11

În natură se găsesc peste 400 de aminoacizi, însă În natură se găsesc peste 400 de aminoacizi, însă organismele utilizează doar un număr restrâns pentru organismele utilizează doar un număr restrâns pentru biosinteza diferitelor tipuri de protide.biosinteza diferitelor tipuri de protide.

La edificul structural al protidelor participă frecvent La edificul structural al protidelor participă frecvent 20-24 aminoacizi.20-24 aminoacizi.

Diversitatea enormă a tipurilor de protide este Diversitatea enormă a tipurilor de protide este determinată de determinată de naturanatura diferită a aminoacizilor diferită a aminoacizilor constituenţi, de constituenţi, de numărulnumărul şi şi proporţiaproporţia în care aceştia în care aceştia participă, precum şi de participă, precum şi de ordinea înlănţuiriiordinea înlănţuirii lor în lor în moleculele proteidelor.moleculele proteidelor.

Aminoacizi

22

AMINOACIZII AMINOACIZII unităţi structurale ale protidelorunităţi structurale ale protidelor

AMINOACIZII AMINOACIZII unităţi structurale ale protidelorunităţi structurale ale protidelor

Din punct de vedere chimic, aminoacizii sunt compuşi Din punct de vedere chimic, aminoacizii sunt compuşi polifuncţionali ce conţin în moleculă grupări amino şi polifuncţionali ce conţin în moleculă grupări amino şi grupări carboxilice.grupări carboxilice.

Toţi aminoacizii care intră în structura protidelor sunt Toţi aminoacizii care intră în structura protidelor sunt α-aminoaciziα-aminoacizi..

Atât gruparea funcţională amină primară –NHAtât gruparea funcţională amină primară –NH22 cât şi cât şi

cea carboxilică –COOH sunt grupate la acelaşi atom de cea carboxilică –COOH sunt grupate la acelaşi atom de carbon, carbonul α.carbon, carbonul α.

Diferenţierea aminoacizilor este Diferenţierea aminoacizilor este determinată de natura radicalului R.determinată de natura radicalului R.

R CH

NH2

COOH

33

CLASIFICAREA AMINOACIZILORCLASIFICAREA AMINOACIZILORCLASIFICAREA AMINOACIZILORCLASIFICAREA AMINOACIZILOR

Aminoacizii se clasifică în funcţie de particularităţile Aminoacizii se clasifică în funcţie de particularităţile strcuturale ale radicalului R şi prezenţa altor grupări strcuturale ale radicalului R şi prezenţa altor grupări funcţionale.funcţionale.

AMINOACIZI

CICLICI ACICLICI

Homeociclici Heterociclici MonoaminomonocarboxiliciMonoaminodicarboxiliciDiaminomonocarboxilici

HidroxiaminoaciziTioaminoacizi

44

CLASIFICAREA AMINOACIZILORCLASIFICAREA AMINOACIZILORCLASIFICAREA AMINOACIZILORCLASIFICAREA AMINOACIZILOR Aminoacizi aciclici monoaminomonocarboxiliciAminoacizi aciclici monoaminomonocarboxilici

Sunt aminoacizi simpli, catenele laterale sunt nepolare, hidrofobe

Din această grupă fac parte: glicocolul, α-alanina şi β-alanina, valina, leucina şi izoleucina.

- este singurul aminoacid care nu prezintă activitate optică

55

CLASIFICAREA AMINOACIZILORCLASIFICAREA AMINOACIZILORCLASIFICAREA AMINOACIZILORCLASIFICAREA AMINOACIZILOR Aminoacizi aciclici monoaminomonocarboxiliciAminoacizi aciclici monoaminomonocarboxilici

- se găseşte în general în cantităţi mici în numeroase proteine vegetale şi animale, cu excepţia proteinelor din seminţele de in, care sunt bogate în valină.

- este o componentă de bază a proteinelor, fiind nelipsită din toate proteinele animale şi vegetale

66

CLASIFICAREA AMINOACIZILORCLASIFICAREA AMINOACIZILORCLASIFICAREA AMINOACIZILORCLASIFICAREA AMINOACIZILOR Aminoacizi aciclici monoaminodicarboxiliciAminoacizi aciclici monoaminodicarboxilici

Conţin în molecula lor a doua grupare funcţională –COOH, fapt ce le conferă un pronunţat caracter acid

Din această grupă fac parte: acidul aspartic (asparagic) şi acidul glutamic

77

CLASIFICAREA AMINOACIZILORCLASIFICAREA AMINOACIZILORCLASIFICAREA AMINOACIZILORCLASIFICAREA AMINOACIZILOR Aminoacizi aciclici diaminomonocarboxiliciAminoacizi aciclici diaminomonocarboxilici

