Biochimie 2016 Curs 8
-
Upload
preda-manuela -
Category
Documents
-
view
232 -
download
0
Transcript of Biochimie 2016 Curs 8
-
8/17/2019 Biochimie 2016 Curs 8
1/32
IMPORTANŢA AMINOACIZILOR
Organismele îşi sintetizează din aminoacizi protidele proprii.
Unii aminoacizi sunt transformaţi în substanţe cu rol biologic important:hormoni, amine biogene, cetoacizi, etc.
Nu toţi aminoacizii sunt sintetizaţi de către organismul animal.
Aminoacizii care nu pot fi sintetizaţi de către organismul animal, dar
care sunt absolut necesari pentru creşterea şi dezoltarea organismului !aminoacizi esenţiali .
-
8/17/2019 Biochimie 2016 Curs 8
2/32
Aminoacizi
esentiali-izoleucina,-leucina,-lizina-metionina,-fenilalanina,-treonina,-triptofan,--valina,
-histidina (pentru
suari!
-pentru copii"-cisteina-tirozina
O
NH2
CH3
CH3OH
O
NH2
CH3
CH3
OH
I z o l e u c i n a ( I l e ) L e u c i n a ( L e )
O
NH2
NH2 OH
L i z i n a ( L y s )
O
NH2
S
CH3 OH
O
NH2
OH
M e t i o n i n a ( M e t ) F e n i l a l a n i n a ( P h e )
O
NH2
OH
CH3
OH
T r e o n i n a ( T h r )
O
NH2NH
OHO
NH2
CH3
CH3 OH
T r i p t o f a n u l ( T r p )V a l i n a ( V a l )
O
NH2
N
NH
OH
" i s t i d i n a # " i s $
O
NH2
SH OH
O
NH2OH
OH
C i s t e i n a ( C i s ) T i r o z i n a ( T y r )
-
8/17/2019 Biochimie 2016 Curs 8
3/32
ProblemaIerbicidul glifosat (N-(fosfonometil)glicina) –Roundup, omoara plantele prin inhibarea enzimei care catalizeaza sinteza fenilalaninei. Farafenilalanina plantele nu pot sintetiza proteinele necesare si mor. Desi o
cantitate mica de Roundup este letala pentru plante pentru animale sioameni toicitatea ierbicidului este foarte scazuta. Dati o eplicatie pentruefectul scazut al acestui ierbicid asupra organismelor animale.
O
NH
CH2 OHCH2POH
O
OH
-
8/17/2019 Biochimie 2016 Curs 8
4/32
Aminoacizii sunt substanţe solide, cristalizate, in general solubile în
apă%
Au punct de topire şi fierbere relati ridicate, peste &''().
)u e*cepţia glicocolului, atomul de carbon + din structura aminoacizilor
este asimetric. n consecinţă, aminoacizii prezintă actiitate optică, a-ndcapacitatea de a roti planul luminii polarizate.
n natură se găseşte de obicei, numai una din formele optic actie,de*trogiră sau leogiră.
Aminoacizii obţinuţi prin sinteză sunt racemici.
-
8/17/2019 Biochimie 2016 Curs 8
5/32
ub aspect structural, după poziţia grupării /N"& faţă de atomii decarbon asimetrici din catena hidrocarbonată, aminoacizii pot aparţineseriei 0 sau seriei 1.
Aminoacizii naturaliprezenţi în structuraprotidelor aparţin
numai seriei 0.
H
R
NH2
COOH
H
R
NH2
COOH
D-aminoaci !-aminoaci
C COOHR
H
H2 N
2 (α)
C
COOH
R
HH2 N
HO H
R
CHO
C2 (α)
HO
H
R CHOC
-
8/17/2019 Biochimie 2016 Curs 8
6/32
Aminoacizii a" caracter am#oter$
%n so&"'ie acetia se comort* ca am#ioni sa" ioni +io&ari atorit* isocierii,r"*ri&or #"nc'iona&e car+oi& i amin*$
Ast#e&. /n #"nc'ie e H. aminoacizii ot eista /n so&"'ie aoas* s"+ trei
#orme0 cationi. am#ioni. anioni0
1atorită caracterului lor amfoter, aminoacizii se comportă în mediul
acid ca baze, iar în mediu bazic se comportă ca acizi.
