1 aminoacizii e

AMINOACIZIICURSUL 1

Definiția și clasificarea aminoacizilor

• Definițțțție: Aminoacizii sunt compuși organici cu funcțiune mixtă; conținând o grupare carboxilică (-COOH) și o grupare amino (-NH2) legate la același atom de carbon, numit Cα.

ț șș

numit Cα.

• Numărul de aminoacizi din natură este mare, dintre aceștia numai 20 sunt codificați genetic și astfel pot fi prezenți în structura proteinelor din organismul uman.

Definiția și clasificarea aminoacizilor• Clasificare: Sunt mai multe criterii de clasificare a

aminoacizilor, cea mai uzuală clasificare fiind în funcție de natura radicalilor atașați de atomul de carbon α - Cα....

1. Aminoacizii codificați genetic1. Aminoacizii codificați genetic

1.2. Aminoacizii cu radicali polari

1.2.2. Aminoacizii neîncărcați

electriv

1.2.1. Aminoacizii încărcați electric pozitiv și negativ

1.1. Aminoacizii cu radicali nepolari

Noțiuni generale

Ø AMINOACID NEESENȚIALü aminoacidul care este sintetizat de

către organism în cantitate suficientă necesităților biologice

Ø AMINOACID ESENȚIALü aminoacidul nu poate fi sintetizat de

șț

Țü aminoacidul nu poate fi sintetizat de

către organism, și astfel aportul alimentar este esențial pentru organism

Ø AMINOACID SEMIESENȚIALü aminoacidul este sintetizat de către

organism dar nu în cantitate suficientă

Noțiuni generale

Ø ACTIVITATEA OPTICĂ üeste proprietatea unei substanțe de a

rotii planul luminii plan polarizate atunci când este străbătută de către aceasta

Noțiuni generale

üactivitate optică prezintă toți compușii capabili să existe în 2 forme (enantiomeri) care nu sunt suprapozabile cu imaginea

șșșșsuprapozabile cu imaginea lor în oglindă, compușșșși chiralici

ücompușii chirali nu au în structură nici un element de simetrie

AMINOACIZII CODIFICA I AMINOACIZII CODIFICA I GENETIC1.1. Aminoacizii cu radicali nepolari sau hidrofobi

1.1. Aminoacizii cu radicali nepolari sau hidrofobi

1.1.1. GLICINA, Gly

• este un aminoacid neesențial, optic inactiv, având cel mai mic radical

ț

• este tot al 3-lea aminoacid din structura colagenului

• participă la detoxifierea

țavând cel mai mic radical (un atom de hidrogen)

• este un neurotransmițător inhibitor

• participă la sinteza bazelor purinice (adenina, guanina) și a componentei prostetice a cromoproteinelor (hemul)

• participă la detoxifierea hepatică prin conjugarea acizilor biliari primari

• formula chimică:


1.1.2. ALANINA, Ala

• este un aminoacid neesențial, optic activ

• este substrat pentru

• astfel, poate face legătura dintre metabolismul proteic și metabolismul

ț• este substrat pentru

ALT/GPT (alanin aminotransferaza/ glutamic-piruvic-transaminaza) – enzime participante în etapa ințială a catabolismului proteic

proteic și metabolismul glucidic



1.1.3. VALINA, Val

• este un aminoacid esențial, optic activ

• este prezent în cantitate

• înlocuirea restului de Glu din poziția 8 a lanțului β al Hb, lanțul α fiind normal,

ț

ț• este prezent în cantitate

mai mare în ovalalbumine, cazeină, globuline serice

• deficiența de metabolizare determină afecțiunea numită „ boala urinii cu miros de arțar„

ț țHb, lanțul α fiind normal, cu un rest de Val conduce la apariția HbS

• HbS polimerizează formând polideoxi-HbS, ce are ca rezultat apariția eritrocitelor în formă de seceră – anemia falciformă


1.1.4. LEUCINA, Leu


• este un aminoacid

• este aditiv alimentar (E 641)

• formula chimică:ț

• este un aminoacid cetoformator; degradarea scheletului hidrocarbonat al Leu conduce la formarea acetil-CoA, substrat în sinteza corpilor cetonici



