lucrare de diploma-Studiul celulei ca element anatomic fiziologic si biochimic.doc

8/18/2019 lucrare de diploma-Studiul celulei ca element anatomic fiziologic si biochimic.doc

1/105

Studiul celulei ca element anatomic fiziologic si biochimic

INTRODUCERE

Biochimia studiaza natura chimica a materiei vii, compusii chimici produsi in

procesul de viata, functiile si transformarile substantelor in sistemele bioloice, schimburile

chimice si eneretice asociate cu aceste transformari!

"naliza chimica elementara arata ca oranismele animale, inclusiv cel uman, se

formeaza din elemente care se asesc rasp#ndite in scoarta pam#ntului si respectiv in apa si

aer!

$reluarea acestora din circuitul bioloic este selectiva, unele dintre ele C, %, N, &, $

concentr#ndu'se in corpul omului! "cestea, impreuna cu o(ienul reprezinta peste )*+ din

oranism si sunt denumite bioelemente! "dauarea a inca elemente- Ca, ., Na, Cl, /,

arata ca 00 elemente constituie peste )),)+ din oranismul uman!

$rin analiza spectrala au fost identificate in corpul uman un numar de peste 12

elemente, ma3oritatea lor asindu'se in cantitati foarte mici de unde si denumirea de

olioelemente!

Compararea rasp#ndirii elementelor din oranisme cu situarea lor in tabelul lui

/endeleev releva ca, in ansamblu, elementele cu numar atomic 0'42 reprezinta ))+, iar cele

cu numar atomic 40'54 restul de 0+ din corpul uman, de unde concluzia ca pentru e(istenta

materiei vii sunt de interes proprietatile leate de marimea atomului, importante fiind

elementele mai simple, cu reutate atomica mica!Diferenta intre materia nonvie si vie, si in cadrul acesteia intre plante si animale,

consta in cantitatea si calitatea moleculelor compusilor anoranici 6apa, saruri minerale7, dar

mai ales oranici!

Dintre compusii oranici, importanta ma(ima structurala si8sau eneretica o au

lucidele, lipidele, proteinele si acizii nucleici, numite si biomolecule 69moleculele vietii:7 si

compusii cu rol in relarea proceselor biochimice, denumiti biocatalizatori 6vitamine, enzime,

hormoni7!

Pagina 1 din 105


2/105

$lantele verzi, autotrofe, sunt furnizori primari de lucide 6prin fotosinteza, asimilare

clorofiliana7 si folosesc lucidele polimere 6amidon, celuloza7 in construirea peretilor celulari

sau ca materiale de rezerva!

"nimalele, heterotrofe, necesita consumarea unei alimentatii echilibrata in proteine,

lucide, lipide, vitamine, apa, saruri anoranice si olioelemente!

In eneral, lucidele si lipidele simple servesc ca sursa de enerie; lipidele comple(e

in structurarea membranelor celulare si particulelor subcelulare!

Dintre biomacromolecule 6biopolimeri7, proteinele sunt suportul structurii, functiilor

si specificitatii, iar acizii nucleici sunt purtatori ai informatiei bioloice!

"pa si sarurile minerale reprezinta mediul reactiilor bioloice, iar olioelementele

sunt efectori ai acestor reactii!

Cea mai insemnata caracteristica a materiei vii este structura oranizata si radul de

comple(itate care creste odata cu dezvoltarea in scara animala, de la o specie la alta, de la un

tesut la altul, de la o celula la alta!

C"$ITO


3/105

Citoplasma 6citozolul7 are o anumita plasticitate, cu structura de el si unde sunt

amplasate oranitele celulare! >iecare oranit celular indeplineste un rol bine definit c#nd se

intereaza in viata celulei!

/itocondria este o formatiune intracelulara bine individualizata microscopic, de

forme si marimi diferite 6in eneral elipsoidala7! "re o dubla membrana- e(terna si interna,

separate intre ele printr'un spatiu electronomicroscopic clar, denumit spatiu intermembranar!

/embrana interna formeaza catre interiorul oranitului pliuri 6criste7 care'i maresc suprafata

interna!

$artea interna a mitocondriei se numeste matrice!

/embrana e(terna contine diferite enzime- /"O 6monoamino(ida7, acil'ras

tioAinaza!

/embrana interna cu cristele, contine enzimele lantului respirator cuplat cu sinteza de

"T$!

/atricea contine enzimele ciclului .rebs, o(idarii acizilor rasi, ribozomi, "DN,

"RN!

/itocondria este sediul a patru procese metabolice importante-

respiratia celulara 6lantul respirator7 principala producatoare de enerie celulara;

sinteza de "T$ din "D$ si $a in prezenta unor enzime localizate in particule leate de

membrana interna;

ciclul .rebs ale carui enzime sunt localizate in matricea mitocondriala;

o(idarea acizilor rasi in prezenta unor enzime localizate de asemenea tot in matricea

mitocondriala!

/embrana interna cuprinde sisteme enzimatice de concentrare a ionilor de Ca4+!

In mitocondriile unor orane au loc procese metabolice specifice ca- ureoeneza,

sinteza de porfirine!

Reticulul endoplasmatic este un sistem canalicular care apare ca prelunire a

membranei nucleare in citozol, cuprinde intreaa celula si se prezinta sub forma de saci

turtiti, vezicule, cisterne!

$rin cest sistem circulator vehiculeaza substante nutritive si O4, iar in cazul fibrelor

musculare striate ar folosi la transmiterea e(citatiei!

&e distin doua tipuri de reticul endoplasmatic- neted si ruos! "spectul particular al

celui ruos se datoreaza prezentei a numeroase particule mari numite ribozomi!

Reticulul endoplasmatic este format din proteine!

Pagina 3 din 105


4/105

/icrozomii contin framente de reticul endoplasmatic si ribozomi, fiind dotati cu un

echipamant enzimatic in care sunt incluse si enzimele de metabolizare ale medicamentelor!

Ribozomii sunt alcatuiti din proteine si "RN si sunt locul de sinteza a proteinelor!

&unt mai abundenti in celulele hepatice, pancreatice, bacteriene!

"paratul @oli este prezent in toate celulele si are rol in prelucrarea finala a

proteinelor sintetizate pe reticulul endoplasmatic!


5/105

$roteine 6foarte heteroene7- unele interale travers#nd membrana dintr'o parte in

alta, orientate cu partea hidrofoba la e(terior si asociate cu partea hidrofoba a lipidelor; altele

periferice localizate pe partea e(terna sau interna a membranei!

@lucidele, care reprezinta apro(imativ 02+ din ansamblul constituentilor

membranari, cu structuri foarte variate, comple(e si ramificate! &unt localizate pe partea

e(terna a membranei, combinate de cele mai multe ori cu proteine sau cu lipide alcatuind

licocali(ul! @lucidele au un rol important in relatiile intracelulare, in procesul de

recunoastere a unor molecule 6lectine, to(ine7, particule virale, bacteriene!

/embranele bioloice sunt asimetrice!

"simetria lipidelor este partiala, iar a proteinelor si lucidelor este totala!

/embranele celulare prezinta o mare fluiditate laterala astfel inc#t localizarea unor

constituenti poate varia in timp!

&e distin mai multe cateorii de membrane celulare-

0! /embrana citoplasmatica 6plasmalema, membrana plasmatica7 de circa 12'022 "

rosime separa continutul celulei de mediul incon3urator, impiedic#nd amestecarea

citoplasmei cu acest mediu! In acelasi timp, membrana citoplasmatica permite trecerea

selectiva a metabolitilor de la e(terior spre interior, precum si invers, din celula spre e(terior!


6/105

' intervin efectiv in desfasurarea proceselor metabolice!

Interactiunile lipido'proteice in membrane sunt esentiale pentru functia enzimelor de

membrana!

Doua din procesele ma3ore de conversie a eneriei in natura se petrec in membrane-

' fotosinteza care are loc in membrana interna a cloroplastelor, prin care eneria solara

este convertita in enerie chimica si

' fosforilarea o(idativa, proces prin care eneria rezultata din o(idarea alimentelor

este convertita in "T$ si care are loc in membrana interna mitocondriala!

/embranele controleaza flu(ul de informatii intre celule si mediul incon3urator

6contin receptori specifici pentru stimulii e(terni, miscarea bacteriilor spre hrana, perceptia

luminii, raspunsul celulelor la learea hormonilor de membrana7!

/embranele au proprietatea de a se modifica functional adaptativ si au rol in

procesele imunitare si de aparare ale celulelor si oranismului!

Compozitia membranelor bioloice consta in proteine, lipide, lucide, ioni si apa, in

proportii variabile!

&e pot considera trei tipuri de membrane dupa compozitia lor-

Cea mai simpla membrana este mielina = constituita din lipide in calitate de

component ma3or si foarte putine proteine!

" doua cateorie sunt membranele citoplasmatice cu un continut de 2+ proteine din

masa membranei!

"l treilea rup il constituie membranele citoplasmatice ale bacteriilor si membrana

interna a mitocondriilor 6 cu functia de fosforilare o(idativa si sinteza de acizi nucleici7 care

contin o cantitate mai mare de proteine 6*+ din masa membranei7!

C"$ITO


7/105

"cizii rasi saturati pot fi redati prin formula enerala C%'6C%47n'COO%, unde n

este cuprins intre 4 si 4!

"cizii rasi saturati cei mai rasp#nditi in rasimile animale sunt-

"cidul butiric - C%'6C%474'COO%

"cidul capronic - C%'6C%475'COO%

"cidul caprilic - C%'6C%471'COO%

"cidul caprinic - C%'6C%47'COO%

"cidul lauric - C%'6C%4702'COO%

"cidul miristic - C%'6C%4704'COO%

"cidul palmitic - C%'6C%4705'COO%

"cidul stearic - C%'6C%4701'COO%

"cidul arahidic - C%'6C%470'COO%

"cidul behenic - C%'6C%4742'COO%

"cidul linoceric- C%'6C%4744'COO%

In lipidele de oriine veetala predomina acidul palmitic!


8/105

acidul linoleic- C0-∆),04!

acidul linolenic- C0-∆),04,0!

acidul arahidonic- C42-∆,,00,05!

