Chimie Dentara

8/22/2019 Chimie Dentara

1/148

1


2/148

1 AMINOACIZII .....................................................................................................10

1.1 CLASIFICAREAAMINOACIZILOR.....................................................................................11

1.1 CLASIFICAREA AMINOACIZILOR..........................................................................111.1.1 Aminoacizii proteinogeni........................................................................................11

1.1.1.1 Aminoacizii cu radicali nepolari.....................................................................11

1.1.1.1 AMINOACIZII CU RADICALI NEPOLARI........................................................11

1.1.1.2 Aminoacizii cu radicali polari.........................................................................13

1.1.1.2 AMINOACIZII CU RADICALI POLARI.............................................................13

1.1.2 Aminoacizi necodificai genetic, care intr n structura unor proteine.................16

1.1.3 Aminoacizi necodificai genetic, care nu intr n structura proteinelor. ..............17

1.2 PROPRIETILEAMINOACIZILOR....................................................................................18

1.2 PROPRIETILE AMINOACIZILOR.......................................................................18

1.2.1 Stereoizomeria i proprietile optice. ..................................................................18

1.2.2 Proprietile acido-bazice......................................................................................20

1.2.3 Proprieti chimice ale aminoacizilor ...................................................................22

1.2.3.1 Reaciile gruprii carboxil...............................................................................22

1.2.3.1 REACIILE GRUPRII CARBOXIL..................................................................22

1.2.3.2 Reaciile specifice radicalilor..........................................................................22

1.2.3.2 REACIILE SPECIFICE RADICALILOR..........................................................22

1.2.3.3 Reaciile gruprii amino...................................................................................23

1.2.3.3 REACIILE GRUPRII AMINO...........................................................................23

2 PEPTIDELE........................................................................................................................24

2.1 EXEMPLEDEPEPTIDE.....................................................................................................24

2.1 EXEMPLE DE PEPTIDE...............................................................................................24

2.2 PROPRIETILEPEPTIDELOR...........................................................................................26

2Cuprins


3/148

2.2 PROPRIETILE PEPTIDELOR................................................................................26

3 PROTEINELE....................................................................................................................26

3.1 STRUCTURAPROTEINELOR. NIVELEDEORGANIZAREASTRUCTURAL .........................27

3.1 STRUCTURA PROTEINELOR. NIVELE DE ORGANIZAREA STRUCTURAL

...................................................................................................................................................27

3.1.1 Structura primar a proteinelor. ..........................................................................28

3.1.2 Structura secundar a proteinelor..........................................................................32

3.1.2.1 Structura helix.............................................................................................33

3.1.2.1 STRUCTURA HELIX..........................................................................................333.1.2.2 Structura pliat .......................................................................................33

3.1.2.2 STRUCTURA PLIAT ...................................................................................333.1.2.3 Structurile secundare non-repetitive ...............................................................34

3.1.2.3 STRUCTURILE SECUNDARE NON-REPETITIVE ..........................................34

3.1.2.4 Conformaiile colagenului i elastinei.............................................................34

3.1.2.4 CONFORMAIILE COLAGENULUI I ELASTINEI.......................................34

3.1.3 Structura teriar a proteinelor..............................................................................38

3.1.3.1 Studiul structurii teriare cu raze X..................................................................38

3.1.3.1 STUDIUL STRUCTURII TERIARE CU RAZE X.............................................38

3.1.3.2 Forele stabilizatoare ale structurii teriare.......................................................39

3.1.3.2 FORELE STABILIZATOARE ALE STRUCTURII TERIARE.....................39

3.1.3.3 Denaturarea proteinelor....................................................................................40

3.1.3.3 DENATURAREA PROTEINELOR.........................................................................40

3.1.4 Structura cuaternar a proteinelor. ......................................................................41

3.2 SEPARAREAPROTEINELOR..............................................................................................41

3.2 SEPARAREA PROTEINELOR.....................................................................................41

3


4/148

3.2.1 Extracia din celule.................................................................................................41

3.2.2 Solubilitatea proteinelor.........................................................................................42

3.2.3 Gel-filtrarea, dializa i cromatografia de afinitate................................................42

3.2.4 Separarea proteinelor ca polielectrolii.................................................................43

4 ACIZII NUCLEICI ............................................................................................................45

4.1 NUCLEOBAZE,NUCLEOZIDEINUCLEOTIDE. DERIVAI.................................................45

4.1 NUCLEOBAZE, NUCLEOZIDE I NUCLEOTIDE. DERIVAI.............................45

4.1.1 Nucleobaze..............................................................................................................45

4.1.2 Nucleozidele............................................................................................................46

4.1.3 Nucleotidele............................................................................................................47

4.2 STRUCTURAPRIMARAACIZILORNUCLEICI. ...............................................................48

4.2 STRUCTURA PRIMAR A ACIZILOR NUCLEICI. ...............................................48

4.3 CONFORMAIILE ADN. .................................................................................................51

4.3 CONFORMAIILE ADN. .............................................................................................51

4.3.1 Forele stabilizatoare ale conformaiei ADN.........................................................52

4.3.2 Denaturarea acizilor nucleici.................................................................................52

4.4 PROIECTUL GENOMULUMAN......................................................................................53

4.4 PROIECTUL GENOMUL UMAN.............................................................................53

5 CROMOPROTEINELE.....................................................................................................55

5.1 IMPORTANACROMOPROTEINELOR................................................................................55

5.1 IMPORTANA CROMOPROTEINELOR..................................................................55

5.2 STRUCTURILEMIOGLOBINEIIHEMOGLOBINEI..............................................................56

5.2 STRUCTURILE MIOGLOBINEI I HEMOGLOBINEI..........................................56

5.3 OXIGENAREAMIOGLOBINEIIHEMOGLOBINEI..............................................................58

5.3 OXIGENAREA MIOGLOBINEI I HEMOGLOBINEI............................................58

5.3.1 Efectul Bohr............................................................................................................61

4


5/148

5.3.2 2,3-difosfoglicerat (2,3-DPG), efector alosteric al hemoglobinei. .......................62

5.4 DERIVAIIHEMOGLOBINEI.............................................................................................63

5.4 DERIVAII HEMOGLOBINEI.....................................................................................63

5.4.1 Oxihemoglobina. ....................................................................................................63

5.4.2 Carbaminohemoglobina. .......................................................................................63

5.4.3 Carboxihemoglobina. ............................................................................................64

5.4.4 Methemoglobina. ...................................................................................................64

5.4.5 Glicohemoglobina (HbA1c). ..................................................................................64

6 GLUCIDELE.......................................................................................................................65

6.1 ASPECTEGENERALE ......................................................................................................65

6.1 ASPECTE GENERALE .................................................................................................65

6.2 MONOZAHARIDELE.........................................................................................................66

6.2 MONOZAHARIDELE....................................................................................................66

6.2.1 Stereoizomerie........................................................................................................66

6.2.2 Forme ciclice ale monozaharidelor........................................................................69

6.2.3 Derivaii monozaharidelor ....................................................................................70

6.2.3.1 Condensarea cu alcooli....................................................................................70

6.2.3.1 CONDENSAREA CU ALCOOLI.............................................................................70

6.2.3.2 Oxidarea i reducerea monozaharidelor...........................................................70

6.2.3.2 OXIDAREA I REDUCEREA MONOZAHARIDELOR.....................................70

6.2.3.3 Ali derivai ai glucidelor.................................................................................71

6.2.3.3 ALI DERIVAI AI GLUCIDELOR......................................................................716.3 DIZAHARIDEIPOLIZAHARIDE.......................................................................................72

6.3 DIZAHARIDE I POLIZAHARIDE.............................................................................72

7 LIPIDELE............................................................................................................................78

7.1 LIPIDE, GENERALITIIIMPORTANABIOLOGIC ......................................................78

5


6/148

7.1 LIPIDE, GENERALITI I IMPORTANA BIOLOGIC ..................................78

7.2 TRIGLICERIDELE.............................................................................................................79

7.2 TRIGLICERIDELE........................................................................................................79

7.3 FOSFOGLICERIDELE........................................................................................................80

7.3 FOSFOGLICERIDELE..................................................................................................80

7.4 SFINGOLIPIDELE..............................................................................................................83

7.4 SFINGOLIPIDELE.........................................................................................................83

7.5 STEROIZII........................................................................................................................84

7.5 STEROIZII.......................................................................................................................847.6 PROSTAGLANDINELE.......................................................................................................85

7.6 PROSTAGLANDINELE.................................................................................................85

7.7 LIPOPROTEINELE.............................................................................................................86

7.7 LIPOPROTEINELE........................................................................................................86

8 VITAMINELE.....................................................................................................................87

8.1 GENERALITI................................................................................................................87

8.1 GENERALITI.............................................................................................................87

8.2 VITAMINEHIDROSOLUBILE.............................................................................................89

8.2 VITAMINE HIDROSOLUBILE....................................................................................89

8.2.1 Vitamina B1-Tiamina..............................................................................................89

8.2.2 Acizii lipoici, acizi tioctici......................................................................................91

8.2.3 Acidul pantotenic ...................................................................................................93

8.2.4 Nicotinamida, vitamina PP.....................................................................................94

8.2.5 Riboflavina, vitamina B2........................................................................................96

8.2.6 Piridoxina, vitamina B6..........................................................................................98

8.2.7 Biotina, vitamina B7 ............................................................................................100

8.2.8 Acidul folic............................................................................................................102

6


7/148

8.2.9 Ciancobalamina, vitamina B12............................................................................104

8.2.10 Acidul ascorbic, vitamina C ..............................................................................105

8.3 VITAMINELIPOSOLUBILE..............................................................................................108

8.3 VITAMINE LIPOSOLUBILE......................................................................................108

8.3.1 Vitaminele A..........................................................................................................108

8.3.2 Vitaminele D ........................................................................................................109

8.3.3 Vitaminele E..........................................................................................................112

8.3.4 Vitaminele K.........................................................................................................113

8.3.5 Vitaminele F..........................................................................................................115

9 COMPOZIIA CHIMIC A DINILOR......................................................................118

9.1 SMALUL......................................................................................................................118

9.1 SMALUL......................................................................................................................118

