Biokeemia II EKSAMiks kordamine (0)

5 VÄGA HEA

Aminohapete biosüntees

Defineerige mis on lämmastiku fikseerimine ja millised organismid on võimelised seda protsessi läbi viima. Kirjeldage milline on lämmastiku tsükli üldskeem looduses ja millisel kujul on meie organism võimeline lämmastikku kasutama biosünteetilistes protsessides.
Molekulaarne lämmastik N2 muundatakse redutseeritud või oksüdeeritud vormiks. Atmosfääris leiduv N2 on keemiliselt väga inertne ning metabolismis kasutamiseks tuleb see redutseerida NH3 kujule . Toimub UV kiirguse ja välgu kaasabil maa atmosfääris. Eluslooduses on lämmastikku fikseerima võimelised vähesed mikroorganismid , kes redutseerivad elementaarse lämmastiku ammooniumiks. Mõned sellistest bakteritest on vabalt elavad, paljud on aga taimede, eelkõige liblikõieliste taimede, sümbiondid. Valdav enamus organisme on võimeline omastama lämmastikku NH4+ vormis.
Summaarne reaktsioon
N2 + 10H+ + 8e- + 16ATP Z 2NH4+ + 16ADP + 16 Pi + H2

Kirjeldage reaktsiooni, mida katalüüsib nitrogenaasi kompleks , pöörates tähelepanu üldisele stöhhiomeetriale ning energia tarbimisele . Selgitage, millised on reduktaasi ja nitrogenaasi biokeemilised funktsioonid.
Nitrogenaas katalüüsib õhulämmastiku fikseerimist. Koosneb dinitrogenaasist ja dinitrogenaasi reduktaasist. Taandab õhus sisalduva N2 ammooniumiks. Kasutab ATP hüdrolüüsil vabanevat energiat N2-s Sisalduva kolmiksideme lõhustamise reaktsiooni aktivatsioonibarjääri ületamiseks. Inaktiveerub õhuhapniku toimel.

Selgitage milline on glutamaadi ja glutamiini funktsioon ammooniumi assimileerimisel. Kirjeldage reaktsioonid, mida katalüüsivad glutamaadi dehdrogenaas, glutamiini süntetaas ja glutamiini süntaas.
Nende reaktsioonidega toimub anorgaanilise lämmastiku sisenemine orgaaniliste ühendite koosseisu.
Glutamaadi dehüdrogenaas kasutab NADPH redutseerivaid ekvivalente ammooniumi sidumiseks α-ketoglutaraadiga.
Glutamiini süntetaas on põhiline ensüüm mida kasutatakse ammooniumi fikseerimiseks. Kasutab ATP energiat reaktsiooni läbiviimiseks. Substraadiks glutamaat.

Asendatavad ja hädavajalikud aminohapped .
Asendatavad aminohapped on sellised mille biosünteesi rajad on loomadel olemas. Biosünteesi rajad lihtsamad. Hädavajalikud aminohapped produtseeritakse taimede ja bakterite poolt. Biosünteesi rajad on pikemad ja keerukamad.
Hädavajalikud: Histidiin, Isoleutsiin, Leutsiin , metioniin , fenüülalaniin, treoniin , trüptofaan, valiin.
Asendatavad: alaniin , asparagiin, aspartaat , tsüsteiin, glutamaat, glütsiin, proliin , seriin , türosiin(moodustub fenüülalaniinist, mida ei saa asendada ).
Asendamatud aminohapped on saadavad ainult toidust. Asendatavad aminohapped on inimese organismis sünteesitavad.

Aminohapete kuus biosünteetilist perekonda ja seitse eellasmolekuli.
1. 3-fosfoglütseraadi perekond Seriin
2. α-ketoglutaraadi perekond Glutamaat
3. Oksaalatsetaadi perekond asparataat, treoniin
4. Püruvaadi perekond alaniin
5. Riboos -5- fosfaadi perekond Histidiin
6. fosfoenoolpüruvaat + erütroos-4- fosfaat fenüülalaniin

Alaniini, aspartaadi ja glutamaadi üheetapiline biosüntees.
Kõik aminohapped on sünteesitavad glükolüüsi, TCA tsükli või pentoosfosfaadi raja vaheühenditest. Süntees leiab aset tsütosoolis ja/või mitokondris .
Substraatideks on oksaalatsetaat, püruvaat ja alfa-ketoglutaraat. Aspartaadi aminotransferaasi abil viiakse aminorühm glutamiinilt oksaalatsetaadile ja tekib aspartaat ja alfa-ketoglutaraat. Alaniini aminotransferaas viib aminorühma glutamiinilt püruvaadile ja tekib alatiin ja alfa-ketaglutaraat. Kõik käib läbi PLP.

Glutamaadi perekonna aminohapete biosüntees.
α-ketoglutaraat on tsitraaditsükli vaheühend, mille kaudu on glutamaadi süntees seotud tsitraaditsükliga.

Glutamaadi süntaas – peamine rada bakterites ja taimedes; puudub loomadel.

L-glutamaadi dehüdrogenaas (kõigis organismides)

α-ketoglutaraadi transamineerimine

Püridoksaalfosfaat aminohapete biosünteesi reaktsioonides.
Kofaktor transamineerimise reaktsioonis. Vit B6. Püridoksaalfosfaat osaleb reaktsioonides, mis on seotud α-aminohapete metabolismiga. Vastav aminorühm moodustab katalüütilise tsükli käigus omakorda koensüümiga Schiffi aluse, mis stabiliseerib mitmesuguseid vaheolekuid.

THF struktuur, derivaadid , tekkereaktsioonid, funktsioonid metabolismis.
Tetrahüdrofolaat THF on koensüüm. Folaat konverteeritakse tetrahüdrofolaadiks dihüdrofolaadi reduktaasi toimel. (Metüül-THF on põhiline veres ringlev vorm.) Teostab ühesüsinikuliste jääkide ülekannet paljude biomolekulide sünteesil. (Glütsiin, seriin, trüptofaani lagundamine, histidiini lagundamine, puriini ja pürimidiini biosüntees.)

S-adenosüülmetioniin, struktuur, funktsioonid metabolismis.
Kasutatakse metüüli doonorina või osalisena polüamiinide sünteesis. S-adenolüülmetioniinist tekkiv homotsüsteiin kasutatakse tsüsteiini produtseerimiseks.

B12 vitamiini ehk metüülkoobalamiini funktsioon metabolismis.
B12 vajatakse Thr, Ile, Val metabolismiks . vajatakse foolhappe metabolismis, nukleiinhapete sünteesiks, koliini (B4) sünteesiks, pantoteenhappe ja C vitamiini funktsioneerimiseks, erütrotsüütide arenguks, müeliini sünteesiks, naha normaalseks arenguks.
AMINOHAPETE KATABOLISM JA UUREA TSÜKKEL

Kirjeldage mis juhtub organismis toiduga saadud aminohapetega juhul, kui neid ei kasutata valkude biosünteesiks.
Toidust saadavate valkude lagundamine algab maos, kuhu sekreteeritakse proensüümi pepsinogeeni. Pepsinogeen konverteeritakse pepsiinA-ks. Enamus lagundmisest toimub kaksteistsõrmikus pankrease poolt sekreteeritud ensüümide poolt. Nende proteaaside hulgas on nii ekso - kui endoensüüme ja nende kombineeritud toimel tekivad aminohapped, dipeptiidid ja tripeptiidid. Kõik need hüdrolüüsi produktid adsorbeeritakse limaskesta rakkude poolt.

Kirjeldage kus toimub aminohapete degradeerimine imetajate organismis.
Algab maos. Enamus lagundamisest toimub kaksteistsõrmikus pankrease poolt sektreteeritud ensüümide poolt.