Dupa radul de nesaturare acizii rasi se subimpart in-

acizi rasi mononesaturati 6monoetenoici sau monoenoici7-e(emplu este acidul

palmit'oleic;

acizi rasi polinesaturati 6polietenoici sau polienoici7;

acizi eicosanoici 6cu 42 atomi de carbon7 care deriva din acizii rasi eicosapolienoici

si care cuprind prostanoide si leucotriene! $rostanoidele includ prostalandine 6$@7,

prostacicline si trombo(ani 6T(7! Termenul de prostalandine se utilizeaza de obicei pentru

toate aceste substante;

acizi rasi cu functii secundare care apar ca intermediari 6'hidro(ilati si 6'cetonici!

"cestia fiind leati in comple(ele multienzimatice nu se asesc in eneral in stare libera si

nici in compozitia lipidelor naturale;

acizii alil'ciclici contin in molecula lor o parte ciclica si o catena laterala-

C

CC

CC

H

H2

H2

H

H CH2 COOHn( )

n=02 in

acidul hidnocarpic;

n=04 in acidul chaulmoric!

"cestia au fost izolati din plantele tropicale si folositi in tratamentul leprei!

acizii rasi esentiali!

Oranismul uman are nevoie de unii acizi rasi pe care nu ii poate sintetiza sau pe

care ii produce in cantitati insuficiente! Din aceasta cateorie fac parte acizii linoleic,

linolenic, arahidonic!

Rolul acizilor rasi esentiali este in special structural, fac#nd parte din alcatuirea

fosfolipidelor celulare, mai ales mitocondriale!

$roprietatile acizilor rasi

"cizii rasi inferiori p#na la C sunt lichizi, ceilalti sunt solizi!

"cizii rasi nesaturati sunt lichizi si prezinta izomerie cis'trans! >ormele naturale ale

acestor acizi sunt totdeauna izomerii cis!

Pagina 8 din 105


9/105

"cizii rasi sunt pusin solubili in apa, solubilitatea scaz#nd odata cu lunimea catenei

hidrocarbonate!

Din punct de vedere chimic acizii rasi prezinta reactiile ruparii carbo(il- formeaza

saruri cu metalele si cu hidro(izii alcalini numite sapunuri, cu proprietati tensioactive;

formeaza esteri cu alcoolii, amide 6sfinolipide7!

"cizii rasi nesaturati aditioneaza hidroen, haloeni si sufera procesul de pero(idare!

$ero(idarea este un proces radicalic care necesita un initiator ce e(trae un atom de

hidroen de la ruparea metilenica din pozitia alilica cu formarea unui radical liber care se

izomerizeaza-

CH CH CHCH CH.

CH CH CHCH CH.

% FCH CH CHCH2 CH F

In prezenta O4 se formeaza un pero(id-

O2CH CH CHCH CH.

+

O O

CH CH CHCH CH _

"cesta ataca alte catene nesaturate intretin#nd reactia de pero(idare in lant!

"lcoolii din structura lipidelor pot fi-

a! monohidro(ilici- alcool cetilic- C%'6C%4705'C%4O% corespunzator acidului

palmitic; alcool stearilic- C%'6C%4701'C%4O% corespunzator acidului stearic!

b! polihidro(ilici, dintre care cel mai important este propantriolul sau licerina-

C%4 O%

C%

O%C%4

O%

Importanta din punct de vedere biochimic o au produsii de o(idare ai licerolului-

Pagina 9 din 105


10/105

C%O

C%

O%C%4

O%

C%4 O%

C%

O%C%4

O

COO%

C%

O%C%4

O%

aldehida gliceric\ dihidroxi acetona acidul gliceric

@ruparile hidro(il, 'O% din licerol pot fi esterificate-

C%4 O%

C%

O$O%4C%4

O%

cu acidul fosforic se formeaza acidul licerofosforic-

R 0

R 4

R

CO

C%4 CO

C%O

COC%4O

Osi cu acizi rasi saturati ori nesaturati form#nd triliceride-

"minoalcoolii sunt componente ale licerofosfolipidelor dintre care cei mai

importanti sunt-

serinatrimetiletanolamina (colina)

etanolamina(colamina)

C%4 C%

O% N%F

COO

C%4 C%4

O%

NC%C%C%

FC%4 C%4

O% N%F

CH3 (CH2)12 CH CHCH CH CH2

OH NH2 OH Un amino'alcool superior nesaturat este

sfinozina, care intra in structura lipidelor comple(e, av#nd structura-

"lcoolii ciclici sunt reprezentati de inozitol 6un he(ahidro(ialcool7 av#nd structura-

Pagina 10 din 105


11/105

HO

H

OH

H

OH

H

OH

H

H

HO HO

H

1

2

4

3

56

&terolii se asesc in asociere cu lipidele! &unt derivati de la fenantren 6ciclurile ", B,

C7, la care este atasat un nucleu de ciclopentan 6D7 fiind un inel de ciclopentano'perhidro'

fenantren!

Cel mai important dintre steroli este colesterolul ce contine o rupare =O% de alcool

secundar la C din ciclul ", o dubla leatura intre C'C1 din ciclul B si o catena laterala leata

la C0*!

HO

!

H3C

H3CH3C

C "

CH3CH3CH3

Colesterolul se aseste in rasimile animale si este precursorul hormonilor steroizi,

acizilor biliari, vitaminei D!

@rasimile neutre 6triacillicerolii sau triliceridele7 sunt componentele principale ale

rasimilor de rezerva din tesuturi si ale rasimilor din lapte! In cantitati foarte mici si in

proportii bine determinate se afla alaturi de alte cateorii de lipide in structurile celulare!

@rasimile neutre sunt esteri ai licerinei cu acizii rasi!

Dupa numarul ruparilor esterificate, pot fi- monoliceride 6monoacilliceroli7,

diliceride 6diacilliceroli7, triliceride 6triacilliceroli7!

O%

C%4O%

C%

OCOR C%4

OCOR

C%4O%

C%

OCOR C%4

O%

C%4OCOR

C%

OCOR C%4

OCOR

C%4OCOR

C%

OCOR C%4

monolicerid dilicerid dilicerid trilicerid

Pagina 11 din 105


12/105

Triacillicerolii pot fi simpli sau micsti! In cazul c#nd un sinur fel de acid esterifica

cele trei rupari hidro(il ai licerolului se numesc simple 6de e(emplu- tristearil'licerol,

tripalmitil'licerol, trioleil'licerol7!

Triacillicerolii micsti contin doi sau mai multi acizi rasi diferiti!

@rasimile naturale sunt compuse aproape e(clusiv din triliceride! /ono' si

diliceridele sunt intermediari in deradarea si sinteza triliceridelor si se asesc doar in

cantitati mici in tesuturi! &e formeaza in cursul diestiei rasimilor!

&tarea de areare a triliceridelor depinde de compozitia lor in acizi rasi- cele

boate in acizi rasi saturati inferiori sau nesaturati sunt lichide! Cu c#t continutul de acizi

rasi saturati superiori este mai mare cu at#t punctul de topire al unei triliceride este mai

ridicat! @rasimile naturale sunt amestecuri de diverse triliceride si nu pot fi caracterizate

prin constante fizice nete!


13/105

@rasimile naturale aditioneaza la dublele leaturi hidroen, haloeni, sau prin

e(punere la lumina si aer sufera un proces de autoo(idare in urma carora se formeaza

pero(izi!

>osfolipidele 6licerofosfolipidele7

&unt lipide comple(e, componenti ai tuturor formatiunilor membranare celulare!

&ubstanta de baza a acestor lipide este acidul fosfatidic rezultat prin esterificarea licerolului

cu doua molecule de acid ras si o molecula de acid fosforic-

OCH2

OCH

OCH2 CO#

CO#

$O3H2

acid %os%atidic

"cizii fosfatidici sunt intermediari ai sintezei si deradarii fosfatidelor!

>osfatidele cuprind un rest fosfatidil leat la diversi compusi cu functie alcoolica-

colina, etanolamina, serina, inozitol!

>osfatidil inozitolii 6inozitol'fosfatidele7 contin alcoolul ciclic mesoinozitol

6mioinozitol7 care este unul din cei noua stereoizomeri pe care ii prezintahe(ahidro(iciclohe(anul-

H HO

HO

H

H

OH

H

OH

H

OH

H

O

O$

O

O

CH2 CH OCO#

CH2

O

CO #

_

>osfatidil mioinozitol

Pagina 13 din 105


14/105

&ubstanta nervoasa alba si fibrele de mielina cuprind cantitati mult mai mari de

fosfatidil'inozitol dec#t substanta cenusie!

"ceste lipide participa la transportul cationilor prin membrane, proces fundamental

pentru functia nervoasa! &ub actiunea fosfolipazei C elibereaza diacillicerol si inozitol

fosfati, acestia constituind efectori ai unor mesaeri e(tracelulari!

>osfatidil'licerolii sunt fosfolipide fara azot si cuprind unul sau doua resturi de acid

fosfatidic leate la licerol! Difosfatidillicerolul sau cardiolipina este fosfolipidul cel mai

abundent din mitocondrii si a fost izolat din muschiul cardiac-

$

O

O

O

CH2

CHOH

CH2

O$

O

CH2

O

O HC OCO#

CH2 OCO#OCH2

HC

CO#OCH2

#OCO

_

_

_

$lasmaloenele 6acetil'fosfatidele7 se afla in toate tesuturile dar sunt mai abundente in

muschi si in membranele celulelor nervoase! &e deosebesc de celelalte fosfatide prin aceea ca

la C0 in locul unui acid ras 6R'C%4'COO%7 leat esteric, cuprind un enol superior-

#OCO

CH2 O CH

C H

CH2 O

CH #

$ O

O

O

alcool _

>osfatidil colinele 6lecitinele7 cuprind un rest fosfatidil leat de colina!

#OCO

CH2 O CO#

C H

_ O

O

O$OCH2 CH2 CH2CH3

CH3

CH3+N

Pagina 14 din 105


15/105

In molecula unei lecitine e(ista o functie acida 6restul fosforil7 si o functie bazica

6baza cuaternara de amoniu7 care se neutralizeaza reciproc, fapt ce confera lecitinelor

caracterul de ion bipolar si proprietati tensioactive puternice!


16/105

# 'N'6C%7 6lecitine7

# 'N%4 6cefaline7&n care

"

C

2

1

'

OC%4 CO R 0

R 4COC%O

O

_ O

O$OCH2 CH2 CH2F

>osfolipaza "0 indeparteaza acizii rasi din pozitia 0 si fosfolipaza "4 din pozitia 4!