9.1.1 Constituenii anorganici ai smalului...................................................................118

9.1.2 Constituenii organici ai smalului ......................................................................124

9.2 DENTINA.......................................................................................................................125

9.2 DENTINA.......................................................................................................................125

9.2.1 Constituenii anorganici ai dentinei.....................................................................125

9.2.2 Constituenii organici ai dentinei.........................................................................125

9.3 CEMENTUL....................................................................................................................126

9.3 CEMENTUL...................................................................................................................126

9.4 PULPA...........................................................................................................................127

9.4 PULPA.............................................................................................................................127

9.4.1 Constituenii anorganici ai pulpei........................................................................127

9.4.2 Constituenii organici ai pulpei............................................................................127

10 MINERALIZAREA CEMENTULUI DENTINEI I MINERALIZAREA

SMAULUI...........................................................................................................................128

10.1 CALCIFIEREACEMENTULUIIADENTINEI.................................................................128

7


8/148

10.1 CALCIFIEREA CEMENTULUI I A DENTINEI..................................................128

10.2 CALCIFIEREASMALULUI...........................................................................................132

10.2 CALCIFIEREA SMALULUI...................................................................................132

11 PROCESULUI DE FORMARE A DINILOR...........................................................133

12 CHIMIA SALIVEI..........................................................................................................133

12.1 COMPOZIIACHIMICASALIVEI................................................................................134

12.1 COMPOZIIA CHIMIC A SALIVEI.....................................................................134

12.2 COMPUIIANORGANICI...............................................................................................134

12.2 COMPUII ANORGANICI........................................................................................134

12.3 COMPUIIORGANICI...................................................................................................134

12.3 COMPUII ORGANICI.............................................................................................134

12.4 PROPRIETILESALIVEI.............................................................................................135

12.4 PROPRIETILE SALIVEI.....................................................................................135

13 NOIUNI DE BAZ ALE CHIMIEI POLIMERILOR ORGANICI.......................136

13.1 GENERALITI ...........................................................................................................136

13.1 GENERALITI ........................................................................................................136

13.2 REACIIDEFORMAREAPOLIMERILOR.......................................................................137

13.2 REACII DE FORMARE A POLIMERILOR.........................................................137

13.2.1 Reacia de polimerizare......................................................................................137

13.2.1.1 Polimerizarea prin mecanism radicalic........................................................138

13.2.1.1 POLIMERIZAREA PRIN MECANISM RADICALIC.....................................138

13.2.1.2 Polimerizarea prin mecanism ionic..............................................................140

13.2.1.2 POLIMERIZAREA PRIN MECANISM IONIC................................................140

13.2.2 Reacia de policondensare..................................................................................141

8


9/148

13.3 CONCEPTULDEPOLIMERIIONICI................................................................................143

13.3 CONCEPTUL DE POLIMERI IONICI....................................................................143

14 CIMENTURI FOLOSITE N MEDICINA DENTAR..............................................144

14.1 CIMENTURILEFOSFATDEZINC...................................................................................144

14.1 CIMENTURILE FOSFAT DE ZINC.........................................................................144

14.2 CIMENTURILESILICAT................................................................................................144

14.2 CIMENTURILE SILICAT.........................................................................................144

14.3 CIMENTURILEOXIDDEZINC/EUGENOL......................................................................145

14.3 CIMENTURILE OXID DE ZINC/EUGENOL........................................................145

14.4 CIMENTURIPOLICARBOXILATDEZINC.......................................................................146

14.4 CIMENTURI POLICARBOXILAT DE ZINC.........................................................146

14.5 CIMENTURIIONOMEREDESTICL..............................................................................148

14.5 CIMENTURI IONOMERE DE STICL..................................................................148

15 AMALGAMELE.............................................................................................................151

15.1 GENERALITI............................................................................................................151

15.1 GENERALITI.........................................................................................................151

15.2 PILITURA.....................................................................................................................152

15.2 PILITURA....................................................................................................................152

15.3 PARTICULESFERICE....................................................................................................152

15.3 PARTICULE SFERICE..............................................................................................152

15.4 STRUCTURAIFENOMENULDEPRIZ........................................................................152

15.4 STRUCTURA I FENOMENUL DE PRIZ...........................................................152

15.4.1 Mecanismul de priz al amalgamelor cu coninut redus de cupru....................153

15.4.2 Mecanismul de priz al amalgamelor cu coninut crescut de cupru..................154

9


10/148

I. CHIMIA BIOMOLECULELOR

1 AMINOACIZII

n natur exist mai mult de o sut de aminoacizi, dar acest

capitol se va limita la caracterizarea a unui sfert din acetia care sunt cei

mai importani n biologia mamiferelor i bacteriilor. Dintre acetia toi

sunt constitueni ai proteinelor, cu excepia a patru sau cinci. Toiaminoacizii care formeaz proteinele au gruparea NH2 legat de

atomul de carbon alturat gruprii COOH. Din acest motiv aceti

aminoacizi se numesc aminoacizi (atomii de carbon sunt denumii

, , , , etc. ncepnd cu carbonul de care se leag gruparea COOH

10

COOH

H

C

C

C

C

H2N


11/148

1.1Clasificarea aminoacizilor

O clasificare fcut n funcie de structura chimic mparte aminoacizii n 6 clase:

monoamino-monocarboxilici, diamino-monocarboxilici, monoamino-dicarboxilici,

hidroxiamino-acizi, tioamino-acizi i ciclici. Cea mai utilizat clasificare a celor 20 deaminoacizi proteinogeni ine cont de polaritatea radicalilor R ai acestora. Utilitatea acestei

clasificri rezid din tendina proteinelor aflate n soluie apoas s adopte acele conformaii

(aranjamente spaiale ale atomilor constitueni) n care radicalii hidrofili (polari) se orienteaz

n aa fel nct s fie hidratai, iar radicalii hidrofobi ( nepolari) se orienteaz astfel nct s

exclud contactul lor cu moleculele de ap.

1.1.1 Aminoacizii proteinogeni.

Analiza unui mare numr de proteine a artat c ele sunt compuse din resturile a 20 de

aminoacizi care particip la biosinteza lor. Aceti aminoacizi se numesc proteinogeni sau

"standard". Cu excepia prolinei toi ceilali sunt -aminoacizi avnd structura general R-

CH(NH2)COOH. Cu excepia glicinei, dup cum rezult din structura generat, la toi ceilali

aminoacizi atomul de C este asimetric.

1.1.1.1 Aminoacizii cu radicali nepolari.

1. Glicina; Gly; G; Acid aminoacetic. Numit i glicocol acest aminoacid

are cel mai mic radical, un atom de hidrogen. Glicina constituie o treime din

radicalii aminoacizilor din structura colagenului i a gelatinei care este produs

al hidrolizei pariale a colagenului. Organismul sintetizeaz glicina i, n afara

biosintezei proteinelor, ea servete la sinteza srurilor biliare primare, a bazelor purinice .a.

Glicina este un neurotransmitor inhibitor. Ea particip la detoxifierile hepatice. Datorit

volumului su mic, radicalul opune cea mai mic piedic steric pentru radicalii vecini,

particularitate important pentru stabilitatea moleculei de colagen.

2. Alanina; Ala; A; Acid -aminopropionic. Cu excepia prolinei toi

aminoacizii proteinogeni pot fi considerai ca derivai ai alaninei. Organismul

sintetizeaz alanina iar prin transformrile pe care le sufer n celul, ea face

legtura dintre metabolismul proteic i glucidic.

3. Valina; Val; V; Acid -aminoizovalerianic. Ovalbumina,

cazeina i globulinele sanguine sunt proteine bogate n valin. n cursul

evoluiei lor anumite forme de via au pierdut capacitatea de sintez a

11

H C

NH3+

COO-

H

H C

NH3+

COO-

CH3

H C

NH3+

COO-

CH

CH3

CH3


12/148

unor aminoacizi. Omul nu poate sintetiza valina i prin urmare ea este indispensabil n

alimentaia lui. Din acest motiv valina se numete aminoacid esenial. Aminoacizii pe care

organismul uman i poate sintetiza n suficient cantitate pentru a acoperi necesitile

organismului se numesc neeseniali. Aminoacizii a cror biosintez nu acoper necesitile se

numesc semieseniali.

4. Leucina; Leu; L; Acid -aminoizocaproic. Este prezent

n cantiti nsemnate n structura globulinelor. Leucina este un

aminoacid esenial organismul fiind capabil s o transforme n

compui numii corpi cetonici. Are o mic solubilitate n ap. n

smalul incisivilor centrali, de la ftul uman s-a reuit izolarea leucinei n cantiti apreciabile.

Leucin s-a identificat i ntr-un peptid izolat din smalul imatur de bovine.

5. Izoleucina; Ile; I; Acid -metil-,-aminovalerianic. Este un izomer de caten al

leucinei, aminoacid esenial care ca i leucina are o mic

solubilitate n ap datorit caracterului hidrofob al

radicalului. n cazul aminoacizilor prezentai pn acum,

acest caracter se intensific ncepnd cu glicina i terminnd

cu leucina i izoleucina care au cei mai voluminoi radicali. Izoleucina conine doi atomi de

carbon asimetrici.

6. Metionina; Met; M; Acid -amino-S-

metiltiobutiric. Se gsete n cantiti nsemnate n

cazein. n organism joac un rol important ca

donator de grupri metil, n reacia de transmetilare. Favorizeaz transformarea grsimilor

insolubile n lecitine mai solubile mpiedicnd degenerescena gras a ficatului. Particip la

hematopoez i la detoxifierile hepatice. Metionina este un aminoacid esenial, principal

surs de sulf organic pentru organism.

7. Prolina; Pro; P; Acid pirolidin--carboxilic. Este un -aminoacid cu grupare amino

secundar care face parte din categoria aminoacizilor la care un atom

din gruprile funcionale particip la nchiderea unui ciclu. Structura

rigid, fr libertate de rotaie a ciclului prolinei n jurul legturilor

peptidice prin care el este inserat n catena polipeptidic, influeneaz

puternic panta de ncolcirea, specific, a colagenului. Prolina este un

12

H C

NH3+

COO-

CH2 CH

CH3

CH3

H C

NH3+

COO-

C* CH2 CH3

CH3

H

H C

NH3+

COO-

CH2 CH2 S CH3

H2

H2

H2

H

C

CC

C

N

-OOC

H


13/148

aminoacid neesenial. Ea a fost identificat n proteinele izolate din smalul matur ct i n

smalul imatur al ftului, unde reprezint un sfert din totalul de resturi de aminoacizi ai

proteinei izolate.

