komplekside külge. Aromaatsus muudab klorofülli efektiivseks nähtava valguse neelajaks. Kloroplastides leidub alati nii klorofülli a kui ka b vormi. Mõlema vormi esinemine laiendab veelgi neeldumisriba. Abipigmendid (ntks -karoteen) laiendavad veelgi neeldumisriba sellistele spektrialadele, kus klorofüllid ei neela. Karotenoidid toimivad ka fotoprotektoritena lõhustades vabu hapniku radikaale. Fotosüsteem koosneb sadadest valgustpüüdvatest klorofüllide ja abipigmentide molekulidest pluss mõni eriotstarbeline fotokeemiliselt reaktiivne klorofülli molekul nn reaktsioonitsenter. Valguskvant kantakse resonantsenergia teel ühelt klorofüllilt teisele, kuni jõuab reaktsioonitsentrisse. 4. Kõik klorofülli molekulid kuuluvad ühte kahest fotosüsteemi. Fotosüsteem I (FSI (P700)) absorbeerib kiirgust 700 nm juures (klrfl a ja lisapigmendid)
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 NH 4+ vormis. Summaarne reaktsioon N2 + 10H+ + 8e- + 16ATP Z 2NH4+ + 16ADP + 16 Pi + H2 2. 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
FOTOSÜNTEES 1. Kloroplastid membraanidest koosnevad taimeraku organellid, kus toimub fotosüntees. Klorofüll on fotoreaktiivne pigment ehk valgust absorbeeriv fotosünteesi põhipigment ehk fotosünteesi rohelised pigmendid. Fotofosforüleerimine ATP süntees valguse energia arvel. Rubisco (RuBisCo) on bifunktsionaalne ensüüm, omades lisaks karboksülaasi akttivsusele (CO 2 liitmine) ka oksügenaasi aktiivsust (O2 liitmine). Valgustkoguv (püüdev) kompleks antenn-molekulidest ehk valgustpüüdvatest klorofüllidest ja abipigmentidest
Tallinna Ülikool FOTOSÜNTEESI KEEMIA Taimefüsioloogia referaat Koostanud: Luise Tiks Tallinn 2014 Sissejuhatus Fotosüntees on protsess, mille abil mitmed bakteritüübid, vetikad ning vaskulaarsed taimed muundavad valgusenergia orgaaniliste ainete keemiliseks energiaks. Fotosüntees hõlmab mitmeid füüsikalisi ning keemilisi reaktsioone, mille käigus sünteesitakse valgusenergia abil taandavaid agente (ferredoksiine ja NADPH-d) ning ATP-d. Saadud ühendeid kasutatakse lihtsate orgaaniliste ainete sünteesiks süsihappegaasist ning lämmastik- ja sulfaatioonidest. Sellised reaktsioonid on omased nii prokarüootidele kui eukarüootidele ning on aluseks taime funktsioneerimisele. Käesoleva töö eesmärgiks on anda ülevaade fotosünteesi pimedusstaadiumis toimuvatest
· endoplasmaatiline võrgustik lipiidide süntees, biosünteesitud valkude suunamine nende lõplikku paika rakus · Golgi kompleks membraanikomponentide lõplik valmimine · mitokondrid tsitraaditsükkel, rasvhapete oksüdatsioon, aminohapete katabolism · lüsosoomid hüdrolaaside eraldamine · ribosoomid valkude süntees · peroksisoomid aminohapete oksüdeerimine · tsütoskelett tagab raku kuju ja liikumisvõime · kloroplastid fotosüntees Viirused nukleiinhapete supramolekulaarsed kompleksid, mis on kapseldatud kattevalkudega ja saavad paljuneda ainult toimides parasiitidena peremeesrakkudes Henderson-Hasselbachi võrrand pH = pKa + log [A-] / [HA] puhverlahuse pH. Puhverlahus on lahus, mis koosneb nõrgast happest ja selle konjungeeritud alusest (tavaliselt soolast), puhverlahuse tema mingi parameeter säilitab püsiva väärtuse. Gibbsi vabaenerga · G= 0, reaktsioon on tasakaalus
