võimsaid nukleofiile neutraalse pH juuures. Ensüüme mis seovad metalli tugevalt ja vajavad neid stabiilse natiivse komformatsiooni säilitamiseks nimetatakse metalloensüümideks. Ensüüme mis seovad metalle nõrgalt ning ainult katalüütilise tsükli käigus nimetatakse metall- aktiveeritud ensüümideks. 4. Näiteid erinevate ensüümide katalüüsimehhanismidest: aspartaat-proteaasid, lüsotsüüm. Aspartaat-proteaasid · Sisaldavad kahte Asp jääki aktiivtsentris · Aktiivsed happelises keskkonnas · Lõikavad peptiidsidet eelistatult kahe hüdrofoobse jäägi vahelt · Kaks Asp jäätik töötavad koos üldiste hape-alus katalüsaatoritena · Ühel Asp jägil on madal pKa, teisel kõrge pKa · Deprotoneeritud Asp toimib nagu üldine alus, võttes vastu HOH prootoni ning moodustades OH- Siirdeseisundi · Teine Asp (üldine hape) võtab vastu prootoni, soodustades tetraeedrilise vaheühendi
dehüdrogenaas elektrostaatiline katalüüs, redoksreaktsioonid Mn Histidiini ammoniaak Tõmbab elektrone enda poole lüaas · kaudselt ATP- Co Glutamaadi mutaas Co on osaks koensüümist kobalamiin Magneesium kompleks Ni Ureaas Esineb aktiivtsentris Mo Ksantiini oksüdaas Oksüdeerimine-redutseerimine V Nitraadi reduktaas Oksüdeerimine-redutseerimine Metallid on olulised Se Glutatiooni Asendab ühes tsüsteiinijäägis mikroelemendid peroksüdaas väävliaatomit Mittevalgulised biokatalüsaatorid: ribosüümid Ribonukleaas P katalüüsib tRNA eellasmolekuli hüdrolüüsi spetsiifilise koha pealt, moodustub
ensüümiga, kuid ensüüm-inhibiitor-substraadi kompleks ei konverteeru produktiks. Vmax väärtus langeb, kuid Km väärtus ei muutu kuna inhibiitor vähendab funktsionaalse ensüümi kontsentratsiooni. 6.3 Tooge üks ensüümkatalüüsi pöördumatu inhibitsiooni näide. Mõned fosfoorgaanilised ühendid seostuvad pöördumaltult seriini hüdroksüülrühmaga ja inhibeerivad pöördumatult ensüüme, mille aktiivtsentris on seriin, näit.: Närvigaas DIPF reageerib pöördumult atsetüülkoliinesteraasi aktiivtsentri seriini jäägiga. Jodoatseetamiid seostub pöördumatult tsüsteiini tioolrühmaga: Penitsilliin seostub glükopeptiidi transpeptidaasi aktiivtsentris asuva seriini hüdroksüülrühmaga, takistades bakterite seinte moodustamist ning blokeerides bakterite kasvu. 6.4 Kirjeldage transition state analoogide inhibitsiooni põhimõtet.
Ensüümreaktsiooni toimumiseks peab E siduma ja muundama ühendit (substraadi, S). Ensüümmolekulil on selleks vastav aktiivtsenter. Aktiivtsenter seob spetsiifiliselt S-di ja teostab tema katalüüsi produktiks (P). · substraadiga kontakteeruvad aktiivtsentri AH-jääkide katalüütilised rühmad, mis muundavadki S-di. · Liitensüümides on aktiivtsentris ko koensüüm või muu kofaktor · substraat fikseeritakse katalüüsiks vajalikku asendisse paljude sidemetega · aktiivtsentri lõplik ruumiline formeerumine toimub substraadimoekuli lähenemisel: S ja E komplementarsuse alusel muudetakse aktiivtsenter S-le sobivaks isosteeriline regulatsioon substraadi poolt. · S ja E interaktsioonil muutub ensüümi konformatsioon: S-di ja aktiivtsentri katalüütiliste rühmade
· Konkureeriv inhibiitor (max kiirus jääb samaks) · Mittekonkureeriv inhibiitor (max kiirus väheneb) Võtmeensüüm- määrab ära reaktsioonide jada (ainevahetusraja) effektiivsuse/ intensiivsuse Isoensüümid- erinevad valgud, mis katalüüsivad samu reaktsioone ühe ja sama substraadiga (geneetilise päritoluga)- aitavad täpselt diagnoosida. ENSÜÜMIDE AKTIIVTSENTRID · Ensüümi aktiivtsenter on ensüümi pinnaala, mis seob substraadi (ja kofaktori selle olemasolul): · Aktiivtsentris asuvad aminohappejäägid, mis loovad substraadiga nõrku sidemeid (vesiniksidemed, hüdrofoobsed ja elektrostaatilised vastaktoimed), harva esinevad kovalentsed või kooperatiivsed sidemed · Neid aminohappejääke kutsutakse katalüütilisteks rühmadeks · Aktiivtsentril on kaks põhilist rolli: · Siduv roll: seob endaga substraadi · Katalüütiline roll: muudab substraadi produktiks · Kui substraat on muundatud produktiks, eemaldub see ensüümi
Ensüümide inhibiitorid, inhibeermise tüübid, nende analüüs. Ensüümide inhibiitorid on vahendid, mis madaldavad reaktsooni kiirust (võimaldades neid paremini kontrollida). Nad moodustavad ensüümiga kovalentse sideme (pöördumatud) või mittekovalentse sideme (pöörduvad). Pöörduva inhibeerimise tüübid: - konkurentne: inhibiitor seondub ainult E, mitte ES kompleksiga ehk I ja S konkureerivad sama sidumistsentri pärast aktiivtsentris - mittekonkurentne: inhibiitor seondub mõlemaga nii E kui ka ES kompleksiga (I sidumine ensüümile ei mõjuta S sidumist, kuna neil on erinevad sidumistsentrid. Inhibiitor ei mõjuta Km- i, kuid vähendab Vmax väärtust) - ebakonkurentne: inhib. seondub ainult ES kompleksiga (hüpoteetiline) Esineb ka segatüüpi mittekonkurentne inhibeerimine ehk inhibiitori sidumine ensüümile mõjutab aine sidumist ensüümi poolt (muutuvad nii Km kui Vmax väärtused)
