Biochimie Curs s1

12
7/23/2019 Biochimie Curs s1 http://slidepdf.com/reader/full/biochimie-curs-s1 1/12 BIOCHIMIE NO IUNI Ț INTRODUCTIVE Biochimia este tiin a care ș ț studiază chimia vie ii. ț Considerată multă vreme o ramură interdisciplinară aflată la grani a între chimie i biologie, ț ș  biochimia s-a dezvoltat în special în ultimele decenii ca o disciplină de sine stătătoare, abordând subiecte ca structura chimică a substan elor din care sunt formate ț organismele, interac iunile între aceste substane i transformările metabolice pe care acestea ț ț ș le suferă in vivo.  Biochimia este definită ca fiind ştiinţa ce se ocupă cu studiul structurii chimice a organismelor vii, totalitatea reacţiilor şi transformărilor care au loc in celula vie, reglarea acestora şi interdependenţa permanentă cu mediul inconurător. Biochimia studiaza structura, proprietă ile i transformările chimice ale ț ș substan elor ce intră în compozi ia organismelor vii. ț ț !n funcţie de modul de abordare a problemelor studiate, se disting două ramuri  principale ale biochimiei"  # Biochimie structurală $descriptivă%  # Biochimie dinamică $biochimia metabolismului% Biochimia structurală se ocupă cu studiul moleculelor vie ii" proteine i aminoacizi, glucide, ț ș lipide, acizi nucleici. &e asemenea, această ramură studiază i vitaminele i enzimele. ș ș Biochimia dinamică $metabolismului% studiază căile metabolice prin care nutrien ii sunt ț  procesa i în interiorul celulelor vii $anabolism i catabolism%. ț ș Biochimia acizilor nucleici i studiul codului genetic, sinteza proteinelor $transcrip ia ș ț i transla ia%, studiul fenomenelor de transport membranar i de transmitere a semnalelor sunt ș ț ș doar câteva domenii în care biochimia cunoa te un progres remarcabil în ultimii ani. ș

Transcript of Biochimie Curs s1

Page 1: Biochimie Curs s1

7/23/2019 Biochimie Curs s1

http://slidepdf.com/reader/full/biochimie-curs-s1 1/12

BIOCHIMIE

NO IUNIȚ

INTRODUCTIVE

Biochimia este tiin a careș ț

studiază chimia vie ii.ț

Considerată multă vreme o

ramură interdisciplinară aflată la

grani a între chimie i biologie,ț ș

 biochimia s-a dezvoltat în special

în ultimele decenii ca o disciplină

de sine stătătoare, abordând subiecte ca structura chimică a substan elor din care sunt formateț

organismele, interac iunile între aceste substan e i transformările metabolice pe care acesteaț ț ș

le suferă in vivo.

 Biochimia  este definită ca fiind ştiinţa ce se ocupă cu studiul structurii chimice a

organismelor vii, totalitatea reacţiilor şi transformărilor care au loc in celula vie, reglarea

acestora şi interdependenţa permanentă cu mediul inconurător.

Biochimia  studiaza structura, proprietă ile i transformările chimice aleț ș

substan elor ce intră în compozi ia organismelor vii.ț ț 

!n funcţie de modul de abordare a problemelor studiate, se disting două ramuri

 principale ale biochimiei"

 # Biochimie structurală $descriptivă%

 # Biochimie dinamică $biochimia metabolismului%

Biochimia structurală se ocupă cu studiul moleculelor vie ii" proteine i aminoacizi, glucide,ț ș

lipide, acizi nucleici. &e asemenea, această ramură studiază i vitaminele i enzimele.ș ș

Biochimia dinamică $metabolismului% studiază căile metabolice prin care nutrien ii suntț

 procesa i în interiorul celulelor vii $anabolism i catabolism%.ț ș

Biochimia acizilor nucleici i studiul codului genetic, sinteza proteinelor $transcrip iaș ț

i transla ia%, studiul fenomenelor de transport membranar i de transmitere a semnalelor suntș ț ș

doar câteva domenii în care biochimia cunoa te un progres remarcabil în ultimii ani.ș

