STRUCTURA STRUCTURA PROTEINELORPROTEINELOR

BIOCHIMIABIOCHIMIA

Obiectivele: Obiectivele: 1.Rolul biochimiei în sistemul de instruire a medicului.1.Rolul biochimiei în sistemul de instruire a medicului.(1-4)(1-4) 2.Particularităţile materiei vii.2.Particularităţile materiei vii.(6)(6) 3. Metod3. Metodeele de studii biochimice.le de studii biochimice.(7)(7) 4. Cele mai im4. Cele mai impportante descoperiri ale secolului XXortante descoperiri ale secolului XX (8) (8) 5. 5. Proteinele, rProteinele, rolul olul lor lor biologic biologic (9-10)(9-10) 6. Teoria polipeptidică a structurii proteinei.6. Teoria polipeptidică a structurii proteinei.(11-12)(11-12) 7.7. Gradele de organizare ale moleculei proteiceGradele de organizare ale moleculei proteice (13) (13) a)a) AA,AA, structura, principiile de clasificare structura, principiile de clasificare (14-1(14-188)) b)b) structura primară şi principiul descifrării ei.structura primară şi principiul descifrării ei.(19-27)(19-27) c)c) Structura secundară ( Alfa elicea şi Beta structura)Structura secundară ( Alfa elicea şi Beta structura)(28-3(28-311)) d)d) Structura terţiaStructura terţiarră. Domenile.ă. Domenile.(3(322-3-333)) e)e) Structura cuaternară. Structura cuaternară. (3(344)) 88)) Proteinele fixatoare de Ca Proteinele fixatoare de Ca 33551.1. 9) Colagenul(39) Colagenul(366-3-388))2.2. 10) Clasificarea proteinelor (10) Clasificarea proteinelor (3939-4-488))3.3. 11) Endotelinele (11) Endotelinele (4949-5-511))

Biochimia:Biochimia:

- ca termen a fost întrodus pentru prima dată - ca termen a fost întrodus pentru prima dată in 1903 de către Carl Neiberg. in 1903 de către Carl Neiberg.

- Bios (din greacă înseamnă "viaţă").- Bios (din greacă înseamnă "viaţă").- este ştiinţa care studiază bazele moleculare - este ştiinţa care studiază bazele moleculare

ale vieţii.ale vieţii. - - este Ştiinţa despre structura şi transformarea este Ştiinţa despre structura şi transformarea

substanţelor chimice, care întră în substanţelor chimice, care întră în componenţa materiei vii, procesele fizico-componenţa materiei vii, procesele fizico-chimice, care stau la baza activităţii vitale.chimice, care stau la baza activităţii vitale.

-- este înrudită cu fiziologia, chimia organică dar este înrudită cu fiziologia, chimia organică dar nu este o simplă sinteză a acestor ştiinţe.nu este o simplă sinteză a acestor ştiinţe.

Deosebim biohimie:Deosebim biohimie:

- statică - - statică - studiază componenţa studiază componenţa materiei vii materiei vii şi proprietăţile şi proprietăţile compuşilor biologici separaţi.compuşilor biologici separaţi.

- dinamică – - dinamică – studiază complexitatea studiază complexitatea modificărilor de substanţe în modificărilor de substanţe în organism.organism.

- funcţională – - funcţională – cercetează procesele cercetează procesele chimice ce stau la baza diferitelor chimice ce stau la baza diferitelor manifestări ale vitalităţii. manifestări ale vitalităţii.

Rolul biochimiei în practica medicală:Rolul biochimiei în practica medicală:Pe plan teoretic descoperirile biochimiei – Pe plan teoretic descoperirile biochimiei –

îmbogăţesc şi adâncesc cunoştinţele despre îmbogăţesc şi adâncesc cunoştinţele despre manifestările vitale.manifestările vitale.

În domeniul practicii promovează progresul :În domeniul practicii promovează progresul :- cercetărilor medicale;cercetărilor medicale;- diagnosticului clinic de laborator;diagnosticului clinic de laborator;- al farmacologiei şi farmaceuticii;al farmacologiei şi farmaceuticii;- al microbiologiei, virusologiei şi imunologiei.al microbiologiei, virusologiei şi imunologiei.Studiază:Studiază: -compoziţia chimică a ţesuturilor şi lichidelor -compoziţia chimică a ţesuturilor şi lichidelor

biologice în condiţii fiziologice şi patologice, biologice în condiţii fiziologice şi patologice, -corelaţiile dintre modificările metabolice ale -corelaţiile dintre modificările metabolice ale

diferitor organe, ţesuturi şi lichide biologice; diferitor organe, ţesuturi şi lichide biologice; -dinamica indicilor metabolici în diverse stări -dinamica indicilor metabolici în diverse stări

fiziologice (Îmbătrânire, efort fizic) şi în patologiifiziologice (Îmbătrânire, efort fizic) şi în patologii

2. Particularităţile materiei 2. Particularităţile materiei vii:vii: gradul superior de organizare structurală gradul superior de organizare structurală

(caracter(caracterizat prin structura compusă şi izat prin structura compusă şi diversitatea de molecule)diversitatea de molecule)

Funcţia strict determinată şi sensul său Funcţia strict determinată şi sensul său specific pentru fiecare parte specific pentru fiecare parte componentă.componentă.

Capacitatea de a transforma şi a utiliza Capacitatea de a transforma şi a utiliza energia energia

Schimbul de substanţe cu mediul Schimbul de substanţe cu mediul înconjurător şi autoreglarea înconjurător şi autoreglarea transformărilor chimice.transformărilor chimice.

Capacitatea de autoreplicare sau Capacitatea de autoreplicare sau transmiteretransmitere a informaţiei genetice.a informaţiei genetice.

