oksügenaasi aktiivsust (O2 liitumine). Täpsem nimi on ribuloos-1,5-difosfaadi karboksülaas/oksügenaas. Tõenäoliselt maailma kõige levinum valk. Lokaliseerub kloroplastide stroomas. 6. Calvin-Bensoni tsükli iseloomustus, kesksed metaboliidid, seosed glükolüüsi reaktsiooniahela metaboliitidega, tsükli lõpp-produkt ja selle transformatsioonid. Tegemist on pimereaktsioonidega. Eristatakse nelja etappi: I etapp CO2 sidumine pentoossuhkrust aktseptorile (ribuloos-1,5-disfosfaat) ning trioossuhkru (3- fosfoglütseraat) teke. Osaleb Rubisco ensüüm, mis katalüüsib CO2 liitumist pentoosile. Selle tulemusena tekib vaheühendina heksoos, mis seejärel lõigatakse kaheks trioosiks. II etapp 3-fosfoglütseraadi konversioon glütseeraldehüüd-3-fosfaadiks. III etapp süsivesikute süntees glütseeraldehüüd-3-fosfaadist. IV etapp ribuloos- 1,5-difosfaadi regenereerimine. 1molekuli glükoosi tootmiseks kulub 6 Calvini tsüklit ja 6
tulemusena vabaneb elektron, mis transporditakse primaarsete aktseptoriteni, et produtseerida tugevalt redutseeritud vaheühendeid. Saadud vaheühendeid kasutatakse fotosünteesi pimedusstaadiumi reaktsioonides süsihappegaasi taandamiseks. Footoni jõudmine fotosüsteemi ning ergastumise liikumine fotosüsteem II ja I kannab energiat, mis on vajalik vee oksüdatsiooniks, elektronide liikumiseks elektroni aktseptorile ning prootonite liikumiseks tülakoidi luumenisse, et saaks toimuda ATP süntees. Valgusenergia jõudmisel fotosüsteem II (PSII) reaktsioonitsentrisse, toimub klorofülli (P680) ergastumine, mille tagajärjel vabaneb elektron. Selle tulemusena reaktsioonitsentri P680 oksüdeerub ning tekib P680+. Tugeva oksüdeerijana eemaldab P680+ vett-lõhustavalt kompleksilt elektroni, taastades nii neutraalse seisundi.
· Substraatne fosforüülimine Fosfaadi ülekanne fosforüülitud substraadilt ADP-le. · Fotofosforüülimine BIOLOOGILINE OKSÜDATSIOON Toitainete keemiline energia läheb soojusenergiaks (60%) ja ATP keemiliseks energiaks (40%). BIOLOOGILINE OKSÜDATSIOON · Ensümaatiline · Paljuastmeline · Oksüdeeruv aine kaotab vesiniku aatomeid · Vabanev energia soojus (60%) energiarikkad fosfaadid (40%) Vesinik (e- + H+) kandub DOONORILT AKTSEPTORILE. Doonor oksüdeerub, aktseptor taandub. DH2 + A D + AH2 D - doonor (oksüdeeruv orgaaniline aine) A - aktseptor Vesiniku esmaseks aktseptoriks on sageli koensüüm NAD+ (FAD). DH2 + NAD+ D + NADH + H+ oksüdeeritud taandatud koensüüm koensüüm Redoksreaktsioonide viimases astmes seostub vesinik hapnikuga. AH2 + ½ O2 A + H2O BIOLOOGILINE OKSÜDATSIOON KUI PALJUASTMELINE PROTSESS
prootonite s.o vesinikioonide väljutamisel rakust, mis tekivad raku ainevahetuses metaboolide oksüdatsioonil. Paljud mikroorganismid on miksotroofid, so nad võivad ühelt toitumistüübilt üle minna teisele. 12. Mikroorganismide hingamine ja hingamistüübid. Obligaatsed aeroobid − paljunevad õhuhapniku olemasolul. Nende ensüümide abil toimub vesiniku ülekanne oksüdeeritavalt substraadilt aktseptorile − õhuhapnikule. Nad lõhustavad substraati oksüdatsiooniprotsessis, mille tagajärjeks on H2O ja CO2 teke. Sealjuures vabaneb kogu substraadis peituv energia. Nendeks bakteriteks on nt äädikhappebakterid, tuberkuloositekitaja jt. C6H12O6h20=6CO2+6H2 + energia Mikroaerofiilid − paljunevad keskkonnas, kus hapniku kontsentratsioon on madal (kuni 1%). Siia alla kuuluvad nt kiirikseened, laktobatsillid.
