Biochimie - Proteine

INTRODUCERE

M. Horowitz:

„Viaţa posedă proprietăţile de replicare, cataliză şi mutabilitate”.

Biochimia este studiul vieţii la nivel molecular

Este în legătură strânsă cu biologia moleculară şi celulară

Obiectivele majore ale biochimiei:

- izolarea moleculelor din celule

- determinarea structurii lor

- analiza modului lor de funcţionare

- apariţia vieţii

- studiind procesele chimice din toate formele de viaţă:

microorganisme, plante, insecte, mamifere

Biochimia devine:

Limbajul comun pentru fiziologie, farmacologie, genetică şi microbiologie

Organismele, din punct de vedere anatomic şi citologic, sunt constituite:

+ organe, alcătuite din

+ ţesuturi, iar acestea sunt alcătuite la rândul lor din

+ celule compuse din

+ organite subcelulare.

Biochimie

Organitele sunt constituite din ansamble supramoleculare care sunt organizate în macromolecule cu masa moleculară de la câteva mii în sus:

proteine (21 de aminoacizi)

acizi nucleici (8 nucleotide)

polizaharide (8 tipuri de glucide)

lipide

Aceste macromolecule sunt constituite la rândul lor din câteva specii monomerice, fapt ce uşurează enorm sarcina cercetătorilor.

Principalii compuşi chimici prezenţi în corpul uman

Compoziţia chimică a corpului uman

PROTEINE

Proteinele sunt substanţe macromoleculare organice cu structură polipeptidică, în care unităţile de bază le reprezintă cei 21 de aminoacizi proteinogeni.

Proteinele au un rol esenţial în constituirea şi funcţionarea lumii vii.

Proteinele constituie elementele structurale de bază în celulă, ţesut şi organ, îndeplinind o serie de funcţiuni:

proteinele cu funcţie catalitică (enzimele) catalizează toate reacţiile metabolice;

exprimarea informaţiei genelor necesită activitatea unui mare număr de proteine care cooperează cu acizii nucleici în procese ca : replicarea ADN, sinteza ARN şi a proteinelor;

asigură contracţia musculară, mobilitatea celulară, procese de transport intra şi intercelular;

asigură imunitatea celulară şi procesele de transmitere a semnalelor nervoase şi hormonale;

rol energetic, cca. 20% în energetica organismului provenind din oxidarea aminoacizilor proteinogeni.

PROTEINE

Chimic, proteinele sunt constituite din aminoacizi,

legaţi între ei prin legături peptidice.

Numărul acestora este variabil, între 40 - 40.000, ceea ce ar corespunde unor mase moleculare cuprinse între 5000 - 4.200.000 Da.

Diversitatea proteinelor din natură se bazează pe posibilităţile, practic nelimitate, de combinare a celor 21 aminoacizi proteinogeni. Astfel din 20 de aminoacizi se pot obţine 202 (400) dipeptide diferite sau 203 (8000) tripeptide diferite sau 204 (160.000) tetrapeptide diferite ş.a.m.d.

Această diversitate permite existenţa de proteine specifice fiecărui organism, organ, ţesut, celulă.

AMINOACIZI

substanţe organice cu funcţiune mixtă; conţin în moleculă atât o grupare aminică (-NH2) cât şi una carboxil (-COOH) legate de acelaşi atom de carbon.

Aminoacizii mai conţin catene saturate, nesaturate, aromatice sau heterociclice.

Funcţie de originea lor pot fi naturali sau artificiali

Se cunosc aproximativ 300 aminoacizi (AA) naturali,

21 AA proteinogeni – în constituţiA tuturor formelor de viaţă, specificaţi prin codul genetic.

AA prezenţi în proteine - 90% din totalul lor (6-8 g/100 ml)

AA proteinogeni liberi – 10% (0,05 g/100 ml)

derivaţi, care rezultă, de fapt, postrannslaţional; de ex. hidroxiprolina, hidroxilizina, cistina ce provine din oxidarea a două cisteine la nivelul grupării –SH, la o legătură –S-S-, etc. Alte modificări posttranslaţionale la nivelul aminoacizilor pot fi metilări, formilări, acetilări, prenilări, carboxilări, fosforilări.

aminoacizi liberi neproteinogeni, cu rol funcţional