MetodMetodeleele de studii de studii biochimicebiochimice

-- Biochimia are de-a face cu obiectele vii, folosind Biochimia are de-a face cu obiectele vii, folosind metode extrem de fine de separare a anumitor metode extrem de fine de separare a anumitor substanţe.substanţe.

- - Obiect de studiu poate fi Obiect de studiu poate fi organismul integruorganismul integru pe care pe care se fac concluzii (administrarea unor substanţe şi se fac concluzii (administrarea unor substanţe şi determinarea produselor finale, care se elimină),determinarea produselor finale, care se elimină),

- - organ, ţesut, celulă care mai întîi se supun organ, ţesut, celulă care mai întîi se supun omogenizării (fărîmiţării) folosind omogenizatoare omogenizării (fărîmiţării) folosind omogenizatoare speciale care le dezintegrează pînă la structuri speciale care le dezintegrează pînă la structuri subcelulare (nuclee, mitocondrii, lizozomi, peroxisomi, subcelulare (nuclee, mitocondrii, lizozomi, peroxisomi, citomembrane), care se separă prin ultracentrifugare, citomembrane), care se separă prin ultracentrifugare, apoi se extrag structuri biomoleculare, care se apoi se extrag structuri biomoleculare, care se reextrag,se purifică prin distilare, evaporare, dializă, reextrag,se purifică prin distilare, evaporare, dializă, evaporare, electroforeză, cromatografie, şi multe alte evaporare, electroforeză, cromatografie, şi multe alte metode.metode.

Cele mai importante Cele mai importante descoperiri ale secolului XXdescoperiri ale secolului XX

- - 1902 - A Fişer – a efectuat sinteza artificială a proteinei, a 1902 - A Fişer – a efectuat sinteza artificială a proteinei, a elaborat teoria polipeptidică a structurii proteineielaborat teoria polipeptidică a structurii proteinei

- - Knoop şi Linen, Lipman, Kenned Knoop şi Linen, Lipman, Kennedyy, Leninjer au elucidat , Leninjer au elucidat procesele de oxidare şi sinteză a acizilor graşi şi altor lipide.procesele de oxidare şi sinteză a acizilor graşi şi altor lipide.

- - Emben, Meierhof Krebs,Emben, Meierhof Krebs, M. M.Dikkens, Varburg cît şi Dikkens, Varburg cît şi Engelhardt, Parnas, Ivanov, au creat schemele diferitor căi Engelhardt, Parnas, Ivanov, au creat schemele diferitor căi de transformare a glucidelor şi formare în cursul acestor de transformare a glucidelor şi formare în cursul acestor transformări a ATP- ca purtător chimic de energie.transformări a ATP- ca purtător chimic de energie.

- - Brauştein, Severin, Orehovschi, Coşland, Linen au separat Brauştein, Severin, Orehovschi, Coşland, Linen au separat multe enzime în stare cristalină, au stabilit structura lor, multe enzime în stare cristalină, au stabilit structura lor, mecanismele reacţiilor chimice şi reglarea activităţii mecanismele reacţiilor chimice şi reglarea activităţii acestora.acestora.

- - În ultimii 30-40 de ani în studiile biochimice au apărut În ultimii 30-40 de ani în studiile biochimice au apărut modificări radicale datorită utilizării metodelor moderne modificări radicale datorită utilizării metodelor moderne de cercetare. de cercetare. A crescut considerabil sensibilitatea şi A crescut considerabil sensibilitatea şi exactiexacticicitatea aprecierilor cantitative a diferitor metaboliţi tatea aprecierilor cantitative a diferitor metaboliţi în structurile biologice.în structurile biologice.

PProteinelroteinele:e:

- - sunt substanţele organice azotate, alcătuite sunt substanţele organice azotate, alcătuite din AA, legaţi în lanţuri prin legături din AA, legaţi în lanţuri prin legături peptidice, care posedă cel mai înnalt grad de peptidice, care posedă cel mai înnalt grad de complexitate, varietate moleculară, şi care complexitate, varietate moleculară, şi care prezintă specificitate de specie, de organ.prezintă specificitate de specie, de organ.

--"proteios", din greac"proteios", din greacăă înseamnă "de prim înseamnă "de prim rang", pentru viaţă. rang", pentru viaţă.

-- ca termen folosit pentru prima dată în 1838 ca termen folosit pentru prima dată în 1838 de către savantul german Mulder.de către savantul german Mulder.

--"Majoritatea modificărilor biochimice în "Majoritatea modificărilor biochimice în organismele vii sînt determinate de organismele vii sînt determinate de proteineproteine..

Rolul biologicRolul biologic al proteinelor al proteinelor:: SStructuraltructural (colagenul, elastina, keratina); (colagenul, elastina, keratina); CataliticCatalitic (amilaza, pepsina, LDH);(amilaza, pepsina, LDH); De recepţieDe recepţie (receptorii hormonali); (receptorii hormonali); contractil şi locontractil şi loccomotoromotor (dinamic) –actina, miozina (dinamic) –actina, miozina;; transport şi depozitaretransport şi depozitare (Hb transportă oxigenul, (Hb transportă oxigenul,

iar Mb îl depozitează în muşchi; transferina şi iar Mb îl depozitează în muşchi; transferina şi feritina transportă şi depozitează fierul în sănge, feritina transportă şi depozitează fierul în sănge, ficat);ficat);

reglator reglator şi hormonalşi hormonal - reglarea creşterii şi - reglarea creşterii şi diferenţierii celulelor (diferenţierii celulelor (insulina, insulina, proteinele- proteinele- represor);represor);

de protede protecţiecţie faţă de corpi străini, virusuri, bacterii faţă de corpi străini, virusuri, bacterii (imunoglobuline);(imunoglobuline);

homeostatichomeostatic – menţinerea constantelor sângelui – menţinerea constantelor sângelui (albuminele determină presiunea oncotică – (albuminele determină presiunea oncotică – cantitatea, volumul lichidului în vasele sanguine);cantitatea, volumul lichidului în vasele sanguine);

de rezervă, troficăde rezervă, trofică – proteinele alimentare. – proteinele alimentare.