Analüüsige aminotransferaaside poolt katalüüsitavat reaktsioone. Katalüüsis osalev kofaktor ja reaktsioonietapid. Schiffi aluse struktuur. Seletage kuidas toimub α-aminorühma eemaldamine seriini ja treoniini koosseisust.
Aminohapete koosseisust kantakse lämmastik glutamaadi koosseisu transaminaaside abil, kust järgnevalt eemaldatakse glutamaadi dehüdrogenaasi poolt. Transaminaaside tulemusel muutuvad aminohapped ketohapeteks. Sellistes reaktsioonides osaleb kofaktorina PLP. Püridoksaalfosfaat osaleb reaktsioonides, mis on seotud α-aminohapete metabolismiga. Vastav aminorühm moodustab katalüütilise tsükli käigus omakorda koensüümiga Schiffi aluse, mis stabiliseerib mitmesuguseid vaheolekuid.

Kirjeldage glutamaadi dehüdrogenaasi reaktsiooni, regulatsiooni ja analüüsige rolli metabolismis. NAD+ sidusfunktsioon lämmastiku metabolismis ja energia genereerimisel.
Kõige olulisem reaktsioon , millega vabastatakse inimese organismis aminohapete koostisest ammoonium , on glutamaadi dehüdrogenaasi reaktsioon. Glutamaadi koosseisu liidetakse lämmastik mitmesuguste aminotransferaassete reaktsioonide tulemusel, (seetõttu on praktiliselt kõigi aminohapete koosseisust ammooniumi vabastamine võimalik üle glutamaadi. Glutamaadi dehüdrogenaasi reaktsioon on sisuliselt oksüdatiivne deamineerimine.) Reaktsiooni käigus moodustub Schiffi alus, mis hüdrolüüsitakse α-ketoglutaraadi moodustumisega. Vaba ammoonium on toksiline , seetõttu on glutamaadi dehüdrogenaasi reaktsioon hästi kontrollitud. Glutamaadi dehüdrogenaasi positiivseks allosteeriliseks effektoriks on ADP, inhibiitoriteks aga GTP ja NADH.

Püridoksaalfosfaadi struktuur, funktsionaalsed rühmitused.
Kofaktor transamineerimise reaktsioonis. Funktsioneerib vaheühendi kandjana. Vit B6.

Erinevad lämmastiku metabolismi jääkproduktid eluslooduses.
Karbamiid, NH4+, kusihape

Karbamiidi molekuli lämmastiku ja süsiniku aatomite päritolu. Uurea tsükli adaptermolekul. Miks võime seda molekuli nimetada katalüsaatori funktsiooni kandvaks
N – üks lämmastiku aatom tuleb aspartaadist, teine NH4+-st.
C – CO2-st

Uurea tsükli ensüümid ja vaheühendid. ATP tarbimine. Reaktsioonide rakusisene lokalisatsioon.
Uurea tsükli toimumisks on vajalikud 5 reaktsiooni.
Karbamoüülfosfaadi süntetaas I on mitokondriaalne ensüüm, mis katalüüsib karbamoüülfosfaadi teket ammooniumist ja vesinikkarbonaadist. Selle reaktsiooni tulemusena toimub ammooniumi fikseerimine. Karbamoüül fosfaadi süntetaasi I reaktsioon on kogu uurea tsükli jaoks kiirust limiteeriv etapp.
karbamoüülfosfaadi süntetaas II, paikneb tsütosoolis ja kasutatakse pürimidiinide biosünteesi esimeses etapis . Kasutab lämmastiku allikana glutamiini (I kasutab vaba ammooniumi).
Ülejäänud 4 reaktsiooni on kitsamalt võetult uurea tsükli reaktsioonid.
Tsükkel algab karbamoüülfosfaadi liitmisega ornitiinile. Reaktsiooni katalüüsib ornitiini transkarbamoülaas ja produktiks on tsitrulliin. Tsitrulliin liigub mitokondrist välja spetsiifilise transporteri vahendusel, tsükli ülejäänud reaktsioonid toimuvad tsütosoolis.
Teise reaktsioonina toimub ATPst sõltuvas reaktsioonis tsitrulliini ja aspartaadi vaheline reaktsioon, milles tekib arginiinosuktsinaat. Reaktsiooni katalüüsib arginiinosuktsinaadi süntetaas. ATPst moodustub AMP ning pürofosfaat.
Kolmandas reaktsioonis, mida katalüüsib arginiinosuktsinaas, tekib arginiinosuktsinaadi lagunemisel arginiin ja fumaraat.
Neljandas reaktsioonis, mida katalüüsib arginaas vabaneb uurea ja regenereerub ornitiin. Ornitiini jaoks on samuti olemas spetsiifiline transporter, mis võimaldab tsükli lõpetamiseks ornitiinil taas mitokondrisse siseneda.

Seitse aminohapete süsiniku katabolismi produkti .
Atseetoatsetaat, AcCoA, püruvaat, oksaalatsetaat, ketoglutaraat, suktsinüülCoA, fumaraat.

Glükogeensed ja ketogeensed aminohapped.
Vastavalt katabolismi produktide jaotatakse aminohapped 2 klassi:
Glükogeensed aminohapped – süsinikuskelett on konverteeritav glükoneogeneetiliseks substraadiks ehk TCA tsükli vaheühendiks. Nende aminohapete arvel on võimalik sünteesida glükoosi.
Ketogeensed aminohapped – süsinikuskelett on konverteeritav AcCoA-ks, atseetoatsetüülCoA-ks või atseetoatsetaadiks. Ketogeensed aminohapped on vastavalt nende nimele potentsiaalselt ketokehade alikaks. Samas ei saa puhtalt ketogeensete aminohapete arvel glükoosi sünteesida. Paljud aminohapped kuuluvad aga korraga mõlemisse kategooriasse.
Puhtalt ketogeensed: Lüsiin, leutsiin
Nii ketogeensed kui glükogeensed: isoleutsiin, treoniin, fenüülalaniin, trüptofaan, türosiin
Ülejäänud on glükogeensed.

Püruvaadi perekonna aminohapped.
Alaniin, valiin, leutsiin.

Oksaalatsetaadi perekond.
Aspartaat, asparagiin, metioniin, treoniin, isoleutsiin, lüsiin.

Fumaraadi perekond.
Türosiin, fenüülalaniin.

α-ketoglutaraadi perekond.
Glutamiin , proliin, arginiin.

SuktsinüülCoA perekond.

AcCoA ja atseetoatsetüülCoA perekond.
Lüsiin, leutsiin.

Monooksügenaasid ja dioksügenaasid. Hapniku ja glutatiooni roll aromaatsete aminohapete katabolismis.
Monooksügenaas liidab substraadiga hapnikuaatomi, dioksügenaas liidab substraadiga hapnikumolekuli.

Fenüülketonuuria jt aminohapete metabolismi defektid
Fenüülalaniini hüdroksülaasi puudulikkus põhjustab fenüülketonuuriat, mis on suhteliselt sageli esinev gen. defekt . sellise defekti puhul akumuleeruvad organismis mitmesugused fenüülketoonid, nt fenüülpüruvaat, mis on uriinis detekteeritavad. Fenüüdketoonid takistavad aju normaalset arengut. U 10 a vanusest alates kui aju areng on praktiliselt lõppenud, pole nii range kontroll enam vajalik.

NAD+, THF, CoA, FAD, biotiini, B12 ja TPP aminohapete metabolismis.
NAD+ ja NADP+ – Kahe elektroni ülekandega seotud redoksreaktsioonid. PDH kompleksis – NAD+ poolt reoksüdeeritakse FADH2, tekib NADH.
Biotiin on vajalik hargnenud ahelaga aminohapete katabolismis. SuktsinüülCoA süntees propionüülCoA-st vajab kofaktorina biotiini. Samuti on biotiin vajalik β-metüülkrotonüülCoA karboksülaasi jaoks. Töötab leutsiini lagundamise rajas.
THF teostab ühesüsinikuliste jääkide ülekannet paljude biomolekulide sünteesil. Glütsiin, seriin, trüptofaani lagundamine, histidiini lagundamine, puriini ja pürimidiini biosüntees.
CoA - Atsüülrühmade ülekanne. Atsetüül- lipoamiid loovutab atsetüüli CoA koosseisu, tekib dihüdroksülipoamiid.
FAD - Nii ühe- kui kaheeletroniliste ülekannetega seotud redoksreaktsioonid. FAD redutseeritakse dihüdrolipoamiidi poolt, regenereerub vaba lipoamiid.
B12 - Metüülrühmade ülekanne.
TPP - Kahesüsinikuliste karbonüülrühma sisaldavate fragmentide ülekanne.
FOTOSÜNTEES

Kirjeldage lühidast PSI ja PSII funktsioone.
PSI – tema pigmendid osalevad NADPH2 moodustamisel. Reaktsioonide tulemusena saadakse ATP ja NADPH2 molekulid mida vajatakse fotosünteesi pimedusstaadiumi reaktsioonides.
PSII – valgustneelav kompleks. Asub tülakoidide membraanides. Kasutab valgusenergiat vee molekulide lagundamiseks ja plastokinooni redutserimiseks. Vee lagundamisel saadud prootonid aitavad tekitada prootongradienti, mida kasutab ATP süntaas. Varustab elektrontransportahela elektronidega.