Page 2: Biochimie Curs s1

7/23/2019 Biochimie Curs s1

http://slidepdf.com/reader/full/biochimie-curs-s1 2/12

I. COMPONENTELE MATERIEI VIIȘI LEGĂTURILE DINTRE ACESTEA

1. PROPRIETĂ ILE MATERIEI VIIȚ "

Comparativ cu materia nevie, organismele vii se caracterizează printr-un ansamblu de

 principii şi trăsături definitorii de organizare şi func ionare la nivelul moleculelor, cum ar fi"ț

' (unt sisteme deschise, adică se află într-un permanent schimb de materie, energie şi

informa ie cu mediul ambiant şi au drept caracteristică definitorieț metabolisml, concept care

defineşte esen a materială şi dinamismul vie ii)ț ț

' *osedă un înalt grad de organizare şi complexitate, adică sunt alcătuite din diferite

tipuri de molecule şi macromolecule cu structuri variate şi func ii specifice)ț

' +eprezintă o stare calitativ superioară, atât sub aspectul naturii, structurii şi modului

de asamblare a biomoleculelor componente, dar mai ales sub aspectul interac iunilor dintreț

acestea)

' u capacitatea unică de a absorbi şi de a transforma energia din mediul ambiant,

adaptând-o şi utilizând-o pentru sinteza propriilor structuri şi pentru men inerea organizăriiț

structurale)

 ' u capacitatea de autoreplicare precisă din genera ie în genera ie, în forme identiceț ț

ca masă, conforma ie, structuri interne şi proprietă i)ț ț

' *entru toate organismele vii, celula este unitatea de bază structurală şi func ionalăț  ,

ce con ine echipamentul complet pentru men inerea şi continuitatea vie ii.ț ț ț

Page 3: Biochimie Curs s1

7/23/2019 Biochimie Curs s1

http://slidepdf.com/reader/full/biochimie-curs-s1 3/12

!. COMPONENTELE MATERIEI VII

 Materia vie este alcătuită din elemente chimice numite bioelemente. lementele se

asociază formând molecule. *entru ca se întâlnesc în materie vie, acestea se

numesc bioeleme"te.

1# elemente chimice sunt ese" ialeț  pentru via ă" , C, /, 0, *, (,0a, 1g, Cl, 2, Ca,ț

1n, 3e, Co, Cu, 4n.

  !n funcţie de ponderea şi rolul pe care îl oacă în celula vie, elementele chimice se

clasifică în 5 mari grupe"

1. Mac$oeleme"te% ele se mai numesc i macrobiogene. (e întâlnesc în cantitate mareș

în organismele vii. cestea sunt" C&H&O&N&P& '& Ca

, /, C, 0 6elemente fundamentale, reprezinta apro7imativ 89 : din masa celor mai multe

celule. Cele patru elemente formeaza compusi care poseda o capacitate moleculara unica de a

 participa la procesele ce constituie în ansamblu starea vie. !mportan a biologică a C,,/,0 seț

datorează în mare măsură valen ei lor $;,<,=,5% i abilită ii lor de a forma legături covalenteț ș ț

mai stabile decât oricare alte elemente cu aceste valen e.ț

&intre cele ; elemente chimice de bază pentru compozi ia materiei vii,ț carbonul se

distinge ca element fundamental datorită proprietă ilorț sale chimice"

- are masă moleculară mică

-formează legături C-C construind lan uri moleculare lungi $catene% circulareț

sau liniare

-formează legături chimice covalente puternice i stabile cu al i atomi $,/,0%ș ț

Toate moleculele organice care intră în structura materiei vii con in elementul carbonț  .

!. Oli(obioeleme"te% sunt acei compu i care se găsesc în propor ie redusă, în grupaș ț

aceasta fiind incluse" 2, 0a, Cl, 1g.