Teoria polipeptidică a Teoria polipeptidică a structurii proteineistructurii proteinei

- propusă în 1902 de Emil Fişer - propusă în 1902 de Emil Fişer - Este: Proteinele sunt substanţele organice azotate, Este: Proteinele sunt substanţele organice azotate,

alcătuite din AA, legaţi în lanţuri prin legături peptidice, alcătuite din AA, legaţi în lanţuri prin legături peptidice, care posedă cel mai înnalt grad de complexitate, varietate care posedă cel mai înnalt grad de complexitate, varietate moleculară, şi care prezintă specificitate de specie, de moleculară, şi care prezintă specificitate de specie, de organ. Putem deduce principalele caracteristici ale organ. Putem deduce principalele caracteristici ale proteinelorproteinelor

conţinutul de Azot este destul de constant (în medie 16% conţinutul de Azot este destul de constant (în medie 16% din masa uscată).din masa uscată).

Prezenţa permanentă a componenţilor structurali – AAPrezenţa permanentă a componenţilor structurali – AA Prezenţa legăturilor peptidice între Prezenţa legăturilor peptidice între AAAA cu ajutorul cărora cu ajutorul cărora

se leagă înse leagă în LP LP Masa moleculară mare (de la 4-5 pînă la cîteva milioane Masa moleculară mare (de la 4-5 pînă la cîteva milioane

de Daltoni).de Daltoni). Organizarea structurală complicată.Organizarea structurală complicată.

Argumente experimentale ale teoriei Argumente experimentale ale teoriei polipeptidice :polipeptidice :

Eliberarea la hidroliză a unui număr esenţial de Eliberarea la hidroliză a unui număr esenţial de grupări funcţionale carboxilice şi aminice, care grupări funcţionale carboxilice şi aminice, care erau ocupate în formarea legăturii peptidice.erau ocupate în formarea legăturii peptidice.

Reacţia pozitivă cu biuretul – dovedeşte Reacţia pozitivă cu biuretul – dovedeşte prezenţa legăturii peptidice, alte reacţii de prezenţa legăturii peptidice, alte reacţii de culoare ca Ninhidrinică-dovedeşte prezenţa culoare ca Ninhidrinică-dovedeşte prezenţa alfa AA.alfa AA.

Analiza Rentgenostructurală a permis de a Analiza Rentgenostructurală a permis de a vedea repartiţia resturilor de AA din catena vedea repartiţia resturilor de AA din catena polipeptidică cît şi organizarea lor.polipeptidică cît şi organizarea lor.

Argumentarea de bază este posibilitatea de a Argumentarea de bază este posibilitatea de a sintetiza proteina, care posedă activitate sintetiza proteina, care posedă activitate biologică.biologică.

Gradele de organizare ale Gradele de organizare ale moleculei proteicemoleculei proteice

SStructuratructura: :

primară, primară, secundarăsecundară, , ttererţiarăţiară, , cuaternaracuaternara

AminoaciziiAminoacizii

sunt derivaţii acizilor carboxilici la care sunt derivaţii acizilor carboxilici la care un atom de H a fost substituit de grupa un atom de H a fost substituit de grupa aminică. aminică.

În funcţie de poziţia în care a avut loc În funcţie de poziţia în care a avut loc substituţia destingem alfa, beta,substituţia destingem alfa, beta, gama gama şi etc. AA. şi etc. AA.

2020 de de aminoacizi fundamentaliaminoacizi fundamentali proteinogeni sunt Alfa AA şi sunt de proteinogeni sunt Alfa AA şi sunt de linia L.linia L.

AA pot fi clasificaţi după AA pot fi clasificaţi după următoarele principii:următoarele principii:

După După structurastructura R lateral (în alifatici – R lateral (în alifatici – aromatici; substituiţi-nesubstituiţi; aromatici; substituiţi-nesubstituiţi; după acidul carboxilic, în care a fost după acidul carboxilic, în care a fost substituit atomul de H)substituit atomul de H)

În funcţie de În funcţie de proprietăţile fizico- proprietăţile fizico- chimicechimice (acizi, bazici şi neutri) (acizi, bazici şi neutri)

Şi clasificarea Şi clasificarea biologică biologică după gradul de după gradul de indespensibilitate al AA pentru indespensibilitate al AA pentru organismorganism

Structura primarăStructura primară prezintă componenţa şi succesiunea prezintă componenţa şi succesiunea

aminoacizilor din lanţul polipeptidic, aminoacizilor din lanţul polipeptidic, determinată genetic. determinată genetic.

Este stabilizată de legăturile Este stabilizată de legăturile peptidice covalente, care se peptidice covalente, care se formează la interacţiunea grupei formează la interacţiunea grupei --carboxilice a unui aminoacid cu carboxilice a unui aminoacid cu --aminogrupa următorului aminoacid. aminogrupa următorului aminoacid.

