Biochimie - Curs 2 - 2019 Aminoacizii Aminoacizii sunt compuși biochimici cu masă moleculară mică și importanţă deosebită pentru organismul uman. Aceştia sunt elemente structurale de bază care intră în componenţa proteinelor, compuşi cu proprietăți biologice remarcabile. Aminoacizii au fost obţinuţi din proteine prin hidroliza acidă (HCl 6M) a legăturilor peptidice. De asemenea, aminoacizii sunt precursori ai hormonilor (tiroxina) sau moleculelor cu funcţii specializate (dopamina-neurotransmiţător). Primul aminoacid descoperit a fost asparagina (în rădăcina şi tulpina sparanghelului; 1806). Ultimul aminoacid, treonina, a fost descoperit în 1938. La început aminoacizii au fost denumiţi în funcţie de sursa de provenienţă (asparagina din Asparagus, glutamatul din gluten şi tirozina din brânza - “tyros”= brânză) sau după alte proprietăţi (glicina-“Glykos”- dulce). Aminoacizii sunt prezenți în sânge sau alte fluide biologice atât în formă liberă cât şi combinată. De asemenea, aminoacizii sunt precursori ai hormonilor, zaharurilor, purinelor, pirimidinelor, porfirinelor, vitaminelor sau aminelor cu rol fiziologic. Structura aminoacizilor Structura aminoacizilor (ionizată) este ilustrată în figura 1. Proprietăţile chimice și fizice ale aminoacizilor sunt dictate de grupările care sunt grefate pe atomul de carbon din poziţia . La acest atom de carbon se disting următoarele grupări: a) gruparea amino - grupare protonată (-NH3 + ) în condiţii fiziologice (pH 7); b) gruparea carboxil - grupare deprotonată (-COO - ) în condiţii fiziologice; c) catena laterală - conferă proprietăţi specifice aminoacizilor, fiind responsabilă şi de asimetria atomului de carbon din poziţia . Până în prezent se cunosc 22 de aminoacizi care sunt elemente structurale de bază ale proteinelor, dintre care numai 20 sunt criptate de către codul genetic universal. Ceilalți doi, selenocisteina (abreviată Sec, descoperită în 1986) și pirolizina (abreviată Pyl, descoperită în 2002, prezentă doar în componența proteinelor din bacterii sau arhee) fuzionează cu ADN-ul de transfer care este capabil să formeze perechi de baze cu codonii de stop ai ARN-ului mesager în timpul procesului de translație. Doar în această situație acești doi aminoacizi pot fi încorporați în proteine. Configuraţia celor 21 de aminoacizi existenţi în proteinele umane (excepţie face aminoacidul glicina) este L (Figura 1, structura generală ionizată a unui aminoacid la pH neutru). Figura 1. Configurația L- și D- a aminoacizilor Deși în procesul de translație (copierea informației de pe ARN-ul mesager sub formă de secvență proteică) se utilizează doar 21 de aminoacizi se cunosc peste 140 de aminoacizi care apar în proteine. Este important de subliniat faptul că numărul aminoacizilor care nu apar în proteine (neproteinogeni) este cu mult mai ridicat. Unii dintre aceştia apar numai în plante sau în anumite microorganisme. În natură aminoacizii
14
Embed
Asparagus, Structura aminoacizilor · Structura aminoacizilor (ionizată) este ilustrată în figura 1. Proprietăţile chimice și Proprietăţile chimice și fizice ale aminoacizilor
This document is posted to help you gain knowledge. Please leave a comment to let me know what you think about it! Share it to your friends and learn new things together.
Transcript
Biochimie - Curs 2 - 2019
Aminoacizii
Aminoacizii sunt compuși biochimici cu masă moleculară mică și importanţă
deosebită pentru organismul uman. Aceştia sunt elemente structurale de bază care intră în
componenţa proteinelor, compuşi cu proprietăți biologice remarcabile. Aminoacizii au
fost obţinuţi din proteine prin hidroliza acidă (HCl 6M) a legăturilor peptidice. De
asemenea, aminoacizii sunt precursori ai hormonilor (tiroxina) sau moleculelor cu funcţii
specializate (dopamina-neurotransmiţător). Primul aminoacid descoperit a fost asparagina
(în rădăcina şi tulpina sparanghelului; 1806). Ultimul aminoacid, treonina, a fost
descoperit în 1938. La început aminoacizii au fost denumiţi în funcţie de sursa de
provenienţă (asparagina din Asparagus, glutamatul din gluten şi tirozina din brânza -
“tyros”= brânză) sau după alte proprietăţi (glicina-“Glykos”- dulce).
