biochimia produselor alimentare s1.pdf

7/25/2019 Biochimia produselor alimentare s1.pdf

1/113

1

BIOCHIMIA PRODUSELORALIMENTARE

Semestrul I


2/113

2

Cuprins

UNITATEA DE NVARE 1.Introducere n biochimie: obiectul biochimiei. Constitueni

fundamentali ai materiei vii.

UNITATEA DE NVARE 2.Materia vie: aspecte structurale i topobiochimice

UNITATEA DE NVARE 3.Glucide: prezentare general, oze reprezentative.Importann industria alimentar.

UNITATEA DE NVARE 4.Derivai ai monoglucidelor: ozide. Holozide i heterozide rol

biochimic.

UNITATEA DE NVARE 5.Poliholozide. Proprieti generale. Glicani i glicozaminoglicani.

UNITATEA DE NVARE 6.Bioconstitueni ai materiei vii:Lipide

Prezentare general. Clasificarea lipidelor. Precursori structurali.

UNITATEA DE NVARE 7.Lipide simple: structuri compoziie, rol biochimic.

UNITATEA DE NVARE 8.Lipide complexe : glicerofosfolipide - rol biochimic. Sfingolipide rol

biochimic.

UNITATEA DE NVARE 9.Bioconstitueni ai materiei vii:Protide

Aminoacizi proteinogeni i neproteinogeni: reprezentani; distribuienatural, rol biochimic.

UNITATEA DE NVARE 10.Peptide: clasificare, proprieti fizico-chimice, reprezentani naturali, rol

biochimic.


3/113

3

UNITATEA DE NVARE 11.Proteide caracteristici generale. Holoproteide i heteroproteide :

caracterizare, compoziie, structur, activitate biologic, implicaii ntehnologia alimentar.

UNITATEA DE NVARE 12.Nucleoproteide rol biochimic. Acizii nucleici n biochimie . Relaia

structurchimic activitate biologic.

UNITATEA DE NVARE 13.Apa ca mediu biologic: distribuia i rolul apei n organism.

Caracteristici structurale ale moleculei de ap.

UNITATEA DE NVARE 14.Compui bioanorganici. Elemente macro-, oligo- i

microbiogene. Rol biologic i biochimic. Compuii bioanorganicin alimentaie i n organismul uman.


4/113

4

UNITATEA DE NVARE 1

INTRODUCERE N BIOCHIMIE: OBIECTUL BIOCHIMIEI.CONSTITUENI FUNDAMENTALI AI MATERIEI VII.

1. INTRODUCERE N BIOCHIMIE

n accepie mai vast, biochimia se definete ca tiina care studiazcompoziia chimica organismelor vii i transformrile fizico chimice careau loc n aceste organisme.

Biochimia studiaz compoziia, constituia i corelaiile dintrebiomoleculele componente ale materiei vii, dar i procesele de transformareale acestora.

Astfel, n biochimie s-au delimitat douramuri distincte:a) Biochimia static - care are ca obiect de studiu compoziia,

structura, proprietile constituenilor materiei vii precum i proporiile dintreacetia. n acest cadru se studiazbioconstituenii anorganici i organici aimateriei vii.

b) Biochimia dinamic - studiaz transformrile de materie i energieprezente n organismele vii. n acest sens putem distinge dou domenii:metabolismul material i metabolismul energetic.

Metabolismul material are n vedere bioconstituenii, i anumebiodegradarea (catabolismul) i biosinteza (anabolismul) acestora, iarmetabolismul energetic vizeazbioenergetica proceselor biochimice.

Studiul biochimiei se impune ca necesitate datorit aportuluiinformaional i interdependenei cu alte discipline, cum ar fi: citologia,fiziologia, microbiologia, alimentaia, farmacologia, etc.

Alturi de domeniile consacrate, n biochimie exist i domenii maispecializate, printre care se disting: biochimia microorganismelor, biochimiavegetali biochimia animal.

De asemenea, n biochimie exist i domenii dependente decompartimentul aplicativ. Din aceast categorie fac parte: biochimiaalimentar, biochimia farmaceutic, etc.

Din considerentele prezentate anterior, este relevant complexitateaproblematicii existente n biochimie, a raporturilor interdisciplinare i a

conexiunilor ntre diversele domenii fundamentale i aplicative.

2. CONSTITUENI FUNDAMENTALI AI MATERIEI VII

n materia vie existo continutransformare a bioconstituenilor. ntreorganismele vii i mediu se realizeaz interaciuni complexe, care const nschimburi continue de substan, energie i informaie.

Generic, constituenii materiei vii se numesc bioconstitueni. Localizarea

acestora n formaiunile specifice sistemelor biologice este studiat cuajutorul topobiochimiei.


5/113

5

Bioelementele sunt reprezentate de acei compui indispensabilimorfogenezei ultrastructurilor i funciilor proprii, pe parcursul procesuluievolutiv.

Distribuia elementelor n materia vie are la baz sistemul periodic alelementelor chimice i a fost ilustratde Theophanides n 1980.

a) Macrobioelementele reprezint 99,7% din constituenii materiei vii.n aceast clas se includ bioelementele cuaternare: oxigen, carbon,hidrogen i azot, la care se adaug calciul i fosforul. Macrobioelementelecuaternare intr n constituia bioconstituenilor de naturorganic (glucide,lipide, proteine) i anorganic (apa), i n compoziia vitaminelor, enzimelor,hormonilor, avnd un rol esenial n procesele de morfogenez.

b) Oligobioelemente se afln proporie redusde 0,05 0,75%. Dinaceast categorie fac parte: sodiu, potasiu, magneziu, sulf i clor. Aceticompui intr n structura unor compui cu rol biologic de natur organicsau anorganic.

Alturi de macrobioelemente, oligobioelementele fac parte din categoria

elementelor plastice sau de constituie, implicate n procesele demorfogenezcare se desfoarn sistemele biologice.

c) Microbioelemente sunt prezente n organism n cantiti foartereduse, sau doar n urme. Acestea sunt grupate n microbioelementeinvariabile (Fe, Zn, Cu, Co, Mn, Mo, F, I) sau sau variabile (Ni, Se, Si, B).Microbioelementele au un rol important n biocataliz.

O prezentare comparativ la plante, animale i om, a cuantumuluibioelementelor din grupul cuaternar este redatn tabelul de mai jos.

Tabel 1 Distribuia elementelor cuaternare n lumea vieConcentraia

Valori medii (%)OrganismeC H O N

Plante 54.00 38.00 7.00 0.03Animale 21.00 62.00 10.00 3.00

Om 21.05 62.43 9.68 3.10

Alturi de bioelemente, n arealul habitual al omului se aflelemente cupotenial toxicogen (Hg, Cd, Pb, Sn) i anioni (stibiai, azotai, azotii). Astfelde compui apar n diverse produse reziduale, contaminnd uneori solul, apa

i chiar alimentele.Bioelementele din organism se afl asociate sub form de diversecombinaii chimice cu structuri compoziie bine definit. Aceste combinaiipoartdenumirea de biomolecule care pot fi anorganice i organice.

Din categoria biomoleculelor anorganice fac parte apa i compuiibiominerali.

a) Apa este componentul chimic prezent n cea mai mare cantitate norganismul uman. n funcie de specie, sex, vrst, cuantumul apei norganism este cuprins ntre 40-94%. Originea apei poate fi exogen(provenitdin mediul extern) sau endogen(provenitdin reacii biochimice).

Rolul apei n organism este complex: component structural al unor

constitueni ai materiei vii, solvent al unor compui din organism, mediu de


6/113

6

desfurare a reaciilor biologice, substan implicat n transportulsubstanelor n organism.

b) compuii biominerali sunt prezeni n organismele vii n proporie de3-5%. Biomineralele prezente n organismul uman sunt anioni (clor, fosfat,carbonat, sulfat, azotat) i cationi (sodiu, potasiu, calciu, magneziu).

n organism compuii biominerali au roluri variate: rol structural (calciuleste prezent n oase, fierul n hemoglobin), rol catalitic (zincul este implicatn activitatea a peste 70 de enzime, cuprul de asemenea fiind efectorenzimatic i component al cuproproteinelor), rol fizico-chimic (electroliiiparticip la realizarea echilibrului acido-bazic, osmotic i la proceseleelectrochimice de la nivelul membranelor biologice).

Compuii biominerali pot forma i combinaii stabile, forma lor deprezentare fiind condiionatde rolul biologic al acestora.

Principalele clase de compui biologici de natur organic sunt :glucidele, lipidele i proteinele.

Distribuia biomoleculelor n materia vie (plante, animale, om) este

prezentatn tabelul 2.

Tabel 2 Distribuia biomoleculelor n lumea vie

Compoziia (%)Clasa de compuiPlante Animale Om

Biomoleculeanorganice 77.5 64.3 64.0

Apa 75.0 60.0 64.0Compui minerali 2.5 4.3 4.0

Biomoleculeorganice 22.5 35.7 36.0Glucide 18.0 6.2 1.0Lipide 0.5 11.7 15.0Protide 4.0 17.8 20.0

n organism biomoleculele organice au diverse roluri: rol plastic (suntconstitueni fundamentali ai materiei vii cu rol n procesele de morfogenez);sunt efectori biochimici prin controlarea desfurrii reaciilor chimice i ainteraciilor metabolice (vitamine, enzime i hormoni); au rol energetic, fiindsurse primare de energie necesar desfurrii proceselor vitale ale

organismelor; rol informaional n cazul unor macromolecule proteice (acizinucleici) care pot stoca i transmite informaia genetic; rol fizico-chimic prinimplicarea n realizarea echilibrului acido-bazic, coloid-osmotic i laprocesele de tranzit transmembranar.

Compuii biologici de natur organic sunt reprezentai de glucide,lipide i protide. Aceste clase de compui sunt prezentate sumar ncontinuare.

Glucidele (zaharide sau carbohidrai) sunt compui chimici naturaliprezeni n regnul vegetal i animal. n cazul glucidelor simple, n compoziiaacestora se aflbioelemente ternare: carbon, hidrogen i oxigen. La derivaiiglucidici cu structurcomplex n moleculs-au mai decelat azot, fosfor i

sulf.


7/113

7

Din punct de vedere al structurii chimice, glucidele se clasificn dousubclase: a) oze ; b) ozide.

a) Ozele (monoglucidele) conin n molecul o grupare carbonilic(aldehidic sau cetonic) i grupri hidroxilice. n funcie de natura grupriicarbonilice pot fi aldoze sau cetoze. Dupnumrul de atomi de carbon din

moleculpot fi dioze, trioze, tetroze, pentoze, hexoze, etc.b) Ozidelese formeazprin condensarea moleculelor de oze . Astfel sedisting douclase:

Holozidele constituite exclusiv din resturi de monoglucide. Acestea larndul lor pot fi oligoholozide cu molecul mic i poliholozide care austructurde glicani sau glicozaminoglicani.

Heterozidele (glicozidele) au structurmai complexfiind constituite dino componentglucidici o componentneglucidicnumitaglicon.

n regnul vegetal, glucidele se formeaz prin fotosintez, iar n regnulanimal prin aport exogen. Rolul glucidelor n materia vie este structural ienergetic.

Lipidele sunt compui chimici cu structur heterogen, cu proprietichimice variate, fiind substane hidrofobe i insolubile n ap.

