Biokeemia Eksami kordamine (0)

Tallinna Tehnikaülikool - Keemia - Biokeemia

5 VÄGA HEA

I. BIOKEEMIA AINE. RAKU EHITUS. VESI JA VESILAHUSED . (Õpik lk 3-32)

Bioelemendid . Bioloogilised makromolekulid.
Bioelemendid: O, H, C, N, P, S. Moodustavad 99% kõikidest aatomitest inimkehas.
Elemendid on molekulide tekitamiseks sobivad, sest moodustavad kovalentseid sidemeid elektronpaaride jagamisega.
Biomolekulid : Valgud (ehk proteiinid , hargnemata biopolümeerid, koosnevad 20 aminohappest, moodustavad ensüümid ( lipaas ), retseptorid (insuliini retseptor ); Nukleiinhapped (hargnemata biopolümeerid, monomeerideks nukleotiidid (dna, rna)); Süsivesikud (ehk karbohüdraadid, monomeerideks monosahhariidid, nendest tekivad polüsahhariidid mis on seotud glükosiidsidemetega; olulised energiaallikad , osalevad ka rakk - rakk äratundmisprotsessides); Lipiidid (ei moodusta polümeere!; võimelised moodustama suuri struktuure, kuid monomeerid on ühendatud nõrkade jõududega; oluline roll energiaallikana, signaalmolekulidena).
Biopolümeer – valgud, nukleiinhapped, süsivesikud.

Sidemed biomolekulides – kovalentse sideme parameetrid , sidemeenergia. Nõrgad sidemed ja interaktsioonid – iseloomustus, roll biomolekulides.
Kovalentne side – tugevus on pöördvõrdeline seda moodustavate aatomite massidega . Sideme energia (kJ/mol)
Nõrgad sidemed:
Van der Waalsi vastasmõju (0.4-4.0) Ajas tekivad aatomid ümber osalise positiivse ja osalise negatiivse laenguga alad. Osaleb nt DNA ahelas lämmastikaluste pakkimisel või äratundmismehhanismides.
Vesiniksidemed (8-20) moodustuvad elektronegatiivse aatomi ja vesiniku vahel, mis on omakorda seotud elektronegatiivse aatomiga.
Ioonsed vastasmõjud (20) ehk elektrostaatilised vastasmõjud on vastaslaenguliste ioonide või polaarsete fun rühmade vaheliste elektrostaatiliste tõmbejõudude tulemus.
Hüdrofoobsed vastasmõjud ( biomolekulide struktuuri ja toimemehhanisme. Õige pH tagab teiste nõrkade jõudude toimimise.
Vesi ioniseerub vähesel määral. Dissotsieerudes moodustuvad H3O+ ja OH-. H2O = OH- + H+
Tugevad elektrolüüdid = ained mis vees peaaegu täielikult dissotsieeruvad ioonideks (nt KCl, HCl, NaOH , KOH)
HCl dissotsiatsioon vees: HCl + H2O = H3O++ Cl
Nõrgad elektrolüüdid = ained mis vees dissotsieeruvad ioonideks ainult vähesel määral (nt äädikhape, süsihape)
Ka – happe dissotsiatsioonikonstant, tasakaalukonstant . HA = H+ + A- >= Ka = H+*A-/HA
pKa – pH väärtus mille juures on hape pooles ulatuses dissotsieerunud.
Puhver – vesilahused mille koostise muutudes tema parameeter säilitab püsiva väärtuse, nt puhvri pH väärtus ei muutu väikese koguse happe või aluse lisamisel.
II. AMINOHAPPED . PEPTIIDID . (Õpik lk 35-44)

Aminohapped: molekuli ehitus, proteogeensete aminohapete üldarv, grupid tulenevalt keemilisest ehitusest, struktuurid , nimetused ning ühe- ja kolmetähelised koodid. Milliseid ebaharilikke aminohappeid teate?
Valkude koostises on 20 alfa-aminohapet ehk proteogeenset aminohapet. Koosneb alfa-süsinikust, karboksüülruhmast, aminorühmast, kõrvalahelast.
Kõrvalahelad erinevad suuruse, ruumilise kuju, fun.rühmade, laengu, vesiniksidemete moodustamise võime, hüdrofoobsuse ja keemilise reaktiivsuse poolest. (Fun.rühmad – alkoholid, tioolid , tioeetrid, karboksüülhapped, karboksamiidid ja alused).
Jagatakse:
Apolaarsed ehk hüdrofoobsed aminohapped (Leu, Pro)
Polaarsed, mille laeng on ebaühtlaselt jaotunud (Thr, Cys)
Happelised ehk negatiivselt laetud (Asp, Glu)
Aluselised ehk positiivselt laetud (Lys, Arg)
Ebatüüpilised aminohapped: Kollageen , Fosfoseriin

Aminohapete dissotsiatsioon – millised ioonsed vormid esinevad? pKa1, pKa2 ja pKa3 (pKaR) mõiste, ligikaudsed väärtused. Aminohappe pI ja kuidas ta avaldub.
Kõigil aminohapetel on vähemalt kaks deprotoneeruvat fun.rühma.
Dissotsieerub karboksüülrühm: H2A+ + H2O = HA0 + H3O+
Dissotsieerub aminorühm: HA0 + H2O = A− + H3O+

Aminohapete stereokeemia – suhteline (D/L) ja absoluutne (S/R) konfiguratsioon ja kuidas seda määrata.
Looduses leiduvad aminohapped on enamus L-konfiguratsiooniga, kuid esineb ka D-aminohappeid.

Peptiidside – formeerumine , sideme omadused, osalise kaksiksideme esinemisest tingitud omadused.
Peptiid ehk amiidside moodustub aminohappe alfa-karboksüülhappe ja teise aminohappe alfa-aminorühma vahel.
Omadused: Planaarne; sarnane kaksiksidemele; pöörlemine ümber sideme on takistatud; pikkus 1,32A, mis on üksik-ja kaksiksideme vahel; puudub laeng.
Peaaegu kõik valkude peptiidsidemed on trans-konfiguratsioonis.
Peptiidid on molekulid, mis koosnevad peptiidsidemete abil ühendatud kahest või enamast aminohappest.
III. VALGU STRUKTUUR, ISELOOMUSTUS JA BIOLOOGILINE ROLL. (Õpik lk 45-58)

Üldine iseloomustus – molekulide suurus, makrostruktuur , mono- ja oligomeerse valgu mõiste.
Valgud on aminohapete polümeerid, milles aminohappejäägid on omavahel ühendatud kovalentsete sidemetega – peptiidsidemetega.
Koosnevad ühest või mitmest polüpeptiidahelast: monomeerne valk ( üks polüpeptiidahel); Multimeerne valk (mitu polüpeptiidahelat).
Sisaldavad ka mitteaminohappelist osa: Lihtvalgud (koosnevad ainult aminohappest); Liitvalgud (sisaldavad lisaks mitteaminohappelist osa).
Igal valgul on unikaalne aminohappe järjestus. See on kodeeritud vastava DNA lõigu järjestusega.

Lihtvalgud ja konjugeeritud e. liitvalgud – mõisted, liitvalkude prosteetilised rühmad.
Lihtvalgud – koosnevad ainult aminohapetest.
Liitvalgud – koosnevad lisaks mitteaminohappelisest osast: kui see osa on funktsionaalselt oluline (lihtne ehitus – kofaktor , keeruline – koensüüm). Jagatakse vastavalt mitteaminohappelisele osale glüko-, lipo-, nukleo -, hemoproteiinideks.

