 |
|
 |  |
|
|
| |
 | Biologie | Chimie | Didactica | Fizica | Geografie | Informatica |
| Istorie | Literatura | Matematica | Psihologie |
Heteroproteidele sunt substante in a caror structura intra o holoproteida (proteina) si o substanta neproteica, numita grupare prostetica. Proteinele au capacitatea de a se lega de gruparile prostetice, fie prin valente principale (covalente si electrovalente), fie prin valente secundare. Heteroproteidele se mai numesc si proteine conjugate. In cele mai multe cazuri, componenta proteica poate fi separata de gruparea prostetica relativ usor, fara modificari esentiale a partii proteice.
Clasificarea heteroproteidelor se face tinand seama de natura gruparii prostetice, in:
metalproteide;
fosfoproteide;
glicoproteide;
cromoproteide;
nucleoproteide;
lipoproteide.
In cele ce urmeaza se vor descrie diferitele categorii de heteroproteide si functiile biologice ale acestora.
Metalproteidele sunt heteroproteide in care gruparea prostetica este un cation metalic. Cele mai importante sunt metalproteidele cu fier, cupru, mangan, zinc, calciu, magneziu. In structura acestora, cationii metalici sunt fixati de anumiti radicali polari ai aminoacizilor prezenti in proteina prin legaturi coordinative (tip donor-acceptor).
Aceste heteroproteide joaca un rol deosebit in transportul si depozitarea unor metale. Dintre metalproteinele de transport amintim siderofilina (Fe) si ceruloplasmina (Cu) din sange, ovotransferina (Fe) din albusul de ou si lactotransferina (Fe) din lapte. Metalproteidele cu rol de depozitare a metalelor sunt feritina si hemosiderina (Fe) din ficat si organe hematopoetice, precum si hematocuperina ce contine cupru.
Unele enzime si hormoni contin in structura lor un metal sau necesita, obligatoriu, prezenta unui metal pentru activarea lor. Astfel, feredoxina, o enzima din cloroplaste cu rol esential in procesele de oxido-reducere, contine in molecula fier, iar insulina (hormon) contine cantitati insemnate de zinc.
Fosfoproteidele sunt heteroproteide specifice regnului animal, in care gruparea prostetica este formata din acid fosforic. Acesta se leaga de partea proteica, care poate fi o albumina sau o globulina, printr-o legatura de tip esteric. Aceasta se fomeaza in urma reactiei cu gruparea hidroxilica a serinei sau a treoninei a acidului fosforic. Un fragment din structura unei fosfoproteide poate fi redat astfel:
Fosfoproteidele au caracter acid datorita radicalului fosforic si au capacitatea de a forma saruri de calciu sau de potasiu. Fosfoproteidele hidrolizeaza usor prin incalzire cu alcalii diluate, punand in libertate gruparea fosfat. Principalele tipuri de fosfoproteide sunt cazeinele, ovovitelinele si fosfovitelinele.
Cazeinele sunt fosfoproteidele din lapte, unde apar sub forma de cazeinat de calciu. Ele reprezinta 80 % din totalul proteinelor existente in laptele de vaca (4 %). Cazeina este formata din trei fractiuni (α, β si γ - cazeina) care se deosebesc intre ele prin raporturile cantitative intre aminoacizii constituenti si prin cantitatea de P.
Cazeinele nu coaguleaza prin fierbere, insa precipita sub actiunea acizilor si a unor enzime din stomac, rezultand paracazeinatul de calciu. Acest produs reprezinta in acelasi timp si principalul component din branza, unde se formeaza prin fermentatia lactica a laptelui.
Coagularea laptelui in stomac este un proces biochimic foarte important, intrucat permite valorificarea integrala a proteinelor din lapte. Cazeinele sunt proteine complete, intrucat contin toata seria de aminoacizi esentiali.
Ovovitelinele si fosfovitelinele sunt fosfoproteidele din galbenusul de ou, unde se gasesc asociate cu lecitinele. Ele au un continut bogat in fosfor (2-10 %) si in serina (pana la 34 %). Rolul acestora este de a furniza embrionului aminoacizii si fosforul necesar dezvoltarii normale.
