53324729-suport-curs-biochimie-medicala.doc

8/20/2019 53324729-Suport-curs-Biochimie-medicala.doc

1/162

BIOCHIMIE MEDICALĂSuport curs pentru studenţii Facultăţilor de Medicină şi

Asistenţă Medicală

CUPRINS


2/162

1. Proteine 2. Enzime3. Vitamine. Ener!etica "ioc#imică$. Meta"olismul !lucidic

%. Meta"olismul lipidic&. Meta"olismul proteic'. Meta"olismul nucleotidelor purinice si pirimidinice(. Meta"olismul cromoproteinelor

9.1. Biosinteza hemoglobinei9.2. Degradarea hemoglobinei (bilirubinogeneză

A"re)ieri *olosite +n te,t

2


3/162

1. P-/E0E

Proteinele sunt componenţi de bază ai celulei, reprezentând aproimati! "#$

din greutatea ei uscată. Proteinele se găsesc %n toate compartimentele celulare, &iindsubstanţe &undamentale din toate punctele de !edere pentru structura 'i &uncţiacelulei. Prin hidroliza proteinelor se obţin compu'i cu greutate moleculara mica,aminoacizi.

n organism proteinele %ndeplinesc &uncţii multiple (plastică, energetică,catalitică etc.) care le di&erenţiază de lipide sau glucide.

n alcătuirea moleculelor proteice, aminoacizii se unesc prin legături amidicenumite legături peptidice, care se realizează prin eliminarea unei molecule de apă%ntre gruparea carboil a unui aminoacid 'i gruparea amino a aminoacidului următor.

1.1.AM0A000

Prin hidroliza proteinelor se &ormează 2# de *+aminoacizi. ce'tia suntcompu'i cu greutate moleculară mică care conţin două grupări &uncţionale, carboil'i amino, legate de acela'i atom de carbon ( - * ).

ormula generală a unui aminoacid este/

la care corespund toţi aminoacizii cu ecepţia prolinei si hidroiprolinei. Dupăstructura radicalului 0, aminoacizii se clasi&ică %n &uncţie de natura radicalului 0/

/a"el 1 4 lasi*icarea 4aminoacizilor din structura proteinelorumele uzual umele ştiinţi*ic

Formula structurală

I. Radical alifatic (acizi monoaminomonocarboxilici)

R CH COOH

NH2

α

R CH COOH

NH2


4/162

licina (licocol)l3 ()

cid aminoacetic

lanina

la ()

cid amino+propionic

4alina4al (4)

cid amino+izo!alerianic

5eucina5eu (5)

cid α+amino+izocaproic

6zoleucina6le (6)

cid α+amino+β+metil+!alerianic

II. Radical cu grupare acida (acizi monoaminodicarboxilici)

cid asparticsp (D)

cid amino+succinic

sparaginasn (7)

γ +amida aciduluiamino+succinic

cid glutamiclu (8)

cid α+amino+glutaric

lutaminaln ()

δ+amida acidului α+amino+glutaric

III. Radical cu grupare bazica (acizi diaminomonocarboxilici)

rgininarg (0)

cid α+amino+δ+guanidino+n+!alerianic

:

; CH COOH

NH 2

CH COOH

NH2

-;

CH COOH

NH2

-; -;

-;

-;

-;-; CH COOH

NH2

-;2

CH COOH

NH2

-;2 -;

-;

-;

CH COOH

NH2

-;2


5/162

5izina53s (5)

cid α,ε+diamino+carpoic

;idroilizina;3l

cid α+ε+diamino+δ+hidroi+n+carpoic

;istidina;3s (;)

cid α+amino+β+imidazolil+propionic

IV.Radical cu grupare hidroxil (Hidroxiaminoacid)

=erina=er (=)

cid α+amino+β+hidroi+ propionic

>reonina>hr (>) cidα+amino+β+hidroi+n+

butiric

V. Radical cu grupare tiolică (Tioaminoacizi)

-isteina-3s -

cid α+amino+β+mercapto+ propionic

-istina cid β+β+ditio+(α+amino+ propionic)

?etionina?et (?)

cid α+amino+γ +metil+tio+n+butiric

VI. Radical aromatic (aminoacizi aromatici)

;istidina (grupa 666) cid α+amino+β+imidazolil propionic clasi&icat %n categoria amino+

acizilor bazici (666)

enilalaninaPhe ()

cid α+amino+β+&enil+ propionic

"

;2 7

-;2


6/162

>irozina>3r (@)

cid α+amino+β+(p+hidroi&enil) propionic

>ripto&an>rp (A)

cid α+amino+β+() indolil+propionic

VII. Iminoacizi

ProlinaPro (P)

cid pirolidin+2+carboilic

;idroiprolina;3p cid :+hidroi+pirolidin+2+carboilic

Dintre cei 2# de aminoacizi care intră %n structura proteinelor animale optaminoacizi nu pot &i sintetizaţi %n organism/ pro!in din alimente C aminoaciziiesenţiali/ 4al, Phe, 5eu, 6le, >hr, >rp, ?et, 53s.

1.1.1. Proprietăţi *izicea) -u ecepţia glicinei, toţi aminoacizii conţin atomi de carbon asimetric,

moti! pentru care prezintă acti!itate optică/ la p; E unii sunt detrogiri (F), iar alţiisunt le!ogiri (+). -u toate acestea ei aparţin seriei 5 deoarece au con&iguraţia5+ glicerinaldehidei.

5 C glicerinaldehida 5 C aminoacid

n organismele animalelor superioare apar 'i sunt metabolizaţi numai 5 C aminoacizii, %n timp ce D+aminoacizii se găsesc %n peretele celular al unor microorganisme sau %n lanţul polipeptidic din structura unor antibiotice (gramicidina,actinomicina D).

6zomerii detro 'i le!o ai aminoacizilor &ormează perechi de enantiomericare au proprietăţi chimice asemănătoare. mestecul lor echimolecular se nume'teamestec racemic 'i este lipsit de acti!itate optică. =inteza enzimatică, &iind

G

-;<

;< - ;

-;2


7/162

stereospeci&ică, conduce la unul sau celălalt enantiomer. =inteza în laboratorconduce la amestecuri racemice de aminoacizi. cest tip de amestec se poate obţine numai pe cale sintetică.

b) minoacizii sunt substanţe cristaline, solubile %n apă, puţin solubile %nsol!enţi organici, cu puncte de topire de peste 2## o -. n soluţii apoase ei se găsesc

sub &orma de ioni dipolari sau z5iterioni/

-ând un ast&el de ion se dizol!ă %n apă, el poate acţiona &ie ca un acid (donor de protoni), &ie ca o bază (acceptor de protoni)/

-a un acid/ ; 7F+-;(0)+-


8/162

Betaina glicocolului este un important donor de grupare metil %n organism.+ Reacţia de acilare C %n prezenta acizilor carboilici, a anhidridelor sau a

clorurilor acide gruparea amino poate &i acilată. De la glicocol, prin acilare la ni!el

hepatic se obţine acidul hipuric, compus ce reprezintă &orma de eliminare a acidului benzoic din organism.;2;+-;2+-


9/162

- polipeptide C conţin %ntre 1# 'i 1## aminoacizi.Polipeptidele care conţin mai mult de 1## de resturi de aminoacizi %n

moleculă poartă numele de proteine. 7omenclatura peptidelor se &ace indicând numele aminoacizilor %n ordinea %n

care se găsesc %n moleculă, %ncepând cu aminoacidul care conţine gruparea amino+

terminală liberă. Denumirile aminoacizilor !or căpăta terminaţia ilQ, cu ecepţiaultimului care conţine gruparea carboil+terminală liberă/ de eemplu peptidul cusec!enţa =er+l3+>3r+la+5eu+-3s se !a citi =eril+licil+>irozil+lanil+5eucil+-isteină.

• Proprietăţile peptidelorPeptidele, %n special cele cu greutate moleculara mică, sunt solubile %n apă,

insolubile %n alcool absolut 'i au caracter am&oter ca 'i aminoacizii din care suntconstituite.

rupările amino+terminale precum 'i grupările 0 laterale dau acelea'i reacţiicaracteristice ca 'i cele din aminoacizii liberi. < reacţie caracteristică este reacţia

biuretului, care constă %n tratarea peptidelor 'i proteinelor cu soluţii alcaline de -u2F,cu &ormarea unui comple colorat in !ioletN aceasta reacţie este dată numai decompu'ii care conţin cel puţin două legături peptidice %n moleculă.

• Peptide "iolo!ice14 /ripeptide. lutationul (R+glutamil+cisteinil+glicina) este prezent %n toate

ţesuturile !ii.

lutationul se găse'te %n organism %n &orma redusă (=;) 'i sub &ormăoidată (==). 8l %ndepline'te un important rol &iziologic, &iind socotit unimportant sistem oidoreducător celular.

2 4 7ormoni peptidici. 8istă o serie de hormoni cu structură polipeptidică/unii hormoni hipo&izari, insulina, glucagonul, oitocina, !asopresina 'i ->;.

3 8 Peptide cu acţiune anti"acteriană. Penicilinele, tirocidinele (,B),gramicidinele (,B,-), bacitracinele 'i polimiinele au o structură polipeptidică.Penicilinele sunt polipeptide atipice care conţin acid G+amino+penicilanic pemolecula căruia sunt gre&aţi di!er'i radicali. -ând radicalul este -G;"+-;2+ compusulse nume'te benzil+penicilina (penicilina ).

1.3. P-/E0E

Proteinele sunt biopolimeri macromoleculari care conţin %n moleculă peste1## de resturi de aminoacizi uniţi prin legături peptidice. 7umărul, natura 'i modul

9

;


10/162

de aranSare al aminoacizilor %n moleculă !ariază de la o proteina la alta. ?oleculele proteice pot adopta di!erse con&ormaţii %n spaţiu, &iind descrise ast&el mai multeni!eluri de organizare/ primară, secundară, terţiară 'i cuaternară.

1.3.1. i)ele de or!anizare structurală

• Structura primară=tructura primară reprezintă numărul 'i ordinea aminoacizilor %n moleculă.

• Structura secundară=tructura secundară reprezintă cel de+al doilea ni!el de organizare

structurală a proteinelor, reprezentând aranSarea spaţială a moleculei proteice pe osingur \ ax\. cest lucru este posibil datorită legăturilor de hidrogen &ormate %ntreresturile carboil 'i amino aparţinând legăturilor peptidice.

-ea mai mare contribuţie la elucidarea structurii secundare a proteinelor aua!ut+o lucrările lui Pauling si -ore3 care au elaborat două modele teoretice: modelul helicoidal (spiralat) şi modelul straturilor pliate, modele care eplică destul de bine proprietăţile &izico+chimice 'i biologice ale moleculelor proteice.

tructura ! sau modelul helicoidal rezultă prin spiralarea catenei polipeptidice %n Surul unui cilindru imaginar.

n &uncţie de orientarea aminoacizilor, elicea poate &i de tip *+dreapta, care are

sensul de rotaţie al unui 'urub cu &iletul spre dreapta 'i de tip *+stânga cu sensul derotaţie spre stânga. n ambele &orme radicalii 0 ai aminoacizilor sunt proiectaţi spreeteriorul eliceiN %n elicea dreapta radicalul 0 se a&lă %n poziţie trans &aţă de oigen,moti! pentru care aceasta &orma este mai stabilă.

