tooraine jaotus erinevate tootmisliinide vahel turu nõudlus erinevate valmistoodete järele Vabrikus on insenerid ja ülemused Rakkudes toimib rida erinevaid regulatsioonimehhanisme Reguleeritakse ensüümkatalüüsitavate reaktsioonide toimumise kiiruseid: substraatide ja produktide hulga kaudu kontroll substraadi tasemel ensüümide aktiivsuse kaudu allosteeriline regulatsioon kovalentne modifitseerimine ensüümide hulga kaudu süntees versus degradatsioon Eukarüootides regulatsioon kompartmentalisatsiooni kaudu Kõrgemates organismides võivad erinevad regulatsioonimehhanismid olla omakorda allutatud hormonaalsele kontrollile Kontroll substraadi tasemel Ensüümkatalüüsitava reaktsiooni kiirus V sõltub substraadi kontsentratsioonist [S] vastavalt Michaelis-Menteni võrrandile V = kcat[E]t[S]/(KM + [S])
Allosteerilise regulatsiooni mudelid; aktiveerimine ja inhibeerimine. Allosteeriliste ensüümide kineetilised kõverad (v versus S). Allosteerilised ensüümid e regulatoorsed ensüümid ensüümid, mida reguleeritakse regulatoorsete molekulide, nn allosteeriliste efektorite, pöörduva, mittekovalentse sidumise kaudu. Molekuli konformatsioon muutub efektori sidumise tulemusel. Bioloogiline roll: omavad võtmepositsiooni ainevahetusreaktsioonide reguleerimisel. Regulatoorne tsenter e allosteeriline tesenter tsenter millega reguleeritakse reaktsiooni kiirust (ensüümi aktiivsust) sidudes ensüümile efektor (modulaator). Allodsteerilise regulatsiooni mudelid: MWC allosteerilised valgud võivad eksisteerida kahes olekus: lõdvestatud (R) ja pingestatud (T) olekus. Selle mudeli järgi *kõik oligomeersed valgu subühikud peavad olema samas olekus (substraadi (S) puudumisel domineerib T-olek); *S seondub
· Organismi energia põhiallikas (ajukoe, erütrotsüütide, neerupealiste, reetina, testiste ainus kütus) Glükoosi difundeerumine 1) Na-sõltuv ko-transport 2) Kergendatud difusioon valktransporterite (GLUT) kaudu. Glükoosi aktiveerimine Keemiliselt inertse Glc fosforüülimine Glc-6-P-iks 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)
kompleksid EI ja EIS). Võib reaktsioon blokeeruda osaliselt või täielikult. Peale inhibiitori liitumist muutub ensüümi konformatsioon, mistõttu substraat ei saa sinna pärast enam siduda. Afiinsus tõuseb. o Ebakonkurentne reagerib inhibiitor eelnevalt tekkinud ES-ga, mitte aga vaba ensüümiga. Harvaesineb ja kasutatakse multisubstraatsete ensüümreaktsioonide puhul. Afiinsus suureneb. Allosteeriline regulatsioon Metabolismi võtmeensüümid on allosteerilised ( määravad antud metaboolse raja kiiruse) neil on allosteerilised (regulatoorsed) tsentrid. Oligomeerne valk, kus on aktiivtsenter ja regulatoorne ühik, kus on allosteeriline tsenter. Substraat tuleb aktiivtsentrisse, regulaator tuleb allostreerilisse tsentrisse ja see vastavalt kas peatab või kiirendab reaktsiooni. · Allosteeriline aktivatsioon seostub egektor E-mi aktiveeriva
kohta peab sisalduma juba primaarstruktuuris e. primaastruktuuri järgi peab olema võimalik tuletada valgu ruumilist struktuuri (aga ei osata...veel). Müoglobiin ja hemoglobiin – mõlemad on heemi prosteetilise rühmana sisaldavad valgud ja füsioloogiline tähtsus seisneb võimes siduda hapnikku (heem otseselt seotud hapnikuga). Müoglobiin esineb lihasrakkudes, hemoglobiin erütrotsüütides. Hemoglobiinis on neli heemi, müoglobiinis üks. Iga heem seob ühe O2 molekuli. Allosteeriline effektor – molekul, mis mõjutab ensüümi aktiivsust, seondudes allosteerilisse saiti (mitte aktiivsaiti, st. ei konkureeri substraadiga). Positiivne allosteeriline efektor, negatiivne allosteeriline efektor (allosteeriline inhibiitor). Aktiivne tsenter – ensüümi piirkond, kuhu seondub substraat ning mis sisaldab reaktsiooniks vajalikke aminohapete kõrvalahelaid. Katalüütiline tsenter – kõikide aminohapete kõrvalahelad, mis on vajalikud reaktsiooni läbiviimiseks.
