Glükoosi põhimetaboolsed rajad Anaeroobse glükolüüsi põhiskeem ( Glc+2 ADP+2 Pi -> 2 laktaat+ 2 ATP+ 2H++ 2 H2O) Anaeroobse glükolüüsi protsess I osa (võtmeensüüm allosteeriline fosfofruktoosi kinaas-1) Glc-i aktiveerimine Glc-6-P-iks (Mg2+- heksoosi kinaas) Glc-6-P-i muundumine Fru-6-P-iks ( Mg2+-fosfoglükoosi kinaas) Fru-6-P muundumine Fru-1,6-P-iks (Mg2+ -fosfofruktoosi kinaas, ATP defosforüleerimine ADP-diks) Fru-1,6-P-i lõhkumine GAP- iks ja DAP-ks ( aldolaas A) DAP-i muundumine GAP-iks (trioosfosfaadi isomeraas) II osa ( metaboolse energia salvestamise faas) 2 GAP-i oksüdeerimine 1,3-BPG- iks ( NAD-GAP dehüdrogenaas) 1,3-BPG-i defosforüleerimine 1-BPG-iks (Mg2+- fosfoglütseraadi kinaas, 2 ADP fosforüleerimine ATP-ks) 1-BPG-i fosforüleerimine BPG-iks (Mg2+-K+ fosfoglütseraadi mutaas) PEP-i muundumine Pyr-iks ( püruvaadi kinaas) Pyr-i muundumine laktaadiks ( laktaasi dehüdrogenaas) Anaeroobse glükolüüsi tähtsus
ensüümi fruktoos 1,6-bisfosfataasi (F-1,6BPaas) poolt. Nende kahe ensüümi olemasolu samas raku kompartmendis võimaldab metaboolse futiilse tsükli teket, mis kontrollimatul mittereguleeritud kujul viiks suurte energiakadudeni. Mõlema ensüümi aktiivsus on aga olulisel määral reguleeritud. PFK-1 loetakse kiirust limiteerivaks ensüümiks glükolüüsi rajas ja F-1,6BPaas on kiirust limiteeriv ensüüm glükoneogeneesis. 4. Aldolaas Aldolaas katalüüsib F1,6BP lagunemist kaheks 3-C produktiks, dihüdroksüatsetoonfosfaadiks (DHAP) ja glütseeraldehüüd 3-fosfaadiks (G3P). Aldolaasi reaktsioon kulgeb lihtsalt ka pöördsuunas ja seda kasutatakse nii glükolüüsi kui glükoneogeneesi rajas. 5. Trioosfosfaadi isomeraas Aldolaasi reaktsiooni kaks produkti (DHAP ja G3P) on tasakaalus trioosfosfaadi isomeraasi poolt katalüüsitava reaktsiooni abil. Glükolüüsi raja järgmine reaktsioon kasutab substraadina G3P-d
1. Laktoperoksüdaas - glükoproteiin 2. Tiotsüanaat SCN- (ah- tiosulfaat- tiotsüanaat) 3. H2O2 Tekib piimhappebakterite toimel LPS toimimiseks vajalik kogus 8-10 mg/l LPS toimemehhanism: o Laktoperoksüdaas oksüdeerib tiotsüanaadi, H2O2 redutseerub ja moodustub hüpotiotsüanaat o Inhibeerib ensüüme nt laktaadi dehüdrogenaas, 6-P-glükonaadi dehüdrogenaas, heksokinaas, aldolaas oksüdeerides tioolrühmi (-SH) o Oksüdeerib NADH ja NADPH-d o Interakteerub membraanivalkudega inhibeerib aminohapete ja suhkrute transporti LPS antimikroobne toime: o Sagedamini bakteritsiidne toime GN-bakteritele (nt E.coli, Salmonella typhimurium, pseudomonaadid, Campylobacter jejuni) o Inhibeeriv toime ka GP-bakteritele: L.monocytogenes, Streptococcus sp.