;eliul de tip * are &orma unei scări %n spirală. nalţimea &iecărei trepte estede 1," T, iar o spiră conţine ,G resturi de aminoacizi, ceea ce &ace ca distanţa dintrespire să &ie de ",G T.

1#

-; 7;-;

7 -;- 7-;

-;

0 1

<

;

0 2

<

;

0

<

;

0 : -


11/162

ceastă structură estemenţinută %n spaţiu datorită legăturilor de hidrogen %n care sunt implicatetoate legăturile peptidice. 5egăturile dehidrogen sunt paralele cu aul elicei 'i

se realizează %ntre gruparea carboil aunui aminoacid 'i gruparea amino acelui de+al patrulea aminoacid.

Prezenţa anumitor aminoacizi pro!oacă %ndoirea lanţului polipeptidic. Din această categorie &ac parte prolina 'i hidroiprolina (dincauza azotului iminic), aminoacizi careconţin grupări 0 %ncărcate electric saucu !olum mare (arginina, acidul

glutamic, lizina, leucina, izoleucina).-on&iguraţia de tip *+helieste %ntâlnită la multe proteine, dar nu%nglobează totalitatea lanţului polipeptidic. st&el, %n molecula de paramiozina peste 9#$ din aminoacizisunt implicaţi %n &ormarea *+heliului,%n timp ce %n alte proteine spiralarea nudepă'e'te "#$.

tructura " sau modelul straturilor pliate se bazează pe &ormarea

legaturilor de hidrogen intercatenare 'i poate apare %n doua !ariante/ modelul paralelal straturilor pliate (caracteristic U+Jeratinei) 'i modelul antiparalel (ce poate &i%ntâlnit %n cazul &ibroinei din mătase).

n modelul paralel (a) toate lanţurile polipeptidice sunt a'ezate paralel, cugrupările 0 orientate %n acela'i sens, %n timp ce %n straturile antiparalele (b) catenele

11


12/162

polipeptidice sunt a'ezate &aţă %n &aţă. =pre deosebire de *+heli, %n structura de tip U,legăturile de hidrogen sunt aproape perpendiculare pe aa lanţului polipeptidic.

tructura #. Colagenul.

n a&ara celor două modele caracteristice pentru structura secundară a proteinelor descrise mai sus , mai eistă o structură particulară %ntalnită %n colagen, o proteina

&ibrilară, insolubilă 'i elastică prezentă %n ţesuturile animale (ţesut conSuncti!, tendoane,ligamente, cartilagii, piele, oase etc.) 'i care reprezintă aproimati! 2"$ din proteinelecorpului.

=tructura secundara a colagenului este un triplu heli de dreapta &ormat din treilanţuri polipeptidice (&iecare &iind un heli de stânga) legate intre ele prin legaturi dehidrogen.

Initatea structurală a colagenului este tropocolagenul care este &ormat din treilanţuri/ două lanţuri *1 identice, iar al treilea, *2, &iind destul de asemănător cu celelaltedouă. iecare lanţ conţine aproimati! 1### de resturi de aminoacizi, dintre care 1V suntresturi de glicinăN de asemenea eistă un conţinut ridicat de prolină, precum 'i o serie de

aminoacizi mai rari/ hidroiprolina 'i hidroilizina.;idroiprolina se &ormează după ce lanţul polipeptidic a &ost sintetizat, prin

acţiunea prolinhidroilazei, enzimă ce necesită


13/162

-onţinutul %n iminoacid (prolina 'i hidroiprolina) este important pentrustabilirea termică a colagenuluiN colagenul animalelor cu sânge cald, cel mai bogat %n prolină 'i hidroiprolină, este 'i cel mai stabil termic.

-apetele lanţurilor polipeptidice sunt nespiralate 'i datorită &leibilităţii pot &orma legături speci&ice %ntâlnite numai %n aceste tipuri de proteine.

-a 'i %n cazul &ibrinei, molecula de colagen este stabilizată prin legături%ncruci'ate realizate intramolecular 'i intermolecular %ntre resturile de lizinăsituate %n porţiunile nespiralate ale moleculei de tropocolagen.

7umărul acestor legături !ariază cu &uncţia &iziologică 'i !ârstacolagenului. st&el, colagenul din tendonul lui chile, la 'obolanii maturi, are unnumăr &oarte mare de ast&el de legături, %n timp ce %n colagenul din coadă careeste &leibilă, numărul legăturilor este mai mic.

< caracteristică interesantă a structurii colagenului este &aptul că %ntrecapetele moleculelor de colagen se găsesc spaţii libere care Soacă un rol%nsemnat %n &ormarea osului, %ntrucât %n aceste spaţii se &iează calciu, sub &ormă

de hidroiapatită (&os&at bazic de calciu). Elastina , constituentul maSor al pereţilor !aselor sanguine 'i al

ligamentelor, are un conţinut ridicat de glicină, prolină 'i acizi aminaţi cugrupări nepolare (alanină, !alină, leucină 'i izoleucină), dar conţine &oarte puţinăhidroiprolină 'i acizi aminaţi polari 'i nu conţine deloc hidroilizină. 8lastinamatură conţine multe legături %ncruci'ate ce o &ace aproape insolubilă 'i dinacest moti!, &oarte greu de analizat.

• Structura terţiară reprezintă interacţiunea spaţială %ntre segmentecare nu sunt !ecine %n lanţul polipeptidic, a!ând ca rezultat o structurătridimensională, globulară. 8a este caracteristică %n special proteinelor globulare,

a căror catene macromoleculare sunt strânse sub &orma unor cilindri elipsoidalicu o lungime care nu depă'e'te de 2+G ori diametrul lor. 8ste rezultatulinteracţiunii dintre radicalii 0 ai resturilor de aminoacid din lanţul polipeptidic.orţele de atracţie implicate %n &ormarea structurii terţiare sunt datorateurmătoarelor tipuri de legături/

a) 5egături de hidrogen care pot &i stabilite %ntre gruparea &enolică atirozinei 'i o grupare carboil de la acidul glutamic sau acidul aspartic, sau %ntreradicalul imidazolic al histidinei 'i gruparea hidroilică a serinei.

b) 5egături ionice %ntre grupele carboil ale acizilor dicarboilici 'igrupele amino ale acizilor diaminaţi. 0ealizarea acestor legături este posibilă

atunci când distanţele dintre atomi sunt cuprinse %ntre 2 'i ,1 T. =tudii dedi&racţie a razelor X au e!idenţiat că %n realitate se &ormează un număr mai micde legături ionice, datorită &aptului că maSoritatea grupărilor care ar putea realizaaceste legături intră %n interacţiune cu sol!entul. ntr+ade!ăr, %n soluţie, grupările polare ale proteinelor sunt orientate spre eteriorul moleculei, ceea ce &ace ca proteinele să &ie solubile 'i să se comporte ca electroliţii.

c) 5egături nepolare prin &orţe !an der Aaals care se stabilesc %ntreradicalii hidrocarbonaţi al alaninei, &enilalaninei, leucinei etc. Distanţele dintre

1


14/162

atomii care participă la ast&el de legături sunt cuprinse %ntre ,1 'i :,1 T. cestelegături sunt cele mai importante pentru menţinerea proteinei %n structuraterţiară. 0esturile nepolare, hidro&obe se găsesc %n interiorul ghemului rezultat prin %ncolăcirea lanţului polipeptidic a!ând ca e&ect stabilizarea din punct de!edere termodinamic a moleculei, mai mult decât %n cazul %n care aceste resturi

ar &i orientate spre mediul eterior. Din acest moti! lanţurile peptidice introduse%n soluţie apoasă se %ncolătăcesc spontan a'a &el %ncât resturile nepolare sesituează %n interiorul ghemului, iar grupările polare rămân pe supra&aţamoleculei.

d) 5egături disul&idice C=+=+, co!alente, pot contribuie la menţinereastructurii terţiare a proteinelor globulare limitând tendinţa de depliere amoleculei, %nsă contribuţia lor este mică, deoarece sunt puţine.

=tructura primară a unei proteine determină aranSarea moleculei proteice%n con&iguraţii α+heli sau β+&oi pliate, %n &uncţie de interacţiunile radicalilor 0.

Prima proteină a cărei structură terţiară a &ost elucidată este mioglobina(YendreO 'i colab. 19"E), o proteină globulară, prezentă %n cantităţi mari %nmu'chi, a!ând rolul de a depozita oigenul la ni!el tisular. E"$ din lanţul polipeptidic (1" aminoacizi) din mioglobină cuprinde opt segmente elicoidale(notate ...........;), conţinând %ntre E (segmentul D) 'i 2: de resturi deaminoacizi (segmentul ;). Zonele elicoidale sunt %ntrerupte de segmentenespiralate, la ni!elul cărora lanţul polipeptidic %'i schimbă direcţia. n patrudintre aceste puncte se a&lă prolina, %n celelalte plierea &iind determinată de alţi&actori. n acest &el, molecula se aranSează %ntr+o &ormă compactă cudimensiunile :" " 2" T. n interiorul moleculei se găsesc aminoacizinepolari cu ecepţia a două resturi polare de histidină care participă la legareahemului, iar %n eterior sunt plasate grupările polare 'i cele cu %ncărcareelectrică.

1:


15/162

n general, proteinele intracelulare, solubile, au &ormă s&erică sau elipsoidală%n &uncţie de raportul dintre aminoacizii cu radical 0 polar 'i aminoacizii cu radical 0 nepolar. -ând raportul are !alori cuprinse %ntre #,9+1,:, proteina optează pentru&ormă alungită, iar când raportul este mic (#,+#,G) proteina adoptă &orma s&erică.

n cazul proteinelor membranare, %nglobate %n dublul strat lipidic, resturile deaminoacizi sunt repartizate in!ers, radicalii hidro&obi se găsesc pe partea eterioarăcare !ine %n contact cu moleculele lipidice membranare, iar resturile polare 'i%ncărcate electric, %n interior, căptu'ind canalele ionice ce străbat membranele.

• Structura cuaternarăIn număr mare de proteine sunt constituite din mai multe lanţuri

polipeptidice, &ormând oligomeri. 5anţurile indi!iduale se numesc protomeri sausubunităţi, &iecare a!ând structură primară, secundară 'i terţiară proprie. =ubunităţilese asamblează %n structura cuaternară prin &orţe asemănătoare celor din structuraterţiară, cu deosebirea, că %n acest caz, legăturile se stabilesc %ntre subunităţi.

n general, proteinele cu greutate moleculară mai mare de "#.### sunt&ormate din mai multe subunităţi polipeptidice 'i sunt acti!e sub &ormă de oligomeri, protomerii &iind inacti!i. n multe proteine subunităţile sunt identice/ chimotripsina,&os&ataza alcalină (două subunităţi), aldolaza (trei subunităţi), glutamat

1"


16/162


17/162

1.3.2. Proprietăţile proteinelorProteinele izolate din di!erse surse sunt %n general substanţe solide, amor&e,

care prin puri&icare a!ansată pot &i obţinute %n stare cristalizată.