Kirjeldage lühidalt fotosünteetilist elektronide ülekandeahelat, selle peamisi komponente ning tsüklilist ja mittetsüklilist protsessi.
Reoksüdeeritakse kofaktorid. Konverteeritakse energia sellisele kujule mis on kasutatav ATP sünteesiks. Elektronide ülekandeahela ja ATP sünteesi side ei ole otsene, vaid toimub vahendatuna elektrokeemilise gradiendi poolt.
Kompleks I – sisaldab vähemalt 42 polüpeptiidi, FMN ja 5-7 Fe-S klastrit. NADH dehüdrogenaasi kompleks. Toimub elektronide ülekanne NADH-lt CoQ-le. Iga NADH oksüdeerimisega antakse edasi 2 elektroni ja pumbatakse välja 4 prootonit. Rotenoon on inhibiitor , ubikinooni konkurentne, ei võimalda kompleksil I siduda elektronide ülekandeahela järgmist mobiilset komponenti.
Kompleks II – sisaldab 7-8 polüpeptiidi, FAD, 3Fe-S klastrit ja tsütokroomi b560. Suktsinaadi dehüdrogenaas. Ei toimu prootonite pumpamist.
Kompleks III – sisaldab tsütokroomi b, tsütokroomi c1 ja Fe-S valku. Redokstsentriteks on kaks b tüüpi heemi. Kompeks III baasil toimub Q tsükkel – aluseks on ubikinoonilt pärit elektronide lahknemine kahte erinevat rada pidi.
Kompleks IV – sisaldab tsütokroomi a, tsütokroomi a3 ja 2 Cu iooni sisaldavat tsentrit. Tsütokroomi c oksüdaas. Tema funktsiooniks on hapniku redutserimine tsütokroom c arvel.
Elektronide pumpamine maatriksist membraanidevahelisse ruumi toimub kompleksides I,III ja IV. Olulised on ka NADH ja suktsinaat , CoQ – elektronide kandja, mis vahendab elektrone primaarsete dehüdrogenaaside ja kompleks III tsütokroomi b vahel. Tsütokroom c.

Kirjeldage Calvini eksperimente, mida ta viis läbi kasutades Corella kultuuri ja 14CO2.
Chlorella kultuuri märgiti 14CO2 abil lühikeste pulssidega ja analüüsiti esimesi CO2 fikseerimise produkte paberkromatograafia ja autoradiograafia abil. Avastas calvini tsükli.

Kirjeldage 3-fosfoglütseraadi moodustamise protsessi ribuloos 1,5-bisfosfaadi karboksülaasi reaktsioonis.
Ribuloos bisfosfaadi karboksülaas katalüüsib CO2 fikseerimist:
Ribuloos-1,5-bisfosfaat + CO2 → 2 3-fosfoglütseraati.
Alternatiivina katalüüsib sama ensüüm oksügenaasi reaktsiooni, seetõttu nim teda RuBP karboksülaas/oksügenaas ( RuBisCO ).

Kirjeldage kuidas moodustub fosfoglükolaat Rubisco oksügenaasi reaktsioonis. Defineerige mis on fotorespiratsioon.
Ribuloos bisfosfaadi karboksülaas katalüüsib oksügenaasi reaktsiooni, seetõttu nim teda RuBP karboksülaas/oksügenaas (RuBisCO).
Fotorespiratsioon – valgushingamine. Valgusest sõltuv O2 neeldumine ja CO2 eraldumine.

Joonistage skeem, mis kirjeldab 3-fosfoglütseraadi konverteerimist fruktoos -6-fosfaadiks ja ribuloos 1,5-bisfosfaadi regenereerimist.
PG kinaas GAP dehüdrogenaas
3-PG –(ATPADP) 1,3-BPG -(NADPHNADP++ 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

Kirjutage Calvini tsükli tasakaalustatud võrrand koos kulutatud ATP ja NADPH stöhhiomeetriaga.

Hinnake kui efektiivne on fotosüntees.

Kirjeldage tioredoksiini rolli fotosünteesi regulatsioonis.
FBP, SBP ja NADP+ aktiivsust kontrollib proteiinide süsteem – tioredoksiinid. Mõned tioredoksiinid reguleerivad kloroplastides malaadi dehüdrogenaasi, mõned aktiveerivad fruktoos-1,6-bisfosfaati.

Kirjeldage C4 rada ja selle tähtsust troopilistel taimedel. Selgitage kuidas võimaldab CO2 transport inhibeerida Rubisco oksügenaasi reaktsiooni.
GLÜKOGEEN

Kirjeldage glükogeeni struktuuri ja glükogeeni funktsioone maksas ja lihastes.
Glükogeen koosneb glükoosijääkidest. Maksas polüsahhariidne tagavara vere gükoositaseme reguleerimiseks. Lihastes tagavara kiireks glükoosi allikaks.

Iseloomustage glükogeeni graanulite füsikokeemilisi omadusi ja rakusisest lokalisatsiooni.
Graanulid tsütosoolis. Glükogeen moodustab tihedaid graanuleid rakkudes, kus teda deponeeritakse. Glükogeeni graanulid sisaldavad glükogeeni, sünteetilisi ja degradatiivseid ensüüme ja regulatoorseid valke.

Selgitage millise eelise annab glükogeeni fosforolüüs võrreldes hüdrolüüsiga.
Glükogeeni fosforolüütiline lagundamine on energeetiliselt kasulikum kui hüdrolüüs. See võimaldab säästa ATP kulutamist glükoosi kulutamiseks, sest vajaminev G6P on tekkinud juba Pi-ga reageerides.

Kirjeldage milliste ensümaatiliste reaktsioonide tagajärjel toimub glükogeeni degradatsioon . Kirjutage glükogeeni fosforülaasi, transferaasi ja α-1.6-glükosidaasi (hargnemisi kõrvaldav ensüüm) reaktsiooniskeemid.

Võrrelge fosfoglükomutaasi ja fosfoglütseromutaasi reaktsioonide mehhanisme.
Fosforülaasi toimel tekkinud glükoos-1-fosfaat konverteeritakse glükoos-6-fosfaadiks fosfoglükomutaasi reaktsioonis. See ensüüm nagu ka fosfoglütseraadi mutaas sisaldab fosforüülitud aminohappe jääki aktiivtsentris. Fosfoglükomutaasil on fosforüülitud jäägiks Ser. Fosfoglükomutaasi protsess on täielikult pöörduv.

Selgitage millise olulise funktsiooniga on maksas glükoos 6-fosfataas ning millised tagajärjed on meie organismi metabolismile selle ensüümi puudumine lihastes ja ajus.
Eemaldab fosfaadi. Sellega on võimalik tekkinud glükoosi transport vere kaudu teistesse kudedesse. Lihaskoes puudub glükoos-6-fosfataas, seega on glükoos-6-fosfaat lihasrakkudes kinni ja glükoosi verre ei saadeta.