süsihappeks – CO2 eemaldamine kudedest, transport verega kopsudesse ja organismist väljutamine) Aktiivtsenter- piirkond, millel on võime siduda substraadi molekuli ensüümiga ning mis omab katalüütilist toimet. Ruumiline komponent, mis moodustub lähestikku paiknevate aminohappejääkide külgahelatest. NB! Ruumiline lähedus, mitte keemiline! Aminohappejäägid jagatakse nelja kategooriasse: Siduvad aminohappejäägid -> paiknevad aktiivtsentris ja funktsioon on substraadi molekuli sidumine Katalüütilised aminohappejäägid -> paiknevad aktiivstsentris, avaldavad katalüütilist toimet Struktuuri säilitavad ahj -> tagavad valgu tertsiaare (v kvaternaarse) struktuuri , seega ka aktiivtsentri formeerumise ja püsimise Väheolulise ahj -> paiknevad nt ruumilise struktuuri pinnal, suht mõttetud Liitensüümide puhul kuulub molekuli koostisesse ka teatav mittevalguline komponent
le (kõrvalefektid). Antipsühhootilise ravim. - - - Valgu (ensüümi substraadi või inhibiitori ning retseptori ligandi sidumistsentri) struktuurist lähtuv ravimidisain - Looduslike inhibiitorite najal. - ACE inhibiitorit vaja, blokkida angiotensiin II süntees, mis kutsub esile vererõhu tõusu. - Inhibiitor annab vajalikud sidemed aktiivtsentriga. Peptiidside aga puudub ja ensüüm jääb inhibeerituks, kuni inhibiitor asub aktiivtsentris. - Aktiivtsentris sisalduvad Zn2+ aatom ja arginiin; - Eeldati, et inhibiitoris peaks olema suktsiinhappe element; - Vastavalt ensümaatilisele reaktsioonile eeldati, et inhibiitor peaks sisaldama aminohapet; - Suktsinüül proliin valiti kuna ACE teadaolevas inhibiitoris – teprotiidis on terminaalne aminohape proliin ja suktsiinhappe derivaat oli analoogse ensüümi - karboksüpeptidaasi inhibiitor. - Suktsinüül proliin omas tõepoolest inhibeerivat toimet. Seega eeldati, et
Kümotrüpsiini katalüütiline triaad Asp 102, His 57 ja Ser 195 Seriin proteaasid erinevad substraadi spetsiifilisuse poolest · trüpsiin positiivse laenguga aminohappejääkide (Arg, Lys) kõrvalt · kümotrüpsiin hüdrofoobsete aromaatsete aminohappejääkide (Phe) kõrvalt Kümotrüpsiin Substraadi polüpeptiidahel seostub vao kujulisse aktiivtsentrisse järjestusest mittesõltuvalt Spetsiifilisuse määrab aktiivtsentris paiknev õnarus ehk "tasku" · Trüpsiin kitsas ja pikk, põhjas paikneb negatiivne laeng · Kümotrüpsiin lühike, lai, hüdrofoobne Kümotrüpsiin ensüümid kasutavad mitut katalüüsi mehhanismi korraga Ser 195 nukleofiil His 57 üldine happe-aluse
Biomolekulised on lämmastik süsiniku-skeletti täiendav, mitmekesistav ja reaktiivsust tõstev element. Fosfor Fosfor osaleb makroergiliste sidemete moodustamises, teda leidub nukleiinhapetes, fosfolipiidides, mitmetes koensüümides. Väävel Rohkesti naha, küünte ja juuste valkudes. Biomolekulides leidub ta aminohapete, glutatiooni, koensüüm A, vitamiinide B1 ja H, hepariini koostises. SH rühm on tihti ensüümide aktiivtsentris. Makrobioelemendid Kaltsium levinuim makrobiogeenne element kehas, ligikaudu 99% asub luudes ja hammastes. Osaleb vere hüübimisprotsessis, lihaskontraktsioonis, neurotransmissioonis, ensüümide aktiveerimises, vitamiini D- metabolismis, signaal-ülekandes, v.ere osmootse rõhu tagamises. Naatrium ja kaalium Naatrium asub valdavalt rakuväliselt Na-pump, mis eemaldab rakutalitluses rakku toodud liigse naatriumi rakust
Translatsioon. Geneetilise koodi olemus ja lühiiseloomustus. Geen, genoom. 6. Ensüümid. Ensüümid kui bioloogilised katalüsaatorid, nende valguline ehitus, toime biokeemiliste reaktsioonide kulgemise kiirusele ja suunale. Aktivatsioonienergia alandamine kui ensüümide toimimise pôhiline printsiip. Ensüümi ja substraadi ning ensüümi ja produkti komplekside teke ja lagunemine ensüümide poolt katalüüsitavates reaktsioonides. Aktiivtsentri môiste, siduv ja katalüütiline keskus aktiivtsentris. Koensüüm. Ensüümi kontsentratsioon, substraadi kontsentratsioon, pH, temperatuur kui ensüümi aktiivsust môjutavad tegurid. Inhibiitorid. Aktivaatorid. Allosteerilised ensüümid. Ensüümide spetsiifilisus. Ensüümide klassid - oksüdoreduktaasid, transferaasid, hüdrolaasid, lüaasid, isomeraasid, ligaasid. 7. Vitamiinid. Vitamiinid - ainevahetuse regulatsioonis osalevad ühendid, toidu hädavajalikud komponendid, nende ligikaudne ööpäevane vajadus.
