BIOKEEMIA KORDAMISKÜSIMUSED (0)

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:

Valgud ehk proteiinid

Nukleiinhapped (DNA,RNA)

Süsivesikud ehk suhkrud

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 süntees toimub ribosoomides. Valkudel on organismis elutähtis roll, sest osalevad põhimõtteliselt kõikides bioloogilistes protsessides - Valgud on ensüümid, mis reguleerivad biokeemiliste reaktsioonide kiirust, valgud kaitsevad antikehade vastu, vastutavad rakuliikumise eest, kontrollivad kasvu jne.
Aminohape koosneb amino(-NH2) ja karboksüül (-COOH) rühmast ning igale aminohappele iseloomulikust kõrvalahelast, mis moodustab omavaheliste peptiidsidemete abil valkusid . Seedimise käigus lagundatakse kõik valgud aminohapeteks ja kantakse vereringega laiali. Aminohapped on keha alustala, ehitusmaterjal ja vundament .
Nukleiinhapped on lineaarsed, hargnemata biopolümeerid, mille monomeerideks on nukleotiidid .
Nukleiinhappeid on kahte tüüpi:
•Deoksüribonukleiinhape (DNA) - leidub raku tuumas, mitokondris ja kloroplastis
•Ribonukleiinhape (RNA) - leidub kogu rakus'
Nukleiinhapped on polünukleotiidid. Iga nukleotiid koosneb kolmest osast:
Fosfaatgrupp, 5-süsinikuline suhkur ehk pentoos (DNA-s on selleks 2-desoksüriboos; RNA-s riboos ), lämmastikalus
Lipiidid ehk rasvad koosnevad alkoholist ja rasvhappejäägist, nad on veest kergemad ja hüdrofoobsed ehk vett hülgavad. Lipiide talletatakse rakkudes ja nad talletavad ja vabastavad energiat. Lipiidid kuuluvad rakumembraani koostisse. Lipiidid ei moodusta polümeere! Lipiidid on võimelised moodustama suuri struktuure, kuid seal on monomeerid ühendatud omavahel nõrkade jõududega.
Süsivesikud ehk karbohüdraadid on lineaarsed või hargnevad biopolümeerid, mille monomeerideks on monosahhariidid . Nendest tekivad polüsahhariidid, mis on seotud glükosiidsidemetega. Olulised energiaallikad , kuid osalevad ka äratundmisprotsessides rakk -rakk interaktsioonides.
2. Sidemed biomolekulides – kovalentse sideme parameetrid , sidemeenergia. Nõrgad sidemed ja interaktsioonid – iseloomustus, roll biomolekulides.
Biomolekulide vahel on kas kovalentsed sidemed või nõrgad vastasmõjud.
Kuna kovalentse sideme tugevus on pöördvõrdeline seda moodustavate aatomite massidega , on H, O, C ja N aatomite vahel moodustuvad sidemed tugevaimad kõikide tuntud kovalentsete sidemete seas.
Nõrgad vastasmõjud jagunevad:

