioelemente
(elemente
biogene) - elemente chimice care dau naștere
organismului viu.

8.

CLASIFICAREA BIOELEMENTELOR
Bioelemente
Organogene –care formează
compușii organici
C, H, O, N, P, S
Minerale
Metale (Na, K,
Ca, Mg, Zn, Mn,
Fe, Cu, Cr, V,
Мо)
Nemetale
(Cl, I, F, Br)

9.

CLASIFICAREA BIOELEMENTELOR (DUPĂ
CONȚINUTUL LOR ÎN ORGANISM):
Bioelemente
Macroelemente
Nemetale
(С, О, Н, N, Р,
Сl, S,F)
Metale
(Na, K, Ca,
Mg)
Microelemente
Nemetale
(I, F, Br)
Metale
(Zn, Mn, Fe,
Cu, Cr, Mo, V)

10.

Conținutul principalelor bioelemente în % în
organismul uman.

11. Conținutul principalelor macrobioelemente în % după masa lor raportat la masa umedă a organismului, e.g. oxigenul alcătuiește

65% din masa umedă a organismului uman sau 45 kg din cele 70 kg
ale unui adult. (după
D. Taylor, 1995)
Macrobioelementul
în %
în kg
Oxigenul
65
45.5
Carbonul
18.5
12.6
Hidrogenul
9.5
7
Azotul
3.2
2.1
Calciul
1.5
1.05
Fosforul
1
0.7
Potasiul
0.4
0.14
Sulful
0.3
0.175
Sodiul
0.2
0.105
Clorul
0.2
0.105
Magneziul
0.1
0.035
Microbioelementele: bor, crom,
cobalt, cupru, fluor, iod, fier,
mangan, molibden,
seleniu, siliciu, vanadiu, zinc
0.85
0.595

12. Rolul macroelementelor nemetale

ROLUL
Oxigenul
Carbonul
• intră în componența P, G, L,
• este necesar în procesul respirației ca oxidant
• este bioelementul organogen fundamental al tuturor
organismelor vii.
• intră în componența țesuturilor sub formă de proteine,
glucide, lipide și alte biomolecule.
• În unele celule și sânge se întâlnește sub formă de
ion bicarbonat HCO3-.
• Bicarbonatul participă în diferite reacții biochimice ca:
sinteza glucozei,
sinteza acizilor grași,
important în menținerea echilibrului acidobazic în sânge.

13. Rolul macroelementelor nemetale

Macro
bioele
mentul
Hidrogenul
Azotul
ROLUL
• nu se întâlnește în stare liberă atomară H sau
moleculară H2 ci doar în componența diferitor
biomolecule sau în stare ionizată H+ așa numitul
proton de hidrogen.
• Ionii H+ contribuie la crearea mediului acid în
organism.
• intră în componența tuturor biomoleculelor proteinelor, glucidelor, lipidelor, acizilor nucleici etc.
• Este un component principal al aminoacizilor,
proteinelor, acizilor nucleici.
• Se întâlnește și în componența unor compușii
anorganici ca oxidul de azot NO și ionii sau sărurile de
amoniu NH4+.
• Datorită capacității lui de a forma legături donoracceptor poate fixa protonii - conferă proprietăți bazice
proteinelor,

14. Rolul macroelementelor nemetale

Macro
bioele
mentul
Clorul
ROLUL
• se întâlnește în formă ionică de clorură Cl-.
• importanți în formarea acidului clorhidric HCl (componentul
sucului gastric)
• pot fi activatorii unor enzime(amilaza salivară)
• implicați în procesele de transport al gazelor (O2 și CO2) în
sânge.
• în sinteza unor compuși cu acțiune bactericidă (acidul
hipocloros HOCl produs de unele leucocite) având astfel un
rol important în imunitate.
• este un component important al acizilor nucleici, unor proteine
Fosforul
(fosfoproteine), lipide (fosfolipide) și a mineralelor care alcătuiesc țesutul
osos.
• În oase și dinți se conține preponderent sub formă de hidroxiapatită
Са10(РO4)6(ОН)2.
• este componentul unor biomolecule cu valoare energetică ca ATP-ul,
creatinfosfatul, fosfoenolpiruvatul.
• este componentul sistemelor tampon sangvine

15. Rolul macroelementelor nemetale

ROLUL
Macr
obioe
leme
ntul
Sulful
• Intră în componența aminoacizilor cisteina și
metionina respectiv în componența proteinelor.
• este componentul unor biomolecule importante
ca taurina, coenzima A, S-adenozilmetionina și a
unor vitamine ca tiamina (B1) și biotina (H).
• în organism se mai întâlnește și în formă
anorganică ca sulfat.

16. Rolul macroelementelor   metale

Rolul macroelementelor
metale
Macrobioelementul
Potasiul
Sodiul
este principalul cation intracelular (98%).
este important în contracția musculară,
funcționarea normală a inimii
transmiterea impulsurilor nervoase,
• activarea unor enzime.
• Concentrația scăzută de K în sânge
numită hipokalemie se observă în
disfuncția glandelor suprarenale
(hiperaldosteronism), și este însoţită de
dereglări ale funcţiei cardiace
Este principalul cation extracelular.
Se întâlnește în formă ionizată Na
Participă în menținerea presiunii osmotice.
Concentrația mare de sodiu în sânge numită
hipernatriemie cauzează hipertensiune arterială şi
edeme.