$rin indepartarea acizilor din structura fosfoliceridelor se formeaza

lizofosfoliceride care sunt to(ice si produc leziuni ale membranelor!

>osfolipaza C a fost asita in bacteria anrenei azoase si hidrolizeaza leatura

dintre acidul fosforic si licerol, iar fosfolipaza D 6din plante7 indeparteaza colina sau

colamina pentru a forma acidul fosfatidic!

&finolipidele sunt lipide care nu contin licerol! In locul licerolului se afla

sfinozina sau derivatul sau hidroenat, dihidrosfinozina-

CH3 (CH2)12 CH CH CH CH2OH

OH NH2

CH (CH2)14CH3 CH

NH2OH

CH2OHCH

dihidros%ingoin\s%ingoin\

In sfinolipide acidul ras este leat amidic la ruparea =N% 4 a sfinozinei pentru a

forma un ceramid-

CHOH

CH2OH

CHCHCH(CH2)12CH3NH C

O

#

(ceramid)

&finolipidele se impart in sfinofosfolipide 6sfinomieline7 si sfinolipide fara fosfor

dar care cuprind o componenta lucidica, numite sfinolicolipide!

Pagina 16 din 105


17/105

&finomielinele se asesc in toate tesuturile animale dar sunt deosebit de abundente in

substanta nervoasa alba si nervii periferici!

"u in structura sfinozina leata la un acid ras cu 45 atomi de carbon, in care

ruparea alcoolica primara este leata la fosforilcolina-

#

O

CNH

CH3 (CH2)12 CH CH CH OH

CH

CH2 O

O

O

$ CH2 N(CH3)3+

O

$roprietatile sfinomielinelor sunt asemanatoare cu ale fosfolipidelor, sunt amfioni,au caracter amfipatic!

@licosfinolipidele au in structura un ceramid leat licozidic de monozaharide

6he(oze7 sau oliozaharide! &e impart in cerebrozide, licolipide neutre si anliozide,

licolipide acide!

lucocere*roidalactocere*roid

CH3

(CH2)22

OC

NH

CH3

(CH2)12

CH

HC

OH

CH

CH

CH2

CH2OH

H

HOO

H

HH

OH

OH H

O

CH3

(CH2)22

OC

NH

CH3

(CH2)12

CH

HC

OH

CH

CH

CH2

CH2OH

O

HOH

H

H

H

H

O

HO

HO

Cerebrozidele se

asesc in ma3oritatea tesuturilor dar sunt mai abundente in creier 6substanta alba7, in nervi!

&unt alcatuite dintr'un ceramid 6un acid ras cu 45 atomi de C, leat la beta'alactoza

6alactocerebrozid7 sau mai rar la beta'lucoza 6lucocerebrozid7!

Pagina 17 din 105


18/105

CH2

H C

H C

OH

HC

CH

(CH2)12

CH3

NH

C O

(CH2)22

CH3

CH2OH

H

HO

O

H

H

H

OH

O H

O+O3

_

Cerebrozidele nu au sarcini electrice; au caracter

amfipatic! In creier, alactocerebrozidele mai cuprin si resturi sulfat leate esteric de

alactoza form#nd lipide polare numite sulfatide!

&tructura unei sulfatide-

@anliozidele sunt licolipide prezente in cantitati mici in toate tesuturile, dar sunt

mai abundente in creier si nervi! Cuprind un ceramid 6in care acidul ras este acidul stearic7

leat de un oliozaharid alcatuit din lucoza, alactoza, N'acetil'alactozamina!Oliozaharidul este leat la r#ndul lui de unul, doua sau trei resturi de acid sialic 6acid

acetil'neuraminic7!

@anliozidele se clasifica si se citesc dupa numarul resturilor de acid sialic, in

monosialo'anliozide 6@/7, disialo'anliozide 6@D7 si trisialo'anliozide 6@T7!

Natura oliozaharidului este desemnata printr'un indice numeric, 'n, in care n arata

numarul de unitati he(ozil!

De e(emplu, anliozidul @/0 are structura simplificata-

ceramid,lc,al,al,Nhac,al

NN

Pagina 18 din 105


19/105

unde- lc , gluco\ al , galacto\ al,NHac , N,acetilgalactoamin\ NN , acid N,acetil, neuraminic

.2 - ceramid,lc,al,al,NHac

NN

ceramid,lc,al,al,Nhac,lc"1 -

NN NN

Componenta lucidica a anliozidelor se aseste totdeauna pe fata e(terna a

membranelor, aceste lipide fiind implicate in procesele de pe suprafata a membranelor!

Desi structurile lipidelor sunt asa de diferite, acestea au o proprietate comuna- sunt

molecule amfifile 6amfipatice7 av#nd o parte hidrofila si una hidrofoba!

$artea hidrofila este ruparea polara in fosfolipide, resturile lucidice in licolipide si

ruparea =O% la C in colesterol!

$artea hidrofoba o constituie lanturile de acizi rasi in fosfolipide, lantul de acid ras

si lantul hidrocarbonat al sfinozinei in sfinomielina si licolipide si toata molecula, cu

e(ceptia ruparii =O%, in colesterol!

O consecinta a tructurii amfipatice este aran3amentul in mediu apos sub forma de

micelii sau de foita compusa dintr'un strat dublu lipidic!

>ormarea stratului dublu lipidic este un proces rapid si spontan de autoasamblare!

"utoasamblarea fosfolipidelor in stratul dublu este dependenta de conformatia moleculei! Din

motive sterice, fosfolipidele saturate au o asamblare mai compacta dec#t cele nesaturate care,

din cauza conformatiei cis a leaturilor duble din lanturile acizilor rasi nesaturati, realizeaza

straturi duble mai la(e dec#t fosfolipidele saturate!

Caracterul amfifil al fosfolipidelor sta la baza obtinerii de lipozomi! Realizarea

lipozomilor a adus un aport important pentru bioloie si medicina permit#nd studiul

permeabilitatii membranelor, utilizarea lor ca transportori de substante bioloic'active si

terapia de substitutie a mucopolizaharidozelor tip tezaurismoze lizozomale, precum si in

studiile metabolice!

>osfolipidele s'au dovedit a fi necesare si pentru activitatea unor enzime precum β'

hidro(ibutirat dehidroenaza, lucozo'1'fosfataza, N"D%'citocrom c' reductaza etc!

C"$ITO


20/105

$ROTEINEace e(ceptie prolina care are o

functie aminica secundara, fiind un iminoacid-

"minoacizii se clasifica dupa natura lui R care poate fi o catena hidrocarbonata-

alifatica, aromatica, un heterociclu sau poate sa contina si alte functii aditionale!

Pagina 20 din 105


21/105

&imbolic aminoacizii sunt denumiti si reprezentati de un rup de litere sau de o

sinura litera-

Denumirea

uzuala

&imbol &tructura Denumirea

rationala

H CH COO

NH2

@licina

@li acid aminoacetic

NH2

CCHCH3

"lanina

"la acid alfa amino

propionic

NC CHH3C

H3C

Halina

Hal acid alfa aminoizovalerianic

H3C CH

CH3

C


22/105

Triptofan Trp alfa amino, beta

indolil propionic

CH C

NH2

CH2OH

&erina

&er afla amino, beta

hidro(i propionic

CHO

OHCN

CHCH3

Treonina

Thr alfa amino, beta'

O% butiric

Tirozina Tr para'hidro(i fenil

alanina

CH CNH2CH2+H

Cisteina

Cs alfa amino, beta

tio'propionic

CH3 + CH2

/etionina

/et alfa amino, ama

metil tio'butiric

CH2COOH

"cid aspartic

"sp amino succinic

H2N C

O

CH

"sparaina

"sn alfa amino, beta

amido'succinic

CH2COOH

"cid

@lu alfa amino

lutaric

Pagina 22 din 105


23/105

lutamic

O

CH2N CH

@lutamina

@ln alfa amino ama

amido lutaric

NH2

CH2 CH2


24/105

CH2

NH2

CH2CO CH2 COOH acid δ amino levulinic intermediar in

biosinteza hemului

COOH CH (CH2)3 NH C

O

NHNH2

citrulina intermediar in

ureoeneza

COOH CH (CH2)3 NH2

NH2

ornitina ia parte la procesul

de ureoeneza

NH2

CH2CH2CHCOOH

+H

homocisteina intermediar in

metabolismul

aminoacizilor

NH2

CH2CH2CHCOOH

OH

%omoserina intermediar in

metabolismul

aminoacizilor

COOH C6H4 NH2 acid para'amino benzoic factor de crestere

pentru bacterii,

component al

acidului folic

"minoacizii se mai clasifica in- aminoacizi esentiali sau nutritionali, indispensabili,

adusi prin aport e(oen si care nu pot fi sintetizati de oranism si aminoacizi neesentiali

sintetizati de oranism!

Din cei 42 de aminoacizi naturali, sunt esentiali- treonina, metionina, izoleucina,

leucina, valina, lizina, fenilalanina, triptofanul! %istidina si arinina sunt partial esentiali!

"minoacizii neesentiali sintetizati in oranism sunt- licina, alanina, serina, acidul

aspartic, acidul lutamic, cistina, prolina, citrulina!

$eptidele sunt substante formate din mai multe molecule de aminoacizi! In functie de

numarul acestora, peptidele se impart in- dipeptide, oliopeptide = cu numar mic de

aminoacizi 6' aminoacizi7 si polipeptide, cu un numar mare de aminoacizi!

Pagina 24 din 105


25/105

$eptidele se formeaza din mai multe molecule de aminoacizi prin leaturi peptidice =

CO'N%'!

$olipeptidele sunt lanturi mari contin#nd un numar insemnat de leaturi peptidice si

resturi de aminoacizi p#na la 022!

E(emple de peptide-

Carnozina este un dipeptid prezent in muschi! Este format din histidina si beta'

alanina-

H

NH2

CH2CH2CONH

COOH

CHCH2

HH C

CN

CN

"re actiune hipertensiva si sub forma de carnozin fosfat intervine in procesul de

contractie musculara!

Un alt dipeptid este anserina 6beta alanil N'metil histidina7!

CH3

NH2

CH2CH2CONH

COOH

CHCH2

HH C

CN

C

N

Este prezenta in muschii pasarilor!

"ceste dipeptide sunt considerate atipice pentru ca nu sunt formate numai din alfa

aminoacizi, fiecare cuprinde un alfa aminoacid si un beta aminoacid!

