Componentii minerali (anorganici): apa si sarurile minerale APA – component esential al materiei vii (90%); poate atinge un

maxim de 98% in cazul fructelor carnoase si un minim de 10-15% pentru semintele in stare de latenta

Exista mai multe fractiuni ale apei in constitutia celulei care au fost puse in evidenta prin deshidratare progresiva utilizand tehnica presarii tesuturilor vii

APA IN EXCES – poate fi indepartata fara a fi afectate metabolismul sau vitalitatea protoplasmei

APA METABOLICA – dupa indepartarea ei este afectat metabolismul dar nu si vitalitatea protoplasmei

APA VITAL NECESARA – prin indepartarea ei este afectata vitalitatea si celula moare

APA REZIDUALA – mai poate fi extrasa prin presare si dupa moartea protoplasmei

APA LEGATA – nu poate fi extrasa prin presare dupa moartea celulei numai la temperaturi ridicate

Este un solvent polar caracterizat prin forte de atractie intermoleculare foarte ridicate

Moleculele de apa tind sa se grupeze intr-o retea tridimensionala formand legaturi de hidrogen

Produce ionizarea electrolitilor si a numerosi compusi organici

Reprezentate de saruri minerale disociate in ioni si solubilizate in spatiile intermicelare ale protoplasmei sau in vacuomul celular

Saruri minerale insolubilecare se depun sub forma de cristale minerale

Combinatii complexe organo-minerale sub forma de oligoelemente (complexe enzimatice, structuri metolo-proteice)

MACROELEMENTE: peste 10-3% : oxigen (70%); carbon (18%); hidrogen (10,5%), azot, fosfor, sulf, potasiu, sodiu, calciu, magneziu, aluminiu, clor

MICROELEMENTE: intre 10-3 si 10-6 % : mangan, fier, cupru, zinc, siliciu, titan, nichel, staniu, brom, fluor, bor

ULTRAMICROELEMENTELE: mai putin de 10-6 % : arsen, molibden, cobalt, iod, plumb, argint, aur

Cu exceptia celor care se volatilizeaza elementele minerale se analizeaza in cenusa rezultata din calcinarea tesuturilor vegetale

Sunt reprezentati de:

- glucide

- lipide

- proteine

- acizi nucleici

- biocatalizatorii

(efectori biochimici)

Substante ale metabolismului primar cu rol structural, functional si energetic

vitamine

enzime

hormoni vegetali

Rol in reglarea metabolismului si in crestere si dezvoltare

Substante ale metabolismului secundar:

- foarte variate- caracteristice unor tesuturi si specii- importante din punct de vedere

farmaceutic- sinteza lor depinde de substantele ce

alcatuiesc metabolismul primar

Exemple: alcaloizi, saponine, taninuri, heterozide, uleiuri volatile

Clasificare:- oze (monozaharide, zaharuri reducatoare)- ozide (elibereaza oze prin hidroliza)

- holozide (elibereaza numai oze)- heterozide (oze+agliconi - genine)

MONOZAHARIDE (oze):- hexoze: glucoza, fructoza, galactoza,

ramnoza- pentoze: arabinoza, xiloza, riboza

ramnoza

galactoza

Holozidele oligozide

poliholozide

Oligozide:- diholozide: - zaharoza

- maltoza

- lactoza

- triholozide: gentianoza, rafinoza

- tetraholozide: stachioza

zaharoza

Maltoza (2 glucoza)

lactoza

stachioza

Poliholozide omogene- amidonul este un poliholozid format dintr-un

numar foarte mare de molecule de α-glucozalegate 1-4 si constituie substanta de rezerva din albumenul semintelor de graminee, din rizomi sautuberculi

- celuloza este o poliholozida formata din molecule de β- glucoza legate tot 1-4 in care douamolecule vecine sunt rasucite cu 180oC sireprezinta constituentul principal al pereteluischeletic

- inulina este un polifructozan format prinpolicondensarea fructozei; se intalneste in organelesubterane ale multor Asteraceae fiind izolatapentru prima data din radacina de iarba mare (Inulahelenium)

amilopectina

amiloza

inulina

Mucilagii

Poliuronide

Hemiceluloze

Pectine

Gume

Contin in molecula lor alaturi de oze un numar mare de acizi uronici si derivati sulfurati, metilati, acetilati