materjalina orgaanilisi aineid). litotroofseteks (kreeka k. sõnast "lito" kivi) -- kasutavad energiat anorgaanilistest materjalidest. Paljud mikroorganismid on miksotroofid, so nad võivad ühelt toitumistüübilt üle minna teisele. 13. Mikroorganismide hingamine ja hingamistüübid Obligaatsed aeroobid - paljunevad õhuhapniku olemasolul. Nende ensüümide abil toimub vesiniku ülekanne oksüdeeritavalt substraadilt aktseptorile - õhuhapnikule. Nad lõhustavad substraati oksüdatsiooniprotsessis, mille tagajärjeks on H2O ja CO2 teke. Sealjuures vabaneb kogu substraadis peituv energia. Nendeks bakteriteks on nt äädikhappebakterid, tuberkuloositekitaja jt. Mikroaerofiilid - paljunevad keskkonnas, kus hapniku kontsentratsioon on madal (kuni 1%). Siia alla kuuluvad nt kiirikseened, laktobatsillid. Fakultatiivsed anaeroobid - suudavad paljuneda nii õhuhapniku
P700 paikneb luumeni poolel. Esineb 2 fotofosforüleerimise tüüpi: (1) atsükliline- osalevad FSII ja FSI, sünteesitakse ATP ja NADPH ning eraldub O2. Iseloomulik Z-skee. (2) tsükliline osaleb ainult FSI, ATP on ainus produkt, O2 ei genereerita ja NADPH ei sünteesita. 5. Süsivesikute süntees Calvini tsüklis pimereaktsioonid. Eristatakse nelja etappi: I etapp: CO2 sidumine pentoossuhkrust aktseptorile (ribuloos-1,5-difosfaat) ning trioossuhkru (3-fosfoglütseraat) teke. CO2 seotakse ribuloos-1,5-difosfaadile ensüümi ribuloos-1,5-difosfaadi karboksülaasi/oksügenaasi (rubisco) poolt. Rubisco on bifunktsionaalne ensüüm, omades lisaks karboksülaasi aktiivsusele ka oksügenaasi aktiivsust, koosneb 8 suurest ja 8 väikesest subühikust. II etapp: 3-Fosfoglütseraadi konversioon glütseeraldehüüd-3-fosfaadiks
ja aidates kaasa suurema hulga ATP sünteesile, koos Krebsi tsüklist vabaneva NADH ga. Krebsi tsükkel – püruvaadi oksüdeerimine. 3C happe oksüdeerimine, nii et vähem kui 4C ühendit kunagi ei teki. Püruvaat siseneb mitokondrisse ja reageerib koensüüm A-ga. Selle reaktsiooni käigus vabaneb üks süsinik CO2 kujul ja kaks elektroni regutseerivad ühe NAD. Atsetüüljääk koensüümilt ei vabane vaid kandub üle 4C aktseptorile(oksaalatsetaat) moodustades 6C tsitraadi. Tsitraadi edasisel oksüdeerimisel vabaneb veel 2 CO2 ja tekib 2 NADH. Tsükli teises pooles veel NADH ja FADH2. Kogu hindamisahela kohta tervikuna eraldub 4 elektroni CO2 kohta. koensüümA on ATP derivaat, milles kolmas fosfaat on asendatud pika ahelaga mille lõppu väävli kaudu ühildub atsetüülijääk. Kõik vaheproduktid võivad ahelast väljuda, pannes aluse aminohapete, rasvhapete ja nukleiinhapete sünteesile
lämmastikuga •reageerib kergesti halogeenidega Magneesiumisulamid •Magneesiumisulameid legeeritakse alumiiniumiga, tsingiga, mangaaniga ja tsirkooniumiga. 31. Reaktsioonid metallidega (hape, alus, vesi). 32. Metallide komplekseerumine. 33. Doonor-aktseptorside. Doonor-aktseptorside - üks sideme partneritest annab mõlemad sideme elektronid. N: heksatsüanoferraatiooni (Fe(CN)63-) puhul. Sellist sidet kujutatakse mõnikord doonorilt aktseptorile suunatud noolekesega. 34. Millest sõltub kompleksühendi kuju? 35. Näiteid kompleksühenditest. • Humiinained • Aminohapped • kloriidid (merevees) Vesi moodustab Lewis'i alusena komplekse enamike d-metallide soolade lahustumisel ja reeglina nende lahused sisaldavadki metallide akvakomplekse. 36. Mittemetallid. 37. Alused. 38. Happed. 39. Soolad. 40. Oksiidid. 41. Olulisemad keemiliste reaktsioonide tüübid: ühinemisreaktsioon,