Dintre tripeptidele atipice, lutationul este un constituent universal al sistemelor bioloice absolut necesar dezvoltarii si supravietuirii celulei! $articipa la sistemul celular

redo( si este donor de rupari ama'lutamil! Rolul fizioloic de baza este functia sa de

sistem redo( 6prin trecerea din forma sulfhidril =&% in forma disulfurica 6'&'&'7 cu

participarea lutation reductazei7!

CO

2

CH2HN COOHCO NH

COOH

CH NH2

CH2

CH2

+H

CH2

CH

Pagina 25 din 105


26/105

lutation redus 6ama lutamil cisteinil licina7

lutation reducta\

CO

COOH

CH2

NHCOOHCH NH2

CH2

CH2

CH2 CO NH CH + + CH2

CH2H2N CH

CO

NH

COOH

NH CO CH2CH

COOH

CH2

lutation o(idat 6@'&'&'@7

$eptidele de oriine animala si bacteriana prezinta rade diferite de condensare, iar

dupa rolul bioloic pot fi rupate in- hormoni propriu'zisi = secretati de landele cu secretie

interna 6hipotalamus, hipofiza, pancreas etc!7, hormoni tisulari 6aniotensina7, hormonidiestivi 6secretina, astrina7!

$eptidele de oriine bacteriana manifesta actiuni de antibiotice si sunt folosite in

chimioterapie 6colamina, triptofan, leucina, valina7!

$olipeptidele e(istente la microoranisme 6sau obtinute prin sinteza chimica7 numite

si ionofori, au proprietatea de a creste selectiv permeabilitatea pentru ioni!

Ionoforii, din punct de vedere structural, sunt peptide ciclice 6valinomicina7 sau

liniare 6ramicidina7!

In functie de mecanismul prin care creste permeabilitatea stratului bilipidic al

membranei, se distin doua cateorii de ionofori- transportori ionici mobili sau carausi care

preiau ionul de pe o parte a membranei difuz#nd in stratul bilipidic si elibereaza apoi ionul la

nivelul fetei opuse a membranei 6.6, Ca46, /467 si ionofori care formeaza canale si care se

dispun in stratul lipidic pentru a forma pori transmembranari ce permit trecerea selectiva a

cationilor monovalenti in sensul radientilor electrochimici 6e(emplu tipic ramicidina,

filipina, nistatina, amfotericina B7!

Pagina 26 din 105


27/105

$roteinele sunt compusi macromoleculari de natura polipeptidica, ce detin functii

fundamentale specifice oranismelor vii!

"u rol structural, impreuna cu alte substante 6lipide, lucide, acizi nucleici7 formeaza

materialul din care se construiesc membranele celulare, oranitele celulare 6 nucleul celular,

mitocondrie, ribozomi7!

Rol in activitatea contractila si locomotorie 6actina si miozina din muschi7!

Rol catalitic = proteinele intra in structura unor factori bioloic activi 6enzime,

hormoni proteici7!

Rol de transport si de depozitare a unor compusi chimici precum- ioni metalici,

vitamine, o(ien, dio(id de carbon, 6transferina, hemolobina, serumalbumina, citocromi!

Rol de aparare a oranismului impotriva infectiilor = intra in structura anticorpilor,

imunolobulinelor, complementului, interferonului!

Rol in coaularea s#nelui 6fibrinoenul etc!7!

$rin proprietatile fizico'chimice intervin in relarea schimburilor hidrice dintre

capilare = interstitiu'celule, precum si in mentinerea echilibrului acido'bazic!

Rol in procesul de crestere si reparatie celulara!

$roteinele intervin astfel in ma3oritatea proceselor fizioloice fundamentale!

&tructura proteinelor

/acromolecula proteica este formata dintr'un numar mare de aminoacizi uniti prin

leaturi covalente!


28/105

$roteinele au in molecula lor catene de dimensiuni mari, cu structuri interne diferite

care pot adopta in spatiu diverse orientari, sau pot interactiona intre ele! "u mai multe nivele

de oranizare numite structuri- primara, secundara, tertiara si cuaternara!

&tructura primara se refera la leatura covalenta a lantului peptidic si la secventa si

natura resturilor aminoacizilor in lant!

&tructura primara se mai numeste si secventa aminoacizilor!


29/105

"minoacizii C'terminali se pot determina cu reactivii- hidrazina, mercaptoetanol, acid

performic, enzime!

Determinarea secventei aminoacizilor in produsii de deradare se face prin

identificarea naturii aminoacizilor!

C

#

C N

O H H

HH O

N C C

# &tructura secundara defineste orientarea spatiala a lantului

polipeptidic, datorita leaturilor de hidroen dintre ruparile =CO si =N% ce apartin

diferitelor leaturi peptidice din aceeasi catena sau din catene separate-

$aulin si Core au stabilit criteriile care stau la baza formarii structurii secundare-

a7 atomii leaturii peptidice sunt coplanari si apartin aminoacizilor seriei;

b7 formarea unui numar ma(im de leaturi de % care asiura o stabilitate ma(ima;

c7 atomul de % din leatura de % sa fie c#t mai aproape de o linie imainara ce uneste

cei doi atomi ai leaturii peptidice si anume de O din ruparea CO si N din N%!

&'au elaborat doua modele teoretice limita- cel spiralat sau helicoidal 6ce se realizeaza

prin rasucirea in spirala a catenei polipeptidice, si care, are la baza leaturile de %

intracatenare si modelul in foaie pliata 6realizat prin plierea catenei, av#nd la baza leaturile

de % intercatenare7!

/odelul helicoidal sau alfa'heli( rezulta prin rasucirea catenei polipeptidice in 3urul

unui cilindru imainar c#nd elicea poate sa apara sub doua forme- cu sensul de insurubare

spre dreapta si spre st#na! >iecare spira este formata din , 1 unitati de aminoacid! &piralele

au un a( de simetrie lonitudinal, distanta dintre doua spire fiind de ,5 "! Radicalii R ai

aminoacizilor sunt dispusi in afara heli(ului si intre ei pot aparea interactiuni, astfel ca

structura helicoidala 6secundara7 depinde de secventa aminoacizilor 6de structura primara7!

Elicea alfa dreapta este mai stabila si la ea se refera structura secundara! "ceasta aran3are

spatiala este mentinuta datorita leaturilor de hidroen! In acest model repetarea resturilor de

aminoacizi se face dupa spire ceea ce repezinta apro(imativ 0 aminoacizi!

Pagina 29 din 105


30/105

/odelul in foaie pliata este caracteristic proteinelor fibrilare, beta'Aeratinelor si se

bazeaza pe leaturile de % intermoleculare, care sunt orientate perpendicular pe directia

catenei principale! "ceasta structura este de doua tipuri- paralela si antiparalela!

/etodele de investiare a structurii secundare utilizeaza metode fizico'chimice ca-

spectroscopia in infrarosu, dispersia rotatiei optice si metoda schimbului izotopic!

&tructura tertiara este un rad de oranizare superior si reprezinta interactiunea dintre

resturile aminoacizilor din catenele polipeptidice 6R7!

In aceasta arhitectura, mai multe alfa'heli(uri se infasoara sub forma unor

supraheli(uri! In mentinerea structurii tertiare sunt implicate forte de atractie intre catenele

laterale, care pot a3une in pozitii favorabile formarii leaturilor de tipul-

' leaturi ionice intre resturile =COO'' a acizilor dicarbo(ilici si a =N%4 a acizilor

diaminici; deci proteinele in solutii au un numar ma(im de rupari polare, care sunt e(puse la

suprafata arhitecturii moleculei, interaction#nd usor cu solventul-

NH

CH

CO

CH2 CH2 C

O

O CH2 CH2CH2 CH2 CH

NH

CO

H3N+

' leatura disulfurica, '&'&' intre doua resturi de cisteina-

NH

O C

HN

C O

CH

H

C

H

++ C

H

H O

C

NH

CH

C

O

NH

' leatura esterica intre un rup =COO'' 6din acid lutamic sau aspartic7 si un rup =

O% alcoolic 6din serina, spre e(emplu-7

Pagina 30 din 105


31/105

NH

CH

CO

CH2 CH2 C

O

O CH2

NH

CH

CO

' leaturi de hidroen intre C=O dintr'un lant si =N% din alt lant-

CH

HN

C O

NH

HN

CH

O

HC

C

' leaturi prin forte Han der Jaals intre rupe nepolare- spre e(emplu, intre ruparea

=C% a alaninei si ruparile metil din valina sau leucina-

0eucin\ CHCH3

CH3

CH3 lanin\

Desi slabe, leaturile de % si Han der Jaals sunt foarte numeroase, ele contribuind

intr'o mare masura la consolidarea lanturilor si la imprimarea structurii tertiare a proteinelor!

Dezoranizarea unei astfel de structuri comple(e aduce cu sine pierderea

proprietatilor bioloice a proteinelor!

Determinarea structurii tertiare se realizeaza prin metoda difractiei razelor !

&tructura cuaternara este cel mai inalt rad de oranizare a proteinelor si consta in

arearea a doua sau mai multe molecule identice sau usor diferite structural! "ceste areate

sunt unite intre ele prin aceleasi tipuri de leaturi ca si in cazul structurii tertiare, action#nd

intracatenar!

E(emplu tipic de structura cuaternara il ofera hemolobina si unele protein'enzime!

%emolobina are molecula formata din lanturi polipeptidice, fiecare cu structura primara,

Pagina 31 din 105


32/105

secundara, tertiara!


33/105

%idroliza consta in desfacerea leaturii peptidice cu eliberarea in final a aminoacizilor

constituenti! %idroliza se poate face sub influenta acizilor, bazelor sau a enzimelor

proteolitice!

Reactiile de culoare ale aminoacizilor pot fi utilizate si la analiza proteinelor- reactia

biuretului, reactia (antoproteica, reactia /illon, reactia "damAieKicz!

Clasificarea proteinelor

$roteinele se clasifica in- proteine simple 6formate numai din aminoacizi7 si proteine

con3uate!

$roteinele con3uate se impart la r#ndul lor in-

fosfoproteine, in care ruparea prostetica este acidul fosforic, care esterifica rupari

alcoolice din hidro(iaminoacizi 6serina, treonina7, ce intra in constitutia componentei

proteice! >osfoproteinele sunt insolubile in apa si acizi, dar sunt solubile in alcalii 6Na%CO7!