Din punct de vedere chimic, lipidele sunt esteri care au n moleculresturi de alcooli i acizi. n naturs-au izolat: lipide simple care conin doarcarbon, oxigen i hidrogen i lipide complexe care mai pot conine fosfor,azot i sulf.

a) Lipidele simple sunt compui ternari care au structur de esteriorganici i care n funcie de natura resturilor de alcooli i de acizi, pot fi:acilgliceroli, ceride, steride i etolide.

b) Lipidele complexe pot fi clasificate n funcie de natura alcoolilorconstitueni n glicerofosfolipide i sfingolipide.

Lipidele din materia vie au un rol predominant constituional ienergetic, avnd importanbiologic, nutriional, medicali industrial.

Protidelesunt compui cu largrspndire n lumea vie. Din punct devedere structural, sunt compui cuaternari, care au n molecul atomi decarbon, hidrogen, oxigen i azot.

Protidele au ca i componeni structurali de bazaminoacizii. n urmahidrolizei proteinelor se elibereazaminoacizii, iar n cazul heteroproteinelor,alturi de acetia se obin resturi moleculare neproteice.

Aceti compui pot fi clasificai n trei mari subclase: a) aminoacizi; b)peptide; c) proteide.

a) Aminoacizii se mai numesc i monopeptide, sunt substane cugrupri funcionale mixte: grupare aminic (-NH2) i grupare carboxilic (-COOH). n funcie de compoziia i structura catenei laterale, aminoacizii potfi aciclici (alifatici) i ciclici (homociclici i heterociclici).

1) Aminoacizii aciclici pot fi clasificai n funcie de numrul gruprilorfuncionale specifice, (-NH2) i (-COOH), dar i de prezena altor gruprifuncionale: hidroxil (-OH i tiol (-SH), dupcum urmeaz:

- Aminoacizi monoaminomonocarboxilici (glicina, alanina);- Aminoacizi monoaminodicarboxilici (acid aspartic, acid glutamic);- Aminoacizi diaminomonocarboxilici (lisina);- Aminoacizi diaminodicarboxilici (acidul L-diaminopimelic);

- Hidroxiaminoacizi (serina, treonina);- Tioaminoacizi (cisteina, cistina, metionina).


8/113

8

2) Aminoacizii ciclici se mpart n urmtoarele subclase:- Aminoacizi homociclici (fenilalanina);- Aminoacizi heterociclici (triptofan, histidina);- Iminoacizi heterociclici (prolina, hidroxiprolina).

b) Peptidelesunt compui rezultai n urma unor reacii de condensare

realizate ntre molecule de aminoacizi identici sau diferii.Din aceastclasfac parte oligopeptidele i polipeptidele.1) Oligopeptidele sunt formate din resturi de aminoacizi (2-10) legate

prin legturi peptidice.Din aceast clas fac parte: oligopeptide inferioare: carnosina i

anserina (2-7 resturi de aminoacizi) i oligopeptide superioare ocitocina ivasopresina (2-10 resturi de aminoacizi).

2) Polipeptidele au n moleculun numr mai mare de aminoacizi (>10)i au masa molecularpeste 5000 Da. Din aceastclasfac parte: insulina,glucagonul, parathormonul, endorfinele.

c) Proteidele sunt agregate macromoleculare care au n molecul un

numr mare de aminoacizi legai de alte molecule neprotidice. Din grupaproteidelor fac parte: holoproteidelecare sunt proteine simple, molecula lorfiind constituit numai din aminoacizi, i heteroproteidele care pe lngaminoacizi, care constituie gruparea proteic, mai conin i o grupareprosteticreprezentatde diverse clase de compui neprotidici.

Protidele au rol structural, funcional i informaional, avnd un rol majorn transmiterea informaiei genetice de la ogeneraie la alta (ex: aciziinucleici).

n general, structura, proprietile, forma i dimensiunile biomoleculelorsunt importante n relaie cu procesele biochimice la care acestea participnorganismele vii.

Concepte i noiuni de reinut- biochimia studiaz compoziia, constituia i corelaiile dintre

biomoleculele componente ale materiei vii, dar i procesele detransformare ale acestora.

- bioelementele sunt reprezentate de acei compui indispensabilimorfogenezei ultrastructurilor i funciilor proprii, pe parcursulprocesului evolutiv. Bioelementele din organism se aflasociate subform de diverse combinaii chimice cu structur i compoziie binedefinit. Aceste combinaii poartdenumirea de biomolecule care pot

fi anorganice i organice. Din categoria biomoleculelor anorganice facparte apa i compuii biominerali. Compuii biologici de naturorganicsunt reprezentai de glucide, lipide i protide.

- n materia vie exist o continu transformare a bioconstituenilor.ntre organismele vii i mediu se realizeaz interaciuni complexe,care constn schimburi continue de substan, energie i informaie.Generic, constituenii materiei vii se numesc bioconstitueni.Localizarea acestora n formaiunile specifice sistemelor biologice estestudiatcu ajutorul topobiochimiei.

ntrebri sau probleme rezolvate1. Care sunt compuii care fac parte din categoria biomoleculelor


9/113

9

anorganice?Biomoleculele anorganice sunt reprezentate de api compuiibiominerali.

2. Care sunt compuii care fac parte din categoria biomoleculelororganice?

Biomoleculele organice sunt reprezentate de glucide, lipide iprotide.


10/113

10

UNITATEA DE NVARE 2

MATERIA VIE: ASPECTE STRUCTURALE ITOPOBIOCHIMICE

1. VIRUSURI ULTRASTRUCTURI TOPOBIOCHIMIE

Noiunea de virus definete o entitate biologic acelular constituitdin regiuni distincte: formaiunea capital, formaiunea central iformaiunea terminal. Ideea unanim acceptateste aceea cvirusurile suntageni infecioi de tip special, iar infecia viraleste consecina introduceriimaterialului genetic n celula gazd.

Virusurile conin un numr redus de gene care au un coninut de acizinucleici bine delimitat (DNA sau RNA). n jurul genelor se afl o mantaprotidicreprezentatde capsid. n cazul virusurilor complexe, acestea suntnconjurate de un nvelimembranar.

La virusuri trebuie precizate cteva caracteristici specifice formaiunilorvirion, virus i provirus. Astfel, virionul este o unitate morfologic primarcare dispune de capacitate infectant; virusul este o formaiune genomicviral liber care se poate replica n celula gazd; provirusul este oformaiune genomicviralintegratcromozomului din celula-gazd.

Din punct de vedere al unor proprieti (ereditate, autoreproducere,variabilitate), virusurile sunt asemntoare celulelor, existena lor fiind nsdependentde celula-gazd.

Din punct de vedere al ultrastructurii, formaiunile caracteristice

virusurilor sunt formaiunea capital, formaiunea central, formaiuneaterminal.

1.1. FORMAIUNEA CAPITAL

Aceastcomponentviraleste constituitdin core, capsidi peplos.Aceti constitueni ai formaiunii centrale sunt prezentai n continuare.

Core se mai numete i corpul central n care se afl acidul nucleiccoreal reprezentat de DNA sau RNA, nconjurat de proteine interne.

n core se aflcromozomii virali, cu dimensiuni reduse, care stocheazinformaia genetic, i constituie genomul viral (fig. 1).

Fig. 1 Virusul-aspecte ultrastructurale

(http://www2.hkedcity.net/sch_files/a/phc/phc-ltp/public_html/e_decd.html)


11/113

11

Pentru definirea genomului viral se are n vedere numrul de gene igreutatea moleculara acizilor nucleici. Astfel, numrul de gene poate variafoarte mult, de la 3 gene la virusul Polyoma, la 160 de gene la virusul Pox.

Capsida este format dintr-un lan polipeptidic sau agregate de lanuripolipeptidice identice sau diferite care au o anumit simetrie. mpreun cu

core, capsida formeazansamblul core-capsidcare este definitoriu pentrustructura virusului.La nivelul capsidei au fost izolate formaiuni numite capsomere, al cror

numr este dependent de informaia genetic. Prezena acestorainflueneazsimetria viralcare poate fi helicalsau icosaedric.

Astfel, n cazul virusurilor helicale, capsomerele sunt reprezentate de osingur molecul proteic, iar la virusurile icosaedrice de 5-6 moleculeproteice.

Din punct de vedere topobiochimic, nu au un echipament enzimatic carespoatfi adaptat proceselor metabolice.

Cu toate acestea, cteva enzime virale au fost descoperite.

(neuraminidaza, exo- i endonucleaze, RNA polimeraza i DNA-polimeraza-RNA dependent).

Peplosul este nveliul extern al virusurilor care protejeaz ansamblulcore-capsid, i care apare doar la unele virusuri.

Din punct de vedere structutural, peplosul este un nveli de naturlipoproteic, care se maturizeaz n cursul nmuguririi virionului nmembrana celular. La exteriorul stratului lipoproteic se gsesc glicoproteine,iar la interior, polipetide.

1.2. FORMAIUNEA CENTRAL

Aceasta este o prelungire cilindric a formaiunii core-capsid, fiindcunoscut i sub denumirea de formaiunea terminal. Aceast formaiuneare aspect cilindric, care la exterior intrn contact cu mediul nconjurtor, iarla interior cu formaiunea capital(core-capsid). Pe aceastcale se asigurtranzitul formaiunii centrale i ptrunderea acesteia prin membrana celuleiprocariote sau eucariote n momentul infectrii virale. Fixarea virusului seface prin intermediul plcii cu fibre terminale, iar apoi, prin formaiuneacentral, acidul nucleic din core este injectat n celula-gazd.

1.3. FORMAIUNEA TERMINALAceasta se mai numete i placa cu fibre terminale. Prin intermediul

acesteia are loc fixarea virusului la membrana celulei procariote saueucariote.

Fibrele au un rol deosebit de important n etapele preliminare injectrii, ianume: orientarea virusului cu extremitatea distalspre membrana celulari ataarea virusului la membrana celulara viitoarei celule gazd.

Dup injectarea acidului nucleic coreal n celula gazd, are locautodistrugerea resturilor virusului.


12/113

12

1.4. CICLUL CELULAR LA VIRUSURI

Ciclul celular prezint anumite particulariti care difereniaz virusurilevirulente de cele temperate.

Astfel, la virusurile virulente ciclul celular este litic, iar la cele temperate,

lizogenic.n cazul ambelor cicluri celulare exist o faz de repaus carecaracterizez aa-numita laten viral. Bazele moleculare ale lateneivirale nu sunt pe deplin elucidate, dar se consider c exist factori carecontrolez stabilirea i meninerea strii de laten, factori care suntdependeni de tipul de celulinfectatcu un anumit virus.

1.4.1. Ciclul liticAcesta este caracterizat prin existena a cinci faze:

-faza de repaus cnd virusul se afln afara celulei gazd- faza de absorbie i infectare n timpul creia particula viralse aflla

suprafaa celulei-gazd i cnd n final are loc tranzitarea acidului nucleicviral n celula-gazd.

- faza de eclipssau vegetativcaracterizatprin pierderea capacitiide infectare a virusului

-faza de maturare n care molecula de acid nucleic viral este inclusncapsula proteicviral.

- faza de liz n care are loc distrugerea celulei-gazd i eliberareaparticulei virale.