Glicoproteidele sunt heteroproteide a caror grupare prostetica este constituita din glucide sau derivati ai lor: hexoze (glucoza, manoza, galactoza), pentoze (xiloza), N-acetilhexozamine (N-acetilhexozamina, N-acetilgalactozamina), acizi uronici (glucuronic si galacturonic), acid neuraminic si acid sialic. In functie de componenta glucidica pot avea caracter acid (contin acizi uronici) sau neutru (contin glucide).
Ele sunt proteide caracteristice regnului animal. Glicoproteidele au un continut in glucide sub 4% deci componenta majora a acestora este proteina.
Glicoproteidele sunt solubile in apa formind solutii viscoace. Ele se gasesc in secretia mucoaselor, in plasma, in saliva, in umoarea sticloasa si cordonul ombilical, unde apar de obicei sub forma unor amestecuri complexe cu mucopoliglucidele numite si mucoide sau mucine.
Mucinele sunt glicoproteide secretate de celule ale cavitatii bucale, ale tubului digestiv, ale cailor respiratorii si genitale. Indeplinesc un rol protector pentru mucoase.
Mucoidele sunt glicoproteide din urina, albus de ou sau lapte care nu precipita prin acidulare cu acid acetic.
Glicoproteidele sanguine se gasesc in ser si apar in cantitati mari in cazuri patologice. Prin hidroliza acestea elibereaza fucoza, galactoza, glucozamina si galactozamina. Tot in serul sanguin se gasesc si glicoproteide cu caracter acid numite sialproteide care contin acid sialic.
Glicoproteidele din eritrocite sunt asociate cu sfingolipide si determina specificitatea de grup sanguin.
Cromoproteidele sunt heteroproteide in care gruparea prostetica este un pigment. Ele sunt universal raspindite.
In functie de structura componentei prostetice, cromoproteidele se clasifica in doua grupe mari: cromoproteide porfirinice care contin o structura porfirinica si cromoproteide neporfirinice. Dupa rolul pe care ele il indeplinesc in organism pot fi cu functie respiratorie si fara functie respiratorie.
Aceste cromoproteide au la baza nucleul porfirinic alcatuit din 4 nuclee pirolice legate prin punti metinice - CH=.
Substituirea atomilor de hidrogen din porfina cu diferiti radicali da nastere porfirinelor. Dintre acestea protoporfirina este cea mai raspindita si cunoscuta.
Dintre cromoproteidele porfirinice, cele mai raspandite si studiate sunt hemoglobina din sangele vertebratelor si cloroplastina din cloroplastele plantelor verzi.
Hemoglobina. Este o cromoproteida de culoare rosie, componenta a hematiilor din sangele vertebratelor. Ea este alcatuita dintr-o componenta prostetica numita hem si o componenta proteica cu proprietati bazice, numite globina, alcatuita din patru catene polipeptidice. In molecula de hemoglobina hemul se gaseste in proportie de 4 %, iar globina 96 %.
Hemul este alcatuit din protoporfirina, in centrul careia se afla un atom de fier bivalent si hexacoordinat. Are culoarea rosie.
Globina constituie componenta proteica a hemoglobinei, fiind alcatuita din 4 catene polipeptidice identice doua cate doua, de tip α - helix.
Structura de ansamblu a globinei este globulara, care are si portiuni nespiralate, ce confera flexibilitate acesteia. In interiorul fiecarei catene polipeptidice se creaza cate o cavitate, unde se fixeaza cate o molecula de hem.
Proprietatile hemoglobinelor. Hemoglobinele sunt substante cristalizabile, iar formele cristaline difera de la o specie la alta. Aceasta proprietate este utilizata in laboratoarele criminalistice pentru diferentierea sangelui de om de celelalte tipuri de sange.
Hemoglobinele prezinta solubilitate diferita si deplasare diferita in camp electric, astfel ca prin electroforeza ele pot fi separate.
Cea mai importanta proprietate a hemoglobinei este aceea de a se combina reversibil cu oxigenul din atmosfera, formand oxihemoglobina.
Hb + O2 HbO2
Pe aceasta reactie se bazeaza functia esentiala a hemoglobinei, ceea de a transporta oxigenul molecular de la plamani la tesuturi. Sensul deplasarii echilibrului reactiei depinde de presiunea partiala a oxigenului: in alveolele pulmonare, unde presiunea este mare, echilibrul este deplasat spre dreapta, iar la nivelul vaselor capilare, unde presiunea este mica, echilibrul este deplasat spre stanga. Oxigenul eliberat este utilizat in procesele biochimice de oxidare celulara. Hemoglobina indeplineste deci importantul rol de transportor de oxigen.