Conţin în molecula lor a doua grupare funcţională –NH2, fapt ce le conferă un pronunţat caracter bazic

Din această grupă fac parte: ornitina (care se găseşte sub forma derivatului său - arginina), lizina, citrulina

88

CLASIFICAREA AMINOACIZILORCLASIFICAREA AMINOACIZILORCLASIFICAREA AMINOACIZILORCLASIFICAREA AMINOACIZILOR Aminoacizi aciclici - hidroxiaminoaciziAminoacizi aciclici - hidroxiaminoacizi

Conţin în molecula lor o grupare funcţională –OH, fapt ce le conferă o mare solubilitate în apă

Din această grupă fac parte: serina, treonina

CH

COOH

NH2

CH

CH3OH

treonina

99

CLASIFICAREA AMINOACIZILORCLASIFICAREA AMINOACIZILORCLASIFICAREA AMINOACIZILORCLASIFICAREA AMINOACIZILOR Aminoacizi aciclici - tioaminoaciziAminoacizi aciclici - tioaminoacizi

Conţin în molecula lor elementul sulf sub formă de grupare tiol (-SH), de grupare disulfurică (-S-S-) sau de grupare tioeter (-S-CH3)

Din această grupă fac parte: cisteina, cistina şi metionina

CH

COOH

NH2

CH2

CH2

SCH3

metionina

1010

CLASIFICAREA AMINOACIZILORCLASIFICAREA AMINOACIZILORCLASIFICAREA AMINOACIZILORCLASIFICAREA AMINOACIZILOR Aminoacizi homeocicliciAminoacizi homeociclici

Conţin în molecula lor un nucleu benzenic sau fenolic

Din această grupă fac parte: fenilalanina şi tirozina

CH2

CH

NH2

COOHCH2

CH

NH2

COOH

OH

fenilalanina tirozina

- tirozina are o deosebită însemnătate în organismele animale prin faptul că poate da naştere la adrenalină

1111

CLASIFICAREA AMINOACIZILORCLASIFICAREA AMINOACIZILORCLASIFICAREA AMINOACIZILORCLASIFICAREA AMINOACIZILOR Aminoacizi heterocicliciAminoacizi heterociclici

Conţin în molecula lor un heterociclu cu N

Din această grupă fac parte: histidina, triptofanul şi prolina

1212

IMPORTANŢA AMINOACIZILORIMPORTANŢA AMINOACIZILORIMPORTANŢA AMINOACIZILORIMPORTANŢA AMINOACIZILOR Organismele îşi sintetizează din aminoacizi protidele Organismele îşi sintetizează din aminoacizi protidele proprii.proprii.

Unii aminoacizi sunt transformaţi în substanţe cu rol Unii aminoacizi sunt transformaţi în substanţe cu rol biologic important: hormoni, amine, cetoacizi, etc.biologic important: hormoni, amine, cetoacizi, etc.

Nu toţi aminoacizii sunt sintetizaţi de către organismul Nu toţi aminoacizii sunt sintetizaţi de către organismul animal.animal.

Aminoacizii care nu pot fi sintetizaţi de către Aminoacizii care nu pot fi sintetizaţi de către organismul animal, dar care sunt absolut necesari organismul animal, dar care sunt absolut necesari pentru creşterea şi dezvoltarea organismului pentru creşterea şi dezvoltarea organismului = = aminoacizi esenţialiaminoacizi esenţiali..

Aminoacizii esenţialiAminoacizii esenţiali sunt: arginina, fenilalanina, sunt: arginina, fenilalanina, histidina, izoleucina, leucina, lizina, metionina, treonina, histidina, izoleucina, leucina, lizina, metionina, treonina, triptofanul, valina triptofanul, valina

1313

AMINOACIZII AMINOACIZII Proprietăţi fizico-chimiceProprietăţi fizico-chimice

AMINOACIZII AMINOACIZII Proprietăţi fizico-chimiceProprietăţi fizico-chimice

Aminoacizii sunt substanţe solide, cristalizate, Aminoacizii sunt substanţe solide, cristalizate, solubile în apă (cu excepţia cisteinei, cistinei şi solubile în apă (cu excepţia cisteinei, cistinei şi treoninei)treoninei).. Au punct de topire şi fierbere relativ ridicate, Au punct de topire şi fierbere relativ ridicate, peste 200°Cpeste 200°C.. Cu excepţia Cu excepţia glicocoluluiglicocolului, atomul de carbon α din , atomul de carbon α din structura aminoacizilor este asimetricstructura aminoacizilor este asimetric. .