ülejäänud valk kokku Valkude struktuurid ja funktsioon Valkude põhiomadus siduda teisi valkemolekulaarne komplementaarsus Ligand mingi valguga spetsiifiliselt interakteeruv molekul Polüpeptiidid Mittevalgulised Ligandi seondumine kutsub esile märklaudvalgu (retseptori või ensüümi) konformatsiooni muutuse Ligandi (k.a ensüümi) spetsiifilisuse mõõt on afiinsus Mehhanismid, mis reguleerivad valkude funktsionaalsust Allosteerilised üleminekud (allosteeriline kontroll) Katalüütiliste subühikute konformatsiooni muutus allosteerilise regulaatori seondumise järgselt, üleminek aktiivse ja mitteaktiivse vormi vahel (active and inactive state) Ligandide kooperatiivsed efektid (ühe ligandi seondumine kas inhibeerib või soodustab järgmise seondumist, Hilli koefitsioent) Fosforüleerimine - defosforüleerimine Proteolüütiline modifitseerimine (aktivatsioon või innakstivatsioon, nt trüpsinogeen ja trüpsiin-
Selliste organite hulka kuulub näiteks aju. Glükoosi taseme langemisel vereringes alla kriitilise väärtuse, mis juhtub söögikordade vahel, suurendab maks vere glükoosi taset glükoneogeneesi raja abil. Glükoosi hulk, mida produtseeritakse glükoneogeneetiliselt ei ole piisav selleks, et maksas leiduv glükokinaas aktiivselt suhkrut fosforüüliks ja seega väljub tekkiv glükoos hepatotsüütidest verre. Heksokinaasi ja glükokinaasi allosteeriline regulatsioon on samuti erinev. Heksokinaasid I, II ja III on allosteeriliselt inhibeeritud produkti G6P akumuleerumisel, glükokinaas aga ei ole. See võimaldab akumuleerida maksal glükoosi varu glükogeenina sel ajal, kui glükoos on liias ning samas soodustada glükoosi perifeerset tarbimist siis, kui glükoos on vajalik energiaallikana perifeersetes kudedes. 2. Glükoos 6-fosfaadi isomeraas Glükolüüsi raja teine reaktsioon on isomerisatsioon, mille käigus G6P
Konkureerivad ja mittekonkureerivad inhibiitorid. Konkureerivad inhibiitorid on substraadiga sarnase struktuuriga ja nad seonduvad hõlpsasti ensüümi aktiivtsentriga. Mittekonkureerivad ei ole struktuurselt sarnased, aga on võimelised selle aktiivsust pidurdama (ensüüm säilitab võime substraati siduda, aga tema katalüütiline võime langeb). Fosforüülimine ja defosforüülimine. Fosforüülimist katalüüsivad proteeini kinaasid. Defosforüülimist proteiini fosfataasid. Allosteeriline regulatsioon. Allosteeriline ehk regulatoorne tsenter. Allosteeriline tsenter on võimeline siduma talle keemiliselt struktuurilt sobivaid ühendeid. Seal ei toimu aga mingit katalüüsiprotsessi, seega neid ühendeid, mis seonduvad ensüümiga selle tsentri kaudu ei nimetada substraatideks vaid allosteerilisteks regulaatoriteks, sest nende sidumine mõjutab aktiivtsentri seisundit ja ensüümi aktiivsust. Vesinikioonide kontsentratsioon. Ensüümid on tundlikud vabade
just neerude) kaltsifikatsioon (kaltsifikaadid ka kuseteedes); · Kestev liigsus häirib närvikoe (depressioon, väsimus, kontsentreerumisraskused) ja lihaskoe funktsioneerimist, suurendab vere hüübimist (oht trombide tekkeks), häirib tsingi normaalset omastamist luukoe rakkude poolt. Naatrium. Asub rakuvüliselt. Biofunktsioonid: tagab 50% vere osmolaalsusest, hape-alustasakaalu hoidmine, normaalne veevahetus, mitmete ensüümide allosteeriline regulaator, mitmete ainete ja ioonide membraantranspordi tagamine koos K tagab membraanipotentsiaali (närvikoe ja lihaskoe talitus). RDA 1200...2300mg Allikad keedusool. Imendub kergesti maos ja peensooles. Soodustab vit D. Na sisestumist toiduga peegeldab Na hulk uriinis. Defitsiidi kliinilised markerid · Defitsiit võib kujuneda kauakestva absoluutse taimtoitluse (süüakse vaid taimi) harrastajatele (taimedes on vähe Na ja rohkesti K).