Valkude bioloogiliste funktsioonide loetelu , näiteid vastava funktsiooniga valkudest.
Funktsioon
Näide
Katalüütiline
Ribonukleaas
Transport
Hemoglobiin
Struktuurne
Kollageen
Kaitse
Immunoglobuliinid
Eksootilised funktsioonid
Antifriisvalgud kalades

Sekundaarstruktuuri mõiste ja tüübid. α- heeliks ja β-leht ehk voldik (paralleelne ja antiparalleelne) – põhilised parameetrid, stabiliseerivad sidemed. Teised β- struktuurid.
Valgu sekundaarstruktuur – moodustab põhiahela amino- ja karbonüülrühma aatomite vahel tekkivate vesiniksidemete abil.
Alfa-heeliks on silindriline struktuur, mille sisemuses on heeliksisse keerdunud peptiidahela peaahel ning väljapoole jäävad kõrvalahelad. Heeliksit hoiavad koos üle nelja peptiidsideme tekkinud H-sidemed peaahela C=O ja NH vahel.
Beeta-leht koosneb beeta-ahelatest, Ahelad võivad olla paralleelsed või antiparalleelsed.
Tagasipööre – et moodustada globulaarseid struktuure, peab ahel tegema tagasipöörde.

Tertsiaarstruktuuri mõiste ja struktuuri fikseerivad sidemed. Globulaarsed valgud - tüübid ja formeerumine. Valgumoodulid e domeenid . Kiudvalgud - ehitus, omadused, funktsioonid ja esindajad.
Valgu tertsiaalstruktuur - peptiidahela aminohapete kõrvalahelate vaheline interaktsioon nõrkade vastasmõjude või disulfiidsildade kaudu. Valgud pakitakse nii, et tekiks kõige stabiilsemad struktuurid ehk palju H-sidemeid ja minimaalne kontakt solvendiga.
Jagunevad kahte põhiklassi: kiudvalgud ehk fibrillarsed valgud (enamiku polüpeptiidahelaist on peaaegu paralleelsed kiu teljega , mehaaniliselt tugevad, vesikeskkonnas lahustumatud , bioloogiline roll on struktuurne, esindajad nt kollageen, alfa- keratiin ); globulaarsed valgud (vahendavad rakufunktsioone; valke on rohkem; fun. Paljusus on tingitud 20 erineva aminohappe keemilistest omadustest)
Domeen – valgumoodulid, kompaktselt kokku pakitud kuid teineteisest polüpeptiidahela lõiguga eraldatud ala. Sama domeen võib korduda samas valgus ja ka esineda erinevates valkudes.

Kvaternaarstruktuurid – mõiste, milliste jõudude toimel formeeruvad. Milliseid eeliseid annavad kvaternaarstruktuurid?
Kvaternaarstruktuur – mitmed polüpeptiidahelad ehk monomeersed subühikud võivad ühenduda üheks multimeerseks valguks. Ühte ahelat sellises kompleksis nim subühikuks (tavaliselt seovad neid nõrgad avstasmõjud).
Multimeersed valgud on sümmeetrilised moodustised, mis on moodustatud asümeetrilistest struktuuridest.
IV. ENSÜÜMID, ENSÜÜMKATALÜÜS. (Õpik lk 69-80)

Ensümoloogia põhimõisted: ensüümide ehitus, aktiivtsentri mõiste.
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.

Ensüümiklassid – nimetused, katalüüsitavate reaktsioonide tüübid. Ensüümide nimetuste kujunemine.
Jaguneb kuude klassi:

Oksüdoreduktaasid – redoksreaktsioonid (elektronide ülekanne);

Transferaasid – funktsionaalsete rühmade ülekanne ühelt molekulilt teisele;

Hüdrolaasid – molekulide lagundamine, keemiliste sidemete katkestamine hüdrolüüsi teel;

Lüaasid – funktsionaalsete rühmade liitumisreaktsioonid kaksiksidemele või kaksiksideme teke rühmade kõrvaldamise teel;

Isomeraasid – rühmade ülekanne ühe molekuli piires, isomeersete vormide teke;

Ligaasid – uute kovalentsete sidemete moodustamine kondensatsiooni teel ATP energia arvel, ühendatakse molekule.
Nimetuse saavad ensüümid substraadi ja katalüüsitava reaktsiooni järgi ning lõppu lisatakse liide -aas. Igal ensüümil on identifitseerimiseks number. Süstemaatiline nimetus.

ES kompleks ja selle formeerumist kirjeldavad molekulaarsed mudelid. E ja S vahelised interaktsioonid.
Ensüümid kiirendavad tasakaaluoleku saavutamist, kuid ei nihuta reaktsiooni tasakaalu.
ES kompleksi energia kasvule aitavad kaasa: entroopia vähenemine; substraadi desolatatsioon; elektrostaatiline destabiliseerimine.
Ensüüm seob substraadi aktiivtsentrisse.

Reaktsiooni ΔG ja ΔG* tähendus. Mittekatalüütilise ja katalüütilise reaktsiooni energiadiagrammid ja ΔG* väärtuste võrdlus.
G – Gibbsi vaba energia ehk kasulik energia, mida saab muundada tööks;
ΔG – produktide ja lähteainete vabade energiate erinevus. Määrab ära reaktsiooni spontaanse kulgemise võimalikkuse, kuid mitte kiirust;
ΔG* - reaktsiooni kiirus on määratud aktiviseerimise vaba energia väärtusega

Bioloogilise termodünaamika alused. Mida näitab ΔG märk ja arvväärtus? Bioloogilised standardtingimused. Kuidas on seotud ΔG ja ΔG0’? Eksergoonilised ja endergoonilised reaktsioonid.
ΔG reaktsioon ;
ΔG > 0 mittespontaanne, endergooniline reaktsioon
ΔG = 0 tasakaaluline reaktsioon

Siirdeseisundi EX# tähendus ensüümireaktsioonis ja selle saavutamine. Katalüüsi soodustavad faktorid . Miks ja kuidas saavutatakse ES kompleksi destabiliseerimine?
Siirdeseisund ehk aktiveeritud vaheoleku moodustumine. Siirdeolek on ühendil lähteaine ja produkti vahepealne olek, ebastabiilne. (Kõrgeim punkt reaktsioonikoordinaadil).
Katalüüs – aktiveeritud siirdeoleku stabiliseerimine .
Katalüüsi toimumiseks on vajalik – energeetiline barjäär ES kompleksi ja siirdeseisundi kompleksi vahel peab olema väiksem kui barjäär S ja X vahel; Ensüüm peab siduma X tugevamini kui S või P.
Katalüüsi soodustavad faktorid:
1)Lähedus ja orientatsioon
2) Entroopia vähenemine ES moodustamisel
3)ES destabiliseerimine – mida suurem ES energia, seda suurem kiirus; ES energia tõstmine antud EX energia korral tõstab katalüüsi kiirust.
V. ENSÜÜMIKINEETIKA. (Õpik lk 81-88, 100-108)

Keemilise kineetika põhimõisted - reaktsiooni kiirus, kiiruskonstandid, reaktsiooni järk. I ja II järku reaktsioonide võrrandid ja kiiruskonstandid.
Kineetika – õpetus reaktsiooni kiirusest
K – kiiruskonstant, võrdeline sirgjoone tõusuga
Reaktsiooni järk – kuidas sõltub reaktsiooni kiirus reageerivate ainete kontsentratsioonidest.
0.järku – reaktsiooni kiirus ei sõltu substraadi algkontsentratsioonist.
1.järku – reaktsiooni kiirus on võrdeline substraadi algkontsentratsiooniga.
2.järku – reaktsiooni kiirus on võrdeline substraadi algkontsentratsiooni ruuduga .

Monosubstraatse ensüümireaktsiooni täielik ja lihtsustatud võrrand Konstantide Km, Vmax ja kcat sisuline tähendus ja dimensioonid. Ensüümi aktiivsuse mõiste ja ühikud.
Monosubstraatne ensüümireaktsioon on madalatel substraadi konts. 1.järku, kõrgematel substraadi konts. 0.järku reaktsioon.
Km – kineetiline aktivatsioonikonstant
Vmax – ensüümi iseloomustav konstant, teoreetiline maksimaalne reaktsioonikiirus, millist reaktsioon mitte kunagi ei saavuta.
Kcat – substraadi molekulide arv, mis konverteeritakse ühe ensüümi molekuli poolt ühes ajaühikus produktiks.
Ensüümi aktiivususe ühik:
(IU – international unit) 1IU on ensüümi kogus, mis katalüüsib 1 mikromooli produkti teket 1 min jooksul.
Katal (kat) – 1 katal ensüümi kogus, mis katalüüsib 1 mooli substraadi konversiooni produktiks 1 sek jooksul.