fosfoglütseraadi kinaas ja püruvaadi kinaas. Membraanne fosforüülimine toimub membraanidel (mitokondri sisemembraanis eukarüootidel ja rakumembraanis prokarüootidel). Membraanis paiknevad kindla korra järgi elektronide ja prootonite ülekandjad, mille vahendusel moodustub membraanil kas valgusenergia või keemiliste ühendite oksüdatsiooni arvel prootongradient. Elektronid ei saa bioloogilistes süsteemides vabalt olla, vaid nad liiguvad doonorilt aktseptorile, seega ühelt kandjalt teisele ja lõpuks jõuavad nad elektronide lõppaktseptorile (aeroobsel hingamisel hapnikule). Prootonid suunatakse aga läbi membraani välja ja sellega membraan laadub. Prootonid ei saa vabalt läbi membraani tagasi difundeeruda seega moodustunud gradient püsib. Prootonid liiguvad rakku tagasi piki prootongradienti läbi membraanis paikneva ATP süntaasi kanali. Sellega kaasbeb ATP süntees membraanne fosforüülimine. Membraanne
hapnikuga). Oksüdeeritust näitab süsinikega seotud vesinike arvu ja süsinike üldarvu suhe. Mida väiksem on see suhe, seda oksüdeeritum on ühend. Oksüdoreduktaasid katalüüsivad redoksreaktsioone, ehk nad on ensüümid, mis kannavad elektrone ühelt molekulilt teisele oksüdatsioonireaktsiooni käigus. A + D- A- + D Redoksreaktsioonides toimub elektronide ülekanne doonorilt aktseptorile. Kõik biokeemilised redoksreaktsioonid toimuvad koensüümide osavõtul. Redoksreaktsioonis doonor oksüdeerub ja aktseptor redutseerub. Doonoriks on metaboliit (metabolismi vaheprodukt). Aktseptoriks võivad olla koensüümid (NAD+ , FAD, jt.), mis on seotud oksüdoreduktaaside aktiivtsentrisse või hapnik , metalliioonid, lipohape, disulfiidid. Oksüdoreduktaaside süstemaatilised nimetused:
ehk koordinatiivne side ● Kompleksühendid (-ioonid) - iooni või molekuli moodustavate osakeste vaheline side on tekkinud doonor- aktseptor mehhanismi järgi 22. Doonor-aktseptorside. Metalliaatom võib kompleksis olla neutraalne; ligand. Doonor-aktseptorside - üks sideme partneritest annab mõlemad sideme elektronid. N: heksatsüanoferraatiooni (Fe(CN)63-) puhul. Sellist sidet kujutatakse mõnikord doonorilt aktseptorile suunatud noolekesega. Seipolaarne doonor-aktseptorsideme ehk semipolaarse sideme puhul annab ühise elektronpaari vähem elektronegatiivne aatom, nagu näiteks lämmastikpentoksiidi (N2O5) ja kloorishappe puhul. Doonori oksüdatsiooniaste tõuseb 2 võrra. Koordinatiivse doonor-aktseptorsideme ehk koordinatiivse sideme puhul annab ühise elektronpaari elektronegatiivsem aatom. Aktseptor on enamasti metalliiooni prooton. Sarnane side on oksooniumioonis ja amooniumioonis. 23
ATP sünteesi juhib tülakoidi luumenisse pumbatud H+ voolamine tagasi stroomasse ATP sünteesi eest kloroplastides vastutab ensüüm ATP süntaas, mis koosneb membraani läbivast prootonikanalist CF0 ja katalüütilisest perifeersest membraanivalgust CF1. Süsivesikute süntees Calvini tsüklis pimereaktsioonid. See on fotosünteetiline CO2 sidumise ja C taandamise tsükkel. Calvini (e. Calvin-Bensoni) tsüklis eristatakse 4 etappi: I etapp: CO2 sidumine aktseptorile, so pentoossuhkrule ribuloos-1,5- difosfaadile ning trioosi 3-fosfoglütseraadi teke II etapp: 3-fosfoglütseraadi konversioon glütseeraldehüüd- 3-fosfaadiks III etapp: Süsivesikute süntees glütseeraldehüüd-3-fosfaadi baasil IV etapp: ribuloos-1,5-difosfaadi regenereerimine Glükogenees on uute glükoosi molekulide süntees metaboliitidest, mis pole süsivesikud. Inimene vajab min 160 ± 20 g glükoosi päevas, sellest ~75% tarbib aju. Kust glükoosi saab?