Poliolii rezulta in urma reducerii gruparilor aldehidice sau cetonice ale ozelor sub influenta unei dehidrogenaze (NADP) astfel incat toti atomii de C au cate o functie hidroxil;

exemple: ◦ adonitolul (Adonis vernalis),

◦ manitolul,

◦ sorbitolul (fructele de Rosaceae),

◦ volemitolul (radacina de Primula officinalis)

adonitol

sorbitol

inositol fosfatidilinositol

Glucidele sunt sintetizate de plantele verzi prin fotosinteza

Constituie pentru toate celulele o sursa energetica

Riboza si dezoxiriboza intra in constitutia acizilor nucleici

Polimerii glucidelor sunt:- substante de rezerva (amidon, inulina)- elemente scheletice (celuloza, hemiceluloza,

pectinele)- produsi de secretie (mucilagiile, gumele)

Grup complex de substante, caracterizate prin prezentain molecula lor a unei functii ester a unui acid grassuperior cu diferite tipuri de alcooli.

Comportare chimica:

- insolubile in apa si alcool

- solubile in solventi organici

Clasificare

- lipide simple sunt formate numai din acizi grasi sialcooli

- lipide complexe contin in molecula lor pe langaacizi grasi si alcooli, acid fosforic, glucide, aminoalcooli

Gliceridele sunt triesteri ai glicerolului cu acizi grasi

Ceridele esteri ai unui alcool monovalent (alcool cerilic) cu greutate moleculara ridicata cu acizi grasi

Steridele esteri ai unor alcooli policiclici (steroli) cu acizi grasi

In celula vegetala gliceridele formeaza substante de rezerva sub forma de incluziuni uleioase sau oleosomi

foarte frecvente in:◦ semintele plantelor oleaginoase (floarea soarelui, soia,

dovleac, rapita), ◦ in fructe (maslin) ◦ dar lipsesc in radacini, tulpini, frunze (indicate ca legume

pentru o dieta saraca in lipide)

Celula vegetala se caracterizeaza prin:◦ capacitatea de sinteza a acizilor grasi nesaturati

(polinesaturati) si ◦ prin transformarea lipidelor de rezerva in glucide in timpul

germinarii semintelor

Triesteri ai glicerolului cu acizi grasi In lipidele vegetale (lichide) acizii grasi ce participa

la esterificarea glicerolului sunt acizi grasi nesaturati (cu duble legaturi) in timp ce grasimile animale (solide) sunt formate prin esterificarea glicerolului cu acizi grasi saturati.

Acizi grasi nesaturati: acidul oleic, acidul linoleic, acidul γ-linolenic, acidul arachidonic

Acizi grasi saturati: acidul lauric, acidul miristic, acidul palmitic, acidul stearic

Acizii grasi sunt sintetizati in cloroplaste, foarte bogate in acizi grasi polinesaturati si in desaturaze – enzime ce participa la procesul de desaturare si apoi lipidele se depun in oleosomi

Acidul linoleic Acidul linolenic acidul arachidonic

Esteri ai unor acizi grasi cu numar mare de atomi de carbon (26-30) si monoalcooli cu catena mare liniara

Ex: ceara, prezenta alaturi de cutina in straturile externe protectoare ale frunzelor si fructelor, constituind cuticula dispusa la exteriorul peretelui scheletic al celulelor epidermice.

Stratul de ceara poate depasi cutina si se depune la exterior sub forma de bastonase, solzi (ex: palmierul de ceara), iar la noi in cazul frunzelor de varza, la unele fructe.

Ceridele indeplinesc un rol protector, fiind insolubile in apa si impermeabile

Esteri ai unor acizi grasi cu alcooli policiclici monovalenti cunoscuti sub numele de steroli

Ex de steroli vegetali: sitosterolul, ergosterolul, stigmasterolul, colesterolul

Acizi grasi esentiali: acizi grasi polinesaturati, produsi numai de plante (si unele microorganisme) de unde sunt preluati impreuna cu hrana de catre animale

Cei mai importanti : acidul linoleic, acidul linolenic; din acestia prin intermediul acidului arachidonic se sintetizeaza si prostaglandinele si leucotrienele, mediatori celulari cu rol important in agregarea plachetara

