Curs i Aminoacizi Peptide
-
Upload
lazar-emil -
Category
Documents
-
view
88 -
download
6
Transcript of Curs i Aminoacizi Peptide
CATEDRA DE BIOCHIMIE MEDICALĂŞeful catedrei: Prof.Dr. Ileana OlteanuMembrii:
Conf. Dr. Ioana BrudascaConf. Dr. Alexandra CraciunConf. Dr. Luminiţa DiaconescuConf. Dr. Maria DroncaConf. Dr. Cristina DruganŞef de lucrări Dr.Tiberiu NistorŞef de lucrări Dr. Lucia ProcopciucŞef de lucrări Dr. Lucia DicanAsistent Ciprian SilaghiAsistent Razvan Rusu
Ce este biochimia?Punte de legătură dintre– Chimie, stiinţa ce studiază:
• structura atomilor şi moleculelor• interacţiunile lor
– Biologie, stiinţa ce studiază:• structura celulelor şi organismelor• interacţiunile lor
Stiinţa care studiază organismele vii la nivel molecular
Scopul principal al biochimiei
De a determinamodul cum interacţionează variatele molecule
din organismele vii pentru a
constitui, menţine şi perpetua viaţa.
Domeniile principale ale biochimiei
Structura şi funcţia biologică a compuşilorchimici ce alcătuiesc organismele vii. Relaţia structură-funcţie.
Totalitatea transformărilor chimice din organismele vii (metabolism)
Mecanismul stocării şi transmiterii informaţieigenetice
PROGRAMA ANALITICǍBIOCHIMIE MEDICALǍ – Sem I
• AMINOACIZI • PEPTIDE • PROTEINE
– STRUCTURǍ– RELAŢIA STRUCTURǍ-FUNCŢIE
MioglobinaHemoglobinaAlbuminaImunoglobulineColagenElastina
• ENZIME• COFACTORI ENZIMATICI • VITAMINE • RECEPTORI• NUCLEOTDE & ACIZI NUCLEICI
TEMATICA CURSULUI 1Aminoacizi
– Formula generală– Importanţa biomedicală– Standard & Nonstandard– Esenţiali & Neesenţiali– Clasificare funcţie de structura şi polaritatea radicalului– Denumiri. Abrevieri– Proprietăţi optice & spectrale– Proprietăţi acido-bazice. Relaţia Henderson-Hasselbalch– Incărcare electrică la pH fizilogic– Sisteme tampon
Peptide– Importanţa biomedicală– Caracteristici structurale– Definiţie & Denumire– Proprietati– Clasificare– Semnificaţie biologica– Peptide naturale (ex. familia POMC, ocitocină, vasopresină , glutation)– Peptide artificiale (ex. aspartam)
TEMATICA CURSULUI 2
Proteine– Importanţa biomedicală– Clasificare– Nivele de organizare structurală– Impachetarea proteinelor– Denaturarea proteinelor– Proteine « chaperon »
AMINOACIZI- Formula generală
H3N+ C
H
COO-
Rα
Partea comună tuturoraminoacizilor
Radicalul este caracteristicfiecărui aminoacid
Carbonul α se găseşte întregrupările carboxil şi amino
Grupareamino
Gruparecarboxil
AMINOACIZI
Grupările α-carboxil şi α-amino sunt implicate în formarea legăturii peptidice
α
R
H
C C
H
RαNH CO NH CO
Radicalii determinăproprietăţile proteinei
Importanta biomedicala• Unitati de constructie ale proteinelor• Precursori ai unor compusi cu importante roluri biologice
– Tyr → Catecolamine→ Melanina
– Trp → Serotonina→ Melatonina