Michaelis-Menten’i kineetilise võrrandi matemaatiline ja graafiline väljendus. Michaelis-Menten’i võrrandi teisendus Lineweaver- Burk ’i koordinaatides. Vmax ja Km arvväärtuste määramine.
Lineweaver-Burk’i koordinaatides.

Reaktsiooni kiirust mõjutavad tegurid. Ensüümide inhibiitorid – mõiste, inhibeerimise tüübid, nende analüüs. Temperatuuri ja keskkonna pH mõju – põhjendused, graafilised sõltuvused.

pH
Ensüümid on aktiivsed teatud pH vahemikus; pH mõjutab Km või Vma väärtusi.

Temperatuur
Temp tõstes ensüümireaktsioonid kiirenevad; kiirus langeb peale 50C – valgu denaturatsioon .

Inhibiitorid
Erinevatel madalmolekulaarsete ainete sidumine võib ensüümi aktiivsuse inhibeerida.

Bisubstraatsete ensüümireaktsioonide põhiskeemid.

Järjestikune ehk ühekordse ümberasetusega reaktsioon – mõlemad substraadid seostuvad ensüümiga ning peale reaktsiooni toimumist vabanevad.

Juhuslik – seostuvate substraatide järjekord pole oluline

Korrastatud – üks substraat seostub esimesena

Topeltasendsega ehk pingpong reaktsioon – esmalt seostub ensüümiga esimene substraat ning toimub esimene osareaktsioon, tekib modifitseeritud ensüüm ning lahkub esimene produkt. Seejärel asendub teine jne.
VI. ENSÜÜMKATALÜÜSI KEEMILISED MEHHANISMID . (Õpik lk 99-100, loeng ja harjutus)

Ensüümkatalüüsi kolm keemilist mehhanismi. Kovalentse katalüüsi põhimõte. Nukleofiilsed tsentrid ensüümides, side ensüümi ja substraadi vahel.

Kovalentne katalüüs – E ja S moodustavad kovalentseid sidemeid ühes või mitmes reaktsioonis; tagab reaktsiooni kiiruse tõusu

Üldine hape-alus katalüüs – siirdeseisundis kantakse üle üks prooton .

Metall -iooni katalüüs – paljud ensüümid vajavad metalli ioonide juuresolekut max aktiivsuse saavutamiseks.

Hape-alus katalüüsi põhimõte, „spetsiifiline” ja „üldine” hape-alus katalüüs. Seriinproteaaside esindajad, „katalüütiline triaad” ja selle roll katalüüsis.
Kantakse üle üks prooton.
„Spetsiifilises“ hape-alus katalüüsis osaleb kas H+ või OH-, mis difundeerub katalüütilisse tsentrisse.
„Üldine“ hape-alus katalüüs hõlmab ka teisi happeid ja aluseid peale H+ ja OH-.

Metalliioonide katalüütiline roll. Metalloensüümide ja metall-aktiveeritavate ensüümide mõisted.
Ensüüme mis seovad metalle tugevalt või vajavad neid stabiilse natiivse konformatsiooni säilitamiseks nim metalloensüümideks.
Ensüüme mis seovad metalle nõrgalt ning ainult kataüütilise tsükli käigus, nim metall-aktiveeritud ensüümideks.

Koensüümid – mõiste, roll ensüümireaktsioonides ja seos vitamiinidega.
Koensüümide komponendid on vesilahustuvad vitamiinid .
VII. KATALÜÜSI REGULATSIOON . (Õpik lk 88-93,115-127)

Ensüümide spetsiifilisus – milles avaldub ja millele baseerub.
Ensüümide spetsiifilisus – võime eristada substraate
Absoluutne spetsiifilisus – toime avaldub vaid ühele substraadile.
Stereospetsiifilisus – võime toimida ainult teatavale stereoisomeerile.
Sidemespetsiifilisus – võime toimida teatavatele kovalentsele sidemele.
Geomeetriline spetsiifilisus – võime eristada substraate molekulis esinevate keemiliste rühmade järgi.

Reaktsioonikiiruse reguleerimise võimalused rakkudes. Ensüümide kovalentne modifitseerimine . Valkude fosforüleerimise/defosforüleerimise roll ensüümide aktiivsuse regulatsioonis.
1) Geneetiline kontroll – geeni ekspressiooni indutseerimine või allasurumine;
2) Substraadi konts. kaudu – kiirus sõltub substraadi kättesaadavuseset;
3) Produkti konts. kaudu – kiirus väheneb produkti akumuleerumisel;
4) Ensüümide kovalentse modifitseerimise teel – fosforüleerimine;
5) Allosteeriliste efektorite abil;
6) Sümogeenide, isosüümide, modulaatorvalkude abil.

Proensüümid (sümogeenid) ja isoensüümid (isosüümid) – mõisted, nende roll katalüüsi regulatsioonis.
Proensüümid –
Isoensüümid – mitu erinevat struktuurivormi, kuid katalüüsivad kõik ühte keemilist reaktsiooni

Allosteerilised ensüümid - mõiste, bioloogiline roll. Regulatoorse tsentri mõiste molekulaarne sisu. Allosteerilise regulatsiooni mudelid; aktiveerimine ja 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.

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)

Süsivesikute definitsioon ja bioloogiline roll. Näiteid süsivesikute multifunktsionaalsusest. Süsivesikute nomenklatuur . Aldoosid ja ketoosid .
Süsivesikud ehk karbohüdraadid on koos lipiididega organismi peamiseks energiaallikaks.
Osaleb ka muudes olulistes protsessides – rakk-rakk äratundmismehhanism, moodustab valkudega olulisi ühendeid (glükoproteiine).
Nimetatakse: C-aatomite arvu järgi (trioosid, tetroosid, pentoosid jne); Funktsionaalse rühma järgi (aldoosid – aldehüüdrühm; ketoosid – ketorühm); Tsüklilise struktuuri aluses (püranoosid – 6-liikmeline tsükkel, furanoosid – 5-liikmeline tsükkel)

Monosahhariidide molekuli ehitus - hemiatsetaalid ja hemiketaalid. D,L- ja S,R isomeeria , anomeersed vormid, teised stereoisomeerid. Molekulide esitamine Fischeri ja Haworth’i projektsioonidena. Monosahhariidide tähtsamad esindajad (struktuurid: glükoos, fruktoos , riboos ).
Monosahhariidid ehk lihtsuhkrud on aldehüüdid või ketoonid , mis sisaldavad vähemalt ühte hüdroksüülrühma.
D- ja L- suhkrud on enatiomeerid. Looduses esinevad peamiselt D-konfiguratsiooniga suhkrud.
D,L-deskriptorid määravad kõrgeima järjekorra numbriga stereogeense süsiniku konfiguratsiooni.

Monosahhariidide derivaadid : suhkurhapped , suhkuralkoholid, desoksü- ja aminosuhkrud , suhkrute estrid , glükosiidid.
Suhkurhapped: karboksüülrühm C-1 keto -või aldehüüdrühma asemel.
Suhkuralkoholid: hüdroküülrühm C-1 asendis.
Desoksüsuhkrud: üks või enam hüdroksüülrühmi asendatud vesinikuga.
Suhkruestrid: mõni hüdroksüülrühmadest on fosforüleeritud.
Aminosuhkrud: aminorühm C-2 asendis hüdroksüülrühma asemel.
Atsetaalid, ketaalid ja glükosiidid: nt metüül-,etüülglükosiid.

