suport de curs BIOCHIMIE - 2015-2016 (1).pdf

  • Published on
    25-Feb-2018

  • View
    214

  • Download
    0

Embed Size (px)

Transcript

  • 7/25/2019 suport de curs BIOCHIMIE - 2015-2016 (1).pdf

    1/40

    1

    SUPORT DE CURS LA BIOCHIMIE

  • 7/25/2019 suport de curs BIOCHIMIE - 2015-2016 (1).pdf

    2/40

    2

    Scurta introducere in biochimie GHIDUL SUPRAVIETUITORULUI sau CUM SA FII UNFEL DE BEAR GRYLLS IN BIO/CHIMIE :)))

    SUCCES!

    Stari de agregare

    Starile de agregare cunoscute sunt:

    Starea solida;

    Starea lichida; Starea gazoasa; Starea de plasma (regasita in cazuri particulare de presiune si temperatura foarte ridicate;

    e.g. stelele).

    Atomul

    Traditional, un atom este definit ca fiind cea mai mic particul ce caracterizeaz un elementchimic, respectiv este cea mai mic particul dintr-o substan care prin procedee chimiceobinuite nu poate fi fragmentat n alte particule mai simple.

    Fiecare obiect la care va puteti gandi, fiecare fiinta vie apartinand oricarui regn (Monera, Protista,Fungi, Animalia, Plantae), virusurile, apa, solul, rocile, aerul, obiectele cosmice ale Universului

    (stele/sori, planete, asteroizi, meteoriti, etc.) sunt alcatuite substante, aflate in diferite stari deagregare (stare solida, lichida, gazoasa, plasma); toate substantele sunt alcatuite din atomi; prin

    urmare, toate obiectele, vietatile si structurile din Univers sunt alcatuite din atomi.

    Sistemul periodic al elementelor

    Pe masura ce oamenii de stiinta au reusit sa separe tot mai multe substante si descoperit tot mai

    multe elemente chimice care intra in alcatuirea acestora, au observat ca unele elemente seaseamana cu altele putand fi grupate diferit in functie de caracteristicile lor; pe baza calculelormatematice, urmarind legile fizicii si chimiei, Dimitri Mendeleev (urmat de multi alticercetattori) a reusit, in anii 1860, sa clasifice cele cateva elemnte cunoscute pana atunci, in ceeace a fost numit SISTEMUL PERIODIC AL ELEMENTELOR (vezi pagina urmatoare).

    Elementele se afla grupate dupa proprietatile lor fizice si chimice, acest fapt evidentiind meritulsau urias; astfel, dintr-o singura privire in sistemul periodic al elemntelor putem intelege ceproprietati are un element sau altul!

  • 7/25/2019 suport de curs BIOCHIMIE - 2015-2016 (1).pdf

    3/40

  • 7/25/2019 suport de curs BIOCHIMIE - 2015-2016 (1).pdf

    4/40

    4

    Numarul atomic arata cati electroni contine in total, acel element; e.g. hidrogenul 1 unsingur electron; heliul 2doi electroni, litiul 3, trei electroni, si asa mai departe!

    Grupele sunt sirurile verticale de elemnte; exista 8 grupe principale (IA, IIA, , VIIA), restulfiind considerate metale tranzitionale. Foarte important, este faptul ca numarul grupei principale,

    arata cati electroni are fiecare element pe ultimul strat! E.g. litiu grupa IA- 1 electron pe ultimulstrat; fluorul, clorul, iodul, grupa VIIA, 7 electroni pe ultimul strat.

    Perioadele sirurile orizontale, randurile; numrul perioadei arat numrul straturilor ocupate cuelectroni; e.g. sodiul (Na) are 11 electroni, distribuiti pe 3 straturi; litiul are 3 electroni, distribuitipe 2 straturi; oxigenul, are 8 electroni, distribuiti pe 2 straturi.

    Exista si alte informatii foarte importante care pot fi extrase din sistemul periodic, in finctie decomplexiatea grafica a acestuia: masa atomica, starea de agregare, raza atomului, numarul deoxidare, configuratia electronica, electronegativitatea, densitatea fiecarui element, etc.

    Particule subatomice

    In mod obisnuit, particulele subatomice sunt considerate a fi:

    Electronii;Protonii;Neutronii.

    Cercetatorii recunosc in prezent, o serie de alte particule subatomice, care intra in alcatuirea celorenumerate mai sus, sau care le completeaza pe acestea; e.g. quarcuri, neutrino, leptoni, bosoni,fotoni, gluoni.