8. Fenilalanina; Phe; F. Este prezent n aproape toate proteinele cunoscute. Cele mai

bogate n fenilalanin sunt ovalbumina, cazeina, colagenul.

Radicalul ei are o pronunat hidrofobicitate. Este un aminoacid

esenial, principal surs de nuclee benzenice pentru organism.

9. Triptofanul; Trp; W; Acid -amino--

indolilpropionic. Acest aminoacid are un nucleu

heterociclic numit indol. Se gsete n aproape toate

proteinele iar n organism servete la sinteza serotoninei,

vitaminei PP .a. Triptofanul este un aminoacid esenial,

lipsa lui din alimentaie determinnd grave tulburri. Ca i n cazul fenilalaninei, radicalul su

este foarte hidrofob.

1.1.1.2 Aminoacizii cu radicali polari.

1. Serina; Ser; S; Acid -amino--hidroxipropionic. Este prezent n proporie mare n

sericin (proteina mtsii naturale). Joac un rol important n centrul

activ al enzimelor numite serin-enzime. O concentraie mare de serin

s-a gsit n proteinele din smalul dinilor i pare s fie o caracteristic

a proteinelor din smalul matur. Rolul posibil al serinei este c de ea

leg o grupare fosfat care este iniiatoarea formrii cristalelor anorganice din smal. De

asemene n fosfoproteinele din dentin, serina i fosfoserina au o pondere important. Tot de

aceast grupare (OH) se leag covalent oligozaharidele (catene de monozaharide sau derivai

ai lor, cu numr mic de subuniti) la catena polipeptidic din structura glicoproteinelor.

Organismul sintetizeaz serina din glicin i o folosete chiar i pentru sinteza unor lipide

(fosfatidilserine).

2. Treonina; Thr; T; Acid -amino--hidroxibutiric. Omolog

superior al serinei, treonina joac un rol similar cu al acesteia n

centrul activ al. enzimelor. Este, de asemenea, centru de legare a

oligozaharidelor n glicoproteine. Treonina este un aminoacid esenial

i conine doi atomi de carbon asimetrici.

13

H C

NH3+

COO-

CH2

H C

NH3+

COO-

CH2

N

H C

NH3+

COO-

CH2 OH

H C

NH3+

COO-

C* CH3

H

OH


14/148

3. Asparagina; Asn; N; Acid -amino--amidosuccinic.

Este amida acidului aspartic. Gruparea amidic poate fi locul de

legare covalent a oligozaharidelor n glicoproteine. Asparagina

este mai rspndit n proteinele vegetale dect n cele animale.Gruparea amidic, dei nu are caracter acid, poate participa la formarea legturilor de

hidrogen. Este un aminoacid neesenial. Grupare amidic hidrolizeaz transformndu-se n

grupare carboxil i rezultnd acid aspartic, din acest motiv cnd nu se poate preciza care

dintre radicalii celor doi aminoacizi se afl ntr-o poziie pe catena polipeptidic, se indic

prescurtarea Asx sau B.

4. Glutamina; Gln; Q; Acid -amino--

amidoglutaric. Este omologul superior al asparaginei.Particip la fel ca i asparagina la legturi de hidrogen.

Este un aminoacid neesenial. n caz de incertitudine se

simbolizeaz cu Glx sau Z. Glutamina este forma detoxifiat de transport a amoniacului

metabolic.

5. Tirozina; Tyr; Y; p-Hidroxifenilalanin. Este un

aminoacid cu o larg rspndire n structura proteinelor.

Tirozina joac un rol important n centrul activ al

enzimelor unde funcioneaz ca donor de protoni.

Organismul o sintetizeaz prin hidroxilarea fenilalaninei i prin urmare este un aminoacid

neesenial. Tirozina servete la sinteza unor compui cum sunt catecolaminele, hormonii

tiroidieni, melaninele. Alturi de leucin se ntlnete n polipeptidele din smalul matur uman

i n smalul bovinelor. De asemenea, tirozina intr n compoziia colagenului.

6. Cisteina; Cys; C; Acid -amino--tiopropionic. Se gsete n mari cantiti n

keratine. Gruparea tiol a cisteinei este uor oxidabil, chiar i cu

oxigen molecular transformndu-se prin formarea unei puni

disulfurice n cistin. Puntea disulfuric poate lega catene

polipeptidice diferite ca de pild n keratine, sau poate produce

plierea unei singure catene ca n cazul ribonucleazei (enzim care catalizeaz hidroliza ARN).

Capacitatea de a se oxida a cisteinei, face ca ea sau unii compui care o conin, ca de exemplu

glutationul, s participe la procesele oxido-reductoare din celule. Cisteina joac un rol

14

H C

NH3+

COO-

CH2 C

O

NH2

H CNH3

+

COO-

CH2 CH2 C

O

NH2

H C

NH3+

COO-

CH2 OH

H C

NH3+

COO-

CH2 SH


15/148

important n centrul activ al tiol-enzimelor. Atomii de sulf tiolic reacioneaz cu metalele

grele (mercur, plumb .a.) ceea ce explic otrvirea tiol-enzimelor cu aceste metale. Datorit

solubilitii reduse, n situaii patologice, cisteina se poate acumula n calculi vezicali sau

renali. Cisteina este un aminoacid neesenial.

7. Lizina; Lys; K; Acid , -

diaminocaproic. Este prezent n aproape

toate proteinele cunoscute de origine

animal. Lizina joac un rol important n

procesele de cretere, lipsa ei n diet provoac tulburri ale acestora. Este un aminoacid

esenial: Bazicitatea gruprii -amino, face ca, n condiii fiziologice (t = 37C; pH = 7,4),

aceast grupare s fie protonat, ceea ce confer radicalului lizinei sarcina electric pozitiv

(q = +1 u.e.s.). Datorit sarcinii i reactivitii ei, aceast grupare asociaz sau leag

coenzimele la catena polipeptidic a enzimelor.

8. Arginina; Arg ;R; Acid -

amino--guanidinovalerianic. Prin

hidroliz aginina produce un acid , -

diamino-monocarboxilic, ornitina,

implicat n ciclul ureogenetic. Arginina alturi de ornitin particip la transformareaamoniacului metabolic n uree (ureogeneza). Arginina este principalul component al unor

proteine bazice protaminele i histonele. ntruct n timpul creterii organismului, biosinteza

argininei nu acoper necesarul, el este un aminoacid semiesenial. Datorit bazicitii sale

mari gruparea guanidil este n stare protonat.

9. Histidina; His; H; Acid -amino--imidazolilpropionic.

Se gsete n cantitate mare n proteina hemoglobinei, globina

(cca. 10 % procente masice). Histidina joac un rol important ncentrul activ al multor enzime din clasa hidrolazelor (enzime care

catalizeaz reacii de hidroliz). Este un aminoacid semiesenial.

10. Acidul aspartic; Asp; D; Acidul aminosuccinic. Acidul aspartic sau aspartatul se

gsete n cantiti apreciabile n structura albuminei i

globulinelor sanguine, dar i n proteinele vegetale. Este un

aminoacid neesenial pe care organismul l folosete n

15

H C

NH3+

COO-

CH2 CH2 CH2 CH2 NH3+

H C

NH3+

COO-

CH2 CH 2 CH2 NH C

NH2+

NH2

H C

NH3+

COO-

CH2

N

N

H

H C

NH3+

COO-

CH2 C

O

O-


16/148

ureogenez i n sinteza bazelor pirimidinice. Aspartatul este un neurotransmitor excitator.

Datorit aciditii gruprii carboxil a radicalului, la pH fiziologic aceast grupare este

ionizat, ceea ce confer radicalului sarcina q = -1. Din acest motiv cel mai frecvent se

folosete denumirea de aspartat i nu de acid aspartic indiferent dac aminoacidul este liber

sau legat ntr-o caten polipeptidic.

11. Acidul glutamic; Glu; E; Acid -amino-glutaric.

Acidul glutamic sau glutamatul se gsete n numeroase

proteine vegetale i animale cum ar fi gliadina din gru i

cazeina. El este un aminoacid neesenial care ocup o poziie

central n metabolismul aminoacizilor. Este un neurotransmitor excitator. Ca i la aspartat

datorit aciditii gruprii carboxil a radicalului, la pH fiziologic radicalul are sarcina q = -l.

De aceea denumirea mai frecvent folosit este aceea de glutamat.

1.1.2 Aminoacizi necodificai genetic, care intr n structura unor proteine.

Codul genetic este identic pentru aproape toate formele de via cunoscute, el conine numai

cei 20 de aminoacizi "standard" . Cu toate acestea exist n plus mai muli aminoacizi care se

ntlnesc n componena unor proteine ai cror radicali apar ca urmare a unor modificri

chimice pe care le sufer radicalii aminoacizilor standard dup ce catena polipeptidic a fost

sintetizat. Aceste modificri fac parte dintr-un proces mai amplu numit procesare post-

translaional a catenelor polipeptidice native.

Hidroxiprolina i hidroxilizina sunt

constitueni importani ai colagenului.

Hidroxiprolina mpreun cu prolina, reprezint

20-25% din totalul resturilor de aminoacizi din

colagen. Hidroxiprolina se ntlnete i n proteinele din smalului, care sunt diferite de

colagen, avnd o structur pliat (colagenul are o structur triplu helical). Hidroxilizina

contribuie la maturizarea colagenului prin formarea unor legturi ncruciate ntre lanurile

polipeptidice ale colagenului. De asemenea, hidroxilizina formeaz legturi O-glicozidice cu

glucidele ce fac parte din structura colagenului de la vertebrate.