Cele mai importante fosfoproteine de oriine animala sunt caseina din lapte, vitelina si

fosvitina din albenusul de ou!

licoproteinele au rept rupare prostetica lucidele, sub forma de monozaharide-

manoza, alactoza, (iloza, lucoza, fructoza, acizi uronici 6D'lucuronic7, aminozaharuri

6lucozamina, alactozamina7 sau derivati ai aminozaharurilor- acid neuraminic si acid sialic

proveniti din manozamina!

O

CH2OH

CH

HO CH

HO

H

H2N

H

H

HO

H

H COOH

OH

O

CH2OH

CH

HO CH

HO

H

HN

H

H

HO

H

H COOH

OHH3C C

O

cid neuraminic cid sialic

@licoproteinele sunt foarte rasp#ndite in oranism! Ele predomina in tesutul

con3unctiv! &e asesc in plasma 6haptolobina, orosomucoidul, factorii rupelor sanuine7, in

sucul astric 6factorul intrinsec indispensabil pentru absorbtia vit!B047, in structura unor

Pagina 33 din 105


34/105

hormoni 6tiroidstimulant, foliculostimulant, luteinizant7 si a unor enzime 6in special

transferaze7!

/a3oritatea licoproteinelor 3oaca rol de substante lubrefiante si protectoare fata de

diversi aenti mecanici sau termici!

Dintre licoproteinele foarte boate in lucide, interes deosebit prezinta mucinele =

substante v#scoase care precipita la incalzire sau la tratare cu acizi 6p% = 4 = 5,7!

lipoproteinele cuprind drept rupare prostetica colesterol, fosfolipide, liceride, acizi

rasi!

"u molecule mari, reutatea moleculara depasind 0!222!222 daltoni! Ele 3oaca un rol

important in permeabilitatea selectiva a membranelor!

"u densitate mica si de aceea floteaza ' ridic#ndu'se la suprafata mediului supus

ultracentrifuarii!


35/105

"cizii nucleici sunt cele mai mari biomolecule si rolul lor consta in inmaazinarea

informatiei enetice si a transcrierii sale in biosinteza tuturor proteinelor din oranism!

"cizii nucleici sunt rasp#nditi sub forma a doua tipuri principale- "DN si "RN!

%idroliza cu acizi, baze, enzime, arata ca acizii nucleici contin trei cateorii de

componente- acidul fosforic, pentoze 6riboza in "RN si 4L'deo(iriboza in "DN7 si o baza

azotata de tip purinic si pirimidinic! $entoza este D'riboza sub forma furanozica, cu structura-

OHO

HH H H

OH

OH OH

CH2

sau D'4Ldeo(iriboza sub forma furanozica, cu structura-

N

N

N

N

NH2

H Dintre bazele purinice-

"denina 6"7 61 aminopurina7 cu structura-

H

H2N

N

N

N

N

OH

si uanina 6@7 64 amino'o(ipurina7 cu structura-

%ipo(antina si (antina apar ca metaboliti ai bazelor purinice-

N

N

N

N

H

OH O

N

N

N

N

H

H

Din adenina rezulta hipo(antina-

Pagina 35 din 105

OHO

H H H

H

OH

H OH

CH2


36/105

N

N

N

N

H

OH

HO N

N N

N

H

O

O

H

H Iar din uanina rezulta (antina-

N

N

N

N

H

OHN

N

N

N

H

OH

HO

N

N

N

N

H

OH

HO OH

Hi/oxantin\ xantin\ acid uric

(6,oxi/urina) (26 dioxi/urina) (26 trioxi/urinDintre bazele pirimidinice mai importante sunt-

' Uracilul 64,5 dio(ipirimidina7 cu structura-

N

N

OH

HO N

N

O

H

OH

H

H

N

N

OHCH3

HO H HO

CH3N

N

O

H

Hsi timina 64,5 dio(i metil'

pirimidina7-

Timina a fost izolata din timus si este considerata ca baza pirimidinica a "DN!

N

NHO

NH2N

N

NH2

O

H

' Citozina 64 o(i'5 amino'pirimidina7-

Pagina 36 din 105


37/105

&e aseste at#t in "DN c#t si in "RN, in unele nucleotide 6citidinfosfati7 si are rol

important in biosinteza fosfolipidelor!

N

N

OH

HO COOHCa precursor important in biosinteza pirimidinelor este acidul

orotic 64,5 dio(i'1'carbo(il pirimidina7-

Nucleozidele au fost izolate din produsii de hidroliza ai acizilor nucleici si

nucleotidelor!

&tructural, nucleozidele sunt N'lucozide heterociclice ale bazelor pirimidinice si

purinice cu o pentoza in confiuratia beta! Unirea celor doi componenti se face prin

intermediul N) al purinelor, respectiv N0 al pirimidinei cu C0 6licozidic7 al ribozei sau 4L'

deo(iribozei!

Ribonucleozidele apar in cantitati mici si libere, spre deosebire de

dezo(iribonucleozide!

Nucleozidele formate din baze azotate si pentoze sunt- adenozina, uanozina, citidina,

uridina, timidina!

O

H H H H

OH

OH OH

CH2

N

N

N

N

NH2

O

HH H H

OH

OH OH

CH2

N

N

N

N

OH

denoin\ uanoin\

H2N

Pagina 37 din 105


38/105

O

HH H H

OH OH

CH2

N

N

N

N

NH2

+

CH3

(CH2)2

CH

NH2

COOH

Un nucleozid important in

procesele de transmetilare este &'adenozil metionina-

Nucleotidele se formeaza prin learea esterica a unui radical fosfat la un o(idril al

pentozei din nucleozid 68 sau 87!

$urin nucleotidele mai importante sunt cele cu adenina- acidul adenilic sau adenozin

monofosfat 6"/$7 si cu uanina 6@/$7 '=acidul uanilic!

O

HH H H

O

OH OH

CH2

N

N

N

N

NH2

$

O

OH

OH

O

HH H H

O

OH OH

CH2

N

N

N

N

OH

$

O

OH

OH

cid adenilic (5 .$) 5 .$ (acid guanilic)

$irimidin nucleotidele cu riboza sunt- acidul uridilic 6U/$7, acidul timidilic 6T/$7,

acidul citidilic 6C/$7!

O

HH H H

OH

H OH

CH2

N

N

OH

HO

"cidul uridilic are structura-

Pagina 38 din 105


39/105

$rin esterificarea a doua rupari o(idril din acidul fosforic cu doua rupari o(idril ale

ribozei din pozitia 8 si 8 se obtin nucleotide ciclice-

8, 8 "/$ ciclic si

8, 8 @/$ ciclic cu rol important ca 9al doilea mesaer: in activitatea hormonilor!

"cizii nucleici sunt polinucleotide realizate prin stabilirea de leaturi covalente intre

nucleotidele ce se succed in lant!

@ruparea 8 'hidro(i a unui nucleotid este leata de ruparea 8 'hidro(i a

ribonucleotidului urmator prin leatura fosfat diesterica!

N

N

NH2

CO

N

NH3C

O

HO

N

NN

N

NH2

H2N

H

O

N

NN

N

O

$

O

H H

HH H

CH2

O

O

$

O

H H

HH H

CH2

O

O

$

O

H H

HH H

CH2

O $

O

H H

HH H

CH2

O

$

O

5

3

&tructura covalenta a "DN

>iecare catena polinucleotidica are doua capete- capatul 8, la care ruparea =O% de la

C este libera si capatul 8 la care ruparea =O% de la C nu este ana3ata intr'o leatura

inter nucleotidica!

$rin conventie, structura unei catene polinucleotidice este scrisa totdeauna cu capatul

8 in st#na si cel 8 in dreapa!

De e(emplu, succesiunea "C@"C semnifica faptul ca adenina are ruparea 8 'O%

neana3ata in leatura cu alt nucleotid, in timp ce citozina are libera ruparea 8 'O%!

Doua lanturi polinucleotidice sunt antiparalele c#nd unul se deruleaza in directia 8

6 8, iar celalalt in directia 8 6 8!

Pagina 39 din 105


40/105

catena

catena

catena

catena

C CCC

C

C CC

3

5

3

5

5

3

5

3

catene anti/aralele ale "N catene /aralele &n care *aele nu sunt com/lementare

"t#t "DN c#t si "RN pot fi hidrolizati de enzime numite nucleaze! &unt doua tipuri

de nucleaze-

endonucleaze = care hidrolizeaza leaturile fosfat diesterice din interiorul catenei

polinucleotidice si

e(onucleaze = care hidrolizeaza leatura nucleotidica terminala de la capatul 8 sau 8!

"cizii dezo(iribonucleici sunt polidezo(iribonucleotide cu masa moleculara mare in

structura carora intra obliatoriu patru baze azotate- adenina, uanina, timina si citozina!

"DN contin informatia enetica completa pentru a specifica structura proteinelor din

oranism!

$rin analiza cromatorafica efectuata pe molecule de "DN izolate din diverse specii

s'a stabilit ca in toate tipurile de "DN numarul de resturi de adenina este eal cu cel al

resturilor de timina, iar cel a resturilor de uanina cu cel de citozina; numarul de baze

purinice este eal cu cel al bazelor pirimidinice 6"+@ = T+C7!

$rin difractia cu raze , efectuata pe cristale de "DN, s'a demonstrat e(istenta a doua

perioade de identitate de'a lunul a(ei luni a moleculei- una mare de ,5 nm si una mica de

2,5 nm!

$ornind de la aceste date, Jatson si CricA au elaborat un model tridimensional al

moleculei de "DN cu urmatoarele caracteristici-

doua lanturi polidezo(iribonucleotidice se rasucesc helicoidal si in acelasi sens in

3urul unui a( comun, form#nd o dubla helice cu orientare dreapta;

Pagina 40 din 105


41/105

' inelele lucidice, leate prin resturi fosfat, constituie scheletul e(tern al dublului

heli(, iar bazele azotate, hidrofobe sunt orientate spre interior si perpendicular pe a(a

heli(ului;

' toate ruparile fosfat la p%= * sunt ionizate si incarcate neativ;cilindrul ce incadreaza dublul heli( are un diametru de 4 nm;

distanta dintre planurile a doua baze adiacente este de 2,5 nm;

perioada de identitate este de ,5 nm, deci structura se repeta dupa 02 baze azotate;

&tabilitatea dublului heli( este asiurata de interactiunile hidrofobe dintre bazele

azotate si de leaturile de hidroen ce se stabilesc intre bazele azotate de pe o catena si cele

complementare de pe cealalta catena!