17. Rolul macroelementelor   metale

Rolul macroelementelor
metale
Macrobioelementul
ROLUL
Calciul
Magneziul
În oase și dinți se conține 1 kg de Ca
preponderent sub formă de hidroxiapatită
Са10(РO4)6(ОН)2.
În sânge, limfă se întâlnește sub formă de
cation liber Ca2+ și fixat de proteine.
importanți în coagularea sângelui,
contracție musculară,
transmiterea impulsului nervos.
• în țesuturile mineralizate (dentină, smalț,
oase).
• se conțin în mușchi și ficat
• este important în procesele energetice,
formează complexe cu ATP-ul (MgATP2-),
• în biosinteza proteinelor,

18.

BIOMOLECULELE
Biomoleculele sunt molecule sintetizate de organism
cu destinație structurală (anatomică) și fiziologică.
Ele pot fi divizate în biomicromolecule, biomolecule
complexe și biomacromolecule (biopolimeri).

19.

Biomolecule
Biomicromolecule
(monomeri)
aminoacizii,
aminele, acizii
carboxilici,
monozaharidele,
bazele azotate
Biomolecule
complexe
Biomacromolecule
(biopolimeri)
Lipidele
și nucleotidele
Proteine, amidonul,
glicogenul, celuloza,
acizii nucleici (ADN,
ARN)

20. GRUPE FUNCȚIONALE

Grupa funcțională Clasa
compușilor
–СООН - carboxil
Prefixul
Acizii carboxilici
Sufixul
-
-oic
carboxi–СНО - aldehidică
Aldehide
oxoformil-
-al
–ОН - hidroxil
Alcooli
hidroxo-
-ol
–NН2 - amino
Amine
amino-
-amină
–СОNН2 - amidică
Amide
-
–SH -sulfhidril
Tiole
mercapto-
-tiol
Cetone
oxo-
-оna
C O
carbonil
-amidă

21.

Grupa funcțională carboxil ( - COOH )
(se conține în P, AA, AG,
acizi organici: piruvat,lactat)

22.

Grupa funcțională HIDROXIL ( - OH ) – se
conține în alcooli, AA (Tre, Ser); Col liber, Gl,
Fr; acid lactic)

23.

Grupa funcțională SULFHIDRIL ( - SH )
(se conține în proteine, Cys, în coenzima A
(CoA), glutation)

24.

Grupa funcțională AMINO ( - NH2 )
– proteine, AA, AN

25.

Grupa funcțională AMIDICĂ ( - CONH2 )

26.

Grupa funcțională CARBONIL ( =CO )

27.

Tipuri de legături chimice
Legătura covalentă –
se formează pe baza
cuplului comun de
electroni.
Poate fi polară și
nepolară
Legătura
covalentă
nepolarăse stabileste intre
atomi identici de
nemetale
O=O
N=N
F-F
C-C
C-H
Ex: Cl2;O2; N2, CH4

28.

Tipuri de legături chimice
Legătura
covalentă
polară
H2O
NH3
HCl
Legatura covalenta polara
C-O
perechea de electroni comună este deplasată
C-N
către atomul de oxigen care este mai
C-S
electronegativ decît atomul de carbon

29.

Tipuri de legături chimice
Legătura
covalentă
donoracceptor
sunt implicați electronii pereche ai aceluiași atom.
Atomul care ”donează” perechea de electroni se numeşte donor,
atomul care o acceptă se numeşte acceptor.
Ex. legătura dintre atomul de azot al grupei amino și cationul de hidrogen
(protonul)

30.

Tipuri de legături chimice
Interacțiunile non-covalente
Forțele van der Waals
Forțele van der
Waals între
macromolecule
• reprezintă forțele de atracție sau de respingere de putere relativ mică
dintre moleculele neutre.
• Contribuie la formarea structurii cuaternare

31.

Tipuri de legături chimice
Legăturile
ionice- prin
atractia
electrostatica
dintre ioni de
semn contrar
(pozitivi și
negativi)
NaCl
Na2CO3
În contact cu H2O –
disociază ușor

32.

Tipuri de legături chimice
Legăturile
de
hidrogen
poate apărea intermolecular sau
intramolecular
Mai slabe ca cele covalente, dar
nu mai slabe ca van-der-Waals
Apare în proteine, ADN, ARN,
AA.

33.

34.

Tipuri de legături chimice
Interacțiuni
hidrofobe

35. PARTICULARITĂȚILE MATERIEI VII

36. PARTICULARITĂȚILE MATERIEI VII

37. PARTICULARITĂȚILE MATERIEI VII

Gradul superior de organizare structurală (caracterizat
prin structura compusă şi diversitatea de molecule)
Funcţia strict determinată şi sensul său specific pentru
fiecare parte componentă.
Capacitatea de a transforma şi a utiliza energia
Schimbul de substanţe cu mediul înconjurător şi
autoreglarea transformărilor chimice.
Capacitatea
de autoreplicare
informaţiei genetice.
sau transmitere a

38. CARACTERISTICA GENERALĂ A AMINOACIZILOR

• Sunt derivați aminați ai acizilor organici, astfel
• Conțin obligator o grupare carboxil (-COOH) și o
grupare amino (-NH2)
• Grupa amino poate fi atașată la diferiți atomi de
carbon ai acidului organic, producând diferite tipuri de
aminoacizi - α, β, γ, δ, ε etc.
• Proteinele umane conțin doar α-aminoacizi