Oligosahhariidid . Glükosiidsidemete tüübid ja nende tähistamine, glükosiidid. Redutseerivad ja mitteredutseerivad oligosahhariidid. Olulisemad disahhariidid (struktuur: sahharoos ).
Oligosahhariidid ehk disahhariidid koosnevad kahest O-glükosiidsideme abil ühendatud monosahhariidist.
Trisahhariidi – koosnevad kolmest O-glükosiidsideme abil ühendatud monosahhariidist.
Sahharoos:

Polüsahhariidid – mõiste, funktsioonid. Varupolüsahhariidid tärklis ja glükogeen, nende struktuuri erinevused. Struktuursed polüsahhariidid tselluloos ja kitiin .
Polüsahhariidid sisaldavad sadu-tuhandeid monosahhariidide jääke. Nad on energiavaruks, struktuurseks rolliks.
Homopolümeer – koosneb ühesugustest monosahhariididest, nt glükogeen, tselluloos.
Glükogeen – loomne varuaine , säilitatakse peamiselt maksas ja lihastes.
Tärklis – taimne varuaine, esineb amüloosi ja amülopektiinina.
Tselluloos – taimede struktuurne polüsahhariid, rakuseina osa.
Kitiin ja mannaan – monomeerideks muud suhkrud

Bakterite rakuseina ehitus ja peptidoglükaanid. Erinevused Gram -positiivsete ja Gram-negatiivsete bakterite rakuseina ehituses.
Gram-Positiivne bakter : üks lipiidne kaksikkiht , mille peal paks peptidoglükaani kiht.
Gram-Negatiivne bakter : kaks lipiididest kaksikkihti, mille vahel õhuke peptidoglükaani kiht.

Rakupinna süsivesikute bioloogiline roll ja tähtsamad esindajad: glükoproteiinid (O- või Nglükosüleeritud valgud) ja proteoglükaanid, nende põhimõttelised struktuurid. ’
Glükoproteiin – süsivesikud on seotud kovalentselt valgule.
Glükoproteiinid – valk moodustab suurema massiosa, rakumembraanide koostises, vereseerumi algud, jm.
Proteoglükaanid – valk on liidetud glükoosaminoglükaanile, süsivesikute osakaal on suurem kui glükoproteiinides; struktuurikomponendid või määredained.
Mutsiinid ehk mukoproteiinid – koosnevad peamiselt süsivesikutest, valgule on seotud harilikult N-atsetüülglaktoosamiin; limaskesta komponent ; määrdeaine.
IX. LIPIIDID. (Õpik lk 153-164)

Lipiidide definitsioon, klassifikatsioon ja bioloogiline roll. Küllastunud ja küllastumata rasvhapped : struktuuride esitusviisid, triviaal- ja süstemaatilised nimetused, levinumad esindajad.
Lipiidid – vees lahustumatud molekulid, mis orgaanilistes lahustites lahustuvad väga hästi.
Roll: energia säilitamine, membraanide komponendid, signaalülekanded radades.
Klassifikatsioon:

Vabad rasvhapped – peamiselt energiaallikas ;

Triatsüülglütseroolid – rasvhapete säilitamise vorm;

Fosfolipiidid – membraanilipiidid, moodustavad amfipaatseid molekule;

Glükolipiidid – süsivesikutega seotud lipiidid, membraanide koostisosad;

Steroidid – polütsüklilised ühendid, hormoonid, membraanikomponendid;

Vahad -kaitsefunktsioon.
Küllastunud rasvhapped (ilma kaksiksidemeta): palmithape , heksadekaanhape. – ahelad pakitake kokku tihedamalt , moodustavad jäigema ja rohkem organiseerunud agregaadi nt membraan .
Küllastumata rasvhapped (kaksiksidemega): linoleenhape, olehape . – ahelad on painduvad, pakitakse vähem organiseerunult ning neil on suurem liikumispotensiaal.
Cis-konfiguratsioonis kaksiksidemed – looduslikult enamlevinud rasvhapped.
Nimetus: C arv, lisatakse lõppu -hape, küllastumata rasvhappe puhul näidatakse kaksiksideme asukohad.

Neutraalse lipiidi mõiste. Triatsüülglütseroolid: struktuur ja funktsioonid. Miks peamine energiavaru? Vahad – struktuur, roll, esindajad.
Vabad rasvhapped kui energiaallikas säilitatakse triatsüülglütseroolide ehk rasvade kujul. Kõige rohkem taandunud süsinikuvorm. Ei vaja hüdraatimist ehk rasvad saab tihedamalt kokku pakkida .
Vahad – pika süsinikuahelaga alkoholide ja pika süsinikahelaga rasvhapete estrid. Roll: kaitsefunktsioon. Vaha kihiga on kaetud – loomade nahk ja karv ; taimede lehed; lindude suled.

Polaarse lipiidi mõiste, peamised liigid, struktuurid ja funktsioonid. Levinumad polaarsed peagrupid. Glütserofosfolipiidide struktuur, esindajad. Sfingolipiidide struktuur ja esindajad. Sfingomüeliinid, glükosfingolipiidid.
Glütserofosfolipiidide struktuur:
Sfingolipiidi struktuur:

Terpenoidide klassid ja esindajad. Karotenoidid. Steroidide esindajad. Kolesterooli struktuur ja bioloogiline roll. Sapphapped . Steroidhormoonid.
Terpenoidid on mitmekesine ja laialt lvinud ühendid, mille molekulid koosnevad isopreeni jääkidest. Monoterpenoidid koosnevad kahest isopreeni jäägist.
Steroidid – toimivad hormoonidena, soodustavad toidulipiidide seedimist, on osa membraanist. Kõige levinum on kolesterool .
Seskviterpenoidid – koosnevad kolmest isopreeni ühikust.
Diterpenoidid – koosenvad neljast isopreeni ühikust.
Triterpenoidid – koosnevad kuuest isopreeni ühikust. Skvaleen on steroidi põhistruktuuri eelühend.
Lanosterool – eellaseks kolesteroolile ja teistele steroididele.
Tetraterpenoid – kaheksa isopreeni; lükopeen on üks karotenoididest, leidub tomatis.
X. MEMBRAANID JA MEMBRAANITRANSPORT . (Õpik lk 167-184)

Bioloogiliste membraanide funktsioonid, komponendid ja ehitus. Membraanide asümmeetrilisus kihi piires (lateraalne) ja kihtide vahel ( transversaalne ). Faasiüleminekud.
Plasmamembraanid eraldavad raku sisemuse väliskeskkonnast.
Seesmised membraanid eraldavad erinevaid raku piirkondi.
Omadused:

Kihilised, kahe lipiidimolekuli paksused;

Koosnevad peamiselt lipiididest ja valkudest koos süsivesikutega;

Lipiidsed spontaanselt moodustuvad kaksikkihid takistavad polaarsete molekulide liikumist;

Membraanis on erinevate funktsioonideg valgud – pumbad, kanalid, retseptorid, ensüümid, energia ülekandjad;

Valke ja lipiide hoiavad koos mittekovalentsed jõud;

Asümeetrilised;

Voolavad struktuurid, molekulid difundeeruvad kuid ei pöörle risti tasapinnaga;

Enamus membraane elektriliselt polariseeritud – sisse jääb negatiivne laeng.
Faasiülemineku temperatuur ehk sulamistemp Tm toimub üleminek jäigast olekust voolavasse.

Membraanivalkude tüübid – perifeersed ja integraalsed valgud. Lipiidankurdatud valgud ja ankrute tüübid.
Membraani valgud – transpordivad aineid ja infot läbi membraani.
Valgud jagunevad: integraalsed(a ja b), perifeersed(c-vastasmõjus polaarsete rühmadega, d-vastasmõjus membraani valguga, e-ankurdatud kovalentselt lipiidile)
Integraalsed valgud – eraldamiseks tuleb membraan lõhkuda.

Membraanitranspordi üldised põhimõtted ja liigid. Passiivse ja soodustatud difusiooni iseloomustus.