Pe parcursul etapelor prezentate mai sus are loc transferul de acidnucleic de la virus la celul, urmat de ncapsidarea genomului viral. Duplizacelulei-gazd, ciclu celular poate fi reluat.

1.4.2. Ciclul lizogenicn cadrul acestui ciclu celular caracteristic virusurilor temperate exist

patru faze distincte:-faza de repaus n care virusul este prezent n afara celulei procariote

sau eucariote.- faza de adsorbie i infectare similarcelei din cadrul ciclului litic- faza de transformare n timpul creia acidul nucleic viral se integreazn celula-gazd, cu care se replicn acelai timp.

n acest caz, molecula de acid nucleic viral fixatde celula-gazd, se

numete provirus (profag).-faza de integrare care se definete prin transformarea particulei viralen provirus prin fixarea acidului nucleic coreal n genoforul celulei-gazd, cucare se divide n acelai timp.

La nivelul ciclului vital la virusuri existdoustri: static, caracteristicfazei de repaus, i dinamiccaracteristiccelorlalte faze.

2. PROCARIOTE ULTRASTRUCTURI TOPOBIOCHIMIE

Prin termenul de procariote (gr. Pro-nainte; karion-nucleu) sunt definitecele mai simple forme de organizare celular, care nu au nucleu nconjurat

de membrana perinucleari nici organite celulare delimitate de membrane


13/113

13

proprii. Organismele procariote cele mai cunoscute sunt arhebacteriile ieubacteriile.

O reprezentare a celulei procariote se regsete n fig. 2, prezentndu-se particularitile structurale ale acesteia.

Din punct de vedere structural, celula procariot este constituit din

nucleoid, citoplasm, formaiuni intracelulare, membrana celular i aparatde fixare (flageli, pili, fimbrine). Caracteristicile acestor componente celularesunt prezentate succint n continuare.

Fig. 2 Celula procariot(http://www.steve.gb.com/science/cell_biology.html)

2.1. NUCLEOIDUL

La procariote nucleul celular este nlocuit cu o formaiune numitnucleoid, care conine un singur cromozom reprezentat de DNA dublucatenar cu lungime de cca. 1,2 nm i diametrul de 0,2nm.

n celula procariot DNA este asociat cu proteine non-histonice, iconstituie DNA genoforal.

Deoarece nucleoidul este lipsit de nveli propriu, procariotele se mainumesc i organisme prenucleate.

2.2. CITOPLASMA

Citoplasma este masa intern cu aspect granular fin care se mainumete i citosol. n citoplasm concentraia proteinelor depete 20%,acestea fiind reprezentate cu precdere de enzime implicate n procesemetabolice.

n citoplasm se afl organitele celulare: ribosomii, mezozomul,plasmidele, granulele de depozitare, vacuolele, aparatul fotosintetizant,incluziunile i magnetosomii.

Ribosomii sunt dispui ntr-un cadru nestructurat, datorit abseneireticulului endoplasmatic. La acest nivel are loc biosinteza proteinelor.

Mezozomul prezint cteva caracteristici distincte: provine dinmembrana celularn urma nvaginrii acesteia i este implicat n activitatea


14/113

14

genoforului bacterian, prin repartizarea materialului genetic (DNA genoforal)n absena unui aparat mitotic. Activitatea mezozomului este asociatcu ceaa membranei plasmatice i a DNA genoforal din nucleoid i a DNA plasmidal.

Granulele de depozitare conin n molecul polimeri glucidici fiindimplicai n furnizarea energiei necesare celulei procariote

Vacuolele sunt considerate a fi formaiuni ultrastructurale permanentenecesare pentru depozitarea de api metabolii hidrosolubili.Aparatul fotosintetizant este localizat n apropierea membranei

plasmatice, prezentndu-se sub form de vezicule sau invaginaiimembranare.

Incluziunile apar n citoplasm la sfritul perioadei de cretere, fiindimplicate n activitatea metabolica celulei bacteriene.

Magnetosomii intervin n orientarea celulelor bacteriene n cmpurimagnetice.

2.3. MEMBRANA CELULAR

Membrana celular delimiteaz mediul intern de mediul extern, iar dinpunct de vedere structural este constituitdintr-un strat lipidic dublu n carese aflmolecule proteice. Sub raport procentual lipidele reprezint45% iarprotidele 55% din membrana celular.

n exteriorul membranei celulare se afl peretele celular la suprafaacruia se afl formaiuni membranare (flageli, pili, fimbrine). Acestaprotejeazcelula de factorii de mediu. Prezena acestuia confero anumitrigiditate celulei, datoritprezenei poliglucidelor i glicanilor.

Structura peretelui celular constituie un criteriu de clasificare a bacteriilorn bacterii gram-pozitive, care au un perete celular mai rigid, i mai stratificat,spre deosebire de bacteriile gram-negative la care acesta este mult maisubire.

Alturi de membrana celular, peretele celular are rol de sit, fiindimplicat n transportul compuilor cu moleculmici n blocarea tranzituluisubstanelor nocive.

2.4. APARATUL DE FIXARE

Aparatul de fixare este reprezentat de flageli, pili i fimbrine, formaiunicare derivdin peretele celular.

Flagelii sunt formaiuni care asigurmobilitatea celulei procariote.Pilii sunt formaiuni de dimensiuni mai reduse comparativ cu flagelii careparticipla procesul de reproducere.

Fimbrinele sunt apendici extramembranari care asigur aderarea lasuprafeele conexe.

Aceste formaiuni sunt ntlnite la bacteria Escherichia coli i la altebacterii.

2.5. CICLUL CELULAR LA PROCARIOTE

n cazul procariotelor nu putem vorbi despre un ciclu celular specific, ci

despre un ciclu vital, care poate fi de mai multe tipuri, n funcie decomplexitatea celulelor procariote:


15/113

15

-ciclul celular vegetativ monomorf, care se ntlnete n cazul bacteriilormonomorfe;

-ciclul celular vegetativ dimorf, cauzat de existena a doucelule diferitemorfologic ncde la diviziune;

- ciclul celular vegetativ polimorf, specific bacteriilor care produc celule

distincte din punct de vedere al morfologiei;-ciclul celular vegetativo-sporal, care este mai rar ntlnit, i apare atuncicnd alturi de ciclul vegetativ existi un ciclu sporal pe parcursul cruiaare loc sporogeneza.

Diferitele tipuri de ciclu celular ntlnite la procariote se datoreazvarietii de forme sub care acestea existn lumea vie.

3. EUCARIOTE ULTRASTRUCTURI TOPOBIOCHIMIE

Termenul de eucariote (eu-bine, karion-nucleu) definete organismeleuni- i multicelulare cu nucleu bine delimitat de o anvelop perinuclear

care delimiteaz membrana nuclear de citoplasm. Celulele eucarioteprezintdiviziune celularmitotici meiotic. n citoplasm, formaiunileintracelulare de la procariote sunt nlocuite de organite celulare cumembrane proprii.

Dimensiunile celulelor eucariote difer n funcie de esut i rolulfiziologic. Astfel, n organismul uman cea mai mare celuleste ovulul, iarcea mai micse afln snge (trombocitul).

Celulele se afl grupate n esuturi, avnd rol, form i dimensiunidiferite. n general, celulele au formsferic, dar sub influena unor factorifizici sau chimici, celulele pot avea forme variate: discoidale, eliptice,filamentoase, prismatice sau piramidale.

Celula eucariotvegetali animaleste reprezentatschematic n fig.3.

Reprezentarea general a principalelor caracteristici morfo-fiziologicecomparative la organsimele eucariote reprezint o sintez a informaiilorcompilate din literatura de specialitate.

Celulele eucariote evideniazo anumitspecificitate n arhitecturaultrastructurii. Astfel, din punct de vedere structural, se pot remarca:nucleul, citoplasma, organitele celulare, citoscheletul i membrana celular.


16/113

16

Celula vegetal

celula animal

Fig. 3 Celula vegetali animal(reprezentare schematic)(http://siksite.sites.uol.com.br/PreHistECell.htm)

3.1. NUCLEUL

Aceast formaiune este caracteristic celulelor eucariote, avnd odispunere centrali ocupnd aproximativ o treime din volumul acesteia. Laexterior, nucleul este delimitat de membrana perinuclear, care esteconstituitdin doumembrane : membrana externcare delimiteazspaiulperinuclear i membrana intern care are structur proteic. Pe suprafaaanvelopei nucleare sunt dispui pori care asiguro legturntre aceasta icitoplasm.

Un procent de 95% din nucleu este reprezentat de aciduldeoxiribonucleic (DNA), tot aici fiind izolate i cantiti mai mici de acidribonucleic i proteine (reprezentate de histone-(de natur bazic) i non-histone (de naturacid).


17/113

17

Materialul genetic al celulei eucariote este localizat n cromozomi, careconin n structura lor formaiuni specifice numite nucleosomi, formai dinDNA reiterativ i non-reiterativ. Totalitatea acestor molecule se constituie nansamblul numit cromatina, care conine materialul genetic (DNAcromozomial).

n interiorul nucleului se afl nucleolul care produce sinteza RNAribozomal, dimensiunile lui reduse fiind crescute n perioada se transcripie.n nucleu se aflsediul biosintezei acizilor nucleici, iar n citoplasmeste

sediul biosintezei proteice. Prin porii nucleari are loc tranzitul proteinelor sprenucleu i a acizilor nucleici spre citoplasm.

3.2. CITOPLASMA

Citoplasma este lichidul intracelular, fin granulat, care mai poartdenumirea de citosol, matrice citoplasmaticsau hialoplasm.

n citoplasm exist organitele celulare, precum i diferite

macromolecule i ioni, aceasta reprezentnd partea solubila citoplasmei.Funciile citoplasmei sunt urmtoarele: transportul intern al

biomoleculelor i ionilor; desfurarea reaciilor metabolice la nivelul celulai;participarea la schimburile de energie i informaie cu mediul; interaciiledintre diferitele formaiuni intracelulare.

Organitele celulare care se afl n structura celulei eucariote pot firepartizate n trei clase: generale, specifice i speciale.

Din categoria organitelor generale amintim: mitocondriile, aparatulGolgi, reticulul endoplasmatic.

Dintre organitele specifice enumerm: plastide i vacuole (n cazulcelulei vegetale) i peroxizomi (n cazul celulei animale).

Organitele speciale sunt reprezentate de celule care au funcii specifice(miofibrile n celulele musculare i neurofibrile n celule nervoase).

Mitocondriile sunt organite celulare de formelipsoidal, cu membranlimitant dubl: membrana extern care are n compoziie numeroaseenzime, i membrana intern de la care pornesc spre interior formaiuninumite criste. n interiorul mitocondriei se distinge matricea mitocondrialbogatn enzime i proteine.

Aceste organite sunt implicate n numeroase funcii la nivel celular: nprocesele de respiraie celular, n urma creia este furnizat energie; nsinteza macromoleculei de ATP; n procese metabolice specifice

metabolismului intermediar (ciclul Krebs); n oxidarea acizilor grai .Alturi de cloroplaste, mitocondriile se divid independent de diviziuneacelular. Aceast capacitate de autoreproducere independent de celulaeucarioteste conferitde autonomia genetic, i anume de prezena unuimaterial genetic propriu. Acesta este reprezentat de DNA mitocondrial carereprezint 1% din DNA celular total, i constituie baza de la care poate fiiniiatsinteza proteicmitocondrial.