1.1.5. IZOLEUCINA, Ile

• este un aminoacid esențial, prezintă 2 centre

• formula chimică: esențial, prezintă 2 centre chirale

• deficitul genetic în metabolismul Leu și a Ile determină boala urinii cu miros de arțar


1.1.6. METIONINA, Met


• este donorul grupării metil ț

• SAM este un derivat al ț

• este donorul grupării metil în cadrul reacțiilor de transaminare ( exp.: noradrenalinei primind o grupare metil de la SAM se transformă în adrenalină)

• SAM este un derivat al AMP, având caracter macroergic ceea ce îi conferă capacitatea de metilare a unor compuși



1.1.7. PROLINA,Pro

• este un aminoacid neesențial

• este singurul aminoacid

• are o structură rigidă ceea ce limitează rotirea liberă a nucleului în jurul

ș

ț• este singurul aminoacid

cu gruparea amino secundară

• aminele sunt clasificate în funcție de gradul de substituire a NH3 în primare, secundare, terțiare și cuaternare

a nucleului în jurul legăturilor peptidice la care participă și astfel influențând plierea catenei

• formula chimică:H2

H2

H2

H

C

CCC

N

-OOC

H

H2

H2

H2

H

C

CCC

N

-OOC

H


1.1.8. FENILALANINA, Phe

• este un aminoacid esențial

• formula chimică:esențial

• este precursorul tirozinei, aceasta putând fi convertită în dopamină, noradrenalină și adrenalină


1.1.9. TRIPTOFAN, Trp


• formula chimică:esențial, optic activ

• este precursorul serotoninei și al melatoninei

AMINOACIZII CODIFICA I GENETICGENETIC1.2. Aminoacizii cu radicali polari1.2.1. Aminoacizii încărcați electric pozitiv și negativ1.2.2. Aminoacizii neîncărcați electriv

1.2.1. Aminoacizii cu radicali polari încărcați electric

1.2.1.1. ACIDUL ASPARTIC,

• este un aminoacid neesențial încărcat electric negativ, optic activ

Asp

• participă la sinteza bazelor purinice (adenina) și pirimidinice (citozina,

ș

ț

• este substrat pentru AST/GOT (aspartat aminotransferaza/ glutamic-oxalacetic transaminaza)

• este un neurotransmițător excitator

știmina și uracil)

• este donorul uneia dintre cele 2 grupări amino ale ureei



1.2.1.2. ACIDUL GLUTAMIC,

• este un aminoacid neesențial încărcat electric negativ

Glu


electric negativ• este colectorul grupărilor

amino din aminoacizi, facilitând astfel inițierea catabolismului acestora

• este un neurotransmițător excitator


1.2.1.3. LIZINA, Lys

• este un aminoacid esențial încărcat pozitiv

• oxidarea Lys, alături de HO-

• unele resturile de Lys din structura enzimelor poate lega coenzima acestora,

șț

ț

• oxidarea Lys, alături de HO-Lys, presupune transformarea grupării amino în grupare carbonilică, astfel existând posibilitatea condensării lor cu formarea de legături intercatenare cu importanță în stabilitatea colagenului

lega coenzima acestora, facilitând desfășurarea reacțiilor chimice



1.2.1.4. HISTIDINA, His

• este un aminoacid semiesențial, încărcat pozitiv

ț ț

• 2 dintre resturile de His din structura Hb îi conferindu-i acestea

ț

țpozitiv

• proteinele ce conțin cantități mari de resturi de His, prin prezența gruparilor imidazol, constituie sisteme tampon la pH fiziologic

• prin decarboxilare conduce la formarea histaminei, implicată în procesele alergice

conferindu-i acestea funcția de transport al O2


1.2.1. Aminoacizii cu radicali polari încărcați electric 1.2.1.5. ARGININA, Arg

• este un aminoacid semiesențial, încărcat

• formula chimică:semiesențial, încărcat pozitiv

• este intermediar al metabolismul azotului, prin hidroliza sa obținându-se ornitina și ureea

1.2.2. Aminoacizii cu radicali polari neîncărcați electric

1.2.2.1. SERINA, Ser


• aparține centrului activ al

defosforilare/fosforilare (în această situație Ser nu aparține centrului activ)