• Solu"ilitatea proteinelor depinde de &orma moleculei, natura sol!entului,structura chimică, temperatură, p;. 8a se datorează prezenţei pe supra&aţa moleculeia grupărilor polare, hidro&ile (+-


18/162

• Proprietăţi optice C proteinele ca 'i aminoacizii, prezintă acti!itateoptică determinată de prezenţa atomilor de carbon asimetrici. 5a asimetria moleculei prin carbon asimetric se adaugă 'i asimetria creată de α+heli. Puterea rotatorie a proteinelor este o măsură a stării de integritate sau degradare a moleculei.

• 6enaturarea proteinelor C -on&ormaţiile nati!e ale proteinelor globulare realizate prin interacţiunile speci&ice dintre lanţurile polipeptidice sunt&ragile, &iind u'or deranSate de acţiunea a'a numiţilor agenţi denaturanţi. ce'tiagenţi acţionează prin ruperea legăturilor neco!alente din structurile secundară,terţiară 'i cuaternară, dar nu a&ectează legăturile co!alente, legăturile peptidice rămânintacte (nu se eliberează aminoacizi).

genţii denaturanţi sunt &oarte di&eriţi/ temperatură %ntre "#+G#o-N !alorietreme de p;N ureea 'i guanidina %n concentraţii mariN agenţi tensioacti!iN sol!enţiorganici.

DeranSarea structurii terţiare a moleculelor proteice duce la modi&icarea proprietăţilor biologice a acestora. orma moleculei proteice este determinată atât destructura primară, cât 'i de &actorii de mediu. ntr+ade!ăr, a'a cum arată Ahite 'in&insen, tratarea ribonucleazei cu uree H? %n prezenţa unui agent reducător, +mercaptoetanolul, cauzează deplierea completă a moleculei prin ruperea celor patrulegături disul&idice dintre resturile de cisteină 'i %n consecinţă pierderea acti!ităţiiacestei enzime. ndepărtarea prin dializă a agenţilor denaturanţi duce la re&acereaacti!ităţii enzimei, ceea ce indică re!enirea proteinei la structura terţiară iniţială.

Prin denaturare, proteinele %'i pierd proprietăţile chimice 'i &iziologice(hormonii de!in inacti!i, anticorpii pierd capacitatea de a precipita antigenii etc.)N %naceastă stare, proteinele sunt mai u'or atacate de enzime decât %n stare nati!ă.

• 7idroliza proteinelor. =ub acţiunea acizilor sau bazelor la cald 'i aenzimelor proteolitice, proteinele sunt hidrolizate prin ruperea legăturilor peptidice până

la stadiul de aminoacizi.• -eacţii de culoare. Proteinele dau acelea'i reacţii de culoare ca 'i

aminoacizii din care sunt constituite 'i pot &i identi&icate printr+una din acestea. Reacţia xantoproteică. Prin tratarea unei soluţii de proteină cu acid azotic,

la rece sau la cald, apare o coloraţie galbenă datorită &ormării unor nitroderi!aţiN

1H


19/162

Reacţia biuretului . >ratarea unei soluţii de proteină cu reacti! biuret (osoluţie alcalină de sul&at de cupru) se &ormează un comple de culoare !ioletăcaracteristică. 0eacţia este utilizată %n practică pentru dozarea proteinelor din sânge.

• $roprietăţile biochimice %i imunologice. Proteinele %ndeplinesc %n organismdi&erite roluri cum ar &i, rol catalitic, de rezer!ă, transportor, protector, structural etc.

1.3.3. lasi*icarea proteinelorProteinele se clasi&ică %n general după &orma moleculelor 'i după compoziţia lor

chimică.n clasi&icarea proteinelor după &orma moleculară deosebim/• proteine !lo"ulare (s&eroproteine) care au &ormă aproape s&erică (o!oidală)

'i sunt, %n general, solubile %n apă, %n soluţii diluate de acizi, baze 'i săruri. Din aceastăclasă &ac parte albuminele, globulinele, histonele, protaminele 'i prolamineleN

• proteine *i"rilare (scleroproteine), caracterizate prin structură &ibroasă, de&orma unui elipsoid %ntins cu raportul dintre ae de cel puţin 1 / 1##, sunt &oarte greusolubile %n apă, au !âscozitate mare 'i putere de di&uzie mică. ceste proprietăţi eplică prezenţa lor %n ţesuturile de susţinere. Din această clasă &ac parte colagenul, elastina,&ibrinogenul, miozina, actina, Jeratina etc.

După compoziţia chimică, proteinele se pot clasi&ica %n/• proteine simple (holoproteine), constituite din aminoaciziN• proteine con9u!ate (heteroproteine), conţin pe lângă aminoacizi 'i o

grupare prostetică. n &uncţie de natura acestei grupări, heteroproteinele se %mpart %n&os&oproteine, glicoproteine, lipoproteine, metaloproteine, nucleoproteine 'icromoproteine.

1.3.3.1. 7oloproteine• Al"uminele (serumalbumina, lactalbumina, o!albumina etc.) sunt solubile

%n apă, coagulează la %ncălzire, au p;i mai mare decât E 'i pot &i precipitate cu o soluţiesaturată de sul&at de amoniu. reutatea moleculară a albuminelor este cuprinsă %ntre".### 'i E".###. lbuminele intră %n constituţia proteinelor plasmatice (""$), participând la transportul glucidelor, lipidelor, hormonilor, sărurilor biliare,medicamentelor 'i ionilor (;-


20/162

globulinelelor, la transportul lipidelor, iar γ +globulinele au rol %n imunitate, moti! pentrucare se numesc 'i imunoglobuline. Imunoglobulinele sau anticorpii apar %n serulsanguin sau %n alte celule ca răspuns la pătrunderea %n organism a unei proteine sau aunei macromolecule pro!enită de la altă specie, compus care poartă numele de antigen.

=tructura de bază a anticorpilor a &ost elucidată de Porter %n 19G#. nticorpii

sunt &ormaţi din două lanţuri polipeptidice grele (;), cu greutate moleculară ".###+E".### 'i două lanţuri u'oare (5), cu greutate moleculară 2.###, unite prin legăturidisul&idice. 5anţurile grele au o regiune &leibilă care permite rotirea capetelor amino+terminale cu un unghi !ariabil, ceea ce permite legarea antigenului.

Prin digestia cu papaină molecula de imunoglobulină (6g) poate &i di!izată %ntrei &ragmente acti!e cu greutate moleculară "#.###. Papaina cli!ează lanţurile ; %n parteaconstantă (-). Două dintre &ragmentele obţinute pot lega anticorpul 'i din acest moti! au&ost notate Fa" ( de la &ragment 'i ab de la antigen binding), iar al treilea &ragment, careleagă complementul, Fc.

ragmentul ab este &ormat dintr+un lanţ 5 'i o porţiune a capătului 7+terminal allanţului ;. ragmentul c este &ormat din cele două capete -+terminale ale lanţurilor ;(Porţiunea lanţului ; incorporată %n ab este notată d).

2#

6g (1"#.###) 2 ab ("#.###) F c ("#.###)Papaina


21/162

u &ost descrise mai multe tipuri de lanţuri 5 'i ;. 5a om au &ost e!idenţiatenumai două tipuri maSore la lanţ 5, notate Y 'i λ, di&erenţiabile serologic sau prin analizasec!enţei aminoacizilor. 5a om aproimati! E#$ din lanţurile 5 din 6g sunt de tip Y 'inumai #$ de tip λ. < imunoglobulină conţine &ie două lanţuri u'oare Y, &ie două λ, dar niciodată unul Y 'i unul λ. 5anţul ; este unic pentru o clasă de 6g, dar au &ost identi&icatecinci tipuri notate/ γ , α, µ, δ, ε. iecare tip de lanţ ; se poate asocia cu lanţuri 5 de tip Y sau λ generând cele cinci clase de imunoglobuline/ 6g (γ ), 6g (α), 6g? (µ), 6gD (δ) 'i6g8 (ε). Pe lanţurile polipeptidice ale 6g sunt ata'ate resturi glucidice (6g conţine douăresturi monozaharidice 'i 6g? C trei resturi).

• Scleroproteinele sunt proteine &ibrilare, de consistenţă solidă, %ntâlnite numai%n regnul animal, a!ând rol de susţinere 'i protecţie, au un conţinut mai scăzut de azot &aţăde alte proteine, dar au un conţinut crescut de sul&. =cleroproteinele sunt total insolubile %napă, %n soluţii acide 'i bazice 'i sunt stabile &aţă de acţiunea enzimelor proteolitice.

După rolul pe care %l %ndeplinesc 'i după ţesutul %n care au &ost identi&icatescleroproteinele se %mpart %n/

&eratine C se găsesc %n epidermă, păr, unghii, pene, coarne etc. 'i au rol de protecţie. u un conţinut mare de sul& (2+",E$) datorită proporţiei mari de cisteină. raţie

21


22/162

prezenţei legăturii disul&idice Jeratinele au o rezistenţă mecanică mare, elasticitate 'irezistenţă la acţiunea enzimelor proteolitice 'i sunt insolubile.

'olagenele au conţinut mare de glicocol, prolină, hidroiprolină 'ihidroilizină, a!ând o structură cu totul caracteristică, adaptată &uncţiei ţesuturilor din care&ac parte/ tendoane, ligamente, oase, cartilagii, piele. 8le reprezintă 2"$ din proteinele

corpului omenesc.-olagenele sunt insolubile %n apă, dar prin &ierbere %ndelungată se trans&ormă %n

gelatină solubilă, %n care o parte din legăturile peptidice au &ost hidrolizate. -olagenelesunt rezistente la acţiunea enzimelor proteolitice (cu ecepţia colagenazei), %n timp degelatina poate &i hidrolizată cu pepsină 'i tripsină.

lastinele se aseamănă cu colagenul, %ntâlnindu+se alături de acestea %nţesutul conSuncti!, dar ele nu pot &i geli&icate. -onţinutul ridicat de glicocol, alanină 'i!alină imprimă acestei proteine o elasticitate comparabilă cu a cauciucului. 8lastinele sunthidrolizate speci&ic de elastaza pancreatică.

ibrinogenul este o proteină &ibrilară &ormată din 'ase lanţuri polipeptidice

unite prin punţi disul&idice. Din cauza dimensiunilor mari ale moleculei, %n condiţii&iziologice, &ibrinogenul trece %n cantităţi &oarte mici prin peretele capilarelor %n lichidulinterstiţial. n in&lamaţii, din cauza alterării permeabilităţii capilarelor, trecere&ibrinogenului este mult &acilitată.

ibrinogenul este sintetizat %n &icat 'i este degradat %n macro&age 'i are timpul de%nSumătăţire de +" zile. =ub acţiunea enzimatică a trombinei 'i a ionilor de calciu,&ibrinogenul se trans&ormă %ntr+o proteină &ibrilară insolubilă, denumită &ibrină. ibrina&ormează o reţea spaţială %n care sunt %nglobate elementele &igurate ale sângelui, &ormândcheagul sanguin.

*iozina se găse'te %n cantitate de :#+G#$ %n mio&ibrele ţesutului muscular.

?iozina este insolubilă %n apă, dar solubilă %n soluţii alcaline diluate. n structura miozineiintră aminoacizi diaminici 'i dicarboilici ceea ce eplică prezenţa a numeroase grupări polare ce %i con&eră capacitatea de a &ia ioni metalici.

