mia Note de Curs

  • Published on
    12-Jul-2015

  • View
    193

  • Download
    2

Embed Size (px)

Transcript

<p>dr. ing. ELENA LUCICA NEGUT</p> <p>BIOCHIMIA ALIMENTELORNOTE DE CURS</p> <p>Editura BIOTERRA - 2000 -</p> <p>CUPRINS Biochimia. Notiuni introductive ..4 Substantele care alcatuiesc organismele vii Compozitia elementara si sumara a organismelor.5 Compozitia elementara a organismelor...5 Compozitia sumara a organismelor.6 Substantele minerale ale organismului7 Substante organice plastice ale organismului .. 8 Glucide 8 Clasificarea glucidelor 8 Monozaharide 9 Izomeria monozaharidelor. 9 Proprietatile fizice ale monozaharidelor ..11 Proprietatile chimice ale monozaharidelor...11 Monozaharide naturale14 Oligozaharide..15 Polizaharide.18 Lipide..22 Definitie, clasificare22 Lipide simple 23 Proprietati fizice.24 Proprietati chimice.24 Ceride..25 Steride.26 Protide.27 Consideratii generale, clasificare27 Aminoacizii..28 Proprietati generale ale aminoacizilor29 Proprietati chimice ale aminoacizilor.29 Aminoacizi neproteici.30 Aminoacizi neesentiali si esentiali..30 Identificarea aminoacizilor.. 30 Peptide.31 Proteide31 Substante proteice32 Proprietati fizico -chimice. 33 Proprietati chimice.33 Proprietati biochimice s imunologice34 Clasificarea proteinelor..35 Heteroproteide..38 Substante organice active ale organismului Vitamine..422</p> <p>Nomenclatura si clasificare42 Enzime44 Clasificarea si nomenclatura44 Caracteristicile generale ale enzimelor45 Preparate enzimatice46 Bibliografie48</p> <p>3</p> <p>BIOCHIMIANOTIUNI INTRODUCTIVE</p> <p>Biochimia - stiinta care studiaza procesele chimice si fizico-chimice care au loc in organismele vii, avand rolul sa stabileasca substratul material al fenomenelor vietii. In general, dezvoltarea organismelor este posibila datorita proceselor biochimice care se desfasoara in toate plantele si animalele, in cele mai diferite conditii de mediu. Aceasta influenta pe are o exercita mediul se reflecta atat in structura morfologica, cat si in structura chimica a organismelor. Problemele fundamentale ale biochimiei animale nu trebuiesc rupte de acelea ale biochimiei vegetale si cele ale fiintelor monocelulare. Principiul universal al unitatii naturii sta atat la baza compozitiei chimice a organismelor, cit si a proceselor care se desfasoara continuu, si care inseamna viata insasi. Materia organica se formeaza, se transforma si se degradeaza in orice organism viu (planta, animal sau microorganism); ea nu difera de la un organism la altul prin natura substantelor care o alcatuiesc, care sunt intotdeauna aceleasi sau inrudite, ci difera prin caractere secundare, neesentiale, determinate de proportia si conditiile in care aceasta materie organica se formeaza si se transforma. Din aceasta cauza, lumea foarte diferita a organismelor manifesta, in cea mai mare masura, procese de formare si degradare a materiei vii identice sau asemanatoare, procese care pot varia intre anumite limite, determinand astfel variabilitatea si ereditatea organismelor. Cu toate ca, biochimia vegetala este inrudita cu cea animala si umana, unde exista activitate asemanatoare, totusi la plante fiecare celula are de indeplinit un proces metabolic mult mai complicat fata de animal, la care organele sunt specializate pe diferite functii. Animalul, planta si mediul formeaza o unitate indisolubila si numai in acest fel, comparat si general, biochimia ne arata unitatea materiala a lumii si formele diferite pe care materia le imbraca. Deci, in studiul biochimiei trebuiesc tratate in acelasi timp si problemele fundamentale ale chimiei animale si acelea ale chimiei vegetale, in legatura lor necesara. Biochimia are un rol desosebit si la industrializarea unor materii prime agricole, in vederea obtinerii de produse finite cu randamente