kangem on hape. 2. Ensüümreaktsiooni parameetrid Vmax ja Km Vmax – ensüümi teoreetiline maksimaalne töökiirus antud kontsentratsiooni jm tingimuste juures Km – Michaelise konstant; substraadi kontsentratsioon, mille juures ensüümi töökiirus on pool maksimaalsest töökiirusest V max väike Km väärtus tähendab, et antud substraat seondub ensüümiga tugevalt 3. Mehhanismid, mis reguleerivad valkude afiinsust, allosteeriline kontroll -Allosteerilised üleminekud (allosteeriline kontroll) Katalüütiliste subühikute konformatsiooni muutus allosteerilise regulaatori seondumise järgselt, üleminek aktiivse ja mitteaktiivse vormi vahel (active and inactive state) Ligandide kooperatiivsed efektid (ühe ligandi seondumine kas inhibeerib või soodustab järgmise seondumist, Hilli koefitsioent) -Fosforüleerimine - defosforüleerimine -Proteolüütiline modifitseerimine (aktivatsioon või innakstivatsioon, nt
Tähtsamad markerensüümid on: kreatiini kinaas (CK), laktaadi dehüdrogenaas (LDH), aspartaadi aminotransferaas (AST), alaniini aminotransferaas (ALT), aluseline fosfataas (ALP), happeline fosfataas (ACP), plasma koliini esteraas (PChE). vm - maksimaalne substraadi kontsentratsioon reaktsiooni kiiruses. Km- michaelise konstant (mol/l) G- gibsi vabaenergia Reaktsiooni kiirust saab muuta: substraadi kontsentratsiooniga, ensüümi kontsentratsiooniga, temperatuuriga Allosteeriline ensüüm- Inhibiitorid- ained, mis võimaldavad vähendada reaktsiooni kiirust (pidurdavad reaktsiooni) · 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
Omavad regulatoorset e allosteerilist tsentrit efektori sidumiseks. On oligomeersed kvaternaarse struktuuriga valgus. Toimivad rakumetabolismis regulaatoritena. Allosteerilised valgud võivad esineda ühest kahest olekus: R (lõdvestunud) ja T (pingestunud). S puudumisel domineerib T-olek. S sidumisel nihkub tasakaal R-oleku kasuks. Substraat S on positiivne homotroopne efektor e allosteeriline efektor. Ta toimib kooperatiivselt, s.o soodustab iseenda sidumist. Molekule, mille sidumine mõjutab teiste ligandite sidumist, nim heterotroopseteks efektoriteks. Positiivne heterotroofne efektor e. Allosteeriline aktivaator soodustab S sidumist. Negatiivne heterotroopne efektor e allosteeriline inhibiitor vähendab S sidumist. 5. Hemoglobiin ja müoglobiin on hapniku transpordi ja säilitamise valgud. Müoglobiin on monomeerne (153
7. 1,3-bisfosfoglütseraat → 3-fosfoglütseraat (ADP →ATP) 8. 3-fosfoglütseraat → 2-fosfoglütseraat 9. 2-fosfoglütseraat → Fosfoenoolpüruvaat (PEP) 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
Trans- ja desamiinimine võtab aminohapetelt aminorühma: karbamiidi üks lämmastik pärineb ammoniaagist, teine aga aspartaadist (algselt mõlemad on pärit glutamaadist). Karbamiidi süntees toimub maksas ureeatsüklis. Transporditakse verega neerudesse ning väljutatakse uureaga. Tsükli käigus toimub ületoksilise ammoniaagi detoksikatsioon karbamiidiks. Sünteesi esimesed reaktsioonid toimuvad mitokondri maatriksis, edasised aga tsütoplasmas. Karbamiidi sünteesi allosteeriline võtmeregulaator on N-atsetüülglutamaat. Neerupuudulikkus ja neerukivid Neerupuudulikuse puhul tõuseb karbamiidi tase veres ja suureneb tema soolde difundeeruv hulk. Soole mikrofloora toodab ammoniaagi nii palju, et võib tekkida hüperammoneemia. Hüperammoneemia raviks saab kasutada antibiootikume. Kuseteede infektsiooni puhul ammoniaagi teke põhjustab karbamiidist uriini leelistumist. Lahustumatute magneesium- ammooniumfosfaatide sadenemine põhjustab neerukivide teket