Structura primarăStructura primară

Proprietăţile legăturii Proprietăţile legăturii peptidice:peptidice:

este o legătură este o legătură covalentăcovalentă

coplanarea – toţi atomii coplanarea – toţi atomii grupelor peptidice se grupelor peptidice se află într-un singur planaflă într-un singur plan

2 forme de 2 forme de rezonanţă(ceto sau enol)rezonanţă(ceto sau enol)

poziţia trans a poziţia trans a subssubsttituienţilor în raport ituienţilor în raport cu leg C-Ncu leg C-N

capacitatea de a forma capacitatea de a forma legături de hidrogen legături de hidrogen (fiecare gr. peptidică (fiecare gr. peptidică poate forma 2 legături poate forma 2 legături de hidrogen)de hidrogen)

Principiile de descifrare a Principiile de descifrare a succesiunii succesiunii AAAA-etapele:-etapele:

hidroliza acidă a proteinelor cu determinarea hidroliza acidă a proteinelor cu determinarea calitativă şi cantitativă a calitativă şi cantitativă a AAAA..

determinarea determinarea AAAAr N şi C terminali. r N şi C terminali. LaLa determinarea determinarea AAAA N-terminal se utilizează: N-terminal se utilizează: -metoda Sandger (cu fluordinitrobenzol)-metoda Sandger (cu fluordinitrobenzol) - Edman (cu fenilizotiocianat)- Edman (cu fenilizotiocianat) - enzimatică (cu aminopeptidaza)- enzimatică (cu aminopeptidaza) -metoda cu dansil-metoda cu dansil Determinarea Determinarea AAAA C-terminal se efectuează prin: C-terminal se efectuează prin: MetodaMetoda chimică cu hidrazina (metoda Acabori) chimică cu hidrazina (metoda Acabori) enzimatică (carboxipeptidază)enzimatică (carboxipeptidază) reducători: NaBH4 sau LiBH4reducători: NaBH4 sau LiBH4

Principiile de descifrare a Principiile de descifrare a succesiunii succesiunii AAAA-etapele:-etapele:

hidroliza selectivă a hidroliza selectivă a proteinei prin proteinei prin doua doua metodele metodele diferite diferite (tripsina, chimotripsina, (tripsina, chimotripsina, pepsina) sau chimice pepsina) sau chimice (cu bromura cianidică) (cu bromura cianidică)

identificarea succesiunii identificarea succesiunii AAAA în fragmentele în fragmentele obţinute prin metoda obţinute prin metoda Edman.Edman.

deducereadeducerea structurii structurii primare prin primare prin suprapunerea suprapunerea segmentelor obţinute. segmentelor obţinute.

Metoda lui SanMetoda lui Sanddgerger

Metoda lui EdmanMetoda lui Edman

Metoda lui AcaboriMetoda lui Acabori

Orice dereglare a structurii Orice dereglare a structurii primare a proteinelor duce primare a proteinelor duce

afectarea proprietăţii biologice.afectarea proprietăţii biologice.

BUFET –BUKET BUFET –BUKET În anii 50 a fost descrisă În anii 50 a fost descrisă

structura primară a structura primară a hemoglobinei, ce constă hemoglobinei, ce constă dindin 600 resturi de AA şi 600 resturi de AA şi dacă în loc de acidul dacă în loc de acidul glutamic se include valina glutamic se include valina Hb devine mai nestabilă, Hb devine mai nestabilă, mai rău fixează O2 , este mai rău fixează O2 , este insolubilă şi duce la insolubilă şi duce la apariţia apariţia anemiei cu celule anemiei cu celule falciforme.falciforme.

Structura secundarăStructura secundară

reprezintă modul împachetării catenei reprezintă modul împachetării catenei polipeptidice într-o structură ordonată, polipeptidice într-o structură ordonată, datorită formării legăturii de H între datorită formării legăturii de H între grupele peptidice ale unei catene sau a grupele peptidice ale unei catene sau a catenelor învecinate. catenelor învecinate.

După configuraţie structura secundară După configuraţie structura secundară poate fi sub formă de poate fi sub formă de -elice, sau s -elice, sau s structurăstructură

În spaţiu molecula proteică tinde să ocupe În spaţiu molecula proteică tinde să ocupe o formă cu cea mai mică energie liberă.o formă cu cea mai mică energie liberă.

Particularităţile de baza Particularităţile de baza ale ale -spiralei:-spiralei:

orientată spre dreaptaorientată spre dreapta posedă simetrie elicoidală;posedă simetrie elicoidală; legăturile de hidrogen se legăturile de hidrogen se

formează între grupele formează între grupele peptidice ale primului şi ale peptidice ale primului şi ale celui de al patrulea rest de celui de al patrulea rest de aminoacid;aminoacid;

radicalii laterali ai aminoacizilor radicalii laterali ai aminoacizilor nu participă la formarea nu participă la formarea --spiralei şi sînt dispuşi în spiralei şi sînt dispuşi în exterior.exterior.

regularitatea şi identitatea regularitatea şi identitatea spirelor: îspirelor: înalţimea unei spire nalţimea unei spire constituie 0,54 nm constituie 0,54 nm (5,4 A)(5,4 A) şi şi cuprinde 3,6 resturi de cuprinde 3,6 resturi de aminoaciziaminoacizi (înălţimea unui (înălţimea unui aminoacid este de 0,15 nm sau aminoacid este de 0,15 nm sau 1,5 A)1,5 A). .

Periodicitatea regularităţii Periodicitatea regularităţii --spiralei este egală cu 5 spire spiralei este egală cu 5 spire sau cu 18 aminoacizi. Lungimea sau cu 18 aminoacizi. Lungimea unei perioade este de 2,unei perioade este de 2,88 nm. nm.

Aminoacizii ce diminuiează Aminoacizii ce diminuiează (împedică) formarea elicei:(împedică) formarea elicei:

PPrezenţa: rezenţa: prolineiprolinei (atomul de N nu are H şi nu e capabil să formeze (atomul de N nu are H şi nu e capabil să formeze

legături de hidrogen intracatenar – se formează o îndoire, o legături de hidrogen intracatenar – se formează o îndoire, o încovoiere în lanţ.încovoiere în lanţ.

radicalilor voluminoşiradicalilor voluminoşi ((Val, Asp) conferă o ((Val, Asp) conferă o strângere sterică a elicei)strângere sterică a elicei)

Ser, TreSer, Tre – – gr. OH pot forma punţi de H – pot servi ca factori gr. OH pot forma punţi de H – pot servi ca factori destabilizatoridestabilizatori

Glu, Liz, His, ArgGlu, Liz, His, Arg – – apar forţe electrostatice de apar forţe electrostatice de respingere sau atragererespingere sau atragere

-structură-structură

are configuraţia curbată, care se are configuraţia curbată, care se formează cu ajutorul legăturilor de formează cu ajutorul legăturilor de hidrogen intercatenare în limita unor hidrogen intercatenare în limita unor sectoare a aceluiaş lanţ polipeptidic sectoare a aceluiaş lanţ polipeptidic sau a lanţurilor alăturate.sau a lanţurilor alăturate.