Passiivne difusioon

Soodustatud difusioon

Aktiivne transport
Transporti aitavad läbi viia: ioonkanalid (poore moodustavad membraanvalgud); ionofoorid (keemilised ühendid, mis paiknevad membraanis); ioonpumbad (aktiivne transport).
Passiivne difusioon:
Laenguta osakeste passiivne difusioon – spontaanne protsess, ei vaja spets valke.
Laetud osakeste passiivne difusioon – sõltub osakeste kontsentratsioonist ning laengust ja elektrokeemilise potensiaali vahest kahel pool membraani.
Soodustatud difusioon:
Lahustunud ained saavad liikuda ainult termodünaamiliselt eelistatud suunas. Valgud võivad hõlbustada väikeste molekulide või ioonide transporti tõstes selle kiirust.
Tunnused: lahustunud aine liigub ainult eelistatud suunda; valgud omavad afiinsust ja selektiivsust tranporditava aine suhtes; transport allub küllastuskineetikale

Aktiivse transpordi süsteemid. Mis annab energiat? Primaarne aktiivne transport. Na+,K+- ATPaasid, H+,K+-ATPaasid. Sekundaarne aktiivne transport.
Kulgeb aine madalamalt kontsentratsioonilt kõrgemale, vajab lisaenergiat (ATP, valgus, ioongradient).
Primaarne aktiivne transport – protsess, mis tekitab sellise ioongradiendi.
Na+,K+- ATPaas: ATP hüdrolüüs kulgeb tsütplasma poolel; Na+ ioonid transporditakse rakust välja ja K+ ioonid sisse. (Transpordi stöhhiomeetria: 3 NA+ välja ja 2 K+ sisse ühe hüdrolüüsitud ATP kohta)
Sekundaarne aktiivne transport – protsess, mis lisaenergiana kasutab primaarse aktiivse transpordi poolt tekitatud ioongradiendi energiat.

Ioonide transport ionofooride abil – liikuvad kandjad ja ioonkanalid ( poorid ).
Sümport – ioonid ja transporditavad aminohapped või suhkrud liiguvad samas suunas läbi membraani, s.o. sisenevad rakku.
Antiport – ioonid ja transporditavad osakesed liiguvad vastssuunades.
XI. NUKLEIINHAPETE KOMPONENDID, EHITUS JA STRUKTUURITASEMED. (Õpik lk 539-558)

Informatsiooni ülekanne rakus - DNA replikatsiooni ja transkriptsiooni mõisted.
Replikatsioon – DNA dubleerimine
Transkriptsioon – DNA info kirjutatakse ümber mRNAks, geeni ekspressioon
Translatsioon – mRNA tõlgitakse aminohappe järjestuseks ehk valguks

Nukleiinhapete komponentide struktuurid ja omadused. Komplementaarsuse mõiste ja millele baseerub, komplementaarsed aluspaarid.

Lämmastikalused – puriinid (adeniin, guaniin ); pürimidiinid (tsütosiin, uratsiil, tümiin)

Suhkrud – riboos, desoksüriboos.

Fosfaathappejägid
Komplementaarsus – lämmastikalused on komplementaarsed ehk vastavad üksteisele.

Nukleosiidid ja nukleotiidid - struktuur, sidemed komponentide vahel, nomenklatuur. Tsüklilised nukleosiidmonofosfaadid. Nukeosiiddi- ja trifosfaadid: roll, ehitus, fosfoanhüdriidsidemed.
Nukleosiid = N-alus + suhkur
Nukleotiid ehk nukleosiidfosfaat(NTP) = N-alus + suhkur + 1-3 fosforüülrühma
Enamik vabu nukleotiide on ribonukleotiidid , millel fosforüülrühm on riboosis 5’-asendis.
Nukleotiidid on mitme prootiniga happed .
NTPd on koensüümide komponendid; energiakandjad – ATP on keskne molekul energia metabolismis; GTP on peamine energiaallikas valgu sünteesis; CTP on oluline metaboliit fosfolipiidide sünteesis; UTP aktiveerib suhkrud polüsahhariidide sünteesis.
Nukleotiideide kooseisu kuuluvad N-alused toimivad äratundmisühikutena, ise nad metabolismis ei osale.

DNA primaarstruktuur - polünukleotiidahela ehitus, 3’ ja 5’ otsa tähendus, fosfodiesterside. Ahela lihtsustatud (skemaatiline) esitusviis. Miks on DNA hape?
Nukleotiidid on ühendatud 3’5’-fosfodiestersidemetega.
Nukleotiidide järjestust loetakse alati 5’-> 3’ suunas. See vastab valgu puhul suunale N -> C
DNA Skemaatiline ehitus:

DNA sekundaarstruktuuri vormid. Lineaarse biheeliksi B-vormi parameetrid. Teised võimalikud vormid (A, Z). DNA denaturatsioon - mõiste, denatureerivad faktorid, sulamiskõverad. DNA renaturatsioon .
DNA kaksikahela denaturatsioon ehk sulamine – kui DNAd kuumutada üle 80C siis UV neelduvus tõuseb, sest H-sidemed katkevad. Kui temp alandada siis absorptsioon nõrgeneb – ahelate struktuur taastub .

Kaks heeliksikujulist ahelat on keerdunud ümber ühise telje, tekib paremakäeline heeliks; suund ehk polaarsus on vastassuunaline.

Suhkur-fosfaat selgroog heeliksi välispinnal, N-alused heeliksi sees

N-alused heeliksi teljega risti, aluste vahe ca 3,4A. Ühel heeliksi pöördel 10,4 alust.

Heeliksi diameeter 20A.

DNA tertsiaarne struktuur. Nukleosoomid ja histoonide roll nende kujunemisel. Kromosoomide formeerumise etapid. Kromosoomi struktuur.
DNA tertsiaarstruktuurid – susperspiraalid. Prokarüootide genoom koosneb ühest kromosoomist, mis esineb tsirkulaarse DNA kujul.
Nukleosoomid – DNA ja histoonide valgukompleks.

RNA liigid, nende bioloogiline roll, struktuur ja lokalisatsioon rakkudes. DNA ja RNA ahela erinevused. tRNA ja rRNA tertsiaarne struktuur. Ribosoomid – mõiste, koostis, roll rakkudes.
RNA kõrgemad struktuurid:
Matriits RNA (mRNA) – primaarstruktuur; prokarüootides sisaldab üks mRNA informatsiooni paljude valkude sünteesiks.
Ribosoomi RNA (rRNA) – eristatakse primaar -, sekundaar-, tertsiaar - ja kvaternaarstruktuure. Kõik ribosoomid koosnevad suurtest ja väikestest subühikutest. Toimib toesena ribosoomsetele valkudele .
Transpordi RNA (tRNA) – eristatakse primaar-, sekundaar- ja tertsiaarstruktuure. Sekundaarne struktuur – moodustub 4 kaksikhelikaalset domeeni, kolm lõppevad ’’juuksenõela’’ silmusega ja neljas ’’tüvega’’. Tertsiaarve L-kujuline struktuur moodustub H-sidemete abil. Iga aminohappe jaoks on vähemalt üks unikaalne tRNA, mis kannab selle aminohappe ribosoomile
XII METABOLISMI ÜLDPÕHIMÕTTED (Õpik lk 205-237)

