Suport Curs Biochimie Medicala

  • View
    35

  • Download
    4

Embed Size (px)

DESCRIPTION

Suport Curs Biochimie Medicala

Transcript

  • BIOCHIMIE MEDICAL Suport curs pentru studenii Facultilor de Medicin i

    Asisten Medical

    CUPRINS

    1. Proteine 2. Enzime 3. Vitamine 4. Energetica biochimic 5. Metabolismul glucidic 6. Metabolismul lipidic 7. Metabolismul proteic 8. Metabolismul nucleotidelor purinice si pirimidinice 9. Metabolismul cromoproteinelor

    9.1. Biosinteza hemoglobinei 9.2. Degradarea hemoglobinei (bilirubinogenez

    Abrevieri folosite n text

  • 2

    1. PROTEINE

    Proteinele sunt componeni de baz ai celulei, reprezentnd aproximativ 50% din greutatea ei uscat. Proteinele se gsesc n toate compartimentele celulare, fiind substane fundamentale din toate punctele de vedere pentru structura i funcia celulei. Prin hidroliza proteinelor se obin compui cu greutate moleculara mica, aminoacizi.

    n organism proteinele ndeplinesc funcii multiple (plastic, energetic, catalitic etc.) care le difereniaz de lipide sau glucide.

    n alctuirea moleculelor proteice, aminoacizii se unesc prin legturi amidice numite legturi peptidice, care se realizeaz prin eliminarea unei molecule de ap ntre gruparea carboxil a unui aminoacid i gruparea amino a aminoacidului urmtor.

    1.1.AMINOACIZII

    Prin hidroliza proteinelor se formeaz 20 de -aminoacizi. Acetia sunt compui cu greutate molecular mic care conin dou grupri funcionale, carboxil i amino, legate de acelai atom de carbon ( C ).

    Formula general a unui aminoacid este:

    la care corespund toi aminoacizii cu excepia prolinei si hidroxiprolinei. Dup structura radicalului R, aminoacizii se clasific n funcie de natura radicalului R:

    Tabel 1 - Clasificarea -aminoacizilor din structura proteinelor

    Numele uzual

    Numele tiinific Formula structural

    I. Radical alifatic (acizi monoaminomonocarboxilici)

    Glicina (Glicocol)

    Gly (G)

    Acid aminoacetic

    R CH COOH

    NH2

    R CH COOH

    NH2

    H CH COOH

    NH2

    CH COOH

    NH2

    CH3

  • 3

    Alanina

    Ala (A)

    Acid amino-propionic

    Valina

    Val (V)

    Acid amino-izovalerianic

    Leucina

    Leu (L)

    Acid -amino-izocaproic

    Izoleucina

    Ile (I)

    Acid -amino--metil-valerianic

    II. Radical cu grupare acida (acizi monoaminodicarboxilici)

    Acid aspartic

    Asp (D)

    Acid amino-succinic

    Asparagina

    Asn (N)

    -amida acidului amino-succinic

    Acid glutamic

    Glu (E)

    Acid -amino-glutaric

    Glutamina

    Gln (Q)

    -amida acidului -amino-glutaric

    III. Radical cu grupare bazica (acizi diaminomonocarboxilici)

    Arginina

    Arg (R)

    Acid -amino--guanidino-n-valerianic

    Lizina

    Lys (L)

    Acid ,-diamino-carpoic

    Hidroxilizina

    Hyl

    Acid --diamino--hidroxi-n-carpoic

    CH COOH

    NH2

    CH3 CH

    CH3

    CH3

    CHCH3 CH COOH

    NH2

    CH2

    CH COOH

    NH2

    CH2 CH

    CH3

    CH3

    CH COOH

    NH2

    CH2OCH2N

    CH COOH

    NH2

    CH2CH2HOOC

    CH COOH

    NH2

    CH2HOOC

    CH COOH

    NH2

    CH2H2N OC CH2

    CH2 (CH2)2 CH COOH

    NH2

    NH

    C

    H2N

    HN

    H2N

    CH COOH

    NH2

    (CH2)3CH2

    H2N

    CH2

    OH

    CH COOH

    NH2

    (CH2)2CH

  • 4

    Histidina

    Hys (H) Acid -amino--imidazolil-propionic

    IV.Radical cu grupare hidroxil (Hidroxiaminoacid)

    Serina

    Ser (S)

    Acid -amino--hidroxi-propionic

    Treonina

    Thr (T) Acid -amino--hidroxi-n-butiric

    V. Radical cu grupare tiolic (Tioaminoacizi) Cisteina

    Cys C

    Acid -amino--mercapto-propionic

    Cistina

    Acid --ditio-(-amino-propionic)

    Metionina

    Met (M)

    Acid -amino--metil-tio-n-butiric

    VI. Radical aromatic (aminoacizi aromatici)

    Histidina (grupa

    III)

    Acid -amino--imidazolil propionic

    clasificat n categoria amino-acizilor bazici (III)

    Fenilalanina

    Phe (F)

    Acid -amino--fenil-propionic

    Tirozina

    Tyr (Y)

    Acid -amino--(p-hidroxifenil) propionic

    CH COOH

    NH2

    CH2

    OH

    CH COOH

    NH2

    CH2

    NHN

    OH

    CH COOH

    NH2

    CHCH3

    CH COOH

    NH2

    CH2

    SH

    CH2 CH COOH

    NH2

    S

    CH2 CH COOH

    NH2

    S

    S

    CH2 CH COOH

    NH2

    CH2

    CH3

    CH COOH

    NH2

    CH2

    CH COOH

    NH2

    CH2HO

  • 5

    Triptofan

    Trp (W) Acid -amino--(3)indolil-propionic

    VII. Iminoacizi

    Prolina

    Pro (P)

    Acid pirolidin-2-

    carboxilic

    Hidroxiprolina

    Hyp

    Acid 4-hidroxi-pirolidin-

    2-carboxilic

    Dintre cei 20 de aminoacizi care intr n structura proteinelor animale opt aminoacizi nu pot fi sintetizai n organism: provin din alimente aminoacizii eseniali: Val, Phe, Leu, Ile, Thr, Trp, Met, Lys.