Fixarea reversibila a oxigenului are loc prin intermediul atomului de fier, de care oxigenul se leaga coordinativ, aceasta reactie fiind conditionata de existenta globinei.
Hemoglobina are proprietatea de a reactiona reversibil si cu dioxidul de carbon, formand carbhemoglobina,compusul care transporta CO2 de la tesuturi la plamani, unde este expirat. Legarea CO2 se realizeaza prin intermediul unei grupari aminoterminale a globinei cu formarea unei combinatii carbamino, conform reactiei:
Hb - NH2 + CO2
Hb - NH - COO
- + H+
Hemoglobina Carbhemoglobina
Hemoglobina, prin intermediul hemului, fixeaza ireversibil oxidul de carbon, formand carboxihemoglobina Hb - CO. Sub aceasta forma hemoglobina nu mai poate indeplini rolul de transportor de oxigen, ceea ce explica intoxicatiile grave produse de CO si moartea prin asfixie (lipsa de oxigen la tesuturi). Afinitatea hemoglobinei pentru oxidul de carbon este de 210 ori mai mare decat afinitatea pentru oxigen.
Sub actiunea unor agenti oxidanti, fierul bivalent din hemoglobina este transformat in fier trivalent cu formarea methemoglobinei. Aceasta este inapta de a se combina reversibil cu oxigenul. In eritrocite se formeaza permanent methemoglobina, insa in organism exista enzime reducatoare (methemoglobin reductaze) care o transforma din nou in hemoglobina.
Sub actiunea unor agenti denaturanti hemoglobina, datorita structurii proteice, sufera o denaturare a globinei, cu formarea hemocromogenilor.
b) Mioglobina este o cromoproteida porfirinica de culoare rosie, existenta in muschi, avand o structura similara cu hemoglobina. In structura mioglobinei partea proteica, respectiv globina, este alcatuita dintr-un singur lant polipeptidic, care contine 153 de aminoacizi, avand masa moleculara de aproximativ 17000. Aceasta globina fixeaza o singura molecula de hem.
Mioglobina are o afinitate fata de oxigen de aproximativ sase ori mai mare decat hemoglobina si constituie rezerva de oxigen a tesutului muscular. Cantitati mari de mioglobina au fost puse in evidenta in muschii striati, muschii inimii, precum si in muschii pectorali ai pasarilor zburatoare.
c) Pigmentii biliari. Viata eritrocitelor este relativ scurta (cca. 4 luni). Hemoglobina din eritrocitele moarte sufera transformari profunde, iar inelul porfirinic al hemului este desfacut cu pierderea concomitenta a fierului si a globinei. Ca urmare se formeaza un pigment tetrapirolic de culoare verde, numit biliverdina, care este redus usor la pigmentul rosu, bilirubina. Acesti pigmenti apar in cantitati mari in bila hepatica si veziculara.
d) Citocromii. Sunt cromoproteide porfirinice a caror grupare prostetica este identica sau foarte apropiata cu cea a hemului din hemoglobina. Ei reprezinta enzime cu larga raspandire, care participa la reactii de oxidoreducere prin transfer de electroni. Functia citocromilor se bazeaza pe proprietatea fierului de a se oxida sau reduce reversibil:
- e-
Fe2+ Fe3+
+e-
e) Hemenzimele. Sunt enzime din clasa oxidoreductazelor (catalaze, peroxidaze), care contin in structura lor o componenta prostetica de tipul hemului si care participa la procese de oxidoreducere din organism.
f) Cloroplastinele sunt cromoproteide porfirinice a caror componenta prostetica este clorofila, iar componenta proteica este reprezentata de plastina. Ele sunt raspandite in celulele vegetale, carora le da culoarea verde. La plantele superioare clorofila este localizata in cloroplaste, iar la cele inferioare in cromatofori.
Clorofila este un pigment verde cu structura porfirinica, care contine magneziu. In aproape toate plantele ea reprezinta un amestec format din doua clorofile foarte apropiate ca structura: clorofilele a si b, care difera doar prin radicalii existenti la nucleele pirolice din ciclul porfirinic. Clorofila este pigmentul fotosintetizant capabil sa transforme energia luminoasa in energie chimica.