– Arg → Creatina– His → Histamina– Glu → GABA (acid gama aminobutiric)– Met → SAM (S-Adenozil metionina)– Asp, Gln → Nucleotide – Arg → NO
• Neuromediatori: Glu• Sursa de energie
AMINOACIZI
AMINOACIZI STANDARD= amino acizii codificaţi genetic
AMINOACIZI CLASIFICARE – structura R
I. Monoamino monocarboxilici
Radical alifatic
GlicinaAlaninaValinaLeucinaIzoleucina
subsituitnesubstituit
hidroxilici
Aminoacizi* standard
SerinaTreonina
tiolici & tioeterici
CisteinaMetionina
amidici
AsparaginaGlutamina
aciclic ciclic
nesubstituit
*iminoacid
Prolina
Radical aromatic
nesubstituit
substituit
Fenilalanina
Tirozina
fenolic
heterociclic
Triptofan
homociclic
AMINOACIZI CLASIFICARE – Structura R
II. Monoamino dicarboxilici
Aminoacizi standard
Acidul aspartic (asparagic)Acidul glutamic
III. Diamino monocarboxiliciLizina (ε-amino)
Histidina (β-imidazol)
Arginina (δ-guanidino)
α-AMINOACIZI AMINOACIZI
Monoamino monocarboxilici
Glicina Gly G Alanina Ala A Valina Val V Leucina Leu L Izoleucina Ile I
H3N+ C H
COO-
H
COO-
HCH3N+
COO-
HCH3N+
COO-
HCH3N+
COO-
HCH3N+
CH3 CH
CH3H3C
CH2
H3C CH3
CH
CH CH3
CH2
CH3
Alifatici, aciclici, nesubstituiti
AMINOACIZI Monoamino monocarboxilici
Serina Ser S Treonina Thr T Cisteina Cys C Metionina Met M
COO-
HCH3N+
COO-
HCH3N+
COO-
HCH3N+
OH
CH
CH3
OH CH2
SH
Hidroxilici Tiolici
CH2
H3N+ C H
COO-
CH2
S
CH3
Tioeterici
CH2
Alifatici, aciclici, substituiti
AMINOACIZI Monoamino monocarboxilici
COO-
HCH3N+
COO-
HCH3N+
CH2
CO NH2
NH2OC
CH2
CH2
Amidici
Asparagina Asn N Glutamina Gln Q
AMINOACIZI Monoamino monocarboxilici
Alifatici, ciclici,nesubstituiti
Aromatici
H3N+ C H
COO-
H3N+ C H
COO-
H3N+ C H
COO-
CH2 CH2 CH2
OH
NH
H2
H2
H2 COO-CHC
C CH2
N+
Iminoacid
Prolina Pro P Fenilalanina Phe F Tirozina Tyr Y Triptofan Trp W
Monoamino dicarboxilici
CH2
CH2CH2
H3N+ C H
COO-
H3N+ C H
COO-
COO-
COO-
Aspartat Asp D Glutamat Glu E
AMINOACIZI
AMINOACIZIDiamino monocarboxilici
COO-
HCH3N+
CH2
COO-
HCH3N+
CH2
COO-
HCH3N+
CH2
CH2
CH2
CH2
NH3+
CH2
CH2
NH
CNH2H2N+
N NH+
H
Lizina Lys K Arginina Arg R Histidina His H
AMINOACIZI - DenumiriDenumire radicalDenumire uzuala Denumire stiintifica
AlaninaAspartatAsparaginaArgininaCisteinaFenilalaninaGlicina (glicocol)GlutamatGlutaminaHistidinaIzoleucinaLeucinaLizinaMetioninaProlinaSerinaTirozinaTreoninaTriptofanValina
Acid α-amino propionicAcid α-Amino succinicγ-Monoamida acidului asparticAcid α-amino, δ-guanidino valerianicAcid α-amino, β-mercapto propionicAcid α-amino, β-fenil propionicAcid α-amino aceticAcid α-Amino glutaricδ-Monoamida acidului glutamicAcid α-amino, β-imidazol propionicAcid α-amino, β-metil valerianicAcid α-amino izocaproicAcid α, ε -diamino caproicAcid α-amino, γ-tiometil butiricAcid pirolidin-2-carboxilicAcid α-amino, β-hidroxi propionicAcid α-amino, β-p-hidroxifenil propionicAcid α-amino, β-hidroxi butiricAcid α-amino, β-3-indolil propionicAcid α-amino izovalerianic