    1.1.1. Proprieti fizice a) Cu excepia glicinei, toi aminoacizii conin atomi de carbon asimetric,

    motiv pentru care prezint activitate optic: la pH = 7 unii sunt dextrogiri (+), iar alii sunt levogiri (-). Cu toate acestea ei aparin seriei L deoarece au configuraia L- glicerinaldehidei.

    L glicerinaldehida L aminoacid

    n organismele animalelor superioare apar i sunt metabolizai numai L aminoacizii, n timp ce D-aminoacizii se gsesc n peretele celular al unor microorganisme sau n lanul polipeptidic din structura unor antibiotice (gramicidina, actinomicina D).

    Izomerii dextro i levo ai aminoacizilor formeaz perechi de enantiomeri care au proprieti chimice asemntoare. Amestecul lor echimolecular se numete amestec racemic i este lipsit de activitate optic. Sinteza enzimatic, fiind stereospecific,

    conduce la unul sau cellalt enantiomer. Sinteza n laborator conduce la amestecuri racemice de aminoacizi. Acest tip de amestec se poate obine numai pe cale sintetic.

    CHO

    HO C H

    CH2 OH

    COOH

    C HH2N

    R

    COOH

    HN

    COOH

    HN

    HO

    CH COOH

    NH2

    CH2

    N

  • 6

    b) Aminoacizii sunt substane cristaline, solubile n ap, puin solubile n solveni organici, cu puncte de topire de peste 200o C. n soluii apoase ei se gsesc sub forma de ioni dipolari sau zwiterioni:

    Cnd un astfel de ion se dizolv n ap, el poate aciona fie ca un acid (donor de protoni), fie ca o baz (acceptor de protoni):

    Ca un acid: H3N+-CH(R)-COO- H+ + H2N-CH(R)- COO

    -

    Ca o baza: H3N+-CH(R)-COO- + H+ H3N

    +-CH(R)-COOH

    Substanele care au astfel de proprieti se numesc amfotere sau amfolii. Existenta ionului bipolar explic utilizarea soluiilor de aminoacizi drept soluii tampon. Dac la soluia unui aminoacid se adaug un acid tare, protonii si vor fi neutralizai de gruprile carboxil ale aminoacidului, iar dac se adaug o baza tare, gruprile hidroxil vor fi neutralizate de gruprile NH3+, astfel nct pH-ul soluiei nu se modific.

    c) Toi aminoacizii izolai din proteine absorb slab radiaiile din domeniul ultraviolet (220 nm). Triptofanul, tirozina i fenilalanina, datorit nucleului aromatic, dau absorbie specific la 280 nm, proprietate ce st la baza unei metode de dozare a proteinelor.

    1.1.2. Proprieti chimice Proprietile chimice ale aminoacizilor sunt datorate att celor doua grupri

    funcionale ct i prezenei radicalului R. Unele din aceste reacii se petrec i n organism, altele sunt utilizate n studiul proteinelor (identificarea aminoacizilor din hidrolizatele proteice, stabilirea secvenei de aminoacizi n proteine, identificarea aminoacizilor specifici pentru funcia proteinelor, modificarea chimic a resturilor de aminoacizi din moleculele proteice n vederea modificrii activitii lor biologice), precum i pentru sinteza lanurilor polipeptidice n laborator.

    1- Reacia cu acidul azotos, din care rezulta hidroxiacizi (reacie utilizat pentru dozarea aminoacizilor prin metoda van Slyke).

    2- Reacia de alchilare atomii de H de la gruparea amino pot fi nlocuii cu radicali alchil (de obicei metil), cu formare de betaine (compui n care atomul de azot este cuaternar)

    Betaina glicocolului este un important donor de grupare metil n organism.

    R CH COOH

    NH2

    + HNO2 + H2O + N2HCl

    R CH COOH

    OH

    +

    COO

    C HH3N

    R

    _

    + 3 CH3IR CH

    NH2

    COOH R CH

    N(CH3)3

    COO_

    +

  • 7

    3- Reacia de acilare n prezenta acizilor carboxilici, a anhidridelor sau a clorurilor acide gruparea amino poate fi acilat. De la glicocol, prin acilare la nivel hepatic se obine acidul hipuric, compus ce reprezint forma de eliminare a acidului benzoic din organism.

    H2H-CH2-COOH + C6H5 CO~SCoA C6H5-CO-NH-CH2-COOH + CoA-SH Acid hipuric

    4- Reacia cu formaldehida gruparea amino poate reaciona reversibil cu aldehidele, formnd compui denumii baze Schiff. Aceasta reacie s la baza metodei de dozare a aminoacizilor prin metoda Srensen (formol titrarea). Bazele Schiff apar i n organism sub forma de compui intermediari n unele procese (transaminare, decarboxilare etc.).

    + HCHO + H2OR CH COOH

    NH2 CH2

    R CH COOH

    N

    5- Reacia cu ninhidrina ninhidrina este un agent oxidant care produce decarboxilarea -aminoacizilor cu eliberare de CO2, NH3 i o aldehida cu un atom de C mai puin. Ninhidrina redus reacioneaz cu amoniacul eliberat, formnd un complex colorat n albastru, ce prezint absorbie specific la 570 nm; aceasta reacie st la baza uneia din cele mai utilizate metode de dozare a aminoacizilor.

    6- Reaciile specifice radic