Apariia gruprilor hidroxil legate la radicali Pro i

Lys se datoreaz aciunii catalitice a unor enzime din clasa

hidroxilazelor, care acioneaz numai dup constituirea

16

H C

NH3+

COO-

CH2 C

O

O-

CH2

H2

H2

H

C

CC

C

N

-OOC

H

1

23 4

5

H

OH

H C

NH3+

COO-

1

2 3 4 5 6CH2 CH2CH2 CH NH3

+

OH

NH2

CH2

CH

H2NCH

COOH

O

CH2

CH2

o

CH2OH

o

CH2OH

HO

H

H

HH

OHH

O

H

H

HHH

HO

OH

OH

H C CH2 CH2 S CH3

COOH

NH CH

O


17/148

lanului polipeptidic. Hidroxilazele, respectiv peptidil prolin hidroxilaz i peptidil lisil

hidroxilaz, necesit drept cofactori, oxigen molecular, ioni de fer 2+, -cetoglutarat i nu n

ultimul rnd acid ascorbic.

N-formilmetionina este captul N-terminal al tuturor proteinelor organismelorprocariote care, este ndeprtat n cursul maturizrii lor.

Acidul -carboxiglutamic se asociaz cu ionul de Ca2+ ceea ce confer proteinelor dincare acest aminoacid face parte, o afinitate crescut pentru

acest ion. Mai multe proteine implicate n coagularea

sngelui prezint aceast proprietate, ionul Ca2+ fiind un

important factor al coagulrii.

1.1.3 Aminoacizi necodificai genetic, care nu

intr n structura proteinelor.

Aceti aminoacizi, ca i cei menionai anterior nu sunt codificai din punct de vedere genetic

dar, spre deosebire de aceia, nu apar n structura proteinelor.

-Alanina intr n compoziia acidului pantotenic, compusdin grupa vitaminelor B.

Acidul aminobutiric (GABA), este unneurotransmitor inhibitor.

Homoserina, omolog superior al serinei, este intermediar n

biosinteza unor aminoacizi.

Homocisteina, omolog superior al cisteinei, este intermediar al

metabolismului aminoacizilor cu sulf.

Ornitina este intermediar al ureogenezei.

Acidul p-aminobenzoic (PABA) intr n compoziia acidu1ui folic, esterii si fiind

folosii ca anestezici locali (procaina, novocaina).

3, 5, 3', 5' - Tetraiodotironina (tiroxina) este hormon tiroidian.

17

H C

NH3+

COO-

CH2 CHCOO

-

COO-

H C

COO-

CH2 NH3

O CH2 CH

COO-

NH3+

HO

I I

I I

COO-

CH2 CH2CH2

NH3

H C

NH3+

COO-

CH2 CH2 SH

H C

NH3+

COO-

CH2 CH2

OH

H C

NH3+

COO-

CH2 CH2CH2 NH3+


18/148

1.2Proprietile aminoacizilor

1.2.1 Stereoizomeria i proprietile

optice.

Datorit faptului c, cu excepia glicinei, la toi aminoacizii atomul C este asimetric, ei sunt

optic activi. Un atom de carbon asimetric se mai numete centru chiral.

Cnd un fascicul de lumin monocromatic plan-polarizat strbate un strat, cu grosimea

de 1 dm de soluie a unui compus optic activ, de concentraie c (g/ml), planul de polarizare al

luminii se rotete cu unghiul (rad). Acest unghi mai

depinde de lungimea de und a radiaiei luminoase,

temperatur i solventul soluiei. O msur cantitativ a

activitii optice este rotaia specific. Msurarea

unghiurilor de rotaie optic se face cu polarimetrul, scopul

fiind de obicei determinarea concentraiei, compusului

optic activ din soluie.

Unul din neajunsurile sistemului de clasificare n izomeri optici este acela c el nu

furnizeaz nici o indicaie privind configuraia absolut, adic poziia substituenilor n jurul

centrului chiral. Convenia Fischer este un criteriu sistematic de clasificare care folosete ca

structur de baz glicerinaldehida, cea mai simpl monozaharid cu un atom de carbon

asimetric. Conform acestei conveniei, enantiomerii levogir (-) i dextrogir (+) ai

glicerinaldehidei sunt notai cu simbolurile L i respectiv D. Dup regulile Fischer legturile

chimice trasate vertical sunt dirijate n spatele planului paginii iar cele orizontale sunt dirijate

deasupra acestui plan. Probabilitatea ca formulele lui Fischer s fie corecte a fost de 50 %. n

1949, cu ajutorul tehnicilor cristalografice de raze X, s-a vzut c, alegerea lui Fischer a fost

corect, adic stereoizomerul L al glicerinaldehidei coincide cu enantiomerul levogir al ei i,

n consecin, D coincide cu cel dextrogir.

La aminoacizi, pentru stabilirea configuraiilor acestora, se ine cont de urmtoarea

secven de citire a substituenilor legai la C i anume: NH2, COOH, R. Dac molecula de

18

HO

CHO

HC

CH2OH

CHO

H C

CH2OH

OH

L D


19/148

aminoacid este aezat n aa fel nct atomul de hidrogen s fie diametral opus ochiului, iar

secvena sus menionat de deruleaz n sens antiorar, aminoacidul face parte din seria L i

invers.

Toi aminoacizii rezultai prin hidroliza blnd a proteinelor au configuraia

stereochimic L. Exist organisme, n special bacteriile, care au n coninutul proteinelor

proprii, D-aminoacizi. Acestea sunt constituente ale biomoleculelor din pereilor celulelor

bacteriene. Probabil c prezena lor acolo confer anumit rezisten acestor perei fa de

atacul peptidazelor, enzime care catalizeaz hidroliza legturilor peptidice, pe care mai multe

organisme le utilizeaz pentru a digera aceti perei. D-aminoacizi se gsesc i n structura

antibioticelor valinomicina, actinomicina D i gramicidina S.

Spre deosebire de enantiomeri care difer doar prin sensul de rotaie a planului luminii

polarizate, diastereoizomerii sunt diferii ntre ei prin numeroase proprieti fizice i chimice:

punct de topire, spectru, reactivitate chimic. Prin urmare ei sunt compui diferii n sens

uzual. Acest lucru este explicabil deoarece la enantiomeri gruprile care compun molecula au

aceleai poziii relative, aa c un reactant vine n contact cu aceleai grupri. Dimpotriv, la

diastereoizomeri poziiile reciproce ale gruprilor sunt diferite.

n pofida utilitii sale practice, convenia Fischer este uneori ambigu, n special cnd se

aplic moleculelor cu mai muli atomi de carbon asimetrici. Din acest motiv Robert Cahn,

Christopher Ingold i Vladimir Prelog au formulat n 1956, sistemul RS care permite

descrierea precis a acestor molecule. n acest sistem cei patru substitueni legai la centrul de

asimetrie sunt ierarhizai ntr-o ordine de prioritate. La baza ei st regula dup care atomul cu

numr atomic mai mare are prioritate fa de cel cu numr atomic mai mic. Dac substituenii

se leag, la centrul chiral prin atomii aceluiai element, prioritatea lor este stabilit de

numerele atomice ale celorlali atomi din componen.

Pentru a stabili configuraia n sistem (RS) a unui centru chiral, se privete molecula

dinspre centru spre substituentul cu prioritatea cea mai mic. Presupunem c ceilali 3substitueni au ordinea de prioritate W>X>Y. Dac citirea n aceast ordine a lor se face n

sensul orar, configuraia centrului chiral se noteaz cu (R). Litera provine din cuvntul latin

rectus. Dac citirea se face in sens antiorar, notarea se face cu ( S) de la sinistrus. Prin urmare

L-glicerinaldehida este (S) glicerinaldehida. Cu excepia L-Cys, care este (R)-Cys, toi

19


20/148

aminoacizii proteinogeni monochirali sunt (S)-aminoacizi. L-Thr este (2S, 3R) - Thr iarL-Ile

este (2S, 3S)-Ile.

Reaciile chimice de sintez ale moleculelor chirale produc de obicei amestecuri

racemice. Una din trsturile lumii vii este capacitatea ei de a produce activitate optic.

Biosinteza unei substane chirale produce totdeauna numai unul din stereoizomeri. Faptul c

toi aminoacizii proteinogeni au configuraie L este o ilustrare a acestei reguli.

1.2.2 Proprietile acido-bazice.

n soluii neutre, ca i n stare cristalin, gruparea -aminocarboxilic din aminoacizi are

structur dipolar sau amfiionic.

n soluie un acid monoamino-monocarboxilic, n funcie de pH poate exista sub

forma a 3 specii ionice, nici una neionic:

H3N+CH(R)COOH - cation

H3N+CH(R)COO- - amfiion

H2NCH(R)COO- - anion

Echilibrele care se stabilesc ntre aceste specii ionice pot fi studiate prin urmtorul

experiment aplicat la glicin. Unui litru de soluie de glicin 1M i se adaug NaOH i se

urmrete variaia pH-ului. Se procedeaz la fel adugndu-se HCl, obinndu-se o curb de

titrare. Aceiai curb se obine dac se, titreaz cu NaOH o soluie de glicin 1M al crui pH a

fost ajustat cu HCl n prealabil la aproximativ 1. La pH acid exist un echilibru chimic ntre

cationii i amfiionii moleculelor de glicin: H3N+CH2COOH H3N+CH2COO- + H+

La pH alcalin exist un echilibru

chimic ntre amfiionii i anionii

moleculelor de glicin:

H3N+CH2COO- H2NCH2COO- +

H+

Curba de titrare a 1 litru de

soluie de aminoacid (glicin) 1 M cu

NaOH. Valorile nscrise pe abscis

indic numrul de echivaleni de baz.

n chenare apar formulele speciilor

ionice de aminoacizi. Platourile din

20


21/148

jurul valorilor pH = pK1' i pH = pK2' sunt intervale de pH n care soluia de glicin are

capacitate de tamponare.