Van der Waalsi vastasmõjud

Vesiniksidemed

Ioonsed vastasmõjud

Hüdrofoobsed (ainel puudub vastasmõju veega) vastasmõjud
Vesiniksidemed moodustuvad elektronegatiivse aatomi (H,N,O) ja vesiniku vahel, mis on omakorda seotud elektronegatiivse aatomiga.(Tugevus 8-20 kJ/mol)
Ioonsed vastasmõjud ehk elektrostaatilised vastasmõjud on vastaslaenguliste ioonide või polaarsete funktsionaalsete rühmade vaheliste elektrostaatiliste tõmbejõudude tulemus, võivad tekkida vastaslaenguliste funktsionaalrühmade vahel. VALGU KOKKUPAKKIMINE (Tugevus 20 kj/mol)
Van Der Waalsi jõud - elektrilaengute ajutine asümmeetria, kus ajas tekivad aatomi ümber osalise positiivse ja osalise negatiivse laenguga alad. BIOMOLEKULIDE PAKKIMINE (Tugevus 0,4-4 kJ/mol)
Hüdrofoobsed vastasmõjud - Sarnaste apolaarsete (mittepolaarsete) aatomirühmade omavaheline tõmbumine vesikeskkonnas . Avaldub tänu veemolekulide elektrostaatilistele omadustele, mis sunnib molekulide hüdrofoobseid piirkondi omavahel interakteeruma, et vältida kokkupuudet veega. (Tugevus 100 jääki Mr>10 000, valk
Valgud koosnevad ühest või mitmest polüpeptiidahelast: Monomeerne valk – üks polüpeptiidahel; Multimeernevalk – mitu polüpeptiidahelat
2. Lihtvalgud ja konjugeeritud e. liitvalgud – mõisted, liitvalkude prosteetilised rühmad.
Lihtvalgud – koosnevad ainult aminohapetest
Liitvalgud – sisaldavad lisaks mitteaminohappelist osa:
kui see osa on funktsonaalselt oluline – prosteetiline rühm (lihtne ehitus – kofaktor, keeruline – koensüüm).
Liitvalgud jagatakse vastavalt mitteaminohappelisele osale:
glüko-, lipo-, nukleo -, fosfo-, metallo-, hemo-, ja flavoproteiinideks.
3. Valkude bioloogiliste funktsioonide loetelu , näiteid vastava funktsiooniga valkudest.
4. Sekundaarstruktuuri mõiste ja tüübid. α- heeliks ja β-leht ehk voldik (paralleelne ja antiparalleelne) – põhilised parameetrid, stabiliseerivad sidemed. Teised β- struktuurid .
Valgu sekundaarstruktuur moodustub põhiahela amino- ja karbonüülrühma aatomite vahel tekkivate vesiniksidemete abil.
Moodustuvad struktuurid:
1. alfa-heeliks - 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. Annavad paindlikkust.
2. beeta-leht - koosneb –ahelatest. Ahelad võivad olla kas paralleelsed või antiparalleelsed. Tõus jäägi kohta 3.5 Å (antiparalleelne) ja 3.2 Å (paralleelne). Annavad tugevust.
5. Tertsiaarstruktuuri mõiste ja struktuuri fikseerivad sidemed. Globulaarsed valgud - tüübid ja formeerumine . Valgumoodulid e domeenid . Kiudvalgud - ehitus, omadused, funktsioonid ja esindajad.
Valgu tertsiaarstruktuur - Peptiidahela aminohapete kõrvalahelate vaheline interaktsioon nõrkade vastasmõjude või disulfiidsildade kaudu.
Tertsiaarstruktuurilt jagunevad valgud kahte põhiklassi:
- kiudvalgud e. fibrillaarsed valgud
- globulaarsed valgud
Globulaarsed valgud - Vahendavad rakufunktsioone. Globulaarseid valke on rohkem. Heeliksid ja lehed moodustavad põhistruktuuri. Sissepoole jäävad hüdrofoobsed aminohapped, välja polaarsed. Seespool olevad polaarsed –NH ja C=O rühmad neutraliseeritakse paljude H - sidemetega. Valgu pind koosneb paljudest lingudest ja pööretest, mis ühendavad seespool olevaid heelikseid ja lehti. Pinnal olevad elemendid võivad interakteeruda väikeste molekulidega või valkudega. Sellel põhineb ka ensüüm - substraat interaktsioonid, rakkude signaalülekanne, immuunvastus.
Kiudvalgud ehk fibrillaarsed valgud - Enamik polüpeptiidahelaist on peaaegu paralleelsed kiu teljega ; Kiudvalgud on mehaaniliselt tugevad; Kiudvalgud on harilikult vesikeskkonnas lahustumatud; Bioloogiline roll on peamiselt struktuurne ; Olulisemad esindajad:- keratiin , fibroiin, kollageen .
Valgumoodulid ehk domeenid - kompaktselt kokku pakitud, kuid teineteisest polüpeptiidahela lõiguga eraldatud ala. Globulaarsed üksused sisaldavad 30-400 aminohappejääki, on võimelised, sõltumata ülejäänud valgust, arenema ja funktsioneerima
6. Kvaternaarstruktuurid – mõiste, milliste jõudude toimel formeeruvad. Milliseid eeliseid annavad kvaternaarstruktuurid?
Mitmed polüpeptiidahelad ehk monomeersed subühikud võivad ühenduda üheks multimeerseks valguks. Ühte ahelat sellises kompleksis nimetatakse subühikuks. Subühikuid seovad tavaliselt nõrgad vastasmõjud.
IV. ENSÜÜMID, ENSÜÜMKATALÜÜS. (Õpik lk 69-80)
1. Ensümoloogia põhimõisted: ensüümide ehitus, aktiivtsentri mõiste. Ensüümid kiirendavad rekatsioone tasakaaluoleku suunas. Neil on aktiivtsenter kuhu seondub substraat. Igal ensüümil on erinev aktiivtsenter, mis seob kindlat substraati.
2. Ensüümiklassid – nimetused, katalüüsitavate reaktsioonide tüübid. Ensüümide nimetuste kujunemine.
Ensüümid jagunevad kuude klassi:
1. Oksüdoreduktaasid – redoksreaktsioonid (elektronide (hüdriidioonide H:- või H aatomite) ülekanne);
2. Transferaasid – funktsionaalsete rühmade ülekanne ühelt molekulilt teisele;
3. Hüdrolaasid – molekulide lagundamine, keemiliste sidemete katkestamine hüdrolüüsi teel;