Seedimise etapid. Valkude, süsivesikute ja rasvade lagundamise etapid, põhiensüümid ja produktid . Rakusignaalid energiatasakaalu hoidmiseks.
Seedimine – toidu ümbertöötlemine biomolekulideks
I etapp – toidu suured molekulid lagundatakse väiksedmateks koostisosadeks: valgud aminohapeteks, polüsahhariidid lihtsuhkruteks, rasvad rasvhapeteks.
II etapp – tekkinud suur hulk väikesi molekule lagundatakse edasi väikesteks lihtsateks ühenditeks: Ac-CoA, mõningal määral ka ATPd.
III etapp – Ac-CoA täieliku oksüdeerumise käigus toodetakse ATP.
1.Seedimine algab suus – homogeniseerimine ja emulsiooni tekitamine. 2. Magu – valgud denatureerivad madalal pHl; pepsiin lagundab valgud peptiidideks. 3. Soolestik – vabanevad seedeensüümid pankreasest, pankreasest NaHCO3 et neutraliseerida maohapet; eralduvad sapisoolad; lõplik valkude, suhkrute ja lipiidide lagunemine .
Valkude lagundamine:
Inimene vajab valke ööpäevas 70 -100 g; seedekulgla rakkude vananemisel vabaneb 50 - 100g valke. Maos happeline pH denatureerib valgud ning pepsiin lagundab need peptiidideks. Osaliselt seedunud valgud, süsivesikud ja rasvad peensoolde jõudes käivitavad hormooni, sekretiini, mis omakorda stimuleerib pankreasest eralduma NaHCO3, mis neutraliseerib madala pH. Teine hormoon , koletsüstokiniin (CCK), vabastab pankreasest seedeensüümid
Seedeensüümid eritab pankreas inaktiivsete proensüümidena (sümogeenid). Pepsionogeen  pepsiin (mao happelises keskkonnas aktiveerub ). Peensoolerakkudest enteropeptidaas aktiveerib trüpsinogeeni  trüpsiiniks. Trüpsiin aktiveerib teised proensüümid.
Tekkivad oligopeptiidid lagundab di- ja tri-peptiidideks, mis viiakse rakkudesse. Aminohapped vereringe kaudu jõuavad teistesse kudedesse.
Süsivesikute lagundamine:
Polüsahhariidid – tärklis, glükogeen; lihtsamad nagu disahhariid, sahharoos jm.
Tärklis hüdrolüüsitakse pankreasest pärit alfa-amülaasi poolt di- ja tri-sahhariidideks lagundades alfa-1,4-sidemeid.
Jäänukdekstriine, kus on alfa-1,6-sidemed, lagundab alfa- dekstrinaas ; maltoosi aga maltaas . Tekib glükoos. Sahharoosi lagundab invertaas. Laktoosi lagundab laktaas . Monosahhariidid viiakse vereringe kaudu kudedesse.
Lipiidide seedimine:
Toidurasv – triatsüülglütserool (TAG) ei lahustu vees.
Maos emulgeeritakse toidurasv. Peensooles emulgeerivad ka sapisoolad – need kinnituvad rasvatilgale ja muudavad TAGid kergemini lagundatavaks.
Pankreas eristab lipaase, mis kinnituvad rasvatilgale ja hüdrolüüsivad vabadeks rasvhapeteks ja monoatsüülglütserooliks.
RH ja MAG viiakse sapisoolade mitsellides epiteeli raku pinnale, kus need läbivad plasmamembraani. Epiteelirakkudes sünteesitakse rasvhapetest ja MAG’st uuesti TAG’d ning pakitakse külomikronitesse (lipoproteiinid). Külomikronid kannavad rasvad kudedesse. Veresoontes epiteelirakkudele kinnitunud liporoteiinlipaasid hüdrolüüsivad külomikronitest TAGid ning vabad rasvhapped ja MAGid viiakse rakku sisse. Rakus sünteesitakse ja talletatakse rasvhapped TAGdena.
Rakusignaalid energiahomöostaasil:
Biokeemilised signaalid siseneva ja tarbitava energia hulga äratundmiseks.
1.Lühiajalised – aktiivsed söömise ajal
2.Pikaajalised – teava üldise energia seisundi kohta.
Signaalid lähtuvad maost, soolestikust, pankrease beeta-rakkudest ja rasvarakkudest, nende eesmärgiks on aju.
Signaalid edastavad küllastatuse tunde, oluline lühiajaline signaal on CCK ja glükagoonilaadne peptiid-1 (GLP-1), mis on soolestiku lühiajalised signaalid ajule. Leptiin (rasvavarude seisund) ja insuliin (glükoositase veres)on pikaajalised signaalmolekulid.

Metabolismi põhimõte, metaboolsed rajad , metabolismi kaardid. Organismide jaotus energia- ja süsinikuallika ning hapnikutarbe järgi.
Organismidel on energiat vaja peamiselt:
1. Mehaanilise töö tegemiseks (lihaste kokkutõmbed, rakkude liikumine)
2. Ainete transpordiks
3. Makromolekulide sünteesiks
Energia saadakse väliskeskkonnast valgusest (fototroofid) või süsinikuühendite oksüdeerimisest (kemotroofid).
Metabolism – omavahel seotud keemiliste reaktsioonide ahel, mis algab kindlast molekulist ja muudab selle ettenähtud viisil mingiks muuks kindlaks ühendiks.
Organismid jagatakse lisaks energia tarbimise järgi (foto- ja kemotroofid) ka C ja O tarbimise järgi: Autotroofid – omandavad süsiniku CO2’st. Heterotroofid – omandavad süsiniku orgaanilistest ühenditest; Aeroobid – vajavad elutegevuseks hapnikku; Anaeroobid – ei vaja elutegevuseks hapnikku; Fakultatiivsed anaeroobid – kohanevad anaeroobsete tingimustega Obligatoorsed anaeroobid – ei talu hapnikku

Katabolismi ja anabolismi mõisted, energeetiline seos nende vahel.
Metabolismis esinevad reaktsioonid võib jagada kahte tüüpi:
Kataboolsed reaktsioonid, kus teisaldatakse toitained rakuenergiaks; Anaboolsed, kus lihtsatest lähteainetest sünteesitakse keerukamaid molekule, need vajavad lisaenergiat.
Raku energiaseisundist sõltuvalt võivad mõned rajad olla nii kataboolsed kui anaboolsed – need on amfiboolsed rajad. Kataboolsetel ja anaboolsetel radadel võib olla mitmeid ühiseid reaktsioone, kuid igal rajal on ka erinevad reguleeritud, pöördumatud reaktsioonid.
K: Energiaallikad (süsivesikud, rasvad)  CO2 + H2O + kasulik energia
A: Kasulik energia + lihtsad lähteained  keerukamad molekulid

ATP kui vaba energia ülekandja. Keemilised omadused (miks on makroergiline ühend), ATP hüdrolüüs, selle ΔG0’ väärtus. Teised makroergilised ühendid.
Osa süsinikuühenditest oksüdeerumisel ning valgusest vabanev energia teisendatakse ATPks. ATPd kasutatakse enamikus energiat tarbivates protsessides - liikumine, aktiivne transport, biosüntees. ATP on makroergiline molekul – sisaldab kahte fosfoanhüdriidsidet. Nende sidemete hüdrolüüsil vabaneb energia.
ATP hüdrolüüsi standardne vaba energia on -30.5 kJ/mol.
Põhjused:
1. Elektrostaatiline tõukumine – pH 7 juures neli negatiivset laengut
2. Resonantsstabilisatsioon – nii ADP’l kui Pi ’l on see suurem kui ATP’l
3. Hüdratatsioonist tingitud stabiliseerimine – ADP ja Pi seovad rohkem vett kui ATP.
Teised fosforüüliülekandevõimega ühendid: Fosfoenoolpüruvaat (PEP) 1,3-bisfosfoglütseraat (1,3-BPG) kreatiinfosfaat.
ATP – kiire energia doonor , mitte säilitamise vorm
Tekkinud ATP kasutatakse ära 1 min jooksul. Tagavara on ~100g, kuid käive on suur – 2h jooksu vältel kasutatakse 60kg ATPd. ATP tootmine on katabolismi üks põhiülesandeid.

Elektronkandjad, nende ülesanne redoksreaktsioonides (oksüdatiivsed ja redutseerivad), põhimõtteline struktuur ja tööpõhimõte.
Elektronkandjad – NAD+, FAD, NADP+ ja atsüülikandja AcCoA:

NAD+ - püridiinnukleotiid nikotiinamiidadeniindinukleotiid – toitainete oksüdeerumise elektronkandja. Substraadi oksüdeerumisel seob NAD+ H-iooni ja kaks elektroni ehk hüdriidiooni H:- ning tekib kandja taandatud vorm, NADH.

FAD – flaviinadeniindinukleotiid - toitainete oksüdeerumise elektronkandja. Substraadi oksüdeerumisel seob samuti kaks elektroni, kuid kahe prootoni kujul, taandatud vorm FADH2 .

NADP+ - nikotiinamiidadeniindinukleotiidfosfaat, osaleb anaboolsetes reaktsioonides taandajana.

Ac-CoA – atsüülide kandja koensüüm-A (CoA-SH)

Rasvlahustuvad vitamiinid - bioloogiline roll, esindajad. A-vitamiini roll nägemisfunktsiooni tagamisel ; D-vitamiini roll; nende lähteühendid.