Võrrelge erinevusi glükogeeni lagundamisel ja sünteesil. Kujutage UDP-glükoosi struktuur ja selgitage mis on selle ühendi funktsioon.
UDP-glükoosi süntees UDP-glükoosi fosforülaasi reaktsioonis. Glükogeeni sünteesiks on vajalik praimer (glükogeniin või glükogeeni fragment ). C-4 on ahela mitteredutseeriv ots, kuhu uued glükoosi jäägid alati lisatakse. Reguleeritud ensüüm: glükogeeni süntaas. (UDP-glükoos substraadiks).
Lagundamine ei ole lihtsalt sünteesi pöördprotsess. Glükogeen → G1P. Degradeeritakse glükoosi ahelaid mitteredutseerivast otsast kuni igale ahelale jääb enne hargnemist 4 glükoosi jääki. Hargnemised kõrvaldatakse glükosüüli transferaasi (kõrvaldab 3 neljast allesjäänud glükoosi jäägist) ja α-amüloglükosidaasse aktiivsuse poolt (kõrvaldab allesjäänud α16 sidemega seotud glükoosi jäägi).
UDP-glükoos on kastatav mitmes erinevas metaboolses reaktsioonis, muuhulgas galaktoosi sünteesil ja glükuroonhappe produtseerimisel. Enamus UDP-glükoosist kasutatakse glükogeeni sünteesiks. Galaktoos – kasutab UDP-glükoosi UMP doonirina.
Glükogeeni süntaas ei ole võimeline glükogeeni sünteesima ilma juuretiseta (praimerita). Uued polümerisatsioonitsentrid sünteesitakse spetsiifilisel valgul, glükogeniinil. Glükogeniin glükosüleeritakse türosiini jäägil ja töötab siis autokatalüütiliselt lisades mitu glükoosi jääki esimesele valguga seotud suhkrule, enne kui glükogeeni süntaas katalüüsi üle võtab. Substraadiks kasutatakse selles protsessis samuti UDP-glükoosi.

Loetlege glükogeeni sünteesiks vajalikud reaktsioonid.
3 reaktsiooni:
Fosfoglükomutaas – konverteerib omavahel G6P ja G1P. Kui glükogeeni lagundatakse, konverteerib glükomutaas tekkiva G1P G6P-ks.
UDP-glükoosi pürofosforülaas – katalüüsib UTP liitumist G1P-ga, millega kaasneb pürofosfaadi teke.
Glükogeeni süntaas – kasutab substraadina UDP-glükoosi ja tema poolt katalüüsitava reaktsiooni tulemuseks on omavahel seotud glükoosijääkide polümeer. Ühe katalüütilise reaktsiooni tulemusena vabaneb UDP ja tekib ühe monomeeri jäägi võrra pikendatud polümeer.
Hargnemist sünteesiv ensüüm katalüüsib lühikeste α-1-4-glükosiidsidet sisaldavate glükoosi polümeeride ülekannet α-1-6-glükosiidsideme külge.

Selgitage mis on glükogeniin ja kuidas see funktsioneerib.
Glükogeeni süntaas ei ole võimeline glükogeeni sünteesima ilma juuretiseta e praimerita – selleks praimeriks ongi glükogeniin.
GLÜKOGEENI SÜNTEESI JA LAGUNDAMISE REGULATSIOON

Võrrelge glükogeeni sünteesi ja lagundamise kontrolli.
Glükogeeni süntaas on põhiline kontrollreaktsioon glükogeeni sünteesil loomsetes rakkudes.

Kirjeldage, kuidas mõjutavad glükogeeni metabolismi lihastes ja maksas insuliin , glükagoon ja epinefriin .
Insuliin – stimuleerib glükogeeni sünteesi.
Glükagoon ja epinefriin – stimuleerivad lagundamist.

G-valkudega seotud retseptorid ning signaaliülekande kaskaad, mis reguleerib glükogeni süntaasi aktiivsust.
G-valkudega seotud retseptorid käivitavad sündmuste ahela, mis viib rakus ühe või mitme rakusisese käskjälgmolekuli kontsentratsiooni muutumisele. Tähtsamad rakusisesed käskjalgmolekulid, mis mõjutavad paljusid rakusiseseid protsesse on: cAMP , Ca- ioonid , diotsüülglütserool (DAG), cGMP , ionistool-trisfosfaat.

Joonistage cAMP struktuur ja selgitage kuidas see ühend tekib adenülaadi tsüklaasi reaktsioonis.
Adenülaadi tsüklaas katalüüsib cAMP teket ATPst. Signaali tansduktsiooni protsessiga kaasneb hormooni sidumise efekti amplifikatsioon. Ühe hormooni molekuli sidumise tagajärjel tekib palju cAMP molekule.

Fosforülaas a ja fosforülaas b, T ja R vorm, allosteeriline aktiivsuse kontroll.

Fosforülaasi kinaasi ja valgu (glükogeeni) fosfataasi aktiivsused
Glükolüüs
SISSEJUHATUS

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. Makroergiliste ühendite energiat kasutatakse ATP sünteesiks. Summaarne reaktsioon: Glükoos + 2ADP + 2Pi + 2NAD+  2Püruvaat + 2NADH + 2ATP + 2H2O + 4H+

Kirjeldage 3 erinevat teed glükolüüsi raja reaktsioonide lõpetamiseks. Kirjutage vastavad summaarsed reaktsioonivõrrandid.

Loetlege reaktsioonide tüübid, mis esinevad glükolüüsi rajas. Loetlege glükolüüsi raja vaheühendid.
Tüübid: fosforüülimised – kinaaside reaktsioonid, isomerisatsioonid, aldolaasi reaktsioon –C-C sideme katkemine, redoksreaktsioon, dehüdratatsioon.
Heksokinaas – ATPst sõltuv glükoosi fosforüülimine glükoos-6-fosfaadiks (glükolüüsi raja I reakts.)
Glükoos-6-fosfaadi isomeraas – II reaktsioon. G6P konverteeritakse fruktoos-6-fosfaadiks.
Fosfofruktokinaas-1 – III reaktsioon. ATP energiat kasutatakse F6P konverteerimisel fruktoos-1,6-bisfosfaadiks. Katalüüsib fosfofruktokinaas-1.
Aldolaas – katalüüsib fruktoos-1,6-bisfosfaadi lagunemist kaheks 3C produktiks, dihüdroksüatsetoonfosfaadiks ja glütseeraldehüüd-3-fosfaadiks.
Trioosfosfaadi isomeraas
Glütseeraldehüüd-3-fosfaadi dehüdrogenaas
Fosfoglütseraadi kinaas
Fosfoglütseraadi mutaas ja enolaas
Mutaas:
Enolaas:
Püruvaadi kinaas – PEP konverteeritakse püruvaadiks ensüümi püruvaadi kinaasi poolt.
GLÜKOLÜÜSI ETAPID

Glükolüüsi raja etapid: raja reaktsioonide grupeerimine kaheks või kolmeks staadiumiks.

Kirjeldage glükoosi muundamist fruktoos-1,6-bisfosfaadiks. Nimetage vaheühendid, ensüümid. Nimetage reaktsioonid, kus tarbitakse ATP.
Glükolüüsi esimene faas – kasutatakse 2 ATPd glükolüüsi konverteerimisel fruktoos-1,6-bisfosfaadiks. Glükoos + ATP  G6P + ADP + H+ (heksokinaas)
G6P  F6P (glükoos-6-fosfaadi isomeraas)
F6P + ATP  Fruktoos-1,6-bisfosfaat. (fosfofruktokinaas-1)

Loetlege reaktsioonid, mille tulemusel toimub fruktoos-1,6-bisfosfaadi (heksoosi derivaadi) konverteerimine glütseeraldehüüd-3-fosfaadiks (trioosi derivaadiks).
F6P + ATP  Fruktoos-1,6-bisfosfaat. (fosfofruktokinaas-1)
Fruktoos-1,6-bisfosfaat  dihüdroksüatsetoon fosfaat (DHAP) + glütseeraldehüüd-3-fosfaat (GAP) (aldolaas)
DHAP  GAP (trioosfosfaadi isomeraas) reaktsioon kulgeb üle enediooli (vaheühend).

