UNIVERSITATEAPOLITEHNICA TIMIŞOARA

UNIVERSITATEAPOLITEHNICA TIMIŞOARA

Prof Dr George I MihalaProf Dr George I Mihalaşş

UMF Victor BabeşUMF Victor Babeş

BIOINFORMATICABIOINFORMATICACURS nivel MASTERCURS nivel MASTER

1

www.medinfo.umft.ro/www.medinfo.umft.ro/dim/dim/

bioinformatica.htmbioinformatica.htm

2

CURSUL 3CURSUL 3

Noțiuni deNoțiuni de

BIOCHIMIEBIOCHIMIE

3

Planul cursuluiPlanul cursului• Aminoacizi

– Structură

– Proprietăți

• Proteine– Legătura peptidică

– Structuri: primară, secundară, 3D

• Acizi nucleici– Nucleotide

– Structura primară

– Structura secundară

4

Compoziţia materiei vii

5

AminoAcizi - ProteineAminoAcizi - Proteine

6

AminoaciziAminoacizi - structură, sarcină electrică - structură, sarcină electrică- StructuraStructura::

- FormulFormulaa generală generală HH22N-CN-CHH-R-COOH-R-COOH- capcapătul carboxil (-COOH) este acid (pierde proton Hătul carboxil (-COOH) este acid (pierde proton H++) şi devine -COO) şi devine -COO--

- capătul amino (-NHcapătul amino (-NH22) este bazic/alcalin (acceptă proton ) şi devine -NH) este bazic/alcalin (acceptă proton ) şi devine -NH33++

- caracter amfotercaracter amfoter

- Forme ionice (Forme ionice (zwitterioni)zwitterioni)- Sarcina depinde de pH:Sarcina depinde de pH:

- (+) în mediu acid(+) în mediu acid- (-) în mediu bazic(-) în mediu bazic

- pH izoelectricpH izoelectric - molecula neutrămolecula neutră

- ElectroforezaElectroforeza

7

Structura moleculară standardStructura moleculară standard

8

Reprezentarea structurilor moleculareReprezentarea structurilor moleculare

9

Aminoacizi:Aminoacizi:coduricoduri

abundenţăabundenţă

10

AminoaciziAminoacizi - proprietăţi - proprietăţi

• aminoacizi: R legat la carbonul aminoacizi: R legat la carbonul – aminoacizi (aminoacizi ( alanină) alanină)

• IzomerieIzomerie– Optică (chiralitate): L şi D Optică (chiralitate): L şi D

• [în proteine sunt numai L][în proteine sunt numai L]

– Structurală (stereochimică): S şi RStructurală (stereochimică): S şi R• [în proteine sunt S la carbonul [în proteine sunt S la carbonul αα, ,

excepţie Cys (R) şi Gly (nonchiral)]excepţie Cys (R) şi Gly (nonchiral)]

• AA esenţiali : 9 (7)AA esenţiali : 9 (7)– Nu pot fi sintetizaţi în organismNu pot fi sintetizaţi în organism

11

12

ProprietProprietăţiăţi

13

HidrofobicitateHidrofobicitate (grupări polare = hidrofil, (grupări polare = hidrofil,

grupări nepolare = hidrofob, solubil în lipide)grupări nepolare = hidrofob, solubil în lipide)

14

Listă Listă proprietăţiproprietăţi

16

Solubilitate, densitate, volum, suprafaţă, pKSolubilitate, densitate, volum, suprafaţă, pK

17

Proprietăţi Proprietăţi (masă, frecvenţă apariţie)(masă, frecvenţă apariţie)

18

Legătura peptidicăLegătura peptidică

19

Structura proteinelorStructura proteinelor

- - structura primară - secvenţa aminoacizilorstructura primară - secvenţa aminoacizilor- - structura secundarstructura secundarăă- structura terţiară- structura terţiară- structura cuaternară- structura cuaternară

20

Structura secundară a Structura secundară a proteinelor (i)proteinelor (i)

• Corey şi Pauling (1943)

• Alpha helix (MALEK)– met, ala, leu, glu, lys

– gly şi pro – helix breakers

• proprietăţi α-helix– 3,6 AA într-o spiră

– pas: 5.21 Å

– formă de şurub cu pasul spre dreapta

– catene spre exterior

• determinare – difracţie cu raze X(Perutz şi Kendrew, 1958)

Corey şi Pauling 21

22

Structura secundară a proteinelor (ii)Structura secundară a proteinelor (ii)• Pliuri beta – AA aromatici (tri, tyr, phe) şi β-C (ile, val, tre)

23

Structura terţiară a proteinelor (3D)Structura terţiară a proteinelor (3D)- legături între părţi (punţi de hidrogen, legături disulfidice,

van der Waals)- plieri, încovoieri – structură tridimensională complexă

24

Structura cuaternară a proteinelorStructura cuaternară a proteinelor

• legături între unităţilegături între unităţi• proces catalizat de proces catalizat de

“holoenzime”“holoenzime”• exemple exemple

– hemoglobinahemoglobina(4 subunităţi - tetramer)(4 subunităţi - tetramer)

– ADN polimerazaADN polimeraza

– canalele ionicecanalele ionice

• proteine globulareproteine globulare

25

Structura Structura proteinelorproteinelor

26

Structura primarStructura primară a proteineloră a proteinelor

• Succesiunea Succesiunea aminoacizilor – aminoacizilor – secvenţa se citeşte secvenţa se citeşte (şi se numerotează) (şi se numerotează) de la capătul cu de la capătul cu gruparea amino gruparea amino liberăliberă

27

Determinarea structurii primare a Determinarea structurii primare a proteinelorproteinelor

• Metode biochimice de determinare a Metode biochimice de determinare a secvenţeisecvenţei– Cantitatea de aminoacizi (hidroliză în Cantitatea de aminoacizi (hidroliză în

acizi)acizi)

– Degradare EdmanDegradare Edman

– Fracţionare prin digestie cu enzime Fracţionare prin digestie cu enzime proteoliticeproteolitice

– Spectrometrie de masăSpectrometrie de masă

• Deducere din secvenţa genelorDeducere din secvenţa genelor

28

Exemple de structuri primareExemple de structuri primareEx: insulina (Sanger, 1951)Ex: insulina (Sanger, 1951)

29

AciAcizi nucleicizi nucleici

30

Componentele Acizilor Nucleici:Componentele Acizilor Nucleici: - - o pentozo pentoză - riboza sau de(z)oxi ribozaă - riboza sau de(z)oxi riboza- acid fosforic- acid fosforic- o bază azotată- o bază azotată

31

Structura acizilor nucleiciStructura acizilor nucleicibaze azotate, nucleoside, nucleotidebaze azotate, nucleoside, nucleotide

32

Acizi nucleici - componenteAcizi nucleici - componente

33

EsterificareaEsterificarea(legăturile fosfat - pentoză)(legăturile fosfat - pentoză)

34

Formarea lanţului polinucleotidicFormarea lanţului polinucleotidic

35

ADN şi ARNADN şi ARN

36

Perechi de baze azotatePerechi de baze azotate

37

38

Structura primarStructura primarăă a ADN a ADN

39

Perechile de baze în ADNPerechile de baze în ADN

40

Structura dublu helixStructura dublu helixWatson Watson & Crick (1953)& Crick (1953)

41

ADNADNşişi

ARNARN

42

43

Structura dublu helix a ADNStructura dublu helix a ADN

44

PAUZAPAUZA

45