karboksülaas/oksügenaas (RuBisCO). Fotorespiratsioon valgushingamine. Valgusest sõltuv O2 neeldumine ja CO2 eraldumine. 6. Joonistage skeem, mis kirjeldab 3-fosfoglütseraadi konverteerimist fruktoos-6-fosfaadiks ja ribuloos 1,5-bisfosfaadi regenereerimist. PG kinaas GAP dehüdrogenaas 3-PG (ATPADP) 1,3-BPG -(NADPHNADP++ Pi) GA-3-P trioosfosfaadi isomeraas GAP enediool------------------ DHAP aldolaas GAP + DHAP ------------ fruktoos-1,6-fosfaat fruktoos-1,6-bisfosfataas fruktoos-1,6-bisfosfaat ------------------------- fruktoos-6-fosfaat 7. Kirjutage Calvini tsükli tasakaalustatud võrrand koos kulutatud ATP ja NADPH stöhhiomeetriaga. 8. Hinnake kui efektiivne on fotosüntees. 9. Kirjeldage tioredoksiini rolli fotosünteesi regulatsioonis. FBP, SBP ja NADP+ aktiivsust kontrollib proteiinide süsteem tioredoksiinid
10. Fosfoenoolpüruvaat (PEP) → Püruvaat (ADP → ATP) 11. Püruvaat → Laktaat Anaeroobsel glükolüüsil vajalikud ensüümid 1. Heksoosi kinaas (Mg2+), Glc – 6 – P pärsib aktiivsust, INS indutseerib ensüümi sünteesi 2. Fosfoglükoosi isomeraas (Mg2+) 3. Fosfofruktoosi kinaas, FFK1 (Mg2+) – allosteeriline ATP/AMP suhtele; AMP ja Fru-2,6-bisP aktiveerivad, tsitraat ja ATP pärsivad 1. Fru-2,6-bisP teket kontrollivad INS ja glükagoon 4. Aldolaas A 5. Trioosfosfaadi isomeraas 6. GAP dehüdrogenaas 7. Fosfoglütseraadi kinaas (Mg2+) 8. Fosfoglütseraadi mutaas 9. Enolaas 10. Püruvaadi kinaas (Mg2+ ja K+), aktiveeritakse Fru1,6-bisP poolt glükolüüsi kiirendamiseks ja AMP aktiveerib, ATP inhibeerib 11. Laktaadi dehüdrogenaas Anaeroobne glükolüüs • Piimhapekäärimisel kasutatakse mitmeid ensüüme – seejuures on 3 võtmeensüümi • 1- Heksoosi kinaas (glükoosi subtraatne fosforüülimine, 1.
fosfaat). Vajalik fosaatrühm saadakse ATP lõhustamise tulemusena (ATP->ADP). Sellega tegeleb heksokinaas. Järgnevalt toimub isomerisatsioon (glükoos-6- fosfaat -> fruktoos-6-fosfaat). Sellega tegeleb glükoosfosfaadi isomeraas. Seejärel see ühend fosforüülitakse uuesti lisandub veel üks fosfaatrühm ning tekib fruktoos-1,6-bisfosfaat, mille käigus lõhutakse jälle ATP-d (ATP->ADP). Seda reaktsiooni katalüüsib fosfofruktokinaas. Seejärel saab tööd aldolaas, mis lagundab fruktoos-1,6-bisfosfaadi glütseeraldehüüd-3-fosfaadiks ja dihüdroksüatsetoon fosfaadiks. Viimane muundub trioosfosfaadi isomeraasi mõjul samuti glütseeraldehüüd-3-fosfaadiks ning glükolüüsi rada jätkub kahe identse rajana. Siis glütseeraldehüüd-3-fosfaat oksüdeeritakse glütseeraldehüüd-3-fosfaadi dehüdrogenaasi poolt 1,3- bisfosfoglütseraadiks. Selles reaktsioonis osaleb koensüümina NAD+, mis redutseeritakse NADH+H+