bune, de calitate, si in conditii economice de rentabilitate ridicata. Biochimia intervine astfel in obtinerea de materii prime, in desfasurarea unor procese tehnologice, la ambalarea si conservarea produselor finite, la valorificarea deseurilor de fabricatie, etc. In materiile prime agricole si in produsele lor de transformare industriala au loc necontenit procese biochimice, necesare sau daunatoare, determinate de enzime; aceste procese trebuind fi depistate, pentru a fi suprimate sau dirijate. Studiul biochimiei este structurat astfel incat mai intai trebuie sa se cunoasca structura, modul de formare si proprietatile generale ale componentelor materiei organice (biochimia</p> <p>4</p> <p>descriptiva) si apoi studierea transformarilor care sunt comune sau asemanatoare tuturor organismelor precum si cele care sunt proprii fiecarui tip de organism, de organ, de tesut, etc. (biochimia dinamica). Aceasta lucrare este scrisa pentru studentii din domeniile agronomiei, prelucrarii produselor agricole si controlului calitatii materiilor prime, vegetale si animale, cat si a produselor finite industrializate. Biochimia descriptiva studiaza substantele care alcatuiesc organismele vii. Studiul biochimiei descriptive implica: A. Compozitia elementara si sumara a organismelor. B. Substante minerale ale organismelor. C. Substante organice plastice ale organismelor: - glucide - lipide - protide D. Substante organice active ale organismelor: - vitamine - enzime - hormoni - pigmenti E. Produse intermediare si finale de metabolism: - uleiuri eterice, rasini,lignani - lignine - alcaloizi - antibiotice vegetale. 11 Biochimia dinamica studiaza metabolismele substantelor organice care alcatuiese materia vie, si cuprinde: A. Formarea si degradarea glucidelor B. Formarea si degradarea lipidelor C. Formarea si degradarea protidelor D. Interdependenta proceselor metabolice E. Mediul si metabolismul.</p> <p>SUBSTANTELE CARE ALCATUIESC ORGANISMELE VII Chimia biologica descriptiva se ocupa cu studiul substantelor care intra in alcatuirea organismelor (cu structura, proprietatile, sistematica si rolul lor), nu insa si cu modul de formare, de transfoormare si de degradare a acestor substante in organismul viu, care face obiectul biochimiei dinamice sau metabolismului. A. COMPOZITIA ELEMENTARA SI SUMARA A ORGANISMELOR Compozitia elementara a organismelor Fiecare substanta care intra in alcatuirea organismelor vii, are o anumita constitutie chimica, care este caracterizata in primul rand de natura si proportia diferitelor elemente chimice care o compun si in al doilea rand., de modul de aranjare sau de legatura atomilor in molecula. Stabilirea naturii si proportiei elementelor care alcatuiesc diferite substante sau diferite tesuturi se face cu ajutorul analizei elementare.5</p> <p>Cercetarile privind compozitia elementara a materiei vii au evidentiat ca in alcatuirea organismelor vegetale si animale intra in primul rand urmatoarele 12 elemente.. C, H 0, N, S, P, Cl, Ca, Mg, K, Na, si Fe; ele intra in organism in proportie mare (macroelemente) si formeaza 99,0% din masa organismului, din care cauza se numesc si elemente plastice. In afara macroelementelor, in alcatuirea organismului vegetal si animal intra inca un numar mare de elemente chimice, in cantitate mica, sub 1% in total, numite oligoelemente sau microelemente. Dintre acestea trebuiesc mentionate Mo, Cu, Zn, Si, B, Mn, Co, As, F, Br, AI, etc. In organismul viu, aceste elemente chimice se gasesc sub forma diferitelor combinatii in: a) Apa; b) Cateva saruri minerale (cloruri, sulfati, azotati si fosfati de potasiu, calciu, sodiu si magneziu); c) Substante organice plastice (glucide, lipide, protide); d) Substante organice active (enzime sau fermenti, vitamine, hormoni, numerosi pigmenti); e) Produse intermediare