42/105

N N

Hd#

O

CH3O

N

N

N

N

H N

H

d#

HN N

O

H

H

N

d#

C N

N

N

N

d#

N

H

H

O

!ae com/lementare unite /rin leg\turi de hidrogen

Din secventa bazelor azotate din catenele "DN rezulta si informatia enetica cu

privire la biosinteza de proteine!

"DN stocheaza si transmite informatia enetica de'a lunul eneratiilor!"cizii ribonucleici sunt produsi macromoleculari formati prin policondensarea

ribonucleotidelor = prin leaturi fosfat diesterice intre ruparea =O% din pozitia 8 a unui

nucleotid si ruparea =O% din 8 a nucleotidului succesiv!

Bazele azotate care intra in structura "RN sunt- ", @, U, C!

/oleculele de "RN sunt monocatenare!

Pagina 42 din 105


43/105

3

5

O

O

H

OHH H

CH2

O

O

O

H

OHH H

CH2

O

O

O

H

OHH H

CH2

O

O

O

H

OHH H

CH2

O

N

NN

N

O

H

H2N

NH2

N

NN

N

O

ON

NO

C

NH2

N

N

$

O

$

O

3

3

3

7

&tructura covalenta a "RN

Dupa rolul ce le revine in procesul de biosinteza a proteinelor, "RN pot fi- "RN

mesaer 6"RNm7, "RN de transfer sau solubil 6"RNt7, "RN ribozomal 6"RNr 7!

"RN mesaer este sintetizat in nucleu pe matrita de "DN! El iese in citoplasma unde

va servi ca matrita 6template7 pentru sinteza unui polipeptid cu o secventa specifica de

aminoacizi! >iecare aminoacid este codificat de catre o secventa de trei nucleotide, numite

codon!

Timpul de supravietuire a "RNm in celula este de ordinul orelor!

"RN de transfer sunt molecule mici 6*2')2 nucleotide7 monocatenare, in care

procentul de baze complementare este deosebit de mare fata de alte specii de "RN! Raportul

"+@8U+C este apro(imativ 0!

"RNt prezinta o conformatie in 9foaie de trifoi: av#nd 5 zone de perechi

complementare si necomplementare e(pulzate ca bucle!

Pagina 43 din 105


44/105

C

C

$

3

OO

O

O

O

O

O

OOO

O

O

O

O

O

O

5

OO

OO

O

O

OO O

O OO

OOOO

O

OO

O

O O OO OO

OO

OO

OO

OO

OO

O

O

OOO

O O OO

O

OO

O

OOO OO

O

O

OO

OO

O

OO

OO

O

OO O

O

O O

anticodon


45/105

"RN ribozomal se area cu proteine si lipide form#nd ribozomii 6descoperiti de

@eore $alade7!

Dupa valoarea constantei de sedimentare ribozomii pot fi *2& la bacterii si 2& la

eucariote, acesta din urma poate disocia in 12& si 52&!

Ribozomii constituie sediul biosintezei proteinelor!

$e suprafata fiecarui ribozom sunt doua situsuri- situsul aminoacid care leaa "RNt,

purtator al unui aminoacid si situsul peptid, care leaa "RNt purtator al unui lant polipeptidic!

/odalitatea specifica de sinteza a "RN este transcrierea, respectiv sinteza

moleculelor de "RN pe matrita de "DN!

$e una din catenele duple(ului de "DN nuclear se edifica o catena de "RN

complementara cu portiunea de "DN transcrisa ' in acest mod structura "RN reflecta

compozitia in baze a framentului de "DN transcris!

"RN poate fi deradat de o nucleaza specifica numita ribonucleaza care este o

endonucleaza!

$rodusii finali ai actiunii ribonucleazei sunt pirimidin nucleozid 8 fosfati si

olionucleotide cu pirimidin 8 fosfati ca nucleotide terminale!

Unii acizi nucleici se afla asociati necovalent cu proteine specifice form#nd comple(e

supramoleculare! Dintre aceste sisteme acid nucleic = proteina, cu structuri si functii

bioloice foarte comple(e, ribozomii si virusurile sunt cei mai bine cunoscuti!

Cele mai comple(e sisteme acid nucleic = proteina sunt cromozomii din celulele

eucariote!

C"$ITO


46/105

E(ista un numar foarte mare de enzime; pentru fiecare compus oranic c#t si pentru

multi compusi anoranici e(ista macar o enzima capabila sa reactioneze cu acesta si sa

catalizeze o anumita modificare chimica!

/ult timp s'a crezut ca activitatea enzimatica e(ista numai in celulele intacte; ulterior

multe enzime au fost e(trase fara pierderea activitatii lor bioloice, ceea ce a permis studiul

lor e(tracelular!

E(tractele enzimatice sunt utilizate in studiul reactiilor metabolice, a structurii si

mecanismului lor de actiune si chiar in calitate de catalizatori in sinteza industriala de

compusi bioloic activi- hormoni, medicamente!

"ctivitatea diferitelor enzime este str#ns leata de localizarea lor celulara; e(ista un

aran3ament spatial si o compartimentare a enzimelor, coenzimelor si substratelor!

In citoplasma sunt localizate enzimele licolitice! /itocondriile, 9centrale de enerie:

ale celulei capteaza eneria furnizata de procesele o(idative sintetiz#nd "T$ din "D$ si $a!

In mitocondrii sunt localizate enzimele ciclului .rebs, cele ale o(idarii acizilor rasi!


47/105

5! C%'O% ale donorilor!

"lcool-N"D'o(idoreductaza 6alcool'dehidroenaza7

Pagina 47 din 105


48/105

C% C%OC% C%4 O%

N"D%F%F N"DF

"D%

0!0!0!4*!


49/105

@ruparile transferate pot fi rupari cu un sinur atom de carbon, resturi de aldehide,

cetone, acil, alchil, licozil, amino, fosfat, sulfat!

"cil'transferaze

4!!0!1! "cetil'Co"- Colin'O'acetil'transferaza 6colin acil transferaza7

"cetil'Co" + colina → Co" + O'acetilcolina

4!5! @licozil'transferaze 6translicozidaze7 = transfera licozil!

α =0,5'@lucon-ortofosfat'licoziltransferaza 6fosforilaza7

F(gluco\)n H3$O4%os%orila\

(gluco\)n,1 F ,1,$

4!*! Enzime ce catalizeaza transferul ruparilor fosfat

4!*!0!0! "T$'D'he(oz'1'fosfotransferaza 6he(oAinaza7

,6,$F "$$ gluco\ FH8

! %idrolaze

&unt enzime ce catalizeaza ruperea unor leaturi oranice cu participarea apei, dupa

reactia-

"'B 6 %4O 66 "% 6 BO%


50/105

CH3+N(CH3)3CO O CH2CH2

H2O CH3 COOH+

+

OH

+N(CH3)3CH2 CH2

!5! Enzime ce actioneaza asupra leaturilor peptidice!

$eptidazele scindeaza leaturile peptidice din proteine-

e(opeptidaze = actioneaza asupra leaturii peptidice terminale; unele sunt specifice

pentru leaturile din capatul N'terminal 6amino peptidaze7 iar altele pentru capatul C'

terminal 6carbo(i peptidaze7!

H2N CHCO

#1

NH CO

#2

CH .................... CHNHCH CO

#3NH COOH

#4

endo peptidazele scindeaza leaturile peptidice situate in mi3locul lanturilor peptidice

= acestea sunt peptidazele propriu'zise- ' pepsina, tripsina, chimotripsina, catepsina!

5!


51/105


52/105

1!5!0!4! "cetil'Co"- CO4'liaza 6"D$7 6acetil'Co"'carbo(ilaza7

"D$F$a"T$

cetil,Co .alonil,CoCO2

&tructura enzimelor

&pecificitatea mare a unei enzime este str#ns leata de structura ei fizica si chimica!

Din punct de vedere chimic, o enzima este formata dintr'o parte proteica ' apoenzima si o

parte neproteica ' coenzima sau cofactor!

$artea proteica este termolabila iar coenzima este termostabila si dializabila!

Tipurile de reactii care necesita pentru cataliza participarea coenzimelor sunt reactii

de transfer de rupari, de izomerizare, de o(ido reducere 6transfer de %7 si cele care au drept

rezultat formarea de leaturi covalente 6clasele 0, 4, , 17!

&pre deosebire de acestea, reactiile litice, incluz#nd si pe cele hidrolitice 6reactiile

catalizate de enzimele diestive7 nu au nevoie, pentru actiune de coenzime 6clasele si 57!

"poenzima! Enzimele simple si apoproteinele enzimelor comple(e sunt formate din

catene luni polipeptidice, av#nd aceleasi nivele de oranizare structurala ca si alte proteine-

primara, secundara, tertiara si cuaternara!

Desi toate enzimele au structuri primare, secundare si tertiare, structura cuaternara nu

este obliatorie!

>iecare nivel de oranizare structurala are o anumita semnificatie bioloica! De

e(emplu, o enzima care are o structura primara corecta, dar celelalte structuri incorecte, nu

este catalitic activa!


53/105

reactiile de o(ido reducere, iar acidul folic si vitamina B04 intervin in metabolismul

framentelor de un atom de C!

Coenzimele sunt considerate ca al doilea substrat pentru enzima sau cosubstrat!

Dupa taria leaturilor dintre apoenzima si cofactor, deosebim-

rupari prostetice = care sunt molecule oranice fi(ate pe apoenzima si care disociaza

reu! @ruparea prostetica determina mecanismul dupa care se desfasoara unele procese

enzimatice, cum ar fi transportul de hidroen, de electroni, de rupari =N% 4, 'C%, acetil!

coenzimele 6se separa de apoenzima prin dializa si trec usor de la o apoenzima la alta7

sunt reprezentate de- N"D+, N"D$+, N"D%+%+, N"D$%+%+, "T$, CT$, >/N, >"D, acidul

lipoic etc!

cofactorii anoranici sunt reprezentati de ioni ai diferitelor metale 6/ 4+, /n4+, Cu4+,

?n4+7 care sunt indispensabili activitatii metal'enzimei! "cesti ioni metalici sunt furnizati in

cantitati mici prin alimentatie!

Nu se poate face, uneori, o delimitare neta intre coenzima si ruparea prostetica!