2. Kirjutage ensüümireaktsiooni algkiiruse võrrand (Michaelis-Menten'I võrrand) ja iseloomustage selles olevaid tegureid. Arvutage, millega võrdub suhe v/Vmax, kui substraadi kontsentratsion ületab 8-kordselt Km väärtust. v= Kui [S] = Km, siis v = Vmax/ 2. o Vmax = k2 [ET], (M s-1) o Km= , (M) · Vmax on ensüümi iseloomustav konstant · Vmax on teoreetiline maksimaalne reaktsioonikiirus, millist reaktsioon mitte kunagi ei saavuta · Vmax saavutamiseks peaksid kõik ensüümi molekulid olema seotud substraadiga, st [ES] = [ET]. · Km on konstant, mis avaldatav ES kompleksi moodustamise ja lagunemise kiiruskonstantide kaudu. · Kmon substraadi kontsentratsioon, mille juures v0 = ½ Vmax · Km arvväärtus on ES kompleksi tugevuse väljendaja. · Kui [S] on madal, siis kiiruse võrrand on S suhtes 1. järku
tulemusena vabanev energia salvestatakse makroergilistesse ühenditesse (ATP) ja eraldub CO2 ja H20 Makroergilised ühendid- väikesed org. ühendid, mis osalevad keemilise energia salvestajate ja ülekandjate organismides toimuvates reaktsioonides ATP- (adenosiintrifosfaat) peamine rakkudes kasutatav energia salvestaja ja ülekandja ADP- (adenosiindifosfaat) on ATP lagunemisel tekkiv molekul, mida on võimalik uuesti ATP-ks muuta, kui sellele lisada fosfaatrühm Mitokonder- rakuorganell, kus toimub rakuhingamine, mille käigus toodetakse ATP-d Glükoos- lihtne süsivesik, mis on rakkude ainevahetuse vaheprodukt ja peamine energiaallikas Püruvaat- ühend, mis tekib glükoosi lagundamisel glükolüüsil, nim ka püroviinamarihappeks NAD ja FAD- ained, mis osalevad rakuhingamises elektronide ja
lagundamine, mille üheks lõpp-produktiks on kas piimhape või etanool metabolism - organismi kõik biokeemilised protsessid, mis tagavad aine- ja energiavahetuse ümbritseva keskkonnaga. Jaotatakse assimilatsiooniks ja dissimilatsiooniks. assimilatsioon - organismis toimuvate sünteesiprotsesside kogum dissimilatsioon - organismis toimuvate lagundamisprotsesside kogum ATP - (adenosiintrifosfaat) kõigis rakkudes olev makroergiline ühend, osaleb raku energia talletaja ja ülekandjana; molekul koosneb: adeniin, riboos, 3 fosfaatrühma ADP - (adenosiindifosfaat) toimib paljudes ainevahetusreaktsioonides (näiteks glükolüüsis ja hingamisahelas) energia ja fosfaadi ülekandjana; makroergiline ühend- orgaanilised ained, millesse salvestatud keemilist energiat saab kasutada erinevates biosünteesiprotsessides autotroof- organism, kes sünteesib elutegevuseks vajalikud orgaanilised ühendid väliskeskkonnast saadavatest anorgaanilistest süsinikuühenditest
redokspotentsiaalidega +0.82, -0.05 ja -1,3 V -1,3-0,05+0,82 Redokspotentsiaal = elektronafiinsus Nimetage mõni fotosünteesi valgusreaktsioonides osalev ühend/kompleks mis paikneb kloroplastide luumenis Plastotsüaniin (asub luumenis et elektronid liiguks plastokinoonilt ikka Cytb6f-le,mitte plastotsüaniinile) Taimed kasutavad fotosünteesis millist valgust? Fotosünteetiliselt aktiivne valgus 400 700 nm. Loetlege viis sinist valgust absorbeerivat pigmentide rühma taimedes Klorofüll a Klorofüll b Karotinoidid Fütokroomid Krüptokroomid Nimetage fotosünteetiliselt aktiivse valguse lainepikkuste vahemik ja nimetage pigmendid mis fotosünteesis kasutatavat valgust absorbeerivad 400 700 nm. Peamised pigmendid on klorofüllid. Rohelise ja kollase valguse jaoks ksantofüllid ja karotinoidid. Ühe mooli violetsete kvantide energia on ligikaudu 5000, ühe mooli punaste kvantide energia on ligikaudu 2800