Reticulul endoplasmatic este dispus sub forma unei reele dispuseparanuclear sub forma unor vezicule intercomunicante .

Aceast reea prezentatsub numele de reticul endoplasmatic prezintdou tipuri de reticule: RE granular sau rugos i RE neted. Aspectul rugos

este dat de dispunerea ribozomilor pe formaiunile membranare canaliculare.


18/113

18

Ribozomii se pot afla n celule n stare liber(ribozomi izolai) sau grupain poliribozomi. Principalul rol biochimic al ribozomilor este reprezentat deimplicarea lor n biosinteza proteinelor structurale i funcionale. Activareabiosintezei proteice stimuleazprocesele de cretere i dezvoltare celular.

Proteinele din organism se grupeazn proteine celulare endogene care

sunt sintetizate de ctre ribozomii liberi, i proteine celulare exogene sintetizate de ribozomi n asociere cu reticulul endoplasmatic.n urma procesului de biosintez, proteinele traverseazmembranele i

canaliculele reticulului endoplasmatic i ajung la periferia celulei.Aparatul Golgi este reprezentat de mici vezicule aplatizate suprapuse,

care sunt bogate n glicoproteine provenite de la reticulul endoplasmatic.La acest nivel are loc eliberarea produilor celulari de natur protidic

care sunt implicai n formarea membranei plasmatice i a membranelorlizozomale.

Peroxizomii sunt vezicule unimembranare specifice celulei animale,bogate n enzime oxidative: izocitrat dehidrogenaza, catalaza care au un rol

important n procesele de detoxifiere alimentarsau medicamentoas.Lizozomii sunt organite celulare izolate cu precdere n celulele ficatului,

muchilor i n leucocite. La nivel lizozomal are loc digestia intracelular ncadrul proceselor de endocitozi exocitoz.

Centrosomul se afldispus n apropierea nucleului, fiind format din doicentrioli nconjurai de o mas amorf. n cursul diviziunii celulare,centrosomii se modific, prin duplicare, urmatde deplasarea acestora sprepolii fusului mitotic. La celulele polinucleate exist mai muli centrosomi,situai n apropierea fiecrui nucleu.

Plastidele sunt organite celulare specifice celulei vegetale, avnd genompropriu, care conine DNA plastidal. Din punct de vedere structural, plastideleau o membrandubl: interni extern, ntre care se afldispusmateriafundamental care se numete stroma, n care se afl dispui tilacoizii,grupai n formaiuni de forma unui disc, numite grana.

Plastidele constituie o familie de organite n care sunt incluse:proplastide, cloroplaste, cromoplaste, leucoplaste, amiloplaste i etioplaste.

Proplastidele sunt formaiuni primare, care pot evolua spre oricare dincelelalte tipuri de plastide menionate mai sus.

Cloroplastele sunt principalele organite de naturplastidic, care coninclorofila i sunt implicate n procesul de fotosintez.

Cromoplastele sunt compui pigmentai diferit, de la galben la rou, care

nu participla fotosintez.Leucoplastele sunt organite care se afl n epidermi organe interne,nu sunt colorate n verde i nu participla fotosintez.

Amiloplastele sunt specializate n biosinteza i stocarea granulelor deamidon.

Etioplastele sunt formaiuni tranzitorii ntre proplastidele iniiale icloroplaste, rezultate n urma ntreruperii aciunii luminii.

Vacuolele sunt formaiuni caracteristice celulei vegetale, la nivelul crorase afl dizolvate glucide, sruri ale unor acizi organici, pigmeni, dioxid decarbon i oxigen.


19/113

19

3.3. CITOSCHELETUL

Acesta este reprezentat de o reea fibroasrezultatn urma condensriiproteinelor, i este format din: microtubuli, microfilamente i filamenteintermediare.

Microtubulii au n molecul proteine globulare numite tubuline, i dinpunct de vedere biologic asigurmicarea cromozomilor n timpul diviziunii, acililor, a flagelilor i a spermatozoizilor.

Microfilamentele sunt formaiuni care intervin n cretere, morfogenezimicare celular.

Filamentele intermediare sunt formaiuni de naturproteic implicate nprocesele de cretere i morfogenez.

3.4. MEMBRANA CELULAR

Membrana celulardelimiteazmediul intern al celulei de mediul extern.

Aceasta are o grosime de 8-9 nm, fiind formatdin lipide, protide i cantitireduse de glucide.

Lipidele din constituia membranei sunt reprezentate de fosfolipide,sfingolipide i steride

Protidele din membransunt asociate prii hidrofobe a lipidelor. Acesteaau rol structural i de efectori biochimici.

Glucidele reprezint 10% din totalul compuilor, fiind localizate laexteriorul membranei celulare, formnd combinaii cu proteinele i cu lipidele.Glucidele de la nivelul membranei sunt reprezentate de glicoproteine iglicolipide i sunt implicate n interacii antigenice i n biosinteza potenialuluide membran.

Membrana celularare rol n delimitarea i compartimentarea celulei, nreglarea transportului transmembranar, n asigurarea homeostazieibiochimice a constituenilor celulei. De asemenea, membrana celular esteimplicatn meninerea presiunii osmotice i a volumului lichidian al celular.

Transportul transmembranar este funcia principala biomembranelor.Acesta poate fi realizat prin dou sisteme: de microtransport i

macrotransport.

3.5. MATRICEA EXTRACELULAR

Matricea extracelulareste constituitn principal din glicozaminoglicanii proteine fibrilare i nonfibrilare.Glicozaminoglicanii sunt formai din catene poliglucidice neramificate

constituite din 70-200 de uniti diglucidice.Glicozaminoglicanii din matricea extracelular au o capacitate crescut

de a reine cationii metalici i apa, avnd un comportament hidrofil marcat.De asemenea, au capacitatea de a lega proteinele cu formare deproteoglicani.

Proteinele fibrilare sunt reprezentate de colagen, fibrilina, elastina ifibronectina.

Colagenul este proteina fibrilarrspnditn piele, cartilagii, ligamente,

oase.


20/113

20

Fibrilina este o glicoprotein izolat din microfibrilele extracelulareprovenite splin, pulmon, cristalin i pereii vaselor sanguine.

Elastina este o protein sintetizat n fibroblaste, principalulelecomponente ale fibrelor elastice.

Fibronectina este o glicoprotein care este implicat n recunoaterea

proteinelor din matricea extracelular.Fibronectina poate adera la diferii componeni celulari (colagen,heparin, i alte molecule cu proprieti adezive fade celula eucariot).

3.6. CICLUL CELULAR LA EUCARIOTE

Procesele specifice ciclului celular se desfoar n cadrul uneisuccesiuni de faze care constituie ciclul celular (fig. 4).

Ciclul celular la eucariote prezintcteva faze distincte :-Presinteza (G1), n timpul creia celula i reia capacitatea biosintetic

care a fost ntreruptpe durata mitozei;

- Sinteza (S), n timpul creia are loc duplicarea DNA coninut de celulprecum i replicarea cromozomilor;

- Faza de postsintez (G2) n timpul creia nceteazsinteza de DNA,n timp ce sinteza RNA i a proteinelor continu

- Faza de mitoz (M) n care biosinteza RNA este diminuat, iarmaterialul genetic este repartizat ntre cele doucelule fiice

- Faza de repaus (G0) n care celulele sunt capabile de proliferare.Aceastfazse situeazn afara ciclului celular

Fig. 4. Reprezentarea schematica ciclului celular

La celulele de mamifere, ciclul celular dureazaproximativ 16 ore. Acestciclu prezint trei perioade distincte cu durata total de 15 ore, denumite:presintez, (G1); sintez (S); postsintez (G2) i o perioad cu durata decirca o or mitoz(M), care este urmatde diviziunea celular.

Problema ciclului celular a fost studiat pe culturi de celule la care s-aaplicat sincronizarea ciclului celular, prin aducerea celulelor provenite dinaceeai culturn aceeai faza ciclului.

Ulterior se declaneaz creterea celular, pentru ca toate celulele sparcurgn acelai timp toate perioadele ciclului celular.


21/113

21

Concepte i noiuni de reinut- Noiunea de virus definete o entitate biologic acelularconstituit

din regiuni distincte: formaiunea capital, formaiunea central iformaiunea terminal. Ideea unanim acceptat este aceea cvirusurile sunt ageni infecioi de tip special, iar infecia viral este

consecina introducerii materialului genetic n celula gazd.- Prin termenul de procariote (gr. Pro-nainte; karion-nucleu) suntdefinite cele mai simple forme de organizare celular, care nu aunucleu nconjurat de membrana perinucleari nici organite celularedelimitate de membrane proprii. Organismele procariote cele maicunoscute sunt arhebacteriile i eubacteriile.

- Termenul de eucariote(eu-bine, karion-nucleu) definete organismeleuni- i multicelulare cu nucleu bine delimitat de o anvelopperinuclear care delimiteaz membrana nuclear de citoplasm.Celulele eucariote prezint diviziune celular mitotic i meiotic. ncitoplasm, formaiunile intracelulare de la procariote sunt nlocuite de

organite celulare cu membrane proprii.- Ciclul celularprezintanumite particulariti care difereniaz

virusurile virulente de cele temperate.Astfel, la virusurile virulente ciclul celular este litic, iar la cele temperate,

lizogenic.n cazul ambelor cicluri celulare exist o faz de repaus care

caracterizez aa-numita laten viral. Bazele moleculare ale lateneivirale nu sunt pe deplin elucidate, dar se consider c exist factori carecontrolez stabilirea i meninerea strii de laten, factori care suntdependeni de tipul de celulinfectatcu un anumit virus.

- n cazul procariotelor nu putem vorbi despre un ciclu celular specific,ci despre un ciclu vital, care poate fi de mai multe tipuri, n funcie decomplexitatea celulelor procariote:

- ciclul celular vegetativ monomorf, care se ntlnete n cazulbacteriilor monomorfe;

- ciclul celular vegetativ dimorf, cauzat de existena a doucelule diferite morfologic ncde la diviziune;

- ciclul celular vegetativ polimorf, specific bacteriilor careproduc celule distincte din punct de vedere al morfologiei;

- ciclul celular vegetativo-sporal, care este mai rar ntlnit, iapare atunci cnd alturi de ciclul vegetativ existi un ciclu

sporal pe parcursul cruia are loc sporogeneza.- Ciclul celular la eucariote prezintcteva faze distincte :- Presinteza (G1), n timpul creia celula i reia capacitatea

biosinteticcare a fost ntreruptpe durata mitozei;- Sinteza (S), n timpul creia are loc duplicarea DNA coninut

de celulprecum i replicarea cromozomilor;- Faza de postsintez (G2) n timpul creia nceteaz sinteza

de DNA, n timp ce sinteza RNA i a proteinelor continu- Faza de mitoz(M) n care biosinteza RNA este diminuat,

iar materialul genetic este repartizat ntre cele dou celulefiice

- Faza de repaus (G0) n care celulele sunt capabile de proliferare.Aceastfazse situeazn afara ciclului celular


22/113

22

ntrebri sau probleme rezolvate

1. Care sunt formaiunile structurale caracteristice virusurilor?Acestea sunt: formaiunea capital, formaiunea central i

formaiunea terminal.2. Care este arhitectura structurii prezentat comparativ la celuleleprocariote i eucariote?