Metaboolsete radade regulatsiooni kolm peamist võimalust.
Ainevahetusprotsesside reguleerimine:
1. Ensüümide kogus;
2. Ensüümide aktiivsus;
3. Substraatide kättesaadavus.
1. Ensüümide süntees ja lagundamine. Näiteks reguleeritakse ensüümi kodeeriva geeni transkriptsioonikiiruse muutmisega.
2. Ensüümide katalüütilist aktiivsust kontrollitakse mitmel viisil: • Pöörduv allosteeriline kontroll – esimest raja sünteesi kontrollitakse raja lõpp-produkti kaudu (inhibeeriv tagasiside): • Ensüümide pöörduv kovalentne modifitseerimine (nt fosforüülimine) • Reaktsioonide kontroll raku energiaseisundi kaudu ehk ATP/ADP suhe – kõrge ATP tase peatab kataboolsed reaktsioonid, samas aktiveerib anaboolsed.
3. Kuna rakuosad on üksteisest eraldatud, annab see võimaluse kontrollida substraadivooge. Samuti eraldatakse vastupidised reaktsioonid teineteisest ruumiliselt.
Glükolüüs toimub nii prokarüootides kui eukarüootides tsütosoolis. Glükoosi molekul lagundatakse kaheks püruvaadi molekuliks, selle käigus tekib netosaagisena kaks ATPd. Glükolüüsi võib jagada kaheks:
I etapp: glükoosi sisenemine rakku, ebastabiilseks muutmine ja kaheks 3-süsinikuliseks molekuliks lõhustamine, millega kaasneb ATP investeerimine ;
II etapp: 3-süsinikuliste molekulide oksüdeerimine püruvaadiks ning ATP tootmine
Mis saab püruvaadist edasi anaeroobsetes ja aeroobsetes tingimustes? Ehk NAD+ regenereerimine .
NAD+ on vajalik glükolüüsi käigus hoidmiseks, kuna 6. reaktsiooni ensüüm vajab seda koensüümina.
NAD+ regenereeritakse sõltuvalt keskkonna tingimustest erineval viisil:
Aeroobsed tingimused – elektronide lõppaktseptor O2 on keskkonnas olemas ning selle kaudu regenereeritakse ka NAD+.
Anaeroobsed tingimused - NAD+ regenereerimiseks vajalikku O2 ei ole, elektronide aktseptorina kasutatakse orgaanilisi ühendeid. Seda protsessi nimetatakse fermentatsiooniks.
1. Alkohoolne fermentatsioon – pärmides ja paljudes teistes mikroorganismides tekib püruvaadist etanool . Esmalt püruvaat dekarboksüleeritakse ja saadakse atseetaldehüüd. Teiseks, atseetaldehüüd taandatakse etanooliks ning selle käigus reoksüdeeritakse NADH  NAD+
2. Piimhappeline fermentatsioon – mitmed mikroorganismid , kõrgematel organismidel näiteks skeletilihased , püruvaadist tekib piimhape . Püruvaadist saab piimhape laktaadi dehüdrogenaasi abil ning selle käigus reoksüdeeritakse NADH  NAD+
3. Aeroobne oksüdatsioon – püruvaat oksüdeeritakse, tekib CO2 ja H2O, elektronkandjad NADH ja FADH2 annavad elektronid O2 ’le (elektrontranspordisüsteemis) ja reoksüdeeruvad selle käigus NAD+ ja FAD’ks. Enamus energiat toodetakse selle protsessi käigus. Esimene reaktsioon selles ahelas:
Glükolüüsi muud substraadid
Fruktoos ja galaktoos – kuna eraldi rajad nende suhkrute lagundamiseks puuduvad, siis muundatakse need glükolüüsi raja vaheühenditeks.
Glükolüüsiraja regulatsioon
Glükolüüsiraja kaks eesmärki
• Toota ATPd
• Varustada uute biomolekulide sünteesi ( rasv , aminohapped) lähteühenditega
Selleks on vaja reaktsioonide kiirust muuta. Metaboolsete radade kontrollpunktideks on tavaliselt ensüümid, mis katalüüsivad pöördumatuid reaktsioone. Glükolüüsil on sellisteks punktideks 1., 3. ja 10. reaktsioon. Reaktsioonid on nihutatud tugevalt produktide poole. Lihases kindlustab glükolüüsis tekkiv ATP kokkutõmbeks vajamineva energia.
3. reaktsioon fosfofruktokinaasiga 1. reaktsioon heksokinaasiga 10. reaktsioon püruvaadi kinaasiga
Glükoneogenees
Glükoos on oluline või lausa ainus energiaallikas näiteks ajule ja erütrotsüütidele. Keskmine aju vajab glükoosi 120 g/ööpäev, kogu keha 160 g /ööp. Kehas varudena 20 g kehavedelikes ja 190 g glükogeenina ehk ööpäeva jagu varusid. Glükoneogenees ehk glükoosi süntees lähteainetest, mis pole süsivesikud, toimub maksas ja neerudes ning aitab säilitada glükoosi varusid veres, mis viivad selle ajju ja lihastesse. Peamised lähteained on laktaat , aminohapped ja glütserool. Rasvhapetest loomad ei saa glükoosi sünteesida. Rasvadest suhkruid ei tehta (küll aga vastupidi). Ühe glükoosi sünteesiks kulub 6 NTPd (4 ATP + 2 GTP).
Glükolüüs: glükoos muundub püruvaadiks.
Glükoneogenees: püruvaat muundub glükoosiks.
Kuid glükoneogenees ei ole glükolüüsi täielik pöördprotsess!
Erinevad on glükolüüsis olevad pöördumatud reaktsioonid (3 reaktsiooni). Glükoneogeneesis on need asendatud.
1. Püruvaadi muundamine fosfoenoolpüruvaadiks. Toimub mitokondris . Esmalt tehakse püruvaadist oksaalatsetaat:
Seejärel viiakse oksaalatsetaat malaadina mitokondrist välja ja konverteeritakse uuesti oksaalatsetaadiks. Oksaalatsetaadist saadakse tsütosoolis fosfoenoolpüruvaat.
2. Fruktoos-1,6-bisfosfaadi muundumine fruktoos-6- fosfaadiks Teine pöördumatu protsess, mis on asendatud võrreldes glükolüüsiga. Katalüüsiv bisfosfataas on allosteeriline ensüüm.
3. Vaba glükoosi süntees
Enamikes kudedes vaba glükoosi ei sünteesita.
Eelmises reaktsioonis tekkinud fruktoos-6P muutub glükoos-6P ning see kasutatakse glükogeeni sünteesiks. Vaba glükoos sünteesitakse peamiselt maksas, kuna maks hoiab vere glükoositaset ning viib tekkinud vaba glükoosi rakust välja, verre. Glu-6P hüdrolüüsitakse ER luumenis, kus glükoos-6-fosfataas seda reaktsiooni läbi viib.
Glükoneogeneesi ja glükolüüsi reguleerimine
Kui üks rada on suhteliselt inaktiivne, on teine aktiivne.
Cori tsükkel
Lihasrakkudes toodetud laktaat viiakse maksa ümbertöötlemiseks.

.DOCX Laadi alla originaalfail 30 lk · .docx · 39 allalaadimist

50 punkti Autor soovib selle materjali allalaadimise eest saada 50 punkti.

~ 30 lehte Lehekülgede arv dokumendis

2018-09-13 Kuupäev, millal dokument üles laeti

39 laadimist Kokku alla laetud

0 arvamust Teiste kasutajate poolt lisatud kommentaarid

Ker5ti Õppematerjali autor

I. BIOKEEMIA AINE. RAKU EHITUS. VESI JA VESILAHUSED. (Õpik lk 3-32)

Sarnased õppematerjalid

docx

BIOKEEMIA KORDAMISKÜSIMUSED

BIOKEEMIA KORDAMISKÜSIMUSED I osa I. BIOKEEMIA AINE. RAKU EHITUS. VESI JA VESILAHUSED. (Õpik lk 3- 32) 1. Bioelemendid. Bioloogilised makromolekulid. Looduses leidub 90 keemilist elementi. Kõige suurema osa 98%- moodustavad H(vesinik), O(hapnik) ja C(süsinik). Inimese organismi kõigist aatomitest moodustavad 99% H,O,C,N,P,S. Just need elemendid on sobivad, sest moodustavad kovalentseid sidemeid. ELEMENT % Vesinik 63 Hapnik 25,5 Süsinik 9,5 Lämmastik 1,4 Bioelemendid moodustavad erinevaid molekule, need biomolekulid jagunevad nelja klassi: 1. Valgud ehk proteiinid 2. Nukleiinhapped (DNA,RNA) 3. Süsivesikud ehk suhkrud 4. Lipiidid ehk rasvad (AINUKESED, MIS EI OLE BIOPOLÜMEERID!) Polümeerid - väga suured molekulid, mis koosnevad tuhandetest väiksematest omavahel ühendatud molekulidest ehk monomeeridest. Valgud ehk proteiinid on lineaarsed, hargnemata biopolümeerid, mille monomeerideks on aminohappejäägid (20 aminohapet). Valkude s?