Sinise valguse lainepikkus 440-486 nm Lainepikkus antud, arvuta footoni sagedus v = c/λ. Nt λ=680nm(tee m- deks). c=3*108m/s. v=4,4*1014s Kui suur on sinise valguse energia? 1,8 eV on punase kvandi energia. kui punane 680 nm. Kui sinine valguse lainepikkus on 450nm, siis 680/450=1,5 ; 1,8*1,5=2,7. Ehk sinisel kvandil oleks vastavalt suurem energia, nii mitu korda suurem, kui palju tema lainepikkus on väiksem. Iga mitme vee molekuli kohta tuleb üks lahustunud aine molekul? Ühes liitris vees on 1000g/18gmol-1 = 55.6 mooli, st vesi ise on 55.6 molaarne. Ühe molaarses lahuses on seega 1 lahustunud aine molekul ca iga 55 vee molekuli kohta. seega 55 vee molekuli vahel on 1 molekul ainet. Miks õhumolekulid 10km kõrguselt alla ei kuku? Kukuvad koguaeg, aga juhuslikult põrkuvad jälle üles. Kõik sõltub kuidas teised põrgatavad üles või alla poole. Kogu atmosfäär on molekulide põrkumine, millest juhuslikult mõned
ENERGIAT SAADAKSE! (seedimine, hingamine) ATP tekib (ADP+Pi) Vabanev energia salvestatakse energiarikastesse orgaanilistesse ainetesse, mida nimetatakse makroergilisteks ühenditeks. Peamiseks makroergiliseks ühendiks on ATP, millesse salvestatud keemilist energiat saab hiljem kasutada sünteesiprotsessides. ATP e adenosiintrifosfaat - universaalne energia talletaja ja ülekandja, mis osaleb kõigi rakkude metabolismis. ATP molekul koosneb: 1. lämmastikalusest adeniin (A), 2. riboosist ja 3. kolmest fosfaatrühmast (2 fosfaatrühma -> ADP). ATP moodustub glükolüüsi, käärimise, hingamise ja fotosünteesi käigus. ● NAD- vesinikukandja AEROOBNE LAGUNDAMINE C6H12 O6 glükolüüs- NAD 2AT tsütoplasmavõrg H22 P ustikus (AN, AE) püroviinamarih
ides 400 ppm 5. Mida tähendab ühik ppm? parts per million (miljondikosa) 6. Millised organellid on ainult taimerakule iseloomulikud vakuool, rakusein, plastiidid 7. Millistel taimeorganellidel on oma genoom plastiididel ja mitokondril 8. Vakuooli ülesanded. Hoiustab- põhiliselt soolad, suhkrud. Hoiab rakkudes turgorit Surub kloroplastid vastu rakuseina, et kiirendada vee ja CO2 difusiooni kloroplastidesse 9. Kas C3 fotosüntees arenes kõrge või madala atmosfääri CO2 tingimustel - kõrge 10. Kas maakeral on rohkem C3 või C4 taimi? C3 taimi 11. Millised on C4 ja C3 fotosünteesi põhilised erinevused? C3 taimed Pärgrakud puuduvad Rubisco on mesofülli rakkudes Esimene stabiilne ühend 3fosfoglütseraat (3Cühend) Fotohingamine toimub 1 C4 taimed Pärgrakud olemas Rubisco on pärgrakkudes
histoonvalgud paktiuna tuumas RAKU JAGUNEMINE Pooldumine, pungumine mitoos MEMBRAANIGA Puuduvad Mitokondrid, kloroplastid, ÜMBRITSETUD golgi aparaata ORGANELLID TOITUMINE Absorptsioon, vahel Absorptsioon, seedimine, fotosüntees fotosüntees ENERGIA Oksüdatiivsed ensüümid Oksüdatiivsed ensüümid METABOLISM plasmamembraanis mitokondrites TSÜTOSKELETT Puudub Kompleks mikrotuubulitest ja filamentidest RAKUSISENE Puudub Endotsütoos, mitoos, LIIKUMINE vesiikulite transport