Nucleoproteidele sunt heteroproteidele cele mai importante pentru organismele vii. Ele sunt alcatuite dintr-o componenta proteica cu caracter bazic si o grupare prostetica reprezentata de acizii nucleici. Nucleoproteidele apar in cantitati importante in celule cu nuclee mari, cum sunt cele din ficat, pancreas, timus, spermatozoizi, drojdie de bere, etc. si sunt localizate in infrastructurile celulare, care participa nemijlocit la diviziunea celulara si la procesul de biosinteza a proteinelor. Componenta proteica are masa moleculara relativ mica si face parte din clasa protaminelor sau histonelor in care predomina aminoacizi cu caracter bazic, cum sunt arginina, lizina si histidina.
Acizii nucleici sunt substante macromoleculare cu structura complexa, cu caracter acid, care in functie de natura lor chimica pot fi de doua feluri: acizi ribonucleici (ARN) si acizi deoxiribonucleici (ADN). Legatura dintre acizii nucleici si componenta proteica este in unele cazuri mai puternica, alteori mai slaba.
Nucleoproteidele pot hidroliza in prezenta acizilor, bazelor sau a enzimelor specifice, obtinandu-se urmatorii produsi:
Nucleoproteida
Holoproteida Nucleina
(histona sau
protamina) Holoproteida Acizi nucleici
(ribonucleici sau
deoxiribonucleici)
Nucleoproteidele se clasifica in doua grupe, in functie de natura acizilor nucleici, si anume in ribonucleoproteide si deoxiribonucleoproteide. Ribonucleoproteidele sunt localizate in citoplasma celulara, in ribozomi si intr-o proportie mai mica in nucleu. Deoxiribonucleoproteidele sunt componentele structurale ale cromozomilor si genelor din nucleul tuturor celulelor, fiind prezente de asemenea in mitocondrii.
Acizii nucleici sunt substante macromoleculare de o importanta fiziologica deosebita. Ei se gasesc raspanditi ca nucleoproteide in tesuturile animale si vegetale, de unde pot fi extrasi cu solutii apoase de fenol sau NaCl. Masa moleculara a acizilor nucleici variaza foarte mult, fiind cuprinsa intre 104 - 109.
Acizii nucleici sunt substante greu solubile in apa, dr solubile in alcalii diluate, cu care formeaza solutii coloidale. Ei sunt insolubili in alcool etilic si solventi organici, care, de cele mai multe ori produc precipitarea prin denaturare a acestora.
Macromoleculele de acizi nucleici supuse unei hidrolize menajate in mediu acid, bazic sau enzimatic, se desfac in molecule din ce in ce mai simple, dupa cum reiese din urmatoarea schema:
Acizi nucleici (ARN sau ADN)
Oligonucleotide (ribo - sau deoxiribo -)
Mononucleotide
Nucleozide Acid fosforic
Baze azotate
Piramidine Purine Pentoza
- Citozina - Adenina (Riboza sau
- Uracil - Guanina Deoxiriboza)
- Timina
Clasificarea acizilor nucleici se bazeaza pe natura componentei glucidice: acizii ribonucleici (ARN) contin riboza, iar acizii deoxiribonucleici (ADN) contin 2 - deoxiriboza.
Unitatile monomere ale acizilor nucleici se numesc nucleotide. Fiecare nucleotida este constituita dintr-o baza azotata (purina sau pirimidina), pentoza (riboza sau deoxiriboza) si acid ortofosforic. Acizii nucleici sunt deci polinucleotide, iar nucleotidele componente sunt legate intre ele prin legaturi fosfodiesterice.
5.1.1. Baze azotate pirimidinice si purinice
Bazele azotate, care intra in constitutia acizilor nucleici deriva de la doua heterocicluri cu azot: pirimidina si purina, prin substituirea hidrogenului la nivelul atomilor de carbon cu grupari hidroxil (- OH), amino (-NH2) sa metil (-CH3).
Bazele piramidinice prezente in structura acizilor nucleici sunt: uracilul (U), timina (T) si citozina (C).
Bazele purinice care participa la structura acizilor nucleici, sunt adenina si guanina:
Adenina se gaseste in ambele tipuri de acizi nucleici, precum si intr-o serie de compusi deosebit de importanti pentru organismele vii, cum sunt adenozintrifosfatul (ATP) cu rol de stocare a energiei chimice si in unele enzime.