Kirjeldage reaktsioonid, mille tulemusel toimub glütseeraldehüüd-3-fosfaadi konversioon püruvaadiks. Nimetage vaheühendid, ensüümid, kofaktorid. Nimetage reaktsioonid, kus toimub ATP tootmine.
DHAP  GAP (trioosfosfaadi isomeraas) reaktsioon kulgeb üle enediooli (vaheühend).
GAP + NAD+ + Pi  1,3-bisfosfoglütseraat + NAD3H (glütseeraldehüüd-3-fosfaadi dehüdrogenaas)
1,3-bisfosfoglütseraat + ADP  3-fosfoglütseraat + ATP (fosfoglütseraadi kinaas)
3-fosfoglütseraat  2-fosfoglütseraat  2,3-bisfosfoglütseraat (fosfoglütseraadi mutaas)
2-fosfoglütseraat  fosfoenoolpüruvaat (fosfoglütseraadi enolaas)
Fosfoenoolpüruvaat (PEP) + ADP  enoolpüruvaat  püruvaat (püruvaadi kinaas)
FRUKTOOS JA GALAKTOOS

2 rada glütseeraldehüüd-3-fosfaadi saamiseks fruktoosist.

Glükoos-6-fosfaadi teke galaktoosist. UDP- suhkrud .
Galaktoos  galaktoos-1-fosfaat (galaktokinaas)
Galaktoos-1-fosfaat  glükoos-1-fosfaat (galaktoos-1-fosfaadi uridüültransferaas)
Glükoos-1-fosfaat  glükoos-6-fosfaat (fosfoglükomutaas)

Galaktoseemia ja selle biokeemilised põhjused.
Galaktoosi kinaasi defitsiit. Seda põhjustab ükskõik millise ensüümi puudujääk neist kolmest. Enamasti peetakse siiski silmas galaktoos-1-fosfaadi uridüültransferaasi puudujääki.
GLÜKOLÜÜSI RAJA KONTROLL

Nimetada glükolüüsi rada reguleerivad võtmeensüümid.
Heksokinaas, glükoos-6-fosfaadi isomeraas, fosfofruktokinaas-1, aldolaas, troosfosfaadi isomeraas, glütseraadi kinaas, fosfoglütseraadi mutaas ja enolaas, püruvaadi kinaas.

Kirjeldage fosfofruktokinaasi allosteerilist regulatsiooni.

Fruktoos-2,6-bisfosfaadi roll fosfofruktokinaasi regulatsioonil . Fruktoos-2,6-bisfosfaadi moodustumine ja lagunemine .

Heksokinaasi regulatsioon. Glükokinaasi ja heksokinaasi füsioloogilised funktsioonid inimese organismis.
Heksokinaasid I, II ja III on allosteeriliselt inhibeeritud produkti G6P akumuleerumisel, glükokinaas ei ole. See võimaldab akumuleerida maksal glükoosi varu glükogeenina sel ajal, kui glükoos on liias ning samas soodustada gükoosi perifeerset tarbimist siis, kui glükoos on vajalik energiaallikana perifeersetes kudedes.

Püruvaadi kinaasi regulatsioon.
PÜRUVAADI EDASINE KONVERSIOON

Etanooli, laktaadi ja AcCoA moodustumine.
Alkohoolse fermentatsiooni korral püruvaat dekarboksüleeritakse atseetaldehüüdiks, mis omakorda redutseeritakse etanooliks.
NADH moodustub glükolüüsil (eukarüootse raku tsütosoolis). Anaeroobsetes tingimustes konverteeritakse tagasi NADH NAD+-ks, see toimub samaaegselt püruvaadi konverteerimisega laktaadiks.
Glükolüüsi käigus tekib glükoosist kaks 3C molekuli, glütseeraldehüüd-3-fosfaati. Anaeroobsetes tingimustes oksüdeeritakse glütseeraldehüüd-3-fosfaat püruvaadiks. Hapniku puudusel, konverteeritakse püruvaat laktaadiks. Aeroobsetes tingimustes tekib püruvaadist atsetüülCoA.

NAD+ retsükleerimine alkohoolse fermentatsiooni ja laktaadi tekkereaktsiooni tulemusel.
Koensüümi NAD+ on rakkudes limiteeritud hulgal. Kuivõrd nii glükolüüsil kui TCA tsüklis toimub energia esialgne salvestamine NAD+ konverteerimisega NADHks, on see vaja retsükleerida. Vastasel juhul seiskub glükolüüsi glütseeraldehüüd-3-fosfaadi dehüdrogenaasi reaktsioon, kus NAD+ tarbitakse. Anaeroobsetes tingimustes redutseeritakse püruvaat laktaadiks; samaaegselt reoksüdeeritakse NADH NAD+ks.
GLÜKOLÜÜTILISTE ENSÜÜMIDE STRUKTUUR JA KATALÜÜSI MEHHANISM

Kirjeldage NAD+ sidumistsentri struktuuri dehüdrogenaaside molekulides.

Heksokinaasi molekuli struktuursed muutused (induced-fit).
Induced fit seisneb ulatuslikus struktuurses muutuses, mis järgneb substraadi sidumisele. See on vajalik kuna väheneb keskkonna polaarsus aktiivtsentris.

Olulisemad mehhanismid glükolüütiliste reaktsioonide katalüüsis:

Aldolaas – Schiffi alus
Substraat seondub . FBP karbonüül reageerib Lys aminorühmaga, tekib imiinimkatioon (Schiffi alus). C3-C4 side katkeb, tekib enamiin ja vabaneb GAP. Enamiin protoneerub, moodustub imiiniumkatioon. Imiiniumkatioon hüdrolüüsub, vabaeb DHAP.
2 aldolaaside klassi – klass I loomad, taimed – vaheühendiks schiffi alus. Klass II aldolaas – seened vetikad . Ei moodusta schiffi alust.

Glütseeraldehüüd-3-fosfaadi dehüdrogenaas – tioestri moodustumine
GAP seondub ensüümiga. Nukleofiilne SH atakeerib aldehüüdi, moodustub tiohemiatsetaal. Tiohemiatsetaal oksüdeeritakse elektronide ülekandega NAD+ koosseisu, tekib NADH. NADH eraldub ja asendatakse NAD+ poolt. Tioestrit atakeerib Pi, tekib 1,3 BPG.

Püruvaadi kinaas- keto - enoolne tasakaal
Teise ATP moodustumine.
GLÜKONEOGENEES

Selgitage mis on glükoneogeneesi raja füsioloogiline tähtsus. Loetlege glükoneogeneesi prekursormolekulid.
Glükoneogenees – protsess, milles mitmesugused eellasmolekulid ( laktaat , püruvaat, glütserool, aminohapped) muudetakse glükoosiks. Vajalik nälgimise korral kui glükoosi tase langeb. Glükoos on ainukeseks energia allikaks ajule, testistele, erütrotsüütidele ja neeru säsile.
Prekursormolekulid: Laktaat, glükogeensed aminohapped (mitte ainult leutsiin ja lüsiin), glütserool, püruvaat.

Loetlege glükolüüsi pöördumatud reaktsioonid ja kirjeldage reaktsioonid, mille abil toimuvad vastavad pöördprotsessid glükonepgeneesi rajas.
Glükolüüsi pöördumatud reaktsioonid – heksokinaasi, fosfofruktokinaasi ja püruvaadi kinaasi reaktsioonid.
Ringtee I (püruvaadist fosfoenoolpüruvaadiks) – esimene reaktsioon on ATPd tarbiv püruvaadi karboksülaasi reaktsioon. Püruvaat karboksüleeritakse oksaalatsetaadiks. PEP karboksükinaasi reaktsioonis moodustub fenoolpüruvaat (PEP).( PEP karboksükinaasi reaktsioon tarbib oksaalatsetaadi dekarboksüleerimiseks ja ühtlasi fosforüülimiseks GTP hõdrolüüsi energiat.)
Püruvaat + ATP + GTP + H2O  PEP +ADP + GDP + Pi + 2H+
Ringtee II (fruktoos-1,6-bisfosfaadist fruktoos-6-fosfaadini) – lihtne hüdrolüütiline reaktsioon, mida katalüüsib fruktoos-1,6-bisfosfataas.
Ringtee III (glükoos-6-fosfaadist glükoosiks) – G6P konverteeritakse glükoosiks glükoos-6-fosfataasi poolt katalüüsitud hüdrolüüsi reaktsioonis. Sarnaneb ringtee II-le.