CO2 fikseerimine fotosünteesi käigus Glc-6-P-DH defitsiit erütrotsüütides- PFT on ainus NADPH tootja, sest erütrotsüütides puudub tuum ja ribosoomid (st. teist võimalust toota Glc-6-P-DH ei ole) Mannoos (Man)- glükoproteiinide komponent Man-6-P glükoproteiinsete ensüümide signaalmolekul, mis tagab nende ensüümide transpordi lüsosoomidesse Golgi aparaadi abil. Galaktoos (Gal) Glükoproteiinide, glükolipiidide, proteoglükaanide ja rinnapiima laktoosi süntees. Lühendid: Glc glükoos Fru fruktoos-6-fosfaat DAP Dihüdroksüatsetoonfosfaat GAP Glütseraldehüüd-3-fosfaat PEP Fosfoenoolpüruvaat Pyr Püruvaat LDH laktaasi dehüdrogenaas BPG 1,3-bifosfoglütseraat PyrDH- püruvaadi dehüdrogenaas UDP- uridiindifosfaat PAPS- fosfoadenosiinfosfosulfaat II osa (võtmeensüümid püruvaadi kinaas ja laktaasi dehüdrogenaas) Lisaküsimused Atsetüül-CoA Metabolismi keskne vaheühend (biomolekulid-atsetüül-CoA-ATP+CO2+H2O) Maksa roll Liigse glükoosi eemaldamine
Viimasena valke, kuna valkudel on väga palju teisi tähtsaid ülesandeid organismis. 1 g valkude oksüdatsioonil vabaneb 17,6 kJ energiat. Energiat kasutatakse organismis biosünteesil, ainete transpordil ja liikumisel. ATP - adenosiintrifosfaat. (ADP - adenosiindifosfaat - oleneb P-rühmade hulgast) ATP on universaalne keemilise energia talletaja ja ülekandja, mis osaleb rakkude metabolismis. ATP moodustub glükolüüsi, käärimise, hingamise ja fotosünteesi käigus. ATP molekul 3 fosfaatrühma. suhkur - riboos (OH OH) lämmastiku (N) rühm - adeniin Fosfaatrühmade vahelise sideme katkemisel vabaneb energia. Fosfaatrühma liitumisel seotakse energia. 1.2. FOTOSÜNTEES Fotosüntees on klorofülli sisaldavates organismides toimuv assimilatsiooniprotsess, mille käigus valgusenergiat kasutades sünteesitakse süsihappegaasist (CO2) ja veest (H2O) glükoosi ja kõrvalsaadusena hapnikku (O2). 6CO2 + 12H2O + valgus = C6H12O6 + 6H2O + 6O2↑
Sulgrakkude õhupilupoolsed seinad muutuvad nõgusaks (radiaalse mitsellatsiooni tõttu tselluloosi mikrofibrillid paiknevad õhulõhega risti) ja turgorrõhk on suurem kui kaasrakkudes, mis ka piirnevad õhulõhet. Selleks, et vesi liiguks sulgrakkudesse, peab olema madalam veepotensiaal sulgrakkudes ehk osmootselt aktiivsete ainete kontsentratsioon tõusma. Võidakse toota malaati nt. (C4 ja CAM taimed). Selleks, et K ioonide sisaldust tõsta, on vaja Kin kanalid avada. Kui membraan hüperpolariseerub (membraanipotensiaal muutub negatiivsemaks), siis avatakse Kin kanalid. Cl ioonid aitavad membraani hüperpolariseerumist säilitada. Selleks, et membraan hüperpolariseeruks, peab sulgrakust prootonATPaas pumpama prootoneid sulgrakust välja. prootonATPaasi on vaja eelnevalt aktiveerida, seda teevad nt fototropiinid PHOT1 ja PHOT2, mõlemad on proteiinkinaasid ja valguse akseptorid ning autofosforüleerimise kaudu aktiveeriakse ATPaas
Enamik taimi on autotroofid, samuti on autotroofe bakterite hulgas (tsüanobakterid) ning protistide seas (vetikad). Heterotroofid aga on organismid, kes ei suuda ise toota eluks vajalikku orgaanilist ainet ja seega toituvad autotroofidest ja ka teistest heterotroofidest. Heterotroof on organism, kes saab oma elutegevuseks vajaliku süsiniku toidus sisalduvast orgaanilisest ainest. Need orgaanilised ühendid on valmistanud autotroofid. 3. Kuidas on fotosüntees ja mitokondriaalne hingamine seotud.(Fotosünteesi ja mitokondriaalse hingaminse võrrand, mis ained tekivad, milleks neid kasutatakse) Fotosünteesi võrrand 6CO2 + 6H2O = C6H12O6 + 6O2 Mitokondriaalse hingamise võrrand C6H12O6 + O2 = CO2 +H2O +ATP Fotosüntees ja mitokondriaalne hingamine on omavahel tihedalt seotud. Fotosünteesi tulemusena tekivad glükoos ja hapnik, mida läheb vaja hingamiseks. Hingamise tulemusena tekivad süsihappegaas, vesi ja ATP