Guanina a fost izolata prima data din depozitele de guano (escremente de pasari). Ca si adenina, apare in ambele tipuri de acizi nucleici. Sub forma de guanozintrifosfat (GTP) functioneaza ca donor de energie chimica in diferite procese metabolice.
Bazele purinice pot stabili legaturi N - glicozidice intre atomul de N din pozitia 9 si hidroxilul semiacetalic al pentozei.
Unii derivati naturali ai purinelor se gasesc in stare libera in plante tropicale si au o puternica actiune farmacologica. Dintre acestea amintim de cofeina din boabele de cafea, de teofilina din frunzele de ceai si teobromina din boabele de cacao.
5.1.2. Nucleozide
Nucleozidele sunt compusi formati dintr-o baza pirimidinica sau purinica si riboza sau deoxiriboza. In nucleozide , pentoza este prezenta sub forma β- D - furazonica si este legata de baza azotata printr-o legatura β - 1' - glicozidica (in nucleozide atomii de C ai ribozei sau deoxiribozei se numeroteaza cu numere prime: 1', 2', . .5'). Ele pot fi ribonucleozide (contin riboza) sau deoxiribonucleozide (contin 2 - deoxiriboza).
Principalele nucleozide pirimidinice sunt uridina, timidina si citidina, iar cele purinice sunt adenozina si guanozina. Ca exemplu sunt prezentate formulele citidinei si a deoxiadenozinei:
5.1.3. Nucleotide
Nucleotidele sunt esteri fosforici ai nucleozidelor. Ele sunt constituite deci dintr-o baza azotata pirimidinica sau purinica, din pentoza si acid ortofosforic. Dupa natura restului de pentoza care-l contin, mononucleotidele se impart in ribonucleotide si dezoxiribonucleotide, iar dupa numarul resturilor de acid ortofosforic in nucleotide mono- si trifoforilate.
Cele trei componente ale nucleotidelor sunt unite intre ele prin doua tipuri de legaturi, si anume: o legatura N - β - glicozidica si o legatura esterica. In ribonucleotide, acidul fosforic esterifica riboza la nivelul grupelor hidroxil din pozitia 2', 3' sau 5', iar in dezoxiribonucleotide la gruparile - OH din pozitiile 3' si 5' ale deoxiribozei. Nucleotidele libere din celula poseda radicalul acidului fosforic in pozitia 5' (nucleozid - 5' - fosfati) si indeplinesc un rol important in diferite procese metabolice.
Nucleotidele pirimidinice sunt uridin - monofosfatul (UMP) sau acid uridilic, timidin - monofosfatul TMP) sau acid timidilic si citidin - monofosfatul (CMP) sau acid citidilic. Deoxiribonucleotidele se noteaza prescurtat dUMP; dTMP si dCMP.
Nucleotidele au un caracter acid, datorita radicalului fosforic, care poate disocia.
In celule s-a identificat organe asupra carora actioneaza hormonii polipeptidici, o nucleotida ciclica si anume adenozin - 3', 5' - monofosfatul ciclic (AMP ciclic), in care acidul fosforic se esterifica cu ambele grupari - OH din pozitiile 3' si 5' ale pentozei cu stabilirea unei legaturi fosfodiesterice interne.
Aceasta nucleotida ciclica functioneaza ca un mesager secund, ce poarta mesajul primit de la hormon (prim mesager).
Nucleozid - difosfatii si trifosfatii sunt nucleotide polifosforilate, care contin doua sau trei resturi de acid fosforic in molecula. Ele sunt compusi naturali deosebit de importanti in metabolism, participand la procesele de stocare si utilizare a energiei. Din acest motiv se numesc compusi macroergici. Cele mai importante nucleotide polifosforilate sunt adenozin - difosfatul (ADP) si adenozin - trifosfatul (ATP).
5.1.4. Structura macromoleculara a acizilor nucleici
Deoarece ADN-ul este o substanta macromoleculara, structura sa implica diferite nivele de organizare moleculara.
Structura primara indica natura, secventa si proportia nucleotidelor purinice, care alcatuiesc macromolecula de ADN.