Nimetage koed /organid, kus toimub glükoneogenees meie organismid. Millistes rakuosades toimuvad individuaalsed glükoneogeneesi reaktsioonid.
Maksas, neerudes (säsi). Protsess algab mitokondris, põhiprotsess toimub tsütoplasmas. Mitokondris – oksaalatsetaadi moodustumine, ta redutseeritakse malaadiks NADH-d kasutades, see on vajalik mitokondrist välja transportimiseks. Ülejäänud protsessid on kõik tsütoplasmas.

Kirjeldage detailselt reaktioone, mille abil tekib püruvaadist fosfoenoolpüruvaat: ensüümid, vaheühendid, koensüümid.

Püruvaadi karboksülaas katalüüsib ATP sõltuvat oksaalatsetaadi formeerumist püruvaadist ja CO2-st. (CO2 saadakse vesinikkarbonaadi ( HCO3 ) kujul.)

PEP karboksükinaas konverteerib oksaalatsetaadi PEP-ks kasutades GTP-d.

Iseloomustage biotiini struktuuri, katalüüsitavat protsessi ja püruvaadi karboksülaasi reaktsiooni, mis toimub biotiini osalusel.
Püruvaat  oksaalatsetaat – vajab kofaktorina biotiini.

Analüüsige, millise energiakuluga on seotud glükoneogeneesi rada.

Kirjeldage kuidas toimub glükolüüsi ja glükoneogeneesi radade koordineeritud kontroll ning milline on selles regulatsioonis fruktoos-2,6-bisfosfaadi roll.
Fosfofruktokinaas ja fruktoos-1,6-bisfosfataas reguleeritakse koordineeritult. Selles protsessis tsitraat inhibeerib fosfofruktokinaasi ja stimuleerib fruktoos-1,6-bisfosfaati.

Kirjeldage Cori tsükli koosseisu kuuluvaid metaboolseid protsesse ning organite vahelist metaboliitide transporti.
Püruvaat redutseeritakse lihastes laktaadiks anaeroobse glükolüüsi tingimustes, seda katalüüsib laktaadi dehüdrogenaas. Lihastes tekkiv laktaat võidakse suunata vereringesse ja transporditakse maksa. Maksas toimub laktaadi konversioon glükoosiks. Järgnevalt transporditakse moodustunud glükoos tagasi lihastesse, kus teda kasutatakse energiaallikana või glükogeeni varude taastamiseks. Sellist protsessi nim cori tsükliks.
Oksüdatiivne fosforüülimine
SISSEJUHATUS

Defineerige oksüdatiivne fosforüülimine ja hingamine .
Oksüdatiivne fosforüülimine – metaboolne rada, mis võimaldab enamikul biosfääri organismidel biosünteesida orgaanilistest ainetest vabanenud energia arvelt ja ortofosforhappest ATP.
Hingamine – orgaaniliste molekulide oksüdatsioon kasutades elektronide akseptorina anorgaanilist ühendit.

Kirjeldage mitokondri ehitust (membraanid ja kompartmendid) ning hingamisahela komponentide paiknemist mitokondris.
Mitokondri sisemembraan – barjäär metaboliitidele. Sisaldab suurel hulgal valke, mille funktsiooniks on metaboliitide transport.
Välismembraan – vabalt läbilaskev väikestele molekulidele ja ioonidele.
Sisemembraan – läbilaskev enamikele väikestele molekulidele ja ioonidele, kaasaarvatud H+. Sisaldab:
- respiratoorsed elektronkandjad ( kompleksid I-IV).
- ADP-ATP translokaas
- ATP süntaas
- teised membraansed transporterid
Maatriks – sisaldab: püruvaadi dehüdrogenaasi kompleks, tsitraadi tsükli ensüüme, rasvhappe beeta-oksüdatsiooni ensüüme, ainohapete oksüdatsiooni ensüüme, DNA, ribosoomid , ATP, ADP, Pi, Mg2+, Ca2+, K+.
HINGAMISAHEL

Nimetage hingamisahela komponendid ja nende töös osalevad elektronide ülekandes osalevad rühmitused.
Komponendid – tsütokroomc, NADH – Q reduktaas, tsütokroomi oksüdaas, ubikinoon, tsütokroomi reduktaas.
Kompleks I –NADH dehüdrogenaasi kompleks. NADH + H+ + UQ = NAD+ + UQH2. Samal ajal toimub prootonite pumpamine. Kasutab sisemist kofaktoriteahelat elektronide ülekandeks NADH-lt UQ-le. UQH2 prootonid on pärit maatriksist. NADH oksüdeerumisega liigub 4 prootonit läbi membraani.
Kompleks II –Suktsinaadi dehüdrogenaas. Ei toimu prootonite pumpamist. Suktsinaat + UQ = UQH2.
Kompleks III – tsütokroom bc1. UQH2 + 2cytc(Fe3+)  UQ + 2H+ + 2cytc(Fe2+). Redokstsentriteks on kaks b tüüpi heemi. CytbL ja cytbH. Kompeks III baasil toimub Q tsükkel – aluseks on ubikinoonilt pärit elektronide lahknemine kahte erinevat rada pidi – aktiivtsentrisse tuleb koensüüm Q, loovutab 1 elektroni Fe klastrile. Teine elektron liigub cytbL-le, sealt cytbH-le ja sealt teisele koensüümile Q mis on oksüdeeritud.
Kompleks IV – Tsütokroomi c oksüdaas. 4cytc(Fe2+) + 4H+ + O2  4cytc(Fe3+) + 2H2O. Tema funktsiooniks on hapniku redutserimine tsütokroom c arvel.
Elektronide pumpamine maatriksist membraanidevahelisse ruumi toimub kompleksides I,III ja IV. Olulised on ka NADH ja suktsinaat, CoQ – elektronide kandja, mis vahendab elektrone primaarsete dehüdrogenaaside ja kompleks III tsütokroomi b vahel. Tsütokroom c.

Kirjeldage kuidas elektronid sisenevad hingamisahelasse NADH-Q reduktaasi kaudu NADH koosseisust ning millised rühmitused osalevad kompleksi I töös.
Kompleks I – sisaldab vähemalt 42 polüpeptiidi, FMN ja 5-7 Fe-S klastrit. NADH dehüdrogenaasi kompleks. Toimub elektronide ülekanne NADH-lt CoQ-le. Iga NADH oksüdeerimisega antakse edasi 2 elektroni ja pumbatakse välja 4 prootonit. Rotenoon on inhibiitor, ubikinooni konkurentne, ei võimalda kompleksil I siduda elektronide ülekandeahela järgmist mobiilset komponenti.

Selgitage millise rolliga on koensüümQ elektronide vahendajana NADH-Q reduktasi ja tsütokroomi reduktaasi vahel.
koensüümQ = ubikinoon. Vahendab ülekandeahela komplekside vahel elektrone difundeerudes mitokondri sisemembraanis. Saab loovutada-liita elektrone kahe või ühekaupa. Ubikinooni oksüdatsiooniga kaasneb kahe elektroni ülekanne Fe-S tsentrilt tsütokroomi reduktaasile.

Kirjeldage kuidas elektronid sisenevad hingamisahelasse flavoproteiinidest (suktsinaadi dehüdrogenaas, glütserool-fosfaadi dehüdrogenaas, rasvhappe CoA dehüdrogenaas).
Suktsinaadi dehüdrogenaas – elektronid liiguvad suktsinaadilt ubikinoonile.
Glütserool-fosdaadi dehüdrogenaas – elektronid liiguvad UQ-le.
Rasvhappe CoA dehüdrogenaas – loovutavad elektronid samuti UQle.