väljendaja: mida suurem on väärtus, seda nõrgem on kompleks (substraat ja ensüüm nõrgalt seotud). Vmax on teoreetiline maksimaalne reaktsioonikiirus, millist reaktsioon kunagi ei saavuta. V max = k2[ET], (M/s). Vmax saavutamiseks peaksid kõik ensüümi molekulid olema seotud substraadiga, substraadi kontsentratsiooni tõstmisel reaktsiooni algkiirus läheneb asümptootiliselt Vmax väärtusele. 3. Mehanismid, mis reguleerivad valkude afiinsust, allosteeriline kontroll (1) Allosteerilised üleminekud (allosteeriline kontroll). (2) Fosforüleerimine defosforüleerimine. (3) Proteolüütiline modifitseerimine (aktivatsioon või innaktivatsioon). (4) Valkude kompartmentalisatsioon ensüüm kas pääseb või ei pääse substraadile ligi. Allosteerilisteks nii ensüüme, mida reguleeritakse regulatoorsete molekulide, nn allosteeriliste efektorite, pöörduva mittekovalentse sidumise kaudu
puudumisel domineerib T-olek · S seondub palju kõvemini R- kui T-olekus valgule · Kooperatiivsus seisneb selles, et S sidumine kasvatab R populatsiooni, mis omakorda suurendab S jaoks kättesaadavate tsentrite arvu, kiirendades sidumist · Ligandid, nagu S, on positiivsed homotroopsed efektorid · Molekule, mille sidumine mõjutab teiste ligandite sidumist, nimetatakse heterotroopseteks efektoriteks. - Positiivne heterotroopne efektor e. allosteeriline aktivaator soodustab S sidumist - Negatiivne heterotroopne efektor e. allosteeriline inhibiitor vähendab S sidumist LIISI KINK 37 BIOKEEMIA test I Allosteeriliste üleminekute MWC mudel Dimeerne valk eksisteerib ühes kahest võimalikult tasakaalsest konformatsioonist. Substraadi sidumine nihutab tasakaalu R vormi kasuks. Substraat S on positiivne homotroopne
inhibeerimine. Allosteeriliste ensüümide kineetilised kõverad (v versus S). Allosteerilised ensüümid on võimelised ära tundma nii inhibiitoreid kui aktivaatoreid. Katalüüsivad ainevahetusradade olulisemaid etappe. Sõltuvad kvaternaarstruktuuri muutustest. 5. Hemoglobiini funktsioneerimine allosteerilise regulatsiooni näitena. Müoglobiini ja hemoglobiini molekulide struktuur ja füsioloogiline roll. Struktuuride erinevuste mõju hapnikutranspordile. Hemoglobiin kui allosteeriline valk. Hapnik seostub punastes verelibledes olevale hemoglobiinile kooperatiivselt. Seda kujutab sigmoidaalne kontsen.sõltuvus. Müoglobiin on lihases hapnikureservina, monomeerne valk. VIII. SÜSIVESIKUD. (Õpik lk 131-146) 1. Süsivesikute definitsioon ja bioloogiline roll. Näiteid süsivesikute multifunktsionaalsusest. Süsivesikute nomenklatuur. Aldoosid ja ketoosid. Süsivesikud ehk karbohüdraadid on koos lipiididega organismi peamiseks energiaallikaks.
Püruvaadi kinaasi Anaeroobse glükolüüsi tähtsus Hapniku puudusel on anaeroobne glükolüüs tähtis energia tootja Intensiivselt töötavas lihases Vastsündinu ellujäämine sünnitusprotsessil Mõned koed saavad energiat ainult glükoosi arvelt Neerupealise säsiollus Küpsed erütrotsüüdid ATP tootmine Hemoglobiini hapniku siduvus (anaeroobne glükolüüs tootab 2,3-bifosfoglütseraati, so hapniku siduvuse allosteeriline regulaator) Leukotsüüdid Spermatosoidid Alkoholi käärimine-alkoholi detoksikatsioon Alkoholikäärimine on identne anaeroobse glükolüüsiga kuni püruvaadini Inimorganismis toimub maksas alkoholikäärimise pöördprotsess- alkoholi kahjutustamine Pyr dekarboksülaas Alkoholi dehürdrogenaas Atsetaat Glükoos Püruvaat Atseetaldehüüd Etanool