Mononucleotidele principale din ADN, dAMP, dGMP, dCMP si dTMP sunt dispuse intr-o anumita ordine (secventa specifica) si stabilesc legaturi internucleotidice de tip fosfodiesteric. Macromoleculele de ADN difera intre ele prin numarul, raportul si secventa unitatilor nucleotidice. Din acest motiv fiecare specie este caracterizata prin ADN-ul sau specific. Din acest motiv ADN-ul functioneaza ca biomolecula informationala, iar informatia genetica stocata in aceste macromolecule este codificata in secventa bazelor azotate din nucleotidele care le alcatuiesc.
Structura secundara si tertiara a ADN. In 1953 Watson si Crick, bazandu-se pe date experimentale privind proprietatile fizico-chimice ale ADN, precum si pe rolul pe care acesta il indeplineste in transmiterea caracterelor ereditare, au elaborat modelul tridimensional al structurii ADN.
Astfel molecula ADN este reprezentata printr-un dublu helix rasucit spre dreapta, format din doua catene polinucleotidice stabilizate prin legaturi de hidrogen intre perechile de baze complementare A - T si G - C.
Cele doua catene polinucleotidice, care formeaza fibra de ADN, au resturile fosfat orientate spre exterior, iar bazele azotate spre interior. Aceasta orientare este determinata de legaturile de hidrogen, care se stabilesc intre bazele azotate complementare, care se gasesc fata in fata.
Stabilirea legaturilor de hidrogen urmeaza o anumita regularitate si anume, o baza pirimidinica se leaga de una purinica sau invers. Astfel, timina se gaseste legata intotdeuna de adenina prin doua legaturi de hidrogen, iar citozina de guanina prin trei astfel de legaturi.
Cuplarea catenelor polinucleotidice prin punti de hidrogen poate fi prezentata intr-un mod simplu:
5'
Fosfat 3'
Pentoza -
Adenina . . . . Timina - Pentoza
Fosfat Fosfat
Pentoza - Timina . . . . Adenina - Pentoza
Fosfat Fosfat
Pentoza - Guanina . . . . Citozina - Pentoza
Fosfat Fosfat
Pentoza - Timina . . . .. . .Adenina - Pentoza
Fosfat Fosfat
Pentoza - Citozina . . . .. . Guanina - Pentoza
3' Fosfat
5'
Cele doua catene polinucleotidice ale unei molecule de ADN sunt complementare, datorita legaturilor dintre bazele azotate. Cele doua catene nu sunt orientate in aceeasi directie referitor la legaturile lor internucleotidice, ci in directii opuse, adica antiparalele
). Aceasta
inseamna ca, daca intr-o catena legaturile
internucleotidice sunt legaturi 5' → 3' fosfodiesterice, atunci in catena complementara nucleotidele vor
fi legate prin legaturi 3' → 5' fosfodiesterice.
Astfel, macromolecula de ADN este constituita din doua catene polinucleotidice rasucite intr-o spirala dubla (dublu-helix) orientata spre dreapta; catenele polinucleotidice sunt infasurate in jurul unei axe teoretice si orientate antiparalel.
Pasul spiralei are valoarea de 34 Å si cuprinde o insirare de 10 perechi nucleotide, iar diametrul spiralei este de 20 Å.
Structura de dublu helix confirmata experimental este in concordanta cu numeroase proprietati fizice si chimice ale ADN si explica rolul pe care acest acid nucleic il indeplineste la transmiterea informatiei genetice.
Proprietati fizice si chimice ale ADN
Moleculele native de ADN animal, vegetal si bacterian au mase moleculare si dimensiuni mari. Ele nu pot fi obtinute in stare intacta, din cauza instabilitatii lor. Simpla agitare determina depolimerizarea materialului cu formare de fragmente cu mase moleculare de ordinul milioanelor.
ADN-ul bacterian are M = 108 - 109 , o lungime de 50 mμ si contine 1,95.105 perechi de nucleotide; ADN-ul din celulele eucariote are M = 1012, numarul de mononucleotide fiind de aproximativ 3.109 perechi.
Denaturarea moleculelor de ADN poate sa fie produsa de diferiti factori. Astfel, daca solutiile de acid nucleic sunt incalzite, supuse unor variatii mari de pH sau tratate cu alcooli, cetone, saruri ale metalelor grele etc., structura dublu-helicoidala regulata a ADN este distrusa si trece intr-o forma dezordonata.
Renaturarea ADN-ului se realizeaza prin racire lenta a solutiei de ADN, cand cele doua catene polinucleotidice, disociate prin denaturare termica, se recombina si reconstituie aproape complet structura bicatenara helicoidala a moleculei ADN.