Prin combinare cu actina %n proporţie de V1, &ormează actomiozina. +ctina reprezintă 1"$ din proteinele musculare. tât miozina cât 'i actina au

acti!itate >P+azică 'i Soacă rol esenţial %n contracţia musculară. Tropomiozina reprezintă 2,"$ din totalul proteinelor musculare, a!ând rol %n

contracţia musculară.

1.3.3.2. 7eteroproteine

• Fos*oproteinele sunt proteine conSugate care au drept grupare prosteticăacidul &os&oric legat prin legătură esterică de gruparea hidroil a unui rest de serină dinmolecula proteică. cidul &os&oric se găse'te sub &orma sării sale de -a sau Y.

22

<

7; -< -; 7; -<

-;2

P


23/162

Dintre &os&oproteine &ac parte/ caseina , principala proteină din lapte (H#$). o,o,itelina prezentă %n gălbenu'ul de ou alături de lecitine. 8a &urnizează

embrionului aminoacizii 'i &os&orul necesar dez!oltării.• :licoproteinele &ormează o categorie de heteroproteine care au drept grupare

prostetică o componentă glucidicăN partea proteică imprimă caracterul ei chimic %ntregiimolecule, ceea ce le deosebe'te de mucopolizaharide unde componenta glucidică predomină 'i imprimă moleculei caracter glucidic.

;ipoproteinele sunt complee ale proteinelor cu lipidele. După rolul pe care %l%ndeplinesc, lipoproteinele se %mpart %n două categorii/ lipoproteine de transport 'isistemele de membrană.

Plasma umană conţine patru clase principale de particule lipoproteice care di&eră

%ntre ele prin densitate, constantă de sedimentare 'i mărimea particulelor, prin tipurile de proteine 'i proporţia de lipide conţinute. =unt particule s&erice de mărimi di&erite, &ormatedintr+un miez nepolar (trigliceride 'i esteri de colesterol) %n!elit cu un strat de 2 nmconstituit din colesterol liber, &os&olipide 'i apoproteine. ceste particule sunt solubile %n plasmă 'i ser!esc la transportul lipidelor %ntre di!erse ţesuturi.

• Metaloproteinele sunt combinaţii complee ale proteinelor cu ionii metalici/e, -u, Zn, ?g, ?n etc. 'i participă %n organism &ie %n transportul acestor metale, &ie %ncataliza enzimatică.

eritina conţine 2#+2"$ &ier tri!alent (aproape câte un atom de e pentru&iecare legătură peptidică) legat de o proteină numită apo&eritina. eritina constituie

rezer!a de &ier pentru sinteza hemoglobinei 'i citocromilor. =e găse'te %n special %n &icat 'isplină.

iderofilina (trans&erina) este un transportor al e pentru sintezahemoproteinelor (&iează doi atomi de eVmoleculă). 8a este scăzută %n anemia &eripri!ăN

'eruloplasmina conţine aproimati! #,:$ -u (opt atomiVmoleculă). 8ste oglicoproteină care migrează cu &racţiunea α2+globulinică, are o greutate moleculară de1"#.###. -eruloplasmina nu transportă ionii de cupru, dar are rol %n absorbţia e, putândoida &ierul bi!alent la &ier tri!alent 'i &uncţionează ca o poli&enoloidază. -oncentraţia plasmatică de ceruloplasmină cre'te %n in&lamaţii.

Hemocianinele sunt pigmenţi respiratori din sângele molu'telor. 8le conţin

-u 'i au greutate moleculară de aproape 1# milioane. *etaloproteinele cu -n sunt %n general enzime/ alcool+dehidrogenaza,

carbonic+anhidraza, uricaza etc.• romoproteine-romoproteinele sunt proteine conSugate care au drept grupare prostetică, o

grupare cromo&oră. După natura acestei grupări, se disting două mari clase de

2


24/162

cromoproteine/ por&irinice care conţin un nucleu tetrapirolic 'i nepor&irinice, conţin dreptgrupare prostetică deri!aţi de izoaloazină sau carotene (!ezi !it. B2 'i ).

Dintre cromoproteinele neporfirinice deosebit de importante sunt flavoproteinelecare au drept grupare prostetică o &la!ină (deri!at de izoaloazină) 'i care %ndeplinesc %norganism rol catalitic, precum 'i carotenoproteinele, a căror grupare prostetică este un

deri!at terpenic (carotenii). cestea din urmă, sunt importante %n procesul !ederii.

'romoproteinele porfirinice conţin %n moleculă un nucleu substituit de por&irină. 8le %ndeplinesc di!erse &uncţii biologice, cum ar &i/ transportul de oigen,transportul de electroni, cataliza enzimatică.

=peci&icitatea de &uncţie a acestor proteine se datorează apoproteinei legate denucleul por&irinic. =unt reprezentate de mioglobină, hemoglobină, citocromi, hemenzime.

Porfirinele sunt deri!aţi de por&irină, un compus ciclic &ormat din patru nuclee pirolice unite prin grupări metinice (+-;).

Prin substituirea atomilor de hidrogen din poziţiile 1+H cu di&eriţi radicali se obţin por&irinele, care se denumesc 'i se clasi&ică %n &uncţie de ace'ti substituenţi %n/etiopor&irine, mezopor&irine, protopor&irine 'i copropor&irine. Dintre acestea cel mai des%ntâlnite sunt protopor&irinele care conţin patru grupări metilice, două grupări !inil 'i douăresturi de acid propionic. Datorită celor trei tipuri de substituenţi din moleculă, pot eista1" &orme izomere de protopor&irine. -ea mai %nsemnată dintre ele este protoporfirina IX (1,,",H+tetrametil+2,:+di!inil+G,E+dipropionil+por&irina).

Por&irinele posedă un sistem de duble legături conSugate ce con&eră acestor compu'i stabilitate, culoare ro'ie+!ioletă, absorbţia caracteristică 'i &luorescenţă.0educerea grupărilor metinice duce la &ormarea de compu'i necoloraţi, numiţi

por&irinogeni. Prin intermediul azotului pirolic, por&irinele pot &ia ioni metalici cum sunt/e, ?g, Zn, -d, -o, -u, ?n, 4 sub &ormă de complec'i chelatici. In ast&el de comple al protopor&irinei 6X cu e2F se nume'te protohem sau hem, un comple similar cu eF

poartă numele de hemină sau hematină.

2:


25/162

Protopor&irina 6X ;em

ierul are 'ase poziţii de coordinare care sunt %ndreptate spre !âr&urileunui octoedru regulat. n hem, atomul de e se leagă de inelele 66 'i 64 prinlegături ionice, realizate prin %ndepărtarea celor doi atomi de ; de la azot sub

&ormă de ;F 'i de două legături coordinati!e cu atomii de azot din ciclurile 6 'i666. -elelalte două poziţii, " 'i G, sunt perpendiculare pe planul determinat decele patru legături ale &ierului cu nucleele pirolice 'i sunt libere. Dacă aceste poziţii sunt ocupate, compusul rezultat se nume'te hemocrom sauhemocromogen.

;emul este situat %ntr+o ca!itate a moleculei proteice. -ele două resturi propionat, ionizate la p; &iziologic, sunt orientate spre supra&aţă, iar restulhemului %n interiorul ca!ităţii, %nconSurat de aminoacizi nepolari, cu ecepţia adouă resturi de histidină prin care se &ace legătura cu partea proteică. In restde histidină situat %n segmentul (;is H) numită histidină proimală se &iează

pe poziţia " de coordinare a e2F

. -elălalt rest ;is8E, numit histidină distală seleagă de hem prin intermediul unei molecule de apă (&ormele neoigenate demioglobină 'i hemoglobină). 5egătura este labilă 'i se des&ace u'or %n procesulde &iare a oigenului, acesta %nlocuind molecule de apă (&ormele oigenate alemioglobinei 'i hemoglobinei).

2"


26/162

*ioglobina este pigmentulro'u din mu'chi, similar hemoglobineica structură 'i rolN di&erenţa dintre eleconstă %n structura globinei. lobinamioglobinei este alcătuită dintr+un

singur lanţ polipeptidic, &ormat din1"# aminoacizi, cu o greutatemoleculară de aproimati! 1E.2##, pliat sub &orma unui ghem cudimensiunile :"V"V2" T. ?ioglobinaare o a&initate &aţă de oigen deaproimati! G ori mai mare decâthemoglobina. -antităţi mari demioglobină se găsesc %n mu'chiulinimii 'i mu'chii pectorali ai păsărilor

care e&ectuează mi'cări ritmice delungă durată.

Hemoglobinele reprezintă pigmentul ro'u al sângelui. 8le auaceea'i grupare prostetică (hemul), dar di&eră %n pri!inţa părţii proteice, gloina. lobina imprimă speci&icitatea di&erită a hemoglobinelor.

=tructura hemoglobinei a &ost elucidată de Perutz prin di&racţiarazelor X 'i spectre


27/162

=e cunosc mai multe grupe de citocromi notate a, b 'i c. %n &orma lor redusă, citocromii dau benzi de absorbţie caracteristice (α, β 'i γ ) %n spectrul!izibil. ?area maSoritate a citocromilor sunt puternic legaţi de membranamitocondrială 'i nu pot &i separaţi cu u'urinţă.

Hemenzimele sunt reprezentate de catala!e 'i pero"i#a!e carecatalizează reacţia de descompunere a apei oigenate după ecuaţia/

;2 F ;2


28/162

7ucleoproteinele pot &i izolate din ţesuturi prin etracţie (cu apă, soluţiialcaline diluate, soluţii de clorură de sodiu 'i soluţii tampon cu p; :,#+11,#),urmată de precipitarea cu acizi, soluţie saturată de sul&at de amoniu sau soluţiediluată de -a-l2.

Prin hidroliză acidă sau bazică, nucleoproteinele se descompun %n bazeazotate, pentoze, acid &os&oric 'i proteine.

ucleotide. In nucleotid, unitatea structurală a acizilor nucleici, este&ormat dintr+un nucleozid &os&orilat la una din grupările imina F d+0iboza F cid &os&oric → cid timidilic (>?P)

8istă două tipuri generale de nucleotide/ rionucleoti#e, care conţinriboză 'i intră %n structura acizilor ribonucleici 'i #eo"irionucleoti#e, care conţindeoiriboză 'i intră %n structura acizilor deoiribonucleici.

0adicalul &os&at se ata'ează %n poziţia "\ sau \ (notaţia atomilor din ciclul pentozei se &ace de la 1\ la "\, acesta &iind ciclul secundar %n molecula acestor compu'i).

2H

Baza azotat\ % pentoz\ % acid #os#oric

Nucleozid

Nucleotid

P

O

HO OH

O

H H H H

OH O

CH2OH

N

N

N

N

NH2

]

"]

P

O

HO OH

]

"]O

H

H

H HH

O

CH2OH

N

N

N

N

NH2

,cid adenilic

1]+,?P,cid deoiadenilic

1]+d,?P


29/162

7ucleozidele purinice 'i pirimidinice pot &i esteri&icate cu o singurămoleculă de acid &os&oric, &ormând nucleozid+mono&os&aţi (?P), cu două moleculede acid &os&oric, nucleozid+di&os&aţi (DP) 'i cu trei molecule de acid &os&oric,nucleozid+tri&os&aţi (>P). De eemplu, adenina &ormează adenozin+"\+mono&os&at(?P), adenozin+"\+di&os&at (DP) 'i adenozin+"\+tri&os&at (>P).