Baasalkoholiks on glütserool.Põhiliseks esindajaks letsitiin. Sfingolipiidid (nt. aju koostises) baasalkoholiks sfingosiin. Tsüklilised lipiidid - nende baasalkoholiks on tsüklilised alkoholid steroolid (nt. kolesterool) 33. Lipiidide biofunktsioonid - Energeetiline funktsioon, struktuurne funktsioon, kaitsefunktsioon, lahusti funktsioon, varuained. 34. Ensüüm - Endogeenne bioaktiivne aine. 35. Ensüümi toimemehhanism - Katalüüs toimub ensüümi pinnal aktiivtsentris. Aktiivtsenter ja substraadi molekul peavad olema komplementaarsed. 36. Ensüümidele iseloomulik- Enamus ensüümidest on valgud. Omab reguleerivat toimet ainevahetusele. 37. Ensüümi Klassifitsioon - Oksüdoreduktaasid, transferaasid, hüdrolaasid, lüaasid, isomeraasid, ligaasid. 38. Markerensüümid - Ensüümid, mis on olulised haiguste kindlakstegemisel. 39. Hormoon on organismis tekkiv substants, mis edastab signaali mingi muutuse tekitamiseks rakus ehk
Nimetuse saavad ensüümid substraadi ja katalüüsitava reaktsiooni järgi ning lõppu lisatakse liides aas (peptiidi hüdrolaas). Kasutatakse ka triviaalnimetusi (pepsiin). 3. ES (ensüüm-substraat) kompleks ja selle formeerumist kirjeldavad molekulaarsed mudelid. E ja S vahelised interaktsioonid. Ensüüm seob substraadi aktiivtsentrisse. Aktiivtsenter valgu piirkond, mis seob substraadi ja vajadusel kofaktori. Reagendid viiakse aktiivtsentris siirdeolekusse. 1. Nõgu või õnarus ensüümi pinnal 2. Väike osa kogu ensüümist 3. Unikaalne mikrokeskkond 4. S seotakse nõrkade jõududega 5. Spetsiifilisuse tagab kindel aktiivtsentri aatomite paigutus. Eristatakse kahte molekulaarse äratundmise mudelit: ,,Lukk ja võti" ,,Indutseeritud sobivus" (ensüüm võtab substraadi kuju) 4. Reaktsiooni G ja G* tähendus. Mittekatalüütilise ja katalüütilise reaktsiooni energiadiagrammid ja G* väärtuste võrdlus.
Zn on seotud ensüümiga kahe tsüsteiini jäägi ja ühe histidiiniga. Substraadi sidumine toob enesega kaasa konformatsioonilise muutuse ensüümi struktuuris, mis eemaldab vee molekulid aktiivtsentrist ja paigutab substraadid katalüüsi toimumiseks vajalikku positsiooni. Zn aatom seob koordinatiivse sidemega ka substraadi hapniku aatomi, stabiliseerides katalüüsi käigus tekkiva negatiivse laengu (alkoholi hüdroksüüli pKa väheneb aktiivtsentris umbes 14-lt kuni 6.4-ni). Ensüümi His51 seob kaudsel teel prootoni alkoholi molekuli koosseisust. See protsess sisaldab endas prootoni ülekande ahelat, mis koosneb järgmistest etappidest. 1. Prootoni eemaldamine His poolt NAD+ riboosilt 2. NAD+ riboosi poolt prootoni eemaldamine Ser48-lt , 3. Ser48 poolt prootoni eemaldamine substraadiks olevalt alkoholilt. Järgnevalt osutub võimalikuks substraadi koosseisust hüdriidioni sidumine nikotiinamiidi tsükliga, tekivad NADH ja aldehüüd
Substraat seotakse ensüümi aktiivtsentrisse nõrkade jõudude toimel - H-sidemed - van der Waalsi interaktsioonid - ioonsed sidemed - hüdrofoobsed interaktsioonid Ensüümid alandavad aktivatsiooni vaba-energiat (G ±), kuna seovad siirdeseisundis substraati (X ± ) tugevamini kui lähteolekus substraati. Ensüümide toime molekulaarse mehhanismi mudelid * luku-võtme mudel (E aktiivtsenter = lukk, S = võti). * indutseeritud sobivuse mudel (S kutsub E aktiivtsentris esile konformatsiooni muutusi, tänu millele tekibki ES kompleks). SIIRDESEISUND on reaktsioonikoordinaadi kõrgeim punkt, substraadi molekuli aktiveeritud vorm, milles ta reaktsiooni siseneb. G - reaktsiooni vabaenergia muut, mis sõltub reaktsiooni tasakaalukonstandi Keq väärtusest G - reaktsiooni aktivatsioonienergia muut, mis sõltub reaktsiooni kiiruskonstandist k