4. Lüaasid – funktsionaalsete rühmade liitumisreaktsioonid kaksiksidemele või kaksiksideme teke rühmade kõrvaldamise teel;
5. Isomeraasid – rühmade ülekanne ühe molekuli piires, isomeersete vormide teke;
6. Ligaasid – uute kovalentsete sidemete (C-C, C-S, C-O, C-N) moodustamine kondensatsiooni teel ATP energia arvel, ühendatakse molekule.
Nimetuse saavad ensüümid substraadi ja katalüüsitava reaktsiooni järgi ning lõppu lisatakse liides –aas ( peptiidi hüdrolaas). Kasutatakse ka triviaalnimetusi ( pepsiin ).
3. ES (ensüüm-substraat) kompleks ja selle formeerumist kirjeldavad molekulaarsed mudelid. E ja S vahelised interaktsioonid.
Ensüüm seob substraadi aktiivtsentrisse.
Aktiivtsenter – valgu piirkond, mis seob substraadi ja vajadusel kofaktori. Reagendid viiakse aktiivtsentris siirdeolekusse.
1. Nõgu või õnarus ensüümi pinnal
2. Väike osa kogu ensüümist
3. Unikaalne mikrokeskkond
4. S seotakse nõrkade jõududega
5. Spetsiifilisuse tagab kindel aktiivtsentri aatomite paigutus.
Eristatakse kahte molekulaarse äratundmise mudelit: „Lukk ja võti“ „Indutseeritud sobivus“ (ensüüm võtab substraadi kuju)
4. Reaktsiooni ΔG ja ΔG* tähendus. Mittekatalüütilise ja katalüütilise reaktsiooni energiadiagrammid ja ΔG* väärtuste võrdlus.
G – produktide ja lähteainete vabade energiate erinevus. Määrab ära reaktsiooni spontaanse kulgemise võimalikkuse, kuid mitte kiirust;
G G > 0 mittespontaanne, lisaenergia vajalik; endergooniline
G = 0 tasakaaluline reaktsioon ;
Reaktsiooni kiirus on määratud aktiveerimise vaba energia väärtusega G#
5. Bioloogilise termodünaamika alused. Mida näitab ΔG märk ja arvväärtus? Bioloogilised standardtingimused. Kuidas on seotud ΔG ja ΔG0’? Eksergoonilised ja endergoonilised reaktsioonid.
6. Siirdeseisundi EX# tähendus ensüümireaktsioonis ja selle saavutamine. Katalüüsi soodustavad faktorid . Miks ja kuidas saavutatakse ES kompleksi destabiliseerimine?
Ensüümid lihtsustavad siirdeoleku X‡ ehk aktiveeritud vaheoleku moodustumist. Siirdeolek on ühendil lähteaine ja produkti vahepealne olek, ebastabiilne. Kõrgeim punkt reaktsioonikoordinaadil. Katalüüs – aktiveeritud siirdeoleku stabiliseerimine
Katalüüsi soodustavad faktorid:
1. Lähedus ja orientatsioon
2. Entroopia vähenemine ES moodustumisel
3. ES destabiliseerimine. Mida suurem ES energia, seda suurem kiirus. ES energia tõstmine antud EX‡ energia korral, tõstab katalüüsi kiirust. ES energia kasvule aitavad kaasa: a) entroopiavähenemine ES moodustumise tulemusena b) ES destabiliseerimine struktuuriliste deformatsioonide, desolvatatsiooni ja elektrostaatiliste efektide tõttu
Valgu denaturatsioon – nõrkade vastasmõjude katkemine
Valgu hüdrolüüs – kovalentsete ( peptiid )sidemete katkemine
Milliste faktorite mõjul valk denatureerub?Valgu denaturatsiooni e. nõrkade vastasmõjude katkemist põhjustavad: ekstreemne pH ( happed -alused) ja temperatuur, tugevate ioonsete sidemete tekitajad , tugevate H-sidemete tekitajad, orgaanilised solvendid.
V. ENSÜÜMIKINEETIKA. (Õpik lk 81-88, 100-108)
1. Keemilise kineetika põhimõisted - reaktsiooni kiirus, kiiruskonstandid, reaktsiooni järk. I ja II järku reaktsioonide võrrandid ja kiiruskonstandid.
Reaktsiooni järk näitab, kuidas on reaktsiooni kiirus sõltuvuses reageerivate ainete kontsentratsioonidest.
2. Monosubstraatse ensüümireaktsiooni täielik ja lihtsustatud võrrand Konstantide Km, Vmax ja kcat sisuline tähendus ja dimensioonid. Ensüümi aktiivsuse mõiste ja ühikud.
Lihtsustatud võrrand -
Täielik võrrand – E+S -> ES->EP->E+P
Ensüümi ja substraadi liitumisel tekib ensüüm-substraat kompleks, millest omakorda tekib ensüüm- produkt kompleks ja siis eraldub ensüümist produkt.
Ensüümi aktiivsuse ühikud :
Kui ensüümi molaarne kontsentratsioon ei ole teada, väljendatakse tema kogust aktiivsuse kaudu.
Rahvusvaheline ühik (IU -International Unit) 1 IU on ensüümi kogus, mis katalüüsib 1 mikromooli produkti teket 1 minuti jooksul.
Katal (kat) 1 katal on ensüümi kogus, mis katalüüsib 1 mooli substraadi konversiooni produktiks 1 sekundi jooksul. Seega: 1 katal = 6 x 107IU
Eriaktiivsus - Ensüümiaktiivsus 1 mg ensüümivalgu kohta
3. Michaelis-Menten’i kineetilise võrrandi matemaatiline ja graafiline väljendus. Michaelis-Menten’i võrrandi teisendus Lineweaver- Burk ’i koordinaatides. Vmax ja Km arvväärtuste määramine.
4. Reaktsiooni kiirust mõjutavad tegurid. Ensüümide inhibiitorid – mõiste, inhibeerimise tüübid, nende analüüs. Temperatuuri ja keskkonna pH mõju – põhjendused, graafilised sõltuvused.
Reaktsiooni kiirust mõjutavad pH ja temperatuur ning inhibiitorid.
Temperatuuri tõstmine kiirendab reaktsiooni, kuid kui temp tõuseb üle 50, siis reaktsiooni kiirus langeb, sest toimub valkude denatureerimine, ehk nõrkade sidemete lagunemine .
Igal ensüümil on kindel pH vahemik, kus ta on aktiivne.
Ensüümide inhibiitor on negatiivne katalüsaator, mis pidurdab reaktsiooni.
Inhibiitorid jagunevad:

Pöördumatud- seonduvad kovalentsete sidemetega

Pöörduvad- interakteeruvad ensüümiga nõrkade sidemete kaudu
Pöördumatud inhibiitorid Seondumine ensüümiga on väga tugev ning dissotsiatsioon aeglane. Moodustavad sageli kovalentseid sidemeid.
5. Bisubstraatsete ensüümireaktsioonide põhiskeemid.
Bisubstraatne reaktsioon on reaktsioon, kus osaleb kaks või enam substraati ja produkte on ka rohkem kui üks.
Need ensüümireaktsioonid jagunevad:
1. Järjestikune ehk ühekordse ümberasetusega reaktsioon – mõlemad substraadid seostuvad ensüümiga ning peale reaktsiooni toimumist produktid vabanevad. a) Juhuslikku tüüpi: seostuvate substraatide järjekord pole oluline. b) Korrastatud tüüpi: üks substraat (juhtiv) seostub esimesena.
2. Topeltasendusega ehk pingpong reaktsioonid - esmalt seostub ensüümiga esimene substraat ning toimub esimene osareaktsioon, tekib modifitseeritud ensüüm ning lahkub esimene produkt. Seejärel seostub asendatud ensüümiga teine substraat, toimub teine katalüütiline osareaktsioon, moodustub lõplik produkt, mis vabaneb ensüümilt.
VI. ENSÜÜMKATALÜÜSI KEEMILISED MEHHANISMID . (Õpik lk 99-100, loeng ja harjutus)
Ensüümkatalüüsi kolm keemilist mehhanismi:

Kovalentne katalüüs, moodustunud kovalentsed sidemed tõstavad keemilise reaktsiooni kiirust.