29

N

N N

N

NH2

O

OH OH

H H

H

H2C

H

O P

O-

O

O P

O-

O

O-O P

O-

O

,?P

,DP

,>P

,cid citidilic

1]+-?P

P

O

HO OH

O

H H H H

OH O

CH2OH

N

N

NH2

<

,cid timidilic

1]+d>?P

P

O

HO OH

O

H H H H

H O

CH2OH

N

N<

;

<

-;1


30/162

7ucleozid+tri&os&aţii %ndeplinesc %n organism &uncţii importante.st&el, >P poate transporta 'i ceda resturi de &os&at 'i piro&os&at %n acelereacţii enzimatice care necesită energie. -edarea energiei se &ace prinhidroliza legăturilor &os&orice cu energie mare din molecula acestui compus,legăturile dintre grupările &os&orice sunt macroergice deoarece sunt legături de

anhidridă. 0e&acerea moleculei de >P se realizează prin re&os&orilarea DP+ului %n procesul de &os&orilare oidati!ă.

De asemenea, P>, I>P 'i ->P pot &urniza energie pentru unele căide biosinteză (I>P %n sinteza polizaharidelor, >P %n sinteza proteinelor, iar ->P %n sinteza lipidelor). n unele reacţii de &os&orilare participă 6DP 'i 6>P %nstructura cărora intră hipoantina.

2. E0ME


31/162

7ecatalitic, are loc cu un consum de energie, ∆ 1H YcalVmolN %n prezenţa catalizatorului de Pt coloidală, ∆ 1 YcalVmolN iar %n prezenţaenzimei, catalaza, numai 2 JcalVmol.

< reacţie chimică este endergonică (endotermă) dacă !ariaţia energieilibere este poziti!e, deci necesită un aport de energie 'i eergonică (eotermă)când !ariaţia energiei libere !a &i negati!ă, deci !a rezulta energie.

n timpul unei reacţii, catalizatorul su&eră o serie de modi&icări, dar odatăreacţia terminată, acesta re!ine la starea iniţială.

8nzimele sunt catalizatori proteici pentru reacţiile chimice care se petrec%n sistemele biologice. n absenţa enzimelor, maSoritatea reacţiilor din celula !ies+ar petrece cu !iteze &oarte mici.

=pre deosebire de catalizatorii neproteici (ioni metalici, ;F, P pe un substratN

1


32/162

fosforilaze C trans&eră radicalul &os&at din &os&at anorganic (Pa) pe unsubstrat.

. 7idrolaze C catalizează scindarea legăturilor chimice cu aSutorulapei/

fosfataze C %ndepărtează radicalul P


33/162

6nteresul medical pentru izoenzime a &ost stimulat prin descoperirea %n19"E, %n serul uman, a mai multor izoenzime 5D;, a căror proporţii relati!e semodi&ică semni&icati! %n anumite stări patologice.

-ele " izoenzime 5D; di&eră %ntre ele %n ceea ce pri!e'te structuracuaternară. ?olecula acti!ă de 5D; este un tetramer (1#.###) &ormat din două

tipuri de subunităţi ; 'i ? luate câte patru (&iecare subunitate are :.###).=ubunitatea ; (heart) este caracteristică mu'chiului inimii 'i %n general

ţesuturilor cu metabolism aerob, iar subunitatea ? (muscle) este caracteristicămu'chiului scheletic 'i %n general organelor 'i ţesuturilor cu metabolism anaerob.8cepţie &ac &icatul 'i eritrocitul.

=tructura celor " izoenzime 5D; este/5D;1 + ;:5D;2 + ;?15D; + ;2?25D;: + ;?

5D;" + ?:=inteza celor două tipuri este coordonată de două gene di&erite.Ilterior au &ost e!idenţiate izoenzime 'i pentru alte enzime creatin+Jinaza

C -Y 1(BB)N -Y 2(?B) 'i -Y (??), heo+Jinaza, &os&ataza alcalină etc.

2.. Speci*icitatea enzimelorDupă speci&icitate de acţiune enzimele pot &i grupate %n/ enzime cu

speci&icitate absolută, enzime cu speci&icitate relati!ă 'i enzime cu speci&icitateoptică sau stereochimică.

• Speci*icitatea a"solută. Inele enzime acţionează numai asupra unui

singur substrat, catalizând o singură reacţie, de eemplu ureaza/

ceastă enzimă este total inacti!ă &aţă de compu'i &oarte asemănătoristructural C tioureea ;2 7+-=+7;2. De asemenea, arginaza C enzima carecatalizează hidroliza 5+argininei la uree 'i ornitină nu poate cataliza hidrolizaesterul metilic al argininei sau scindarea agmatinei, amina rezultată prin

decarboilarea argininei.• Speci*icitatea relati)ă. ?ulte enzime sunt speci&ice numai pentruanumite tipuri de legături chimice indi&erent de structura moleculelor respecti!e.

;2 7 - 7;2<

F ;2<ureaza

2 7; F -


34/162

Din acest grup &ac parte esterazele care &ac posibilă scindarea mono+, di+trigliceridelor 'i chiar alţi esteri cu structură chimică mult mai complicată. Deeemplu, acetilcolinesteraza, speci&ică pentru acetil+colină, poate scinda 'i alţiesteri ai colinei cu acizii propionic, butiric etc. Butiril+colina pare a &i substratul deelecţie, &iind hidrolizată mai rapid decât alţi esteri ai colinei.

8nzimele proteolitice care hidrolizează legăturile peptidice din proteine 'idin alţi compu'i neproteici, &ac parte tot din acest grup.

• Speci*icitatea optică. 8nzimele catalizează trans&ormarea numai aunui stereoizomerN speci&icitatea optică este de obicei absolută, celălalt antipodoptic rămânând neschimbat. 8cepţie &ac racemazele care catalizeazăintercon!ersiunea antipozilor optici.

8nzimele care recunosc substrate cu izomeri geometrici au o speci&icitategeometrică.

umaraza, de eemplu, permite hidratarea acidului &umaric (izomer trans)'i nu a acidului maleic (izomer cis) cu &ormarea acidului malic ca produs &inal/

2.$. entrul catalitic al enzimei=tructura binară a enzimelor este indispensabilă acţiunii catalitice. 5uate

separat, atât coenzima cât 'i apoenzima nu au acti!itate catalitică.-entrul catalitic a &ost conceput multă !reme ca un tipar rigid, pre&ormat,

substratul potri!indu+se %n enzimă ca 'i cheia %n broascăQ (locJ and Je3) sau

templateQ (modelul ischer). De'i %n acest model centrul acti! este rigid, el semai &olose'te %ncă pentru eplicarea unor proprietăţi enzimatice, cum ar &i legarea%ntr+o anumită ordine a substratelor sau curba de saturare cu substrat.

:

;


35/162

In model mai per&ecţionat este cel imaginat de Yoshland, numit induced&itQ (&iare indusă), modelul cu cel mai puternic suport eperimental. Principalacaracteristică a acestui model este &leibilitatea centrului acti!. n absenţasubstratului grupările catalitice 'i de legare a substratului sunt depărtate unele dealtele, separate de mai multe resturi de aminoacizi. propierea substratului induce

o modi&icare con&ormaţională a enzimei %ncât grupările care participă la legareasubstratului sau la reacţia catalitică se apropie spaţial.

=itusul (centrul) acti! dintr+o enzimă poate &i pus %n e!idenţă prin tratareacu anumite substanţe ce au capacitatea de a se combina speci&ic cu aminoaciziicentrului catalitic, inacti!ând enzima.

2.%. Factori care in*luenţează acti)itatea enzimatică• 0n*luenţa concentraţiei enzimei

Dacă se utilizează concentraţii crescânde de enzimă cantitatea de substrattrans&ormat %n unitatea de timp cre'te proporţional cu concentraţia enzimei.• 0n*luenţa concentraţiei su"stratului asupra )itezei de reacţieDacă se menţine constantă concentraţia de enzimă 'i se măre'te

concentraţia de substrat =, se constată o cre'tere rapidă a !itezei de reacţie până lao !aloare limită (!ma). Dacă _=` continuă să crească, curba capătă o in&leiune 'i pentru !alori mari de =, !iteza nu mai cre'te, curba tinde asimptotic către o !aloaremaimă (!ma).

"


36/162

-rescând %n continuare concentraţia substratului !iteza reacţiei rămâneconstantă deoarece nu mai eistă enzimă liberă. >rans&ormarea substratului %n produs (produ'i) de reacţie are loc cu &ormarea, pentru scurt timp, a unui compleenzimă+substrat.

6poteza &ormării compleului 8= a &ost emisă prima dată de ?ichaelis.

8istenţa acestui comple a &ost demonstrată practic prin analiza spectrelor deabsorbţie %n ultra!iolet, !izibil, rezonanţă magnetică nucleară, &luorescenţă sau prin dializă.

-antitatea de produs P &ormată depinde direct de concentraţia compleului8=, care depinde de !iteza de descompunere a compusului 8= %n 8 F =. plicândlegea acţiunii maselor pentru reacţiile de echilibru se obţine relaţia/

-ând toată enzima a &ost&iată sub &ormă de comple 8=, se

atinge !iteza maimă a reacţiei.Y ? _=` () care a primit numele de constanta ?ichaelis, de&inită dreptconcentraţia substratului pentru care se atinge Sumătate din !iteza maimă.

-ând numai Sumătate din enzimă este trecută %n &ormă _8=` 'i _8` _8=` seatinge Sumătate din !iteza maimă !ma 'i relaţia (2) de!ine/

• 0n*luenţa temperaturii asupra acti)ităţii enzimatice4iteza de reacţie cre'te cu cre'terea temperaturii, dar %n anumite limite.

=tudiul !itezei iniţiale a unei reacţii enzimatice %n &uncţie de temperaturădetermină apariţia a două &aze distincte care corespuns la două &enomene di&erite/

G

8 F = 8=& '& 2

& ) % P ('

& 2_8` _=`

_8=`

(2


37/162

- %n zona de temperaturi mai mici (# 'i :#o-) !iteza reacţiei cre'tecând temperatura cre'te. ceastă cre'tere a !itezei cu temperatura se eplică printr+o cre'tere a concentraţiei compleului acti!at (intermediar) atunci când se&urnizează mai multă energie sub &ormă termică sistemului %n reacţie.

- la o temperatură ce depă'e'te :"o- se asistă la o denaturarea a

proteinei.>emperatura optimă pentru cele mai multe enzime este de #o- C :#o-.

8istă microorganisme termo&ile care trăiesc %n apă la E# o- C H#o- 'i a căror enzime sunt acti!e la această temperatură. 5a #o- unele enzime %'i %ncetează re!ersibilacti!itatea, această temperatură constituind temperatura de conser!are pentru uneleenzime.

