aminoacizi peptide proteine nov BFKT (1).pdf

1

AminoaciziPeptideProteine

Aminoacizi

2

Aminoacizii

• sunt unităţi chimice de bază care intră în alcătuirea peptidelor şi proteinelor, • produşi esenţiali ai vieţii • reprezintă baza materială a existenţei şi manifestărilor specifice acesteia, alături de lipide, glucide şi acizii nucleici.

• În natură sunt cunoscuţi peste 300 aminoacizi diferiţi, între care majoritatea sunt α-aminoacizi

Aminoacizii neesenţiali sunt sintetizaţi de mamifere din precursori metabolici

Aminoacizii esenţiali sunt obţinuţi de acestea din dietă.

3

Aminoacizi standard esenţiali şi neesenţiali

Aminoacizi standard

esenţiali

Aminoacizi standard

neesenţiali

ValLeuIleLysHis

PheTrpThrMet

ArgProGluGlnAspAsn

CysTyrSerGlyAla

4

Aminoacizi standard

� Dintre aminoacizii cunoscuţi, 20 sunt denumiţi standard, deoarece participă direct la procesul biosintetic proteic.

� Ceilalţi aminoacizi întâlniţi în proteine se obţin din aminoacizii standard, prin derivatizarea resturilor acestora prezente de-a lungul lanţurilor polipeptidice, după ce acestea au fost biosintetizate conform codului genetic (modificări posttranslaţionale).

5

Clasificarea aminoacizilor standard

� Dependent de structura radicalilor pe caresunt grefate grupările carboxil şi amino:

� aminoacizi cu radicali hidrofobi� aminoacizi cu radicali polari neîncărcaţi electric� aminoacizi cu radicali încărcaţi electric

Aminoacizi cu radicali hidrofobi

6

7

Aminoacizi cu radicali polari neîncărcaţi electric

8

9

Aminoacizi cu radicali ionici

10

11

Proprietati aminoacizi

legături de hidrogen intermoleculare,� substanţe cristalizate� puncte de topire anormal de ridicate sau se

descompun termic înainte de topire

� sunt substanţe solubile în apa şi sunt insolubile în solvenţii organici nepolari.

12

R - CHCOO-

NH3+ -OOC

HC - R

H3N+H3N

+ - CH - COO-

R

R - CH - CO - H

O

NH2

legatura de hidrogen

O

H - OC - CH - R

NH2

O

H - O

C - CH - R

NH2

13


• Caracterul amfionic (bipolar) al aminoacizilor se datorează prezenţei grupărilor funcţionale amino şi carboxil în moleculele acestora

Caracter amfoter• interacţia cu acizii cât şi cu bazele� cationul şi respectiv anionul corespunzători.

Structura aminoacizilor in functie de pH

14

Structura aminoacizilor in functie de pH

sarcina electrica

pHpI

+

_

0

• la pH < pI - sarcină electrică pozitivă – deplasare spre catod (-)

• la pH = pI - sarcină globală nulă – nu se deplasează în câmpelectric continuu

• la pH > pI - sarcină electrică negativă – deplasare spre anod (+)

pI

H+

HO-

H+

HO-

NH3+

amfionNH2

anioncationNH3

+

CH3 - CH - COOH CH3 - CH - COO- CH3 - CH - COO-

pK1 pK2

sarcina = +1 sarcina totala = 0 sarcina = -1

15


Absorbţie UV îndepărtat: sub 220nm

Trp,Tyr, Phe - abs. in UV apropiat: 260 -280nm

16

Seriile absolute D si L ale aminoacizilor

Reactivitatea aminoacizilor- Deaminare- Decarboxilare- Transaminare

17

TransminareaGOT - GPT

18

Aminoacizi importanti

Leucina, izoleucina si valina.

� Acesti trei aminoacizi sunt cei mai importanti dintre cei esentiali si sunt cunoscuti sub numele de BCAA sau aminoacizii cu catene ramificate.

� Deseori veti gasi suplimente formate exclusiv din BCAA, efectul anabolic al celor trei fiind foarte puternic atunci cind sint cuplati.