ț• aparține centrului activ al

serin-enzimelor (proteazele digestive, tripsina, chimotripsina, elastaza, au în comun triada catalitică: His57-Asp102-Ser195)

• participă la reglarea activității enzimatice prin

țaparține centrului activ)• formula chimică:


1.2.2.2. TREONINA, Thr

• este un aminoacid esențial, prezintă 2 atomi de C asimetrici


de C asimetrici• este omologul superior al

serinei• apare la nivelul centrului

activ al treonin enzimelor• prin intermediul Thr se

poate atașa componenta prostetică (oligozaharid) a glicoproteinelor O-legate


1.2.2.3. TIROZINA, Tyr


• formula chimică:neesențial, optic activ

• este precursorul catecolaminelor, hormonilor tiroidieni și melaninelor


1.2.2.4. CISTEINA, Cys


• prin oxidarea blândă a


• prin oxidarea blândă a resturilor de cisteină catenă polipeptidică conduce la formarea legăturilor bisulfurice, acestea având rolul de a o stabiliza

• intră în structura unui peptid cu funcție biologică deosebită, glutationul


1.2.2.5. ASPARAGINA, Asn


• este amida acidului


• este amida acidului aspartic

• prin intermediul Asn se poate atașa componenta prostetică (oligozaharid) a glicoproteinelor N-legate


1.2.2.6. GLUTAMINA,Gln


• este forma netoxică de


• este forma netoxică de transport a NH3 de la celulele care folosesc aminoacizii ca sursă de energie, la ficat – sediul ureogenezei

• participă la sinteza bazelor azotate purinice

AMINOACIZII NECODIFICA I GENETICGENETIC2.1. Aminoacizii necodificați genetic dar care intră în structura proteinelor 2.2. Aminoacizii necodificați genetic și care nu intră în structura proteinelor

2.1. Aminoacizii necodificați genetic dar care intră în structura proteinelor• numeroase proteineproteine sunt sintetizate sub formă de

molecule inactive molecule inactive din punct de vedere funcțional

•• pproteineleroteinele, atât cele cu funcție enzimatică, cât și cele cu funcție structurală, pot fi activate sau inactivate pot fi activate sau inactivate prin

ș ț

ș

ț șfuncție structurală, pot fi activate sau inactivate pot fi activate sau inactivate prin atașarea covalentă a unei grupări funcționale:

Ø hidroxilareahidroxilarea resturilor de prolinăprolină și lizinălizină din structura colagenului

ücofactor pentru hidroxilaze este vitamina c

üîn deficiența de vitamină C poate să apară mobilizarea dinților în alveolele dentare, sângerări ale gingiilor, iar ca formă severă - scorbutul

2.1. Aminoacizii necodificați genetic dar care intră în structura proteinelor

2.1.1. HIDROXIPROLINA

• conferă stabilitate termică colagenului

• prezența unui număr


• prezența unui număr mare de resturi de hidroxiprolină în structura colagenului face ca temperatura la care ½ din structura acestuia este denaturată să fie de 57°C


2.1.2. HIDROXILIZINA

• influențează rezistență mecanică colagenului prin legăturile încrucișate

• 5-HO-Lys poate constitui locul de legare a unor fragmente glucidice de structuri proteice,

ț ț

legăturile încrucișate intercatenare

• unele resturi de Lys se transformă sub acțiunea lizil oxidazei în allizină, acestea se pot condensa crotonic rezultând legături intercatenare

structuri proteice, rezultând glicoproteine (exp.: colagenul)



•• pproteinele pot roteinele pot fi activate fi activate prin atașarea covalentă a unei grupări funcționale carboxilice:

ș

ț

Ø carboxilarea: ggrupările rupările carboxil carboxil atașate resturilor deglutamatglutamat, printr-o carboxilare dependentă de vitamina K, determină formarea de formarea de δδ--carboxicarboxi--glutamatglutamat

üresturile Gla sunt esențțțțiale pentru activitatea multor proteine implicate în coagularea sângelui.