Mg Mg2+ Kinaaside kofaktor, stabiliseerib ribosoome, kuulub klorofülli Ca Ca2+ Proteaaside kofaktor, Ca-dipikolinaat Fe Fe2+,Fe3+ Tsütokroomid, katalaas, ferredoksiin Zn Zn2+ Alkoholi dehüdrogenaas, proteaasid, aldolaas, RNA ja DNA polümeraas Mn Mn2+ Superoksiiddismutaas, peroksidaas Na Na+ Vajalik halofiilidele, ainete transpordiks, viburi töölepanekuks ja rakukesta stabiliseerimiseks Mo MoO42- Nitraadireduktaas, nitrogenaas
Perekond Bifidobacterium Morfoloogia: · grampositiivsed, asporogeensed, väikesed mitteliikuvad pulgad. Bifidobakteritele on iseloomulik hästi varieeruv kuju: lühikesed, korrapärased, peenikesed rakud, sageli on teritunud otstega. Rakkude asetus võib olla V või Y- kujuline. Füsioloogia ja biokeemia. Anaeroobid, kääritavad suhkruid, moodustades peamiselt äädik- ja piimhapet. Bakteritel puudub ensüüm glükoos-6-fosfaadi dehüdrogenaas ja aldolaas. Glükoosi kääritakse spetsiifilises rajas, mis on tüüpiline ainult bifidobakteritele. Levik · Bifidobakterid esinevad soojavereliste loomade suuõõnes ja soolestikus. On teada et nad moodustavad 80- 90% imikute soolestiku mikrofloorast. Inimestel domineerib B. longum. · Bifidobakterite kasvu imiku sooles stimuleerib emapiim. Emapiim sisaldab suurel hulgal (~1 g100 ml) oligosahhariide, mis soolest ei imendu ja mida saavad kasutada
Reaktsioon on pöörduv ja mittereguleeritav. III Fruktoos-6-fosfaat fosforüleeritakse ensüümi fosfofruktoosi kinaasi vahendusel (see on glükolüüsi keskne ensüüm, allosteeriliselt reguleeritav) fruktoos-1,6-bisfosfaadiks. Reaktsioon on pöördumatu ja vajab 1 molekuli ATP-d. IV Fruktoos-1,6-bisfosfaat lõhustatakse glütseraldehüüd-3-fosfaadiks (GAP) ja dihüdroksüatsetoonfosfaadiks (DAP) ensüümi aldolaas vahendusel. Reaktsioon on pöörduv ja mittereguleeritav. V Dihüdroksüatsetoonfosfaat (ketoon) konverteerub isomeriseerumisreaktsioonil glütseraldehüüd-3-fosfaadiks (aldoos) ensüümi trioosfosfaadi isomeraasi vahendusel. Nüüd on meil kaks molekuli glütseraldehüüd-3-fosfaati, mistõttu edaspidi tuleb saagis korrutada kahega. VI Toimub GAP aldehüüdrühma oksüdeerimine, mille tulemusel tekib makroergilist sidet omav 1,3-bisfosfoglütseraat.
saavutatakse madaa glükosi kontsentratsiooni juures. Maksas domineerib glükoosi kinaas. Glükolüüsi etapid: 1. Glükoosi aktiveerimine glükolüüsiks: fosfürüleeritakse, sünteesitakse glükoos-6-fosfaat. Esimene etapp isegi vajab energiat, investeering. 2. Glükoos-6-fosfaadi isomeriseerumine: 3. Fruktoos-1,6-bisfosfaadi teke: toimub teine fosforüleerimine. 4. Fruktoos-1,6-bisfosfaadi lõhustumine GAP-ks ja DAP-ks, ensüümiga aldolaas. 5....... 1-5 reaktsioonid on ainult energiat juurde võtnud, kulutanud. Nüüd on investeeringu tasu. 6. 1,3-bisfosfoglütseraadi teke: aldehüüdrühm oksüdeeritakse, tekib makroergiline side. 7. 3-fosfoglütseraadi ja ATP teke: 8. 2-fosfoglütseraadi teke: fosfaatgrupi ülekanne. 9. Fosfoenoolpüruvaadi teke: makroergiline fosfaat. 10. Püruvaadi ja ATP teke: fosfoenoolpüruvaadi energia arvelt sünteesitakse ATP ja püruvaat.