� Leucina este prezenta in structura tuturor proteinelor, reprezentind aproximativ o treime dintre toti aminoacizii.

� BCAA constituie una din cele mai importante surse de energie musculara.

� Surse naturale: toate produsele animaliere, dar in special carnea si zerul (unul din motivele pentru care proteinele din zer sunt foarte bune).

19

Aminoacizi importantiTreonina� Este un aminoacid cu rol detoxifiant ajutind foarte mult

ficatul, atit de incercat in alimentatia hiperproteica. Surse naturale: lapte (cea mai mare cantitate), dar si cereale, soia si cartofi.

Metionina� Aminoacid cu rol detoxifiant si precursor al creatinei,

reduce colesterolul si creste nivelul antioxidant din corp. Surse naturale: brinza de vaca si gelatina.

Lisina� Ajuta la sinteza colagenului si, impreuna cu vitamina C,

formeaza carnitina. Surse naturale: toate proteinele, dar in special cele din carnea pestilor si din laptii acestora, sunt foarte bogate in lizina.

Fenilalanina� Reprezinta materia prima in sinteza hormonilor tiroidieni,

fiind de asemenea o componenta importanta si in sinteza colagenului.

� Surse naturale: toate proteinele de origine animala si majoritatea celor de origine vegetala.

Triptofanul� Este un aminoacid de importanta majora, lipsa lui din

structura proteinelor putind declansa tulburari grave ale organismului.

� Surse naturale: toate proteinele de origine animala si vegetala.


20

Histidina� Aminoacid ce intra in constitutia pielii, jucind un rol

important si in sinteza de globule albe si rosii. Surse naturale: toate proteinele de origine animala, in special carne.


Glutamina

� Dintre aminoacizii neesentiali cel mai important pentru sportivi

� cel mai abundent aminoacid dintre cei neesentiali, gasindu-se in masa musculara in proportie de circa 60%.

� Are actiune anabolica puternica si depaseste ceilalti aminoacizi in ceea ce priveste recuperarea dupa efort, inlaturarea rapida a durerii musculare, acumularea de masa musculara de calitate.

� Surse naturale: toate proteinele animale (mai ales carne si zer) si vegetale (cantitati importante in drojdie).


21

Fenomenele metabolismului – trasnformarea si catabolismul alimentelor in scopul obtinerii energiei chimice si al sintezei substantei proprii celulei.

Metabolism = schimbul de substante care are loc intre organism si mediul inconjurator, precum si ansamblul transformarilor fizico-chimice, care are loc la nivelul fiecarei celule.

Metabolismul intermediar = totalitatea reactiilor fizico-chimice care se petrec la nivelul fiecarei celule –dupa absorbtia substantelor alimentare si pana la obtinerea de produse finale- precum si totalitatea acestei succesiuni de produse intermediare si de modificari chimice si fizico-chimice, care intervin in schimburile dintre protoplasma si substantele din mediul exterior.

Metabolism

22

23

Metabolismul intermediar

Anabolism

� Ansamblul trasformarilor chimice, carereprezinta fenomene de sinteza in organism,adica fenomene de constructie.

� Procesele anabolice (de asimilatie, detransformare a materiei nevii in materie vii) suntin general procese chimice ce se petrec cuconsum de energie (procese endergonice sieendotermice). Ele folosesc energia eliberata inreactiile catabolice.

Metabolismul intermediar

Catabolism

� Totalitatea fenomenelor de degradare care au loc in organism

� Are rolul de a asigura organismului energia necesara functiilor sale vitale (fenomene de constructie a edificiului atomic).

� Procese de dezasimilatie, de transformare a materiei vii in materie nevie.

24

Degradarea aminoacizilor

� Degradare prin deaminare

- oxidativa- hidrolitica- reductiva

� Degradare prin transaminare (tesutul muscular, creier, ficat, rinichi, mucoasa intestinala) – aminotransferaze

� Degradare prin decarboxilare

TransminareaGOT - GPT

25

Ciclul glucoza -alanina

26

Destinatia gruparii amino din

aminoacizi

� Vieţuitoarele excretă din organismele lor excedentul de azot aminic, rezultat din metabolismul aminoacizilor, prin trei căi:

- animalele acvatice excretă amoniac (amonotelice);

- vertebratele terestre excretă uree (ureotelice);

- reptilele terestre şi păsările excretă acid uric

(uricotelice).