În consecinţă, aminoacizii prezintă activitate În consecinţă, aminoacizii prezintă activitate optică, având capacitatea de a roti planul luminii optică, având capacitatea de a roti planul luminii polarizate. polarizate. În natură se găseşte de obicei, numai una din În natură se găseşte de obicei, numai una din formele optic active, dextrogiră sau levogiră.formele optic active, dextrogiră sau levogiră.

Aminoacizii obţinuţi prin sinteză sunt Aminoacizii obţinuţi prin sinteză sunt racemicracemici.i.

1414

AMINOACIZII AMINOACIZII Proprietăţi fizico-chimiceProprietăţi fizico-chimice

AMINOACIZII AMINOACIZII Proprietăţi fizico-chimiceProprietăţi fizico-chimice

Sub aspect structural, după poziţia grupării -NHSub aspect structural, după poziţia grupării -NH22 faţă de atomii de carbon asimetrici din catena faţă de atomii de carbon asimetrici din catena hidrocarbonată, aminoacizii pot aparţine seriei L hidrocarbonată, aminoacizii pot aparţine seriei L sau seriei D.sau seriei D.

Aminoacizii naturali prezenţi în structura Aminoacizii naturali prezenţi în structura protidelor aparţin numai formei L.protidelor aparţin numai formei L.

H

R

NH2

COOH

H

R

NH2

COOH

D-aminoacid L-aminoacid

1515

AMINOACIZII AMINOACIZII Proprietăţi fizico-chimiceProprietăţi fizico-chimice

AMINOACIZII AMINOACIZII Proprietăţi fizico-chimiceProprietăţi fizico-chimice

Aminoacizii au caracter amfoter.Aminoacizii au caracter amfoter.

În soluţie aceştia se comportă ca În soluţie aceştia se comportă ca amfioni amfioni sau ioni bipolari datorită sau ioni bipolari datorită disocierii grupărilor funcţionale disocierii grupărilor funcţionale carboxil şi amină.carboxil şi amină. Astfel, în funcţie de pH, aminoacizii pot exista în Astfel, în funcţie de pH, aminoacizii pot exista în soluţie apoasă sub trei forme: amfioni, cationi, soluţie apoasă sub trei forme: amfioni, cationi, anioni:anioni:

CH

R

H3N

COO

Amfion(ion bipolar)

+

-

CH

R

H3N

COO

CH

R

H3N

COOH

CH

R

NH2

COO

Amfion(ion bipolar)

+

-

Cation(ion pozitiv)

+

Anion(ion negativ)

-

+ H+ + HO-

1616

AMINOACIZII AMINOACIZII Proprietăţi fizico-chimiceProprietăţi fizico-chimice

AMINOACIZII AMINOACIZII Proprietăţi fizico-chimiceProprietăţi fizico-chimice

Datorită caracterului lor amfoter, aminoacizii se comportă Datorită caracterului lor amfoter, aminoacizii se comportă în mediul acid ca baze, iar în mediu bazic se comportă ca în mediul acid ca baze, iar în mediu bazic se comportă ca acizi.acizi. În cazul în care catenele laterale conţin şi alte grupări În cazul în care catenele laterale conţin şi alte grupări ionizabile ca de exemplu:ionizabile ca de exemplu:

- o grupare –COOH adiţională (cazul acizilor aspartic şi glutamic) aminoacizii au caracter acid;

- o grupare –NH2 suplimentară (cazul argininei, lizinei) aminoacizii respectivi au caracter bazic.

Datorită capacităţii lor de a disocia ca anioni sau cationi, Datorită capacităţii lor de a disocia ca anioni sau cationi, aminoacizii se pot deplasa sub acţiunea unui câmp electric, aminoacizii se pot deplasa sub acţiunea unui câmp electric, astfel, în mediu acid, aminoacizii migrează spre catod, iar în astfel, în mediu acid, aminoacizii migrează spre catod, iar în mediu alcalin spre anod. mediu alcalin spre anod. Punctul izoelectricPunctul izoelectric se defineşte ca se defineşte ca pH-ul la care aminoacidul nu migrează în câmp electric.pH-ul la care aminoacidul nu migrează în câmp electric.

1717

AMINOACIZII AMINOACIZII Proprietăţi fizico-chimiceProprietăţi fizico-chimice

AMINOACIZII AMINOACIZII Proprietăţi fizico-chimiceProprietăţi fizico-chimice

Proprietăţi chimice ale aminoacizilor Proprietăţi chimice ale aminoacizilor sunt determinate de:sunt determinate de:

- prezenţa grupării –COOH

- prezenţa grupării –NH2

- prezenţa simultană a celor două grupări funcţionale –COOH şi –NH2

- prezenţa altor grupări funcţionale (-OH, -SH)