• Tugeva oksüdeerijana eemaldab P680+ vett- lõhustavalt kompleksilt elektroni, taastades nii fotosüsteemi neutraalse seisundi • Vett-lõhustava kompleksi Mn2+ ioon loovutab elektroni ning oksüdeerub Mn3+ iooniks • Mn3+ ioonid omakorda osalevad väävli oksüdeerimisel. • Vee oksüdeerimiseks peab eelpool kirjeldatud oksüdeerimiste ahel toimuma neli korda 4Mn3+ + S → S4+ + 4Mn2+ • S4+ reageerib kahe veemolekuliga: S 4+ + 2H2O → S + 4H+ + O2 • Fotosüsteem I ergastub samuti valguse mõjul, selle tulemusena toimub ferredoksiini redutseerimine • Redutseeritud ferredoksiin on vajalik näiteks NADP+ taandamiseks NADP+ + H+ + 2 ferredoksiin- →NADPH + ferredoksiin • NADPH osaleb hiljem fotosünteesi Calvini tsüklis ATP süntees • ATP võimaldab nii energiat üle kanda kui ka fosforüleerimisprotsesse läbi viia • Taimedes saadakse ATP sünteesiks vajalik energia kaudselt fotosünteesi valgusstaadiumist
ON VAJA ENERGIAT JA SÜSINIKKU lk 811 elusorganismid on võimelised omastama 2te liiki energiat-- valgusen. ja keemilist en. OKSÜDEERUMISE käigus aine koostises olevate aatomite elektonide arv väheneb, aatomitevahelised sidemed lõhutakse ning VABANEB EN. nt: rakuhingamise käigus lagundatakse glükoos CO2ks ja O2 läheb vee koosseisu REDUTSEERUMISE käigus lisandub aatomitesse elektrone (elektronide arv suureneb), tekivad uued aatomitevahelised sidemed ning seeläbi SALEVSTATAKSE EN. nt: fotosünteesis kasutatkse valgusen.t, et CO2st ja H2Ost sünteesida suhkruid ning eraldub O2 C--on võime moodustada pikki ahelaid, mille külge saavad liituda teised aatomid-- iga C aatom suudab endaga liita kuni 4 aatomit
51. Milline valgus soodustab õhulõhede avanemist ja milliste pigmentide poolt see adsorbeeritakse H+-ATPaas aktiveerub valguse, eriti sinise (aga ka punane valgus)valguse toimel. Valguse aktseptoriks on sensorvalgud PHOT1 ja PHOT2, mis on Ser tüüpi proteiinikinaasid ja toimub autofosforüülumine, mis põhjustab 14-3-3 valgu seostumist H+-ATPaasiga ja selle aktiveerumist. 52. Õhulõhede avanemisel sulgrakkude membraan hüperpolariseerub/depolariseerub (õige variant alla kriipsutada). Miks? Prootonite sekreteerimine H+-ATPaasi toimel põhjustab membraani hüperpolariseerumist (membraaniopotentsiaal muutub negatiivsemaks nt -50 mV-80 mV) ja Kin+ kanalid avanevad, ja kaalium siseneb. 53. Kirjutage põhjus-tagajärg ahel mis viib hommikul õhulõhede avanemisele.
Vastavalt sellele jaotatakse kõik organismid kahte rühma: Autotroofid-organismid, kes sünteesivad elutegevuseks vajalikud org. Ühendid väliskeskkonnast saadavatest anorg ainetest, selleks kasutavad nad valgusenergiat või redoksreaktsioonidel vabanevat keemilist energiat. Autotroofide põhiosa moodustavad rohelised taimed, nad saavad esmase org. aine fotosünteesiprotsessis. Selle toimumiseks vajavad nad vkk valgusenergiat ja anorg ühendeid(H2O, CO2). Fotosünteesi tulemusena moodustub glükoos. Glükoos on paljude teiste org. ühendite sünteesi lähteaine. Taimedes moodustub glükoosist otseselt veel mitmete lipiidide süntees. Glükoos on koos mineraalsooladega aluseks veel paljudele järgnevatele biokeemilistele protsessidele. Lisaks taimedele on fotosünteesijad ka osa baktereid ja protiste. Lisaks fotosünteesijatele kuulub a hulka ka kemosünteesijad, need on erinevat liiki bakterid, kes toodavad org ainet anorg ühenditest