kompleks tugev ? 8. TCA tsükli 6.etapis leiab aset suktsinaadi (-OOC-CH2-CH2-COO-) transformeerumine fumaraadiks (-OOC-CH=CH-COO-), selgitage: a) Milline ensüüm protsessi katalüüsib? Suktsinaadi dehüdrogenaas katalüüsib suktsinaadi transformeerumist fumaraadiks. b) Kas see ensüüm vajab koensüümi? Kui jah, siis millist? Koensüüm Q-d. Suktsinaadi oksüdeerumisega kaasneb FAD (kofaktor) taandamine FADH2-ks, mille re- oksüdeerimine kannab elektronid koensüüm Q-le kui lõpp-aktseptorile. c) Mis toimub suktsinaadiga (oksüdeerumine/redutseerumine)? Oksüdeerumine suktsinaadi dehüdrogenaasi toimel. d) Kas see TCA staadium on energeetiliselt produktiivne? Põhjendus? Ei, see TCA staadium pole energeetiliselt produktiivne, kuna vabaenergia on kas null või vaevu positiivne (G'=+0,4 kJ/mol ning G= ~0 kJ/mol) 9. TCA tsüklit nimetatakse amfiboolseks tsükliks, kuna alfa-ketoglutaraat transamineeritakse glutamaadiks, mida kasutatakse Gln, Arg, Pro ning
ei saa ruumilistel põhjustel tekkida ternaarset kompleksi. Esineb modifitseeritud ensüüm vaheühend kõigepealt seostub grupi doonor, grupp jääb ensüümi külge, teine substraat võtab ensüümi küljest ära. Juhusliku järjekorraga ternaarse kompleksi mehhanism Esimesena seostub grupi doonor ja siis aktseptor, alumine rada näitab, et enne seostub aktseptor ja siis grupi doonor. Ternaarse kompleksi piires toimub keemilises etapis grupi ülekanne doonorilt aktseptorile (tekib grupiga aktseptor). Edasi on produktide dissotsieerumine ja pole vahet, kumb dissotsieerub ennem ja kumb hiljem. Mitteproduktiivne kompleks seostunud grupi aktseptor ensüümiga, sinna võib seostuda doonorist tekkiv produkt X ja kuna gruppi pole kaasatud, siis kompleks mitteproduktiivne. Teine mitteproduktiivne kompleks ensüümiga seotud XG ja YG. Ntx kinaasid transferaasid, mis katalüüsivad fosfaatrühma ülekannet ATP-lt. Kindla järjekorraga ternaase kompleksi mehhanism
mitu sidet, kasutatakse eesliiteid bis-, tris-, tetrakis- jne. Ligandid loetletakse üles tähestikulises järjekorras, arvestamata arvu näitavat eesliidet. 22. Doonor-aktseptorside. Doonor-aktseptorside - üks sideme partneritest annab mõlemad sideme elektronid. N: heksatsüanoferraatiooni (Fe(CN)63-) puhul. Sellist sidet kujutatakse mõnikord doonorilt aktseptorile suunatud noolekesega. Seipolaarne doonor-aktseptorsideme ehk semipolaarse sideme puhul annab ühise elektronpaari vähem elektronegatiivne aatom, nagu näiteks lämmastikpentoksiidi (N2O5) ja kloorishappe puhul. Doonori oksüdatsiooniaste tõuseb 2 võrra. Koordinatiivse doonor-aktseptorsideme ehk koordinatiivse sideme puhul annab ühise elektronpaari elektronegatiivsem aatom. Aktseptor on enamasti metalliiooni prooton. Sarnane side on oksooniumioonis ja amooniumioonis. 26. EDTA kasutusalad.