Proprietăţi chimice determinate de prezenţa grupării -COOHProprietăţi chimice determinate de prezenţa grupării -COOH

a) Reacţia cu alcoolii – cu formare de esteri

b) Reacţia cu bazele – cu formare de săruri

c) Reacţia de decarboxilare – cu formare de amine biogene (sub acţiunea unor enzime specifice numite decarboxilaze)

d) Reacţia de reducere energică – cu formare de aminoalcooli

1818

AMINOACIZII AMINOACIZII Proprietăţi fizico-chimiceProprietăţi fizico-chimice

AMINOACIZII AMINOACIZII Proprietăţi fizico-chimiceProprietăţi fizico-chimice

Proprietăţi chimice determinate de prezenţa grupării –NHProprietăţi chimice determinate de prezenţa grupării –NH22a) Reacţia de alchilare (metilare) – cu formare de derivaţi cuaternari

b) Reacţia de acilare – cu formare de N-acil-derivaţic) Reacţia de dezaminare – cu formare de acizi nesaturaţi sau saturaţi

(sub acţiunea unor enzime specifice numite dezaminaze)

d) Reacţia cu aldehidele – cu formare de baze Schiff

CH NH2

COOH

R

O CH

R CH N

COOH

R

CH

R- H2O

aminoacid

+

baza SchiffaldehidaBazele Schiff ale aminoacizilor au caracter acid şi se utilizează pentru dozarea volumetrică a aminoacizilor. Prin această proprietate gruparea funcţională bazică a unui aminoacid poate fi blocată şi astfel aminoacidul poate fi titrat în mod obişnuit cu hidroxizii alcalini (metoda Sorensen).

1919

AMINOACIZII AMINOACIZII Proprietăţi fizico-chimiceProprietăţi fizico-chimice

AMINOACIZII AMINOACIZII Proprietăţi fizico-chimiceProprietăţi fizico-chimice

Proprietăţi chimice determinate de prezenţa grupării –NHProprietăţi chimice determinate de prezenţa grupării –NH22

e) Reacţia cu acidul azotos – cu formare de hidroxiacizi

CH NH2

COOH

CH3

O N OH CH OH

COOH

CH3

CH NH2

COOH

R

O N OH CH OH

COOH

R

- H2O

alanina

+

acid lactic

+ N2

- H2O

aminoacid

+

hidroxiacid

+ N2

Aminoacizii reacţionează aproape cantitativ cu acidul azotos. Din volumul de azot care se degajă se poate stabili numărul grupărilor aminice din molecula aminoacidului. Această proprietate stă la baza dozării aminoacizilor prin metoda van Slyke.

2020

AMINOACIZII AMINOACIZII Proprietăţi fizico-chimiceProprietăţi fizico-chimice

AMINOACIZII AMINOACIZII Proprietăţi fizico-chimiceProprietăţi fizico-chimice

Proprietăţi chimice determinate de Proprietăţi chimice determinate de prezenţa altor grupări funcţionale (-OH, -SH)

a) Gruparea alcool (-OH) se poate fosforila (esterificare cu H3PO4). De exemplu, serina duce la formare de fosforilserina (participă la structura proteinelor din lapte)

b) Gruparea tiol (-SH) se poate oxida reversibil pentru a forma o legătură disulfură. Astfel, cisteina se poate cupla cu o altă moleculă de cisteină ducând la formarea cistinei).

CH

COOH

NH2

CH2 OH

CH

COOH

CH2

NH2

O PO3H2

+ HO-PO3H2

serina

- H2O

fosforilserina

2121

AMINOACIZII AMINOACIZII Proprietăţi fizico-chimiceProprietăţi fizico-chimice

AMINOACIZII AMINOACIZII Proprietăţi fizico-chimiceProprietăţi fizico-chimice

Proprietăţi chimice determinate de Proprietăţi chimice determinate de prezenţa simultană a celor două grupări funcţionale –COOH şi –NH2

- reacţia de condensare intermoleculară – cu formare de dipeptide, tripeptide, etc.

- doi sau mai mulţi aminoacizi reacţionează între ei cu eliminare intermoleculară de apă între o grupare –COOH a unui aminoacid şi o grupare –NH2 a altui aminoacid.

- legătura peptidică formată -CO-NH- stă la baza structurii peptidelor, polipeptidelor şi proteinelor

2222

Proprietăţi fizico-chimiceProprietăţi fizico-chimiceProprietăţi fizico-chimiceProprietăţi fizico-chimice

CH

NH

CH

NH

CHNH2

R"

O R'

O

COOH

R

n

CH

R

NO

OH

H

H

CH

R'

NO

OH

H

HCH

R"

NO

OH

H

H

CH

NH

CH

NH

CHNH2

R"

O R'

O

COOH

R

CH

NH

CH

NH2

R"

O R'

COOH

+

+

Tripeptida

- H2O

Polipeptida

- H2O

Dipeptida