• 0n*luenţa p74ului4ariaţiile de p; pot a!ea e&ecte atât la ni!elul enzimei, cât 'i la ni!elul

substratului. st&el, se poate modi&ica gradul de ionizare a unor grupări &uncţionale de peenzimă a căror sarcină poziti!ă sau negati!ă este necesară &ie &ormării compleului

enzimă+substrat, &ie menţinerii con&ormaţiei tridimensionale nati!e a protein+enzimei. Deasemenea, la ni!elul substratului poate &i modi&icat gradul de ionizare %mpiedicând sau&a!orizând &ormarea compleului enzimă+substrat. 4aloarea p;+ului la care reacţiaenzimatică se des&ă'oară cu !iteză maimă se nume'te p; optim.

p;+ul optim pentru cele mai multe enzime are !alori cuprinse %ntre G 'i H.8cepţie &ac enzimele digesti!e, pepsina (p;1,"+2), arginaza (p; 9,"+1#).

• 0n*luenţa e*ectorilor asupra acti)ităţii enzimelor8&ectorii sunt substanţe care măresc sau scad acţiunea catalitică a enzimelor.

ce'tia pot &i acti!atori sau inhibitori. +cti,atorii sunt compu'i de natură organică sau anorganică care %n

concentraţii mici măresc !iteza unei reacţii enzimatice atunci când se găsesc %n mediulde reacţie.

E


38/162

< serie de ioni metalici, cum ar &i Y, -u, e, ?g, ?n, -o, ?o, au e&ecte poziti!easupra unor reacţii enzimatice. e, ?o, -u participă %n reacţiile de oido+reducere, ?geste necesar %n reacţiile de trans&er ale grupării &os&at, iar -a este necesar %n reacţiileenzimatice ce inter!in %n coagularea sângelui.

Inhibitorii enzimatici sunt compu'i care diminuează sau anihilează acti!itatea

enzimelor. 8i au compoziţie chimică 'i mod de acţiune di&erit. Printre substanţelecapabile să se &ieze pe di&erite grupări din proteine (hidroil, sul&hidril, carboil) 'i sămodi&ice proprietăţile catalitice, &ie prin modi&icarea con&ormaţiei, &ie prin blocareacentrului acti! al enzimei, se găsesc ionii metalelor grele, sau compu'i cum sunt acidulmonoiodacetic sau acidul paraclormercuri+benzoic care reacţionează cu grupările +=; dinenzime.

0 Inhibitorii competiti,i sunt compu'i care prezintă o analogie structurală cusubstratul enzimei 'i pot intra %n competiţie cu acesta pentru a se &ia pe locul acti! alenzimei. 8nzima se poate combina &ie cu substratul, &ie cu inhibitorul &ormândcompleele 8= 'i 86/

8ste clar că enzima angaSată %n compleul 86 nu poate &uncţiona ca uncatalizator, numai compleul 8= !a permite &ormarea produ'ilor de reacţie.

6nhibiţia depinde de concentraţia substratului, inhibitorului, de a&initatea enzimei pentru substrat 'i pentru inhibitor.

5a adăugarea de cantităţi mari de substrat inhibitorul este deplasat din centrul

catalitic al enzimei, care !a &i ocupat de substrat, iar !iteza de reacţie !a re!eni la !aloaremaimă ca 'i %n absenţa inhibitorului.6nhibiţia competiti!ă are numeroase aplicaţii practice, %n special %n terapeutică.

8emplul clasic este cel al sul&amidelor, analogi structurali ai acidului para+aminobenzoic/

=ul&amidele intră %n competiţie cu acidul p+aminobenzoic 'i inhibă producerea deacid &olic necesar cre'terii bacteriilor.

-himioterapia anticanceroasă &ace apel la numero'i antimetaboliţi, %n generalanalogi structurali ai bazelor purinice sau pirimidinice, permiţând inhibiţia biosintezeiacizilor nucleici 'i blocarea di!iziunii celulare.

0 Inhibitorii necompetiti,i se &iează &ie pe enzimă (dar %ntr+un loc di&erit delocul acti!), &ie pe compleul 8= pentru a &orma un comple 8=6, &ie pe amândouă.

H

;2 7 -


39/162

5ocul acti! ale enzimei %'i pierd capacitatea de a reacţiona cu substratul datorităunui &enomen de %mpiedicare sterică. radul de inhibiţie depinde de concentraţiainhibitorului 'i de a&initatea enzimei pentru inhibitor. 8emple de inhibitori necompetiti!isunt cianurile, care se combină cu unele metale necesare acti!ităţii enzimei (e2F, eF) cucare &ormează complee inacti!e asemănătoare cu &ero+ sau &ericianurile.

Inele metale grele (;g, Pb, -u, g) sunt inhibitori deoarece se combină cugrupările C=; ale enzimei &ormând mercaptide

8nzimă+=; F gF → 8nzimă+=+g F ;F

genţii chelatanţi de tipul acidului etilendiaminotetraacetic (8D>) leagă ?g2F

sau -a2F. fectori alosterici

cti!itatea catalitică a enzimelor poate &i alterată 'i de compu'i care se &iează pe enzimă %n locuri %ndepărtate de centrul acti! (loc alosteric). ce'ti compu'i pot cre'teacti!itatea catalitică 'i se numesc e&ectori poziti!i, sau pot reduce acti!itatea catalitică 'ise numesc e&ectori negati!i.

8nzimele alosterice au o structură cuaternară, oligomeră, &ormate dintr+un număr !ariabil de monomeri legaţi prin legături neco!alente.

n a&ara situsului catalitic unde se &iează substratul, aceste enzime posedă unulsau mai multe situsuri alosterice, care pot &i situate pe acela'i lanţ polipeptidic unde sea&lă 'i centrul acti! dar %n zone di&erite.

0 +cti,atorii alosterici se &iează la locul alosteric determinând o modi&icare acon&ormaţiei enzimei, numită tranziţie alosterică, care antrenează o modi&icare acon&ormaţiei la ni!elul situsului catalitic. cest situs determină o con&ormaţie mai propice pentru &iarea substratului, crescând a&initatea enzimei pentru substrat.

5egarea unui inhibitor alosteric produce o modi&icare con&ormaţională care

%mpiedică legarea substratului la locul acti! (locul acti! este de&ormat) 'i enzima esteinhibată.

2.&. -e!larea meta"olismului0eacţiile catalizate de enzime au loc cu !iteze anumite, determinate de

concentraţia enzimei, a substratului, p;+ului, temperaturii etc. ceste reacţii nu suntindependente unele de altele, ele sunt grupate 'i se succed &ormând căi metabolice care&uncţionează simultan 'i %n mod coordonat calitati! 'i cantitati!.

Principalele mecanisme prin care se modulează acti!itatea enzimelor dintr+o calemetabolică sunt reprezentate de/ reglarea alosterică, trans&ormarea pre+enzimelor inacti!e

%n enzime acti!e 'i sinteza de noi molecule de enzime.• -e!larea alosterică este mecanismul cel mai comple al coordonăriimetabolice. 8nzimele implicate %n această reglare sunt enzime alosterice.

n unele căi metabolice, unul din produ'ii de reacţie poate inhiba prima enzimădin calea respecti!ă/

9

* "acti+atoralosteric

"cti+are n-ibi.ie

B C ! / 0 inhibitor alosteric)' )2 )


40/162

>rans&ormarea substratului %n produsul &inal are loc printr+o succesiune dereacţii catalizate de di&erite enzime. cumularea de produs %n eces, %n celule,determinând inhibiţia enzimei 81 care catalizează trans&ormarea substratului %n

produsul B, considerată etapă limitantă a succesiunii de reacţii enzimatice.cest tip de inhibiţie se nume'te inhibiţie prin produs &inal, inhibiţie &eed+bacJ

sau retroinhibiţie• -e!larea co)alentăIn grup mare de enzime %'i reglează acti!itatea prin adiţia sau %ndepărtarea unei

grupări &os&at la un rezidiu de serină, treonină, tirozină. os&orilarea se &ace pe baza >P+ului, %n prezenţa unei &amilii de enzime, denumite Jinaze, iar de&os&orilarea se &ace %n prezenţa apei 'i a unor &os&ataze.

0ăspunsul la &os&orilare este di&erit &uncţie de enzima &os&orilată. st&el, %n urma&os&orilării, unele enzime se acti!ează (glicogen &os&orilaza), iar altele sunt inhibate(glicogen sintetaza).

n metabolismul glicogenului, %n momentul &os&orilării, sunt &os&orilate simultandouă enzime/

- glicogen &os&orilaza, care este acti!ată 'i declan'ează scindareaglicogenuluiN

- glicogen sintetaza, care este inhibată 'i %mpiedică re&ormarea glicogenului.

• /rans*ormarea pre4enzimelor +n enzime acti)e are loc printr+un proces de proteoliză limitată catalizat &ie de enzime proteolitice, &ie de ;F, ca de eemplu/

:#

pepsino1en pepsin\

tripsino1en tripsin\

c-imotripsino1en c-imotripsin\

H% sau pepsin\

tripsin\ sau enteroinaz\

tripsin\

"3P "!P&inaz\

#os#atazeHPO4 H2O

)nzim\

ser

OH

)nzim\

ser

O P O

O

O

_

_

_


41/162

>rans&ormarea pepsinogenului 'i tripsinogenului poate &i catalizat de %nsă'i &ormaacti!ă a enzimei, printr+un proces de autocataliză.

lte procese de trans&ormare %n &orme acti!e se %ntâlnesc la enzimele implicate %n

coagularea sângelui 'i &ibrinoliză.

Procesul de acti!are prin proteoliză limitată implică hidroliza unor legături peptidice, %ndepărtarea unor peptide de cli!are 'i demascareaQ centrului acti! al enzimei.enomenul se %ntâlne'te 'i la unii hormoni proteici.

• -e!larea sintezei de enzime reprezintă un aspect particular al sintezei de proteine 'i se a&lă sub controlul aparatului genetic al celulelor, realizându+se prin procesede inducţie sau represie.

6nducţia se re&eră la sinteza de no!oQ a unei proteine ca răspuns la semnalultransmis de o moleculă de inductor care, de multe ori, este chiar substratul enzimei (deeemplu lactoza induce sinteza de beta+galactozidază).

0epresia reprezintă reprimarea sintezei de no!oQ a unei proteine ca răspuns la prezenţa din mediu a unui represor. De multe ori produ'ii reacţiei catalizate de o anumităenzimă acţionează %n calitate de represori limitând sinteza respecti!ei enzime.

2.'. 0mportanţa "iomedicală a enzimelor rezidă %n utilizarea acestora %ndiagnosticul unor boli 'i instituirea unei terapii corecte, precum 'i &olosirea unora %n scopterapeutic.

?aSoritatea proceselor enzimatice se petrec la ni!el celular iar determinareaenzimelor se &ace %n unele lichide biologice (sânge total, urină, lichid ce&alorahidian, plasmă etc.).

8ste important de cunoscut locul de producere al di!erselor enzime, mecanismele prin care aSung aceste enzime din celule %n sânge. Din acest punct de !edere sedeosebesc/

• enzime secretate acti! %n plasmă, mai ales de &icat, care acţionează asupra

unor substrate din plasmă %ndeplinind aici un rol &iziologic. st&el de enzime speci&ice plasmei se numesc enzime plasmatice &uncţionale. 8nzimele coagulării, pseudocolinesteraza, sunt enzime plasmatice. 5ezarea organului care produce acesteenzime determină scăderea acti!ităţii enzimelor %n plasmăN

• enzime ale secreţiilor eocrine care pot di&uza pasi! %n sânge, &ără a a!ea rolspeci&ic la acest ni!el. st&el de enzime sunt/ amilaza, lipaza, tripsina pancreatică, pepsinogenul gastric, precum 'i &os&ataza alcalină biliară 'i &os&ataza acidă prostatică.