Paljuastmelises ensümaatilises protsessis on vabanevad energiahulgad väikesed (mitte üle 60 kJ/mol) ja ülekanne individuaalsetele aktseptoritele hästi juhitav. PALJUASTMELISED RAJAD VÕIMALDAVAD METABOLISMI HÄSTI REGULEERIDA Regulatsioon toimub: · Üksikreaktsioonide tasemel. Baseerub massitoimeseadusele. · Raku tasemel. Baseerub ensüümide aktiivsuse reguleerimisele - allosteeriline regulatsioon, - kovalentne modifitseerimine, - ensüümide süntees, - ensüümide degradatsioon, · Organismi tasemel. Baseerub hormonaal- ja närvisüsteemile Homöostaas (kr.k. homöo - taoline) organismisiseste parameetrite stabiilsus ORGANISMIDE METABOOLNE KLASSIFIKATSIOON VASTAVALT SÜSINIKU- JA ENERGIAALLIKALE Klassifikatsioon Süsiniku Energiaallikas Elekronide Esindajad allikas doonorid
toimuvast muutusest piisab, et tagada Hb O2-ga küllastamine efektiivsus ja kiirus. Tänu kooperatiivsusele tagab vaid 4-5 kordne hapniku partsiaalrõhu langus koekapillassris O2 piisava vabanemise. Kopsudes, kus hapniku partsiaalrõhk on kõrge, seondub hemoglobiin hapnikuga: Hb + 4O2 -> Hb(O 2) 4 Lihasrakkudes, kus hapniku partsiaalrõhk on madal, vabaneb hapnik hemoglobiiniga kompleksist Hb(O 2) 4 -> Hb + 4O2 2,3-bisfosfoglütseraat. On Hb allosteeriline regulaator. BPG toodab erütrotsüütides anaeroobse glükolüüsi kõrvaltee. BPG seostub desoksüHb-ga, kergendab O2 vabastamist -> vähendab Hb afiinsust hapnikule. Hb Klassifikatsioon. HbF loote Hb, ehitus 22, HbA täiskasvanute Hb, 22. HbF seob hapniku afiinsemalt, ei teki hüpoksiat. Hb -desoksühemoglobiin HbO2 oksühemoglobiin, arterites HbCO karboksühemoglobiin (vingugaas + Hb). CO seostumine blokeerib O2 seostumise madalate kontsentratsioonide juures.
Adenülaadi tsüklaas katalüüsib cAMP teket ATPst. Signaali tansduktsiooni protsessiga kaasneb hormooni sidumise efekti amplifikatsioon. Ühe hormooni molekuli sidumise tagajärjel tekib palju cAMP molekule. 5. Fosforülaas a ja fosforülaas b, T ja R vorm, allosteeriline aktiivsuse kontroll. 6. Fosforülaasi kinaasi ja valgu (glükogeeni) fosfataasi aktiivsused Glükolüüs SISSEJUHATUS 1. Defineerige glükolüüs. Selgitage milline on glükolüüsi roll energeetilises metabolismis. Glükolüüs on rada, millega glükoos konverteeritakse püruvaadiks. Selles protsessis moodustub 2 ATP-d. Glükoos aktiveeritakse fosforüülimise teel. Fosforüülitud vaheühedid konverteeritakse makroergilisteks ühenditeks
· Mittekonkurentne inhibitsioon o Inhibiitor seostub ensüümmolekuliga väljaspool aktiivtsentrit o Substraadi kontsentratsiooni tõus ei mõjuta Konkurentne inhibiitor ei muuda reaktsiooni maksimaalset kiirust, mõjutab Km väärtust poole maksimaalse kiiruseks on vaja tõsta substraadi kontsentratsioon. Mittekonkurentne inhibiitor vähendab maksimaalset kiirust, kuid ei muuda Km väärtust toimib aktiivtsentri väliselt. Allosteeriline regulatoorne tsenter (peale aktiivtsentrit) · Ensüümi pinnaosa, millega seostub regulaator (ioonid ja madalmolekulaarsed ühendid) · Paljud ravimid allosteerilised efektorid Allosteeriline inhibitsioon on pöörduv. Allosteerilised efektorid: · Muudab ensüümi konformatsiooni · Muutub aktiivtsentri ruumiline ehitus · Aktivatsiooni puhul muutuvad substraadi sidumine ja katalüüs efektiivsemaks