Bioinformaatika 5 Andmebaasid (KEGG, NCBI, RCSB), järjestuste (SMS, BioEdit) ja struktuuride (SPdbV) analüüs 1. KEGG-i kasutamine (http://www.genome.jp/ a. Leida liikide Escherichia coli K12 MG1655, Drosophila melanogaster ja Homo sapiens glükolüüsi rajad ning ensüümid aldolaas ja püruvaatkinaas. Escherichia coli glükolüüsi rada: http://www.kegg.com/dbget-bin/get_pathway?org_name=eco&mapno=00010 Drosophila glükolüüsi rada: http://www.kegg.com/dbget-bin/get_pathway?org_name=dme&mapno=00010 Homo sapiens glükolüüsi rada: http://www.kegg.com/dbget-bin/get_pathway?org_name=hsa&mapno=00010 aldodaas: http://www.kegg.com/dbget-bin/www_bget?enzyme+4.1.2.13 püruvaatkinees: http://www.kegg.com/dbget-bin/www_bget?enzyme+2.7.1.40 b
13. Kirjutage, millised järjekorras tekivad toodud ühendid glükolüüsi käigus (struktuurvalemid antud) 1) Glükoos 2)G6P 3)F6P 4)FBP 5)DHAP 6)1,3 BPG 7)3 PG 8)2 PG 9) PEP 10)Püruvaat Vaadake glükolüüsi 8ndat slaidi. Seal on need struktuurvalemid ka. 14. Kuidas nimetatakse ensüüme, mille poolt katalüüsitava reaktsiooni tulemusena tekivad toodud intermediaadid (struktuurvalemid antud) 1) heksokinaas 2)glükoos6fosfaadi isomeraas 3) fosfofruktokinaas 4)aldolaas 5)trioosfosfaadiisomeraas 6)glütseraalaldehüüd3fosfaadi dehüdrogenaas 7) fosfoglütseraadi kinaas 8) fosfoglütseraadi mutaas 9) enolaas 10) püruvaadi kinaas 15. Kirjutage järgmised glükolüüsi reaktsioonid (substraadid ja produktid, katalüüsivad ensüümid) a. Kus tarbitakse ATP glükoos + heksokinaas= glükoos6fosfaat ; glükoos6fosfaat + Glükoos 6fosfaadi isomeraas = fruktoos6fosfaat (ehk F6P) F6P + fosfofruktokinaas1(ehk PFK1) = fruktoos 1,6bisfosfaadiks
2. Kirjutage, millised järjekorras tekivad toodud ühendid glükolüüsi käigus (struktuurvalemid antud) 1) Glükoos 2)G6P 3)F6P 4)FBP 5)DHAP 6)1,3 BPG 7)3 PG 8)2 PG 9) PEP 10)Püruvaat Vaadake glükolüüsi 8ndat slaidi. Seal on need struktuurvalemid ka. 14. Kuidas nimetatakse ensüüme, mille poolt katalüüsitava reaktsiooni tulemusena tekivad toodud intermediaadid (struktuurvalemid antud) 1) heksokinaas 2)glükoos6fosfaadi isomeraas 3) fosfofruktokinaas 4)aldolaas 5)trioosfosfaadiisomeraas 6)glütseraalaldehüüd3fosfaadi dehüdrogenaas 7) fosfoglütseraadi kinaas 8) fosfoglütseraadi mutaas 9) enolaas 10) püruvaadi kinaas 15. Kirjutage järgmised glükolüüsi reaktsioonid (substraadid ja produktid, katalüüsivad ensüümid) a. Kus tarbitakse ATP glükoos + heksokinaas= glükoos6fosfaat ; glükoos6fosfaat + Glükoos 6fosfaadi isomeraas = fruktoos6fosfaat (ehk F6P)
36. Käärimised. Sahhariidide ainevahetuse eripära mäletsejalistel. Glükoosist laktaadi teke on piimhappeline käärimine. 1) Glc-6-P teke Ensüümiks heksoosi kinaas, regulatoorne ensüüm 2) Glc-6-P isomeriseerub Fru-6-P-ks Ensüümiks fosfoglükoosi isomeraas 3) Fru-1,6-bisP teke Ensüümiks anaeroobse glükolüüsi keskne ensppm fosfofruktoosi kinaas 4) Fru-1,6-bisP lõhustumine trioosfosfaatideks Aldolaas A lõhustav toime annab DAP-di ja GAP-di 5) DAP isomeriseerumine Ensüümiks trioosfosfaadi isomeraas isomeriseerib DAP-di GAPiks, kuna glükolüütiliselt on lõhustatav vaid GAP 6) GAP oksüdatsioon Ensüümiks GAP dehüdrogenaas, oksüdeerib GAPi aldehüüdrühma makroergilist fosfaati kandvaks karboksüülrühmaks. Tekib1,3-bisfosfoglütseraat. See on substraatne fosforüülimine. 7) 3-fosfoglütseraadi ja ATP teke
- Toimub mõnede bakterite ja pärmide ensüümide toimel - Ka alkoholkäärimise roll seisneb ATP tootmises anaeroobsetes tingimustes - On piimhappe-käärimine - Püruvaat -> atseetaldehüüd -> etanool Ensüümid, mis katalüüsivad anaeroobset glükolüüsi (mõni näide). - Heksoosi kinaas (Mg2+) - Fosfoglükoosi isomeraas (Mg2+) - Fosfofruktoosi kinaas (Mg2+) - Aldolaas A - Trioosfosfaadi isomeraas - GAP dehüdrogenaas - Fosfoglütseraadi kinaas (Mg2+) - Fosfoglütseraadi metaas - Enolaas - Püruvaadi kinaas (Mg2+ ja K+) Aeroobne glükolüüs. Atsetüül CoA teke. Atsetüül CoA olulisus metabolismis. Aeroobne glükolüüs: Anaeroobne glükolüüs on anaeroobses keskkonnas toimuv biokeemiliste reaktsioonide ahel, mille tulemusena tekib glükoosist laktaat.
