Structura molecular. 1.2. Structura molecular: primar, secundar, teriar, cuaternar;Sunt o mare varietate de compui chimici de dimensiuni mari n sistemele vii, cum sunt: carbohidrai: asigur energia celulei, structura i servesc la recunoaterea molecular; conin C, H i O, au formula general Cx(H2O)y avnd toi grupri C=O i -OH; se clasific dup dimensiunea bazei carbonice din ir, numrul de uniti de zahr, localizarea legturii C=O (aldoze, cu legtura C=O la capt de ir i cetoze, cu legtura C=O n mijlocul lanului carbonic) i stereochimie; carbohidrai: monozaharide (cu o singur unitate de zahr); dizaharide (dou uniti de zahr); oligozaharide (2-10 uniti de zahr); polizaharide (>10 uniti de zahr); exemple de monozaharide: CHO

HO C H CH2OH CH2OH H HO H OH HCH2OH HO H OH H H HOCH2 H H OH HOCH2 H H OH O NH SO2 O HO H OH O H OH OH H OH O H OH OH

D-gliceraldehida cel mai simplu zahr

O H OH

HD-glucoza cel mai important zahr n diet

OH

D-galactoza

parte a zahrului din lapte

D-riboza

folosit n construcia RNA

CH2OH D-fructoza

cel mai dulce dintre toate zaharurile naturale

Zaharina

ndulcitor artificial

Ct de dulci sunt zaharurile (calitile gustative ale monozaharidelor): Zahr lactoz galactoz maltoz sucroz fructoz aspartam zaharin Relativ la sucroz 0.16 0.32 0.33 1.00 1.73 180 4501

vitamine: amestec de compui care joac multe roluri i sunt pri eseniale ale altor biomolecule; exemple de vitamine: CH3 CH3 H3C CH3

OH CH3 H3C CH3 CH3

Vitamina A

Vitamina A2

CH3 CHOH3C N N NH2 CH2 N HO S+

CH3

Vitamina B1

CH2CONH2 H NH2COCH2 N H3C NH2COCH2CH2 CH3 H NH2COCH2 H CH2 CH2 N CO O NH H CH2 H3C CH O OH P O OH O H CH3 H CH2OH N CH3Vitamina B12

H3C CH3 NC + Co N H3C CH3 N N

H CH2CH2CONH2 CH3 H CH3

CH2CH2CONH2

2

CH2OH HO H3C N CH2OHVitamina B6

COOHProvitamina Bx

NH2CH2OH HCOH O O

Vitamina C

HO

OH

CH3 H3C H3C CH3 CH3Vitamina D2

H

H CH2

HO H3C H3C H3C CH3 CH3Vitamina D3

HOCH2OH (HOCH)3 CH2 N N N O

H3C H3C

O NH

Vitamina G

3

O CH3Vitamina K3

O OCOCH3 CH3Vitamina K4

OCOCH3 H2N N O H N N N CH2NH CONH C H COOHVitamina M

HOOCCH2CH2

NVitamina PP

CONH2 aminoacizi: blocurile constructive din proteine; exemple: Aminoacid Simbol Formul structural NH2 O Alanin Ala A CH3CH C OH Formul molecular C3H7NO2 C6H14N4O2 C4H8N2O3 C4H7NO4 C3H7NO2S C5H9NO4 C5H10N2O3 C2H5NO2

NHArginin Arg R

NH2 O

H2N C NHCH2CH2CH2CH C OH

OAsparagin Asn N

NH2 O

H2N C CH2CH C OH

OAspartat Asp D

NH2 ONH2 O

HO C CH2CH C OHHSCH2CH C OH O NH2 ONH2 O

Cistein

Cys C

Glutamat

Glu E

HO C CH2CH2CH C OHO H2N C CH2CH2CH C OH

Glutamin Glicin

Gln Q Gly G

O H2NCH2 C OH

4

CH2CH C OHHistidin His H

N NH

NH2 ONH2 O

C6H9N3O2

Izoleucin

Ile

I CH3CH2CHCH C OHCH3

C6H13NO2

Leucin Lisin

Leu L Lys K

CH3

NH2 ONH2 O

CH3CHCH2CH C OHH2NCH2CH2CH2CH2CH C OH

C6H13NO2 C6H14N2O2 C5H11NO2S

Metionin

Met M

NH2 O CH3SCH2CH2CH C OH

NH2 OFenilalanin Phe F

CH2CH C OHO NH C OH

C9H11NO2

Prolin

Pro P

C5H9NO2

Serin Treonin

Ser S The T

NH2 O HOCH2CH C OHOHCH3 O CH3CHCH C OH CH2CH C OH NH NH2 ONH2 O

C3H7NO3 C4H9NO3

Triptofan

Trp W

C11H12N2O2

Tirosin

Tyr Y HOCH3 O

CH2CH C OH

C9H11NO3

Valin

Val V CH3CHCH C OHNH2

C5H11NO2

proteine: o lanuri de aminoacizi (numii reziduuri); o peptid 40 reziduuri; protein > 40 reziduuri; o structura proteinelor - 4 nivele de interes: structura primar: secvena liniar de aminoacizi; exemplu:ala gly arg his asn ile asp leu cys lys gln met glu phe