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 · Regulaatoriteks on ioonid ja madalmolekulaarsed ühendid · Paljud ravimid on allosteerilised efektorid · Allosteeriline inhibitsioon on pöörduv Aktiivtsenter - seal leiab aset reaktsioon. Osadel ensüümidel on olemas regulatoorne tsenter - reguleerib ensüümi aktiivsust. *Regulatoorne võimsus on vaid ahela esimestel nn. võtmeensüümidel. 4
kaudu inhibeerima ja aktiveerima, et saavutada olukord, kus F ja I esineksid võrdsetes hulkades ja samuti oleks kontrollitud F + I summaarne hulk rakus? Kui F'i saab liiga palju, siis ta peab inhibeerima C-G katalüüsivat ensüümi või aktiveerima C- D katalüüsivat ensüümi ja kui I'd saab liiga palju, siis ta peab inhibeerima C-D katalüüsivat ensüümi või aktiveerima C-G katalüüsivat ensüümi. 83. Millised väited on õiged allosteerilise ensüümi kohta? Allosteeriline ensüüm: c) on reeglina multimeerne ensüüm d) sisaldab aktiivtsentrist eraldiseisvat efektormolekulide seostumiskohta 84. Visandage reaktsioonikiiruse sõltuvus substraadi kontsentratsioonist juhul kui ensüüm seob oma substraati positiivse kooperatiivsuse alusel. 85. Märkige juurde milline graafikul kujutatud kõveratest vastab allosteerilise ensüümi kineetikale: a) efektori puudumisel b) allosteerilise inhibiitorijuuresolekul c) allosteerilise aktivaatori juuresolekul 86
Substraadi kontsentratsioon rakus on 70 mM, kas sellistes tingimustes on võimalik efektiivne regulatsioon substraadi tasandil? Põhjendage. (võivad olla erinevad arvud). ei ole.. Ensüümi KM peab olema suurem kui substraadi konsentratsioon 87. Fosfofruktokinaas katalüüsib järgmist reaktsiooni: Fruktoos6fosfaat + ATP Fruktoos 1,6bisfosfaat + ADP Fosfofruktokinaasi aktiivsuse kaudu toimub glükolüüsiraja regulatsioon. Miks on vajalik fosfofruktokinaasi aktiivsuse allosteeriline regulatsioon ATP poolt? Allosteeriline regulatsioon on regulatsioon neg. tagasisideme kaudu. Glükolüüsiraja eesmärgiks on toota ATPd. Kui ATPd on juba piisavalt palju, siis pole seda enam mõtet toota ja on tarvis vastavat sünteesireaktsiooni inhibeerida e pidurdada. Kõige lihtsam on seda teha neg. tagasisideme kaudu ehk kui produkti on juba piisavalt palju, siis toimub produkti seostumine sünteesi katalüseeriva valguga, mis muudab oma kuju ja selle tulemusel reaktsioon aeglustub. 88
- Vajab rohkesti metaboolset energiat (ATP, NADPH) - Võtmereaktsioon on mevaloonhappe süntees (HMG-CoA-reduktaasi toimel) - Süntees (tsütoplasmas) 1. HMG-CoA süntees atsetüül-CoA baasil 2. Mevaloonhape süntees HMG-CoA baasil 3. Mevalonaadi konversioon Chol-ks - Kolesterooli sünteesi regulatsioon - Põhikontroll toimub HMG-CoA reduktaasi tasemel - (raja efektiivsust ja kiirust määrav ensüüm) - Allosteeriline regulatsioon - Tagasisidestuslik regulatsioon o Kolesterool nivoo tõusul toimib ta ER-s asuvale HMG-CoA reduktaasi domeenile, tõstes võimsalt ensüümi tundlikust degradatsioonile ehk inhibeerib - Geeni ekspressiooni kaudu o CHOL, mevalonaat ja teised oksüsteroolid pärsivad ensüümi mRNA transkriptsiooni väheneb ensüümi hulk, langeb kolesterooli tootmine - Hormonaalne regulatsioon