Kirjeldage tsütokroomi struktuuri ja omadusi. Tsütokroomid b, c1, a ja a3.
Tsütokroom b ja c1 – heemi sisaldavad valgud . Kompleks III elektronide ülekandjad. C1 paikneb membraani tsütosoolsel küljel. b – koosneb umbes 400 aminohappest.
Tsütokroom a ja a3 – heemid. kompleks IV. Cu tsentrilt liiguvad elektronid heemile a ja siis heemile a3. Heem a3 ja CuB moodustavad binukleaarse tsentri.
A ja b tsütokroomid – integraalsed membraanivalgud. C tsütokroom – integraalne või perifeerne .

Kirjeldage tsütokroomi reduktaasi kompleksi struktuuri. Selgitage kuidas elektronid kantakse üle ubikinoolilt tsütokroomidele c1 ja b (b-566 ja b-562) ning lõpuks tsütokroomile c.
Esiteks difundeerub täielikult redutseeritud ubikinoon membraani tsütosoolsele poolele, kus ta seondub oksüdatsioonitsentrisse. Ubikinooni 2 elektroni lahutatakse siin. Esimene elektron liigub Rieske valgu Fe-S tsentrisse, teine liigub ühele b heemidest, nn BL heemile – tsütokroom b-566. Nii Rieske valk kui ka BL tsütokroom on võimelised aksepteerima vaid 1 elektroni korraga, kuid bc1 kompleksis sunnitakse ubikinoon liivutama korraga kahte elektroni. Seetõttu peavadki need elektronid valima erineva raja.
Fe-S valgule loovutatud elektron liigub edasi tsütokroom c1-le ja sealt tsütokroom c-le. Seda elektroni kasutatakse kompleksis IV ehk tsütokroomi oksüdaasi poolt hapniku redutseerimiseks. Teine nn mitteproduktiivne elektron liigub BP heemilt BH heemile tsütokroom b-562. Edasi antakse see elektron täielikult oksüdeeritud ubikinoonile, mis on seotud N tsentrisse membraani maatriksi poolel.

Selgitage kuidas kahe-elektronilise ülekande vahendaja ubikinool interakteerub ühe-elektroni kandja Fe-S klastriga.
Vt 8.

Kirjeldage tsütokroomi oksüdaasi struktuuri.
170kDa dimeer, 13 plüpeptiidi.

Kirjeldage kuidas toimub tsütokroomi oksüdaasi kompleksis hapniku redutseerimine veeks . Kirjeldage elektronide ülekannet a-CuA klastrilt klastrile a3-CuB ning pöörake tähelepanu Fe ja O oksüdatsiooniastmetele.

Kirjeldage tsütokroom c struktuuri ja interaktsioone tsütokroomi reduktaasi ning tsütokroomi oksüdaasiga.
Sekundaarstruktuuris on alfa heeliksi ja beeta lehe struktuure minimaalselt. Sisaldab heemi, kus Fe on seotud histidiini ja metioniini jääkidega. Valk on vees lahustuv.
OKSÜDEERIMISE JA FOSFORÜÜLIMISE SEOS

Kirjeldage oksüdatiivse fosforüülimise kemoosmootset mudelit ning seda toetavaid eksperimentaalseid andmeid.
Oksüdatiivne fosforüülimine on ebaharilik protsess selle poolest et ta sõltub mitokondri sisemembraani terviklikusest. Selle protsessi põhimõte seletati nn kemoosmootse hüpoteesiga mis pakuti välja Peter Mitchelli poolt. Ta ennustas et mitokondri sisemembraan on prootonitele praktiliselt läbimatu ja prootonite voogu tagasi mitokondrisse kasutatakse ATP süntaasi poolt selleks, et ADPd fosforüülida. Eksperiment – rekonstrueeriti fosfolipiidsed vesiiklid nii, et membraanis paiknes bakteriorodopsiin ja F0F1 ATPaas . Bakteriorodopsiin on valguse energiat kasutab prootonite pimp . F0F1 ATPaas oli mitokondriaalse päritoluga. Mõlemad paigutati membraani orienteeritult. Valguse toimel hakkas bakteriorodopsiin pumpama prootoneid vesiiklitesse ning selle gradiendi arvel oli ATP süntaas võimeline sünteesima ATPd. See eksperiment demonstreeris et ATP sünteesiks ei ole vaja spetsiifilist kõrfe energiaga vaheühendit ega interaktsioone elektronide ülekandeahela kompleksidega. Vaja oli lihtsalt prootongradienti.

Seos erinevatel kompleksidel prootongradiendi moodustumise ning ATP saagise vahel. P:O suhe, spetsiifiliste inhibiitorite efekt, redoksreaktsioonide ΔGo’ hinnangud ja ATP saagis.

Hingamisahela töö tulemusel translokeeritavate prootonite päritolu hingamisahelas.

ATP süntaasi paiknemine rakus, struktuur ja funktsioonid.
Paikneb mitokondri sisemembraanis. L konformatsioon : ADP ja Pi seonduvad. T: ADP + Pi  ATP. O: ATP vabaneb. Kõikides konformatsioonides kasutatakse H+ gradiendi energiat konformatsiooni muutmiseks.
F1 – alfa3 beeta3 teisi1
Fo – ab2c9-12
Alfa,beeta subühikud moodustavad 6 osalise sfääri. Igal ab dimeeril on üks aktiivsait, enamik substraadi kontakte on beeta subühikuga.

ATP sünteesi mehhanism, katalüüsi kooperatiivsus konformatsioonilised muutused katalüütilises tsüklis.
ATP sünteesitsükkel läbib järgmised olekud:

L: (loose) seob ADP ja Pi nõrgalt. ADP ja Pi seonduvad -> (H+ grad .energia kasutatakse konformats.muutmiseks)

T: (tight) seob ADP ja Pi või ATP tugevalt. ADP + Pi-> ATP ->(H+grad.energia kasutatakse konformats.muutmiseks)

O: (open) ei seo nukleotiide . ATP vabaneb ->(H+grad.energia kasutatakse konformats.muutmiseks)

Tsükkel algab uuesti
MITOKONDRIAALSED TRANSPORTSÜSTEEMID

Glütseroolfosfaadi ja malaadi-aspartaadi süstikud, nende töötamise mehhanism ja tähtsus tsütoplasmaatilise NADH oksüdatsioonil.
Glütserool-3-fosfaadi süstik –baseerub tsütosoolsel ja membraaniseoselisel glütserool-3-fosfaadi dehüdrogenaasil, annab elektronid hingamisahelasse ubikinooni tasemel st osa NADH pot energiast läheb kaotsi. Ei ole tasakaaluline G

.DOCX Laadi alla originaalfail 32 lk · .docx · 153 allalaadimist

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

~ 32 lehte Lehekülgede arv dokumendis

2013-01-31 Kuupäev, millal dokument üles laeti

153 laadimist Kokku alla laetud

0 arvamust Teiste kasutajate poolt lisatud kommentaarid

maria255 Õppematerjali autor

aminohapete biosüntees, asendatavad ja hädavajalikud aminohapped, THF, SAM, B12 vitamiin, aminohapete katabolism ja uurea süntees, Schiffi alus, püridoksaalfosfaat, uurea tsükkel, glükogeensed ja ketogeensed aminohapped, NAD, CoA, biotiin, FAD, TPP, Fotosüntees, fotosünteetiline elektronide ülekandeahel, Calvini tsükkel, tioredoksiin, glükogeen, UDP-glükoos, glükogeeni sünteesi ja lagundamise regulatsioon, cAMP, glükolüüs, fruktoos ja galaktoos, glükolüüsi raja kontroll, püruvaadi edasine konversioon, glükolüütiliste ensüümide struktuur ja katalüüsi mehhanism, glükoneogenees, oksüdatiivne fosforüülimine, hingamisahel, oksüdeerimise ja fosforüülimise seos, mitokondriaalsed transportsüsteemid, metabolismi integratsioon, nukleotiidide biosüntees, rasvhapete lagundamine ja süntees, ketokehad, tsitraaditsükkel,