). Mic$obioeleme"te% sunt numite i elemente microbiogene i sunt prezente înș ș

organism în cantită i e7trem de reduse, uneori doar urme. le se clasifică în două categorii"ț

Page 4: Biochimie Curs s1

7/23/2019 Biochimie Curs s1

http://slidepdf.com/reader/full/biochimie-curs-s1 4/12

a% invariabile $indispensabile% adică prezente în toate organismele vii" fier, zinc, cupru, cobalt,

mangan, molibden, fluorul, iodul, etc.

 b% variabile # se întâlnesc doar în anumite organisme" 0i, (e, (i, B, etc.

1aoritatea macroelementelor i a oligoelementelor au rol plastic $structural%, deș

constitu ie, adică sunt elemnte care intră în structura organismelor vii.ț

>n corpurile vii bioelementele se asociază formând biomolecule. Biomoleculele în

funcţie de gradul lor de comple7itate se împart în"

- *$ec$so$i chimici, care au molecule simple, masă moleculară mică, iar prin

diferite procese biochimice se transformă în biomolecule. ceştia sunt" C/=, 05, =/, /=)

- metaboli+i i"te$me,ia$i, ce rezultă în urma proceselor metabolite, sunt biomoleculecu masa moleculară mică" acid acetic, acid lactic, glicerol, baze azotate)

-com*o"e"te molecla$e ,e ba- $aminoacizi, monoglucide, acizi graşi,

mononucleotide% reprezintă biomolecule cu masă moleculară mai mare decât a metaboliţilor 

intermediari)

-biomac$omoleclele sunt molecule gigant $proteine, acizi nucleici)

 poliglucide, comple7e lipidice%, rezultate din policondensarea de componente cu structuri

simple)- com*le/e s*$amolecla$e $comple7e enzimatice, nucleoproteide,%, provenind din

asocierea macromoleculelor. *rin ansamblarea acestor comple7e rezultă formaţiuni

intracelulare $ribozomi, nucleu, mitocondrii, lizozomi etc.%.

>n funcţie de natura acestora, biomoleculele se impart in două clase"

a% biomolecule anorganice $apa, sărurile minerale%

 b% biomolecule organice $glucide, lipide, proteine-cu rol plastic i energetic i enzime,ș ș

vitamine, hormoni-cu rol func ional%ț

2.1. Substan ele anorganice (apa i sărurile minerale)ț ș

!.1.1. APA0H!O

A*a este un constituent absolut indispensabil tuturor organismelor vii, deoarece toate

 procesele celulare care stau la baza vieţii nu pot avea loc in lipsa apei. Chiar şi diminuarea

Page 5: Biochimie Curs s1

7/23/2019 Biochimie Curs s1

http://slidepdf.com/reader/full/biochimie-curs-s1 5/12

mai mult sau mai puţin accentuată a conţinutului de apă in celule şi ţesuturi determină

scăderea sau chiar încetarea funcţiilor vitale.

pa constituie 9?-@?: din masa corpului omenesc. Conţinutul în apă al organismului

uman variază, fiind influen at de diver i factori" suprafa a corporală, gradul de adipozitate,ț ș ț

vârstă, se7.

&e e7emplu" o femeie adultă-;?-A?: din greutatea corporală) un bărbat adult-9?-@?:,

embrion-8;:, mu chi-@A:, eritrocite-9?:, creier-@A:, plămâni-?:, inimă-@?:, sânge-ș

5:, oase-==:.

>n organism apa este repartizată în = mari compartimente, separate de membrane

 biologice"

  a% compartimentul intracelular   care reprezintă = 5 din apă totală din organism şicuprinde apa legată $de constituţie%. ceasta ia parte la constituţia celulelor, la imbibiţia

sistemelor coloidale şi la hidratarea diferiţilor ioni sau molecule din interiorul celulei)

ste dificil de precizat cornpozitia cornpartirnentului intracelular deoarece aceasta variază de

la un organ la altul, variaţie legată de funcţiile organelor.

  b% compartimentul extracelular   cuprinde apa liberă, deţine < 5 din apa totală din

organism şi este subdivizat în alte 5 compartimente"

' plasma sangvină $reprezintă;: din greutatea corpului%)' lichidul interstiţial # scaldă celulele, ocupă spa iile intercelulare $reprezintă <A: dinț

greutatea corporală a adultului%)

' fluidele transcelulare # reprezentat de DC+ şi lichidele de la nivelul globilor oculari,

lichidul pericardic, lichidul pleural.