2.1.3. ACID γ-CARBOXI GLUTAMIC, Gla

2.1.4. N-FORMILMETIONINA

• constituie capătul N-terminal al proteinelor la procariote• formula chimică: la procariote

• formula chimică:• formula chimică:

2.2. Aminoacizii necodificați genetic și care nu intră în structura proteinelor

2.2.1. β ALANINA

• intră în structura acidului pantotenic, coenzimei A –transportori de grupări acil

Coenzima A

transportori de grupări acil în diferite căi metabolice


CH2 NH3+

H C

COO-

H


2.2.2. ACID γ AMINO BUTIRIC,

• este un neurotransmițător inhibitor

• se obține prin

GABA


• se obține prin decarboxilarea Glu

• din punct de vedere medical deficitul de GABA este uneori asociat cu crizele de epilepsie


2.2.3. HOMOCISTEINA

• este un marker de risc pentru ateroscleroză

• este omologul superior al


• este omologul superior al cisteinei

• poate constitui un intermediar al metabolismului aminoacizilor cu sulf


2.2.4. HOMOSERINA

• este omologul superior al serinei


serinei• este un intermediar al

biosintezei a trei aminoacizi esențiali: metionină, treonină și izoleucină


2.2.5. ORNITINA

• este omologul inferior al lizinei

• este intermediar al


• este intermediar al biosintezei ureei, condensarea sa cu carbamoil fosfatul inițiind desfășurarea ciclul ureogenetic


2.2.6. ACID PARA AMINO BENZOIC, PABA sau VITAMINA B9

• intră în structura acidului folic

• formula chimică:• formula chimică:

Inel pteridinic PABA

Acid glutamic

Acid folic


2.2.7. 3,5,3‘,5‘-TETRAIODTIRONINA, TIROXINA

• este hormonul tiroidian T4


• câteva dintre efecte biologice:1. asigură un echilibru între

carabolismul și anabolismul proteic

ș țș ț

șproteic

2. crește concentrația glucozei prin creșterea absorbției intestinale, intensificarea GNG

3. intensifică lipoliza4. are rol major în

intensificarea metabolismului având ca rezultat activarea oxidării biologice

PROPRITĂ ILE AMINOACIZILOR1. Proprietăți optice2. Proprietăți acido-bazice3. Proprietăți chimice

3.1. proprietățile chimice ale grupării carboxil3.2. proprietățile chimice ale grupării amino3.3. proprietățile chimice ale radicalilor

1. Proprietățile optice ale aminoacizilorENANTIOMERIA

• este tipul de stereoizomerie caracteristic substanțelor care prezintă activitate optică, activitate optică, și anume aceea de de a roti planul luminii plan polarizateplanul luminii plan polarizate (radiației electromagnetice)


• radiația electromagnetică nepolarizată are o infinitate de plane de oscilație a vectorului electric E

• lumina plan polarizată are proprietatea de a se propaga în spațiu prin oscilații ale vectorului câmp electric într-un singur plan numit planul de polarizareplanul de polarizare


• substanțele în stare de agregare lichidă sau soluțiile substanțelor solid, care rotesc în sens orar planul luminii plan polarizate se numesc dextrogire (notate "+„)

• rotire în sens

• rotire în

• substanțele în stare de agregare lichidă sau soluțiile substanțelor solid, care rotesc în sens antiorar planul luminii plan polarizate se numesc levogire (notate "−„)

sens orar/+α

sens antiorar/−α

2. Proprietățile acido-bazice ale aminoacizilor

• aminoacizii se găsesc în soluțiile apoase neutre și cristalizează din aceste soluții ca ioni dipolari sau amfiioni

H2N–CH(R)–COOH H3N+–CH(R)–COO-

• amfionii pot acționa atât ca baze (acceptor de proton) cât ș

• amfionii pot acționa atât ca baze (acceptor de proton) cât și ca acizi (donor de proton)

H3N+–CH(R)–COO- H3N+–CH(R)–COOH

H3N+–CH(R)–COO- H2N–CH(R)–COO- + H+

H+amfiion cation

amfiion anion

2. Proprietățile acido-bazice ale aminoacizilor

• în soluția unui acid monoamino-monocarboxilic, în funcție de pH pot exista 3 specii ionice, nici una neionică:

ț ț

H3N+–CH(R)–COOH - cation

H3N+–CH(R)–COO- - amfiion

H2N–CH(R)–COO- - anion

2. Proprietățile acido-bazice ale aminoacizilorCurba de titrare a unui litru de soluție de Gly 1M cu NaOH

• pH-ul soluției de glicină 1M este adus la pH = 1 prin adăugarea unui acid tare (HCl)

• la pH acid, un α aminoacid monoamino-monocarboxilic este în formă complet protonată (cation), acid bifazic, care poate ceda 2 protoni în timpul titrării sale cu o bază:

1. H3N+–CH2–COOH ↔ H3N+–CH2–COO- + H+

2. H3N+–CH2–COO- ↔ H2N–CH2–COO- + H+

Curba de titrare a unui litru de soluție de Gly 1M cu NaOH

1. H3N+–CH2–COOH↔H3N+–CH2–COO- + H+

2. H3N+–CH2–COO-↔H2N–CH2–COO- + H+

2. Proprietățile acido-bazice ale aminoacizilorCurba de titrare a unui litru de soluție de Gly 1M cu NaOH

• la pH = 6,02 există un punct de inflexiune între cele 2 trepte ale curbei de titrare a soluției de glicină, unde molecula de Gly nu prezintă sarcină electrică netă și nu migrează în câmp electric (proprietate folosită pentru separarea aminoacizilor)separarea aminoacizilor)

• pH = 6,02 este pH izoelectric reprezentând media aritmetică a pKC

1 și pKN2

• soluția de glicină are capacități maxime de tamponare la pH = 2,34 și la pH = 9,69

3. Propritățile chimice3.1. Proprietățile chimice ale grupării carboxil

• grupările carboxil ale aminoacizilor participă la reacții chimice ce au ca rezultat formarea de derivați ai acizilor organici: amide, esteri, halogenuri acide, anhidrideamide, esteri, halogenuri acide, anhidride

3. Propritățile chimice3.1. Proprietățile chimice ale grupării carboxil

• Reacția de decarboxilare a aminoacizilor are ca rezultat obținerea unor substanțe, amine biogeneamine biogene, care în majoritatea cazurilor are importante proprietăți biologice:

H2N–CH(R)–COOH → R–CH2–NH2 + CO2

• exemple de amine biogene:Ø GABA – acidul γ aminobutiric se obține prin

decarboxilarea GluØ HISTAMINA – rezultă prin decarboxilarea histidinei Ø ETANOL AMINA – este obținută prin decarboxilarea

serinei, având importanță la sinteza glicerofosfolipidelor

3. Propritățile chimice3.1. Proprietățile chimice ale grupării amino

• Reacția de condensare a aminoacizilor cu formaldehida

Ø stă la baza METODEI SORENSEN de dozare a grupărilor carboxil prin titrare cu NaOH

șØ are ca rezultat formarea de baze Schiffbaze Schiff, compuși având caracter acidcaracter acid

Ø reacția chimică:H2N-CH(R)-COOH + CH2O →CH2 = N-CH(R)-COOH + H2O


• Reacția de alchilareØ se folosesc ca agenți de metilare iodura sau sulfatul de

metil

• exemple:ț

• exemple:Ø monometilarea glicinei are ca rezultat obținerea de

SARCOZINĂØ metilarea până la săruri cuaternare de amoniu produce

BETAINE


• Reacția de acilare

Ø se folosesc ca agenți de acilare clorurile acide, anhidridele sau clorocarbonații de alchil

țanhidridele sau clorocarbonații de alchil

Ø urmărește protejarea grupării amino din structura aminoacizilor de acțiunea unor reactanți, produșii de reacție rezultați ar avea ca urmare modificarea proprităților chimice ale acestora


• Reacția cu ninhidrina

Ø este utilizată pentru dozarea unor cantități mici de aminoacizi

Ø la cald, un α aminoacid reacționează cu 2 molecule de ș

ț

Ø la cald, un α aminoacid reacționează cu 2 molecule de ninhidrină și rezultă un compus intens colorat

Ø aminoacizii și peptidele cu grupări amino libere, în urma interacțiunii cu ninhidrina, conduce la apariția unei colorații albastru-violet, excepție făcând Pro și HO-Pro