si finale de metabolism (esente si rasini, alcaloizi, glicozizi, tanini, antibiotice). Compozitia sumara a organismelor. Tesutul vegetal, ca si tesutul animal este format din apa, care uneori este continuta in cantitate foarte mare, si din materie uscata. Apa este un component nelipsit al organismului; continutul sau variaza insa cu natura, organul si cu varsta fiecarei specii vegetale sau rase animale. Apa apare in tesutul vegetal si animal in 3 forme si anume, ca apa care intra in constitutia chimica a compusilor organici (apa legata), ca apa care asigura starea coloidala a materiei vii protoplasmatice (apa absorbita) si ca apa libera (apa de imbibitie). Apa are in organism un rol multiplu si complex. Ea este dizolvant pentru numeroase substante, servind in acelasi timp si ca agent de transport al acestora in organism. Are rol chimic, provocand numeroase fenome de hidratare, de hidroliza, de oxido-reducere,de sinteza. Ser-veste la mentinerea presiunii osmotice si la reglarea concentratiei ionilor de hidrogen si de hidroxil in organism, constituind un factor important de legatura intre organism si mediu. Determinarea apei in diferite tesuturi sau organe se efectueaza in general prin incalzirea acestora la temperatura de 105oC, adica la o temperatura la care apa libera, ce imbiba tesutul, se poate evapora fara ca materia organica sa se altereze. Prin aceasta operatie , in unele cazuri se pierde insa , si mici cantitati din unele substante ale tesutului, care sunt volatile la aceasta temperatura sau care sunt antrenate de vaporii de apa; acesta fiind cazul uleiurilor eterice, amoniacului, etc. In afara de apa, organismele vii sunt constituite din materie uscata (substanta uscata). Se poate pune in evidenta prezenta substantelor organice si minerale din materia uscata prin incinerarea acesteia la o temperatura de circa 500oC. Prin ardere ea da nastere la substante volatile (C02, H2O, NH3) si la substante fixe (cenusa).</p> <p>6</p> <p>Materia vegetala si animala este deci formata din apa, substante minerale, a caror proportie este in general mica si din substante organice, care constitute principalele componente ale materiei vii. In figura urmatoare este data compozitia chimica generala a organismelor vii. apa ( 60%) Anorganice saruri minerale( 3 5%) Compozitiaa chimica a organismelor protide lipide glucide enzime ARN + ADN enzime vitamine hormoni</p> <p>Rol plastic si energetic Rol catalitic Organice Rol informational Rol de reglare</p> <p>B. SUBSTANTELE MINERALE ALE ORGANISMELOR Combinatiile minerale din organism apar mai ales in stare ionizabila, cum ar fi sarurile de sodiu, potasiu, magneziu, dar si sub forma greu solubila sau de combinatii complexe cu substante organice, de exemplu proteinele, care formeaza cu apa solutii coloidale, Originea substantelor minerale o gasim in apa, pentru organismele care traiesc in mediu acvatic, in sol si in sucul solului pentru plante, si in alimente pentru animale. Apa contine in mod obisnuit cantitati relativ mari de calciu si de magneziu sub forma de bicarbonati; ea contine cantitati apreciabile de sodiu, potasiu, fier si clor. De asemenea, ea aduce organismului si alte elemente, cum ar fi de exemplu iodul. Plantele absorb substantele minerale din solutiile apoase ale solului. La randul lor, plantele, care sunt consumate sub forma de alimente, introduc in organismul animal substantele minerale. Aportul in substante minerale adus de plante este mai mare decat acela adus de alimentele de origine animala; astfel, fructele si mai ales epiderma lor, ca si fainurile, sunt cu mult mai bogate in calciu, magneziu, fier , decat laptele sau carnea . Studiile au aratat ca necesitatile vegetalelor in substante minerale sunt practic aceleasi cu ale animalelor. Aceleasi elemente se dovedesc a fi indispensabile atat vietii plantelor cat si animalelor, inlocuirea unora dintre aceste elemente cu altele nefiind posibila decat in foarte mica masura.