    Pentru procesele biochimice obisnuite din organism insa, esentiele sunt procesele care implicadinamica celor 3 tipuri de particule subatomice electroni, protoni, neutroni, dar in principalelectronii sunt particulele active.

    O reprezentare simplificat a unui atom de Heliu: Doielectroni (galbeni) nconjoar un nucleu format din doiprotoni (roii) i doi neutroni (verzi).

    Sursa: wikipedia.org

  • 7/25/2019 suport de curs BIOCHIMIE - 2015-2016 (1).pdf

    5/40

    5

    Comportarea chimic a atomilor este datorat interaciunilor dintre electroni. Electronii unuiatom rmn n interiorul unor configuraii electronice fixate, predictibile. Aceste configuraii suntdeterminate de mecanica (cinematica) cuantic a electronilor n potenialul electric al atomului;numrul cuantic principal determin nveliuri electronice particulare cu nivele distincte deenergie. n general, cu ct este mai nalt nivelul de energie, cu att este electronul mai ndeprtat

    de nucleu. Electronii de pe cel mai ndeprtat nveli, numii i electroni de valen, au cea maiputernic influen n comportarea chimic a atomului.Numarul de electroni de pe ultimul strateste cel care da starea stabila sau nu, unui atom. Stri stabile sunt considerate:

    a) dubletul 2 electroni pe ultimul strat (cazul hidrogenului si heliului);

    b) octetul 8 electroni pe ultimul strat (toate celelalte elemente; e.g. clor, oxigen, fosfor).

    Prin stabilirea regulilor fizice si chimice, atomii se grupeaza adesea in molecule; moleculele pot

    contine fie numai atomi ai aceluiasi element (e.g. azotul N 2), fie atomi din elemente diferite(e.g. acidul clorhidric HCl).

    Clorura de sodiu (sarea de bucatarie) configuratiaelectronica a moleculei

    Sursa: wikipedia.org

    Apaconfiguratia electronica a moleculei

    Sursa: wikipedia.org

    Azotul atmosferic (N2) configuratia electronica amoleculei

    Sursa: wikipedia.org

  • 7/25/2019 suport de curs BIOCHIMIE - 2015-2016 (1).pdf

    6/40

    6

    Anioni si cationi

    Un ion este un atom care are o sarcin electric nenul. Un atom neutru din punct de vedereelectric are un numr de electroni egal cu numrul de protoni din nucleu, i se poate ioniza prinschimbarea acestui echilibru. Astfel:

    dac pierde unul sau mai muli electroni devine un ion pozitiv, numit i cation pentru ceste atras de catod (electrodul negativ);

    exemple de ioni pozitivi: Mg 2+ (atomul acestui element, pierde 2 electroni), K + (in acest caz,

    atomul elementului potasiu a pierdut un electron);

    dac primete unul sau mai muli electroni devine un ion negativ, numit i anioni pentruc este atras de anod (electrodul pozitiv);

    exemple de ioni negativi: Cl (atomul elementului clor, primeste un electron), gruparea OH

    (hidrogenul cedeaza un electron, dar oxigenul primeste 2, deoarece are doar 6 electroni pe ultimulstrat).

    Clorura de sodiu (sarea debucatarie) transferul electronicde la sodiu la clor si realizareamoleculei NaCl

    Sursa: wikipedia.org

  • 7/25/2019 suport de curs BIOCHIMIE - 2015-2016 (1).pdf

    7/40

    7

    Ionii se pot gsi n soluii obinute prin dizolvarea unor substane n solveni sau sub forma unuigaz care conine particule ncrcate electric. n acest din urm caz mediul ionizat se numeteplasm i ntruct are proprieti diferite de cele ale solidelor, lichidelor i gazelor este considerat

    a reprezenta o a patra stare de agregare a materiei (atentie, a nu se confunda cu plasma sangvina,lichid fiziologic studiat ce apartine starii lichide!).

    Informatii mai diversificate si mai detaliate, gasiti in orice manual de chimie pentru clasele a VII-a pana la a X-a! Nu ezitati sa adresati intrebari atunci cand aveti curiozitati sau doriti sa intelegetisau sa aprofundati mai bine materia!

    Banc Un ion negativ intra intr-un bar si ii cere barmanului o bere. Barmanul il vede suparat, necajit, il

    serveste si il intreaba:

    - Ce s-a intamplat, mai, ionule negativ, ce-i cu tine de esti asa de suparat?

    Ionul ii raspunde fara prea mult entuziasm:

    - Sunt pozitiv!