võimalik efektiivne regulatsioon substraadi tasandil? Põhjendage. (võivad olla erinevad arvud). ei ole.. Ensüümi KM peab olema suurem kui substraadi konsentratsioon 87. Fosfofruktokinaas katalüüsib järgmist reaktsiooni: Fruktoos6fosfaat + ATP Fruktoos1,6bisfosfaat + ADP Fosfofruktokinaasi aktiivsuse kaudu toimub glükolüüsiraja regulatsioon. Miks on vajalik fosfofruktokinaasi aktiivsuse allosteeriline regulatsioon ATP poolt? Allosteeriline regulatsioon on regulatsioon neg. tagasisideme kaudu. Glükolüüsiraja eesmärgiks on toota ATPd. Kui ATPd on juba piisavalt palju, siis pole seda enam mõtet toota ja on tarvis vastavat sünteesireaktsiooni inhibeerida e pidurdada. Kõige lihtsam on seda teha neg. tagasisideme kaudu ehk kui produkti on juba piisavalt palju, siis toimub produkti seostumine sünteesi katalüseeriva valguga, mis muudab oma kuju ja selle tulemusel reaktsioon aeglustub. 88
coli ja Bacillus subtilis. 5.1. Metabolismi regulatsioonietapid Metabolismi võib reguleerida põhimõtteliselt kolmel viisil: 1. Substraadi kättesaadavusega 1.1. substraadi kontsentratsioon ning transport, induktori välistamine 2. Ensümaatiliselt 2.1. Ensüümide kovalentsete sidemetega modifitseerimisega (fosforüleerimine, atsetüleerimine) 2.2. Ensüümide mittekovalentsete sidemetega modifitseerimisega 2.2.1. allosteeriline regulatsioon 42 2.2.2. kofaktoritega 2.2.3. pH-ga reguleerimine 3. Valkude ekspressiooniga 3.1. Transkriptsiooniliselt 3.1.1. transkriptsioon initsiatsiooni reguleerimine 3.1.1.1. esimese nukleotiidi kättesaadavusega (ATP ja GTP hulk rakus) 3.1.1.2. promootori ehitusega (DNA superspiralisatsioon, kasvukiirus, sigma
nende valkud ubikvitinüleerimise protsess. Ubikvitiin seostub aktiveeriva ensüümi külge (E1). See kompleks seostub ubikvitiini külge siduva ensüümiga (E2) ja E1 vabaneb. Lagundatav valk seondub E3(ubikvitiinligaas- tunneb valesti pakitud või oksüdeerunud aminohappeid sisaldavaidvalgud,mis kuuluvad lagundamisele). E2 küljes olev ubikvitiin seotakse lagundatava valgu külge. E3 aktiveerib- fosforüülimine proteiin kinaasi poolt,allosteeriline üleminek ligandi seondumise tõttu, allosteeriline üleminek valgu subühiku lisandumise tõttu Lagundamissignaali vallandumine- valgu fosforüülimine proteiin kinaasi poolt, signaali katte eemaldamine, ebastabiilse N-terminuse tekitamine Valkude lagundamine proteasoomis. Ubikvitiinhüdrolaas eraldab ubikvitiini lagundamisele määratud valgu küljest ning valk suundub lahtipakkimise rõngasse (heksameerne rõngas),ATPaasid aitavad valgu lahti pakkida. Valgusünteesi etapid eukarüoodi rakus.
Charged side chains are usually found on the surface. Buried ones tend to have several H- bonds to "diffuse" the charge. Salt bridges are ion pairs between an acid and basic amino acid. The Asp side chain is more rigid than that of Glu due to the shorter chain in Asp, thus Asp is more frequently found in the active sites of enzymes. Kvaternaarstruktuur on eriti oluline mitmest subühikust koosneva valgu funktsioneerimiseks (ensüümide korral allosteeriline regulatsioon) Ensüümkatalüüsi iseloomustavad kineetilised parameetrid. Homogeense keemilise reaktsiooni kiirus on reagentide kontsentratsiooni muutus ajas ja selle ühikuks on M s-1 (ensüümide korral sageli M/min) Kiirust võib väljendada nii produkti tekkimise kui lähteainete kadumise kaudu Reaktsiooni AB kiirus= v = -D[A]/ D t = D [B]/ D t üldisemalt, v = -d[A]/dt = d[B]/dt
Kõige triviaalsem on kontroll substraadi tasemel kui substraadi konts kasvab, siis hakkab kiirenema ka
toimuv reaktsioon. Kui tegemist pöörduva reaktsiooniga, siis produktide akumuleerumine viib
pöördreaktsioonide kiirenemiseni.
Efektiivsem on regulatsioon ensüümide aktiivsuse kaudu. Kõige olulisem on jaotatav kaheks:
ensüümi hulk, molekulide arv rakus on sama, aga saame muuta aktiivsust.