Daca solutia de ADN incalzita este supusa unei raciri rapide, catenele polinucleotidice separate nu se mai pot recombina, iar macromolecula de ADN este denaturata ireversibil.
Hibridarea este procesul ce se poate petrece intr-o solutie care contine catene polinucleotidice provenite din molecule de ADN diferite, dar de la specii inrudite (pentru ca lanturile polinucleotidice sa prezinte un grad de analogie suficient de mare), care se pot recombina, formand hibrizi de ADN. O catena polinucleotidica de ADN se poate combina si cu o catena polinucleotidica de ARN, obtinandu-se o macromolecula hibrida ADN - ARN cu structura dublu helicoidala, cu conditia ca secventa bazelor azotate din cele doua catene sa fie complementara, iar uracilul sa ocupe locul timinei din ADN. Obtinerea unor astfel de hibrizi prezinta un mare interes pentru studierea mecanismului de replicare a ADN si de transcriptie a informatiei genetice.
Hidroliza ADN-ului. Macromolecula de ADN poate fi scindata hidrolitic sub actiunea acizilor sau a unor enzime specifice (endo- si exonucleaze) cu obtinerea unor oligodeoxiribonucleotide, iar in final a deoximononucleotidelor componente: dTMP, dCMP, dAMP si dGMP.
5.1.6. Structura si proprietatile acizilor ribonucleici
Acizii ribonucleici - ARN - sunt substante macromoleculare, alcatuite din unitati structurale, numite ribonucleotide. Aceste sunt: AMP, GMP, UMP si CMP. Catena polinucleotidica a acestor acizi este formata prin cuplarea acestora.
Structura primara a ARN este deci similara cu a ADN, diferentele structurale aparand la nivelul pentozei (riboza inlocuieste deoxiriboza) si a unei baze pirimidinice (timina este inlocuita cu uracilul). Cele patru ribonucleotide: AMP, GMP, UMP si CMP sunt dispuse intr-o anumita secventa, iar legaturile dintre acestea sunt 3' - 5' - fosfodiesterice.
Acizii ribonucleici sunt monocatenari si poseda mase moleculare mai mici in comparatie cu acizii deoxiribonucleici. In celule apar trei tipuri majore de ARN: ARN ribozomal (ARNr), ARN de transfer sau solubil (ARNt) si ARN mesager (ARNm).
Aceste tipuri de ARN joaca un rol esential in biosinteza proteinelor. Ele se deosebesc prin masa moleculara, compozitia in baze azotate, numarul de nucleotide, precum si prin raporturile cantitative intre baze. In comparatie cu ADN, cantitatea de ARN din celula este de 5 - 10 ori mai mare. Diferitele tipuri de ARN se sintetizeaza in nucleul celular si apoi trec in citoplasma, unde indeplinesc functii biochimice diferite.
ARN ribozomal reprezinta 75-85 % din totalul ARN din celula. Macromolecula de ARNr contine 100-3000 de nucleotide, structura acestora fiind monocatenara, partial spiralata. Masa moleculara este cuprinsa intre 3.104 si 1.106.
ARN ribozomal intra in structura ribozomilor, unde sunt combinati cu proteine specifice sub forma de ribonucleoproteide (ribozomii sunt agregate multimoleculare, ce se gasesc in citoplasma si contin cca. 65 % ARN si 35 % proteine). Ei reprezinta sediul biosintezei proteinelor.
ARN mesager reprezinta 3-5 % din totalul ARN. Are o structura monocatenara liniara. Secventa nucleotidelor in macromolecula ARNm este similara cu una din catenele ADN pe care se sintetizeaza. Numarul de mononucleotide din molecula variaza intre 75 si 3000. Masa moleculara a ARNm este de ordinul 104 - 106.
ARN mesager are rolul de a copia si a transmite informatia genetica de la molecula de ADN la nivelul ribozomilor si de a servi ca model pentru biosinteza proteinelor specifice. Aceasta inseamna ca secventa de nucleotide a ARNm determina in mod specific secventa de aminoacizi dintr-o molecula de proteina.
Din punct de vedere metabolic ARN mesager este foarte instabil in comparatie cu celelalte tipuri de ARN. El este degradat si resintetizat in mod continuu.