"cestea pot aduce enzima intr'o stare activa sau se pot comporta ca un al doilea substrat care

fi(eaza temporar rupari, radicali sau electroni ce vor fi transferati de pe un substrat pe altul!

Coenzimele pot fi clasificate dupa tipul reactiei la care participa in doua cateorii-

"! Coenzime ce participa la transferul hidroenului-

0! Coenzimele piridinice 6N"D+, N"D$+7

4! Coenzimele flavinice 6>/N, >"D7

! "cidul lipoic

5! Coenzima M

B! Coenzime care participa la transportul de rupari 6altele dec#t %7-

0! @lucide fosforilate

4! Co"'&%

! Tiamin pirofosfat 6T$$7

5! $irido(al''$

! "cizii folinici

1! Biotina

*! Coenzimele vitaminei B04

! "cidul lipoic

Pagina 53 din 105


54/105

&e constata ca in structura multor coenzime intra "/$, de aceea aceste coenzime pot

fi considerate derivati ai "/$ care difera in privinta substituentilor R 0; R 4; R si ai numarului

de rupari fosfat leate la carbonul 8 din riboza!

N

N N

N N%4

O

%%

%%

OR R 4O

CH2n

#1O

O

$ O

OH

Izoenzimele sunt forme moleculare multiple ale aceleiasi enzime! Ele catalizeaza

aceeasi reactie enzimatica, dar difera intre ele in privinta proprietatilor fizice, chimice si

imunoloice!

Interesul medical pentru izoenzime a fost stimulat prin descoperirea in 0)*, in serul

uman, a mai multor izoenzime


55/105


56/105

b7 &pecificitatea absoluta de rup = prezinta enzimele ce actioneaza numai asupra

unei serii de substrate apropiate ca structura chimica 6cu leaturi chimice de acelasi fel7!

Din aceasta cateorie fac parte licozidazele si succin'dehidroenaza, care catalizeaza

reactia de trecere a acidului succinic in fumaric, dar cu apro(imativ aceeasi viteza si

dehidroenarea acizilor


57/105

H2OHOOC C C

H

H

COOH COOHHOOC CH

OH

CH2:umaraa

&tereospecificitatea isi aseste o aplicatie directa in studiul centrului activ al

enzimelor sub numele de marca3 de afinitate!

/etoda consta in formarea unui comple( intre enzima si un analo steric al

substratului pe care se refeaza o functie chimica reactiva! "naloul se comporta ca un

inhibitor competitiv! Initial, se formeaza un comple( reversibil intre enzima si analoul " 6E'

"7, dupa care, printr'o reactie chimica ireversibila intre functia a analoului " si

aminoacidul R din centrul activ al enzimei, se formeaza un comple( E'" leat covalent!

;1

;2

;3x x

#

x

< (


58/105

Din numarul foarte mare de resturi de aminoacizi numai un numar limitat 6un sement

limitat de enzima7 participa la interactiunea cu substratul! $e aceasta portiune e(ista rupari

functionale capabile sa atraa si sa fi(eze molecula substratului intr'o pozitie privileiata si

intr'un loc 6situs7 strict determinat! "nsamblul acestor rupari chimice functionale alcatuiesc

centrul catalitic al enzimei! In sementul polipeptidic al centrului catalitic se deosebesc trei

rupe de aminoacizi-

' aminoacizi implicati in prima etapa a catalizei enzimatice deci cei care constitue

locul sau situsul de specificitate si asiura recunoasterea substratului pentru reactia E+& ←→

E'& sa poata avea loc;

' aminoacizi care participa la transformarea chimica a substratului in produs de reactie

conform ecuatiei E'& ←→ E+$! acesti aminoacizi alcatuiesc partea catalitica a centruluiactiv;

' aminoacizi necesari mentinerii conformatiei adecvate a centrului catalitic, a situsului

alosteric 6care releaza functionarea centrului activ7 si pozitionarea adecvata a enzimei in

interiorul celulei 6de e(emplu, asocierea enzimei cu alta enzima pentru formarea unui

comple( multienzimatic sau learea de membrana7!

Centrul catalitic cuprinde aminoacizi din primele doua rupe!

Uneori centrul catalitic este reprezentat de unele catene laterale ale lanturilor

peptidice din structura enzimei!

De e(emplu, in cazul pseudocolinesterazei, centrul catalitic contine acid lutamic,

serina, alanina! &'a suerat ca la nivelul acidului lutamic 6la ruparea carbo(il7 se fi(eaza

ruparea bazica a colinei 6'+ N≡6C%7 iar la nivelul ruparii =O% din serina s'ar fi(a radicalul

acetil! $rin aceasta, molecula de acetilcolina se leaa labil de enzima, iar leatura esterica se

desface! $rodusii care rezulta 6colina si acetatul7 parasesc centrul catalitic al enzimei care va

fi(a o noua molecula de acetilcolina!

Deci reactia enzimatica poate fi conceputa ca av#nd loc in doua etape- formarea

comple(ului enzima ' substrat, urmata de modificarea substratului si desprinderea produsului

de reactie de pe enzima!

Centrul catalitic a fost conceput multa vreme ca un tipar riid, preformat, substratul

potrivindu'se in enzima ca si 9cheia in broasca: 6locA and Ae7 sau 9template: 6modelul

>ischer7! Desi in acest model centrul activ este riid, el se mai foloseste inca pentru

e(plicarea unor proprietati enzimatice, cum ar fi learea intr'o anumita ordine a substratelor

sau curba de saturare cu substrat!

Pagina 58 din 105


59/105

<

EF&

+


60/105

$ara'clor'mercuribenzoatul se combina specific cu resturile de cisteina, aflata in

centrul activ al ma3oritatii dehidroenazelor, bloc#nd astfel reactiile metabolice catalizate de

acestea!

Cl%

COO%

%& C%4 C%

CO

N%

%

COO%

& C%4 C%

CO

N%

%Cl

Derivatii cu arsenic se combina cu resturile de cisteina e(plic#nd in mare parte

to(icitatea arsenicului-

N%

CO

C%C%4%& -

N%

CO

C%C%4%& -R "s O

%4O-

N%

CO

C%C%4 & -

N%

CO

C%C%4 & -R "s

C%4 C% C%4

O% &%&%@ruparile tiol pot fi deblocate cu ditiolicerol

utilizat in terapeutica in into(icatiile cu metale rele,

in special in into(icatiile cu cupru!

Hiteza reactiei enzimaticeEnzimele modifica reactiile asupra carora actioneaza! $entru o reactie de tipul " → $

viteza de reactie se defineste ca fiind raportul dintre cantitatea de substanta " care se

transforma intr'un interval t, in produsul $!

Hiteza de reactie poate fi e(primata si in functie de concentratia produsului de reactie

format intr'un timp t si care este data de relatia d$8dt!

Pagina 60 din 105


61/105

($)

=t= t1

tα=

α1

Daca se reprezinta rafic cantitatea de

substrat transformat in produs, in unitatea de timp, se obtine o curba care comporta o parte

rectilinie in care viteza este constanta si una curba in care viteza scade pentru ca in final sa

devina nula!

$rima parte a curbei indica viteza initiala a reactiei vo, definita prin panta ma(ima a

curbei 6unhiul dintre abscisa si tanenta la curba vo = t αo

Pagina 61 din 105


62/105

Hiteza reactiei 6v7 la un timp dat 6t7 este eala cu d$8dt! $entru a cunoaste viteza, este

suficient sa se masoare unhiul pe care il face tanenta la curba, la timpul t!

Tanenta la oriine da viteza initiala a reactiei, vo! Hiteza de reactie este influentata de

o serie de factori- concentratia enzimei, concentratia substratului, temperatura, p%, aenti

redo(, presiune, radiatii etc!

Influenta concentratiei enzimei

Daca se utilizeaza concentratii cresc#nde de enzima 6E0, E4, E7 cantitatea de substrat

transformat in unitatea de timp creste proportional cu concentratia enzimei 60, 4, 7

numai pentru un interval de timp si numai pentru portiunea rectilinie a curbei!

$roportionalitatea dispare c#nd este depasit un anumit timp t4 pentru concentratiile E4

si E!

tt1t= t2

1x

2x

3x

iicrescute de enim\

=

?

<

?aria>ia @iteei reac>iei enimatice&n %unc>ie de concentra>ia &n enim\

Daca intr'un preparat bioloic, de e(emplu, se formeaza m $ intr'un timp dat si in

alt preparat, in acelasi timp se formeaza 4 m $, inseamna ca acesta contine de doua ori mai

multa enzima care catalizeaza formarea de produs $!

In practica fenomenul de infle(iune a curbei nu se observa deoarece cantitatea de

substrat in raport cu cea a enzimei este mai mare! >enomenul este limitat si de solubilitatea

macromoleculei proteice! $roportionalitatea dintre viteza de reactie initiala si concentratia

enzimei are importanta practica, pentru ca se pot calcula concentratiile relative ale unei

enzime din preparatele bioloice si eventualele variatii in afara limitelor normale permit#nd

dianosticarea unor stari patoloice!

Pagina 62 din 105


63/105

Influenta concentratiei substratului asupra vitezei de reactie!

?

?max

?max2

+

8m Daca se mentine constanta concentratia de

enzima si se mareste concentratia de substrat &, se constata o crestere rapida a vitezei de

reactie, p#na la o valoare limita 6vma(!7! Daca & continua sa creasca, curba capata o infle(iune

si pentru valori mari de & viteza nu mai creste, curba tinde asimptomatic catre o valoare

ma(ima 6vma(!7!

Cresc#nd in continuare concentratia substratului viteza reactiei ram#ne constanta

deoarece nu mai e(ista enzima libera! Transformarea substratului in produs 6produsi7 de

reactie are loc cu formarea, pentru scurt timp, a unui comple( enzima'substrat!

E F & E&

Ipoteza formarii comple(ului E& a fost emisa prima data de /ichaelis! E(istenta

acestui comple( a fost demonstrata practic prin analiza spectrelor de absorbtie in ultraviolet,

vizibil, rezonanta manetica nucleara, fluorescenta sau prin dializa!

Reactia de baza care descrie cataliza enzimatica este-

< +8 1

8 2


64/105

E F & E& E F $ 647Un studiu cantitativ a

variatiilor vitezei unei reactii enzimatice in functie de concentratia de substrat a fost efectuat

de /ichaelis si /enten si care se bazeaza pe relatia-

Obtinerea unui echilibru intre E, & si E& este un proces rapid in comparatie cu reactia

E& 6 E6$ 67!