Acizii grasi esentiali intra si in compozitia fosfolipidelor, asigurand fluiditatea membranei celulare

Cele mai importante uleiuri grase vegetale sunt: - folosite in alimentatie: de masline, arahide, floarea

soarelui, rapita- folosite in medicina: de luminita noptii (Oenothera

biennis), de Borrago officinalis

FOSFOLIPIDE

FOSFOAMINOLIPIDE

GLICOLIPIDE

Fosfolipidele

Deriva de la glicerol in care un OH este esterificat cu acidul fosforic, iar ceilalti cu 2 acizi grasi nesaturati

Acidul fosfatidic a fost pus in evidenta la inceput in frunzele de varza in care acidul α-glicerofosforic este esterificat cu 2 acizi grasi diferiti

Deriva de la fosfolipide in care acidul fosforic esteesterificat cu un aminoalcool, cel mai frecventcolina, ansamblul acestora formand lecitina, celmai comun fosfoaminolipid cu rol important in constructia membranelor biologice.

Lecitina prezinta un pol hidrofil reprezentat de colina si acidul fosforic si 2 poli hidrofobireprezentati de acizii grasi si se reprezintaschematic in forma de diapazon.

Lecitina a fost izolata pentru prima data din galbenusul de ou, apoi din semintele de leguminoase (soia)

Alte fosfoaminolipide sunt fosfatidiletanolamina sifosfatidilserina

Reprezinta o combinatie intre lipide si glucide

Ex: fosfatidilinositolul format din: glicerol, 2 acizi grasi si acid fosforic esterificat cu inositol; este un constituent membranar

Sunt substante organice macromoleculare cu rol esential in constructia si functionarea materiei vii

In molecula lor intra elementele: C, H, O, N si S

Se deosebesc holoproteine (prin hidroliza elibereaza

numai aminoacizi)

heteroproteine (prin hidroliza pun in

libertate aminoacizi si substante de alta natura numite grupe prostetice)

Sunt substante rezultate prin policondensarea aminoacizilorprin legaturi peptidice

Aminoacizii sunt unitati structurale ale proteinelor avandformula generala:

H2N CH COOH

R

Care implica cel putin o functie aminica si cel putin una carboxilica

In functie de natura lui R exista 20 de aminoacizi naturali a carorraspandire in speciile de procariote si eucariote este uniforma

Din cei 20 de aminoacizi, dupa codul genetic propriu, se pot constituigame foarte variate de proteine cu structura si functii specifice

Dupa natura radicalului aminoacizii pot fi grupati in aminoacizi: alifatici, sulfurati, hidroxilati, dicarboxilici, diaminici, aromatici, heterociclici

Evolutia a selectionat 20 de aminoacizi numiticonstitutivi

Dintre acestia 8-10 sunt numiti esentiali si nu pot fi sintetizati de animale, care-i preiau din hranavegetala: leucina, izoleucina, valina, treonina, metionina, lizina, fenilalanina, triptofanul si pentruunele specii animale si histidina si arginina

Aminoacizii se sintetizeaza din acizii organiciprintr-un proces de transaminare (ex: alanina din acidul piruvic; acidul aspartic din acidul oxalic, acidul glutamic din acidul cetoglutaric)

Aminoacizii au un caracter amfoter in solutie, in mediu bazic se comporta ca un acid si in mediuacid ca o baza

Legatura peptidica (CO - NH) se stabileste intre functia carboxilica a unui aminoacid si cea aminica a altui aminoacid cu eliminarea unei molecule de apa

Prin condensarea a n aminoacizi (AA) prin legaturi peptidice si eliminarea a (n-1) molecule de apa rezulta polipeptide si proteine in functie de numarul de AA condensati

Clasificarea peptidelor

- 2 AA = dipeptida

- 3 AA = tripeptida

- 4 AA = tetrapeptida

- mai putin de 10 AA = oligopeptide

- 50-60 AA = polipeptide (GM=8-10kD)

- peste 60 AA proteine

Unele oligopeptide exista in stare naturala si reprezintaetape in cursul sintezei saucatabolismului proteinelor

ex: - faloidina – oligopeptidtoxic din ciuperca Amanita phaloides

- glutationul – un tripeptidcu importante functii biologiceformat din glicocol, cisteina siacid glutamic

- alcaloizii din cornulsecarii sunt formati din acid lisergic legat prin legaturapeptidica (CO-NH) de un tripeptid