Seda kasutatakse üleliigse energia kustutamiseks. Eelkõige toimub PSII's, kiirgub välja 680 nm valguskvant. Öeldakse, et PSI ei fluoresseeru, tal on teised meetodid enese kaitsmiseks. 26. Kuidas ja kus toimub fotosüsteemides valgusenergia muutumine keemiliseks energiaks? Valgusenergia muutumine keemiliseks energiaks toimub fotosüsteemide (nii fotosüsteem I, kui ka II) reaktsioonitsentris, kus ergastatud elektron liigub klorofüllilt elektronide aktseptorile, mis on erinevates fotosüsteemides erinevad. Energia peab liikuma fotosüsteemi tsentrisse, sest ühe elektroni(footoni) energiast ei piisa selleks, et elektrone upitada veel NADP'le. Selleks, et valgusenergiat muundada keemiliseks energiaks, peaks vähemalt ühe pigmendi molekuli juures olema elektronide aktseptor, kuhu é-d saavad edasi minna. Peaks olema ka é-de doonor, mis täiendaks selle tsentri pigmendi é varu
kasutatakse prootonite rakust välja pumpamiseks. Kuna membraan laseb laetud osakesi difusiooni teel väga halvasti läbi, siis tekib prootongradient, mis koos elektrilise potentsiaaliga moodustavad prootoni liikumapaneva jõu (PMF-i). Elektronide transportsüsteem (ETS ehk hingamisahel) võtab elektronid doonormolekulilt, mis on madala redokspotentsiaaliga molekul, ning kannab need positiivsema redokspotentsiaaliga ühendile ehk elektronide aktseptorile. Hingamisaehlas saadav energia (G) sõltub transportahela redokspotentsiaalide erinevusest (E). Neid reaktsioone katalüüsivad tsütoplasmamembraani seoselised kompleksid, mis kasutavad elektronide doonori ja aktseptori energiaerinevusi prootongradiendi tekitamiseks kahele poole membraani. Prootongradient koos elektrilise potentsiaaliga moodustavad prootonite liikumapaneva jõu (PMF-i), mida kasutatakse ATP sünteesiks ATP-süntaasi abil.
FhlA regulon aktiveeritakse anaerobioosis ja formiaadi poolt, represseeritakse aga hapniku ja nitraadi poolt. Aeroobsetes tingimustes formiaati püruvaadist ei teki, kuna vastav ensüüm Pfl (püruvaadi-formiaadi lüaas) ei tööta. Pfl kodeeriva geeni transkriptsiooni aktiveerib Fnr. Järgnevalt kõigest detailsemalt. Aeroobse hingamise regulatsioon Elektrontranspordi süsteemi komponendid E. coli rakumembraanis töötab elektrontranspordi süsteem (ETS), kus elektronid kantakse doonorilt aktseptorile. Aeroobse hingamise puhul on terminaalseks elektronaktseptoriks molekulaarne hapnik. Elektronid kantakse üle kas NADH-lt või teistelt substraatidelt (laktaat, suktsinaat, formiaat, glütserool 3- fosfaat) dehüdrogenaaside abil. ETS koosneb mitmest komponendist: 1) heemi sisaldavad komponendid tsütokroomid 2) Fe/S valgud 3) flavoproteiinid (sisaldavad flaviinmononukleotiidi FMN) 4) kinoonid E. coli elektrontranspordi ahel (ETA) näeb välja järgmine:
annaabi.ee 