Hiteza reactiei enzimatice este proportionala cu concentratia comple(ului E&, deci v

6 . E& 657!


65/105

+ &

E& & 6027

ET . m=

sau inca-

ET

=E&

vvma(

&&+. m

vvma(

= 6007

dar si se poate astfel scrie-

"tunci c#nd viteza de descompunere a comple(ului atine 3umatate din valoarea

vitezei ma(ime, adica

4

vma(=

& . vma(

ET + & 6047

=vma(

v4

obtinem

din care se poate calcula .m-

=. m&

&+4 vma(

vma(= 4 & si . m= & 607

Constanta /ichaelis sau constanta de echilibru a disocierii comple(ului E& este deci

eala cu concentratia substratului pentru care viteza este eala cu 3umatate din valoarea

vitezei ma(ime! In eneral, valorile .m sunt cuprinse intre 02'4/ si 02'/!

. m este o masura a afinitatii enzimei pentru substratul sau! O valoare mica a . m indicao afinitate mare a enzimei pentru substrat, iar o valoare mare a . m indica o afinitate mica a

enzimei pentru substratul sau!

Daca se e(amineaza ecuatia /ichaelis si /enten scisa sub forma-

=. m + &

&vma(v

Pagina 65 din 105


66/105

vma(&

. mse vede ca [&] este foarte crescuta in raport cu . m si se poate neli3a . m

iar v tinde spre vma(!! Daca, din contra, [&] este foarte mica in raport cu . m, v devine eal cu

, deci v este proportionala cu [&]!

E&

.E &

In cataliza enzimatica se distin doua etape- formarea comple(ului E&

care implica recunoasterea substratului de catre centrul activ al enzimei, etapa caracterizata

prin . m eal cu si o a doua etapa este descompunerea comple(ului E& in E$ si

care este caracterizata de vma(! Deoarece este dificil de reprezentat viteza reactiei pentru

concentratii mici de substrat, unde precizia este destul de mica, s'a incercat o linearizare a

ecuatiei /ichaelis care a fost realizata de


67/105

vma(

0 1

Km-

@1

@max1

1+

18 m

,

Reprezent#nd rafic

vitezele invers in functie de se obtine o dreapta care taie ordonatele in punctul ,

iar a(a abciselor in punctul , asa cum reiese din raficul urmator-

= 8 m @maxx 1 1@max #

+F

1

1 x,@max

@max8 m

1+

#

1+

#8 m

(1A)

sau

deci-

= 8 m @maxx 1 1@max (1B)#

+F

1

1 x,@max

@max8 m

(1)1+

#

1+

#8 m 0v #2

Daca se poate scrie-

"ceasta reprezentare rafica este mai comoda pentru determinarea constantei

/ichaelis 6. m7 si a vitezei ma(ime 6vma(7 a reactiei pentru o concentratie data de enzima!

"ceasta permite deosebirea intre un inhibitor competitiv si unul necompetitiv!

Influenta temperaturii asupra activitatii enzimatice

Hiteza de reactie creste cu cresterea temperaturii, dar in anumite limite! &tudiul vitezei

initiale a unei reactii enzimatice in functie de temperatura determina aparitia a doua faze

distincte care corespund la doua fenomene diferite-

in zona de temperaturi mai mici 62 si 52oC7 viteza reactiei creste c#nd temperatura

creste! "ceasta crestere a vitezei cu temperatura se e(plica printr'o crestere a concentratiei

comple(ului activat 6intermediar7 atunci c#nd se furnizeaza mai multa enerie sub forma

termica sistemului de reactie!


68/105

2=o 4=o 6=o oC=

? Cur*a deacti@are

em/eratura o/tim\

Cur*a dedenaturare

Curba care corespunde temperaturii optime este

rezultanta a doua curbe punctate- curba de activare si curba de denaturare! Temperatura

optima este cea la care cele doua fenomene se asesc in echilibru! Ele depind de p%, de forta

ionica a mediului si de timpul de reactie, de puritatea enzimei, prezenta activatorilor si

inhibitorilor!

&e observa deci ca p#na la o anumita temperatura viteza reactiei creste atin#nd o

valoare ma(ima dupa care scade cu cresterea temperaturii! Temperatura corespunzatoare

vitezei ma(ime de actiune a enzimei reprezinta temperatura optima de actiune! Efectul

temperaturii asupra reactiilor enzimatice este e(primat prin coeficientul de temperatura M02,

care reprezinta factorul de crestere a vitezei de reactie enzimatica prin ridicarea temperaturii

cu 02oC!

Temperatura optima pentru cele mai multe enzime este de 2 oC = 52oC! Temperaturile

scazute conserva activitatea enzimatica! Unele enzime cu reutate moleculara mica si a caror

stabilitate structurala este realizata prin punti disulfidice, cum sunt ribonucleaza, mioAinaza,

sunt rezistente la incalzire!

E(ista microoranisme termofile care traiesc in apa la *2oC = 2oC si a caror enzime

sunt active la aceasta temperatura!


69/105

comple(ului enzima'substrat! Haloarea p%'ului la care reactia enzimatica se desfasoara cu

viteza ma(ima se numeste p% optim!

/H

@

64=

&e observa, din rafic, ca de o parte si de alta a valorii optime a p%'ului viteza de

reactie descreste rapid atin#nd valori neli3abile! In cazul ribonucleazei, de e(emplu, viteza

este foarte mica, cu 2, unitati de p% de o parte si de alta a p% optim, ceea ce arata

importanta unui mediu de reactie bine tamponat pentru studiul reactiei enzimatice in vitro!

In vivo, variatiile de p% pot influenta actiunea enzimelor!


70/105

"celasi efect il au radiatiile enerice - U!H!, radiatiile β, razele ! Efectul radiatiilor se

datoreste in parte o(idarii unor rupari functionale 6'&%7 din structura enzimelor de catre

pero(izii si radicalii liberi de tipul %O formati din apa sub actiunea radiatiilor cu enerie

mare!Influenta efectorilor asupra activitatii enzimelor

Efectorii sunt substante care maresc sau scad actiunea catalitica a enzimelor! "cestia

pot fi activatori sau inhibitori!

"ctivatorii sunt compusi de natura oranica sau anoranica care in concentratii mici

maresc viteza unei reactii enzimatice atunci c#nd se asesc in mediul de reactie!

O serie de ioni metalici cum ar fi- ., Cu, >e, /, /n, Co, /o au efecte pozitive

asupra unor reactii enzimatice!

>e, /o, Cu participa in reactiile de o(idoreducere, / este necesar in reactiile de

transfer ale ruparii fosfat, Ca este necesar in reactiile enzimatice ce intervin in coaularea

s#nelui!

/etalele influenteaza reactiile catalizate enzimatic prin unele mecanisme cum ar fi-

participarea directa a ionului metal in cataliza prin schimbari ale valentei si

transportul de electroni in procesele de o(idoreducere 6de e(emplu >e in citocromi7;

formarea de comple(e intre substrat si metal 6de e(emplu "T$ si /4+ in reactiile de

transfer de fosfat7;

formarea unor metaloenzime care leaa apoi substratul intr'un comple( enzima'metal'

substrat;

inducerea unor modificari conformationale a enzimei sub influenta ionului metalic!

Un numar mare de enzime contin un ion metalic, in calitate de cofactor, absolut

necesar activitatii catalitice! "lcool dehidroenaza, anhidraza carbonica, fosfataza alcalina,

carbo(ipeptidaza, contin ?n 46! "rinaza, aminopeptidaza, contin /n46, fosfoAinaza ' /46,

tirozinaza ' Cu46, succindehidroenaza = >e, (antin o(idaza ' /o46 etc!

In calitate de activatori functioneaza si unele Ainaze care permit transformarea unor

proenzime in enzime! De e(emplu, enteroAinaza activeaza transformarea tripsinoenului in

enzima activa numita tripsina,; plasmoAinaza transforma plasminoenul in plasmina,

tromboAinaza transforma protrombina in trombina!

In calitate de activatori lucreaza si unele substante reducatoare care au rupari =&%

6cisteina, lutationul, marcaptoetanolul7 si care blocheaza ionii metalelor rele evit#nd

inhibarea ruparilor =&% din aminoacizii protein'enzimei!

Pagina 70 din 105


71/105

Inhibitorii enzimatici sunt compusi care diminueaza sau anihileaza activitatea

enzimelor! Ei au compozitie chimica si mod de actiune diferit! Utilizarea unor inhibitori a

permis determinarea naturii aminoacizilor din centrul activ si cei care participa la formarea

comple(ului E&! $rintre substantele capabile sa se fi(eze pe diferite rupari din proteine

6hidro(il, sulfhidril, carbo(il7 si sa determine proprietatile catalitice, fie prin modificarea

conformatiei, fie prin blocarea centrului activ al enzimei, se asesc ionii metalelor rele, sau

compusi cum sunt acidul monoiod'acetic sau acidul paraclor mercuri'benzoic care

reactioneaza cu ruparile tiol-


72/105

Este clar ca enzima ana3ata in comple(ul EI nu poate functiona ca un catalizator,

numai comple(ul E& va permite formarea produsilor de reactie!

Inhibitia depinde de concentratia substratului, inhibitorului, de afinitatea enzimei

pentru substrat si pentru inhibitor!

"dauarea unui inhibitor competitiv favorizeaza disocierea comple(ului E& si

cresterea constantei /ichaelis! ienecom/etiti@\

nhi*i>iecom/etiti@\

:\r\inhi*itor

1? _

1 ?max __ 8m1, __

8m1,

1+

&e observa, din raficul alaturat, ca

dreapta corespunzatoare inhibitiei competitive taie a(a absciselor intr'un punct 08.Lm care

permite calculare valorii . 8m!

Inhibitia competitiva e(ista la toate enzimele! Un analo structural al substratului,

nemetabolizabil, este in eneral un inhibitor competitiv!

De e(emplu, succindehidroenaza, inhibata de diferiti analoi structurali ai acidului

succinic-

COO%

COO%

C%

%C "%4F (acce/tor%orm\ redus\)

COO%

C%4

C%4

COO%

"F (acce/tor%orm

lucrare de diploma-Studiul celulei ca element anatomic fiziologic si biochimic.doc

Documents

Transcript of lucrare de diploma-Studiul celulei ca element anatomic fiziologic si biochimic.doc