Da nivelul compartimentului e7tracelular au loc schimburile dintre celule şi mediul lor 

înconurător.

&upă provenien a în organism apa poate fi"ț

-exogenă-pătrunde sub formă de alimente lichide i solide)ș

-endogenă-este apa care rezultă în urma reac iilor de o7idare de la nivel celular) înț

func ie de substan a o7idată, cantitatea de apă endogenă variază, după cum urmează"ț ț

la <??g lipide→<?@g apă

la <??g glucide→AA,Ag apă

la <??g proteine→;<g apă

 0ecesarul zilnic de apă este de ;?g apăEg corp) din necesarul zilnic, 5Ag suntreprezentate de apa e7ogenă, iar Ag de apa endogenă.

Page 6: Biochimie Curs s1

7/23/2019 Biochimie Curs s1

http://slidepdf.com/reader/full/biochimie-curs-s1 6/12

 Apa îndeplineşte în organism mai multe roluri :

- st$ct$al, participând la constituţia celulei şi la formarea coloizilor celulari)

- sole"t pentru substanţe organice şi anorganice)

- me,i al $eac+iilo$ biochimice ce stau la baza vieţii)

- me,i ,e ehicla$e a ,i2e$i+ilo$ metaboli+i 3" o$(a"ism)

- (e"e$ato$ ,e io"i ,e H4 5i HO6 necesari pentru menţinerea p-ului la

limite constante şi pentru cataliza enzimatică)

- *a$tici*a"t ,i$ect a $eac+iilo$ ,e hi,$ata$e& hi,$oli- 5i ,e o/i,a$e)

- te$mo$e(lato$ pentru menţinerea în limite normale a temperaturii organismului, prin

 procese de evaporare la nivelul pielii şi prin transpiraţie.

 Structura i proprietă ile apei  ș ț  "

pa-este o substanţă chimică anorganică rezultată în urma interacţiunii a = molecule

de hidrogen şi a unei molecule de o7igen $ =/ %.

1olecula de apă are structura unui tetraedru neregulat care are în centrul său atomul

de o7igen. !n functie de repartitia sarcinilor negative ale /=  si a celor pozitive ale , apa

 prezintă caracter de ,i*ol 7are = poli-polul /-negativ i polul -pozitiv%ș .

pa este o moleculă covalentă *ola$. *olaritatea este datorată inegalei distribu ii aț

sarcinilor electrice în moleculă i are ca urmare crearea unui pol predominant pozitiv,ș

respectiv a unui pol predominant negativ. ceste sarcini, pozitive i negative sunt echilibrateș

între ele, astfel încât molecula de apă este neutră.

 

Page 7: Biochimie Curs s1

7/23/2019 Biochimie Curs s1

http://slidepdf.com/reader/full/biochimie-curs-s1 7/12

3aptul că molecula de apă este un dipol duce la apari ia a = proprietă i ale apei"ț ț

 puterea de solvire a apei

formarea legăturilor de $for e de atrac ie dipol-dipol%ț ț

a% pa dizolvă atât substan ele minerale, cât i substan ele organice"ț ș ț

- substan ele mineraleț    sunt dizolvate de apă prin orientarea apei cu sarcina

 pozitivănegativă spre ionul de sarcină contrară"

 0aCl→ 0aF FCl-

&atorită hidratării scade interac iunea dintre ionii cu sarcini diferite i astfel ionii rămânț ș

dizolva i în mediul celular.ț

- substan ele organiceț    prezente în organismul omului au caracter dublu $prezintă o

 parte hidrofobă i una hidrofilă%, iar solubilizarea lor se face prin legaturile de formate întreș

apă i gruparea polară hidrofilă a moleculei organice.ș

 b% 3ormarea legăturilor de

Degătura de 6interac iune electrostatică ce se e7ercită între nucleul hidrogenuluiț

apar inând unei molecule dipol de apă i perechea de electroni neparticipan i ai o7igenului dinț ș ț

altă moleculă.