  • 7/25/2019 suport de curs BIOCHIMIE - 2015-2016 (1).pdf

    8/40

    8

    COMPONENTELE MATERIEI VII

    Bioelemente elemente chimice care se regasesc intotdeauna in materia vie. Biomolecule:

    - organice: proteine, glucide, lipide, vitamine, enzime;- anorganice : apa si sarurile minerale .

    Bioelementele

    21 de elemente chimice care se regasesc intotdeauna in materia vie;

    Sunt impartite in 3 grupe, in functie de abundenta lor in organismele vii:Grupa I : elemente abundente: C, H, O i N;Grupa II : elemente puin abundente : Na, Mg, P, S, Cl, Ca, K;Grupa III : elemente rare : Si, B, Fe, Cu, Mn, Zn, Va, I, Ni, Co.

    CARBONUL simbol chimic C

    Pozitie centrala in sistemul periodic; Configuratie electronica ce ii permite sa realizeze combinatii cu toate celelalte elemente; Joaca un rol central in compozitia materiei vii; Carbonul se regsete n fiecare molecul organic a corpului uman, ct i n plmnii ca

    un produs rezidual al respiraiei, dioxidul de carbon. El este de obicei ingerat din alimentele care sunt consumate.

    OXIGENUL simbol chimic O Reprezint 65% din masa corpului. Atomii de oxigen sunt prezeni n ap, aceasta reprezentnd 65-90% din masa fiecrei

    celule a corpului uman (media 70%). Oxigenul se mai regsete in plmnii i n snge fiind esenial respiraiei. 20% din aerul

    respirat este oxigen.

    Un adult n repaus inhaleaz ntre 1.8 i 2.4 grame de oxigen pe minut. ntreaga omenire ndecursul unui an inhaleaz peste 6 miliarde de tone de oxigen.

    HIDROGENUL simbol chimic Ho Reprezint 10% din masa corpului.o Ca i oxigenul, acesta se regsete n fiecare molecul de ap din organism, ct i n

    muli ali compui care alcatuiesc diferite esuturi.o

    El se leag, n mare parte,de carbon si de nitrogen, fcnd parte din aproape fiecaremolecul din organism: ADN, proteine, grasimi, glucide.

    o Legtura de hidrogen ce se formeaz ntre atomii ce mprtesc hidrogen este unadintre cele mai importante interaciuni, determinnd moleculele biologice s secomporte aa cum o fac ele n mod normal.

    o Acidul clorhidric (HCl), este folosit de procesul de digestie pentru a dizolva mncareadin stomac, astfel ca organismul s o proceseze mai departe.

  • 7/25/2019 suport de curs BIOCHIMIE - 2015-2016 (1).pdf

    9/40

    9

    AZOTUL simbol chimic NReprezint 3% din masa corpului.Se regsete n proteine, acizi nucleici i n compui organici.Nitrogenul n form gazoas se regsete in plamnii fiind abundent n atmosfer, 78%din aerul respirat fiind nitrogen, iar 21%, oxigen.

    Acizii nucleici sunt molecule biologice esentiale vieii, incluznd ADN-ul i ARN-ul.mpreun cu proteinele, acizii nucleici formeaz cele mai importante macrocelule, care seregsesc din abunden n toate lucrurile vii, unde funcioneaz n codarea, transmiterea iexprimarea informaiei genetice.

    CALCIUL simbol chimic Ca Reprezint 1.5% din masa corpului. Calciul este principalul component al sistemul osos i al dinilor. Prezent i n sistemul nervos, muscular, i n snge, unde este necesar bunei funcionri a

    membranelor, reglarea contraciilor musculare, coagularea sngelui i trimiteriiimpulsurilor nervoase.

    FOSFORUL simbol chimic PReprezint 1% din masa corpului.Se regsete in nucleul fiecrei celule a organismului, inclusiv n celulele albe din snge.El face parte din acizii nucleici;Fosforul este ncorporat n oase, combinat cu alte elemente ca fierul, potasiul, sodiul,magneziul si calciul. Este necesar funciilor sexuale si de reproducere, creterii muchilori de a furniza substane nutritive nervilor.

    POTASIUL simbol chimic KReprezint 0.25% din masa corpului.Se regseten muchi i n sistemul nervos.El este important pentru o buna funcionare a membranei, impulsurilor nervoase sicontraciilor musculare.