kulgemise keskseks liiniks siiski ensüümi-substraadi ja ensüümi-produkti komplekside teke ja lagunemine selle käigus. E + S ↔ ES ↔ EI ↔ EP ↔ E + P Seega moodustub esmalt ensüümi ja substraadi kompleks. Ensüümi-substraadi kompleks muundub algselt üleminekukompleksiks ning seejärel ensüümi ja produkti kompleksiks, mis dissotsieerum ensüümiks ja produktiks. 4. Aktiivtsentri mõiste, siduv ja katalüütiline keskus aktiivtsentris: Aktiivtsenter kujutab endast valgu tertsiaar- või kvaternaarstruktuuri ruumilist komponenti, mis lihtensüümi puhul moodustub ensüümvalgu molekuli kuuluvate lähestikku paiknevate aminohappejääkide külgahelatest. Liitensüümide puhul osaleb aktiivtsentri formeerumisel ka kofaktor või koensüüm. Tulenevalt aktiivtsentri konseptsioonist võib ensüümvalgu koostisse kuuluvad aminohappejäägid jagada nelja kategooriasse: 1) Siduvad aminohappejäägid
Kirjutage glükogeeni fosforülaasi, transferaasi ja -1.6-glükosidaasi (hargnemisi kõrvaldav ensüüm) reaktsiooniskeemid. 5. Võrrelge fosfoglükomutaasi ja fosfoglütseromutaasi reaktsioonide mehhanisme. Fosforülaasi toimel tekkinud glükoos-1-fosfaat konverteeritakse glükoos-6-fosfaadiks fosfoglükomutaasi reaktsioonis. See ensüüm nagu ka fosfoglütseraadi mutaas sisaldab fosforüülitud aminohappe jääki aktiivtsentris. Fosfoglükomutaasil on fosforüülitud jäägiks Ser. Fosfoglükomutaasi protsess on täielikult pöörduv. 6. Selgitage millise olulise funktsiooniga on maksas glükoos 6-fosfataas ning millised tagajärjed on meie organismi metabolismile selle ensüümi puudumine lihastes ja ajus. Eemaldab fosfaadi. Sellega on võimalik tekkinud glükoosi transport vere kaudu teistesse kudedesse.
elektriliseks signaaliks? Üheks võimaluseks on mediaatorite ehk nn vahendajate kasutamine. Teadusliku uurimise, eksperimentide tulemuste tagajärjel on sobivaks mediaatoriks peetud nt ferrotseeni (R.Blonder, Belmonte Science Laboratories Centre, The Hebrew University of Jerusalem). See ühend suudab ühtaegu nii oksüdeerida (elektrone loovutada), kui redutseeruda (elektrone liita). Seega ferrotseen vahendab ensüümi (GOx) aktiivtsentris toimuvat elektroodile, ise oksüdeerudes ja redutseerudes: a) Glükoos + ensüüm (oksüdeeritud vorm) glükoonhape + ensüüm (redutseeritud) b) Ensüüm (red.) + mediaator (ferrotseen, oks.) ensüüm (oks.) + mediaator (red.) c) Mediaator (red.) mediaator (oks.) + e - Pangem tähele, et ensüüm GOx ei suuda "tööle asuda" redutseeritud vormis, ta vajab taastumist. Antud juhul võimaldab seda mediaator, mis liidab "liigsed" elektronid (taastades ensüümi "töövõime").
termofiilsete bakterite ensüümid 85°C juures on kõrge aktiivsusega. Ensüümireaktsioonide inhibeerimine Pöördumatud inhibiitorid interakteeruvad ensüümiga läbi kovalentsete sidemete E + I EI Pöörduvad inhibiitorid interakteeruvad ensüümiga läbi mittekovalentsete sidemete E + I EI Pöörduva inhibeerimise tüübid: Konkurentne inhibeerimine inhibiitor (I) seondub ainult E, mitte ES kompleksiga I ja S kokureerivad sama sidumistsentri pärast aktiivtsentris. Kui [S] on lõpmatult suur (1 / [S] = 0) siis inhibiitori lisamine reaktsiooni Vmax ei mõjuta. Mittekonkurentne inhibeerimine inhibiitor (I) seondub kas E või ES kompleksiks ,,puhas" mittekonkurentne inhibeerimine I sidumine ensüümile ei mõjuta S sidumist, kuna nendel on
RNA ahel võis toimida pinnana (šabloonina), mis sidus sobivaid aminohappeid oma pinnale nii kauaks, et sai toimuda sideme teke aminohapete vahele. Nii võisid moodustuda kindla aminohappelise järjestusega peptiidid. Peptiidsideme aminohapete vahele võis sünteesida ka RNA. Ribosoomi RNAde uurimine on näidanud, et nende roll valgusünteesil ei ole kindlasti mitte ainult struktuurne, vaid et nad osalevad ka reaalses katalüüsis – näiteks peptiidsideme sünteesis. Ribosoomi aktiivtsentris (P- ja A-sait) sisuliselt valke pole ja peptiidsideme sünteesi kahe aminohappe vahele katalüüsib RNA mitte valk!. NB! Erinevalt DNAst, on RNA-l ka fenotüüp. Ta moodustab järjestusest sõltuvalt Mikrobioloogia sekundaarstruktuure I 2017 (linge jne). Selline ruumiline (3D) molekul saab spetsiifiliselt seostuda teiste RNA elu hüpotees 1) Abiootiliselt sünteesitakse ribonukleotiididest RNA ahelad ja