23/113

23

UNITATEA DE NVARE 3

GLUCIDE: PREZENTARE GENERAL, OZEREPREZENTATIVE. IMPORTANN INDUSTRIA

ALIMENTAR.

1. PREZENTARE GENERAL

Glucidele sunt compui ternari care au n compoziie carbon, oxigen ihidrogen. Alturi de lipide i protide, glucidele sunt considerate constituenide bazai materiei vii.

Glucidele au o larg rspndire n regnul vegetal i animal, ca ataresau n combinaii, fiind compui indispensabili vieii.

Din punct de vedere chimic, glucidele sunt polihidroxi aldehide saupolihidroxi cetone, i n naturndeplinesc urmtoarele funcii:- au funcie de susinere la plante (celuloza) i la animale (chitina);- sunt substane de rezerv(amidonul i glicogenul);- sunt sursde energie pentru celulele organismului;- intervin n reaciile de aprare a organismului.

n celulele vegetale coninutul n substane de naturglucidiceste depeste 65%, iar n celulele animale procentajul nu depete 5%.

2. NOMENCLATURA GLUCIDELOR

Prima denumire a glucidelor a fost de hidrai de carbon, aceastadatorndu-se faptului c ntre atomii de hidrogen i oxigen din moleculraportul este identic cu cel din molecula apei, adicde 2 la 1. Astfel formulagenerala glucidelor este (CH2O)n.

Termenul general acceptat n nomenclatura internaionaleste cel deglucide, care provine de la grecescul glikis care nseamndulce.

De asemenea, o alt denumire atribuit glucidelor este aceea dezaharuri, termen care este originar tot din limba greac (sakkarum substandulce).

3. CLASIFICAREA GLUCIDELOR

Glucidele pot fi clasificate n dou clase: oze i ozide. Clasificareaglucidelor este prezentatn fig. 1.

Ozele sunt substane monomoleculare care nu pot fi hidrolizate nforme mai simple. Acestea la rndul lor pot fi clasificate, dup numrul deatomi de carbon, n trioze, tetroze, pentoze, hexoze, heptoze, octoze,nonoze. Dupnatura gruprii carbonilice se clasificn aldoze sau cetoze.

Ozidele sunt compui glucidici care se formeaz prin condensareamoleculelor de oze, unele dintre acestea avnd n molecul compuineglucidici.

Ozidele se pot clasifica la rndul lor n holozide i heterozide.


24/113

24

Glucide

-Oze

-Aldoze:dioze, trioze, tetroze, pentoze, hexoze, etc.

-Cetoze: trioze, tetroze, pentoze, hexoze, etc.

-Ozide

-Holozide

- Oligoholozide

- Poliholozide

-Poliholozide fr aminogluci (Glicani)

-Poliholozide cu aminogluci (Glicozaminoglicani)

-Heterozide

-O-heterozide

-S-heterozide- N-heterozide

Fig. 1. Clasificarea glucidelor

a) Holozidele au n compoziie doar resturi de oze. n funcie demrimea moleculei se disting douclase :- oligoholozide care sunt ozide cu moleculmic;- poliholozide care sunt compui cu structurmacromolecular (glicani

sau glicozaminoglicani).b) Heterozidele sau glicozidele sunt compu

i cu structur

complex

n

compoziia crora se aflo componentglucidicde tip ozsau ozidi ocomponentneglucidicnumitaglicon. n funcie de natura atomului care seleagla componenta glucidic, ntlnim: glicozide cu oxigen(O heterozide),glicozide cu sulf (S-heterozide) i glicozide cu azot (N-heterozide).

Glucidele poart nume speciale. n cazul ozelor epimere pentrudenumirea aldozei se utilizeazsufixul -oz ia r pwntru denumirea cetozeide folosete sufixul -uloz. De exemplu, aldoza D-riboz are ca epimercetoza D-ribuloz.

n regnul vegetal, glucidele se formeazprin procesul de fotosintez,iar n regnul animal provin prin aport exogen. n alimentaie, glucidele

reprezintun principiu nutritiv important pentru om i animale.4.OZE

Ozele sunt carbohidraii cu cea mai simplstructur, care au formulastructural(CH2O)n, unde valoarea lui n este egalsau mai mare cu 3.

Din punct de vedere structural, ozele sunt substane cu funciunimixte, avnd n molecul grupri hidroxilice i carbonilice (aldehidice saucetonice). n funcie de natura gruprii carbonilice, ozele pot fi aldoze - dacau n molecul grupare aldehidic, sau cetoze dac au n molecul ogrupare cetonic.

Ozele sunt o important surs de energie pentru proceselemetabolice, cu precdere n procesele de biosintez.


25/113

25

La nivel celular monozaharidele sunt folosii ca i compui de bazpentru sinteza de oligo i poliglucide, dar i n sinteza de heterozide, acizinucleici, glicoproteide).

Ozele sunt substane cristaline, solubile n api insolubile n solveninepolari, marea majoritate avnd gust dulce.

4.1. IZOMERIA LA MONOGLUCIDE

Monoglucidele au formula general (CH2O)n, unde n=2-10. n aceastclas, compuii cu formule identice pot prezenta proprieti fizico-chimicediferite.

La monoglucide ntlnim numeroase deosebiri de caten i deconfiguraie. Acestea se datoreaz diverselor tipuri de izomerie, care suntprezentate mai jos:

a) Stereoizomeria D-LDup numrul de atomi de carbon asimetrici, ozele pot forma

stereoizomeri. n molecula ozelor se aflunul sau mai multi atomi de carbonasimetrici (n) astfel c numrul izomerilor izomerilor optici este 2n izomerioptici sau diastereoizomeri.

OH

CH2 OH

H

CHO

C*

C

CHO

H

OHH2C

HO *

(+) D - aldehida gliceric (-) L - aldehida gliceric

Conform teoriei iniiatde Fisher, forma dextrogireste datde prezenan partea dreapta atomului de carbon asimetric a gruprii hidroxil (D), iarprezena acesteia n partea stnggenereazforma levogir(L). n cazul ncare n structura ozei exist mai muli atomi de carbon asimetrici, tipulizomerului se stabilete n funcie de poziia gruprii hidroxilice fade atomulde carbon asimetric cel mai ndeprtat de gruparea carbonilic.

b) Izomeria opticPrezena atomilor de carbon asimetrici confer activitate optic ozelor,

acestea avnd structurdextrogir(+) - pot roti planul luminii polarizate spre

dreapta i levogir(-) - rotesc planul luminii polarizate spre stnga.Activitatea optic genereaz formarea unor compui care poartdenumirea de enantiomeri,care nu sunt superpozabili (asemeni imaginii noglinda unui obiect). n cazul n care enantiomerii se afln proporii egale,atunci amestecul lor se numete amestec racemiccare este inactiv din punctde vedere optic (). Proprietatea izomerilor de a roti planul luminii polarizatenu este influenatde de izomeria de tip dextro (D) sau levo (L).

c) Izomeria generatde ciclizaren natur ozele sunt foarte rar prezente n forma liniar, forma care

predominfiind cea de heterociclu. Ciclizarea este posibildatoritprezeneila atomii de carbon C1 sau C2 a unei grupri hidroxilice cu reactivitate

crescut, care poartdenumirea de grupare OH glicozidic. Gruparea carbonil


26/113

26

interacioneazcu o grupare hidroxil formnd o grupare ciclicsemiacetalic,printr-o reacie de adiie intramolecular.

(CHOH)

CHO

H OHC

n

On

C

(CHOH)

C

OH

H

H

monoglucid formula liniar forma semiacetalic

La ciclizare se formeazheterociclii cu oxigen. n cazul ozelor cu 5 i 6atomi de carbon n moleculciclizarea are loc ntre atomii de carbon 1 i 5,respectiv 1 i 6 din structura moleculei de aldoz i ntre atomii 2 i 5 i

respectiv 2 i 6 n cazul cetozelor.

O O furan piran

Ciclul format din 4 atomi de carbon i unul de oxigen se numete ciclufuranozic, iar cel cu cinci atomi de carbon i unul de oxigen se numete ciclupiranozic.

Formulele ciclice ale ozelor se numesc formule de proiecie dupFisher (1919). n forma furanozic ozele sunt mai reactive, dar mai rar

ntlnite n stare liber.Formele piranozice sunt mai des ntlnite n stare liberi mai stabile.n cazul D-glucozei i D-fructozei, cele dou forme (furanozic i

piranozic) sunt prezentate n continuare:

OHH C

H

H

H

C

C

CH2OH

C

OH

HO

OHH C

O

OHH C

H

H

H

OHC

C

CH2OH

C

CHO

OH

HO

OHH C

H

H

H

C

C

CH2OH

C

OH

HO

OHH C

O

D-glucofuranoza D-glucoza D-glucopiranoza

(1-4) (1-5)

Aceste formule nu asiguro reprezentare reala legturilor din cadrulciclului. Ulterior Haworth n 1925 a propus o alt reprezentare a ozelor:structura furanozicse prezintsub forma unul pentagon, iar cea piranozicsub forma unui hexagon. Aceste structuri se numesc formule de perspectiv.

n continuare sunt prezentate formulele de perspectivpentru glucoz:


27/113

27

O

1

23

4

H

OH

H

H

H

OH

OH

CHHO

CH2HO5

6

O H

OH

OH

OH

OH

H

H

H

6HO 2CH

1

23

4

5

H

-D-glucofuranoza -D-glucopiranoza

d) Anomeria n cazul n care reprezentarea compusului se realizeazfolosind formula

de perspectiv, existo convenie prin care gruparea OH glicozidic aflatnpartea dreapt a catenei se va reprezenta n partea de jos a planului, nacest caz izomerul fiind numit cis sau . Dacgruparea OH glicozidicestesituat

n stnga catenei, ea se va scrie deasupra planului, izomerul fiind

trans sau .n continuare se prezint reprezentai ciclic i folosind formulele de

perspectivanomerii D glucozei:

OHH C

H

H

H

C

C

CH2OH

C

OH

HO

OHH C

O

O

C H

HO

OH

C

CH2OH

C

C

H

H

H

CH OH

HO

-D-Glucopiranoza D- Glucopiranoza

(D-Glcp) (-D-Glcp)

H

5

4

3 2

1

CH2HO6

H

H

H

OH

OH

OH

OH

HO

H

5

4

3 2

1

CH2HO6

H

H

H

OH

OH

OH

OH

H

O

D Glucopiranoza D Glucopiranoza

(D Glcp) (D Glcp)

Procesul prin care o monoglucidtrece de la forma la forma poartdenumirea de mutarotaie, care n timp duce la modificri ale valorii unghiuluide rotaie, aprnd un echilibru ntre cele douforme izomere. Acest proceseste ntlnit la ozele care au cel puin cinci atomi de carbon n molecul.

e) EpimeriaAcest tip de izomerie apare cnd la moleculele de oze diferconfiguraia

unui singur atom de carbon asimetric.


28/113

28

De exemplu, n cazul ozelor cu ase atomi de carbon, configuraiaatomilor C2, C3i C4difer, acest lucru ducnd la apariia de epimeri.