glütseraalaldehüüd-3-fosfaadi molekuliks. I faasis tarbitakse 2 molekuli ATP, et hiljem toota 4ATP molekuli. See on energia inves-teerimise faas : Reaktsioon: Ensüüm: 1. Glükoos Glükoos-6-P Heksokinaas* 2. Glükoos-6-P Fruktoos-6-P Fosfoglükoisomeraas 3. Fruktoos-6-P Fruktoos-1,6-di-P Fosfofruktokinaas* 4. Fruktoos-1,6-di-P Dihüdroksü- Fruktoos-difosfaadi atsetoon-P + Glütseeraldehüüd-3-P aldolaas 5. Dihüdroksüatsetoon-P Glütseer- Trioosfosfaadi aldehüüd-3-P isomeraas Teises faasis tekib kaks molekuli püruvaati. Saadakse netona 4 ATP. See on energia genereerimise faas: 1 glükoosi molekuli kohta tekib 2 püruvaadi molekuli. Tekib 2 NADH ja 4 ATP molekuli Osaleb 2 makroergilist fosfaati: § 1,3-Difosfoglütseraat § Fosfoenoolpüruvaat
Acholeplasma's on UGA stop- koodoniks, trüptofaani kodeerib UGG nagu tavaliselt. Selle erineva koodonikasutuse tõttu ei saa mükoplasmadest kloneeritud geene ekspresseerida E. coli's. E. coli ei lülita UGA kohal valku Trp, vaid termineerib ahela sünteesi. Tekivad mittetäielikud valgud. Füsioloogia Mükoplasmad jagatakse fermentatiivseteks ja mittefermentatiivseteks. Mittefermentatiivsetel mükoplasmadel puudub heksokinaas, fosfofruktokinaas ja aldolaas ja EMP (Embden- Meyerhofi) rada neil ei funksioneeri. Küll aga saavad nad kasutada rasvhappeid ja alkohole ja neid aeroobselt lagundada. Kõigil seniuuritud mükoplasmadel on väga puudulik hingamissüsteem, neil puuduvad kinoonid ja tsütokroomid, seega ei suuda nad oksüdatiivselt fosforüülida. Fermentatiivsetel mükoplasmadel moodustub ATP glükolüüsis substraatsel fosforüülimisel. Mittefermentatiivsetel võib ATP moodustuda arginiini dihüdrolaasi reaktsioonis
Neil on ka glükoosi metabolismirada erinev. Kui E. coli rakkudes toimub glükoosi kasutamine läbi EMP (Embden-Meyerhof-Parnas) raja, kus glükoos 6-fosfaat konverteeritakse püruvaadiks, siis pseudomonaadides metaboliseeritakse glükoos Entner-Doudoroff'i raja kaudu, mida E. coli's kasutatakse glükonaadi lagundamiseks. Rajas on 2 esüümi, 6-fosfoglükonaadi dehüdrataas, mis on kodeeritud geeni edd poolt ja 2-keto-3-deoxy-6-fosfoglükonaadi (KDPG) aldolaas, mis on kodeeritud eda geeni poolt. E. coli's on dehüdrataasi aktiivsus glükoosil detekteerimatu ning on indutseeritud ainult glükonaadi juuresolekul. Pseudomonas'e rakkudes püsib cAMP tase konstantsena sõltumata C-allikast. Kataboliitset repressiooni kutsuvad esile hoopis orgaanilised happed nagu TCA vaheühendid suktsinaat ja tsitraat. Glükoneogenees Bakterite kasvamisel n.ö. vaesematel C-allikatel nagu näiteks L-malaat, suktsinaat, atsetaat või glütserool
annaabi.ee 