R
NH31
H
COOH
R
NH31
H
COO-
R
NH2 H
COO-
1 H 1 1 H O -
) a t i o n
# i o n p o z i t i $
A m f i o n
# i o n b i p o l a r $A n i o n
# i o n n e g a t i $
2roprietatile aminoacizilor
-
8/17/2019 Biochimie 2016 Curs 8
7/32
%n caz"& /n care catene&e &atera&e con'in i a&te ,r"*ri ioniza+i&e ca eeem&"0- o ,r"are COOH ai'iona&* (caz"& acizi&or asartic i ,&"tamic) aminoaciziia" caracter aci- o ,r"are NH2 s"&imentar* (caz"& ar,ininei. &izinei) aminoacizii resecti4ia" caracter +azic$
Datorit* caacit*'ii &or e a isocia ca anioni sa" cationi. aminoacizii se ot
e&asa s"+ ac'i"nea "n"i c5m e&ectric. ast#e&. /n mei" aci. aminoaciziimi,reaz* sre cato. iar /n mei" a&ca&in sre ano$ 2unctul izoelectric sedefineşte ca p"/ul la care aminoacidul nu migrează în c-mp electric$
2
3 NH COOH pK pK pI
+=
Pentr" ma6oritatea aminoacizi&or "nct"& izoe&ectric I estesit"at /ntre 7$8 si 9$:cetii e &a acest; re,"&; #ac ro"sii &a care raica&"& Rinc&"e rest"ri amino (?$@ ar,inina) si aciziiicar+oi&ici (aci"& asartic 2$@. aci"& ,&"tamic 3$2)$Datorit; str"ct"rii &or am#ionice so&"tii&e e aminoacizi s"ntso&"tii tamon. H-"& &or r;m5ne constant &a aaos"& "nor mici
cantit;ti e acizi sa" +aze. acestea #iin ne"tra&izate eaminoaci$
-
8/17/2019 Biochimie 2016 Curs 8
8/32
Curba de titrare a alaninei
-
8/17/2019 Biochimie 2016 Curs 8
9/32
Calculul punctului izoelectrica. Calculati valoarea pI pentru licina cunoscand ca p# aCOO$%&,' si
p# aN$&%),*
C
O
NH31
CH2 OHC
O
NH31
CH2 O- C
O
NH2 CH2 O-
+ O H-
, - H2
O
+ H+
, - H2
O + H+
, - H2
O
+ O H-
, - H2
O
a C O O H
a N H 2
!,"2
#,3$,2
2
2=
+=
+=
NH COOH pKa pKa pI
b. Calculati valoarea pI pentru acidul aspartic cunoscand ca p# a +COO$%&,),
p# a COO$%',.* si p# aN$&%),.&/
a N H 2
OHOHNH3
1O
O
+ O H
-
, - H 2 O
+ H + , - H2
OO-OH
NH31
O
O
a α C O O H
+ O H
-
, - H 2 O
+ H + , - H2
OO
-O-
NH31
O
O
a β C O O H
+ O H - , - H 2 O
+ H + , - H2
O O-O
-
NH2O
O
%,2
2
%#,3&,2
2
=+
=+
=COOH COOH pKa pKa
pI β α
-
8/17/2019 Biochimie 2016 Curs 8
10/32
O
NH31
NH3
1
OH
O
NH31
NH3
1
O-+ H + , - H2
O
a C O O H
+ O H-
, - H2
O
+ H+
, - H2
O
+ O H-
, - H2
OO
NH2
NH31
O-
+ H + , - H2
O
+ O H-
, - H2
O
a α N H 2
O
NH2
NH2 O-
a ε N H 2
c. Calculati valoarea pI pentru lisina cunoscand ca p# a +COO$%&,0.,
p# a +N$&%.,)1 si p# 2N$&%0,.'/
!$,2
%3,'&",%
2
22=
+=
+=
NH NH pK pKa pI
ε α
-
8/17/2019 Biochimie 2016 Curs 8
11/32
2roprietăţi chimice ale aminoacizilor
/s"nt eterminate e0/ prezenţa grupării 3)OO"/ prezenţa grupării 3N"&/ prezenţa altor grupări funcţionale #/O", /"$
/ prezenţa simultană a celor două grupări funcţionale 3)OO" şi 3N"&
2roprietăţi chimice determinate de prezenţa grupării 3)OO"a) Reacţia cu alcoolii 3 cu formare de esteri
CH
NH2
R
C
O
OH
1 R>
OH CH
NH2
R
C
O
O R>
-
8/17/2019 Biochimie 2016 Curs 8
12/32
b) Reacţia cu bazele 3 cu formare de săruri
c) Reacţia de decarboxilare 3 cu formare de amine biogene #sub acţiunea unorenzime specifice numite decarbo*ilaze$
CH
NH2
R>
C
O
OH
1 CH
NH2
R2
C
O
OH
CH
NH2
R>
C
O
O-
CH
NH31
R2
C
O
OH
O O
OHOH
NH2
O
OHNH2
Acidlutamic
γ -amino 3utirat (4A5A!(neurotransmitator, reduce
e6cita3ilitatea neuronala, releazatonusul muscular!
