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 .


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 )


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


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.


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


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


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$


8/32

Curba de titrare a alaninei


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


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


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>


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!


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 /


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


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


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/


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


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$


19/32


20/32

Amelanoza (al3inism!Melanoza (melanism!


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


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


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.


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


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


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


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.


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


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/


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/


31/32


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$&%),*!/

biochimie 2016 curs 8

Documents