39. Funcțiile aminoacizilor (AA) :

1. sunt elementele structurale fundamentale ale
proteinelor;
2. sunt precursori ai:
hormonilor,
bazelor azotate purinice și pirimidinice,
porfirinelor (hemurilor),
vitaminelor (ex .: acid folic)
aminelor biogene - reglatori locali (ex .: histamina) și
neuromediatori (ex .: dopamina)

40. AA PROTEINOGENI ȘI NEPROTEINOGENI

Aminoacizii
Proteinogeni
– sunt elemente
structurale ale proteinelor
Codificați genetic
- 20 aminoacizi,
sunt codificați în ADN
de codoni specifici
Neproteinogeni
– nu se regăsesc în
structura proteinelor
Necodificați – nu sunt codificați în
ADN și se formează după sinteza
proteinei prin modificări ale celor
codificați

41. AA proteinogeni, codificați genetic

42. AA proteinogeni necodificați (modificați posttranslațional)

43. AA neproteinogeni

1. Nu sunt prezenți în proteine
2. Au alte funcții biologice

44. - Aminoacizii (AA)

- Aminoacizii (AA)
• unităţi fundamentale ce participă la sinteza unei proteinelor
• sunt de tip -aminoacizi.
Conțin, atașați la atomul de carbon- :
gruparea carboxil (-COOH)
gruparea amino (-NH2)
radicalul (R)

45. Stereoizomeria aminoacizilor

• Două molecule sunt stereoizomeri dacă sunt
formate din aceiași atomi, conectați în aceeași
secvență, dar atomii sunt poziționați diferit în
spațiu.
• Diferența dintre stereoizomeri poate fi observată
numai atunci când este luată în considerare
aranjarea tridimensională a moleculelor.
• Stereoizomerii pot fi împărțiți în izomeri optici și
geometrici.

46. Stereoizomeria aminoacizilor

• Molecule chirale sunt molecule ce dețin centre chirale (un
atom de carbon asimetric), care este un atom de carbon la
care sunt atașate 4 grupe funcționale diferite, deci el este
completamente asimetric
• Toți -aminoacizii (cu excepția glicinei) conțin un α-carbon
chiralic și formează L- și D- stereoizomeri, care sunt
imaginea în oglindă unul al celuilalt
• Proteinele umane conțin doar α-L-aminoacizi

47.

• CLASIFICAREA ȘI
STRUCTURA CHIMICĂ A AA

48. CLASIFICAREA AA a. după proprietățile fizico-chimice

1. AA nepolari (hidrofobi): glicina, alanina, valina, leucina,
izoleucina, prolina, fenilalanina, triptofanul şi metionina.
– Toți AA hidrofobi sunt neutri
– Toți sunt puțin solubili în apă și bine solubilp în solvenți
organici
2. AA polari (hidrofili):
Neutri - serină, treonină, cisteină, tirozină, asparagină,
glutamină
Acizi - Asp (acid aspartic) și Glu (acid glutamic)
Bazici - Lys (lizină), Arg (arginină) și His (histidină)
Aceşti AA sunt mai solubili în apă datorită grupărilor funcționale –
COOH, -OH, -SH, -NH2, -CO-NH2, guanidino și imidazol, care pot
interacționa cu apa

49. CLASIFICAREA AMINOACIZILOR

b. În corespundere cu structura chimică a
radicalului:
Tio AA
a) alifatici (non-ciclici) și ciclici
b) tio-;
c) hidroxi; etc.
Hidroxi AA
Imino - Pro

50. CLASIFICAREA AA în corespundere cu structura chimică a radicalului

Ciclici și alifatici
Ciclici:
(a) homociclici
(b) heterociclici
Ciclici:
(a) aromatici
(b) non-aromatici

51. CLASIFICAREA AA:

• după numărul grupărilor –COOH şi –NH2:

52.

CLASIFICAREA AA: c. după rolul biologic:
Aminoacizi
Esențiali
indispensabili:
Valina*
Leucina*
Izoleucina*
Fenilalanina*
Triptofanul*
Metionina*
Treonina*
Lizina*
Nu se sintetizează în
organism, e necesar sa-i
primim cu alimentele
Semiesențiali
(semidispensabili):
Arginina*
Histidina*
Se sintetizează în
organism, dar în cantități
insuficiente, e necesar
sa-i primim cu alimentele
Neesențiali
(dispensabili):
Glicina
Alanina
Prolina
Serina
Tirozina
Cisteina
Asparagina
Glutamina
Acidul aspartic
Acidul glutamic
Se sintetizează în
organism

53. AA structura chimică

Glicina
Alanina
Serina
Cisteina

54. AA structura chimică

Fenilalanina
Tirozina

55. AA structura chimică

Triptofan
Histidina

56. AA structura chimică

Treonina
Metionina

57. AA structura chimică

Izoleucina
Valina
Arginina

58. AA structura chimică

Leucina
Lizina

59. AA structura chimică

Acid aspartic (aspartat)
Asp
Asparagină - Asn
Acid glutamic
(glutamat) -Glu
Glutamină Gln

60. AA structura chimică

Prolina

61. AA nepolari sau hidrofobi

62. AA polari sau hidrofili neutri

63.