ARN de transfer apare in celula in proportie de 10-20 % din totalul ARN, avand rolul de a lega specific diferiti aminoacizi din citoplasma si de a-i transporta la nivelul ribozomilor, unde se realizeaza sinteza de proteine. Ei sunt substante macromoleculare, avand masele moleculare de ordinul 3.104, fiind formate dintr-un numar relativ scazut de ribonucleotide (75-90) in comparatie cu celelalte tipuri de ARN.
Acizii ribonucleici de transfer, avand molecula relativ mica, au fost izolati si li s-a determinat structura primara la un numar apreciabil dintre ei (20 din 60). Ei au structura monocatenara de tip ordonat.
Indiferent de specia moleculara de ARNt, acesta prezinta la capatul 3' a catenei polinucleotidice trei baze CGA, unde se leaga covalent aminoacidul specific. Complexul aminoacil - ARNt reprezinta deci forma activa de transfer a aminoacidului la ribozomi, unde acesta este cuplat enzimatic la lantul polipeptidic in curs de sinteza, pe baza unui mecanism de adaptare la informatia programata de secventa nucleotidelor din ARNm atasat la acesti ribozomi.
Intrebari si aplicatii
Care sunt elementele chimice prezente in protide?
Care sunt componentele celulare in care sunt prezente protidele?
Care este criteriul ce sta la baza clasificarii protidelor?
Care este formula generala a unui aminoacid?
Care sunt reactiile chimice la care participa aminoacizii?
Care este rolul aminoacizilor pentru organismul animal?
Care sunt principalii aminoacizi esentiali?
Ce este o peptida?
Ce rol poate indeplini o peptida in organismul animal?
Care sunt principalele peptide identificate in organismul animal?
Ce este o holoproteida?
Care sunt clasele de holoproteide solubile?
Care sunt principalele holoproteide insolubile?
Care este principala fosfoproteida din lapte?
Care este cea mai raspandita cromoproteida din regnul animal?
Care este rolul esential al hemoglobinei?
Ce se intelege printr-o nucleoproteida?
Care sunt nucleotidele ce alcatuiesc ADN?
Care sunt nucleotidele ce alcatuiesc ARN?
Care este rolul ADN?
Care este rolul ARN?
Intrebari de autoevaluare
1. Protidele contin elementele chimice:
a) N, C, H, O
b) Si, P, Cl, S
c) Co, C, Br
2. Aminoacizii sunt:
a) poliprotide superioare
b) poliproteide inferioare
c) monoprotide
3. Aminoacizii sunt unitati structurale ale:
a) poliglucidelor
b) gliceridelor
c) poliprotidelor
4. Aminoacizii sunt substante:
a) inerte
b) putin reactive
c) deosebit de reactive
5. Metionina este:
a) aminoacid esential
b) aminoacid neesential
c) aminoalcool
6. Peptidele se obtin prin:
a) condensarea unui numar mic de glucide
b) condensarea unui numar mic de aminoacizi
c) esterificarea unui aminoacid gras
7. Histonele sunt:
a) proteine solubile
b) scleroproteine
c) fosfoproteide
8. Colagenele sunt:
a) proteide solubile
b) cromoproteide
c) scleroproteine
9. Cazeinele se gasesc in:
a) galbenus de ou
b) lapte
c) albusul de ou
10. Hemoglobina are rolul de-a:
a) transporta oxigen
b) transforma energia luminoasa in energie chimica
c) transporta fierul
11. Unitatile structurale ale acizilor nucleici sunt:
a) aminoacizii
b) glucidele
c) mononucleotidele
12. Bazele azotate pirimidice sunt:
a) U, C, T
b) U, A, G
c) T, A, G
13. Bazele azotate purinice sunt:
a) A, G
b) T, C
c) U, C
14. Mononucleotidele ce alcatuiesc ADN sunt:
a) dAMP, dGMP, dCMP, dTMP
b) AMP, GMP, CMP, TMP
c) UMP, TMP, CMP, AMP
15. Mononucleotidele ce alcatuiesc ARN sunt:
a) dAMP, dGMP, dCMP, dTMP
b) AMP, GMP, UMP, CMP
c) AMP, GMP, dAMP, dTMP
Raspunsuri la intrebari de autocontrol
1.a 5.a 9.b 13.a
2.c 6.b 10.a 14.a
3.c 7.a 11.c 15.b
4.c 8.c 12.a
Copyright © 2024 - Toate drepturile rezervate