Această structură se mai numeşte Această structură se mai numeşte structură în straturi pliante. structură în straturi pliante.

-structură poate fi de 2 tipuri:-structură poate fi de 2 tipuri: „„cross formă” – participă un singur cross formă” – participă un singur

lanţlanţ -structură completă – participă 2 -structură completă – participă 2

sau mai multe catene, care pot fi:sau mai multe catene, care pot fi: - paralele - paralele (N-terminaţiile catenelor (N-terminaţiile catenelor

polipeptidice sînt îndreptate în aceeaşi polipeptidice sînt îndreptate în aceeaşi direcţie)direcţie)

- antiparalele - antiparalele (N-terminaţiile sînt îndreptate în (N-terminaţiile sînt îndreptate în diferite direcţii).diferite direcţii).

distanţa între 2 resturi de aminoacizi distanţa între 2 resturi de aminoacizi este de 3,5 Aeste de 3,5 A

Structura terţiarăStructura terţiară reprezintă modul de împachetare a reprezintă modul de împachetare a LPLP în spaţiu în spaţiu

tridimensional. tridimensional. proteinele se împart în proteinele se împart în globulare şi fibrilareglobulare şi fibrilare.. se formează datorită interacţiunii dintre radicalii se formează datorită interacţiunii dintre radicalii

AAAA situaţi situaţi la distantala distanta. . Legăturile ce stabilizează structura terţiară:Legăturile ce stabilizează structura terţiară: Legăturile covalente:Legăturile covalente: -- disulfidice, disulfidice, - - pseudopeptidicepseudopeptidice - esterice- esterice Legăturile necovalenteLegăturile necovalente - de hidrogen,- de hidrogen, - ionice, - ionice, - - electrostaticeelectrostatice -- forţele Van der Waals forţele Van der Waals

DDomeniiomeniile:le:

– – reprezintă regiuni reprezintă regiuni compacte cu compacte cu organizarea terţiară organizarea terţiară specifică, relativ rigide, specifică, relativ rigide, separate între ele de separate între ele de segmente mai puţin segmente mai puţin organizate care permitorganizate care permit mişcareamişcarea unui domeniu unui domeniu în raport cu altul.în raport cu altul.

- sunt responsabile de - sunt responsabile de anumite funcţiianumite funcţii

- cu structuri şi proprietăţi - cu structuri şi proprietăţi similare sunt prezente similare sunt prezente în diferite proteineîn diferite proteine

Structura cuaternară a Structura cuaternară a proteinelorproteinelor::

- este caracteristică pentrueste caracteristică pentru proteine proteinelele alcătuite din mai multe alcătuite din mai multe LPLP((protomeri sau subunităţiprotomeri sau subunităţi))..

- reprezintă areprezintă asamblarea protomerilorsamblarea protomerilor în spaţiu în spaţiu (oligomer)(oligomer)Funcţia specifică a unei proteine oligomere se manifestă numai la Funcţia specifică a unei proteine oligomere se manifestă numai la

nivelul structurii cuaternare, protomeri separaţi sunt inactivi. nivelul structurii cuaternare, protomeri separaţi sunt inactivi. Legături care stabilizează structura cuaternară sunt legăturile Legături care stabilizează structura cuaternară sunt legăturile

slabe (de hidrogen, saline, forţe hidrofobe etc.). slabe (de hidrogen, saline, forţe hidrofobe etc.). Interacţiunile prin suprafeţe Interacţiunile prin suprafeţe complementare prezintă fenomenulcomplementare prezintă fenomenulde cooperare- primele interacţiuni de cooperare- primele interacţiuni favorizează formarea celorlalte.favorizează formarea celorlalte. Ex. molecula hemoglobinei constă Ex. molecula hemoglobinei constă din 4 protomeri.din 4 protomeri.

Proteinele fixatoare de CaProteinele fixatoare de Ca

sunt proteine ce posedă afinitate sunt proteine ce posedă afinitate majoră de legare a ionilor de Ca. Toate majoră de legare a ionilor de Ca. Toate aceste proteine conţin resturi de γ aceste proteine conţin resturi de γ carboxiglutamat de care se fixează carboxiglutamat de care se fixează ionii de Ca. γ carboxiglutamatul se ionii de Ca. γ carboxiglutamatul se formează din Glu sub acţiunea enzimei formează din Glu sub acţiunea enzimei (carboxilaza), care ca coenzimă are (carboxilaza), care ca coenzimă are vitamina K.vitamina K.

Exemple:Exemple: - colagenul- colagenul - calmodulina – o proteină mică ce - calmodulina – o proteină mică ce

posedă patru locusuri de fixare pentru posedă patru locusuri de fixare pentru ionii de Caionii de Ca

- factorii coagulării sângelui(II,VII,IX, - factorii coagulării sângelui(II,VII,IX, X)X)

- fosfolipaza C- fosfolipaza C

Colagenul:Colagenul: cea mai răspîndita proteină din organism.cea mai răspîndita proteină din organism. Este o proteină extracelulară, fibrilară, componenta Este o proteină extracelulară, fibrilară, componenta

majoră a ţesutului conjuctiv şi osos. majoră a ţesutului conjuctiv şi osos. În ţesutul conjuctiv În ţesutul conjuctiv ea oferă rezistenţă, iar în cel osos constituie carcasa ea oferă rezistenţă, iar în cel osos constituie carcasa organică a mineralizării. organică a mineralizării.