Destinatia gruparii amino din

aminoacizi

27

Peptide

Proteine

28

Peptide si polipeptide

Peptide importante

Glutation� Participa la transferul de electroni� Se comporta ca un sistem redox (datorita gruparilor tiol

libere)� Rol activator a numeroase enzime

Angiotensina I si II � Cu actiune hipertensiva si stimulatoare a musculaturii

netede, care se formeaza in plasma sanguina.� Regleaza balanta Na+, hipersecretia de aldosteron (hormon

mineralocorticoid), regleaza metabolismul apei

29

Peptide importante

Glutation� Participa la transferul de electroni� Se comporta ca un sistem redox (datorita gruparilor tiol

libere)� Rol activator a numeroase enzime

Xenobiotici (medicamente, carcinogeni, produşi din mediu),

30

• Reducerea apei oxigenate eritrocitare în prezenţa glutationului:

Rolul peptidelor si polipeptidelor

� Elemente structurale ale tesuturilor (anserina si carnosina)

� Transport de electroni (glutation)� Factori de reglare a actvititatii unor glande cu

secretie interna (factori de eliberare secretati de hipotalamus)

� Rol de hormoni (adrenocorticotrop, glucagon, calcitonina, insulina)

� Antibiotice (gramicidine, tirocidinele)� Toxine (faloidina)� Inhibitori naturali ai enzimelor

31

Proteine

Proteine� suport chimic structural şi funcţional al materiei

vii;

� sursă primară de aminoacizi, din care sesintetizează proteinele proprii celulare;

� purtător material al tuturor însuşirilor biologice:diferenţiere, creştere, dezvoltare, reproducere;

� rol catalitic (enzime);

� funcţie represoare, participând la reglareaexpresiei genelor;

32

Proteine� pigmenţi respiratori (hemoglobina, citocromii);

� anticorpi;

� participă la constituirea ultrastructuriibiomembranelor;

� intervin în procesele de permeabilitate selectivă amembranelor, în transportul apei, al unor ioni şi aunor substanţe organice;

� participă la menţinerea echilibrului acido-bazic.

� Structura primară a proteinelor indică tipul şi modul deînlănţuire al resturilor aminoacizilor în catena polipeptidică,deci caracterizează calitativ şi cantitativ proteinele.

� Structura secundară este generată de satisfacerea potenţialuluide formare a legăturilor de hidrogen în interiorul lanţuluipolipeptidic sau între lanţurile polipeptidice.

� Structura terţiară include modul de organizare secundar alanţului polipeptidic, la care se adaugă modul de pliere aacestuia datorită interacţiilor dintre radicalii grefaţi de-a lungulsău.

� Proteinele constituite din mai multe lanţuri polipeptidice suntcaracterizate şi de structura cuaternară, care indică modul încare lanţurile polipeptidice individuale (protomeri) se asociazăpentru a constitui structura funcţională (oligomenul).

� Structura de tip domenii - fibre

33

Structura secundara

Structura tertiara

34

Structura tertiara

Factorii care influenteaza

structura proteinelor

� Temperatura

� pH – ul

� Sarurile

� Detergentii

� Alcoolii

� Radiatiile..

35

Mioglobina. Hemoglobina

Mioglobina� Işi desfăşoară activitatea la nivelul ţesuturilor musculare.� Se încarcă cu oxigen la valori mici ale presiunii parţiale a

oxigenului (la 35-40 mmHg este total saturată).

� La nivelul celulei musculare, presiunea parţială a oxigenului fiind mică, mioglobina descarcă parţial oxigenul, încărcând celula musculară cu acest element.

� Descărcarea mioglobinei de oxigen se realizează până la un grad de saturare de 40-60%, odată cu scăderea presiunii parţiale la 15-20 mmHg. Forma curbei de saturare corespunzătoare este hiperbolică.