tulemusena tekib glükoosist laktaat. metabolism - organismis toimuvad omavahel ja keskkonnaga seotud keemiliste reaktsioonide kogum. assimilatsioon - sünteesiprotsessid (vaja energiat, ainet, ensüüme) dissimilatsioon - lõhustamisprotsessid (vaja ainet, ensüüme, energia salvestamise võimalust) ATP - energia talletaja ja ülekandja (koosneb lämmastikalusest (adeniin), riboosijäägist ja 3-st fosfaatrühmast) ADP molekul, mille koostises on 2 fosfaatrühma makroergiline ühend- osaleb kõigi organismide aine ja energiavahetuses autotroof organism, kes sünteesib eluks vajaliku väliskeskkonnast pärit anorgaanilistet süsinikuühenditest heterotroof organism, kes saab eluks vajaliku süsiniku toidust miksotroof - organism, kes suudab energia ja/või süsiniku saamiseks kasutada mitut tüüpi allikaid. Calvini tsükkel - pimedusstaadiumiensümaatiliste reaktsioonide jada
või mitmes kiraalses tsentris, kuid mitte kõigis. Tegemist ei ole teineteise peegelpiltidega. j) Epimeerid - Diastereomeeride paar, mis erineb konfiguratsioonilt ainult ühes kiraalses tsentris. 2. Milliseid esindajate gruppe hõlmab termin süsivesikud ? Nimetage vähemalt kaks esindajat igast grupist ja kirjeldage nende bioloogilisi funktsioone. Termin süsivesikud hõlmab 3 gruppi monosahhariidid, oligosahhariidid ja polüsahhariidid. Näiteid igast grupist: Monosahhariidid : glükoos, fruktoos. Oligosahhariidid: maltoos, sahharoos. Polüsahhariidid tärklis, glükogeen. Bioloogilised funktsioonid: 1. Energeetiline organismile kõige kiiremini kasutatav energiavaru. 2. Stuktuurne taime rakkudes olevad süsivesikud(põhiliselt tselluloos); seenerakkude kestades kitiinil ja lühijalgsete heteroskeleti kitiinil; rakupinnamembraanil paiknevatel oligosahhariidide jääkidel, mis kindlustavad rakkudevahelised kontaktid ja on ka retseptoriteks
· Isomerisatsioon ja ümbergrupeerumine · Sideme moodustamine ATP energiat kasutades Redoksreaktsioonid - Kõige tavalisemad reaktsioonid metabolismis Osaleb 2 reageerivat molekuli, üks oksüdeerub ja teine peab elektronid aksepteerima Identifitseeritavad kui reaktsioonid kus toimub vesiniku aatomi ülekanded Redoksreaktsioone katalüüsivad oksüreduktaasid Paljudes reaktsioonides kasutatakse koensüüme NAD+/NADH NADP+/NADPH FAD/FADH2 Hüdrolüüs Reageeriv molekul laguneb vee toimel kaheks iseseisvaks molekuliks Ensüümid: hüdrolaasid, esteraasid, peptidaasid, proteaasid, glükosidaasid jne Tavalisemad hüdrolüüsitavad sidemed on Estrid- rasvades Amiidid- valkudes Glükosiid- süsivesikutes SÖÖTMISÕPETUS SÖÖTADE PÕHILISED TOITEFAKTORID TOITEFAKTORITE ÜLDINE KLASSIFIKATSIOON TOITEFAKTORID
Organismid vajavad elutegevuseks mitmesuguseid orgaanilisi aineid: süsivesikuid, lipiide, valke, nukleiinhappeid, vitamiine ja teisi ühendeid. Sünteesiprotsessideks vajalik energia saadakse väliskeskkonnast (autotroofid) või toidus sisalduvate orgaaniliste ainete oksüdatsioonil (heterotroofid). Autotroofid Autotroofid saavad esmase org. aine fotosünteesis. Selleks vajavad nad väliskeskkonnast valgusenergiat ja CO2-te ja vett. Protsessi käigus moodustub glükoos ja selle jääkprodukt O2 eraldub atmosfääri. 6CO2 + 12H2O = C6H12O6 + O2 + 6H2O Glükoos on paljude teiste orgaaniliste ühendite sünteesi lähteaine: taimedes moodustub tselluloos ja tärklis, lisaks lähtub glükoosist mitmete lipiidide ja aminohapete süntees, on aluseks paljudele biokeemilistele protsessidele. Autotroofid on organismid, kes sünteesivad elutegevuseks vajalikud org. ühendid väliskeskkonnast saadavatest anorg. ainetest.