</p> <p>7</p> <p>SUBSTANTE ORGANICE PLASTICE ALE ORGANISMELOR</p> <p>GLUCIDE (HIDRATI DE CARBON)</p> <p>Glucidele, numite si zaharuri, sunt o clasa importanta de substante naturale care se intalnesc in toate organismele vii. Cu exceptia unor derivati azotati, glucidele sunt substante ternare , formate din C, H si O. Ele raspund formulei brute Cn(H 2 O)n sau (CH 2O)n, din care cauza au primit si denumirea de hidrati de carbon. Clasificarea glucidelor. Glucidele se impart in doua clase: oze si ozide, dupa caracterul de a se hidroliza.</p> <p>Trioze Tetroze Zaharuri simple (Monozaharide) Pentoze Hexoze Glucide Oligozaharide Zaharuri complexe (Holozide) Glucani Polizaharide Fructani { inulina xiloza glucoza fructoza manoza zaharoza maltoza lactoza Trizaharide { rafinoza Dizaharide Tetrazaharide { stahioza amidon glicogen celuloza { eritroza riboza</p> <p>8</p> <p>0zele, sau monozaharidele, sau zaharurile simple, contin o singura unitate carbonilica (sunt deci nehidrolizabile). Dupa natura gruparii carbonil din molecula, se impart in aldoze si cetoze, iar dupa numarul atomilor de carbon se impart in trioze, tetroze, pentoze, hexoze, heptoze, octoze. 0zidele sunt glucide care pot fi hidrolizate sub actiunea enzimelor sau a acizilor diluati, cu formarea de monozaharide. Glucidele din clasa ozidelor se pot imparti in doua clase holozide si heterozide. Holozidele rezulta din condensarea a doua sau mai multe monozaharide. Dupa numarul moleculelor de monozaharide se pot clasifica in oligozaharide (oligozide) - care contin 2-4 molecule de monozaharide identice sau diferite intre ele, legate covalent, si polizaharide care contin un numar mare de unitati monozaharidice (de ordinul sutelor sau miilor), pe care le pot elibera prin hidroliza. Heterozidele sunt formate din monozaharide si componente neglucidice numite aglicon. Monozaharide Monozaharidele sunt substante cu functiuni mixte, ce contin in molecula o grupare carbonil si mai multe grupari hidroxilice. In functie de natura gruparii carbonilice - aldehidica ( H C = O ) sau cetonica ( &gt; C = O), monozaharidele se impart in aldoze (ex. glucoza) si cetoze (ex. fructoza). Monozaharidele se pot obtine in natura prin biosinteze, in timpul procesului de fotosinteza si prin chimiosinteza. In industrie si in laborator ele se pot obtine prin hidroliza oligozaharidelor si polizaharidelor. De asemenea, se pot obtine prin extractie, din unele materii prime, cum ar fi glucoza care se poate extrage din struguri, sau fructoza din mierea de albine. Monozaharidele pot fi privite ca derivati ai polialcoolilor din care se pot forma prin oxidare. Astfel, prin oxidarea glicerolului se pot obtine doua monozaharide - aldehida glicerica si dioxiacetona - care joaca un rol important in metabolismul celulei vii. In functie de gruparea carbonil, aldehida glicerica este o aldoza, sau mai exact o aldotrioza, lar dioxiacetona - o cetotrioza. lzomeria monozaharidelor lzomerii sunt substante care au aceeasi compozitie, aceeasi formula moleculara, dar au proprietati fizice si chimice diferite determinate de structura moleculara diferita. Monoglucidele sunt compusi care formeaza mai multe tipuri de izomeri. Izomeri datorita gruparii carbonilice. Incepand de la trioze, se intalnesc in cadrul aceleiasi grupe de monoglucide, 4 aldoze si cetoze care se deosebesc unele de altele prin gruparea carbonilica. In cazul triozelor se mentioneaza aldehida glicerica si dihidroxiacetona, iar in cazul hexozelor glucoza si fructoza.</p> <p>9</p> <p>Acest tip de izomerie se numeste izomerie de compensatie functionala, izomerii fiind determinati de natura gruparii carbonilice. Proprietatile fizico-chimice ale...</p>