Page 8: Biochimie Curs s1

7/23/2019 Biochimie Curs s1

http://slidepdf.com/reader/full/biochimie-curs-s1 8/12

&atorită structurii spatiale si distributiei electronice, fiecare molecula de apa are

 posibilitatea sa se asocieze cu alte patru molecule de apa. stfel, apa poate sa apara sub trei

forme, corespunzatoare celor trei stari de agregare"

G monohidrat # stare gazoasa

G dihidrat # stare lichida

G polihidrat # stare solidă $ghea a%ț

Degăturile de sunt vitale în organism pentru că asigură stabilitatea proteinelor 

$structura secundară, ter iară, cuaternară%, a &0-ului.ț

Degăturile de determină punctul de fierbere6<???C i punctul de topire 6?ș oC ale apei.

3aptul ca apa este lichidă într-un interval mare de temperatură $?oC-<??oC%→stabilitatea

sistemelor biologice.

 onizarea apei.  !rodusul ionic al apei. Scara de p" 

&e i în stare naturala, apa $apa pură-lipsită de săruri sau gaze dizolvate% nu este unș

 bun conductor al electricitatii, se admite că prezintă o conductibilitate electrică mai bună

decât a altor lichide, datorita ionizarii proprii si anume abilitatea de a rectiona si a forma ioni

de hidro7id /- si hidroniu 5/F.

Page 9: Biochimie Curs s1

7/23/2019 Biochimie Curs s1

http://slidepdf.com/reader/full/biochimie-curs-s1 9/12

pa are caracter amfoter -se comporta fata de o baza ca un acid, deoarece cedeaza

 protoni si ca o baza fata de un acid, deoarece accepta protoni. +eactia de ionizare a apei este o

reactie de echilibru si se numeste $eac ie ,e ato*$otoli-.ț

utoionizarea apei" / F / 6 5/F F /-

8" a*a *$& la =A?C produsul între concentra ia ionilor H5/FI i H/-I este <?ț ș -<;6

2J i se nume teș ș *$o,sl io"ic al a*ei.

H5/FI . H/-I 6 <? -<; , deci H5/FI6H/-I6<?-@

+olul deosebit pe care îl au ionii 5/F $sau F % într-o solutie apoasa l-a condus pe

chimistul danez (orensen să introducă în <8?8 no iunea deț *H. 

*H6l6 este lo(a$itml c sem" schimbat al co"ce"t$atiei io"ilo$ ,e hi,$o(e".

*H0 6lo( H4 

Concentra iei ionilor de 6<?ț -@ îi corespunde p6@

 >n functie de p solu iile pot fi"ț

- acide $p mai mic decat @%

- neutre $p6@%

- bazicealcaline $p mai mare decat @%

Page 10: Biochimie Curs s1

7/23/2019 Biochimie Curs s1

http://slidepdf.com/reader/full/biochimie-curs-s1 10/12

Cunoa terea p-ului diferitelor componente din organismul uman are importan ăș ț

deosebită pentru e7plicarea activită ii enzimelor, pentru e7plicarea men inerii homeostazieiț ț

mediului intern.

 p-ul mediului intern pentru organismul uman are o valoare de @,5A-@,;=.

Kendin ele de varia ie în sensul cre terii sau scăderii p-ului în diferite condi ii deț ț ș ț

activitate a organismului sunt controlate prin intermediul sistemelor tampon ale sângelui iș

 prin activitatea unor organe, cum ar fi" plămânii, rinichii.

*entru a preveni acidoza $p sub @,5A% sau alcaloza $p peste @,;=% organismul

dispune de câteva sisteme de control"

sistemele tampon din sânge $care neutralizează acizii i bazele%ș

cre terea concentra iei ionilor de stimulează centrul respirator prinș ț

modificarea ventila iei pulmonareț

modificarea concentra iei ionilor de determină e7cre ia prin rinichi a uneiț ț

urini alcaline sau acide.