· Somatostatiin, GRH, ACTH, FSH; LH, TSH, LPH, MSH, ADH, glükagoon, kaltsitoniin, PTH, hCG, antiotensiin II, VIP, opioidse toimega peptiidid Retseptor asub membraani peal, tavaliselt integraale valk (läbib membraani). Kui tuleb signaalmolekul hormoon ning toimub kompleksi moodustamine, muudab retseptor oma kuju. Retseptor on seotud G-valkudega. G-valgud on trimeersed valgud (alfa, beeta, gramma subühikud). Alfa-subühik omab ensümaatilist aktiivsust. Alfa-subühiku aktiivtsentris istub GDP (guanosiindifosfaat). Kui retseptor muudab oma konformatsiooni, mõjutatakse ka gamma ja beeta subühikut. GDP lükatakse sealt välja. Asendub GTP-ga (guanosiintrifosfaat). Alfa-subühik dissotseerub G-valkudest ja ühineb adenülaattsüklaasiga (AC) ning aktiveerib viimase sellega, et hüdrolüüsib GTP-d. AC hakkab ATP-ga tootma cAMP-d. See on sekundaarne signaalmolekul. Valk-valguline interaktsioon. Proteiinkinaas hakkab fosforüülima teisi valke
· Km arvväärtus on ES kompleksi tugevuse väljendaja. · Kui [S] on madal, siis kiiruse võrrand on S suhtes 1. järku · Kui [S] on kõrge, siis kiiruse võrrand on S suhtes 0-järku · Michaelis-Menten võrrand kirjeldab hüperboolset sõltuvust v ja [S] vahel. 3. Mida nimetatakse ensüümi aktiivtsentriks? Kirjeldage, mis on ensüümi aktiivtsentri ja regulatoorse tsentri puhul sarnast, mis erinevat. Aktiivtsenter on ensüümi pinnaala, millega seostub substraat. Aktiivtsentris paiknevad aminohappejääkide katalüütilised rühmad, mis seovad endaga substraadi. Aktiivtsentril on kaks põhilist rolli: · Siduv roll - seob endaga substraadi · Katalüütiline roll - muudab substraadi produktiks, tänu millele toimub aktivatsioonienergia alandamine Paljud metabolismi võtmeensüümid omavad peale aktiivtsentri ka allosteerilist ehk regulatoorset tsentrit: · Allosteeriline tsenter on ensüümmolekuli pinnaosa, millega seostub regulaator
Ensüüm bioloogiline katalüsaator, mida iseloomustab kõrge spetsiifilisus, suur katalüüsivõime ning reguleeritavus. Katalüsaator kiirendab keemilist reaktsiooni jäädes ise muutumatuks. Ensüümide rolliks on olla metaboolsete funktsioonide vahendajad elussüsteemid kasutavad ensüüme biokeemiliste reaktsioonide kiirendamiseks ja kiiruse kontrollimiseks. Aktiivtsenter valgu piirkond, mis seob substraadi ja vajadusel kofaktori. Reagendid viiakse aktiivtsentris siirdeolekusse. 2. Ensüümiklassid nimetused, katalüüsitavate reaktsioonide tüübid. Ensüümide nimetuste kujunemine. Jaguneb kuude klassi: 1) Oksüdoreduktaasid redoksreaktsioonid (elektronide ülekanne); 2) Transferaasid funktsionaalsete rühmade ülekanne ühelt molekulilt teisele; 3) Hüdrolaasid molekulide lagundamine, keemiliste sidemete katkestamine hüdrolüüsi teel;
2) Katalaasi reaktsiooni tulemusena moodustuvad H2O2-st vesi ja hapnik: H2O2 2 H2O + O2 Hüdroksüülradikaali OH kõrvaldamiseks ei ole spetsiifilist ensüümsüsteemi välja kujunenud, kuna see ühend on keemiliselt liiga reaktiivne. Hüdroksüülradikaalid moodustuvad siis, kui vesinikperoksiid reageerib Fe2+-ga (H2O2 + Fe2+ OH + Fe3+ (Fentoni reaktsioon)). Fe2+ on enamasti seotud valkudega, asudes nende aktiivtsentris OH märklauaks on ensüümi aktiivtsentris asuvad aminohapped. Alkoholi dehüdrogenaas on hapnikutundlik, kuna sisaldab Fe2+. Neil oksüdoreduktaasidel, mida vajatakse nii aeroobsetes kui ka anaeroobsetes tingimustes, on Fe2+ asemel aktiivtsentris Zn2+. Superoksiidi dismutaasid on esindatud peaaegu kõigis aeroobsetes bakterites. Leitud on nii Fe3+ kui ka Mn3+ seoselisi ensüüme. Bakteris E. coli on olemas mõlemad SOD-id. Fe-seoseline SOD ekspresseerub nii
15. Ensüümide toimemehhanism, substraat, ensüümaktiivsus, aktiivtsenter, koensüüm. Ensüümreaktsiooni toimumiseks peab ensüüm siduma ja muundama ühendit (substraati). Ensüümimolekulil on selleks vastav pinnaala (aktiivtsenter). Aktiivtsenter seob spetsiifiliselt substraadi ja teostab tema katalüüsi produktiks. Aktiivtsentrit iseloomustab: 1) substraadiga kontakteeruvad aktiivtsentri AHjääkide katalüütilised rühmad, mis muundavadki substraati 2) liitensüümides on aktiivtsentris ka koensüüm või mõni muu kofaktor 3) substraat fikseeritakse katalüüsiks vajalikku asendisse paljude sidemetega 4) aktiivtsentri lõplik ruumiline formeerumine toimub substraadimolekuli lähenemisel; substraadi ja ensüümi komplementaarsuse alusel muudetakse aktiivtsenter substraadile sobivaks. See on ensüümi isosteeriline regulatsioon substraadi poolt 5)Substraadi ja ensüümi interaktsioonil muutub ensüümi konformatsioon: Substraadi ja