36

HemoglobinaHemoglobina prezintă o curbă sigmoidală privind gradul de

saturare cu oxigen.Ea asigură transportul oxigenului de la nivel pulmonar spreţesuturi, fierul din hemoglobină având capacitatea de a coordinaatât molecula de O2, cât şi molecule de CO2 (faciliteazătransportul CO2 de la celule la plămân, în vederea eliminării lui).

Curba sigmoidală a hemoglobinei indică faptul că aceasta are oafinitate relativ mică pentru legarea primelor molecule deoxigen, dar odată legate acestea, celelalte se vor lega mai uşor.In plămâni, unde presiunea parţială a oxigenului este mare (100mmHg) şi pH-ul relativ mare, hemoglobina tinde să devinăsaturată cu oxigen (96%).

In ţesuturile periferice, unde presiunea parţială a oxigenului estemică şi pH-ul scăzut datorită CO2 format, hemoglobina va cedao parte din oxigenul transportat, până la un grad de saturare de60%.

Saturarea cu oxigen şi eliberarea oxigenului de către hemoglobină la nivelul plămânului, respectiv la nivelul

ţesutului, comparativ cu saturarea mioglobinei

mioglobina

hemoglobina

grad de saturare

nivel pulmonarnivel celular

Po2 (mmHg)0 20 40 60 80

100

20

4060

80

100

%

37

Hb(O2)nHx+ + O2 Hb(O2)n+1 + xH+ n=0,1,2,3

grad de saturare

Po2 (mmHg)0

%pH1

pH2

pH3

pH1 > pH2 > pH3

Colagenul� Colagenul este cea mai abundentă proteină din organismele

vertebratelor având rol pasiv, întâlnindu-se în oase, cartilagii,

tendoane, piele.

� În structura colagenului se întâlnesc până la 35% glicocol, 11%

alanină, asemănându-se din acest punct de vedere cu β-

keratinele, dar se deosebeşte de acestea prin conţinutul de 12%

prolină, 9% hidroxiprolină şi 5% 5-hidroxilisina

� Colagenul este constituentul de bază, care în organismele

superioare, prezintă rezistenţă la tracţiune, şi rezistenţă în

menţinerea integrităţii structurale a ţesuturilor în constituţia

cărora intră.

38

Colagenul

� Sinteza defectuoasă a colagenului poate induce apariţia unor boli.

Scorbutul - este o boală negenetică datorată lipsei vitaminei C din organism, care se traduce prin numărul mic al resturilor de hidroxilisină şi hidroxiprolină din catenele polipeptidice α.

� Osteogeneza imperfectă, asociată cu fragilitatea oaselor, osteoarteritele specifice cartilagiilor şi plăgile aterosclerotice specifice arterelor sunt boli degenerative induse de prezenţa colagenului anormal.

Elastina

� Spre deosebire de colagen, elastina nu conţine hidroxilisină, conţine mai puţin hidroxiprolină, dar conţine mai multă prolină 10-11%.

� Elastina este cea mai importantă proteină din fibrele elastice ale aortei (30-50% din greutatea uscată) se mai găseşte de asemenea în plămâni şi unele ligamente elastice.

� Asigură elasticitatea întregului sistem.

39

Proteine plasmatice

(+)

(-)

albumine

α1, α2 - globuline

β - globuline

γ - globuline

gel de agar

START (proba de ser)

Albuminele sunt proteinele serice cu

cea mai mare concentraţie Au rolul

de a menţine presiunea osmotică, de

a transporta acizii graşi, hormonii,

ionii metalelor grele, medicamentele

(sulfamide, digitalice), bilirubina şi

alte produse de degradare.

Globulinele sunt de mai multe tipuri:

α, β, γ. α-Globulinele oferă indicii

asupra proceselor inflamatorii şi a

infecţiilor. β şi γ-Globulinele intervin

în procesele de apărare imună a

organismului.