Constanta de aciditate clasic a cationului este dat de relaia:

[ ] [ ]+

+

+

= H

COOHCHNH

COOCHNHK

23

23'1

Constanta de aciditate clasic a amfiionului este dat de relaia:

[ ][ ]+

+

= H

COOCHNH

COOCHNHK

23

22'

2

Logaritmnd aceast expresie obinem, n cazul echilibrului cation-amfiion:

[ ]COOHCHNHCOOCHNH

logpKpH23

23'

1

+=

+

+

n cazul echilibrului amfiion-anion obinem:

[ ]+

+=

COOCHNH

COOCHNHlogpKpH

23

22'

2

n curba de titrare prezent mai sus se vede c atunci cnd pH pK', adaosurile, deacid sau baz modific puin pH-ul soluiei de glicin. Deci soluia de glicin are capaciti

maxime de tamponare la pH = 2,3 i la pH = 9,6.

pH-ul izoelectric pI este pH-ul la care numrul sarcinilor pozitive asociate la

moleculele de aminoacizi este egal cu numrul sarcinilor negative. La pH izoelectric acizii

monoamino-monocarboxilici se gsesc numai sub form de amfiioni. n consecin ei nu

21


22/148

C

S

NH2

H CH2 SH

COO

C

NH2

+ HCH2HS

1/2O2H2O

CH2 H

NH2

CCH2H C

COOH

S

COOHNH2 cistin

migreaz n cmp electric, proprietate folosit pentru separarea lor. La pI solubilitatea acestor

aminoacizi este minim, deoarece amfiionii se atrag puternic ntre ei. pI-ul se poate calcula

pentru aminoacizii monoaminomonocarboxilici, ca fiind egal cu semisuma valorilor pK.

Deci sarcina electric pe care o poart fiecare dintre aminoacizi depinde de pH-ul

soluiei n care se gsesc. innd seama c n organismele vii aminoacizii sunt cuprini n

lanurile polipeptidice ale proteinelor este important de tiut comportarea ca acizi sau baze a

resturilor de aminoacid, ct i sarcina electric pe care o poart aceste resturi la pH-ul

fiziologic. Resturile aspartil i glutamil au n aceste condiii o sarcin net () pe cnd

resturile lizil, arginil i histidil au sarcin (+).

1.2.3 Proprieti chimice ale aminoacizilor

1.2.3.1 Reaciile gruprii carboxil

Gruparea carboxil se poate transforma n derivaii ei obinuii: esteri, amide, nitrili,

halogenuri acide, anhidride. O reacie important este decarboxilarea cu producerea de

compui numii amine biogene:

H2NCH(R)COOH RCH2NH2 + CO2

Majoritatea aminelor biogene rezultate au importan biologic deosebit. Acidul

glutamic se transform n GABA (neurotransmitor), histidina n histamin (hormon tisular

cu puternice efecte asupra aparatelor circulator i digestiv), serina n etanol amin (component

important al lipidelor), lizina n cadaverin (precursor al poliaminelor, care se asociaz cu

AND i ARN), cisteina n cisteamin (component a coenzimei A). Alte exemple vor fi date

la capitolul "Metabolismul aminoacizilor".

1.2.3.2 Reaciile specifice radicalilor

- oxidarea blnd a cisteinei conduce la cistin

- oxidarea energic a cisteinei produce acid cisteic

iar decarboxilarea acestuia din urm produce taurin,

compus ce intr n structura srurilor biliare primare.HOOCCH(NH2)CH2SH

HOOCCH(NH2)CH2SO3H

HOOCCH(NH2)CH2SO3H

NH2CH2CH2SO3H+CO2

- prin fosforilarea serinei se obine acid serin-fosforic.

22


23/148

1.2.3.3 Reaciile gruprii amino

- condensarea cu formaldehida produce baze Schiff:

H2N-CH(R)-COOH + CH2O

CH2 = N-CH(R)-COOH + H2O

Pe aceast reacie se bazeaz metoda Srensen de determinare cantitativ a gruprilor carboxil

din aminoacizi: baza Schiff rezultat poate fi titrat ca un acid carboxilic cu NaOH.

- alchilarea cu ageni de metilare. Monometilarea glicinei produce sarcozina, CH3NHCH2

COOH. Metilarea pn la sruri cuaternare de amoniu produce betaine, HOOCCH(R)N+

(CH3)3. Betaina glicinei este foarte rspndit n plante, n special n sfecl (Beta vulgaris).

Betaina prolinei (stahidrina) a fost izolat din planta numit popular vindecea sau iarb de

rni (Betonica oficinalis).

-acilarea cu cloruri acide, anhidride sau clorocarbonai

de alchil servete la protejarea gruprii amino de

aciunea altor reactani. Protejarea cu clorocarbonat de

ter-butil numit i t-butil oxicarbonil (t-BOC) se practic

n cursul sintezei n faz solid a polipeptidelor.

(CH3)3C-OCOCl + H2N-CH(R)-COOH

(CH3)3C-OCONH-CH(R)-COOH + HCl

Un grup special de reacii ale gruprii -amino l

constituie derivatizrile aminoacizilor n scopul

determinrii calitative i cantitative.

a) Reacia cu ninhidrin.

n urma reaciei ninhidrinei cu un aminoacid

rezult, un compus colorat, de culoare albastru-violet,

purpura de Ruhemann. Reacia ninhidrinei cu prolina

produce un compus de culoare galben.

b) Reacia cu 2,4-dinitrofluorbenzen.

Numit i reactiv Sanger, acesta a servit pentru

prima determinare a ordinii de legare a aminoacizilor ntr-o polipeptid, insulina (Frederick

Sanger, 1953). Reacia are loc n mediu slab alcalin conform ecuaiei:

23

O

OHOH

O

H3N+

C

R

H

COO-

O C

H

R

O

N

O-

O

O

NH3

O

OH

O

H

Ninhidrin

Purpura de Ruhemann

+

+ CO2

Hidrindantin

+

H2O

+Ninhidrin

aminoacid t-BOC-protejat


24/148

C6H3(NO2)2F + H2N-CH(R)-COOH C6H3 (NO2)2NH-CH(R)COOH + HF

c) Reacia cu clorura de dansyl.

Clorura de dimetilaminonaftil sulfonil

(dansyl) a nlocuit reactivul Sanger n analiza

polipeptidelor i aminoacizilor ntruct derivaii

rezultai prezint o fluorescen intens. Un reactiv

cu structur asemntoare dansylului este clorura

de dabsyl (dimetilaminoazobenzen sulfonil).

Acesta produce cu aminoacizii derivai care absorb

i lumina vizibil.

d) Reacia cu fenilizotiocianat (PITC).

Numit i reactivul Edman, PITC este cel

mai folosit reactant pentru analiza proteinelor (Pehr

Edman, 1975). Prin derivatizarea aminoacizilor cu

PITC rezult derivai de feniltiohidantoin care

absorb lumin ultraviolet.

2 PEPTIDELEO peptid este format din 2-10 resturi de aminoacid. Polipeptidele conin 11-100 resturi iar

peste acest numr vorbim de proteine. Caracteristica pentru peptide este gruparea peptidic

CO NH . Exist peptide care au n schelet nu numai C ci i C, ele nu rezult prin

hidroliza parial a unei proteine

2.1Exemple de peptide

Glutationul GluCysGly are proprieti redox

datorit gruprii tiolice. Glutationul oxidat este

format din dou molecule de glutation unite printr-o

punte disulfuric. Reacia este catalizat de enzima

glutation reductaz.

Carnozina este un alt exemplu de peptid format din

Ala i His. Carnozina a fost izolat din esutul

24

S

CC

NC

H

N C S + H2N CH C OH

R1 O

OH-

CH C OH

R1 O

NH C NH

S

N

CC

NC

H

R1 O

NH

R1 OH+

H

S

Fenilizotiocianat

Derivat de feniltiohidantoin

OC

CH2

H

NH3+

COO-

N

CH2

CH

CH2

SH

C

O

NH

CH2CH2CH2

COO-

CH


25/148

muscular al mamiferelor. Ea este hidrolizat, de ctre carnozinaz, enzim izolat din ficatul

i rinichiul mamiferelor.

Hormonul de eliberare a tireotropinei (THR) Acid piroglutamicHisprolinamid. Este un

hormon eliberat de hipotalamus i stimuleaz secreia tireotropinei (TSH), care la rndul lui

acioneaz asupra tiroidei care va secreta hormonii tiroidieni. THR este folosit n clinica

medical cu rezultate bune pentru diagnosticarea timpurie a strilor de premixoedem, n

tiroiditele cronice.

Peptide antibiotice secretate de fungi

conin frecvent aminoacizi din seria D

(gramicidinele, bacitracinele,

valinomicina, alameticina, etc.).

Valinomicina este un decapeptid ciclic

care complexeaz specific ionul K+

nvelindu-l ca pe o anvelop hidrofob

solubilizndu-l n mediu lipidic al

membranelor transportndu-l prin

membran.

Ocitocina este un nanopeptid care

conine o legtur disulfuric

intracatenar, ntre doi radicali Cys pe care i conine. Stimuleaz

contracia musculaturii netede uterine i nu numai.

Vasopresina are efect hipertensiv este tot un nanopeptid difer de

ocitocin prin dou resturi de aminoacid.

Insulina este format din dou catene: A 21 de resturi i B 30 de

resturi legate prin intermediul a dou puni disulfurice.

Glucagon, care este un polipeptidformat din 29 de resturi, alturi de

insulin particip la homeostazia

glicemiei.

Hormonul adrenocorticotrop (ACTH)

este un lan de 39 resturi de aminoacizi,

25

Cys

Tyr

Phe

Gln

Pro

Arg

Gly

NH2

Asn

Cys

S

SS

S

Cys

Asn

NH2

Gly

Pro

Gln

Tyr

Cys

Ile

Leu

Ocitocina

Fig.2.1. Valinomicina


26/148

este secretat de hipofiza anterioar i intensific sinteza hormo-nilor steroizi n

corticosuprarenale.

Angiotensina II

AspArgValTyrIleHisProPhe, are un puternic efect hipertensiv. Ea se sintetizeaz

prin clivajul angiotensinogenului, care este o globulin produs de ficat.

Encefalinele sunt peptide sintetizate de sistemul nervos central. Induc analgezia cnd se

cupleaz cu receptorii specifici de pe membrana celulelor nervoase (TyrGlyGly

PheMet).

Somatostatina, polipeptid format din 14 resturi de aminoacid, este sintetizat de

hipotalamus i pancreas, inhib hormonul de cretere, somatotropina.