Biokeemia

pdf

Biokeemia I test

LIISI KINK 1 BIOKEEMIA test I Vastatud 2012 aasta kordamisküsimustele, mis võetud bioorgaanilise keemia kodulehelt. Vastused on leitud N. Sameli loenguslaididelt, M. Kreeni ja T. Randla koostatud ,,Biokeemia õppematerjal" I, II, III ja IV osadest ning kasutades internetti. Sinul pole selle faili üle õigusi! Ära levita edasi! BIOKEEMIA AINE. RAKU EHITUS 2 VESI JA VESILAHUSED

Biokeemia

pdf

Biokeemia I testiks

© MIHKEL HEINMAA, kevad 2010 BIOKEEMIA | I TESTIKS | Mihkel Heinmaa YAGB22 | TTÜ | veebruar 2010 I BIOKEEMIA AINE. RAKU EHITUS 1. Bioelemendid: H, O, C, N + P, S moodustavad üle 99% kõikidest aatomitest inimekehas. H, O, C, N on nii sobivad elukeemiale, kuna neil on võime moodustada kovalentseid sidemeid elektronpaaride jagamise teel. Bioloogilised makromolekulid: valgud, nukleiinhapped, polüsahhariidid, lipiidid. Kovalentsete sidemete abil lihtsatest molekulidest konstrueeritud biomolekul.

Biokeemia

docx

Biokeemia eksami kordamine

Bioelemendid vesinik, hapnik, lämmastik, süsinik, väävel, fosfor Bioloogilised makromolekulid valgud, RNA, DNA, polüsahhariidid, lipiidid omavad ,,suuna taju", kannavad informatsiooni, on ruumilise struktuuriga, bioloogilise struktuure hoiavad koos nõrgad jõud Molekulaarne hierarhia anorgaanilised eellased, metaboliidid, monomeersed ehituskivid, makromolekulid, supramolekulaarsed kompleksid, organellid Eluslooduse hierarhia molekul, makromolekul, organell, rakk, kude, organ, elundkond, hulkrakne organism, populatsioon, kooslus, ökosüsteem, biosfäär Keemiliste reaktisioonide põhitüübid rakkudes · funktsionaalsete rühmade ülekanne · oksüdeerimine ja redutseerimine · C-C sideme teke või katkemine · funktsionaalsete rühmade ümberpaigutamine ühe või enama süsinikuaatomi ümber · molekulide kondenseerumine (kaasneb vee eraldumine) Sidemed biomolekulides · kovalentsed sidemed tugevus pöördvõrdeline seda moodustavate aatomite massideg

Biokeemia

docx

Biokeemia konspekt eksamiks

BIOKEEMIA KONSPEKT I ATP (adenosiintrifosfaat) ja NADPH (taandatud nikotiinmiidadeniindinukleotiid- fosfaat) on energiarikkad e. makroergilised ühendid. Makroergiliste molekulide reageerimisel teiste biomolekulidega vabaneb energia, mille arvelt toimuvad mitmed energeetiliselt ebasoodsad protsessid (biosüntees, liikumine, osmoos). MOLEKULAARNE HIERARHIA: Anorgaanilised eellased CO2, H2O, NH3, N2. Metaboliidid püruvaat,tsitraat, suktsinaat Monomeersed ehituskivid aminohapped, nukleotiidid, monosahhariidid, rasvhapped, glütserool Makromolekulid valgud, nukleiinhapped, polüsahhariidid, lipiidid. Supramolekulaarsed kompleksid ribosoomid, tsütoskelett Organellid tuum, mitokondrid, kloroplastid. ELUSLOODUSE HIERARHIA: Molekul väikseim iseseisev osake Makromolekul kovalentsete sidemete abil lihtsatest molekulidest konstrueeritud biomolekul. Organell reaktsioone ajas/ruumis eraldav raku

Biokeemia

pdf

BIOKEEMIA harjutustunni küsimuste vastused II KT-ks

4. HARJUTUSTUND SÜSIVESIKUD Mono-, oligo- ja polüsahhariidid 1. Andke definitsioon järgmistele mõistetele: a) süsivesinik (keemia alusel) - Biomolekul, mis koosneb vaid vesinikust, süsinikust ja hapnikust. Süsivesikuteks loetakse polühüdroksüaldehüüde ja -ketoone või aineid, mis annavad hüdrolüüsi käigus vastavaid ühendeid. Nimetus tuleb empiirilisest valemist (CH2O)n b) Oligosahhariid - liitsuhkrud, mis koosnevad 2-10 glükosiidsidemega seotud monosahhariidi jäägist. Jaotatakse redutseeruvateks - vaba hemiatsetaalrühm on olemas; ja mitteredutseeruvateks - puudub vaba hemiatsetaalrühm. c) Polüsahhariid - liitsuhkrud. Lihtsuhkrute polümeerid, mis koosnevad sadadest kuni tuhandetest kovalentselt glükosiidsidemega seotud monosahhariidi jääkidest. Jaotatakse kaheks: homopolüsahhariidid - koosnevad ühe monosahhariidi jääkidest; heteropolüsahhariidid - koosneva

Biokeemia

docx

Biokeemia kordamine

Kordamine biokeemiaks. 1. Biokeemia areng ja seos teiste teadusharudega Biokeemia teadus elava mateeria keemilisest koostisest ja biomolekulidega toimuvatest reaktsioonidest Biokeemia on väga tihedalt seotud meditsiiniga, toitumisega ja toiduainetega, metabolismiga. Meditsiinilise biokeemia baasteadmised on aluseks füsioloogiale, immunoloogiale, farmakoloogiale, farmaatsiale, endokrinoloogiale, molekulaargeneetikale, geenitehnoloogiale jt uutele spetsiifilistele arengutrendidele. On kiiresti arenenud; suurt tähelepanu pööratakse sellele, kuidas organismid energiat ja teavet hangivad ja töötlevad. Tulemuseks teadmine, et pealtnäha erinevad elussüsteemid on molekulaartasandil küllaltki sarnased

Biokeemia

docx

Biokeemia täielik kordamine

1. Bioeemia areng ja seos teiste teadusharudega Esimesed sammud biokeemias tegi Scheele aastatel 1770.....1786 eraldades orgaanilisi happeid ja glütserooli. Aastatel 1770...1774 avastas Priestley hapniku- keemilise ühendi, mida loomad neelavad aga taimed toodavad. Olenevalt uurimisobjektist eristatakse biokeemias kolme erinevat suunda: staatiline, dünaamiline ja funktsionaalne biokeemia. Varasem biokeemia areng oli seotud 19. sajandi keskpaiku, kui hakkas tunnustust võitma seisukoht, et elusorganismide keemia ei ole põhimõtteliselt erinev eluta aine keemiast 20. sajandi esimesel poolel algas biokeemia kiirem areng. Võeti kasutusele kaasaegsed analüüsimeetodid, tehti kindlaks peamised ainevahetusrajad (O. Warburg, O. F. Meyerhof, H. A. Krebs, M. Calvin jpt). 1944 tõestasid Oswald Avery ja Colin MacLeod lõplikult nukleiinhapete seose geenidega. Järgnev biokeemia areng on

Biokeemia

Rohkem sarnaseid