Particularităţile structurale:Particularităţile structurale:1. Fiecare al treilea aminoacid din catenă este prezentat 1. Fiecare al treilea aminoacid din catenă este prezentat

prin glicină (30%)prin glicină (30%)2. Fiecare al patrulea - prin prolină şi hidroxiprolină (25%)2. Fiecare al patrulea - prin prolină şi hidroxiprolină (25%)3. Conţine 10% alanină3. Conţine 10% alanină4. Conţine hidroxilizină4. Conţine hidroxilizină5. Conţinutul tioaminoacizilor şi tirozinei este redus5. Conţinutul tioaminoacizilor şi tirozinei este redus Se deosebesc cinci feluri de lanţuri primare: Se deosebesc cinci feluri de lanţuri primare: 1I, 1I, 1II, 1II,

1III, 1III, 1IV, 1IV, 2. Prin combinarea lor se formează 4 tipuri 2. Prin combinarea lor se formează 4 tipuri principale de colagen.principale de colagen.

Colagenul:Colagenul: Structura primarăStructura primară prezintă o catenă prezintă o catenă

polipeptidică curbată alcătuită din polipeptidică curbată alcătuită din circa 1000 resturi de aminoacizi.circa 1000 resturi de aminoacizi.

Structura secundară Structura secundară reprezintă alfa reprezintă alfa catene spiralate răsucite spre stânga catene spiralate răsucite spre stânga

3 alfa catene spiralate, răsucite spre 3 alfa catene spiralate, răsucite spre stânga formează tropocolagenul. stânga formează tropocolagenul. Tropocolagenul este subunitatea Tropocolagenul este subunitatea structurală a colagenului. structurală a colagenului.

Structura cuaternarăStructura cuaternară: aşezarea : aşezarea subunităţilor de tropocolagen sub subunităţilor de tropocolagen sub formă de trepte, fiecare moleculă formă de trepte, fiecare moleculă fiind deplasată cu ¼ din lungime faţă fiind deplasată cu ¼ din lungime faţă de moleculele vecine. Monomerii sunt de moleculele vecine. Monomerii sunt legaţi stabil prin legături covalente legaţi stabil prin legături covalente încrucişate inter şi intramoleculare, încrucişate inter şi intramoleculare, care le conferă microfibrilelor care le conferă microfibrilelor rezistenţă mecanică. Prin asocierea rezistenţă mecanică. Prin asocierea microfibrilelor se formează fibrilele, microfibrilelor se formează fibrilele, iar din ele - fibra de colagen. iar din ele - fibra de colagen.

Colagenul este proteina care activ Colagenul este proteina care activ fixează ionii de Ca2+.fixează ionii de Ca2+.

Clasificarea contemporană a Clasificarea contemporană a proteinelor.proteinelor.

Savanţii M.Levitt şi C.Chiothia (1970) examinînd Savanţii M.Levitt şi C.Chiothia (1970) examinînd structura proteinelor le-au devizat în 5 clase structura proteinelor le-au devizat în 5 clase (fiecare clasă diferă după prezenţa şi poziţia α-(fiecare clasă diferă după prezenţa şi poziţia α-spiralei şi β-structurii).spiralei şi β-structurii).

Proteine ce conţin 100% α-elice, formînd o Proteine ce conţin 100% α-elice, formînd o structură globulară;structură globulară;

Proteine ce conţin β-structură şi, de regulă, sunt Proteine ce conţin β-structură şi, de regulă, sunt alcătuite din două straturi antiparalele sau situate alcătuite din două straturi antiparalele sau situate în forme “butoiaşe”;în forme “butoiaşe”;

Proteine ce conţin atît α cît şi β componente;Proteine ce conţin atît α cît şi β componente; Proteine ce înglobează α/ β segmente alternate în Proteine ce înglobează α/ β segmente alternate în

structura secundară, formînd structura terţiară cu structura secundară, formînd structura terţiară cu centrul β şi încercuite de α-spirale;centrul β şi încercuite de α-spirale;

Proteine neorganizate cu structura secundară Proteine neorganizate cu structura secundară evidenţiată nesemnificativ.evidenţiată nesemnificativ.

După dinamica După dinamica domeniilor structuraledomeniilor structurale

Proteine cu domenii rigide, imobile, Proteine cu domenii rigide, imobile, dure, unite prin segmente mari, dure, unite prin segmente mari, flexibile, ce le permit fluctuaţii în flexibile, ce le permit fluctuaţii în diapazon larg;diapazon larg;

Proteine cu domenii rigide, dure, unite Proteine cu domenii rigide, dure, unite prin porţiuni mici, denumite “balama” prin porţiuni mici, denumite “balama” cu o circulaţie mai redusă;cu o circulaţie mai redusă;

Proteine unde domeniile au roluri Proteine unde domeniile au roluri diverse – folosesc flexibilitatea pentru diverse – folosesc flexibilitatea pentru asigurarea unor funcţii.asigurarea unor funcţii.

Proteinele simple Proteinele simple (holoproteine)(holoproteine)

- - HistoneleHistonele -localizate în nucleu, conţin aminoacizi -localizate în nucleu, conţin aminoacizi bazici pînă la 30% (Arg, Liz). Au sarcina pozitivă, sunt bazici pînă la 30% (Arg, Liz). Au sarcina pozitivă, sunt legate electrostatic cu acizii nucleici. Funcţia: iau parte legate electrostatic cu acizii nucleici. Funcţia: iau parte la reglarea metabolică a activităţii genomului, funcţie la reglarea metabolică a activităţii genomului, funcţie structurală structurală

- Albuminele şi globulinele prezintă masa principală a Albuminele şi globulinele prezintă masa principală a proteinelor sanguine, a lactatelor, masei musculare. proteinelor sanguine, a lactatelor, masei musculare. Raportul albumine-globuline rămîne constant: 1,5 – 2,3. Raportul albumine-globuline rămîne constant: 1,5 – 2,3.