2.2Proprietile peptidelor

Peptidele scurte au activitate optic aditiv.

n ceea ce privete valoarea constantelor de aciditate difer de constatele gruprilor

funcionale ale aminoacizilor liberi avnd n vedere distana dintre gruprile NH2 i COOH,

deci nu vor interaciona. Curba de titrare a peptidelor fr radicali acido-bazici arat ca i

curba de titrare a unui aminoacid.

Proprietile chimice sunt aceleai cu ale aminoacizilor. Reacia cu ninhidrin duce la

formarea de compui fotometrabili. O reacie specific peptidelor i proteinelor este reacia

biuretului. Biuretul (H2NCONHCONH2) formeaz cu ionii de Cu2+ un complex de

culoare violet. Ionii de Cu2+ formeaz cu peptidele dar i cu proteinele compleci de acelai

tip, fotometrabili. Gruparea peptidic are capacitatea de a absorbi radiaia UV < 210 nm,

proprietate ce st la baza dozrii spectrofotometrice a peptidelor i proteinelor.

3 PROTEINELE

Proteinele se pot clasifica, n funcie de prezena sau absena n molecul, a unui compus

chimic diferit de lanul polipeptidic, numit parte prostetic. Astfel proteinele sunt, simple

numite i homoproteiene, alctuite numai din aminoacizi i proteine conjugate numite

heteroproteine, alctuite dintr-o parte peptidic (apoproteien) i o parte prostetic.

Proteinele sunt de o diversitate funcional deosebit iat cele mai importante funcii ale

proteinelor n procesele biologice:

26

Fig.2.2. Transformarea preproinsulinei n insulin


27/148

Cataliza enzimatic. Aproape toate reaciile din sistemele biologice sunt enzimatice. Ele

mresc vitezele de reacie chiar i de milioane de ori. Nu toate enzimele sunt proteine.

Stocare i transport. Hemoglobina transport O2, CO2; transferina - Fe3+; albuminele - acizi

grai, bilirubin; pompe ionice transport, cu consum de energie (ATP), - Ca2+, Mg2+, Na+, K+;

canale ionice faciliteaz trecerea ionilor de Ca2+, Na+, etc. prin membranele biologice.

Proteine care stocheaz diferii compui sunt mioglobina O2, feritina Fe3+, calsequestrina Ca2+.

Micarea coordonat. Contracia muscular produs de miofilamente de actin i miozin.

Microtubulii care determin micarea intracelular. Micarea ochilor este determinat tot de

proteine contractile.

Protecie i suport mecanic. Elasticitatea pielii i a oaselor este asigurat de colagen i elastin

proteine elastice. Prul unghiile conin keratin, protein insolubil. Reeaua

microtrabecular, microtubulii i microfilamentele, formeaz citoscheletul celular, sunt tot de

natur proteic.

Imunitatea. Anticorpii sunt proteine care se combin cu bacteriile i viruii sau proteine i

celule ale altor organisme pe care le precipit i le neutralizeaz.

Generarea i transmiterea impulsului nervos. Rspunsul celulelor nervoase la stimuli este

mediat de receptori proteici. Rodopsina fotoreceptor din retin. Receptorii membranei i cei

intracelulari mediaz aciunea unor molecule mici asupra metabolismului sau asupra

transmiterii impulsului nervos. Receptorii colinergici declaneaz potenialul de aciune sub

influena acetilcolinei n membrana neuronal postsinaptic.

Reglarea activitii celulare i fiziologice. Parathormonul i hormonul tireostimulator au

structur proteic.

Controlul creterii i al diferenierii. Numai o mic parte a genomului unei celule este

exprimat. n bacterii proteinele represoare inhib exprimarea genetic. n organismele

superioare creterea i diferenierea sunt reglate de proteine numite factori de cretere.

Factorul de cretere nervos, ghideaz formarea reelei neuronale.3.1 Structura proteinelor. Nivele de organizarea structural

Exist 4 nivele de organizarea structural:

Structura primar reprezint ordinea de niruire a resturilor de aminoacizi i locul de legare a

punilor disulfurice. Aceast structur este conservat de legturi covalente.

27


28/148

Structura secundar se refer la aranjamentul spaial al atomilor care compun scheletul

polipeptidic. Cele mai cunoscute conformaii regulate sunt helixul i foaia pliat.

Detecia structurii elicoidale n soluie apoas se face prin dispersie rotatorie optic (variaia

rotaiei optice cu lungimea de und). n stare cristalin structura este analizat prin difracie nraze X.

Structura teriar este structura catenelor polipeptidice n ntregime cu precizarea interaciunii

ntre atomi, situai departe unii de alii n secvena linear dar apropiai spaial. Factorii care

stabilizeaz aceast structur sunt legturile de hidrogen, forele van der Waals, punile

disulfurice. Studiul structuri se face prin difracie n raze X.

Structura coaternar o au numai proteinele formate din mai multe catene polipeptidice unite

prin legturi necovalente. O astfel de protein se numete oligomer, iar prile componenteprotomeri sau subuniti. Structura coaternar se refer la aranjarea spaial a subunitilor.

Determinarea numrului de protomeri se face prin metodele de separare a proteinelor

(ultracentrifugare, electroforez, gel filtrare, etc.) iar structura spaial prin difracie n raze X.

3.1.1 Structura primar a proteinelor.

Secvenierea.

n 1953 F.Sanger a fcut prima determinare de secvena complet a insulinei. n ciuda

perfecionrilor, principiul secvenierii este cel inventat de Sanger. El const n urmtoarele

etape:

A. Pregtirea proteinei pentru secveniere.

a. Determinarea numrului de catene polipeptidice distincte ale proteinei;

b. Ruperea legturilor disulfurice inter i intracatenare;

c. Separarea catenelor i determinarea compoziiei n aminoacizi a acestora.

B. Secvenierea.

a. Clivajul unei catene n fragmente destul de mici pentru a putea fi secveniate;

b. Separarea fragmentelor;

c. Secvenierea fragmentelor;

d. Repetarea c1ivajului catenei cu un agent cu specificitate diferit iar apoi

separarea i secvenierea noilor fragmente.

C. Deducerea secvenei ntregii proteine.

a. Ordonarea fragmentelor prin metoda suprapunerii;

28


29/148

b. Determinarea poziiei punilor disulfurice.

Numrul de catene distincte se poate afla identificnd capetele N-terminale sau cele

C-terminale ale lor. De exemplu: insulina are cantiti echivalente de Gly i Phe ca resturi N-

terminale. Prin urmare cele doua catene distincte sunt n raportul 1:1.

Captul N-terminal se poate determina cu reactiv Sanger i cu reactivul Edman care

se bucur de proprietatea c prin

hidroliza polipeptidului N-

derivatizat se elimin numai

aminoacidul N-terminal, restul

polipeptidului pstrndu-i

integritatea. Prin urmare procesul de

marcare, hidroliz urmat de

separarea aminoacidului derivati-zat

poate fi repetat ceea ce nseamn

secvenierea lui n sensul NC.

Captul C-terminal n

general nu poate servi ca punct de

pornire pentru secveniere.

Carboxipeptidazele, enzime care

catalizeaz clivajul restului C-terminal al

catenei polipeptidice, ar pute fi folosite pentru determinare acestuia. Ele nu pot fi folosite

totui, pentru determinarea secvenei din motive de natur cinetic. Viteza de clivare

depinznd de natura radicalilor, nseamn c, dac dup un clivaj lent urmeaz un clivaj rapid

nu se mai poate stabili ordinea aminoacizilor eliberai.

Identificarea captului C-terminal se face prin hidrazinoliz. Catena polipeptidic este

tratat cu hidrazin. Acest reactant cliveaz toate legturile peptidice rezultnd hidrazide aleaminoacizilor corespunztori din structura catenei, cu excepia amino-acidului C-terminal

care rezult n stare liber. Acesta poate fi difereniat i identificat prin HPLC.

Ruperea legturilor disulfurice se face n scopul separrii catenelor pe care acestea

le unesc. n acest fel, se pune la

dispoziia enzimelor proteolitice,

29

CH CH2 S S CH2 CH

H C O OH HS CH 2CH2 OH

O

2 CH CH2 SO3- CH CH2 SH2

Acid performic Mercaptoetanol

Radical de acid cisteic Radical de cistein

H3N+ CH C NH CH C NH CH COO

R1 O Rn-1 Rn

...O

Polipeptid

Hidrazin

Hidrazide deaminoacil

+

NH2 NH 2

H3N+

CH C

R1 O

NH NH 2

+

H3N CH C NH NH 2

Rn-1 O

...

H3N+

NH CH COO-

Rn

Fig.3.1.Hidrazinoliza


30/148

folosite pentru determinarea

structurii primare, substratul cu

legturile peptidice desfurate.

Ruperea se poate face prin

oxidare cu acid performic. Un

dezavantaj major este ca acidul

performic oxideaz i radicalul

metionin. Ruperea legturilor

disulfurice se poate face i cu

mercaptani cum ar fi -

mercaptoetanolul.

Separarea catenelor polipeptidice. Disocierea i denaturarea catenelor se face cu

ajutorul, detergenilor sau a agenilor chaotropici (uree, guanidium). Purificarea se face prin

cromatografie de schimb ionic. Compoziia unei catene, se determin prin hidroliza complet

urmat de analiza amestecului de aminoacizi.

Digestia enzimatic complet necesit amestecuri de proteaze deoarece, luate separat,

ele cliveaz numai anumite legturi peptidice. Un amestec de proteaze cu denumirea generic

de pronaz, extras din medii de cultur ale microorganismului Streptomyces griseus este

folosit pentru proteoliza complet. Cantitatea de enzim folosit este limitat de faptul c,

enzima se autodigera contaminnd cu aminoacizi proprii, hidrolizatul. Analiza digeratelor se

face prin HPLC.

Clivajul unei catene n fragmente. Clivajul se face cu endopeptidaze care "recunosc"

legtura peptidic n funcie de radicalii care o flancheaz. Cea mai specific i deci, cea mai

utilizat este tripsina. Ea cliveaz numai legaturile peptidice de dup resturile cu radicali

ncrcai electric pozitiv.