pro

ser

thr

trp

tyr

val

5

structura secundar: refer lanuri de aminoacizi care au o form regulat (peptide) obinut n urma stabilirii de legturi de hidrogen care satureaz toi donorii i acceptorii de astfel de legturi; dou forme de structuri regulate sunt adoptate: spirala "" i fibra ""; cu However, a protein never keep a strictly linear form. The energy in the hydrogen bonds, disulfide bridges, the attraction between positive and negative charges, and radicals hydrophobic or hydrophilic, require a protein secondary structure, mainly helix or sheet. The molecules become more compact by adopting a tertiary structure

3dqb.pdb (spirale "") 1y26.pdb (fibre "") structura teriar: spiralele "" i/sau fibrele "" se mpacheteaz compact (ca n figurile de mai sus); urmtoarele mpachetri sunt frecvente: globulare: mpachetare prin "sechestrarea" de reziduuri hidrofobe de aminoacizi n nucleul proteic; de secreie: mpachetare prin puni -S-S- din cisteine; spirale spiralate: ntre de la 2 la 7 spirale "" (ca n "3ddb.pdb") stabilizate de fore atractive ntre dipoli formai de alternana aminoacizilor hidrofobi; structura cuaternar: reprezint aranjamente cu rol funcional de dou sau mai multe proteine fixate steric; exemple: hemoglobina, polimeraza ADN;

1gzx.pdb (irul "" al hemoglobinei): inele de porfirin: specii ca hemul i clorofila; exemplu - clorofila: Clorofila Formula molec. Prezent n Energie (fr/cu Mg/dif) a C55H72O5N4Mg Universal 91.523 89.711 1.812 b C55H70O6N4Mg Multe plante 93.617 91.819 1.798 c1 C35H30O5N4Mg Diferite alge 96.225 94.456 1.769 c2 C35H28O5N4Mg Diferite alge 95.285 93.516 1.769 d C54H70O6N4Mg Ciano-bacterii 94.596 92.865 1.731 f C55H70O6N4Mg Ciano-bacterii 95.140 93.403 1.7376

a

b

d

f

c1 c2 lipide: asigur energia celulei, constituent de baz al membranei celulare, intr n compoziia hormonilor; se mpart n mai multe categorii, dintre care: acizi grai, fosfolipide, glicerolipide, sfingolipide, , steroli, zaharolipide; exemple: denumire categorie structur OH acid nacid gras dodecanoic O

... Cfosfatidilserina fosfolipide

O O

O O P O O O C

O

NH2 OH

... C O

7

Oacetonglicerol glicerolipide

CH3 O CH3

HOCH2N+

sfingomielina sfingolipide O

O-

P O O HN C ...

OH O

H3C H3C

CH3 CH3

colesterol

sterol

H3C

HO

HO OH HO HOlipida "A" din zaharolipide E. coli

O P OH

O O O O HO O O

P O

O O O O

NH O C11H23 HO HO C11H23 C11H23

O O H27C14 H23C11

NH

O O C11H23

Grupuri funcionale: sunt grupuri specifice de atomi din interiorul moleculelor care sunt responsabile pentru reaciile chimice n care sunt implicate moleculele. Exemple: Clas Structur Grup Exemplu R H Alcani butan: C4H10

Haloalcani Alcooli Eteri Tioli

R X

X = F, Cl, Br, I R OH R' R SH

X OH O SH

iodoetan: C2H5I propanol: C3H7O metoxietan: C3H8O etantiol: C2H6S

R O

8

(H)R Alchene C (H)R'''...

R'(H) C R''(H)... ... metilbenzen (toluen): C7H8 ... ...

C

C

dimetilpropen: C4H8

Arene...

OAldehide

O propanal: C3H6O

R O Cetone RO

O pentanon: C5H10O R'O

Acizi carboxiliciR O OH O O R' O O OH O

acid propanoic: C3H6O2

AnhidrideR

anhidrida propanoic: (C3H5O)2O O O O O R'O

Esteri R

metil etanoat (acetat de metil): C3H6O2 O

Amide

R

N R''

R'NC N

butanamid: C4H9NO

Nitrili Amine

R C N

etannitril: C2H3N

R

N R''

R'

N

trimetilamin: C3H9N

9