AA polari sau
hidrophili acizi
(cu sarcină
negativă)
AA polari sau
hidrophili bazici
(cu sarcină
pozitivă)

64.

Proprietăţile acido-bazice ale aminoacizilor
R
+H N
3
CH
COO
Amfion
(ion bipolar)
În condiții de pH fiziologic, în soluţii apoase -aminoacizii
există în formă de ioni bipolari (amfiioni):
• gruparea amino este protonată (NH2 + H+ → NH3+) – are
proprietăti bazice – este acceptor de protoni;
• gruparea carboxil este disociată (deprotonată) (COOH →
COO‒ + H+) – are proprietăți acide – este donor de protoni;
Astfel, aminoacizii posedă proprietăți amfotere - și de bază, și
de acid.

65.

PROPRIETĂȚILE ACIDO-BAZICE ALE α-AA
1. În soluție acide (pH <7) AA este protonat și există în formă de cation (+);
2. În soluție bazică (pH> 7), AA este deprotonat și există în formă de anion (‒)
• Datorită capacităţii lor de a disocia ca anioni sau cationi, AA se pot deplasa
sub acţiunea unui câmp electric, astfel:
• -în mediu acid - AA migrează spre catod,
• - în mediu bazic - spre anod
3. la un pH intermediar, AA este echilibrat între formele anionică și cationică și
există în forma unui ion neutru, bipolar (zwitterion) – aceasta este starea
izoelectrică a -AA.
2. Acest pH este numit punct izoelectric al AA (pI).

66.

PROPRIETĂȚILE ACIDO-BAZICE ALE α-AA
1. AA se deosebesc după radical - R, care le conferă proprietăți specifice.
2. Radicalul poatea avea proprietăți hidrofobe sau hidrofile.
3. Radicalii hidrofili pot fi neutri, acizi sau bazici, în funcție de grupele
funcționale.
4. În cazul în care radicalul unui AA este hidrofob sau hidrofil neutru (nu
are grupuri care pot fi încărcate) atunci R nu va influența sarcina electrică
totală a AA și proprietățile sale acide sau bazice.
5. Radicalul hidrofil poate conține grupe funcționale care pot avea
sarcină, astfel va influența sarcina electrică totală a AA și proprietățile
sale acide sau bazice:
- o grupare – COO‒ adiţională (cazul acizilor aspartic şi glutamic)
aminoacizii au caracter acid;
- o grupare – NH3+ suplimentară (cazul argininei, lizinei) aminoacizii
respectivi au caracter bazic.

67.

pI=punctul izoelectric
• Reprezinta pH-ul la care sarcina neta a AA este
nula
• La pH=pI solubilitatea AA este minimă
• AA nu migrează în câmpul electric
• pI pt aminoacizii neutri 5-6
• pI pt aminoacizii acizi ~2,97-3,22
• pI pt aminoacizii bazici : 7,58 – 10,76

68.

ROLUL, STRUCTURA ŞI
CLASIFICAREA PROTEINELOR

69. pI=punctul izoelectric

OBIECTIVE
1.
2.
3.
4.
5.
6.
7.
8.
Rolul biologic al proteinelor.
Nivelurile de organizare structural-funcțională a moleculei proteice: structura
primară, secundară, terţiară şi cuaternară; caracteristica generală, legăturile
specifice acestor structuri. Metodele de determinare a compoziției și
succesiunii aminoacizilor în lanțul polipeptidic. Noțiuni despre domeniile
structurale.
Clasificarea proteinelor.
Proteinele simple (albuminele, histonele) - proprietăţile şi particularităţile
structurale. Rolul biologic.
Proteinele conjugate: nucleoproteinele, fosfoproteinele, lipoproteinele,
glicoproteinele, metaloproteinele, cromoproteinele (hemo- și flavoproteinele),
caracteristica lor generală.
Proteinele globulare. Hemoglobina – structura şi rolul biologic.
Proteinele fibrilare: colagenul și elastina – particularităţile componenţei
aminoacidice şi structurale. Rolul biologic.
Proteinele fixatoare de Ca2+ (factorii plasmatici ai coagulării, Ca2+-ATPaza,
calmodulina, colagenul) - particularităţile structurale care determină fixarea
Са2+. Rolul biomedical.

70. Rolul, structura şi clasificarea proteinelor

ROLUL PROTEINELOR
• structurală – formează structurile celulare, ale țesuturilor și
organelor (colagenul, elastina)
• catalitică – enzimele catalizează reacțiile chimice în
organism (amilaza, lipaza, pepsina)
• reglatoare – hormonii reglează funcțiile la nivel de celule,
țesut, organ și organism (insulina, hormonul paratiroid)
• de transport – proteinele transportă diferiți compuși în sânge,
prin membrane etc (albumina, transferina, ceruloplasmina)
• de menținere a presiunii oncotice a sângelui (albumina)
• contractilă – asigură contracția musculară (actina, miozina)
• de protecție – imunoglobulinele asigură protecția de
organisme sau substanțe străine

71. OBIECTIVE

STRUCTURA PROTEINELOR
Toate proteinele posedă structură:
Primară
Secundară
Terțiară
!Unele proteine posedă și structură cuaternară

72. ROLUL PROTEINELOR

STRUCTURA PRIMARĂ A
PROTEINELOR
• Este nivelul inițial al organizării structurale a
proteinelor,
• Este secvența α-L-aminoacizilor în catena
polipeptidică;
• AA sunt legați prin legături peptidice

73. STRUCTURA PROTEINELOR

Legătura peptidică se formează între grupa α-carboxil al
unui AA și grupa α-amino a AA următor:

74. STRUCTURA PRIMARĂ A PROTEINELOR

PEPTIDE ȘI PROTEINE
1.
Lanțurile ce conțin:
‒
de la 2 până la 10 aminoacizi se numesc oligopeptide:
2 aminoacizi - dipeptidă;
3 aminoacizi- tripeptidă; etc.
• până la 50 aminoacizi se numesc polipeptide
• mai mult de 50 aminoacizi se numesc proteine
2.
Aminoacizi sunt uniți prin legături peptidice

75.