Aminoacizii sunt prezenți în sânge sau alte fluide biologice atât în formă liberă
cât şi combinată. De asemenea, aminoacizii sunt precursori ai hormonilor, zaharurilor,
purinelor, pirimidinelor, porfirinelor, vitaminelor sau aminelor cu rol fiziologic.
Structura aminoacizilor
Structura aminoacizilor (ionizată) este ilustrată în figura 1. Proprietăţile chimice și
fizice ale aminoacizilor sunt dictate de grupările care sunt grefate pe atomul de carbon
din poziţia . La acest atom de carbon se disting următoarele grupări:
a) gruparea amino - grupare protonată (-NH3+) în condiţii fiziologice (pH 7);
b) gruparea carboxil - grupare deprotonată (-COO-) în condiţii fiziologice;
c) catena laterală - conferă proprietăţi specifice aminoacizilor, fiind responsabilă şi
de asimetria atomului de carbon din poziţia .
Până în prezent se cunosc 22 de aminoacizi care sunt elemente structurale de bază ale
proteinelor, dintre care numai 20 sunt criptate de către codul genetic universal. Ceilalți
doi, selenocisteina (abreviată Sec, descoperită în 1986) și pirolizina (abreviată Pyl,
descoperită în 2002, prezentă doar în componența proteinelor din bacterii sau arhee)
fuzionează cu ADN-ul de transfer care este capabil să formeze perechi de baze cu codonii
de stop ai ARN-ului mesager în timpul procesului de translație. Doar în această situație
acești doi aminoacizi pot fi încorporați în proteine. Configuraţia celor 21 de aminoacizi
existenţi în proteinele umane (excepţie face aminoacidul glicina) este L (Figura 1,
structura generală ionizată a unui aminoacid la pH neutru).
Figura 1. Configurația L- și D- a aminoacizilor
Deși în procesul de translație (copierea informației de pe ARN-ul mesager sub
formă de secvență proteică) se utilizează doar 21 de aminoacizi se cunosc peste 140 de
aminoacizi care apar în proteine. Este important de subliniat faptul că numărul
aminoacizilor care nu apar în proteine (neproteinogeni) este cu mult mai ridicat. Unii
dintre aceştia apar numai în plante sau în anumite microorganisme. În natură aminoacizii
Biochimie - Curs 2 - 2019
există şi în configuraţia D. De exemplu, D-alanina, acizii D-glutamic şi D-aspartic intră
în componenţa peptidelor din peretele bacterian. Fluidul intracelular al unor viermi
marini şi nevertebrate conţine drept componentă principală D-aminoacizii, iar în unele
crustacee marine cantitatea acestora poate depăşi 1%. De asemenea, acidul D-aspartic, D-
asparagina, acidul D-glutamic, D-glutamina, D-serina și D-alanina au fost detectați în
majoritatea plantelor, în timp ce D-prolina, D-valina, D-leucina and D-lizina doar în
unele plante (angiosperme dicotiledonate). Proteinele metabolice stabile din mamifere
conţin cantităţi însemnate de acid D-aspartic rezultat în urma procesului de racemizare:
concentraţia acidului D-aspartic în materia albă creierului atinge circa 3%, iar în proteina
bazică din măduva spinării până la 10%.
Laptele, carnea şi diversele cereale nu conţin cantităţi substanţiale de D-
aminoacizi. În decursul procesării, aminocizii din aceste alimente suferă adesea
fenomenul de racemizare. Mai mult, concentrația D-aminoacizilor din probele de lapte
(bio) creşte substanţial în decursul stocării la 4 oC. Astfel, se recomandă determinarea
conţinutului de D-alanină pentru a monitoriza eventualele contaminări ale laptelui cu
bacterii.