Kuulub ainevahetuses osaleva ensüümi koensüüm A koostisesse Kuulub asendamatu aminohappe metioniini ehitusse Kuulub vitamiinide tiamiin ja biotiin ehitusse On immuunsüsteemi stimuleerija Kuulub mitme hormooni sh insuliini koostisesse On vajalik kasvuhormooni sünteesiks Kuulub verehüübimiseks vajaliku ühendim, hepariini, koostisesse Osaleb luukoe ehituses Osaleb paljude kehavõõraste ühendite sh ravimite kahjutustamises maksas Paljudes ensüümides paikneb aktiivtsentris Väävli allikad Väävlit leidub paljudes toiduainetes nt munades (munavalges tekkib selle roiskumisel vängelt haisev väävelvesinik), kontsentreeritud piimatoodetes st juustus, kohupiimas, lihas ja kalas, viimastes on palju väävlit sisaldavaid aminohappeid metioniini ja tsüsteiini. Taimedest sisaldavad palju väävlit sinep, küüslauk , sibul ja mädarõigas. Veidi vähem pähklites ubades ning kapsas jt. ristõieliste sugukonda kuuluvates köögiviljades. Väävlipuudust
ES kompleksi tekkega kaasneb väike vabaenergia vallandumine, mida kutsutakse sidumisenergiaks. Sidumisenergia ongi üheks teguriks, mis vähendab ensüümireaktsiooni aktivatsioonienergia väärtust siirdeseisundis. Ensüümide toimemehhanismi kirjeldavad kaks teineteisega seotud põhiprintsiipi: · Indutseeritud sobivuse mudel (vt alltoodud skeem). Ensüümi ja substraadi vaheliste nõrkade sidemete formeerumine põhjustab konformatsiooni muutusi ensüümi aktiivtsentris. Selle tulemusena ES kompleks tugevneb ja vallandub väike kogus energiat. · Siirdeseisundi stabiliseerimise mudel konfirmatsiooni muutused ensüümi aktiivtsentris lähendavad katalüütiliselt aktiivseid funktsionaalseid rühmi neile keemilistele sidemetele substraadi molekulis, milliseid reaktsioon mõjutab. Kui E ja S seostumine on aset leidnud ja ES kompleks tekkinud, siis siirdeseisundi
ja domäänide struktuuri alusel. Klass I süntetaaside katalüütiline sait sisaldab Rossmanni volti (beeta-paralleelne kiht). Seal leidub kaks konserveerunud järjestusmotiivi- HIGH(esimene alfaheeliks) ja KMSKS(kujutab endast lingu, mille konformatsiooni muutus substraadi seondamisel aitab aktiveerida ah-t. Klass II aaRS aktiivtsenter on suurem, koosnev antiparalleelsest beeta-kihtidest, mis on ümbritsetus alfa-heeliksitega. Aktiivtsentris eristatakse kol motiivi: ATP sidumiseks, ah sidumiseks ja dimerisatsiooniks. Klass I : on mono- või dimeerid, ATP konformatsioon on venitatud, aminoatsüleerimissait: tRNA terminaalse adenosiin 2´-OH. Klass II on di- või tetrameerid, ATP konformatsioon painutatud, aasait on tRNA terminaalse adenosiin 3´-OH Aminoatsüleerimisreaktsioon ja selle erandjuhud. Aminoatsüleerimiseks nimetatakse
hapnik: H2O2 2 H2O + O2 Hüdroksüülradikaali ·OH kõrvaldamiseks ei ole spetsiifilist ensüümsüsteemi välja kujunenud, kuna see ühend on keemiliselt nii reaktiivne, et teoreetiliselt reageeriks ta alati enne aktiivtsentrisse jõudmist muude potentsiaalsete märklaudadega. Hüdroksüülradikaalid moodustuvad siis, kui vesinikperoksiid reageerib Fe2+-ga. H2O2 + Fe2+ ·OH + Fe3+ Fe2+ on enamasti seotud valkudega, asudes nende aktiivtsentris. Seega on ·OH märklauaks sageli ensüümi aktiivtsentris asuvad aminohapped ja lõpptulemuseks on ensüümi inaktiveerimine. Teatud juhtudel võib selline ensüümi inaktivatsiooni mehhanism olla regulatoorse tähtsusega. Näiteks oksüdoreduktaasid (redutseerivad fermenteerimisel NADH manulusel karbonüülrühma alkoholirühmaks) sisaldavad aktiivtsentris Fe2+. Kui rakus toimub ümberlülitus aeroobsele metabolismile, on kasulik näiteks etanooli