Ø este folosită în criminalistică pentru identificarea amprentelor digitale

Reacția aminoacizilor cu ninhidrină


• Reacțiile de derivatizare

Ø Reacția cu 2,4 dinitro-fluor benzen (Reactivul Sanger)ü a fost folosit pentru prima determinare a ordinei de legare a

aminoacizilor din structura insulineiț

ț

aminoacizilor din structura insulineiüreacția chimică:C6H3(NO2)2F + H2N-CH(R)-COOH → C6H3 (NO2)2NH-CH(R)COOH + HF

Ø Reacția cu clorula de dabsylü clorura de dabsyl a înlocuit reactivul Sanger în cadrul analizei

polipeptidelor și aminoacizilor deoarece rerivații prezintă o intensă fluorescență


Ø Reacția cu fenilizotiocianat (Reactivul Edman)

ț(Reactivul Edman)

ü este cel mai folosit reactiv pentru determinarea structurii primare a proteinelor

SEPARAREA AMINOACIZILOR1. Cromatografie pe hârtie

=> cromatografie pe hârtie bidimensională 2. Cromatografie de schimb ioni3. Cromatografie de afinitate4. Electroforeza5. Cromatografie lichidă de mare presiune (HPLC)

Separarea aminoacizilor1. Cromatografie pe hârtie - definiție

• este o cromatografie de reparție, în care coloana conținând silicagel sau amidon este înlocuită cu o hârtie

țconținând silicagel sau amidon este înlocuită cu o hârtie de filtru

• este o tehnică de laborator de separare a unui amestec de aminoacizi, și nu numai, folosind afinitatea specifică afinitatea specifică a componentele pentru faza mobilă pentru faza mobilă șși faza stai faza stațționară ionară

Separarea aminoacizilor1. Cromatografie pe hârtie

Cromatografie pe hârtie bidimensională

Separarea aminoacizilor2. Cromatografie de schimb ionic - definiție

• este o metodă de separare a unui amestec de aminoacizi pe baza proprităpropritățților acidoilor acido--bazice bazice ale acestora

• pentru această tehinică de separare este nevoie de o coloană umplută cu granulele unei rășini sintetice având

școloană umplută cu granulele unei rășini sintetice având atașate grupări încărcate electric pozitiv sau negativ:

Ø schimbători de ioni cationici (CATIONIT)schimbători de ioni cationici (CATIONIT)ü conține grupări –COO- , -SO3

-

Ø schimbători de ioni anionici (ANIONIT)schimbători de ioni anionici (ANIONIT)ü conține grupări –NH3

+

Separarea aminoacizilor2. Cromatografie de schimb ionic

Separarea aminoacizilor3. Cromatografie de afinitate – definiție

• este o metodă de separare a unui amestec de aminoacizii având la bază mărimeamărimea acestora

ș• folosește o coloană umplută cu granule ce prezintă anumite situsiri de fixare pentru aminoacizii având anumită dimensiune, astfel ei pot fi reținuți pe coloană iar ceilalți vor străbate coloana

Separarea aminoacizilor3. Cromatografie de afinitate

Separarea aminoacizilor4. Electroforeza – definiție

• este o metodă de separare a amestecurilor de aminoacizi având la bază proprietateaproprietatea acestora dede a migra întra migra într--un un câmp electriccâmp electriccâmp electriccâmp electric

• datorită pK-urilor diferite, aminoacizii migrează în direcții diferite și cu viteze diferite, în funcție de pH-ul sistemului tampon și de tensiunea aplicată

Separarea aminoacizilor4. Electroforeza

Separarea aminoacizilor 5. HPLC – definiție

• HPLC este prescurtarea de la High Performance Liquid Chromatography ( Cromatografia lichidă de înaltă performanță)ț

• HPLC folosește o coloană încărcată cu un material inert, iar la suprafața acestuia se gasește adsorbit un lichid care sete faza staționară, o pompă ce asigură fluxul fazei mobile prin coloană și un detector care precizează factorii de retenție ai aminoacizilor

Separarea aminoacizilor 5. HPLC

1 aminoacizii e

Documents