    SULFUL simbol chimic SReprezint 0.25% din masa corpului.Se gasete n muli aminoacizi, n vitamina B1 i vitamina B7.Este necesar proceselor de dezvoltare si neurologice, pentru sinteza colagenului,detoxifiere, creterii circulaiei sngelui, diminuarii crampelor i a durerilor de spate,reducerii inflamati ilor, ajutrii vindecrii muchiilor, stimulrii fluxului de bil, reglriifunciei inimii si creierului, lubrifierii ncheieturilor, etc

    SODIUL simbol chimic NaReprezint 0.15% din masa corpului.Sodiul este important pentru buna funcionare a nervilor i a sistemului muscular.

  • 7/25/2019 suport de curs BIOCHIMIE - 2015-2016 (1).pdf

    10/40

    10

    El este excretat prin transpiraie si stocat n pereii stomacului, articulaiilor i a veziciibiliare. Ajut la prevenirea coagulrii sngelui, este important n buna funcionare amembranei, a impulsurilor nervoase, contraciilor musculare.Lucreaz cu sistemul tampon bicarbonat la nivelul tractului degestiv pentru a preveniarderea pereiilor stomacului de acidul clorhidric i ajut la reinerea calciului si

    colesterolului lichid n organism.APA! ATENIE! APA NU ESTE UN ELEMENT CHIMIC, CI O MOLECULA FORMATADIN 2 ELEMENTE: OXIGEN SI HIDROGEN H2O ! Cel mai important lichid pentru viata; Principalul constituent al organismelor vii;

    Ia parte la organizarea structurala a sistemelor biologice; Are capacitate calorica mare: isi pastreaza temperatura constanta un timp indelungat; Are o caldura de 2740 C. Contribuie la formarea structurilor celulare; Este mediul in care au loc diverse reactii biochimice (hidroliza, hidratare, deshidratare

    etc)

    Transportul substantelor nutritive la tesuturi si celule; Reglarea temperaturii corpului;

    Clasificarea apei n organism:

    Dupa locul unde se gaseste in raport cu celulele: intracelulara; extracelulara; Dupa distributia in tesuturi: tisulara si cavitara; Dpdv chimic: legata (de alte structuri moleculare) si libera; Dupa provenienta: endogena si exogena

    SARURILE MINERALE reprezint adesea elemente chimice ca atare, dar aflate n stare ionica

    In proportie de 3-5 % in organism, si au rol in dezvoltarea organismelor prin participareala procesele metabolice;

    K+, Ca2+, Mg2+, Fe3+, etc;

    KEEP CALM,

    BE COOL

    AND

    STUDY FOR

    EXAMS

  • 7/25/2019 suport de curs BIOCHIMIE - 2015-2016 (1).pdf

    11/40

    11

    METABOLISMUL

    Organismul este un sistem deschis care face schimb de substan i energie cu mediulextern. Acest schimb permanent se numete metabolism.

    Metabolismul ncepe odat cu ingestia alimentelor i sfrete cu excreia produilorneutilizabili. El se desfoar n trei etape:

    digestiv;celular;excretorie.

    Legtura dintre aceste etape o asigur sngele i circulaia acestuia.

    n etapa digestiv, sub aciunea unor enzime specifice (lipaze, amilaze, proteaze etc.), are locfragmentarea hidrolitic a macromoleculelor organice din alimente i transformarea lor nmolecule simple, fr specificitate, absorbabile ( glucoz, acizi grai, glicerin, aminoacizi ).

    n etapa celular, principiile alimentare sufer numeroase transformri. Totalitateatransformrilor biochimice care au loca la nivel celular reprezint metabolismul intermediar.Deci, metabolismul intermediar reprezint schimbul de substane i energie dintre celul imediul intern. Reaciile metabolice din celule sunt de dou feluri: reacii anabolice, de sintez aunor constituieni celulari sau de rezerv, i reacii catabolice, de scindare a substanelor pn laprodui finali neutilizabili (ap, dioxid de carbon, substane azotate simple).

    Prin reacii anabolice are loc rennoirea permanent a structurilor celulare uzate, suntsintetizate o serie de substane active ( enzime, hormoni ), este asigurat creterea i nmulirea

    celulelor, precum i ncrcarea lor cu material nutritiv de rezerv.

    Reaciile catabolice genereaz energie. Ele se desfoar n dou faze succesive. ntr-o primfaz are loc metabolizarea incomplet, pe ci specifice, a substanelor nutritive, pn la stadiul deacetil coenzim A i acid oxaloacetic, produi intermediari comuni glucidelor, lipidelor iproteinelor. n aceast faz se elibereaz o cantitate...