H5

4

3 2

1

CH2HO6

H

H

H

OH

OH

OH

OH

HO

O H

OH

OHOH

OH

HH

H

6HO 2CH

1

23

4

5

H

O H

OH

OH

OH

OH

H

H

H

6HO 2CH

1

23

4

5

H

-D-Glucopiranoza -D-Manopiranoza -D-Galactopiranoza

Glucoza i galactoza sunt epimere n raport cu atomul de carbon din

poziia 4, iar glucoza i manoza sunt epimere n raport cu atomul de carbondin poziia 2.

4.2. NOMENCLATURA MONOGLUCIDELOR

n nomenclatura monoglucidelor i a derivailor acestora se utilizeazabrevieri specifice care s-au impus pentru scrierea mono- i mai ales a oligo-i poliglucidelor. Abrevierea se realizeazprin folosirea primelor trei litere. Deexemplu, pentru principalele monoglucide, abrevierile sunt:

Glc -glucoz; Gal-galactoz; Man -manoz; Fru -fructoz.Pentru specificarea tipului de izomerie, anomeria sau stereoizomeria, se

poate folosi prefixul:DGlcp; -D-Glucopiranoza;-D-Fruf; -D -FructofuranozaAbrevierile menionate mai sus sunt utilizate i n cazul diglucidelor,

triglucidelor, etc.

4.3.PROPRIETI FIZICE

Ozele sunt substane cristaline, incolore i inodore. Sunt solubile n ap,greu solubile n alcool, insolubile n solveni organici (eter, cloroform).

Aceti compui au gust dulce, cel mai dulce compus din serie estefructoza, urmatde glucoz, galactoz, manoz.

4.4.OZE REPREZENTATIVE

n continuare sunt prezentate cele mai rspndite monozaharide,dintre acestea doar unele se gsesc ca atare n natur, celelalte suntobinute prin sintez.

4.4.1. TriozeSunt compui cu trei atomi de carbon n molecul. Sunt cunoscute

dou

trioze: gliceraldehida sau aldotriozai dihidroxiacetona sau cetotrioza.

Din punct de vedere al rolului lor, triozele sunt implicate n procesele derespiraie celular.


29/113

29

4.4.2. TetrozeDatoritprezenei celor 4 atomi de carbon n molecul, i a celor doi

atomi de carbon asimetrici, n aceast categorie se includ patru tipuri destereoizomeri.

Din categoria aldoterozelor, cele mai importante sunt eritroza i

treoza, iar din categoria cetotetrozelor, cea mai cunoscuteste eritruloza.4.4.3. PentozeAceti compui cu formula chimicC5H10O5au o largrspndire cu

precdere n regnul vegetal, putnd fi gsii sub formde pentozani, i mairar n stare liber. n organismul uman nu exist enzime care smetabolizeze pentozanii n pentoze, fapt care explicneimplicarea acestoran alimentaia omului.

Din categoria aldopentozelor putem aminti: arabinoza, riboza, lixoza ixiloza.

D -ribozaa fost descoperitn 1905. Este un compus cu o deosebitimportan biologic, fiind parte component a acizilor nucleici, alturi de

deoxiriboz (riboza n macromolecula RNA, iar deoxiriboza n compoziiamacromoleculei DNA).

OH

CHO

C OHH

CH2OH

H C

H C OH

2CHHO OH

OHOH

HH H

O

H

D riboza D ribofuranoza

De asemenea, riboza este un component al ATP, NADH, i a altorcompui cu rol n procesele metabolice.

Cele mai importante hexoze sunt prezentate n continuare.

4.4.4. HexozeHexozele sunt oze cu ase atomi de carbon, cu formula chimic

C6H12O6. Datoritcelor patru atomi de carbon asimetrici, din clasa hexozelorfac parte 16 izomeri. Hexozele sunt cele mai rspndite i cele mai studiateoze. Ele existca atare sau sub formde oligo -, poliglucide, glicozide, etc.Pentru alimentaie cele mai importante hexoze sunt glucoza, fructoza i

galactoza.) Aldohexozele au un rol biologic major, intrnd n compoziia anumeroase oligo- i poliholozide dar i a unor heterozide.

D - glucozaeste cea mai rspndithexoz. n naturse gsete nfructele dulci, mustul de struguri, mierea de albine i toate celulele vegetale.n cantiti mici se gsete n lichidele biologice: snge, urin. Glucozaprezint activitate optic, rotind planul luminii polarizate spre dreapta(+52,5), fiind numitdin acest considerent dextroz.


30/113

30

OHH C

H

H

H

C

C

CH2OH

C

OH

HO

OHH C

O

H5

4

3 2

1

CH2HO6

H

H

H

OH

OH

OH

OH

HO

D Glucopiranoza

(D Glcp)D-manoza se afl n natur sub form de poliglucide (manani,

manogalactani). n regnul vegetal mananii se afl n semine de lucern,rocove. n regnul animal manoza este prezent n compoziia unorglicoproteide.

O

CH OH

HO

OH

C

CH2OH

C

C

H

H

H

C HHO

O H

OH

OHOH

OH

HH

H

6HO 2CH

1

23

4

5

H

D Manopiranoza

(D Manp)Prin reducere manoza trece n polialcoolul numit manitsau manitol.D -galactoza se afl n compoziia diglucidei lactoza i a triglucidei

rafinoza, a tetraglucidei stahioz i a numeroase poliglucide (galactani,galactoarabani).

O

CH OH

HO

OH

C

CH2OH

C

C

H

H

H

C H

HO

O H

OH

OH

OH

OH

H

H

H

6HO 2CH

1

23

4

5

H

D Galactopiranoza

(D Galp)Galactoza se afli n structura unor lipide complexe (cerebrozide) i

n cantiti mici n lichidul cefalorahidian (LCR).Cetohexozele au un rol biologic mai limitat. Cele mai reprezentative

cetohexoze sunt fructoza i sorboza.


31/113

31

CH2OH

C

H

H

H

C

C

CH2OH

C

OH

HO O

HO

26

5

2CHHOCH OH

OH

OH

HH

H

OH4 3

2

1O

D Fructofuranoza

(D Fruf)

Dfructoza este cea mai rspndit cetoz. n natur sub form de

fructopiranoz n fructele dulci, miere, i sub form de fructofuranoz ndiglucide zaharoz, triglucide rafinoz, tetraglucide stahioz i npoliglucide fructani sau fructozani. D fructoza este considerat cea maidulce glucid.

Concepte i noiuni de reinutozelesunt carbohidraii cu cea mai simplstructur, care au formula

structural (CH2O)n, unde valoarea lui n este egalsau mai mare cu 3. Dinpunct de vedere structural, ozele sunt substane cu funciuni mixte, avnd nmoleculgrupri hidroxilice i carbonilice (aldehidice sau cetonice). n funciede natura gruprii carbonilice, ozele pot fi aldoze - dac au n molecul

grupare aldehidic, sau cetoze dacau n moleculo grupare cetonic.- dup numrul de atomi de carbon asimetrici, ozele pot forma

stereoizomeri. n molecula ozelor se aflunul sau mai multi atomi de carbonasimetrici (n) astfel c numrul izomerilor izomerilor optici este 2n izomerioptici sau diastereoizomeri.

- activitatea optic genereaz formarea unor compui care poartdenumirea de enantiomeri,care nu sunt superpozabili (asemeni imaginii noglinda unui obiect). n cazul n care enantiomerii se afln proporii egale,atunci amestecul lor se numete amestec racemiccare este inactiv din punctde vedere optic (). Proprietatea izomerilor de a roti planul luminii polarizatenu este influenatde de izomeria de tip dextro (D) sau levo (L).

ntrebri de autoevaluare, aplicaii, probleme

1. Cum se pot clasifica glucidele?2. Caracterizai succint principalele tipuri de izomerie specifice ozelor.3. Scriei formula structuralliniar, ciclici de perspectivpentru

glucoz.4. Scriei formula structuralliniar, ciclici de perspectivpentru

manoz5. Scriei formula structuralliniar, ciclici de perspectivpentru

galactoz

.


32/113

32

UNITATEA DE NVARE 4

DERIVAI AI MONOGLUCIDELOR: OZIDE. HOLOZIDE IHETEROZIDE ROL BIOCHIMIC

1. DERIVAI AI MONOGLUCIDELOR

Dintre derivaii glucidelor putem aminti: deoxiglucidele, aminoglucidelei acizii uronici.

1.1. DEOXIGLUCIDEAceti compui se formeazprin nlocuirea unei grupri -OH alcoolice

cu un atom de hidrogen.Compuii reprezentativi ai acestei clase sunt deoxiriboza i

metilpentozele.

Deoxiriboza se obine prin eliminarea unui aton de oxigen de lagruparea hidroxilic legatde atomul C2 la riboz. Acest compus se afl ncompoziia acidului deoxiribonucleic (DNA) legat de nucleobaze i deradicalul fosfat.

2CHHO

OH

HH

H

OH

OH

H

D Deoxiribofuranoza

Metilpentozele au ase atomi de carbon n molecul, dintre care patrusunt asimetrici.

Cele mai importante metilpentoze sunt L-ramnoza i L- fucoza.

HO

C

H

H

HC

C

CHO

OH

H

C

O

OH

OH

CH3

HC

H

H

H C

C

C

OH

HO

OH

H

C

OOH

CH3 L ramnoza L fucoza

Formarea acestor metilpentoze poate avea loc prin reducereahexozelor la nivelul gruprii alcoolice primare dar aceastipoteznu estepe deplin acceptat.


33/113

33

O H

OH

OH

OH

H

H

H

6HO 2CH

1

23

4

5

H

NH2 NH2

H

5

4

3 2

1

CH2HO6

H

H

H

OH

OH

OH

HO

1.2. AMINOGLUCIDEAcesti compui provin de la monoglucide n urma substituirii unei

grupri hidroxilice cu o grupare aminic. Cele mai importante aminoglucidesunt glucozamina, galactozamina i acidul neuraminic.

Glucozamina este un compus care se regsete sub form legat n

chitin, glicoplipide i poliglucide specifice de grup sanguin. De asemeneaglucozamina provenit de la L glucoz se afl n structura antibioticuluistreptomicina.

Galactozamina se afl n natursub forma unor poliglucide prezenten alge. Acidul neuraminic are o structurmai complex, avnd n moleculun rest de acid piruvic i un rest de monozamin. Acest compus intr nstructura membranelor celulare sub forma unor poliglucide.

1.3. ACIZII URONICIAcizii uronici se afl n constituia unor poliglucide de tip

glicozaminoglicanic. n naturse gsesc acizi uronici derivai de la glucoz,idoz, etc. n continuare se prezintformulele structurale ale acizilor uroniciprovenii de la glucoz.

Acidul glucuronic derivat de la glucopiranoz este constituent alglicozaminoglicanilor neomogeni cu structur heparinic: heparina iheparansulfatul, dar i cu structurnon-heparinic: acid hialuronic, condroitin sulfat, keratan sulfat.

COOH

O H

OH

OH

OH

OH

H

H

H

6

1

23

4

5

H

COOH

O

H

OH

OH

OH

OH

H

H

H

6

1

23

4

5

H


34/113

34

2. OZIDE

Ozidele sunt compui formai prin condensarea unor molecule demonoglucide cu eliminare de ap. Dupnatura compuilor din compoziia lor,ozidele se clasificn holozide i heterozide.

2.1. HOLOZIDEHolozidele sunt compui formai din resturi de monoglucide (identice

sau diferite). Dupnumrul resturilor de monoglucide existente n moleculalor, acestea se subclasificn oligoholozide i poliholozide.