:1

acti+atori

*a, Ca%%, #os#olipide

plasmin\plasmino1en

trombin\protrombin\


42/162

8nzimele din această categorie !or scădea %n sânge %n cazul atro&iei organului care lesintetizează sau !or cre'te când apar cre'teri ale permeabilităţii membranei celulelor ce lesintetizeazăN

• enzimele celulare acţionează eclusi! intracelular, se mai numesc 'i enzimele plasmatice ne&uncţionale deoarece substratele 'i co&actorii lor speci&ici nu se găsesc %n

plasmă. -oncentraţia lor %n spaţiul intracelular este mult mai mare decât %n plasmă.Pătrunderea enzimelor celulare %n sânge, %n condiţii patologice, are loc prin

cre'terea permeabilităţii membranei celulare sub acţiunea unor &actori in&ecţio'i, toici.n leziunile distructi!e, atât enzimele citoplasmatice cât 'i cele legate de

organitele celulare, trec %n sânge. < altă cale de pătrundere a enzimelor celulare %n sângeo constituie blocarea căilor de eliminare normală a enzimelor (unele enzime hepatice, pancreatice) sau o cre'tere a concentraţiei de enzime ca urmare a unei inducţiienzimatice.

=căderea acti!ităţii enzimelor %n plasmă poate &i datorată scăderii sintezei deenzime, consumului unor medicamente (cortizon, mor&ină, atropină) sau unor erori

genetice.

3. V0/AM0E

4itaminele sunt substanţe organice cu greutate moleculară mică, cu structurichimice, proprietăţi &izice, chimice 'i biologice di&erite.8le sunt aduse din eterior 'i nu constituie pentru organism sursă energetică

sau plastică, dar sunt absolut indispensabile pentru &uncţionarea normală aorganismului. Din acest moti!, organismul are ne!oie de un aport zilnic de !itamine(câte!a mgVzi) asigurat de raţia alimentară. 5ipsa unor !itamine din alimentaţie ducela declan'area unor stări patologice speci&ice, numite avitamino!e, care, dacă nu suntde lungă durată, pot &i %ndepărtate prin administrarea de !itamine.

nti!itaminele sunt substanţe cu structură chimică asemănătoare cu a!itaminelor dar cu acţiune antagonistă, deoarece a!ând structură asemănătoare cu

!itaminele ade!ărate, pot intra %n competiţie cu acestea din urmă.• lasi*icarea )itaminelor se bazează pe criterii de solubilitate/ !itamine liposolubile (solubile %n grăsimi) C , D, 8, YN !itamine hidrosolubile (solubile %n apă) C B 1, B2 BG, PP, biotina, acidul

pantotenic, acidul &olic, B12, !itamina -.

:2


43/162

3.1. Vitaminele #idrosolu"ile4itaminele hidrosolubile aparţin compleului !itaminic B (B 1, B2, BG, B12, PP,

acid pantotenic, acid &olic) 'i !itamina -.iind solubile %n apă nu se acumulează %n organism %n concentraţii toice 'i se

elimină %n principal pe cale renală.

4itaminele hidrosolubile %ndeplinesc %n general rolul de coenzime.3.1.1. Vitamina iamina

bsorbţia tiaminei se realizează la ni!elul intestinului subţire, prin proceseacti!e 'i pasi!eN absorbţia acti!ă presupune &ormarea >PP (tiamin+PP).

n organism tiamina se găse'te liberă (plasmă, 5-0) 'i esteri&icată ca >PP(H#$), &ormă sub care se stochează pentru scurt timp 'i sub care este acti!ă biologic.

• -ol meta"olic. =ub &ormă de >PP participă %n calitate de coenzimă launele procese metabolice, decarboilarea oidati!ă a α+ceto+acizilor (piru!ic 'iα+cetoglutarat). De asemenea, >PP constituie coenzima transcetolazelor, enzime dincalea pentozo+&os&orică.

• /ul"urări de aport )itaminic=imptomele de&icienţei pot &i cauzate de malnutriţie, de&ecte de absorbţie,

pierderi !itaminice datorate terapiei cu diuretice, hemodializă, diaree.De&icitul !itaminic poate conduce la boala numită beri+beri, ce se

caracterizează prin/- simptome neurologice (somnolenţă, dureri de cap, ne!rită peri&erică)N- simptome gastro+intestinaleN- simptome la ni!elul aparatului locomotor.

:

3iamin\

3iaminpiro#os#orilaz5 inaza

"3P "$PNH2HC

N

N

N

6 CH2 O

CH

CH2

CH2 %

P

O

OHO

O

POH OH

3PP

NH2HC

N

N

N

6 CH2 OH

CH

CH2

CH2

.HCl

%

'2

4

7

'8

8

48

7898


44/162

=imptomele moderate ale de&icienţei tiaminice includ/ con&uzie mintală, ataie(inabilitatea de a realiza un control &in al &uncţiilor motorii) 'i o&talmoplegie(pierderea coordonării mi'cării ochilor).

ceste simptome se %ntâlnesc 'i %n sindromul AernicJe+YorsaJo&&.5a animale, de&icienţa tiaminică conduce la pierderea coordonării musculare,

ca retracţia capului (opistotonus), caracteristic porumbeilor cu hipo!itaminoză B 1. ;iper!itaminoza tiaminică nu apare %n mod obi'nuit. -u totul ecepţional pot

apare &enomene de intoleranţă (le'in, dispnee, tahicardie).3.1.2. Vitamina


45/162

N

N

NH

N

H

HH

H C

H

CH2

OHC OH

C

OH

C

HC

HC

O

O

NH2

N

NN

N

O

HHH H

OH OH

O

O

OH

P CH2O

O

OH

P

/$N

/"!

"$P

la!inenzimele participă la reacţii de oidoreducere deoarece ciclulizoaloazinic poate su&eri reduceri re!ersibile, prin &iarea temporară la 7 1 'i 71#, adoi atomi de hidrogen, cu mutarea dublei legături. ;idrogenii sunt preluaţi de ladi&erite substrate reduse (=;2), cu care intră %n reacţie 'i care se oidează (= o)/

?7 'i D se găsesc %n celulă sub &ormă de combinaţii cu proteinele,constituind sisteme enzimatice de mare importanţă %n oidările celulare C &la!inenzimele (peste G#).

0ibo&la!ina inter!ine 'i %n mecanismul !ederii (trans&ormă lungimile de undămici %n lungimi de undă mai mari, perceptibile), %n &iziologia glandelor lacrimale, %nmecanismul de producere a ;-l %n mucoasa gastrică, %n acti!itatea altor !itamine 'ihormoni (conser!ă acti!itatea !itaminei B1 'i este legată de acti!itatea hormonilor corticosuprarenali 'i a insulinei).

• /ul"urări de aport )itaminic 7ipo)itaminoza se mani&estă prin apariţia unor leziuni ale mucoasei

gastrice, buco+&aringiene, leziuni cutanate.

:"

52H%%2e5

52e5

%2H%

/$NH2 sau /"!H2/$N sau /"!

'

';

0

<

<

;-

;-

7

7

7;

7;

;

7

7

7;

7;-

;-

<

<

0


46/162

5a om, carenţa este cunoscută sub denumirea de pelagră &ără pelagrăQ, cusimptomele/ stomatită angulară, leziuni umede la colţurile gurii 'i nasului,conSuncti!ită, cataractă, ble&arită, cre'terea %n !olum a limbii.

7iper)itaminoza. ?egadozele administrate timp %ndelungat determină/crampe musculare, poliurie, utilizarea 'i metabolizarea de&ectuoasă a altor !itamine,

datorită competiţiei pentru compu'i de &os&orilare.

3.1.3. Vitamina


47/162

• /ul"urări de aport )itaminic-a semne ale de&icienţei se pot menţiona/ stările de ner!ozitate, insomnie,

tulburări de mers, a&ecţiuni cutanate %n Surul nasului, ochilor, gurii, lim&ocitopenie.-arenţa !itaminei BG &a!orizează apariţia cariilor dentare, conduce la modi&icări

%n metabolismul tripto&anului, caracterizat printr+o ecreţie ecesi!ă de acid anturenic.?edicamentul 6=


48/162

3.1..


49/162

• /ul"urări de aport )itaminic-arenţa a&ectează aproape toate compartimentele metabolismului intermediar,

sinteza de no!o a enzimelor, metabolismul glucidic, lipidic etc. 7ipo)itaminoza se mani&estă prin tulburări ner!oase, dermatită, oboseală

musculară, anemie, scăderea apetitului.

După un consum mare de albu' de ou crud, la 'obolani apare un sindrom de&icitar biotinic, numit boala albu'ului de ouQ, ce se mani&estă prin dermatită, alopecie %n Surulochilor 'i paralizia membrelor posterioare.

3.1.$. Vitamina PP (niacina, &actorul pelagro+pre!enti!)-a !itamină PP sunt desemnaţi doi compu'i, deri!aţi de piridină, acidul nicotinic

(niacina) 'i amida acidului nicotinic (niacinamida)/

n sânge se găse'te sub &ormă de coenzimă (H#$ %n globulele ro'ii) 'i sub &ormăde amidă liberă, %n plasmă.

4itamina PP se sintetizează %n organism din tripto&anN din G# mg tripto&an rezultă1 mg acid nicotinic.

• -ol meta"olic 7icotinamida acţionează %n organism sub &orma a două coenzime,

nicotinamidadenindinucleotid (7DF) 'i nicotinamidadenindinucleotid&os&at (7DPF), %n

reacţiile de oido+reducere.

:9

H2CP

<


50/162

A6? =A6P?>

cestea sunt &ormele oidate ce pot &i reduse %n 7D; 'i 7DP;, reducere ceare loc la nucleul piridinic al nicotinamidei/

ceste două &orme inter!in %n procesele de oidoreducere celulară, constituindcoenzima multor dehidrogenaze.

=pre deosebire de coenzimele &la!inice (?7 'i D), coenzimele piridinice(7DF 'i 7DPF) pot eista liber %n celulăN pot &i disociate de partea proteică. 7D F

participă %n special %n lanţul transportorilor de ;, iar 7DP; %n special %n reacţiile desinteze reducti!e (acizi gra'i, proteine etc.).

• /ul"urări de aport )itaminic5a om carenţa de !itamină PP se mani&estă prin pelagră (pella+agra C piele aspră,

brună). Pelagra se instalează când dieta este constituită %n eclusi!itate din porumb, sărac%n tripto&an 'i !itamină BG (regim pelagrogen). =emne ale pelagrei C oboseală, slăbiciune,indigestie, anoreie, urmată după câte!a luni de o dermatită (mai ales pe pielea epusă lasoare), diaree 'i demenţă (boala celor trei D).

Dereglările metabolice din pelagră sunt greu de de&init deoarece carenţa de!itamină PP poate &i indusă de carenţa altor !itamine, %n special B G %n lipsa căreia nu semai sintetizează !itamină PP din tripto&an.