glükoos→glükogeeni moodustamine Noortel→ülekaalus sünteesiprotsessid Keskeas→protsessid tasakaalus Rangeeas→ülekaalus lagundamisprotsessid Organismi varustamine energiaga: Esmaseks energiaallikaks on (lagundamisjärjekord) sahhariid 1g→17 kJ energiat lipiidid 1g→39kJ energiat valgud 1g→17 kJ energiat ATP (adenisiintrifosfaat) – ühend, mis kannab energiat edasi- energia edasikandja) Koosneb: lämmastikalus, monosahhariid, 3 fosfaatrühma Energia salvestamine: 1 ATP molekul sisaldab 30 kJ energiat (selle lagundamisel tekib 30 kJ energiat) ADP + P-rühm → ATP (30 kJ energiat) Tähtsus: energia salvestaja/talletaja, energia ülekandja Glükoosi lagundamine (dissimilatsioon, universaalne energiatalletaja) -toimib mitokondris ja tsütoplasmavõrgustikus (rakuhingamisel organismil) C6H1206 + 6O2 → 6CO2 + 6H2O I ETAPP – GLÜKOLÜÜS -tsptoplasmavõrgustikus →NADH2 ja ATP (60 kJ energiat) II ETAPP – TSITRAADITSÜKKEL -mitokondris → CO2
Autodroof organism, kes eluks vajalikud orgaanilised ained suudab ise sünteesida lihtsatest anorgaanilistest ühenditest kehavälise energiaallika kaasabil. N: autotroofsed bakterid ja fotosünteesivad taimed. Calvini tsükkel fotosünteesi pimedusstaadiumi reaktsioonid moodustavad Calvini tsükli, kus seotakse CO2 ja NADPH2. Lõpptulemuseks on kolmesüsinikulised suhkru molekulid. Nende omavahelisel ühenemisel saadakse glükoos. Tsüklis kasutatakse ära valgusstaadiumis salvestatud ATP energiat ja NADPH2 molekule. Calvini tsükli reaktsioonide käigus tekkinud NADP ja ADP on uuesti kasutatavad valgusstaadiumi reaktsioonides, glükoosi molekulid aga väljuvad kloroplastidest või moodustavad esmase säilitustärklise. Dissimilatsioon lõhustamisprotsessid (vaja ainet, ensüüme, energia salvestamise võimalust).
Toimumiskoht rakus Tsütoplasmavõrgustikul, Mitokondris kloroplastidel 3.Makroergilised ühendid ja nende ül rakus. ATP molekuli ehitus. Makroergiline ühend-madalmolekulaarne orgaaniline ühend, mis osaleb keemilise energia salvestaja ja ülekandjana biokeemilistes reaktsioonides. NT: ATP,GTP,CTP,UTP,TTP,NADP,NAD. *energia kasutamine: liikumisprotsessides, assimilatsioonil, ainete transpordil *ATP molekul on ribonukleotiid, mis koosneb lämmastikalusest adeniin, riboosist, kolmest fosfaatrühmast. 4.Millisel viisil saab ja kasutab energiat autotroofne organism? Heterotroofne org? *Autotroofne- Fotosünteesijad kasut päikeseenergiat. Kemos kasutavad anorgaaniliste ühendite muundumisel vabanevat keemiliste sidemete energiat. *heterotroofne- Kasutavad org ainete lõhustamisel vabanevat energiat. Põhiline energia saadakse glükoosi oksüdatsioonil
elutegevuseks vajalik energia sünteesimisprotsesside lähteaine saamine enamus loomi on heterotroofid samuti surnud orgaanisest ainest toituvad seened sprotroofid Assimilatsioon Organismis toimuvad sünteesiprotsessid. Selle käigus saadakse: sahhariide lipiide valke nukleiinhappeid Vaja on lähteaineid, ensüümme, täiendavat energiat (makroergilised (salvestavad energiat) ühendid) NÄITEKS: fotosüntees, DNA süntees Dissimilatsioon Organismis toimuvad lagundamisprotsessid. Toiduga saadavad või organismis sünteesitud orgaanilised ühendid lõhustatakse ensüümide abil lihtsama ehitusega molekulideks. Tavaliselt vabaneb energia, mis talletatakse makroenergilistesse ühenditesse. NÄITEKS: ATP (40%) ning eraldub soojusena (60%) NÄITEKS: Glükoosi lagundamine ehk raku hingamine ehk ... Orgaaniliste ainete dissimilatsioon