Centrele de clivaj, pot fi create sau eliminate prin reacii chimice. Celelalte

endopeptidaze au specificiti mai slabe dect tripsina producnd chiar fragmente parial

superpozabile. Adic prin clivajul legturilor din dou catene identice nu rezult dou seturi

identice de fragmente. Ajustarea condiiilor de reacie, limitarea timpului de reacie sunt

precauiile necesare pentru o proteoliz limitat, astfel nct s rezulte fragmente bune pentru

secveniere.

30Tabelul 3.1.Principalele endopeptidaze i

specificitatea lor.

Enzima HNCH(R x-1)CONHCH(Rx)CO

Tripsina R x-1= Arg, Lys; Rx ProChimotrip

sinaRx-1= Phe, Trp, Tyr; RxPro

Elastaza R x-1= Ala, Gly, Ser, Val; RxProPepsina R x-1 Pro; Rx = Leu, Phe, Trp,Tyr


31/148

Separarea fragmentelor peptidice se face n prezena detergenilor sau a agenilor

chaotropici. Prin fragmentarea catenei polipeptidice,

radicalii nepolari nu mai sunt "ferii" de contactul cu

apa prin includere ntr-un miez hidrofob, aa cum se

petrece n proteinele native. De aceea fragmentele

rezultate agreg i se precipit, aa se explic necesitatea agenilor de solubilizare.

Secvenierea fragmentelor se efectueaz prin ciclarea degradrii Edman. Piesa

principal a sistemului de secveniere numit sequenator cu faz solid, este o cup rotitoare

din sticl cu perete poros, care se rotete 1000 - 4000 r.p.m. Peptidul este ataat la un suport

inert aplicat pe peretele interior al cuvei. Filtrarea derivailor de feniltiohidantoin se

realizeaz prin peretele cuvei derivaii ieind n exteriorul ei datorit forei centrifuge. Un

sistem HPLC echipat cu detector UV poate identifica derivaii de resturi de aminoacid.

Ordonarea fragmentelor peptidice se face prin aa-zisa metod a suprapunerii.

Secvenele fragmentelor unui set obinut prin aciunea unui agent de clivaj, se compar cu

secvenele altui set de fragmente obinute prin clivajul catenei de ctre alt agent.

Determinarea poziiei punilor disulfurice se poate face prin electroforez

diagonal. Dup o prim separare a unui set de fragmente obinute prin digerare,

electroforegrama se expune la vapori de acid performic care oxideaz punile disulfurice.

Hrtia este supus apoi la a doua electroforez pe direcia perpendicular pe prima.

Fragmentele care iniial nu au coninut legturi disulfurice se vor dispune de-a lungul unei

diagonale deoarece mobilitile electroforetice a fragmentelor nu depind de direcia de

migrare. Fragmentele care iniial au coninut legturi disulfurice intercatenare se vor scinda n

31

Asp Trp Ser Met Gly Ala Lys Leu Pro Met Asp Phe Arg Cys Ala Glu

Agentul I de clivaj Agentul I de clivaj

Agentul II de clivaj Agentul II de clivaj

Fagmente peptidice I

Fagmente peptidice II


32/148

cte dou peptide cu mobiliti diferite i prin urmare, acestea nu se vor situa pe diagonal

dup a doua migrare.

Fragmentele separate sunt eluate de pe suportul electroforetic i secveniate pentru

localizarea resturilor de cistein formatoare de legturi disulfurice.

3.1.2 Structura secundar a proteinelor

Cercetrile peptidelor n raze X a condus la observaia c gruparea peptidic are o

structur rigid plan. Cu ocazia msurtorilor s-a vzut c legtura peptidic, C-N, este mai

scurt cu 0,15 dect legtura simpl C-N din amine i c legtura C=O a gruprii peptidice

este mai lung cu 0,02 dect aceiai legtur din aldehide sau cetone. Cauza este conjugarea

p- dintre electronii neparticipani ai atomului de azot i electronii ai gruprii C=O. Energia

de rezonan a legturii peptidice este maxim atunci cnd gruparea peptidic este plan.

Stnjenirea steric mpiedic gruparea peptidic s adopte structura cis. Aceasta este mai

ncrcat cu energie deci mai puin stabil dect structura trans.Scheletul unei proteine este un lan de grupri peptidice plane, singurele variabile fiind

unghiurile de torsiune i

. Acestea nu pot avea orice

valori. Exist constrngeri sterice

care limiteaz domeniul de

variaie conformaional a catenei

polipeptidice.

Prin calcularea distanelor

dintre atomii unui tripeptid i

confruntarea lor cu un set de distane limit pn la care se pot apropia aceti atomi, se pot

determina unghiurile i permise ale restului de aminoacid.

32


33/148

3.1.2.1 Structura helixStructurile elicoidale sunt conformaii

caracteristice proteinelor. Dac o caten

polipeptidic este rotit cu acelai unghi n jurulfiecrui atom C, apare o conformaie elicoidal.

Pentru ca o conformaie permis s aib

stabilitate n timp, este necesar meninerea ei de

numeroase puni de hidrogen. Conformaia -

helix ndeplinete aceste condiii.

L.Pauling i R. Corey au propus n 1951

structura numit helix la dreapta n carescheletul catenei polipeptidice este rsucit la

dreapta nfurnd un cilindru imaginar cu

diametrul de 5 . Spirala are pasul de 5,4 i

3,6 resturi de aminoacid pe spir. Radicalii sunt

orientai spre exteriorul helixului ptrunderea lor

n interior fiind mpiedicat steric. Punile de

hidrogen angajeaz toi heteroatomii gruprilorpeptidice ceea ce determin nalta hidrofobicitate

a scheletului catenei.

Dintre proteinele cu structur predominant helicoidal amintim -keratinele prezente n

firul de pr i fibrina din cheagul de snge.

3.1.2.2 Structura pliatStructurile pliate au fost

descoperite n 1951 tot de L.Pauling i R.Corey.

Conformaia foaie -pliat ia

natere datorit faptului c

gruprile peptidice se afl pe

un plan ndeplinind i ele

33


34/148

cele 2 condiii, a unghiurilor de torsiune permise i a stabilizrii prin puni de hidrogen. n

aceast conformaie scheletul catenei urmeaz un drum erpuit, o succesiune de plane care

constituie o foaie pliat ale crei muchii sunt create de atomii C . Exist 2 tipuri de foaie -

pliat paralel i antiparalel. n tipul paralel segmentele vecine de caten au acelai sens N C sau C N. n tipul antiparalel aceste sensuri sunt opuse.

Conformaia foaie -pliat se afl n proporie de 100% n fibroin. Secvena fibroinei

este reductibil la un hexapeptid care se repet (GlySerGlyAlaGlyAla). Segmentele

nu mai pot fi ''ntinse" datorit conformaiei lor extinse aproape la maximum. Totui fibrele

sunt flexibile datorit asocierii mai multor foi -pliate prin fore van der Waals. Foile -pliate

din structura proteinelor globulare au o tendin de nfurare la dreapta prin care i formeaz

propriile ''miezuri".3.1.2.3 Structurile secundare non-repetitive

Aceste structuri ntrerup conformaiile repetitive. Amintim conformaiile bucl, bucl

randomizat i semibucl, structur care realizeaz schimbrile de direcie pentru structura

foii -pliate antiparalele. Aproape toate proteinele formate din mai mult de 60 resturi conin

una sau mai multe bucle formate din 6-16 resturi numitebucle .

3.1.2.4 Conformaiile colagenului i elastinei

Colagenul reprezint o treime din masa proteic total, fiind principala protein aesutului conjunctiv. Intr n compoziia pielii, tendoanelor, vaselor de snge, dinilor. A1turi

de colagen, n esutul conjunctiv, se mai gsete elastina. Colagenul reprezint un interes

deosebit, deoarece este matricea pe care cristalele de apatit se depun, pentru a forma dentina,

cementul i oasele. Colagenul prezint o insolubilitate mare, totui, colagenul imatur poate fi

extras deoarece moleculele acestuia nu sunt imobilizate prin legturi ncruciate.

Tropocolagenul, subunitile colagenului, este compus din 3 catene polipeptidice, elicoidale la

stnga, nfurate una n jurul celeilalte la dreapta. Compoziia n aminoacizi a catenelor

depinde de tipul colagenului.

34


35/148

Prin denaturarea termic sau cu

ageni chaotropici (uree, tiocianat, etc.), a

colagenului rezult n aparen trei tipuri de

molecule notate cu , , . Aceste trei tipuride molecule pot fi separate dup denaturare

prin ultracentrifugare, cromatografie de

schimb ionic sau electroforez n gel. n

majoritatea tipurilor de colagen, prin

metodele cromatografice, s-a reuit

separarea a dou uniti distincte, denumite

1 i 2 cu aceeai mas molecular, n

raport de 2:1. Dup identificarea, unui alt

lan de tip a crui compoziie n

aminoacizi este diferit de a lanului 1, a

fost denumit 1(I), restul lanurilor de tip

, separabile prin cromatografie, i-au

pstrat denumire de 2, 3 etc. Unul dintre

cele mai rspndite tipuri de colagen,

ntlnit n colagenul vertebratelor, inclusiv

n dentin i cement, are compoziia

lanului peptidic de tipul [1(I)]22, din O

parte minor, dar semnificativ din colagen are o compoziie diferit. Astfel, colagenul din

cartilaj are aproape majoritar, compoziia celor trei lanuri peptidice, identic. Acest lan

polipeptidic a fost denumit 1(II), iar compoziia molecular a lanului, [1(II)]3. Sunt i alte

tipuri de colagen n tabelul 3.2. sunt prezentate cele mai importante tipuri de colagen i

esuturile unde pot fi ntlnite.

Prin elucidarea secvenei de aminoacizi din compoziia lanului 1(I), (conine mai

mult de 1000 de resturi de

aminoacizi) s-a stabilit structura

linear a acestuia, ea este

35

Tabelul 3.2. Principalele tipuri de colagen i

rspndirea acestora.