PROPRIETĂȚILE LEGĂTURII
PEPTIDICE:
• Legătura peptidică clasică este o legătură covalentă trainică și are
proprietăți de legătură parțial dublă.
• Legătura peptidică este coplanară – toți atomii grupării peptidice se
află în același plan.

76. PEPTIDE ȘI PROTEINE

PROPRIETĂȚILE LEGĂTURII
PEPTIDICE:
• Legătura peptidică clasică are conformație trans.
• Are 2 forme de rezonanță – ceto și enol:

77.

PROPRIETĂȚILE LEGĂTURII
PEPTIDICE:
• Fiecare legătură peptidică clasică este capabilă să
formeze 2 legături de hidrogen cu alți atomi polari.
• Prolina formează legătură peptidică atipică:

78.

NOMENCLATURA PEPTIDELOR
Toţi AA situaţi la stânga în catena polipeptidică faţă de AA C-terminal capătă
terminaţia -il, iar AA C-terminal îşi păstrează denumirea sa trivială. De
exemplu: tripeptidul Gli-Ala-Ser se va numi glicil-alanil-serină.

79.

STRUCTURA PRIMARĂ A
PROTEINELOR
• Este determinată genetic de către gena din ADN care
codifică succesiunea AA în catenă printr-o succesiune de
codoni
• Succesiunea AA în structura primară determină nivelurile
ulterioare de organizare structurală – secundară, terțiară
și cuaternară și subsecvent realizare funcției

80.

IMPORTANȚA CLINICĂ A STRUCTURII PRIMARE
ANEMIA FALCIFORMĂ SAU CU CELULE ÎN FORMĂ
DE SECERĂ

81. STRUCTURA PRIMARĂ A PROTEINELOR

Determinarea structurii primare
• 2 etape:
• A. determinarea compoziției AA
• B. determinarea succesiunii AA

82. IMPORTANȚA CLINICĂ A STRUCTURII PRIMARE ANEMIA FALCIFORMĂ SAU CU CELULE ÎN FORMĂ DE SECERĂ

Determinarea compoziției
AA în proteină
1. Hidroliza acidă completă (fierberea proteinei în soluţie
de acid clorhidric)
2. prin cromatografie are loc determinarea fiecărui aminoacid
în hidrolizat
În prezent o astfel de analiză se realizează în mod automat cu
ajutorul unor aparate speciale numite analizatoare de
aminoacizi.

83. Determinarea structurii primare

PRINCIPIILE DE DESCIFRARE A
SUCCESIUNII AA-ETAPELE:
• Determinarea AA N și C terminal
• hidroliza selectivă a proteinei (prin metodele enzimatice
(tripsina, chimotripsina, pepsina) sau chimice (cu
bromura cianidică)
• identificarea succesiunii AA în fragmentele obţinute prin
metoda Edman.
• restabilirea structurii primare a proteinelor prin
suprapunerea diferitor segmente de peptide stablindu-se
astfel segmentele de coincidenţă (metoda “amprentelor
digitale” sau ” metoda hărţilor de peptidă”

84. Determinarea compoziției AA în proteină

Principiile de descifrare a AA N
şi C terminal:
La determinarea AA N-terminal se utilizează:
1. -metoda Sandger (cu fluordinitrobenzol)
2. - metoda Edmann (cu fenilizotiocianat)
3. -metoda cu dansyl
4. - metoda enzimatică (cu aminopeptidaza)
Determinarea AA C-terminal se efectuează prin:
1. metoda chimică cu hidrazina (metoda Acabori)
2. metoda enzimatică (carboxipeptidază)
3. folosind reducători: NaBH4 sau LiBH4

85. Principiile de descifrare a succesiunii AA-etapele:

SUPRAPUNEREA DIFERITOR
SEGMENTE DE PEPTIDE

86. Principiile de descifrare a AA N şi C terminal:

Metoda Edman
- constă în interacţiunea aminoacidului
fenilizotiocianat în mediu slab bazic.
N-terminal
cu
• La o tratare ulterioară cu un acid slab fără încălzire se
produce scindarea aminoacidului N-terminal sub formă de
derivat feniltiohidantoinic, care se identifică în continuare
prin metoda cromatografică. Acest procedeu se repetă de
mai multe ori până la scindarea completă a fragmentului
de peptide.
Metoda Edman s-a dovedit a fi utilă pentru reproducere întrun aparat automat numit
secvenator cu ajutorul căruia pot fi realizate 40–50 etape
de scindare.