Allosteeriline regulatsioon
Kovalentne modifitseerimine
v
Kontroll substraadi tasemel
Maksimaalne regulatsiooni tundlikus on olukorras kus [S]<
Märkige juurde millise ühendi poolt ja kuidas peaks antud metabolismirada reguleerima. 80. Rakus on tegemist harukohta sisaldava metabolismirajaga. Rakul on vaja ühendeid F ja I võrdsetes hulkades. Milliste ühendite poolt ja milliseid etappe peaks tagasiside kaudu inhibeerima ja aktiveerima, et saavutada olukord, kus F ja I esineksid võrdsetes hulkades ja samuti oleks kontrollitud F + I summaarne hulk rakus? 81. Millised väited on õiged allosteerilise ensüümi kohta? Allosteeriline ensüüm on reeglina multimeerne ensüüm ja sisaldab aktiivtsentrist eraldiseisvat efektormolekulide seostumiskohta 82. Visandage reaktsioonikiiruse sõltuvus substraadi kontsentratsioonist juhul kui ensüüm seob oma substraati positiivse kooperatiivsuse alusel. 83. Märkige juurde milline graafikul kujutatud kõveratest vastab allosteerilise ensüümi kineetikale 84. Milleks on vajalik O2 kooperatiivne seostumine hemoglobiinile? Kopsudes on kõrge O2 kontsentratsioon ja kudedes madal
kombineerudes ensüümiga on siiski võimelised selle aktiivsust pidurdama. Mittekonkureeriva inhibiitori juuresolekul ensüüm võib küll säilitada substraati siduva võime, kuid tema katalüütiline võime langeb. 8. Aktivaatorid: Aktivaatorid on keemilised ühendid, mis mõjutavad ensüümi aktiivsust suurendamise suunas. 9. Allosteerilised ensüümid: Mitmete ainevahetuses keskset rolli omavate ensüümide molekulides on peale aktiivtsentri olemas veel regulatoorne ehk allosteeriline tsenter. Niisuguseid ensüüme nimetatakse 21 Maris Kallus KKS 2010 allosteerilisteks ensüümideks. Nii nagu aktiivtsenter, on ka allosteeriline tsenter võimeline siduma talle keemiliselt struktuurilt sobivaid ühendeid. Einevalt aktiivtsentrist ei toimu seal
inaktiveeritaks või degradeeritaks. Geenide induktsiooniks kuluv aeg võib samuti liiga pikk olla. Selleks, et kiirendada rakkude adapteerumist muutunud keskkonnatingimustega, on rakus välja kujunenud valkude aktiivsust kontrollivad posttranslatsioonilised mehhanismid. Posttranslatsiooniline regulatsioon võimaldab bakterirakkudes metaboolseid ümberlülitusi juba mõne sekundi jooksul. Kontrollmehhanismid toimivad kas ensüümide aktiivsuse mittekovalentse moduleerimise (allosteeriline regulatsioon), valkude kovalentse modifitseerimise (enamasti fosforüleerimine) või valkude kompartmentalisatsiooni näol. Allosteerilised ensüümid on aktiveeritavad või inaktiveeritavad metaboliitide mittekovalentse seondumise kaudu ensüümide aktiivtsentri regulatoorsetesse saitidesse, mis paiknevad aktiivtsentrist eraldi. Sel viisil toimub näiteks biosünteetiliste ensüümide tagasisidestuslik inhibitsioon. Allosteeriline regulatsioon
inhibeerima ja aktiveerima, et saavutada olukord, kus F ja I esineksid võrdsetes hulkades ja samuti oleks kontrollitud F + I summaarne hulk rakus? Produkt F peab inhibeerima CD katalüüsivat ensüümi ja/või aktiveerima CG katalüüsivat ensüümi. Ja sama I-ga. Lisaks on kasulik veel olukord, kus nii F kui ka I akumuleerumine inhibeeriks mõlema haruraja esimest ühist reaktsiooni ehk A B ensüümi. 83. Millised väited on õiged allosteerilise ensüümi kohta? Allosteeriline ensüüm: a) käitub efektori puudumisel vastavalt Michaelis-Menteni kineetikale b) on reeglina monomeerne ensüüm c) on reeglina multimeerne ensüüm d) sisaldab aktiivtsentrist eraldiseisvat efektormolekulide seostumiskohta e) on alati glükosüleeritud 84. Visandage reaktsioonikiiruse sõltuvus substraadi kontsentratsioonist juhul kui ensüüm seob oma substraati positiivse kooperatiivsuse alusel. 85. Märkige juurde milline graafikul kujutatud kõveratest vastab allosteerilise ensüümi
Regulatsioon proteolüüsiga. LexA repressori autoproteolüütiline inaktivatsioon DNA kahjustuste tulemusena (näiteks UV kiirguse toimel) vallandub rakkudes SOS vastus. Aktiveeruvad geenid, mis olid inaktiveeritud LexA repressori kaudu. LexA inaktivatsioon toimub autokatalüüütiliselt Gly-Ala sideme degradeerimise kaudu. LexA proteolüütiline aktiivsus avaldub ssDNA-ga assotsieerunud RecA. Proteolüüsil kulutatakse ATP energiat. RecA on allosteeriline aktivaator ka faag lambda CI valgu ja UmuD autoproteaassele aktiivsusele. CI proteolüüs viib profaagi induktsioonile, UmuD lõikus aga aktiveerib UmuD valgu. 13. Võrrelge primaarseid ja sekundaarseid transportsüsteeme. Miks võib bakteril ühe ja sama komponendi transportimiseks läbi membraani olla välja kujunenud mitu erinevat transportsüsteemi? Sekundaarne transportsüsteem - elektrokeemilise potentsiaali varal töötavad porterid, kuhu kuuluvad
annaabi.ee 