Tipul Formamolecular

Distribuia

I [1(I)]22 Oase, piele matur, dentin,pulpa dentar, ficat

II [1(II)]3 CartilajeIII [1(III)]3 Piele tnr, sistemul cardio-

vascular, pulpa dentar,IV [1(III)]3 n structura unor membrane

anatomice


36/148

format numai din aminoacizi legai amino corboxil. Caracteristica lanurilor este

faptul c tot al treilea rest de aminoacid este glicina la mai mult de 95% din lungimea lanului.

Tot al treilea radical este orientat spre interiorul triplului helix al tropocolagenului. El trebuie

s aib un volum foarte redus deoarece tripla spiral este strns mpletit.n secvena catenelor tropocolagenului intr 2 resturi care apar rar n alte proteine: 4-

HO-prolina i 5-HO-lizina. Prolina i hidroxiprolina reprezint aproximativ 20-25% din

totalul resturilor de aminoacid din colagen. O alt caracteristic a colagenului este proporia

relativ mic, de tirozin i fenilalanin, ct i absena total a cisteinei. Cercetrile fcute pe

polipeptide sintetice, modele ale colagenului, au artat c temperatura de topire (temperatura

la care jumtate din structura elicoidal a tropocolagenului se pierde) pentru

poli(ProProGly) este de 24C iar pentru poli(ProHOProGly), este de 58C.

Aceasta indica faptul c hidroxiprolina din colagen, este un stabilizant termic.

Macromoleculele de colagen, tripluhelicale (tropocolagenul), se autoasambleaz cap

cod formnd protofibrile. Protofibrilele la rndul lor se asociaz pentru a forma

microfibrilele. Microfibrilele sunt striate cu zone mai opace i zone mai transparente, vizibile

la microscopul electronic. Zonele opace corespund unei poriuni de suprapunere a moleculelor

de tropocolagen, iar zonele mai transparente corespund poriunii de suprapunere parial a

acestora. Se pare c aceste zone mai puin transparente, ce corespund de fapt distanei dintre

capul i coada moleculelor de tropocolagen, sunt punctul de iniiere al mineralizrii esuturilor

osoase.

Capetele N i respectiv C

terminale nu conin aceast

distribuie a glicinei. Aceste capete

care conin 16-17 resturi de

aminoacid, numite teloproteine, au o

structur diferit de a colagenului.

Ele au n structura lor poliprolin n

captul C terminal. La captul N

terminal teloproteina conine

majoritar resturi de lizin i

hidroxilizin, care contribuie la

36

CH

CHO

CH2 CH2 CH2 CH2 NH2

OH

OH

CH2CH2CH2CH CHO

OH

CH2CH2CH2CH CHO

CH2CH2CH

OH

C CH CH2CH2CH2 CH

OH

NH2CH2CH2CH2CH2CH

CHCH2CH2

OH

CH2OHC

CHCH2CH2

OH

CH2CH2CH2CH2CH2CH

OH

N CH

HidoxiLizina

HidroxiAllizina

Produs de condesare crotonic

HidoxiLizina

HidroxiAllizina

Dehidrodihidroxilizinonorleucin

baz Schiff


37/148

formarea legturilor ncruciate ntre lanurile . De asemenea captul N terminal conine o

parte a determi-nantului imunologic al colagenului.

Colagenul este stabilizat de legturi ncruciate intercatenare care ntresc conformaia

tropo-colagenului i leag moleculele vecine de tropocolagen ntre ele. La formarea acestorlegturi particip radicalii lizin. Lizil oxidaza este enzima care catalizeaz oxidarea a 2

radicali lizin sau hidroxilizin cu formare de derivai aldehidici (allizin sau hidroxiallizin).

Acetia sufer o reacie de condensare crotonic rezultnd o legtur intercatenar sau prin

condesare cu nou molecul de lizin respectiv hidroxilizin, formeaz baze Schiff.

Dehidrodihidroxilizinonorleucina este principalul component, care face legturile

ncruciate n colagenul insolubil din structurile calcificate cum ar fi oase, dentin, cartilaje.

Se pare c aceste puni de dehidrodihidroxilizinonorleucin sunt responsabile de, totala

insolubilitate a colagenului din esuturile mineralizate.

Colagenul matur, prezint o mare stabilitate rezistnd la metodele uzuale de hidroliz

chimic sau enzimatic. Exist totui o clas de enzime numite colagenaze care sunt capabile

s catalizeze clivajul hidrolitic al colagenului. Clostridium histolyticum este o bacterie care

cauzeaz gangrena gazoas a plgilor. Aceast bacterie este capabil s secrete un grup de

colagenaze.

Elastina este o protein cu nalt elasticitate. Ea este componentul de baz a fibrelor

elastice care prin ntindere i mresc de mai multe ori lungimea pentru ca, mai apoi s poat

reveni la dimensiunile iniiale. Se gsete n pereii vaselor de snge i n ligamente.

Subunitatea de baza a elastinei este

tropoelastina care, ca i tropocolagenul este

bogat n Gly, Ala i Pro. De asemenea,

conine n special aminoacizi nepolari (Val,

Leu i Ile). Tropoelastina este un tip aparte de

helix n care legturile transversale se

realizeaz prin intermediul desmozinei,

structur aromatic ce rezult prin oxido-

condensarea a patru molecule de lizin.

Datorit acestor legturi "n 4 puncte"

elastina prezint elasticitate bidimensional.

37

(CH2)3

OC

(CH2)2

(CH2)4

N+

(CH2)2

CH

CHCH

CH

HN

HN

HN

NH

CO

CO

CO


38/148

Miozina i actina sunt filamente proteice ale sarcomerului, implicate n contracia

muscular. Miozina este format din dou polipeptide alfa-elicoidale rsucite una n jurul

celeilalte. Ea are un "cap", protein globular care posed activitate enzimatic. Mai multe

molecule de miozin sunt asamblate formnd filamente groase de miozin. Intercalate ntre

acestea se gsesc filamente mai subiri de actin. Un filament de actin (F-actina) este format

din dou iruri de G-actina suprancolcite.

Un alt sistem de proteine lungi este cel al microtubulilor. Un microtubul este format

din 13 filamente aranjate paralel n form de tub. Un filament este o niruire de dou tipuri de

proteine globulare: -tubulina i -tubulina aezate alternativ. Microtubulii sunt prezeni n

cili i flageli.

3.1.3 Structura teriar a proteinelor

3.1.3.1 Studiul structurii teriare cu raze X.

Relaiile dintre atomii catenei polipeptidice, situai la distan mare unii de alii n

secven liniar, constituie structura teriar a proteinei. Prima protein globular creia i s-a

determinat structura teriar a fost mioglobina din caalot. Cristalografia de raze X este un

mijloc puternic de investigare, alturi de rezonana magnetic nuclear (RMN). Un cristal

proteic este traversat de un fascicul monocromatic de raze X iar spectrul de difracie este

nregistrat pe un film fotografic.

ntruct razele X interacioneaz numai cu electronii, difractograma este imaginea densitii

de electroni. Hrile de densitate electronic sunt seciuni paralele prin cristalul cercetat. Un

set de hri suprapuse produc o hart tridimensional de densitate electronic. Pornind de la

observaia c multe enzime sunt active i n stare cristalin se deduce c, n cristal moleculele

proteice au structuri tridimensionale asemntoare cu cele adoptate n soluii apoase.

Spre deosebire de proteinele

fibrilare, proteinele globulare realizeaz

structuri teriare datorit plierii la nivelul

structurilor secundare non-repetitive. La

majoritatea proteinelor globulare cele dou

conformaii helix i pliat sunt adoptate

38


39/148

de 20-30% din lungimea catenelor. n ceea ce privete localizarea radicalilor, sunt respectate

cteva reguli:

a. Radicalii nepolari sunt orientai spre interiorul "globului", fiind exclus contactul lor cu

moleculele de ap.

b. Radicalii polari ncrcai electric sunt localizai pe suprafa, n contact cu moleculele

de ap.

c. Radicalii polari nencrcai se afl

att pe suprafa ct i pe interior.

Aranjamentul micelar al radicalilor a

condus la presupunerea c o protein

globular este asemenea unei picturi

uleioase nvelite cu un strat polar.

3.1.3.2 Forele stabilizatoare ale

structurii teriare

Proteinele native sunt entiti uor

de denaturat. Trecerea structurii teriare

de la starea nativ, ordonat, la una

dezordonat, se face cu consum mic de

energie. Rezult c structura teriar

nativ este un "compromis" la care au

ajuns forele de interaciune interne i forele de interaciune cu moleculele de solvent.

Forele ionice se supun legii lui Coulomb, variaz cu r2 i depind de constanta

dielectric a mediului. Perechile de ioni sunt expuse de obicei ctre mediul apos i, ntruct

energia de hidratare a lor este apropiat de energia de legtur, contribuia lor la stabilizarea

structurii proteinelor este mic.

Forele van der Waals se exercit ntre dipoli permaneni sau indui variind cu r3.

Energia lor este cu un ordin de mrime mai mic dect a punilor saline. Totui, fiind

numeroase ele contribuie n mod semnificativ la stabilizarea structurii teriare. n structura

gruprilor nepolare pot apare dipoli fluctuani, care polarizeaz fluctuant atomii vecini, ntre

cele dou tipuri de dipoli, inductor i indus, existnd interaciuni numite fore de dispersie

London (variaz cu r6).

39

Chimie Dentara

Documents

Transcript of Chimie Dentara

morfologie dentara

DANISIA HABA Disciplina de Radiologie Generala si Dentara FACULTATEA DE MEDICINA DENTARA

· Facultatea de Medicina Dentara Absolvent al Colegiului National Mihai Eminescu Botosani,Chimie-Biologie, promotia 2006. Absolvent al Universitatii „Apollonia" din lasi Facultatea

Curs Tehnica Dentara

Intrebari tehnica dentara

Estetica dentara

Morfologie Dentara 2

Durerea de Origine Dentara

tehnologie dentara

Caria Dentara

eroziunea dentara -2010

referat morfologie dentara

Teste Dentara(2)

Extractia dentara

radiografie dentara

C2-radiologie dentara

PROTETICA DENTARA

Pulpa dentara

tehnica dentara 1012

Radiologie dentara