Concentrația aminoacizilor în sângele total este de 5-8 mg/ml. S-a constatat o
creștere a concentrației aminoacizilor în sânge în cazul afecțiunile acute ale
parenchimului hepatic, icterelelor, cirozelor, leucemiilor, nefritelor sau intoxicațiilor cu
arsen sau fosfor. Variațiile patologice ale acestora sunt corelate în multe situații cu erorile
metabolice înnăscute, încadrându-se în sindroamele cu severitate ridicată și pot fi asociate
în unele cazuri cu debilitate mintală. Hiperaminoacidimiile se produc prin inhibiția
sistemului de transport tubular (în care nivelul plasmatic al aminoacizilor rămâne
neschimbat) sau datorită unui deficit enzimatic strict localizat. O creștere a nivelului total
de aminoacizi din sânge poate fi pusă pe seama: eclapsiei (afecțiune care survine, în
general, la sfârșitul perioadei de sarcină, caracterizată prin convulsii asociate cu
hipertensiune arterială), intoleranței la fructoză, cetoacidozei, insuficiențelor renale sau
instalării sindromului Reye (care apare la copii cu vârstele între 4-12 ani cărora le-a fost
administrată aspirină; se manifestă prin meningită, encefalită, disfuncții ale ficatului).
Scăderea concentrației totale a aminoacizilor din sânge poate fi datorată: unei hiperfuncții
cortico-suprarenaliane, bolii Hartnup (boală autozomală recesivă în care nivelele alaninei,
valinei, treoninei, leucinei, fenil alaninei, tirozinei, histidinei sau glicinei sunt mai
scăzute; de asemenea scăderea concentrației de triptofan pot conduce la deficiențe ale
vitaminei B3 care se manifestă prin dermatite), malnutriție, sindrom nefrotic, boala
Huntington (afecțiune neurodegenerativă rară, moștenită genetic; apar disfuncţiile motorii
tipice - mişcări spasmodice şi involuntare ale braţelor, picioarelor, toracelui şi feţei;
simptomele timpurii pot fi și pierderea motivaţiei şi o modificare a stării emoţionale
depresie), artrită reumatoidă sau febră Phlebotomus (provocată de musca de nisip
Phlebotomus рарраtasif; simptomele sunt: instalarea oboselii, pierderea în greutate, febră
urmată de un focar de leziuni ale pielii).
Fenilcetonuria (idioția fenilpiruvică) este cauzată de un defect genetic al unei
enzime care catalizează transformarea fenilalaninei în tirozină. Drept rezultat, în fluxul
sangvin se acumulează o cantitate apreciabilă de fenilalanină și produșii acesteia de
metabolizare (acid fenilpiruvic, acid fenilacetic și acid fenillactic). Concentrația ridicată
de fenilalanină inhibă o altă enzimă, fapt care va induce diminuarea sintezei melaninei
(un pigment de la nivelul pielii, părului, țesutului pigmentat care stă la baza irisului
Biochimie - Curs 2 - 2019
ochiului și peretelui de dincolo de urechea internă). Drept urmare bolnavii de
fenilcetonurie au următoarele trăsături: tenul deschis, părul blond și ochi albaștri.
Majoritatea aminoacizilor care intră în componența proteinelor se regăsesc în
urină, sub formă liberă. Conținutul zilnic de aminoacizi totali din urină este de 1-3 g.
Aminoacizii cei mai reprezentativi sunt: glicina, histidina și derivații metilați (1-metil-
histidina și 3-metil-histidina), glutamina, serina, alanina, acidul -amino-butiric. În mod
frecvent în urină se găsesc glicina, tirozina, leucina sau histidina. Zilnic se elimină
aproximativ 210 mg histidină, 140 mg glicină și 100 mg taurină. Un aport proteic
alimentar ridicat determină o creștere a cantității de histidină, treonină, lizină sau tirozină.
Hiperaciduriile renale pot fi de mai multe tipuri:
a) fiziologice: hiperacidurii globale, care apar îndeosebi la sugar și prematur;
datorate sistemelor enzimatice de transport deficitare; hiperaciduria și
histinuria ce apar în săptămâna a 5-a de sarcină;
b) patologice – ce depind de mecanismele fiziopatologice:
o aminoacidurii renale, prin tulburarea reabsorbției tubulare, cu nivel
sangvin normal;
o aminoacidurii prerenale cu nivel crescut de aminoacizi atât la nivel
sangvin cât și în urină.
Hiperaciduriile renale se caracterizează prin alterarea absorbției unui singur
aminoacid (glicocoluria) sau a unui grup de aminoacizi (cistina, lizina, arginina și