-
8/17/2019 Biochimie 2016 Curs 8
13/32
O
NH2
N
NH
OHNH2
N
N
H
Histamina(neurotransmitator-controleaza
contractia vaselor de sane siproductia de $Cl din stomac!
Histidina
O
NH2NH
OH
NH2
NH
OH
Triptofan Serotonina (hormonulfericirii!-compus ce controleazamiscarile tractului diestiv,
apetitul, somnul, memoria sica acitatea de invatare /
-
8/17/2019 Biochimie 2016 Curs 8
14/32
O
NH2OH
OH
NHOH
OH
OH
CH3
O
NH2
OH
OHOH
! - D O P A
NH2OH
OH
N o r a r e n a & i n a
! - t i r o z i n a
A r e n a & i n a
D o a m i n a
NH2OH
OH
OH
-Adrenalina sau epinefrina, este un hormon secretat 7n s8ne de landa
medulosuprarenal9 7n cazuri de stress/ A:uns9 7n s8ne ea determin9cre;terea frecven
-
8/17/2019 Biochimie 2016 Curs 8
15/32
Eumelanina(neru, 3run!
Feomelanina(rosu!
>unt pimentii responsa3ili de culoarea pielii si a parului/ >unt secretati demeloanocite (celule situate in piele! iar sursa de la care porneste sintezaeste L-tirozina/?umelanina se 9se@te 7n p9r, areole @i pielea/ La om, este mult maia3undenta la persoanele cu pielea inchisa la culoare/
eomelanina se aseste in piele si par/ Are culoarea roz spre rosu si seaseste in cantitati mari in parul roscat/ Be asemenea se acumuleaza in
-
8/17/2019 Biochimie 2016 Curs 8
16/32
--?umelanina si feomelanina sunt cei mai frecventi pimenti intalniti inmamifere si pasari, ind sinurii sintetizati de aceste oranisme/
--Doate culorile intalnite in lumea animala sunt rezultatul com3inatiilor dintre
acesti doi pimenti/
Easarea al3astra este de fapt ri/Eimentul este tot eumelanina dar in pena:e6ista saculeti de aer care duc la odispersie a luminii ceea ce face ca pasareasa para al3astra/
-
8/17/2019 Biochimie 2016 Curs 8
17/32
O
NH2OH
OH
O
NH2OH
OHOH
O
NH2O
OHO
O
NH2
SH OH
! - t i r o z i n a ! - D O P A! - D o a c B i n o n a
O
NH2O
OHNO
SH
OH
4 e o m e l a n i n a
O
NH2O
OH
O
O
O
NH
O
OHOH
OH
NH
O
OH
5 u m e l a n i n a
! - D o a c B i n o n a
eome an na es e m" ma s a a c m c eca e"me an na s e aceea r"erea
-
8/17/2019 Biochimie 2016 Curs 8
18/32
eome an na es e m" ma s a a c m c eca e"me an na s e aceea r"ereamacromo&ec"&ei rin oiare are &oc m"&t mai ,re"$ :ste si moti4"& entr" care m"mii&ee,itene a" ar"& ros". #iin i,mentate n"mai c" #eome&anina in tim ce e"me&anina s-aistr"s e-a &"n,"& ani&or$
iinte&e "mane rezinta mari 4ariatii a&e c"&orii si tet"rii ar"&"i$ In ,enera& eistenta
"n"i contin"t mai mare e me&anina "ce &a o c"&oare mai incBisa a ar"&"i in tim cecontin"t"& mai mare e #eome&anina im&ica "n ar c" o c"&oare mai escBisa$
In mo o+isn"it c"&oarea ar"&"i 4ariaza e &a +&on ana &a ne,r"$ C"&oarea nea,raeste mai #rec4enta in A#rica e Nor. Orient"& Aroiat si :"roa S"ica. iar n"ante&emai incBise in Asia e S" si :st. A#rica s"+-SaBariana si America$
-
8/17/2019 Biochimie 2016 Curs 8
19/32
-
8/17/2019 Biochimie 2016 Curs 8
20/32
Amelanoza (al3inism!Melanoza (melanism!