AlanilAspartilAsparaginilArginilCisteinilFenilalanilGlicilGlutamilGlutaminilHistidilIzoleucilLeucilArginilMetionilProlilSerilTirozilTreonilTriptofanilValil
AlaAspAsnArgCisPheGlyGluGlnHisIleLeuArgMetProSerTyrThrTrpVal
Abreviere
AMINOACIZI CLASIFICARE – polaritatea RAminoacizi standard
(complet protonaţi)alcătuiţi din
Grupare carboxil(-COOH)
Deprotonată (COO-)la pH fiziologic
Grupare α-amino(-NH3
+)
Protonată (NH3+)
la pH fiziologic
Radical (20 tipuri)(R)
Radical nepolarhidrofob
AlaninaValinaLeucinaIzoleucinaProlinaMetioninaFenilalaninaTriptofan
BasicProtonat, pozitiv
NeutruNeîncărcat electric
AspartatGlutamat
ArgininaHistidinaLizina (la pH6)
GlicinaCisteinaSerinaTreoninaTirozinaAsparaginaGlutamina
Radical polarhidrofil
Acid deprotonat, negativ
La pH fiziologic
Localizarea aminoacizilor nepolari în proteine
Hidrosolubile Membranare
Aminoacizii nepolari formează“miezul” proteinei
evită contactul cu mediul apos
Aminoacizii nepolari “căptuşesc”suprafaţa proteinei
sunt în contact cu mediul lipidic
Aminoacizi nonstandard – existenţi în proteine
Nu sunt codificaţi genetic
Se formează prin modificare post-translaţională a aminoacizilor standard!
5-Hidroxilizina, 5-Hidroxiprolina, allizina → Colagen
N-metil lizina → Actină
Acidul γ-carboxi glutamic → Factori ai coagulării
Cistina → Insulină, albumină, imunoglobuline etc.
Fosfo serina, fosfo tirozina → Enzime reglatoare
N-Acetilglucozamin asparagina → Glicoproteine cu legatură N-glicozidică
N-Acetilgalactozil serina – Glicoproteine cu legatură O-glicozidică
Aminoacizi nonstandard – existenţi în proteine
NH
COOH
HO CH2 CH NH2
COOH
CH2 CH2CHH2N
OH
CH2CH2
COOH
NH2CHCH2HCO
4-Hidroxi prolina 5-Hidroxi lizina Allizina
CH2CH2
COOH
NH2CHCH2 CH2HN
CH3
NH2
COOH
CH2HOOC CHCH
COOH
CH NH2
COOH
CH2PO
OHOHO
CH2
CH2
S
S
COOHNH2CH
COOHNH2CH
N-metil lizina Acid γ-carboxi glutamic Fosfo serina
γ
Cistina
Nu sunt codificaţi genetic
Sunt componente ale unor coenzime, neuromediatori, intermediari metabolici
Aminoacizi nonstandard – neexistenţi în proteine
β- Alanina →Coenzima A
Acidul γ-aminobutiric = Neuromediator
Homocisteina = Intermediar în metabolismul Met
Ornitina, citrulina = Intermediari în sinteza ureei
5-Hidroxi triptofanul = Intermediar în sinteza serotoninei, melatoninei
Aminoacizi nonstandard – neexistenţi în proteine
Ornitina Citrulina
H2Nδ
CH2CH2
COOH
NH2CHCH2δ
CH2CH2
COOH
NH2CHCH2HN
C OH2N
NH
CH2 CH COOH
NH2
HOCH2CH2HS
COOH
NH2CH
Homocisteina 5-Hidroxi triptofan
CH
COOH
CH2H2Nβ
CHCH2 CH2
COOH
H2Nγ
β-Alanina Acid γ-aminobutiric
Aminoacizi esenţiali
Aminoacizi standard care nu pot fi sintetizaţi în organismul uman, decitrebuie sa fie preluaţi din alimente