Alternatiivne variant sama seletamiseks :): 1. aktiveeritakse kaspaasid 2. kromatiin kondenseerub (pakitakse kokku), aktiveeritakse nukleaase (kromatiin lagundatakse fragmentideks), tuum fragmenteerub 3. tsütoplasma kondenseerub, raku membraani muutused markeerivad apoptootilise raku fagotsüütidele (rakk laguneb vesiikuliteks) 86. Iseloomustage kaspaase ja kaspaaside kaskaadi kaspaas - (spetsiifilised proteaasid) apoptoosile iseloomulikud valke lagundavad ensüümid. Aktiivtsentris asub tsüsteiin. Peptiidsidemed lagundatakse Asp jäägi kohalt. Kaspaase on palju - esmalt aktiveeritakse prokaspaas, mis oma korda aktiveerib järgmise kaspaasi -> aktiveerub kaspaaside kaskaad. 87. Kirjeldage mitokondritega seotud apoptoosi (Apaf valgud, tsütokroom c, Bcl valgud) Mitokondrid osalevad rakusisesel apoptoosi rajal, mille käivitavad Bcl valgud. Kui rakk läheb apoptoosi, muutub mitokondri membraan õhemaks ja välja pääseb valk CytC ning
Depuriinimine-lämmastikaluse eemaldumine suhkru küljest Desamiinimine- lämmastikaluse aminorühma asendamine hapnikuga Radiatsiooni ja kemikaalide poolt põhjustatud DNA kahjustused. Tümiini dimeeride ja O6-metüülguaniini teke ja parandamine. Kõrvutiasetesevate tümiinide vahele tekib side, sideme lagundab fotoreaktiivne ensüüm O6-metüülguaniini puhul tooimub guaniini alküleerimine(metüülgrupp lisatakse hapniku juurde). Metüültransferaas parandab vea. Aktiivtsentris tsüsteiin seotakse metüülrühmaga. Kaks põhilist DNA parandamise viisi (lämmastikaluste ja nukleotiidide välja lõikamine). Lämmastikaluse väljalõikamine- DNA glükosülaad eemaldab lämmastikaluse, AP endonukleaas ja fosfodiesteraas eemaldavad suhkru ja fosfaadi. DNA polümeraas lisab uue nukleotiidi ja ligaas kinnitab. Nukleotiidi väljalõikamine- Nukleaasiga lõigatakse suurem osavälja, DNA helikaas II lõhub vesiniksidemed ja transpordib väljalõigatudnukleotiidid ära
Tuumamembraan (lamiinid) laguneb. 4. Valkude fragmenteerumine kaspaaside aktiveerumise tõttu. 5. Rakumembraanis toimuvad muutused, mis märgistavad apoptootilise raku fagotsüütidele. 6. Tsütoplasma fragmenteerub – rakk jaguneb väikesteks vesiikuliteks nn apoptoosi kehakesteks. 7. Vesiikulid endotsüteeritakse fagotsüütide poolt. Iseloomustage kaspaase ja kaspaaside kaskaadi Kaspaasid on apoptoosile iseloomulikud valke lagundavad ensüümid. Aktiivtsentris on tsüsteiin. Kaspaasid aktiveeruvad kaskaadselt, kõigepealt aktiveerub kaspaas 8, see omakorda aktiveerib teisi. Kaspaaside toimel aktiveeruvad ka nukleaasid, mis asuvad lõikama DNA-d. Kaspaaside kaskaadi käivitumisel toimub rakustruktuuride süstemaatiline purustamine, sündmused toimuvad kindlas järjekorras ja ette-ennustatavalt. Rakk hävitatakse kiiresti, 30-60min jooksul. Kirjeldage mitokondritega seotud apoptoosi (Apaf valgud, tsütokroom c, Bcl valgud)
vaba ligandi filtri küljest, määrame ligandi, mis on ensüümi tõttu filtri küljes. · Spektroskoopilised meetodid - seostumine kutsub valgus või ligandis esile mingi spektrimuutuse. Fluorofoorid valgus on trüptofaanid (emissioon on 300-400nm kandis). Trüptofaanide fluorestsents on sõltuv nende lähiümbrusest millises keskkonnas on (kas hüdrofoobne või hüdrofiilne keskkond). Valgu sisesed trüptofaanid on hüdrofoobses keskkonnas, aktiivtsentris trüptofaanid võivad olla solvendile eksponeeritud ja seal on hüdrofiilne keskkond. Ntx kui ensüümi tunnelis on trüptofaanid, kui ligand seostub sinna ja seostub trüptofaanidele, siis fluorestsents muutub. Nii saab mõõta ensüümi hulka, mis on ligandiga kompleksis. · Mikrokalorimeetria põhineb reaktsiooni soojusefektil. Masin, mis mõõdab vooluhulka, hoiab temp konstantsena
· Rakumembraanis toimuvad muutused, mis märgistavad apoptootilise raku fagotsüütidele. 18 · Tsütoplasma fragmenteerub rakk jaguneb väikesteks vesiikuliteks nn apoptoosi kehakesteks. · Vesiikulid endotsüteeritakse fagotsüütide poolt. 11. Iseloomustage kaspaase ja kaspaaside kaskaadi Kaspaasid on apoptoosile iseloomulikud valke lagundavad ensüümid. Aktiivtsentris on tsüsteiin. Kaspaasid aktiveeruvad kaskaadselt, kõigepealt aktiveerub kaspaas 8, see omakorda aktiveerib teisi. Kaspaaside toimel aktiveeruvad ka nukleaasid, mis asuvad lõikama DNA-d. Kaspaaside kaskaadi käivitumisel toimub rakustruktuuride süstemaatiline purustamine, sündmused toimuvad kindlas järjekorras ja ette-ennustatavalt. Rakk hävitatakse kiiresti, 30-60min jooksul. 12. Kirjeldage mitokondritega seotud apoptoosi (Apaf valgud, tsütokroom c, Bcl valgud)