-
8/17/2019 Biochimie 2016 Curs 8
21/32
2roprietăţi chimice determinate de prezenţa grupării 3N"&a) Reacţia de alchilare (metilare) c" #ormare e derivaţi cuaternari;
R
NH2H
COOH
1 R>
C&
R
NHH
COOH
R>
R
N1
H
COOH
R>
R>
R>
c) Reacţia de dezaminare c" #ormare e acizi nesaturaţi sau saturaţi (s"+ ac'i"nea"nor enzime seci#ice n"mite ezaminaze);
b) Reacţia de acilare c" #ormare e N-aci&-eri4a'iR
NH2H
COOH
1 R>
O
C&
R
NHH
COOH
O
R>
O O
OHOH
NH
2A c i , & " t a m i c ( & " )
O O
OHOH
O
A c i α − c e t o , & " t a r i c
1 N"6
-
8/17/2019 Biochimie 2016 Curs 8
22/32
Amoniacul rezultat este un to6ic puternic/ Be aceea catul contine unsistem de molecule si enzime care convertesc amoniacul (si dio6idul decar3on! in uree, mai putin to6ica, si care se elimina usor prin intermediulrinichilor/ Acest proces se numeste ciclul ureei/
OH
NH2
NH2
O
OH
NH2
NH
O
CNH2
O
O r n i t i n a C i t r " & i n a
OH
NH2
NH
O
CNH2
NH
+ N H 3
- H2
O
OH
NH2
NH2
O
O r n i t i n a
NH2C
NH2
O
1+ H2
O
A r , i n i n a
E r e e
+ N H 3 , + C O 2
- H2
O
-
8/17/2019 Biochimie 2016 Curs 8
23/32
5azele >chiF ale aminoacizilor au caracter acid @i se utilizeaz9pentru dozarea volumetric9 a aminoacizilor/
Erin aceast9 proprietate ruparea funcGional9 3azic9 a unui
aminoacid poate 3locat9 @i astfel aminoacidul poate titrat 7nmod o3i@nuit cu hidro6izii alcalini (metoda !orensen!/
d) Reacţia cu aldehidele c" #ormare e baze Schiff.
-
8/17/2019 Biochimie 2016 Curs 8
24/32
e) Reacţia cu acidul azotos 3 cu formare de hidroxiacizi Aminoacizii reacGioneaz9 aproape cantitativ cu acidul azotos $ONO/
Bin volumul de azot care se dea:9 se poate sta3ili num9rulrup9rilor aminice din molecula aminoacidului/ Aceast9 proprietatest9 la 3aza doz9rii aminoacizilor prin metoda "an !l#$e.
CH NH2
COOH
CH
3O N OH CH OH
COOH
CH
3
CH NH2
COOH
R
O N OH CH OH
COOH
R
- H2O
a&anina
1
aci &actic
1 N2
- H2O
aminoaci
1
Biroiaci
1 N2
-
8/17/2019 Biochimie 2016 Curs 8
25/32
2roprietăţi chimice determinate de prezenţa altor grupări funcţionale#/O", /"$
a) r"area a&coo& (-OH) se oate #os#ori&a (esteri#icare c" H3PO8)$ Deeem&". serina "ce &a #ormare e #os#ori&serina (artici* &a str"ct"raroteine&or in &ate)
b) r"area tio& (-SH) se oate oia re4ersi+i& entr" a #orma o &e,*t"r*is""r*$ Ast#e&. cisteina se oate c"&a c" o a&t* mo&ec"&* e cistein* "c5n&a #ormarea cistinei)$
CH
COOH
CH2
H2 N
OH
HO O3H2+
-H2O
CH
COOH
CH2
H2 N
O O3H2
Serina Fosforilserina
O
NH2
SH OH
C i ) t e i n a ( C y s )
O
NH2
SOH
O
NH2
S OH
C i ) t i n a
-
8/17/2019 Biochimie 2016 Curs 8
26/32
2roprietăţi chimice determinate de prezenţa simultană a celor două grupărifuncţionale 3)OO" şi 3N"&- reac'ia e conensare intermo&ec"&ar* c" #ormare e ietie. trietie. etc$
- oi sa" mai m"&'i aminoacizi reac'ioneaz* /ntre ei c" e&iminare intermo&ec"&ar* e a* /ntre o ,r"are COOH a "n"i aminoaci i o ,r"are NH2 a a&t"i aminoaci$ - &e,*t"ra etiic* #ormat* -CO-NH- st* &a +aza str"ct"rii etie&or. o&ietie&or iroteine&or$
-H2O
H N
CHC
OH
H O
R*
H N
CH
COH
H O
R**
+H
N
CH
C
H O
R*
HN
CH
COH
O
R**
!inoaci" #ipepti"a!inoaci"
H
N
CH
C
OH
H O
R
+
!inoaci"
-H2O
HN
CH
C
OH
O
R
H N
CH
C
H O
R*
HN
CH
C
O
R**
Tripepti"a
Polipepti"a
-
8/17/2019 Biochimie 2016 Curs 8
27/32
Peptidele s"nt s"+stan'e nat"ra&e sa" sintetice constit"ite intr-"n n"m*r restr5ns e aminoacizi care se conenseaz*intermo&ec"&ar &a ni4e&"& grupării +/carbo*il a unui aminoacid şia grupării +/amino a altui aminoacid. c" #ormare e legăturipeptidice$
Peptidele rerezint* com"i intermeiari /ntre aminoacizi iroteine$
Peptidele constit"ite in 2->? aminoacizi se n"mescoligopeptide.