Proprietatile fizico-chimice si functiile biologice ale proteinelor sunt dependente de natura si numarul AA componenti care creeaza arhitecturi complexe si diverse

Gruparea aminica a primului AA se prezinta in partea stanga a unei proteine numit capat N-terminal, iar gruparea carboxilica in partea dreapta numita capat C-terminal

Proteinele sunt substante amfotere, majoritatea grupelor aminice si carboxilice fiind angajate in legaturi peptidice dar exista si grupari ionizabile reprezentate de capetele N si C terminale precum si cele din radicalii AA hidrofili

Proprietatile proteinelor depind de pH-ul mediului, difera in functie de natura proteinei

Unele sunt solubile in apa, altele numai in prezenta unor saruri, altele la un pH acid sau bazic

Proteinele pot fi izolate si purificate prin diferite procedee ca:◦ gel-filtrare, ◦ ultrafiltrare, ◦ ultracentrifugare, ◦ precipitare izoelectrica

Separarea si identificarea proteinelor se poate realiza prin◦ electroforeza pe gel de poliacrilamida, ◦ focalizare izoelectrica, ◦ cromatografie HPLC

Solubilitatea proteinelor:◦ Majoritatea proteinelor sunt insolubile in alcool in care

precipita; ◦ sunt precipitate si de acizii tari si sarurile neutre si de

catre tanin ◦ si sunt coagulabile la caldura (70oC)

Denaturarea proteinelor reprezinta perturbareastructurii lor cu afectarea proprietatilor lorbiologice;

agentii denaturarii pot fi: ◦ temperatura, ◦ acizii, bazele, oxidantii, unele saruri ale metalelor

grele, ◦ solventii organici

Denaturarea afecteaza structurile secundare, tertiare, cuaternare, deci structura lortridimensionala, actionand asupra legaturilorce mentin aceste structuri dar fara sa afectezestructura primara

Denaturarea poate fi reversibila prin eliminareaagentului cauzant proteina se renatureaza

Renaturarea explica dependenta structuriispatiale de structura primara a proteinelor

Reactia biuretului – albastru-violaceu cu o solutie de CuSO4 in mediu alcalin

Reactia xantoproteica – galben cu HNO3

Cu rectivul Millon – rosu cu azotat mercuric

Functional

Structural

Substante de rezerva – se depun in citoplasma sub forma granulelor de aleurona in semintele de leguminoase

Dupa structura lor:- fibroase (scleroproteine) au o structura

simpla, lineara, sunt insolubila in apa sau solutii saline diluate, cu rol de sustinere intalnite frecvent in regnul animal (unghii, coarne, pene, par)

- globulare de forma sferica intalnite atat la plante cat si la animale, lantul polipeptidic este compact astfel incat AA hidrofobi sunt in interiorul moleculei iar cei hidrofili spre exterior, ca urmare aceste proteine sunt solubile in apa

Dupa greutatea moleculara, caracterul si rolul lor biologic:- gamma globulineprotaminele – mase moleculare mici (2000-

5000), contin un procent ridicat de aminoacizi bazici (arginina), au un caracter bazic, se gasesc in nucleu in combinatie cu ADN

- histonele (GM=5000-7000) se gasesc tot in nucleu si sunt stranslegate de ADN formand impreuna nucleosomii; au un continut ridicat de lizina dar sunt mai putin bazice decat protaminele

- globinele sunt raspandite mai mult in regnul animal avand rolbiologic important; ex: reprezinta partea proteica a hemoglobinei simioglobinei; sunt bogate in histidina si lizina

- prolaminele si glutelinele (GM=30 000-50 000) sunt proteinecaracteristice vegetalelor sunt localizate in albumenul semintelor de graminee; ex: gliadina din grau, hordeina din orz; sunt insolubile in apasi solutii saline solubile in acizi si baze diluate; prolaminele sunt solubilesi in alcool de 70; sunt bogate in acid glutamic si prolina dar sarace in aminoacizi bazici si triptofan

- albuminele si globulinele (GM=70 000-100 000) contin un numarmare si divers de aminoacizi; in apa sunt solubile numai albuminele, sunt precipitate de solutii saturate de saruri neutre; pot fi separate prinelectroforeza in alfa, beta si