Sarnased õppematerjalid

doc

BIOKEEMIA KORDAMISKÜSIMUSED JA VASTUSED

BIOKEEMIA KORDAMISKÜSIMUSED JA VASTUSED 1. Ühe glükoosi molekuli täielik aeroobne lõhustumine tagab kuni 38 ATP molekuli sünteesi. Kirjeldage, millistest radades ja mil viisil sünteesitakse glükoosi täilikul lõhustumisel ATP-d. Glükolüüsi energia saagis: Ühe glükoosi molekuli kaheks püruvaadi molekuliks konverteerumise käigus sünteesitakse kaks ATP molekuli ning tekib kaks NADH molekuli. NADH molekulid transporditakse mitokondritesse, kus nad annavad oma elektronid hingamisahelasse, millega kaasneb ATP süntees oksüdatiivse fosforüleerimise teel. Kuna nii glükoos-6-fosfaadi sünteesimine glükoosist kui ka fruktoos-1,6-bisfosfaadi teke fruktoos-6-fosfaadist vajavad mõlemad reaktsioonid 1 ATP molekuli, siis glükoosi lagundamine algab hoopiski energia kulutamisega. Energiat annavad glükoloosis kahe 1,3- bisfosfoglütseraadi molekuli muutumine kaheks makroergilist sidet omavaks 3-fosfoglütseraadi molekuliks (2 ATP-d) ja kahe fosfo

Biokeemia

pdf

Glükolüüs

Glükolüüs Süsivesikud toidus Toidus olevatest süsivesikutest on olulisemad: - monosahhariidid glükoos ja fruktoos -disahhariidid sahharoos ja maltoos -polümeersed tärklis (amüloos ja amülopektiin) ja glükogeen -tselluloos kuulub paljude toiduainete koosseisu, kuid ei ole seeditav. Süsivesikute metabolismi esimene etapp on seeditavate polümeeride lagundamine lihtsamateks, hästilahustuvateks ja soolestikus organismi imenduvateks molekulideks. Süsivesikute lagundamine algab suus. Nõrgalt happeline sülg (pH6.8) sisaldab amülaasi. Amülaas on esmane süsivesikuid hüdrolüüsiv ensüüm. Süljes sisalduva amülaasi toime piirdub toidumassiga, mis paikneb suus ja söögitorus, sest mao tugevalt happeline keskkond inaktiveerib selle ensüümi praktiliselt täielikult. Mao happeline keskkond aitab kaasa toidumassi seedimisele denatureerides makromolekulide struktuuri. Spetsiifilised mao proteaasid ja lipaasid

Biokeemia

doc

Biokeemia - ensüümid, hormoonid, ainevahetusrajad ning süsivesikute ja rasvhapete oksüdatsioon

Ensüümid .. on bioloogilised katalüsaatorid, mille peamiseks ülesandeks elusorganismis on keemiliste reaktsioonide kiirendamine. .. on valgud ..ei saa käivitada termodünaamiliselt võimatut protsessi .. ei mõjuta reaktsiooni kulgemise suunda Ometi ensüümid kontrollivad ainevahetusprotsesside üldist suunda, sest nende aktiivsus sõltub organismi vajadusest ja ühed reaktsioonid ei kesta kogu aeg vaid muutuvad. Ensüümide katalüüsivõime aluseks on nende omadus alandada reaktsioonide aktivatsioonienergiat. Aktivatsioonienergia on energia, mis on vajalik reageerivate ainete ergastamiseks. Ensüümidele on iseloomulik spetsiifilisus:  Stereokeemiline spetsiifilisus (eristatakse D- ja L-isomeere)  Sidemespetsiifilisus (ensüümid võivad katalüüsida ainult teatud sidemete tekkimist ja lagunemist nt a1,4 glükosiidside)  Rühmaspetsiifilisus (kindla funktsionaalse rühmaga toimuvad reaktsioonid)  Absoluutne spetsiifilisus (eelnimet

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 MLK6008 eksami küsimused

Biokeemia MLK6008 eksami küsimused 1/2 Ühe glükoosi molekuli täielik aeroobne lõhustumine tagab kuni 38 ATP molekuli sünteesi. Kirjeldage, millistes metaboolsetes radades ja mil viisil sünteesitakse glükoosi täielikul lõhustumisel ATP-d. Kirjeldage nii üksiskasjalikult kui suudate glükolüüsi. Glükoosi esmane õhustumine., mille käigus saadakse glükoosisolev energia salvestada sobivasse vormi( ATP, NADH) *Osaline lõhustumine toimub anaeroobselt. Tekib laktaat( piimhape), intensiivselt töötavates ihastes, toimub tsütoplasmas. Kui on aga hapnik olemas tekib kohe püruvaat mis läheb tsitraadi tsüklisse. *Lõplik lõhustumine toimub hapniku juuresolekul. Toimub mitokondrites tsitraaditsükli vahendusel. Tekib Co2 ja H2O. See ei ole spetsiifiline ainult glükoosile. 1 glükoosi molekulist saab 2 püruvaadi molekuli. Hapniku juures olekul saab sellest CO2 ja H2O. Hapniku puudumisel laktaat. Laktaadist lahti saamiseks on vaja see transportida maksa, kus tehakse sellest

Biokeemia

docx

Süsivesikute metabolism

Süsivesikute metabolism Põhiküsimused Süsivesikute metabolismi meditsiiniline tähtsus · 50-60% inimkeha toiduenergia vajadusest · Veresuhkru taseme tagamine · Monosahhariidsete eelühendite teke (riboos-5-P ja aminosahhariidide süntees) Glükoosi tähtsus · Vesilahustuv · Stabiilne struktuur ( keemiliselt inertne, ensüümse muundumise kontroll) · 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 kinaa

Keemia

doc

Glükolüüs

GLÜKOLÜÜS 1. Mõisted. Glükolüüs on ensümaatiliste reaktsioonide ahel, mille käigus glükoos muudetakse püruvaadiks. a) Lähtesubstraat/substraadid - glükoos. Toidust saadavad süsivesinikud: - Tärklis ja glükogeen: hüdrolüüsitakse glükoosiks amüloosi abil suus. - Disahhariidid (maltoos, sahharoos, laktoos): hüdrolüüsitakse monosahhariidideks. Maltoos + H2O 2 glükoos (maltaas) Sahharoos + H2O glükoos + fruktoos (sahharaas invertaas) Laktoos + H2O galaktoos + glükoos (laktaas) b) Reaktsioonide toimumise koht rakus punased verelibled, rasvkoes, närvikoes, lihaskoes, maks. Toimub raku tsütoplasmas. c) Protsessi aeroobsus/anaeroobsus hapnikut tarbiv / mitte tarbiv. Anaeroobsetes rakkudes on glükolüüs ainus ATPd tootev rada. Aeroobsetes rakkudes esimene etapp süsivesikute oksüdatsioonil. Anareoobse glükolüüs

Keemia

pdf

Biokeemia II testiks

BIOKEEMIA II TESTIKS | Mihkel Heinmaa YAGB22 | TTÜ kevad 2010 XI SÜSIVESIKUD 1. Süsivesikuteks nim biomolekule, mis koosnevad vaid süsinikust, vesinikust ja hapnikust. Süsivesikuteks loetakse polühüdroksüaldehüüde ja ketoone või aineid, mis annavad hüdrolüüsi käigus vastavaid ühendeid. Nimetus tuleb empiirilisest valemist Cn(H2O)n Süsivesikute bioloogiline roll. Väga mitmekesine ja looduses laialt levinud orgaaniliste molekulide klass; päikese energia salvestatakse fotosünteetiliste organismide poolt süsivesikutesse; paljude biomolekulide eelühendid; struktuuriline roll; molekulaarsed ja rakk-rakk äratundmismehhanismid. Süsivesikute multifunktsionaalsus põhineb struktuuri iseärasustel: asümmeetriliste tsentrite olemasolu; esinemine nii lineaarses kui tsüklilises vormis; võime moodustada polümeere glük

Biokeemia

Rohkem sarnaseid