mõjul samuti glütseeraldehüüd-3-fosfaadiks ning glükolüüsi rada jätkub kahe identse rajana. Siis glütseeraldehüüd-3-fosfaat oksüdeeritakse glütseeraldehüüd-3-fosfaadi dehüdrogenaasi poolt 1,3- bisfosfoglütseraadiks. Selles reaktsioonis osaleb koensüümina NAD+, mis redutseeritakse NADH+H+. Seejärel kantakse 1,3-bisfosfoglütseraadilt fosfoglütseraadi kinaasi toimel üks fosfaatrühm üle ADP-le, mille tulemusena tekib ATP ja 3-fosfoglütseraat. Sellega on reaktsioon energeetiliselt tasakaalustunud (kulutatud on 2 molekuli ATP-d ja sünteesitud samuti 2 molekuli ATP-d). See fosfaatrühm kantakse fosfoglütseraadi kinaasi toimel üle teisele süsinikule, tekib 2-fosfoglütseraat, millest enolaasi toimel saadakse fosfoenoolpüruvaat. Sellest võtab püruvaadi kinaas ära fosfaatrühma, mille ta seob ADP-ga (tekib ATP) ning fosfoenoolpüruvaadist saab lihtsalt püruvaat. Püruvaat redutseeritakse laktaadiks laktaadi dehüdrogenaasi abil ning samal
FADH2 + ½ O2 + 2ADP + 2Pi FAD +H2O + 2ATP SÜSIVESIKUTE KATABOLISM TAANDATUD KOENSÜÜMID NADH FADH 2 · Tekivad toitainete oksüdatsioonil · Toimivad elektronide (vesiniku) ülekandjatena · Energiarikkad molekulid, kuna sisaldavad kõrge ülekandepotentsiaaliga elektrone · Reoksüdeerumisega hingamisahelas kaasneb ADP fosforüülimine ATP-ks NADH = 3ATP FADH2 = 2ATP GLÜKOLÜÜS Glükolüüs - ensümaatiliste reaktsioonide ahel, mille käigus glükoos muudetakse püruvaadiks. Ühe glükoosi molekuli konversiooniga kaheks püruvaadi molekuliks kaasneb kahe ADP molekuli konversioon ATP-ks. Summaarne võrrand: Glükoos + 2 ADP + 2 NAD+ + 2Pi 2 Püruvaat + 2 ATP + 2 NADH + 2 H20 Glükolüüs on · raku tsütoplasmas kulgev universaalne ainevahetus rada · anaeroobsetes rakkudes ainus ATP-d produtseeriv rada · aeroobsetes rakkudes esimene etapp süsivesikute oksüdatsioonil GLÜKOLÜÜSI KAKS FAASI · Heksoosifaas
Sapotroofid on (seened) organismid, kes toituvad surnud orgaaniliselt ainest. Näiteks: musttäpphallik. Miksotroof on on organism, kes vastavalt keskkonnale saab oma ainevahetust muuta. Näiteks: roheline silmviburlane, kärbsepüünis. Assimilatsioon on organismis toimuvad sünteesiprotsessid. → saadus: sahhariidid, lipiidid, valgus, nukleiinhaped, jne. → lähteaine: ensüümid, täiendav energia (makroenergilised ühendid) Näiteks: fotosüntees, DNA süntees dissimilatsioon on organismis toimuvad lagundamisprotsessid. →Toiduga saadavad või organismis sünteesitud orgaanilised ühendid lõhustatakse ensüümide abil lihtsama ehitusega molekulideks. (rakuhingamine) Tavaliselt vabaneb energia, mis talletatakse makroenergilistesse ühenditesse, ATP 40% ja soojus 60% Füüsilise pingutuse koraal vajab organism täiendavat energiat → kiireneb ATP süntees →
Taimed on liikumatud. 2. Taimefüsioloogia ajalugu. Taimefüsioloogia alguseks van Helmonti katsed 1629 aastal pajuoksaga. Arvati, et taimel piisab kasvamiseks veest. 17. saj tulid esimesed tööd tehti kindlaks plastiliste ainete suund taimes. Hooke uuris esimesena taime rakulist ehitust.. 18. saj. mõisteti juurerõhu vajalikkust mahlavoolus. Priestley avastas taimede õhupuhastamisvõime . 18.saj lõpp õhutoitumiseteooria fotosüntees ja hingamine kui kaks erinevat protsessi. Al 1860 taimefüsioloogia kindlalt bioloogia üks osadest. Järgnes rakuteooria. Rakuõpetus ja rakufüsioloogia. 1953 DNA struktuur. 1959 ATP struktuur ja funktsioon. 1863 hakati õpetama Tartu Ülikoolis. I RAKK 1. Taimeraku keemiline koostis. Süsivesikud, aminohapped ja valgud, lipiidid (sh rasvad, vahad, terpenoidid), nukleiinhapped, alkaloidid, fenoolsed ühendid. Süsivesikud ehk sahhariidid
annaabi.ee 
Sisene Facebook'ga
Sisene Google'ga
Sisene LinkedIn'ga