2.1.1. OligoholozideAceste substane sunt glucide compuse care au n moleculresturi de

oze (2-8). Formarea oligoglucidelor are loc prin condensarea resturilor demonoglucide, cu eliminarea unei molecule de ap ntre dou gruprihidroxilice, una dintre acestea fiind gruparea OH glicozidic.

Oligoholozidele sunt compui solizi, cu gust dulce, solubili n ap i

insolubili n solveni organici. n urma procesului de hidroliz elibereazresturile monoglucidice constituente.

Oligoholozidele se obin din monoglucide n urma unei reacii decondensare. n funcie de modul de legare al ozelor componente, se distingdouclase: oligoglucide reductoare i oligoglucide nereductoare.

Dintre oligoglucide n natur cele mai rspndite sunt di-, tri itetraglucidele.

1) DiglucideDintre diglucide mai frecvent ntlnite sunt diglucidele hexozice

(maltoza, lactoza, celobioza, zaharoza i trehaloza) care se prezint ncontinuare n funcie de prezena sau absena caracterului reductor.

) Diglucide reductoareMaltoza are denumirea chimic 4-[-D-glucopiranozil]-D-

glucopiranoza, avnd n moleculdou resturi de -D-glucopiranoz legaten poziie 1-4.

n natur exist n seminele de cereale. n procesele metaboliceapare ca produs intermediar.

Din punct de vedere chimic, maltoza este uor solubiln ap, putndu-se oxida enzimatic pn la glucoz. Deoarece fermenteaz uor, se

H

5

4

3 2

1

6

H

H

H

OH

OH

OH

HO O H

OH

OH

OH

H

H

H

6

1

23

4

5

H

O

CH2 CH2 OH

OH


35/113

35

descompune pn la CO2i etanol. Maltoza reprezint unitatea structuralde baza amilozei din amidon.

Lactoza are denumirea chimic4-[-D-galactopiranoz]-D-glucopiranozafiind formatdin resturi de -D-galactopiranozi -D-glucopiranoz legate1-4 .

Fig. 3-17. Lactoza formula structural

Lactoza este o substan cristalin de culoare alb, solubil n ap.Sub aciunea enzimei numit lactaz hidrolizeaz pn la monoglucideleconstituente. n naturse gsete n laptele mamiferelor, fiind substana careconfer gustul dulce al acestuia. Lactoza se folosete n industriafarmaceutic, ca i excipient pentru comprimate.

Celobioza este un diglucid care are n compoziie douresturi de -D-glucopiranoz legate 1-4. Are formula chimic 4-[- D-glucopiranozil]-D-glucopiranoza.

Acest compus se obine de la celulozprin hidrolizparial, ulteriorfiind descompuspnla glucoz.

Tot din clasa diglucidelor reductoare, mai fac parte: geniobioza,melibioza i rutinoza.

H

OH

OHCH 2

CH 2

O

H

5

4

3 2

1

H

H

HOH

OH

OH

O

O

H

OH

OH

OH

H

H

H

6

1

23

4

5

H

H

5

4

3 2

1

6

H

H

H

OH

OH

OH

H

O O

OH

OH

OH

H

H

H

6

1

23

4

5

H

O

CH2 CH2 OH

OH

H


36/113

36

b) Diglucide nereductoareZaharoza este cea mai rspndit diglucid din regnul vegetal. Se

gsete n cantiti mari n sfecla de zahr i n trestia de zahr.Din punct de vedere chimic, zaharoza este solubiln api insolubil

n etanol. Formula chimic a zaharozei este 2-[-D- glucopiranozil]--D-

fructopiranoza. Prin nclzire la temperaturi ridicate, zaharoza sedescompune, formnd zahrul caramel.

Prin nclzire la temperaturi ridicate, zaharoza se descompune,formnd zahrul caramel. Caramelizarea glucidelor este folosit pe scarlargn industria alimentar.

Trehaloza are formula chimic1[-D-glucopiranozil]-D-glucopiranoza,fiind formatdin doumolecule de -D-glucopiranozlegate n poziie 1-1.

Trehaloza a fost izolat din drojdia de bere, ciuperci, insecte, i dinbacilul tuberculozei.

2) TriglucideTriglucidele se gsesc n natur sub form de glicozide. Ele se

formeaz din trei resturi de monoglucide prin eliminarea de ap. Cele maireprezentative triglucide sunt rafinoza i genianoza.

H

5

4

3 2

1

6

H

H

H

OH

OH

OH

HO

H

OH

O

CH2

2

6

5HO

CH OH

OH

OH

H

H4

3

2

1

O

H2C

D Glcp (1- 2) - D Fruf

OH

OHCH2

O

H

5

4

32

1 6

H

H

H

OH

OH

HO H

OH

OH

OH

H

H

H

6

1

23

4

5

H

O

H2CHO


37/113

37

3) TetraglucideAceti compui existmai rar n natur n form liber, fiind produi

de hidroliz parial a poliglucidelor. Cele mai cunoscute sunt stahioza imaltotetroza.

O

HO H2C

OH

OH

OH

H

H

H

H H

H

H

H

OH

OH

H2CHO

O

O

O

OH

OH

HO H2C

O

11 1 2

22

H

H

33 3

4

4

4 5

5 5 CH2 OH

H

6

6 6

HH

O

H

5

4

3 2

1

CH2HO6

H

H

H

OH

OH

OH

H

O

H5

4

3 2

1

6

H

H

H

OH

OH

OH

HO H

O

CH2

26

5

HOCH OH

OH

OH

H

H

43

2

1

O

H2C

O

HO H2C

OH

OH

OH

H

H

H

HH

H

H

H

OH

OH

H2C

OOO

OH

OH

HO H2C

O

1

1 1 2

22

H

H

33

3

4

4

4 5

5 5

CH2 OH

H

6

6 6

OH OH

6

5

4

3 2

1

O

O

H2C

OH

OH

H

H

H

H

stahioza

O

H

5

4

3 2

1

6

H

H

HOH

OH

HO O H

OH

OH

OH

H

H

H

6

1

23

4

5

H

O

CH2 CH2 OH

OH

H

5

4

3 2

1

6

H

H

H

OH

OH

OH

HO O H

OH

OH

OH

H

H

H

6

1

23

4

5

H

O

CH2 CH2 OH

maltotetroza


38/113

38

Stahioza este format din dou resturi de -D-galactopiranoz, unulde -D-glucopiranoz, i unul -D-fructofuranoz.

Maltotetroza conine n moleculpatru resturi de -D-glucopiranoz.Compuii din clasa oligoglucidelor au fost izolate n timpul hidrolizei

poliglucidelor provenite din celulele vegetale i animale. De asemenea,

oligoglucidele se regsesc n naturn fructe coapte.

Concepte i noiuni de reinutNoiuni: diglucide, triglucide, tetraglucideDintre diglucide mai frecvent ntlnite sunt diglucidele hexozice

(maltoza, lactoza, celobioza, zaharoza i trehaloza) care se prezint ncontinuare n funcie de prezena sau absena caracterului reductor.

Triglucidele se gsesc n natur sub form de glicozide. Ele seformeaz din trei resturi de monoglucide prin eliminarea de ap. Cele maireprezentative triglucide sunt rafinoza i genianoza.

Tetraglucidele existmai rar n naturn formliber, fiind produi de

hidroliz parial a poliglucidelor. Cele mai cunoscute sunt stahioza imaltotetroza.

Concepte : diglucide reductoare i nereductoareOligoholozidele se obin din monoglucide n urma unei reacii de

condensare. n funcie de modul de legare al ozelor componente, se distingdouclase: oligoglucide reductoare i oligoglucide nereductoare.

ntrebri de autoevaluare, aplicaii1. Explicai noiunea de caracter reductor i nereductor al

ozelor. Dai un exemplu pentru fiecare clas.2. Dai exemple de triglucide.3. Dai exemple de tetraglucide.4. Definii derivaii monoglucidelor..5. Dai un exemplu de aminoglucid, acid uronic i deoxiglucid.


39/113

39

UNITATEA DE NVARE 5

POLIHOLOZIDE. PROPRIETI GENERALE. GLICANI IGLICOZAMINOGLICANI. HETEROZIDE.

2.1.2. POLIHOLOZIDE

Poliholozidele sunt glucide superioare, macromolecule formate nurma unor reacii de condensare dintr-un numr mare de resturi demonoglucide i derivai monoglucidici.

Dupstructura chimic, poliholozidele se mpart n douclase:a) poliholozide cu structur de glicani, care la rndul lor cuprind dou

clase:-Homopoliglucide (pentozani i hexozani);-Heteropoliglucide care au n molecul monoglucide i derivai ai

acizilor uronici;b) poliholozide cu structur de glicozaminoglicani, care au n molecul

aminoglucide.Poliholozidele cu structurde glicani prezint importanmorfologic

i fiziologic. Dintre acestea, unele au rol de susinere (celuloza n celulelevegetale, chitina n esuturile animale), substane de rezerv(amidonul laplante, glicogenul la animale i om).

De asemenea, aceti compui sunt folosii n industria textil, a hrtiei(celuloza) i alimentar (amidonul).

Poliholozidele cu structurde aminoglicani au importanfiziologic, fiind

constitueni de baz a unor componente din sistemele osteoarticular,circulator, respirator.Poliholozidele sunt substane solide, de culoare alb, cristaline sau

amorfe, cu masmolecularmare, insolubile n aprece dar solubile n apcald.

-Non-heparinici

- Heparinici

-GAG cu structur neomogen

-GAG cu structur omogen

-Glicozaminoglicani -GAG

-formate din acizi uronici

-formate din monoglucideHeteropoliglucide

(arabani, xilani)-Pentozani

-Hexozani (glucani, fructani, manani,

galactani)-Homopoliglucide

-Glicani

Poliholozide


40/113

40

Prin hidroliz poliglucidele se descompun pn la monoglucidele

constituente. n continuare sunt prezentate cele douclase de poliholozide.

2.1.2 1. Poliholozide cu structurde glicani

Din aceast clas de compui fac parte macromolecule care lahidroliztotalpun n evidencompui identici sau diferii. Aceastgrupdecompui cuprinde dousubgrupe: homopoliglucide i heteropoliglucide.

A) HomopoliglucideSunt compui chimici cu rspndire n regnul vegetal i animal. Din

aceastgrupfac parte pentozanii i hexozanii.1) Hexozani

Sunt homopoliglucide rezultate din policondensarea diferitelor hexoze.Din aceastgrupfac parte: glucani, fructani, manani i galactani.

a) GlucaniDin aceast clas fac parte poliglucidele de tip glicanic provenite din

condensarea de -D-Glcp sau -D-Glcp. Din aceast categorie fac parteamidonul, glicogenul i celuloza.

Amidonul este un compus poliglucidic cu larg rspndire n regnulvegetal. Din punct de vedere structural, macromolecula de amidon esteconstituitdin resturi de -D-Glcplegate n poziie 1-4 i 1-6.

Amidonul se obine n urma procesului de fotosintez. Biosintezaamidonului este urmatde o descompunere a acestuia pnla glucoz, subaceast form fiind transportat la esuturi, resintetizat i depozitat tot subformde amidon.