Pelagra poate %nsoţi 'i alte boli speci&ice unor de&ecte metabolice dinmetabolismul tripto&anului/ boala ;artnup (de&ect de absorbţie a tripto&anului) sau

sindromul carcinoid (proli&erarea malignă a celulelor care sintetizează serotonina).3.1.%. Acidul pantotenic (!itamina B, &actor hepatic, &actor antidermatitic al

găinilor)cidul pantotenic este &ormat din acidul pantoic 'i β+alanină.

"#

N%

0

;

-<

7;2

0

-<

7;2N

; ;

N"!% N"!H%H%

%2H% 2e

%2H% 2e

HO CH2 C CH C

HC

HC

NH CH2 CH2 C OHOOH O

"cid pantoic β5alanin\

cid pantotenic


51/162

Poate &i sintetizat de plante 'i microorganisme.=e absoarbe la ni!elul intestinului 'i imediat, tot %n aceste celule, este &os&orilat la

gruparea de alcool primar, &ormând acidul :\+&os&opantotenic.ormele acti!e ale acidului pantotenic sunt :\+&os&opanteteina 'i coenzima

(-o=;).

• -ol meta"olic oA are rol deosebit %n metabolismul glucidic, lipidic 'i proteic &iind

transportor de grupări acil 0+-


52/162

caracterizează prinN stare de oboseală, ameţeli, hipotonie musculară, tulburărigastrointestinale (gastrite), scăderea rezistenţei la in&ecţii.

3.1.&. Acidul *olic (acidul pteroilglutamic, !it.?, &actorul I, &actorul 0,coenzima -)

cidul pteroilglutamic, deri!aţii %nrudiţi 'i &ormele conSugate constituie grupul

acidul &olic.8ste constituit dintr+un heterociclu numit pteridină, acid p+amino+benzoic 'i acid

glutamic/

• -ol meta"oliccidul tetrahidro&olic (;:), &orma acti!ă a acidului &olic ser!e'te la trans&erul 'i

utilizarea &ragmentelor de un singur carbon %n di&erite stări de oidare/ +-; , +-;2+,+-;, +-;


53/162


54/162

4itamina B12 pătrunde %n celulă, prin endocitoză, sub &ormă de


55/162


56/162

7u sunt cunoscute e&ecte toice, dar supradozarea poate conduce la litiază renală,datorită &ormării oalatului de -a insolubil, cât 'i datorită e&ectului ne&a!orabil asupraabsorbţiei !itaminei B1.

3.2. Vitamine liposolu"ileDin punct de !edere chimic !itaminele liposolubile &ac parte din clasa terpenelor,

compu'i polienici, constituiţi din resturi de izopren, unite cap la coadă. 4itamineleliposolubile se găsesc %n mod obi'nuit asociate cu lipidele din alimentele naturale.

bsorbţia lor se &ace %n acelea'i condiţii ca 'i a lipidelor, adică %n prezenţagrăsimilor, a bilei 'i a sucului pancreatic. După absorbţie, !itaminele liposolubile sunttransportate de chilomicroni pe cale lim&atică %n sânge 'i apoi depozitate %n &icat(!itamina , D, Y), sau %n ţesutul adipos (!itamina 8) pentru di&erite perioade de timp.=upradozarea !itaminelor liposolubile conduce la instalarea unor stări toice(hiper!itaminoză) mai ales %n cazul !itaminelor 'i D.

n sânge !itaminele liposolubile sunt transportate de lipoproteine speci&ice,ne&iind solubile %n plasmă. 7u sunt ecretate %n urinăN %n cea mai mare parte sunt eliminate pe cale biliară %n

&ecale.

3.2.1. Vitamina A (0etinol, aero&tol, !itamina antiero&talmică, !itaminaliposolubilă de cre'tere)De &apt sunt două !itamine, 1 'i 2, care pot &i oidate la aldehide sau acizi &ără

pierderea acti!ităţii biologice.

4itamina 1 este un alcool polienic cu 2# atomi de carbon, cu duble legăturiconSugate, conţinând la un capăt un ciclu de β+iononă.

4itamina 2 este +dehidroretinol, ce conţine o legătură dublă suplimentară %ntre- 'i -:.

ruparea de alcool primar din poziţia 1" se poate oida %n organism re!ersibil laaldehidă (retinal) sau chiar la acid retinoic (+-


57/162

n organism, !itamina se &ormează %n special la ni!elul mucoasei intestinale 'imai puţin %n &icat, mu'chi 'i plămân, prin trans&ormarea pro!itaminelor (α, β 'i γ +carotenii) C prin oidare la -1".

6ngerarea %ndelungată de alimente bogate %n caroten duce la depozitarea acestora%n ţesuturi, apărând antodermia C %ngălbenirea pielii, %n special a palmelor 'i tălpilor, cuecepţia sclerelor care, rămânând albe, poate &ace di&erenţa de icter.

;ipercarotenemia nu atrage 'i hiper!itaminoză .4itamina se găse'te %n produsele de origine animală %n cantitate mai mare decăt

%n cele !egetale/ &icatul unor pe'ti de apă dulce, gălbenu' de ou, lapte.Depozitul de !itamină din &icat poate asigura necesarul organismului pentru o

perioadă lungă de timp (chiar peste 1 an).• -olurile )itaminei A 4itamina (retinol sau acid retinoic) este indispensabilă !ieţii 'i cre'terii

normale (%n pri!inţa staturii 'i greutăţii). n absenţa !itaminei, cre'terea animalelor micieste oprită 'i cu timpul acestea mor.

8ercită acţiune protectoare asupra epiteliilor, asupra mucoaselor,%mpiedicând pătrunderea microorganismelor (acţiune antiin&ecţioasă).

0etinolul (+-;2


58/162

6e*icienţa de !itamină la copii 'i animale tinere a&ectează sistemul osos(oprirea cre'terii oaselor, erupţii dentare %ntârziate, rădăcini rău implantate, alterareaemailului dentar) 'i apoi a ţesuturilor moi.

-


59/162

Precursorii nu prezintă acti!itate !itaminică. cti!itatea !itaminică se dobânde'te prin acti!are, proces care cuprinde două etape/ acti!area primară 'i acti!are secundară.

• Acti)area primară. >rans&ormarea pro!itaminei %n !itamina D se realizează prin deschiderea inelului B %ntre -9 'i -1# cu apariţia unei duble legături %ntre -1# 'i -19sub acţiunea razelor ultra!iolete, rezultând o trienă care constituie structura de bază cecon&eră acti!itate biologică comună (anhirahitică) iar catenele laterale le imprimăintensitatea acti!ităţii !itaminice.

=uprairadierea duce la compu'i toici.Deoarece prin epunere la soare se &ormează su&icientă !itamină D , aceasta este

pri!ită astăzi mai mult ca un hormon decât ca o !itamină.

• Acti)area secundară constă din două procese de hidroilare succesi!e ce auloc %n &icat 'i rinichi.- Prima hidroilare a !itaminei D are loc %n &icat, %n poziţia 2" a catenei

laterale, &ormându+se 2"+hidroi+D.

"9

Pro!itamine D !itamine D

2"+


60/162

- orma hidroilată %n poziţia 2" su&eră o nouă hidroilare la ni!elulrinichiului printr+un proces asemănător celor din sinteza sterolilor %n glandelesuprarenale. =istemul enzimatic este localizat %n membrana internă a mitocondriei 'i

necesită pe lângă 7DP;,


61/162

calciu (-alcium Binding Protein C -BP) care &a!orizează absorbţia de -aFF contragradientului de concentraţie, mecanism de acţiune similar acţiunii unui hormon steroid.

2a ni,elul tubilor renali 1,2"+(;)N- de&ecte %n mineralizarea osului.n de&icienţa de !itamină D absorbţia de -a2F &iind perturbată apare

hipocalcemia, %nsoţită secundar 'i compensatoriu de cre'terea secreţiei de P>;, iar P>;determină mobilizarea -a2F din oase pentru normalizarea calcemiei. =e instalează ohipo&os&atemie accentuată mai ales %n stadiile timpurii din cauza scăderii absorbţieiintestinale 'i %n principal eliminărilor renale (P>; scade pragul renal de eliminare pentru&os&aţi).

Din punct de !edre biochimic hipo!itaminoza D este caracterizată prinhipocalcemie moderată sau normocalcemie, hipo&os&atemie, acti!itate crescută a&os&atazei alcaline, ni!ele crescute de parathormon 'i scăzute de 2"+(


62/162


63/162

• -ol "ioc#imic. 4itamina 8 nu are o &uncţie biologică speci&ică pentru aeplica numeroasele consecinţe care apar %n carenţa de !itamină 8 la animalele deeperienţă (este !itamina %n căutarea unei boli).

+cţiunea antioxidantă. 4itamina 8 este considerată cel mai e&icaceantioidant liposolubil natural. =ubstanţele cele mai sensibile la peroidare sunt lipidelecelulare 'i lipidele din membranele organitelor subcelulare, 'i dintre acestea %n special,lipidele nesaturate.

=ub acţiunea oigenului molecular, acizii polinesaturaţi &ormează peroizilipidici prin peroidare, proces autocatalitic, care se des&ă'oară după un mecanismradicalic, prin reacţii %nlănţuite/

• este un radical stabil (de eemplu, pro!enit din toco&erol), capabil să inhibe propagarea reacţiilor radicalice %n lanţ din peroidarea lipidică.

α+ >oco&erol

O

OCH

CH

-;

;- 0

.

-

-;

;- 0

CH

CH O

O

Radical toco#eril puin reacti+

3oco#eril5c-inon\ stabil\

cţiunea antioidantă a !itaminei 8 are o importanţă mare pentru !iaţa celulei,%ntrucât %mpreună cu !itamina - 'i alţi antioidanţi alimentari ar &i implicaţi %n proteSareacăilor respiratorii 'i mai ales a ţesutului pulmonar de acţiunea noci!ă a aerului poluat (


64/162

Peroidarea lipidelor se e!idenţiază chiar %n prezenţa concentraţiei &iziologice de!itamină 8.


65/162

=emnele de&icienţei de !itamină 8 la om se mani&estă paralel cu perturbărileabsorbţiei de grăsimi 'i constau %n/ slăbiciune musculară, &ragilitate eritrocitară,&enomene care dispar prin administrarea !itaminei 8.

6ndependent de gradul de alterare a lipidelor, la animale, s+au e!idenţiat tulburăriale aparatului genital 'i a capacităţii de reproducere la ambele see.

7u sunt do!ezi care să ateste că !itamina 8, la om, este necesară pentru&ertilitate. >otu'i, sunt unele date con&orm cărora concentraţia sanguină de toco&erolicre'te progresi! %n sarcină până la "#+1##$ sau chiar mai mult %n ultima lună &aţă de primul trimestru de sarcină. ceasta constituie o condiţie pentru e!oluţia 'i dez!oltarea&ătului.

0e!enirea la !alori normale se &ace %n primele 2+" luni de la na'tere 'i cre'te %nlapte. 5a &emeile cu a!ort habitual, concentraţia toco&erolului %n s

53324729-suport-curs-biochimie-medicala.doc

Documents