- AlbumineleAlbuminele – masă moleculară mică, PI 4,7, sarcină – masă moleculară mică, PI 4,7, sarcină negativă, sunt solubile în apă. Rolul: determină negativă, sunt solubile în apă. Rolul: determină presiunea oncotică, participă la transportul substanţelor.presiunea oncotică, participă la transportul substanţelor.

- - GlobulineleGlobulinele - masă moleculară mai mare ca - masă moleculară mai mare ca albuminele, au caracter acid (PI – 6 -7,3), conţin în albuminele, au caracter acid (PI – 6 -7,3), conţin în cantitate mare Glu, se dizolvă în soluţii saline slabe, dar cantitate mare Glu, se dizolvă în soluţii saline slabe, dar nu în apă.nu în apă.

Rolul imunologic: sintetizează anticorpi.Rolul imunologic: sintetizează anticorpi. Protaminele,Protaminele, prolaminele, glutelineleprolaminele, glutelinele

Proteinele conjugate Proteinele conjugate (Proteide):(Proteide):

NucleoproteineNucleoproteine CromoproteineCromoproteine FosfoproteineFosfoproteine LipoproteineLipoproteine MetaloproteineMetaloproteine GlicoproteineGlicoproteine

NucleoproteineleNucleoproteinele

compuse din:compuse din: 1- proteine 1- proteine (histonele, bogate în Arg şi (histonele, bogate în Arg şi

Liz.)Liz.)

2 - acizi nucleici. 2 - acizi nucleici.

Rol: constituie baza moleculară a unor Rol: constituie baza moleculară a unor procese biochimice fundamentale ca: procese biochimice fundamentale ca: stocarea, transmiterea şi exprimarea stocarea, transmiterea şi exprimarea informaţiei genetice, biosinteza informaţiei genetice, biosinteza proteinelor, diviziunea celulară.proteinelor, diviziunea celulară.

Cromoproteinele:Cromoproteinele:

– – compuse din proteină şi partea neproteică compuse din proteină şi partea neproteică colorată.colorată.

- Sunt porfirinice şi neporfirinice- Sunt porfirinice şi neporfirinice Reprezentanţii: clorofila, hemoproteidele Reprezentanţii: clorofila, hemoproteidele

(Hb), sistemul de citocromi, catalaza, (Hb), sistemul de citocromi, catalaza, peroxidaza.peroxidaza.

Rolul:Rolul: 1. participă în fotosinteză1. participă în fotosinteză 2. transportul oxigenului şi CO22. transportul oxigenului şi CO2 3. reacţiile de oxido-reducere3. reacţiile de oxido-reducere 4. senzaţiile de lumină şi culoare4. senzaţiile de lumină şi culoare

FosfoproteineleFosfoproteinele: : proteine + proteine + acidul fosforic (legate prin acidul fosforic (legate prin legături esterice- de legături esterice- de hidroxiaminoacizi Ser, Tre )hidroxiaminoacizi Ser, Tre ) Reprezentanţi: cazeinogenul (proteina Reprezentanţi: cazeinogenul (proteina

laptelui), vitelina, vitelenina (din laptelui), vitelina, vitelenina (din gălbenuşul de ou), ihtulina (din icre de gălbenuşul de ou), ihtulina (din icre de peşte).peşte).

Rolul:Rolul:

- servesc ca material energetic, plastic în - servesc ca material energetic, plastic în porocesul de embriogeneză şi creştere porocesul de embriogeneză şi creştere postnatalăpostnatală

- alimentar- alimentar

Lipoproteine Lipoproteine - - proteine + proteine + lipide (fosfolipide, TAG, lipide (fosfolipide, TAG, colesterol)colesterol) Rolul: Rolul: Reprezintă constituienţi structurali ai celulelorReprezintă constituienţi structurali ai celulelor intervin în permeabilitatea biomembranelorintervin în permeabilitatea biomembranelor furnizează energiafurnizează energia participă la transportul prin sânge şi limfă a unor participă la transportul prin sânge şi limfă a unor

substanţe liposolubile (vitaminele liposolubile A, D, E, substanţe liposolubile (vitaminele liposolubile A, D, E, K, unii hormoni, unele medicamente)K, unii hormoni, unele medicamente)

în plasma sanguină lipoproteinele(LP) se diferenţiază în plasma sanguină lipoproteinele(LP) se diferenţiază în 4 fracţiuni pe baza densităţii lor:în 4 fracţiuni pe baza densităţii lor:

– – chilomicronii (d mai mică ca 0,95)chilomicronii (d mai mică ca 0,95) - LP cu densitate foarte mică (VLDL) (d mai mică ca - LP cu densitate foarte mică (VLDL) (d mai mică ca

1,006)1,006) - cu densitate mică (LDL) (d mai mică ca 1,065)- cu densitate mică (LDL) (d mai mică ca 1,065) - cu densitate mare (HDL) (d mai mică ca 1,2)- cu densitate mare (HDL) (d mai mică ca 1,2)

Glicoproteinele – Glicoproteinele – proteine + proteine + glucidică (glucozamină, glucidică (glucozamină, galactozamină, a. hialuronic, galactozamină, a. hialuronic, glucozaminglicani)glucozaminglicani) Rolul:Rolul: sunt constituienţi plastici ai celulei, intră în sunt constituienţi plastici ai celulei, intră în

componenţa membranelor biologicecomponenţa membranelor biologice au rol de protecţie a mucoaselor au rol de protecţie a mucoaselor

gastrointestinale, ale aparatului respirator şi gastrointestinale, ale aparatului respirator şi urogenital faţă de acţiunea enzimelor urogenital faţă de acţiunea enzimelor proteolitice, a unor compuşi chimici sau proteolitice, a unor compuşi chimici sau agenţi mecaniciagenţi mecanici

sunt inhibitori ai aglutinării hematiilorsunt inhibitori ai aglutinării hematiilor sunt componente specifice de grup sanguinsunt componente specifice de grup sanguin participă în reacţiile imunologiceparticipă în reacţiile imunologice