87. SUPRAPUNEREA DIFERITOR SEGMENTE DE PEPTIDE

Metoda lui Edman

88. Metoda Edman

Metoda lui Acabori

89. Metoda lui Edman

METODA FOLOSIND REDUCĂTORI:
NaBH4 sau LiBH4

90. Metoda lui Acabori

STRUCTURA SECUNDARĂ
• reprezintă modul înpachetarii catenei polipeptidice într-o
structură ordonată, datorită formării legăturilor de
hidrogen între grupele peptidice ale unei catene sau a
catenelor învecinate.

91.

STRUCTURA SECUNDARĂ
• După configuraţie structura
secundară se împarte în:
-spirală (α-keratina, Mb)
-structură (fibroina din mătase,
β-keratina)
spirala de colagen

92. STRUCTURA SECUNDARĂ

-spirală (α-helix) :
1.
2.
3.
4.
5.
E formată de o singură catenă
polipeptidică
Este orientată spre dreapta
posedă simetrie elicoidală;
Este stabilizată de legăturile de
hidrogen (se formează între
grupele peptidice ale 1şi ale celui
de al 4 rest de AA);
radicalii laterali ai AA nu participă
la formarea -spiralei şi sunt
dispuşi în exterior.

93. STRUCTURA SECUNDARĂ

-spirală (α-helix) :
6. Este regulată – o spiră =0,54 nm (5,4A) şi cuprinde
3,6 resturi de AA
(înălţimea unui AA este de 0,15
nm sau 1,5 A).

94. -spirală (α-helix) :

AA CE DIMINUIEAZĂ
FORMAREA ELICEI:
Prezenţa:
• prolinei (atomul de N nu are H şi nu e capabil să formeze
legături de hidrogen intracatenar – se formează o
îndoire, o încovoiere în lanţ)
• radicalilor voluminoşi (Val, Ile; Asn conferă o strângere
sterică a elicei)
• Ser, Thr – gr. OH pot forma punţi de H – pot servi ca
factori destabilizatori
• Glu, Lyz, His, Arg – apar forţe electrostatice de
respingere sau atragere

95. -spirală (α-helix) :

-structură
1. Are forma de foaie pliată
2. Poate fi:
intramoleculară – formată în limitele unui lanț polipetidic
- β-structura cross
intermoleculară – formată de 2 sau mai multe lanțuri
polipeptidice

96. AA CE DIMINUIEAZĂ FORMAREA ELICEI:

• -structură poate
fi de 2 tipuri:
1. paralelă (N-terminaţiile
catenelor polipeptidice sunt
îndreptate în aceeaşi direcţie)
antiparalelă (N-terminaţiile
sunt îndreptate în diferite
direcţii).

97. -structură

DEOSEBIRILE DE ALFA
SPIRALĂ:
• are formă plată
distanţa între 2 resturi de AA este de 3,5 A
punţile de H sunt intercatenare dar nu intracatenare ca
la spirală
• radicalii AA se orientează în ambele părţi ale structurii
beta
• Met, Val, Ile – favorizează formarea structurii plisate,
Lys, Ser, Asp - o destabilizează

98.

STRUCTURA TERŢIARĂ
• aranjarea tridimensională în spațiu a catenei
polipeptidice ce deja are structură secundară
I.
Este numită și conformație
II.
Poate fi:
Globulară (mioglobina, hemoglobina, albumina etc.)
Fibrilară (colagenul, elastina, fibrina, keratina etc.).

99. DEOSEBIRILE DE ALFA SPIRALĂ:

Formele fibrilară şi globulară ale
structurii terţiare a proteinelor

100. STRUCTURA TERŢIARĂ

LEGĂTURILE CE STABILIZEAZĂ
STRUCTURA TERŢIARĂ:
• se formează datorită interacţiunii dintre radicalii
AA situaţi la distanță (departe unul de altul)
I. Legăturile covalente:
disulfidice (Cys-SH + HS-Cys --- Cys-S-S-Cys,
• Esterice (Glu-COOH + HO-Ser ----- Glu-CO-O-Ser
• Pseudopeptidice - Glu-COOH + έH2N-Lys --- Glu-COHN-Lys

101. Formele fibrilară şi globulară ale structurii terţiare a proteinelor

LEGĂTURILE CE STABILIZEAZĂ
STRUCTURA TERŢIARĂ:
II. Legături
necovalente, slabe
- de hidrogen,
- hidrofobe,
- ionice,
- forţele van der Waals
(doi atomi se apropie
la o distanţă de 3-4
A)

102. LEGĂTURILE CE STABILIZEAZĂ STRUCTURA TERŢIARĂ:

Anume organizarea în structură
tridimensională conferă proteinelor
activitate biologică.
• După sinteză, proteine se impachetează în structura
secundară, deteminată de cea primară, apoi se
asamblează în una din miile de variante posibile în
structura tertiară.
• doar o singură conformație pe care o poate lua
proteina este asociată cu funcție biologică
• FOLDING – aranjarea spaţială corectă a catenei

103. LEGĂTURILE CE STABILIZEAZĂ STRUCTURA TERŢIARĂ:

• Molecula se pliaza asa fel incat sa formeze structura
cea mai stabila
• Radicalii hidrofili se plaseaza la exterior
• Radicalii hidrofobi se plaseaza la interior

104.