nukleosoomi suurusteks fragmentideks, tuum fragmenteerub; 3.Kondenseerub tsütoplasma, kuna desmosoomsed kontaktid ja intermediaarsed filamendid lagundatakse; raku membraanis toimuvad muutused, mis markeerivad apoptootilise raku fagotsüütidele (fosfatidüülseriin eksponeerub plasmamembraani eksoplasmaatilisele poolele, rakk laguneb membraaniga ümbritsetud vesiikuliteks. 11.)Iseloomustage kaspaase ja kaspaaside kaskaadi: Kaspaasid on apopotoosile iseloomulikud valke lagundavad ensüümid. Aktiivtsentris on tsüsteiin. Peptiidsiidemed lagundatakse Asp jäägi kohalt. Kaspaase on palju, kõigepealt aktiveerub prokaspaas, mis osalise proteolüüsi teel aktiveerib järgmise prokaspaasi jne. Seega aktiveerub kaspaaside kaskaad. See nimi on tuletatud sellest, et kaspaasid on nn. tsüsteiin-proteaasid (c- cysteine), mis lõikavad valku peale aminohapet aspartaati (asp). Kaspaase on terve perekond ja nende iseloomulikuks
munakollastest, piimatoodetest (juustud!) . Taimedest on fosforirikkamad oad, herned, kapsas, teraviljad (rukis, nisu, riis), pähklid, mandlid, kõikvõimalikud seemned ja rosinad. Rohkelt on fosforit ka seentes, näiteks puravikes. Väävel Biomolekulides leidub väävlit aminohapete, peptiidide, vitamiinide B1 ja H, koostises ning teistes orgaanilistes ühendites. Aminohappe tsüsteiini (Cys) tioolrühm (-SH) on tihti ensüümide aktiivtsentris, seega vajalik ensüümide toimeks. Väävlit on rohkesti naha, küünte ja juuste valkudes. Väävli ülesannetest on oluline ka osalemine mitmesuguste kehavõõraste ühendite kahjutuks tegemisel. Toiduga saame väävlit nii loomsetest kui taimsetest toiduainetest. Loomsetes toiduainetes on väävlit rohkesti lihas, subproduktides (maks, nahk, neerud, keel jne.), kalades, munavalges. Taimedest saame väävlit põhiliselt teraviljadest (rukis, kaer), kaunviljadest (oad, herned) ning
mida on küll vaja, aga mis muutuvad kahjulikuks või mittefunktsionaalseks. Apoptoosil on kaks varianti (rohkem uuritud) sisemine (intrinsic - otsus surra tuleb raku seest, mitokondrid asjaga seotud) ja välimine (extrinsic - rakusurm aktiveeritakse rakupinnal teiste rakkude poolt) 6. Mis on kaspaasi funktsioon ja mis juhtub pro-kaspaasi aktiveerumisel? Kaspaas: tsüsteinüül aspartaat-spetsiifilised proteaasid, mis aktiveeritakse ainult apoptootilistes rakkudes. Aktiivtsentris on kriitiline tsüsteiini jääk konserveerunud pentapeptiidis (QACXG), lõikab substraati aspartaadi järel peaaegu absoluutse spetsiifilisusega. Apoptoos on pöördumatu, kui kaspaase on aktiveeritud üle kriitilise taseme. Kaspaaside blokeerimine peatab apoptoosi. Inimesel on 11 kaspaasi, osad osalevad põletikes, mõned alustajad, mõned teostajad. Kaspaasi aktiveerimiseks tuleb esmalt pro-kaspaas katki lõigata esimeste aktiveerimiseks kogutakse need hästi
- DNA sõltuvad RNA polümeraasid – ensüümid, mis vastutavad RNA sünteesi eest. Võtmeensüüm geenide aktiivsuse regulatsioonil. Selle ensüümi vahendusel määratakse rakkudes millised geenid avalduvad, millal ja millises ulatuses. Prokarüootidel on 1, eukarüootidel 3, neil on erinevad markergeenid. Esineb ka ühepolüpeptiidilisi polümeraase. - kasutab substraadina ribonukleosiid trifosfaate. - aktiivtsentris toimub uue fosfodiestersideme süntees. Kui on kaheahelaline DNA, siis ainult ühelt ahelalt toimub transkriptsioon. See ahel, millelt sünteesitakse, on matriitsahel. - Polükondensatsioon reaktsioon – sünteesitakse fosfodiestersidemed polünukleotiidahelasse ja reaktsiooni käigus vabanevad pürofosfaadi jäägid. - 3’ O aktiveerib sideme, toimub ümberesterfitseerimise reaktsioon. PPi vabaneb.
annaabi.ee 