Aminoacizi ramificaţi: Val, Leu, Ile
Aminoacizi aromatici: Phe, trp
Aminoacizi bazici: Lys, His, Arg (numai în situaţii speciale)
Aminoacizi hidroxilici: Thr
Aminoacizi cu sulf: Met
Aminoacizi – Proprietăţi opticeToţi aminoacizii (cu exceptia Gly) au cel puţin un centru asimetric (carbon cu 4 substituenţi diferiţi) = carbonul α
Carbonul α = chiral sau optic activ
Aminoacizii cu carbon chiral pot avea 2 stereoizomeri (enantiomeri), notati D şiL, care se găsesc în relaţia obiect-imagineîn oglindăToţi aminoacizii din proteine sunt L-aminoacizi
Aminoacizi - Proprietăţi spectraleAminoacizii aromatici prezintă un maxim de absorbţie în UV la λ ~ 280nm
Acizii slabi sunt parţial disociati
Echilibrul de disociere este caracterizat de constanta de aciditate
Relaţia cantitativă dintre concentraţia acidului slab [HA] şi concentraţia bazeiconjugate [A-] este descrisă de ecuaţia Henderson-Hasselbalch
Aminoacizi - Proprietăţi acido-bazice
HA H+ + A-
Acid slab Proton SareBaza conjugata
][]][[
HAAHKa
−+
=
][][log
HAApKapH
−
+=
Soluţie tampon dpdv compoziţional:acid slab + bază conjugată (-COOH / -COO-)baza slabă + acid conjugat (-NH2 / -NH3
+)
Soluţie tampon dpdv funcţional:Se opune variaţiilor de pH când se adaugă cantităţi limitate de acid sau bază tare
Capacitatea maximă de tamponare corespundepH = pKa ± 1 unde pKa = - log Ka
La pH < pKa predomină forma protonată (-COOH)pH > pKa predomină forma deprotonată (-COO-)
Aminoacizi – Soluţii tampon
Curba de titrare a acidului acetic
Curba titrare a glicocolului
Peptide - DefiniţiePeptide = combinaţii de tip amidic rezultate prin condensarea a 2 sau mai
multe molecule de aminocizi= succesiune de aminoacizi legaţi prin legatură peptidică
Succesiune constantă de legături peptidice separate prin Cα
Radicali diferiţi legaţi de Cα
Peptide - DenumireSe denumesc succesiv radicalii aminoacizilor începând cu capătul N-terminal
Ser-Gly-Tyr-Ala-Leu = Seril-Glicil-Tirozil-Alanil-Leucina
Peptide -ProprietăţiLa pH = 7 grupările carboxilice sunt deprotonate, iar grupările amino sunt protonate
La pH = pH izoelectric încărcarea electrică netă = 0, ca urmare solubilitatea în apăeste minimă şi viteza de migrare în câmp electric = 0
Peptide – ClasificareFuncţie de numărul aminoacizilor componenţi• Oligopeptide = peptide formate din câţiva aminoacizi
– dipeptide– tripeptide– tetrapeptide, etc
• Polipeptide = peptide formate din < 50 aminoacizi= peptide cu GM <10000
Funcţie de modul cum sunt sintetizate• Peptide ribozomale = peptide sintetizate prin traducere folosind ca matriţă ARN
mesager; în general au rolul de hormoni sau molecule de semnalizare.Exemplu: peptidele din familia pro-opiomelanocortinei, glucagonul, angiotensina, vasopresina, oxitocina etc.