Metaloproteine: Metaloproteine: proteină proteină +metal (Fe, Cu, Zn, Mg)+metal (Fe, Cu, Zn, Mg) Exemple: Hb- conţine Fe: transportul gazelorExemple: Hb- conţine Fe: transportul gazelor Feritina – conţine Fe, localizată în ficat, Feritina – conţine Fe, localizată în ficat,

constituie rezerva, depozitul de Fe din organismconstituie rezerva, depozitul de Fe din organism Transferina – conţine Fe, Cu şi Zn, se află în Transferina – conţine Fe, Cu şi Zn, se află în

plasma sanguină, transportă Fe în oprganismplasma sanguină, transportă Fe în oprganism Mioglobina – conţine Fe, se află în muşchi, rol de Mioglobina – conţine Fe, se află în muşchi, rol de

transportor şi rezervor al oxigenului în muşchitransportor şi rezervor al oxigenului în muşchi Ceruloplasmina – conţine Cu, se află în plasma Ceruloplasmina – conţine Cu, se află în plasma

sanguină, transportor al Cu în organism şi sanguină, transportor al Cu în organism şi acţiune oxidazică asupra vitaminei C.acţiune oxidazică asupra vitaminei C.

Peptidele active:Peptidele active:

Endotelinele – Endotelinele – o familie de peptide noi cu o familie de peptide noi cu activitate biologică activă deosebită. În anul activitate biologică activă deosebită. În anul 1988 Yangisana au obţinut din cultura 1988 Yangisana au obţinut din cultura endoteliului vascular un peptid cu efect biologic endoteliului vascular un peptid cu efect biologic pronunţat numit endotelina (ET).pronunţat numit endotelina (ET).

ET- sunt cei mai efectivi factori vasoactivi.ET- sunt cei mai efectivi factori vasoactivi. ClasificareClasificare: deosebim ET1, ET2, ET3 (izoforme). : deosebim ET1, ET2, ET3 (izoforme).

Deosebirile între ele:Deosebirile între ele: sunt codificate de gene diferitesunt codificate de gene diferite sunt expresate în mod diferit în ţesut vascular.sunt expresate în mod diferit în ţesut vascular. Et-1 şi ET2 – sunt vasoconstrictori puterniciEt-1 şi ET2 – sunt vasoconstrictori puternici Structură: ET1 Structură: ET1 un peptid biciclic format din 21 un peptid biciclic format din 21

aminoacizi.aminoacizi.

Sinteza şi degradarea:Sinteza şi degradarea:

Sinteză: trei etape:Sinteză: trei etape: hidroliza proteolitică a preproendotelinei (92 hidroliza proteolitică a preproendotelinei (92

a/a) sub acţiunea convertazei 1 – cu formare a/a) sub acţiunea convertazei 1 – cu formare de endotelină (40 a/a).de endotelină (40 a/a).

hidroliza capătului C terminal (– 2 a/a) sub hidroliza capătului C terminal (– 2 a/a) sub acţiunea carboxipeptidazeiacţiunea carboxipeptidazei

sub acţiunea convertazei 2 proendotelina sub acţiunea convertazei 2 proendotelina trece în endotelină (21 a/a).trece în endotelină (21 a/a).

Degradarea:Degradarea: 2 enzime 2 enzime metaloendopeptidază cu PH optim de 5,5metaloendopeptidază cu PH optim de 5,5 endotelinază (serinproteinaza)endotelinază (serinproteinaza)

EndotelineleEndotelinele Acţiune:Acţiune: 2 tipuri de receptori: ET-A şi ET-B – situaţi nu 2 tipuri de receptori: ET-A şi ET-B – situaţi nu

numai în endoteliul vaselor ci şi în rinichi, plămîni, numai în endoteliul vaselor ci şi în rinichi, plămîni, suprarenale, ţesut nervos.suprarenale, ţesut nervos.

ET-A –receptorii + structurile fixatoare de G proteină - ET-A –receptorii + structurile fixatoare de G proteină - mediază constricţia vaselor. Funcţia ET-B receptorilor e mediază constricţia vaselor. Funcţia ET-B receptorilor e cuplată cu activarea fosfolipazei C şi A2, majorarea nivelului cuplată cu activarea fosfolipazei C şi A2, majorarea nivelului de Ca intracelular – cu majorarea intensivă a prostaciclinei de Ca intracelular – cu majorarea intensivă a prostaciclinei şi/sau tromboxanului A2 – ceea ce conduce atât la şi/sau tromboxanului A2 – ceea ce conduce atât la constricţia cât şi dilatarea vaselor. constricţia cât şi dilatarea vaselor.

Rolul:Rolul: reglează tonusul vaselor şi în general cardiohemodinamicareglează tonusul vaselor şi în general cardiohemodinamica participă în patogenia HTA esenţialeparticipă în patogenia HTA esenţiale ET-1 şi ET-3 – posedă efecte neurologice (în ţesutul nervos ET-1 şi ET-3 – posedă efecte neurologice (în ţesutul nervos

intensifică sinteza fosfoinozitolfosfatului), provoacă intensifică sinteza fosfoinozitolfosfatului), provoacă modificări în reacţiile de comportare, efect central modificări în reacţiile de comportare, efect central cardiorespirator.cardiorespirator.

reglează starea funcţională a endoteliului, stratului intim reglează starea funcţională a endoteliului, stratului intim arterial şi venos din diferite vasearterial şi venos din diferite vase