STRUCUTRA CUATERNARĂ
aranjarea spaţială într-o moleculă unică a mai multor
catene polipeptidice
Este specifică doar pentru proteinele oligomerice –
formate din mai multe lanțuri polipeptidice
Catenele individuale se numesc monomeri (protomeri sau
subunități).
• Activitate biologică posedă doar molecula integră oligomerul, protomerii separaţi sunt inactivi.
• Ex.: CPK (2); Hb (4); LDH (4); GDH (6)

105.

MOLECULA HEMOGLOBINEI
CONSTĂ DIN 4 PROTOMERI

106. STRUCUTRA CUATERNARĂ

LEGĂTURILE CE DETERMINĂ ŞI
STABILIZEAZĂ STRUCTURA
CUATERNARĂ:
• legăturile necovalente (de hidrogen, forţele Van der
Waals, electrostatice, forţe hidrofobe etc.).
• Cât priveşte legăturile covalente (disulfidice,
pseudopeptidice), ele deasemenea stabilizează aceste
structurii, însă nu determină formarea lor.
• Asamblarea protomerilor în structura cuaternară se
realizează între suprafeţele de contact complementare.
• Interacţiunile prin suprafeţe complementare prezintă
fenomenul de cooperare- primele interacţiuni favorizează
formarea celorlalte

107. MOLECULA HEMOGLOBINEI CONSTĂ DIN 4 PROTOMERI

COLAGENUL
cea mai răspândita proteină din organism (30-35% din
cantitatea totală de proteine).
este o proteină extracelulară, fibrilară, componenta
majoră a ţesutului conjuctiv şi osos.
Rolul:
1.
în ţesutul conjuctiv ea oferă rezistenţă,
2.
în cel osos constituie carcasa organică a mineralizării.

108. LEGĂTURILE CE DETERMINĂ ŞI STABILIZEAZĂ STRUCTURA CUATERNARĂ:

PARTICULARITĂŢI
STRUCTURALE:
1. Fiecare al treilea AA din catenă este prezentat prin
glicină (30%)
2. Fiecare al patrulea - prin Pro şi hidroxiPro (25%)
3. Conţine 10% Ala
4. Conţine hidroxilizină
5. Conţinut redus de Tyr, absenţa Trp şi Cys
Se deosebesc 3 tipuri de lanţuri peptidice: 1, 2,
3.
1 prezintă 5 subtipuri:: 1I, 1II, 1III, 1IV, V
Prin combinarea lor se formează diverse tipuri de
colagen.

109. COLAGENUL

(STRUCTURA PRIMARĂ A
COLAGENULUI:
prezintă o catenă polipeptidică curbată alcătuită din
circa 1000 AA.
succesiune repetitivă – (Gly-X-Y)n, unde X şi Y
sunt în majoritatea cazurilor Pro şi hidroxi Pro
un număr mare de legături peptidice atipice, formate
de grupa imino a Pro şi hidroxi Pro

110. PARTICULARITĂŢI STRUCTURALE:

PARTICULARITĂŢILE STRUCTURII
SECUNDARE:
– α-spirala colagenică (alfa
spirală cu simetrie elicoidală nu
se poate forma din cauza Pro,
OH-Pro şi Gly)
– stabilizată de interacţiuni
sterice între inelele Pro şi
hidroxi Pro
– răsucită spre stânga
– mai laxă decât α-spirala clasică:
1 spiră – 3,3 resturi de AA
A. Alfa-helix
B.Colagen helix

111. (STRUCTURA PRIMARĂ A COLAGENULUI:

PARTICULARITĂŢILE STRUCTURII
COLAGENULUI (III)
nu posedă structură terţiară tipică
3 alfa catene spiralate, răsucite
împreună sub forma unei spirale
comune formează tropocolagenul
Tropocolagenul - unitatea
structurală a colagenului
– este stabilizat de legături de
hidrogen între grupele peptidice
din diferite catene

112. PARTICULARITĂŢILE STRUCTURII SECUNDARE:

PARTICULARITĂŢILE STRUCTURII
COLAGENULUI
• Structura cuaternară: aşezarea subunităţilor de tropocolagen sub
formă de trepte, fiecare moleculă fiind deplasată cu ¼ din lungime
faţă de moleculele vecine.
• Monomerii sunt legaţi stabil prin legături covalente încrucişate inter
şi intramoleculare, care le conferă microfibrilelor rezistenţă
mecanică.

113. PARTICULARITĂŢILE STRUCTURII COLAGENULUI (III)‏

COLAGENUL:
• Prin asocierea
microfibrilelor se formează
fibrilele, iar din ele - fibra
de colagen.
• Colagenul este proteina
care activ fixează ionii de
Ca2+

114. PARTICULARITĂŢILE STRUCTURII COLAGENULUI

CLASIFICAREA PROTEINELOR
SIMPLE
CONJUGATE

115. COLAGENUL:

PROTEINELE SIMPLE
(HOLOPROTEINE)
Histonele
• localizate în nucleu,
• conţin AA bazici pînă la 30% (Arg, Lys).
• au sarcina pozitivă,
• sunt legate electrostatic cu AN.
Rolul: reglarea metabolică a activităţii
genomului, funcţie structurală

116. CLASIFICAREA PROTEINELOR

ALBUMINELE
– principalele P plasmatice.
Albuminele:
1.
masă moleculară mică,
2.
PI 4,7,
3.
sarcină negativă,
4.
solubile în apă.
Rolul: determină presiunea oncotică,
participă la transportul substanţelor.