Dintre sursele de amidon putem aminti: seminele de gru, orez,porumb, fasole, tuberculii de cartofi, frunze de lucern.

n esuturile vegetale se aflsub formde granule cu formi mrimevariabil.

n stare puramidonul este o pulbere alb, amorf, higroscopic. Esteinsolubil n ap rece i solubil n ap cald, formnd o dispersie coloidalcare la rcire formeazun gel.

Amidonul este constituit din amilozi amilodextrin. Reprezentareacelor doucomponente din molecula amidonului este redatn fig. 3-24.

Amiloza reprezint20-30% din masa granulei de amidon, i din punctde vedere structural conine resturi de D Glcpunite prin legturi 1-4.Amiloza are o structurliniar, unitatea structurala acesteia fiind maltoza.

Amilopectina este componenta principal a granulei de amidon.Aceasta este formatdin resturi de D Glcpunite prin legturi glicozidice1-4 i 1-6. Amilopectina are o structur ramificat, legturile 1-4 glicozidicesitundu-se pe fragmentul liniar, iar cele 1-6 glicozidice pe fragmentulramificat (fig. 5-24).

Cea mai importantreacie a amidonului este hidroliza, n urma creiase formeaz-D-Glcp. Procesul de hidrolizare loc n trepte, iniial, rezultndcompui macromoleculari numii dextrine, apoi maltoza, i n final glucoza.

O importan deosebit prezint hidroliza enzimatic a amidonului.Enzimele care intervin n acest proces sunt i amilazele.

amilazele scindeaz legturile glicozidice 1-4 din molecula de

amilozi amilopectin. Ele sunt prezente n salivi sucul pancreatic. n


41/113

41

urma hidrolizei se obine diglucidul maltoz, care sub aciunea enzimeimaltaza se descompune pnla glucoz.

amilazele prezente n semine scindeaz complet amiloza iparial aminopectina .

Acest proces de degradare hidrolitic prezint importan pentru

alimentaie, mucoasa intestinalfiind traversatdoar de glucoza obinutcaprodus final .n natur, amidonul se formeaz n plantele verzi n urma procesului de

fotosintez, fiind vehiculat n diverse esuturi, resintetizat i depus tot caamidon. n semine se acumuleaz n diferite cantiti (ex: n gru, 63-67%,n orez 70-80%, n porum 60-66%). n tuberculi la cartofi, procentul deamidon este de 13-25%, iar n frunzele de lucernde 0,55-0,35%.

Pe lng utilizarea amidonului n alimentaie acesta are utilizri nindustria fermentativ, farmaceutic, textil, etc.

Glicogenul este o poliglucidomogencare are n moleculresturi de-D-Glcp.

Acest compus este un poliglucid de rezervdin organismul omului ial animalelor, fiind depozitat n cantiti mai mari n muchi i ficat.

Din punct de vedere structural glicogenul este asemntor cuamilopectina, avnd n molecul legturi glicozidice 1-4 i 1-6, ramificaiilefiind mult mai frecvente.

Celulozaeste poliglucidul cu cea mai mare rspndire n natur, fiindprincipalul constituent al pereilor celulelor vegetale. Coninutul n celulozvariazn funcie de produsul vegetal: n bumbac (99,8%), n lemn (30-50%).

Celuloza este o pulbere amorf, de culoare alb, fr gust i miros,insolubiln api solveni organici.

Din punct de vedere structural, celuloza este formatdin resturi de -D-Glcplegate 1-4, catena avnd o catenlinear.

n funcie de gradul de provenienal celulozei, gradul de polimerizareal acesteia este diferit. Hidroliza celulozei are loc n mai multe etape, subaciunea celulazei, obinndu-se iniial celotetroza, celotrioza, celobioza i nfinal -D-Glcp.

H

5

4

3 2

1

6

H

H

H

OH

OH

OH

HO

OHCH2 CH2 OH

O

OH

OHH

H

H

6

1

23

4

5

H

O O

H

5

4

3 2

1

H

H

HOH

OH

O

OHCH2CH2 OH

OH

OH

OH H

H

H

6

1

23

4

5

H

O

H

O

Celuloza (fragment din macromolecul)

Prezena celulozei n alimentaia omului este important pentrufiziologia aparatului digestiv, aceasta fiind implicat n stimulareaperistaltismului intestinal pentru o eliminare rapida toxinelor din organism.

Celuloza este utilizatca materie primn industria textil, a hrtiei, i afibrelor artificiale.


42/113

42

b) FructaniFructanii sunt poliglucide rezultate n urma condensrii -D-Fruf,

compusul reprezentativ fiind inulina.c) Manani

Mananii sunt poliglucide de tip glucanic care conin n moleculresturi de

D-manopiranoz, legate 1-4. Aceti compui au fost izolai din semine aleplantelor, nveliul smburilor de fructe, lemnul coniferelor.d) GalactaniAceti compui sunt rspndii preponderent n regnul vegetal. Din

punct de vedere structural sunt poliglucide care conin resturi de -D-Galp,legate 1-4. Galactanii sunt substane de rezerv, fiind constitueni ai pereilorcelulelor vegetale, fiind de asemenea, alturi de pectine substane derezerv.

2) PentozaniPentozanii se obin n urma policondensrii pentozelor. Cele mai

rspndite homopoliglucide sunt derivaii de aldopentoze: arabanii i xilanii.

B) HeteropoliglucideHeteropoliglucidele sunt compui macromoleculari neomogeni

constituii din macromolecule de neomogeni, constituii din diferite moleculede monozaharide.

Din aceast categorie fac parte: heteropoliglucide cu coninut demonoglucide (derivai de pentoze i hexoze) i heteropoliglucide cu coninutde acizi uronici

Compuii reprezentativi din fiecare clas sunt prezentai succint ncontinuare.

1) Heteropoliglucide cu coninut de monoglucideDin aceast categorie fac parte hemicelulozele, materiile pectice,

gumele, mucilagiile, etc.a) Hemicelulozele se gsesc alturi de celulozn esuturile vegetale,

iar separarea de aceasta se realizeaz prin dizolvare n soluii alcaline.Hemicelulozele au rol de susinere, fiind i substane de rezerv.

Datorit structurii chimice complexe, la hidroliza total se obinpentoze (L-arabinoza), hexoze (D-manoza, D-galactoza, D-glucoza) imetilpentoze (L-ramnoza). n funcie de masa molecular, hemicelulozele potfi uor hidrolizabile (avnd rol de rezerv n celule) i greu hidrolizabile, (curol de susinere).

n natur, aceti compui intr n structura pereilor celulari la plante,

iar n industrie sunt folosii n industria hrtiei, i n cea de obinere a drojdiilorfurajere.b)Agar - agar este o heteropoliglucidizolatdin membrana celulara

unor specii de alge roii. Molecula de agar agar este formatdin agaroziagaropectin. Agaroza are n compoziie resturi de D-galactopiranoz, iaragaropectina mai conine pe lngacestea i resturi de acid uronic.

Gelul obinut din agarozeste folosit pentru electroforez, sau pentrucromatografia pe coloan, n industria alimentar la prepararea ngheatei,ajeleurilor, n industria berii i la obinerea hrtiei.

2) Heteroglucide cu coninut de acizi uroniciDin aceast clas de compui fac parte: pectinele, gumele,

mucilagiile, acidul alginic, carragenina.


43/113

43

a) Pectinele sunt poliglucide neomogene care au n molecul aciziuronici. Aceti compui au fost izolai din regnul vegetal : din fructe (mere,gutui, struguri, zmeur), n rdcinile tinere.

Din punct de vedere chimic, moleculele de pectine au n compoziieacid pectic, D-galactani, L-arabani i mai rar D-xilani.

Acidul pectic este format din resturi de acid D-galacturonic normal sauesterificat cu alcool metilic la atomul de carbon din poziia 6.

Legarea moleculelor de acid se face n poziie 1-4. Structura aciduluipectic este prezentatanterior.

Acidul pectinic se formeazprin esterificarea gruprilor hidroxil liberede la acidul pectic cu alcool metilic.

Pectinele sunt folosite n industria alimentarla fabricarea gemurilor imarmeladelor, crora le conferconsistende gel. De asemenea, pectinelesunt folosite n industria cosmetic, ca i ageni stabilizatori n fabricareacremelor.

b) Gumele sunt substane provenite din fructe i din coaja arborilor isunt aprute n urma aciunii microorganismelor sau a unor leziuni. n urmahidrolizei se obin pentoze, hexoze, metilpentoze, acizi hexuronici. n funciede compoziia lor, gumele se divid n trei clase:

) heteropoliholozide acide uronice care au n moleculacizi uronici(acid glucuronic, acid galacturonic). Din aceast clas face parte i gumaarabic care este folosit ca i material de lipit sau ca apret n industriatextil;

) heteropoliholozide acide sulfonate care se gsesc n alge marine;) heteropoliholozide neutre care se gsesc n seminele unor plante

sau n tuberculi.c) Mucilagiile sunt nrudite cu gumele, fiind rspndite n majoritateaorganelor vegetale: semine, scoara de copac, separarea mucilagiilor degume fiind dificil.

Mucilagiile pot fi extrase prin precipitare cu alcool.n funcie de natura chimici de proprieti, mucilagiile se clasificn trei

categorii:) heteropoliholozide acide prezente la plante care produc gume;) heteropoliholozide neutre care se gsesc la plante leguminoase;) amiloizii cu heteropoliholozide acvasolubile care sunt izolate din

cereale.

a) Acidul alginic a fost izolat din algele marine brune. Din punct devedere structural este asemntor cu acidul pectic

O

COOH

H

H

H

H

H OH

OH

O

OH

OH

H

O H

H

H

H

O

1 1

2

2

3

3

4 4

6

6

CO-CH3


44/113

44

Acidul alginic este folosit n prostetici stomatologie i n farmacie, fiindingredient n numeroase produse farmaceutice. De asemenea alginatul decalciu este folosit cu succes n preparate farmaceutice folosite pentrutratamentul arsurilor.

n industria alimentaracidul alginic este folosit la prepararea supelor

instant i a jeleurilor.b) Carragenina este un compus izolat dintr-un mucilagiu provenit de

la algele roii. Din punct de vedere structural, carragenina este alctuitdinresturi de 3,6 anhidro--D-galactopiranozi -D-galactopiranoz-4-sulfat.

Acest compus este folosit n industria alimentar la preparareangheatei, a sosurilor, a berii, a preparatelor din carne (pat), n industriacosmeticelor la fabricarea pastei de dini, a odorizantelor, a ampoanelor, dari n industria farmaceutic, ca i excipient pentru comprimate i tablete.

2.1.2.2. Poliglucide cu structurde glicozaminoglicani

Glicozaminoglicanii sunt compui care au n moleculaminoglucide.n natur au fost decelai din esutul conjunctiv i din esutul epitelial alorganismelor animale.

Din punct de vedere structural, glicozaminoglicanii au moleculaformat din uniti diglucidice, care sunt reprezentate de un derivatmonoglucidic aminat (glucozamina sau galactozamina), i de un derivatmonoglucidic de naturacid(acidul glucuronic, acidul iduronic).

Rolul biologic al glicozaminoglicanilor este reprezentat de capacitateaacestora de a fixa apa, formnd o substan cu rol de substanfundamentalcare se gsete n esutul conjunctiv, n secreiile mucoase in lichidul sinovial.

biochimia produselor alimentare s1.pdf

Documents