'istemele tam*o"

*rin substan ă tampon se în elege o substan ă care prin prezen a sa într-o solu ie seț ț ț ț ț

opune modificării p-ului determinată de adaosul unei baze sau a unui acid.

/ solu ie tampon este amestecul a = substan e tampon cu ac iuni complementare, înț ț ț

sensul ca una dintre ele se opune scăderii p-ului determinată de adaosul unui acid, iar 

cealaltă se opune cre terii p-ului determinată de o bază.ș

Ln sistem tampon are = componente"

componenta acidă #care va neutraliza bazele

componenta bazică-care va neutraliza acizii

>n organismul uman e7istă ; sisteme tampon"

sistemul acid carbonic-bicarbonat" în plasmă-=C/50aC/5, în eritrocite-

=C/52C/5

Page 11: Biochimie Curs s1

7/23/2019 Biochimie Curs s1

http://slidepdf.com/reader/full/biochimie-curs-s1 11/12

sistemul fosfa ilor ț

sistemul proteinelor 

sistemul hemoglobinei

1odul de ac iune a unui sistem tampon"ț

 0aC/5-este componenta bazică a sistemului tampon care intervine în neutralizarea

acizilor tari din organism"

Cl F 0aC/5 → =C/5 F0aCl

=C/5 →

 =/F C/= ) =/ va fi absorbită în organism, iar C/= va fi eliminat prine7pira ie.ț

=C/5 #este componenta acidă care intervine în neutralizarea bazelor tari"

 0a/ F =C/5 → 0aC/5 F=/) 0aC/5 func ionează ca i componentă bazică aț ș

sistemului tampon, iar apa va fi absorbită în organism.

Metabolisml hi,$ic

&e la nivelul intestinului sub ire unde aunge după ingestie, apa trece în sânge,ț

apoi în spa iile intercelulare i de aici, în interiorul celulelor. &upă ce participă laț ș

numeroase reac ii metabolice, apa face un drum invers, adică de la celule în spa iileț ț

Page 12: Biochimie Curs s1

7/23/2019 Biochimie Curs s1

http://slidepdf.com/reader/full/biochimie-curs-s1 12/12

intercelulare i de aici în plasma sângelui, de unde este eliminată la e7terior. 1i careaș ș

apei în dublu sens, între compartimentele intra- i e7tracelular, se face datorită unor ș

for e osmotice care depind de prezen a unor săruri minerale $sub formă de ioni%.ț ț

chilibrul hidric-constă în men inerea unui raport între aportul i pierderile deț ș

apă din organism. +eglarea echilibrului hidric #de către hipotalamus prin = căi

diferite"

 prin crearea senza iei de seteț

 prin controlul e7cre iei de apă prin urinăț

1. Re(la$ea echilib$li hi,$ic *$i" c$ea$ea se"-a iei ,e seteț

(enza ia de sete este determinată de deshidratarea e7tra- i intracelulară, în special aț ș

neuronilor centrului setei din hipotalamusul anterior →cre terea presiuniiș

coloidosmotice a sângelui stimulează centrii setei din hipotalamus.

l i factori ce stimulează senza ia de sete" gradul de umezire a mucoasei bucale,ț ț

stimuli vizuali sau auditivi

portul de apă variază în func ie de" se7, vârstă, greutate corporală, efortul fizicț

depus, con inutul aimentar, temperatura mediului ambiant, starea de sănătate aț

organismului.

!. Re(la$ea echilib$li hi,$ic *$i" co"t$oll e/c$e iei ,e a* *$i" $i"ț

1ecanism declan at la nivelul nucleilor anteriori ai hipotalamusului care secretă &ș

$hormonul antidiuretic%.

& ac ionează asupra rinichilor crescând permeabilitatea pentru apă a celulelor dinț

tubii contor i distali i tubii colectori stimulând astfel absorb ia apei.ț ș ț