117. PROTEINELE SIMPLE (HOLOPROTEINE)

PROTEINELE CONJUGATE
(HETEROPROTEINE, PROTEIDE):
1. Nucleoproteine
2. Cromoproteine
3. Fosfoproteine
4. Lipoproteine
5. Metaloproteine
6. Glicoproteine

118. ALBUMINELE

Nucleoproteinele
• compuse din proteine şi acizi nucleici.
• Ex.: cromatina; ribosomul
• Componenţa proteică o alcătuiesc histonele,
bogate în Arg şi Lys.
• Rol: stocarea, transmiterea şi exprimarea
informaţiei genetice, biosinteza proteinelor,
diviziunea celulară.

119. PROTEINELE CONJUGATE (HETEROPROTEINE, PROTEIDE):

CROMOPROTEINELE – compuse
din proteină şi partea neproteică
colorată.
Reprezentanţii: hemoproteidele (Mb; Hb), sistemul de
citocromi, catalaza, peroxidaza, clorofila.
Rolul:
1.
participă în fotosinteză
2.
transportul oxigenului şi CO2
3.
reacţiile de oxido-reducere
4.
senzaţiile de lumină şi culoare

120. Nucleoproteinele

CROMOPROTEINELE
MIOGLOBINA
• STRUCTURĂ:
• Mb - alcătuită dintr-un
singur lanţ polipeptidic
de care este legat hemul
prin legături necovalente.
• Rolul: fixează în mod
reversibil O2 din muşchi
(îl preia de la Hb şi îl
cedează MC musculare)
HEMOGLOBINA
• STRUCTURĂ:
• Hb: formată din 4 lanţuri
polipeptidice: 2 alfa şi 2
beta . Fiecare lanţ
polipeptidic este legat de
un hem.
• Rolul:
• Transportul oxigenului
• ca sistem tampon

121. CROMOPROTEINELE – compuse din proteină şi partea neproteică colorată.

Mb şi Hb
•Mb proteină monomerică
•Hb heterotetramer (a2b2)
myoglobin
hemoglobin

122. CROMOPROTEINELE

FOSFOPROTEINELE: P + acidul
fosforic (legate prin legături esterice- de
hidroxiaminoacizi Ser, Tre )
• Reprezentanţi: glicogen fosforilaza; cazeinogenul
(proteina laptelui), vitelina, vitelenina (din gălbenuşul de
ou), ihtulina (din icre de peşte).
• Rolul:
- servesc ca material energetic, plastic în porocesul de
embriogeneză şi creştere postnatală
- alimentar

123. Mb şi Hb

LIPOPROTEINE - proteine + lipide
(fosfolipide, acizi graşi liberi, colesterol)
Rolul:
1.
Reprezintă constituienţi structurali ai celulelor
2.
intervin în permeabilitatea biomembranelor
3.
participă la transportul prin sânge şi limfă a unor
substanţe liposolubile (vitaminelor liposolubile A, D, E,
K, unor hormoni, medicamente)
4.
furnizează energia

124. FOSFOPROTEINELE: P + acidul fosforic (legate prin legături esterice- de hidroxiaminoacizi Ser, Tre )

în plasma sanguină lipoproteinele se diferenţiază în 4 fracţiuni pe
baza densităţii lor:
chilomicronii
VLDL - cu densitate foarte mică
LDL - cu densitate mică
HDL- cu densitate înaltă

125. LIPOPROTEINE - proteine + lipide (fosfolipide, acizi graşi liberi, colesterol)

Glicoproteinele – proteine + glucidică
(glucozamină, galactozamină, a. hialuronic,
glucozaminglicani)
Rolul:
1.
Receptori
2.
sunt constituienţi plastici ai celulei, intră în
componenţa membranelor biologice
3.
au rol de protecţie a mucoaselor
gastrointestinale, ale aparatului respirator
şi urogenital faţă de acţiunea enzimelor
proteolitice, a unor compuşi chimici sau
agenţi mecanici
4.
sunt componente specifice de grup
sanguin
5.
participă în reacţiile imunologice

126.

METALOPROTEINE: proteină
+metal (Fe, Cu, Zn )
• Feritina – conţine Fe, localizată în ficat, constituie rezerva,
depozitul de Fe din organism
• Transferina – conţine Fe, Cu şi Zn, se află în plasma
sanguină, transportă Fe în oprganism
• Ceruloplasmina – conţine Cu, se află în plasma sanguină,
transportor al Cu în organism şi acţiune oxidazică asupra
vitaminei C.

127. Glicoproteinele – proteine + glucidică (glucozamină, galactozamină, a. hialuronic, glucozaminglicani)

PROTEINELE FIXATOARE DE Ca2+
sunt proteine ce posedă afinitate majoră
de legare a ionilor de Ca2+
• conţin resturi de γ carboxiglutamat de care
se fixează ionii de Ca2+
• γ carboxiglutamatul se formează din Glu
sub acţiunea enzimei, care ca coenzimă
are vitamina K.
• Exemple:
1. calmodulina – o proteină mică ce posedă
patru locusuri de fixare pentru ionii de
Ca2+
2.
3.
4.
5.
factorii coagulării sângelui(II,VII,IX, X)
fosfolipaza C
Colagenul
Ca-ATP-aza