Ce&e a c*ror str"ct"r* este #ormat* in >?->?? aminoacizi see#inesc ca polipeptide.
-
8/17/2019 Biochimie 2016 Curs 8
28/32
!a caete&e &an'"&"i etiic r*m5ne o ,r"are amino &i+er* i o ,r"arecar+oi&ic* &i+er*$ Aceste o"* ,r"*ri neim&icate /n #omarea &e,*t"ri&or etiice se n"mesc
grupări carbo*il C /terminale #aminoacid C /terminal$ i resecti4 ,r"*riamino/N /terminale #aminoacid N /terminal$$Prin con4en'ie aminoacidul N-terminal intr-"n &an' o&ietiic sa" roteicse consier* ca #iin primul aminoacid din str"ct"ra resecti4*$
Den"mirea etie&or se #ormeaz* in n"me&e raica&i&or aminoacizi&orconstit"en'i. c" ece'ia aminoaci"&"i care are ,r"area car+oi&ic* &i+er*."&tim"& in &an'"& o&ietiic$
H3N C
CH2OH
H
C
$
N CH2
H
C N
$
C
H
H
CH2
C
OH
$
N
H
C
H
CH3
C N
$
C
H
C$$%
H
CH2
CH
CH3H3C
Serina &licina Tirosina lanina Leucina
>eril-licil-tirozil-alanil-leucina
SER-GL-TR-ALA-LE!
H-SER-GL-TR-ALA-LE!-"H
-
8/17/2019 Biochimie 2016 Curs 8
29/32
-car3onul -C$- se poate roti, put7nd s9 apar9 7n planuri diferite/-datorit9 lunimii relativ mici a catenelor laterale, ele se pot aran:a de o parte@i de alta a lanGului proteic, astfel c9 lanGul proteic nu este ramicat/
-prima structura elucidata a fost a insulinei in 0)1' (10 de aminoacizi!,urmata de cea a ri3onucleazei (0&H aminoacizi!-astazi se cunosc structurile primare a zeci de mii de proteine/
-
8/17/2019 Biochimie 2016 Curs 8
30/32
'
Propriet#$i %zico-c&imice ale oli'opeptidelorEeptidele prezint9 propriet9Gi intermediare 7ntre cele ale
aminoacizilor @i cele ale proteinelor/
Eeptidele cu mas9 molecular9 mare sunt solu3ile 7n ap9 @i insolu3ile 7n alcool, solu3ilitatea sc9z8nd odat9 cu cre@terea masei moleculare/
>u3 acGiunea c9ldurii nu coauleaz9 @i nu sunt denaturate/
$idroliza enzimatic9 a peptidelor (su3 inuenGa enzimelorpeptidaze! conduce, 7n cazul homopeptidelor, la aminoacizii din cares-au format, iar 7n cazul heteropeptidelor, se o3Gine, pe l8n9aminoacizi, @i o component9 neproteic9 (component9 prostetic%).
-s"nt r*s5nite at5t /n re,n"& 4e,eta& c5t i /n ce& anima&. "ne /ne&inesc "nan"mit ro& #izio&o,icJ
-se #ormeaz* /n meta+o&ism ca #aze intermeiareJ
-intr* /n comozi'ia "nor Bormoni. anti+iotice, etc/
-
8/17/2019 Biochimie 2016 Curs 8
31/32
-
8/17/2019 Biochimie 2016 Curs 8
32/32
Tema pentru acasa"Besenati structurile formelor predominante ale"(a!lisinei la p$% 00(3!licinei la p$ %&(c! acidului aspartic la p$% (d! acidului aspartic la p$ %'
e/! acidului lutamic la p$ %H (p# a +COO$%&,0), p# a COO$%H,&1 si p# aN$&%),*!/