• Peptide nonribozomale = peptide sintetizate prin condensări succesive de aminoacizi catalizate de enzime specifice. Exemplu: glutation = γ-Glu-Cys-Gly
• Peptide artificiale = sintetizate prin sinteza chimicaExemplu: aspartam
Peptide – Semnificaţie biologică
Denumire Structura Functie Sinteza
Calcitonina 32 Aminoacizi Hipocalcemiant Celulele C adiacente celulelor foliculareale tiroidei
Glucagonul 29 Aminoacizi Hiperglicemiant Celulele α din insulele Langerhans ale pancreasului
Secretina 27 Aminoacizi Stimulează secreţia de H2O şi HCO3
- de cătrepancreas
Celulele S din duoden şi jejunul proximal
ACTH 39 Aminoacizi Controleaza dezvoltareacortexului adrenalelor sisinteza de steroizi
Celulele corticotrope ale adenohipofizei
Vasopresina 9 Aminoacizi Regleaza eliminarearenala de H2O
Nucleul supraoptic al al hipotalamusului
Oxitocina 9 Aminoacizi Regleaza contracţiamuşchiului neted al uterului şi a celulelormioepiteliale ce înconjoarăalveolele mamare
Nucleul paraventricular al hipotalamusului
α-Endorfina 16 Aminoacizi Analgezic, euforicasemănător morfinei
Celulele corticotrope ale adenohipofizeisub forma de POMC
Familia pro-opiomelanocortinei (POMC)
Clivarea POMC depinde de ţesut
ACTH- Structura
Fragment 1 (Aa 1-4) = interacţionează cu receptorii melanoforiFragment 2 (Aa 5-10 = măreste activitatea fragmentului 1 de 1000xFragment 3 (Aa 11-14) = măreste activitatea fragmentului 1 de 1000xFragment 4 (Aa 15-18) = adaptează “cuvintele” 1,2 si 3 la receptorul suprarenal introducând activităţile
corticotrope si corticotrofe, reduce activitatea melanoforeticăFragment 5 (Aa 19-24) = stabilizează hormonul în timpul transportuluiFragment 6 (Aa 25-33) = stabilizează hormonul în timpul transportuluiFragment 7 (Aa 34-39) = determină specificitatea de specie, induce formarea de anticorpi la alte specii
ACTH- Rol
Stimulează secreţia de hormoni corticosuprarenali⇒ intensificarea
catabolismului proteic şi lipidicgluconeogenezei
Vasopresina & Oxitocina
Vasopresina
Oxitocina
AntidiureticVasopresor
Determină
• declanşarea contracţiilor uterului gravid
• secreţia laptelui din glanda mamară
Tripeptida naturală – GlutationCaracteristicile sintezei:
• condensare succesivă a aminoacizilor Glu, Cys, Glycatalizată de sintetaze specifice
• nu este necesară prezenta unei de matrice (ARNm)
Glutation – Roluri biologice
Antioxidant major
ajută la descompunea H2O2, reciclizează alţi antioxidanţi (vitaminele C, E)
Reducător intracelular
ajută la menţinerea gr. SH şi la rearanjarea punţilor S-S din proteine
Cosubstrat al gamaglutamil transpeptidazei (γGT)
ajută la transportul aminoacizilor prin membrana celulară
Component al leucotrienei C4 (LTC4), hormon local cu rol în inflamaţie
Implicat în eliminarea metalelor grele, toxinelor, medicamentelor
Rolul GSH în protejarea celulelor faţă de SRO
Forma oxidată a glutationului
Rolul GSH în transportul aminoacizilor
Aa + GSH γGlu-Aa + Cys-Gly
Aa
Oxoprolina
γGT
Rolul GSH in “conjugarea” xenobioticelor
R-SH + GSH R-S-S-
γGlu
Cys
Gly
Dipeptida artificială
“Educaţia a dat naştere la o vastăpopulaţie capabilă să citească, darincapabilă să distingă ceea ce merităsă fie citit”
Charles Darwin
“Ignoranţa este noaptea minţii, dar o noapte fără lună şi stele”
“A studia şi a nu gândi este o risipă. A gândi şi a nu studia este periculos”
Confucius
“Omul este constituit din corp,minte şiimaginaţie.
Corpul omului este imperfect, mintea lui nedemnă de încredere,
dar imaginaţia lui l-a făcut remarcabil”James B. Conan
(chimist, prof. la Harvard)