Proteine plasmaticeA

%

αααα1111

%

αααα2222

%

ββββ%

γγγγ%

Proteine totale (g/100mll)

Normal 53 6 9 12 20 7,5

Inflamatie acuta 49 5 17 10 19 7,5

Inflamatie cronica 45 4 9 4 31 8,2 Usoara

hiperproteinemie

Sindrom nefrotic 20 3 40 19 18 4,5

hipoproteinemie

Enteropatie 35 10 14 16 25 4,6

hipoproteinemie

Ciroza hepatica 33 4 6 15 42 5,2

hipoproteinemie

Mielom multiplu 27 4 8 9 52 10,3

hiperproteinemie

Hipogamaglobulinemie 59 6 12 18 5 7,1

40

Imunoglobulinele

� alcătuiesc un grup heterogen de macromolecule, asociate în principal cu fracţiile proteice ale γ-globulinelor serice

� pot fi găsite în ser, urină, lichidul cefalorahidian, lapte, ganglioni, splină, secreţiile tubului digestiv şi respirator, gălbenuşul de ou, ascită.

41

Clase de imunoglobuline

� Ig G

� Ig D

� Ig E

� Ig A

� Ig M

Structura generala a imunoglobulinelor

42

Interactia antigen-anticorp

� Non-covalent

� Reversible

� Specific

� Exothermic

C - CH2 - CH2 -O

H2N

- CH2 - O - H

- CH2 - CH - CH3

CH3H3C - CH - CH2 -

H3C - CH2

- CH2 - CH2 - C

O

O-

H3N+ - CH2 - CH2 -

Antigen Antibody

van der Waals interactions

hydrogen bonds

ionic bonds

43

Derivatizarea haptenelor

� Anticorp anti-epitop al transportotului anticorp anti-haptena

44

IgG

� 70-75% din total Ig.

� Poate traversa bariera

placentare

� Ofera imunitate

naturala nou-nascutului

IgG subclasses

� Aceasta clasa de Ig interactioneaza cu virusuri si bacterii

45

� Imunoglobulina M (IgM) este cea mai voluminoasă, fiindconstituită din 10 catene uşoare şi 10 grele

IgM

� 10% din total Ig

� Molecula pentamera

� Raspuns imun acut.

� IgM este mai activa decat IgG

� Nu poate traversa bariera placentara

46

Imunoglobuline A –

serica si secretorie

IgA serica

� 15% din Ig serice.

� Monomera – similara cu

structura IgG.

� Dimer – cu un lant

polipepetidic J

47

IgA dimera

� Dimera – localizare la nivel mucoase/secretii

� componenta secretorie (CS)

� Bariera imuna locala

� Imunoglobulina D prezintă o structură asemănătoare cu cea de bază, diferenţa esenţială constând în faptul că zona balama a acesteia este foarte lungă şi din această cauză macromolecula, în ansamblul ei, este susceptibilă atacului enzimelor proteolitice.

� IgD datorită prezenţei lanţurilor oligozaharidice este implicată în modularea răspunsului imun şi generarea memoriei imunologice.

48

IgD

� Concentratie scazuta in ser

� Structura monomera

� Nu poate traversa placenta

� Imunoglobulina E (IgE) prezintă o structură asemănătoare cu cea de bază şi este puternic glicozilată la nivelul catenelor lungi.

� Anticorpii din această clasă, alături de IgG4 intervin în fenomenele de anafilaxie (procese opuse profilaxiei) care constau în reacţii brutale fiziologice, al căror deznodământ poate fi chiar moartea animalului.

49

IgE

� Reactii de hipersensibilitate acuta: febra, astm, soc anafilactic

� Zona Fc a IgE se fixeaza specific la nivelul suprafetelor mastocitelor si bazofilelor

� If two IgE molecules

are bounded at the

same antigen surface

cells, the cell will

be degranulated.

50

51

Glicoproteine

Participă la numeroase fenomene celulare

� recunoaşterea suprafeţei celulare de hormoni,

virusuri sau alte celule;

� antigene de suprafaţă celulară;

� componente ale matricii extracelulare;

� componente ale mucinelor tractului

gastrointestinal şi urogenital, acţionând ca

lubrifianţi biologici protectori.

Biosinteza proteinelor

� Unităţile structurale ale proteinelor sunt aminoacizii, care pot fi sintetizaţi direct din compuşii anorganici, de către plante şi unele microorganisme.

� Animalele pot sintetiza proteine în fiecare ţesut şi organ, cu excepţia proteinelor plasmatice, sintetizate în ficat şi în sistemul reticuloendoplasmatic

52


� Biosinteza se realizează numai din aminoaciziliberi, peptidele rezultate prin hidrolizaproteinelor neputând fi incorporate in cele nousintetizate.

� Procesul biosintetic se realizează in special inorganele care posedă un metabolism intens: ficat,pancreas, mucoasa intestinului subţire.

� Mecanismul biosintezei a fost pus la punct dupădescoperirea genelor, care sunt segmente din DNAcromozomial, care îndeplinesc rol important întransmiterea caracterelor ereditare.


� Secvenţa precisă a aminoacizilor într-oproteină este indicată de succesiunea bazelorazotate de pe o catenă a dublului helix DNAcromozomial - cod genetic.

� Diferiţii aminoacizi se insiră sau secodifică prin secvenţe de 3 nucleotide numitecodoni. Diferitele nucleotide se deosebescintre ele numai prin baza utilizată, codoniicorespunzand la o secventă de 3 baze azotate(triplete).

53


� Biosinteza proteinelor (traducerea) constăde fapt în transmiterea informaţiei geneticede la DNA nuclear la aparatul celular debiosinteză a proteinelor, care este ribozomulşi al traducerii specifice acestui mesaj însecvenţa specifică de aminoacizi.

Etapele biosintezei proteinelor

� Activarea - Se realizează în citosol - aminoacizii suntesterificaţi enzimatic cu tRNA corespuntători într-oreacţie ATP activată.

� Initierea - RNA mesager purtător al informaţieigenetice, specificând secvenţa de aminoacizi şiaminoacil-tRNA de iniţiere, sunt legaţi desubunitatea mică a ribozomului în prezenţa factorilorde iniţiere cât şi GTP şi Mg2+.

Subunitatea mare a ribozomului se leagă apoi de acestcomplex pentru a forma ribozomul funcţional.

54

� Elongarea - Lanţul polipeptidic este măritprin adăugarea secventială de noi resturi deaminoacil -tRNA în prezenta factorilor deinitiere

După formarea fiecărei noi legături peptidiceribozomul alunecă de-a lungul mRNA pentrua aduce următorul codon în dreptulurmătorului aminoacil-tRNA în prezenţaGTP.


� Terminarea lanţului polipeptidic serealizează cînd se ating semnalele cores-punzătoare de pe mRNA. Produsul estedesprins de pe ribozom în prezenţa unorfactori de desprindere.

� Lanţurile polipeptidice sunt construiteîncepând cu aminoacidul aminoterminal acărui grupare carboxil formează o legăturăpeptidică cu gruparea amino a aminoaciduluiurmător din lanţ.


55

� Reinnoirea proteinelor are loc destul de rapid. In 24 ore, in organism se reinnoiesc aproximativ 400g proteine. Viteza acestui proces variaza insa cu tesutul unde are loc procesul de biosinteza

� Proteinele ficatului se reinnoiesc mult mai rapid decat ale muschilor


Catabolismul proteinelor

� Degradarea hidrolitica a proteinelor tisulare are loc in toate tesuturile si se realizeaza sub actiunea unui complex de enzime numite catepsine

�aminoacizi

� deaminare oxidativa, hidrolitica sau reductiva.

� decarboxilare

� transaminare

56

Catabolismul proteinelor

� In cursul degradarii proteinelor si mai ales in efort apar unii produsi toxici: amine, fenoli, acid benzoic � transformare in produsi netoxici

Catabolismul hemoglobinei

� Se formeaza pigmentii biliari – biliverdina si bilirubina

� Biliverdina nu mai contine Fe in molecula si se transforma in bilirubina prin reducere enzimatica (splina) � trece in sange � ficat � intestin (transformarea in urobilinogen, urobilina si stercobilina)

� eliminare

Documents

aminoacizi peptide proteine nov BFKT (1).pdf