Hape -alus katalüüs, reaktsiooni kiiruse tõus on tingitud siirdeolekus ühe prootoni ülekandest.

Metall -iooni katalüüs- et saavutada maksimaalne aktiivsus vajavad paljud ensüümid metalliiooni juuresolekut.
2. Hape-alus katalüüsi põhimõte, „spetsiifiline” ja „üldine” hape-alus katalüüs. Seriinproteaaside esindajad, „katalüütiline triaad” ja selle roll katalüüsis.
3. Metalliioonide katalüütiline roll. Metalloensüümide ja metall-aktiveeritavate ensüümide mõisted.
4. Koensüümid – mõiste, roll ensüümireaktsioonides ja seos vitamiinidega.
Koensüümide komponentideks on vesilahustuvad vitamiinid (v.a C VITAMIIN )
Koensüümid on madalmolekulaarsed orgaanilised ühendid (mittevalguline osa), mis koos ensüümide valguosaga (apoensüümidega) osalevad ensüümi katalüüsis (aktiivtsentris) moodustades toimivaid ensüüme. Tänu koensüümidele saab moodustuda toimiv ensüüm.
VII. KATALÜÜSI REGULATSIOON . (Õpik lk 88-93,115-127)
1. Ensüümide spetsiifilisus – milles avaldub ja millele baseerub.
Absoluutne spetsiifilisus – toime avaldub vaid ühele substraadile (ureaas katalüüsib vaid karbamiidi hüdrolüüsi reaktsiooni).
Stereospetsiifilisus – võime toimida ainult teatavale stereoisomeerile (glükoosi metaboliseerivad ensüümid toimivad vaid D-glükoosile).
Sidemespetsiifilisus – võime toimida teatavale kovalentsele sidemele.
Geomeetriline spetsiifilisus – võime eristada substraate molekulis esinevate keemiliste rühmade järgi.
2. Reaktsioonikiiruse reguleerimise võimalused rakkudes. Ensüümide kovalentne modifitseerimine . Valkude fosforüleerimise/defosforüleerimise roll ensüümide aktiivsuse regulatsioonis.
1. Geneetiline kontroll – geeni ekspressiooni indutseerimine või allasurumine;
2. Substraadi kontsentratsiooni kaudu – kiirus sõltub substraadi kättesaadavusest;
3. Produkti kontsentratsiooni kaudu – kiirus väheneb produkti kuhjumisel;
4. Ensüümide kovalentse modifitseerimise teel (fosforüleerimine); -muudab valkude aktiivsust ja funktsiooni.
Fosforüleerimine muudab ensüüme aktiivsemaks, defosforüleerimine muudab vähem aktiivseks.
5. Allosteeriliste efektorite (modulaatorite) abil;
6. Sümogeenide (proensüümide), isosüümide, modulaatorvalkude abil.
3. Proensüümid (sümogeenid) ja isoensüümid (isosüümid) – mõisted, nende roll katalüüsi regulatsioonis.
Sümogeenid ehk proensüüümid- ensüümi mitteaktiivne eellane.
Isoensüümid ehk isosüümid- neil on mitu erinevat struktuurivormi, kuid katalüüsivad kõik ühte keemilist reaktsiooni
4. Allosteerilised ensüümid - mõiste, bioloogiline roll. Regulatoorse tsentri mõiste molekulaarne sisu.
Allosteerilise regulatsiooni mudelid; aktiveerimine ja inhibeerimine . Allosteeriliste ensüümide kineetilised kõverad (v versus S).
Ainevahetusradade olulisemaid etappe katalüüsivad allosteerilised ensüümid. Allosteerilised ensüümid on võimelised ära tundma nii inhibiitoreid kui aktivaatoreid.
Allosteerilise regulatsiooni mudelid:
MWC kooskõlaline mudel-
Tingimused: 1. Peab olema mitu aktiivtsentrit erinevatel polüpeptiidahelatel;
2. Eksisteerib kaks erinevat olekut: R-(relaxed) aktiivne ja T – (tense) vähem aktiivne vorm;
3. Ühes molekulis on aktiivtsentrid alati ühes olekus. S seondumine nihutab T ja R vahelist tasakaalu tugevalt R suunas – kooperatiivsus.
Järjestikkuse muutumise mudel- Ensüümi struktuurimuutused võivad toimuda üksteise järel. Substraadi seostumine ühte aktiivtsentrisse põhjustab muutused ainult selle tsentriga piirnevates subühikutes mitte kogu ensüümis.
Enamike allosteeriliste ensüümide tööd kirjeldab kahe mudeli kombinatsioon.
5. Hemoglobiini funktsioneerimine allosteerilise regulatsiooni näitena. Müoglobiini ja hemoglobiini molekulide struktuur ja füsioloogiline roll. Struktuuride erinevuste mõju hapnikutranspordile.
Hemoglobiin koosneb neljast heemist. Müoglobiin ühest (?)
VIII. SÜSIVESIKUD. (Õpik lk 131-146)
1. Süsivesikute definitsioon ja bioloogiline roll. Näiteid süsivesikute multifunktsionaalsusest. Süsivesikute nomenklatuur . Aldoosid ja ketoosid.
Süsivesikud ehk karbohüdraadid on organismi peamised energiaallikad. Nad lahustuvad vees hästi, osalevad rakk-rakk äratundmises ja moodustavad valkudega glükoproteiine.
Jagunevad:

Monosahhariidid (3-7 C-d ahelas)

Oligosahhariidid (2-10 monosahhariidi)

Polüsahhariidid (100-1000 monosahhariidijääki
Nomenklatuur:

Süsinike arvu järgi: trioosid,tertoosid, pentoosid , heksoosid

Funktsionaalrühma järgi: aldoosid ja ketoosid

Tsükli järgi (6-liikmeline- püranoos, 5-liikmeline-furanoos)
Kui tegemist ketoosiga, siis nimetusele lisandub ul+oos (pentuloos, ribuloos jne)
2. 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).
3. Monosahhariidide derivaadid : suhkurhapped , suhkuralkoholid, desoksü- ja aminosuhkrud, suhkrute estrid, glükosiidid.
Suhkrute derivaadid
1. Suhkurhapped: karboksüülrühm C-1 keto-või aldehüüdrühma asemel
2. Suhkuralkoholid: hüdroksüülrühm C-1 asendis (näit. glütserool, inositool lipiidides)
3. Desoksüsuhkrud: üks või enam hüdroksüülrühmi on asendatud vesinikuga (2-desoksü-D-riboos DNAs)
4. Suhkurestrid: mõni hüdroksüülrühmadest on fosforüleeritud (5’-dATP)
5. Aminosuhkrud: aminorühm C-2 asendis hüdroksüülrühma asemel (leidub oligo -ja polüsahhariidides)
6. Atsetaalid, ketaalid ja glükosiidid: näiteks metüül-, etüülglükosiidid.
4. Oligosahhariidid. Glükosiidsidemete tüübid ja nende tähistamine, glükosiidid. Redutseerivad ehk taandav ja mitteredutseerivad ehk mittetaandavad oligosahhariidid. Olulisemad disahhariidid (struktuur: sahharoos).
Moodustuvad O-glükosiidsideme abil.
Suhkur on taandav kui tema anomeerse süsiniku küljes on vaba OH rühm.
5. Polüsahhariidid – mõiste, funktsioonid. Varupolüsahhariidid tärklis ja glükogeen, nende struktuuri erinevused. Struktuursed polüsahhariidid tselluloos ja kitiin .
Polüsahhariidid sisaldavad sadu-tuhandeid monosahhariidide jääke. Energiavaru, struktuurne roll.
Glükogeen-loomne varuaine
Tärklis- taimne varuaine (vähem hargnenud kui glükogeen)
Tselluloos – taimede struktuurne polüsahhariid, rakuseina osa. Koosneb glükoosi jääkidest.
Kitiin- koosneb muude suhkrute jääkidest, sisaldub putukate välisskeletis ja seente rakukestas.
6. Bakterite rakuseina ehitus ja peptidoglükaanid. Erinevused Gram-positiivsete ja Gram-negatiivsete bakterite rakuseina ehituses.
7. Rakupinna süsivesikute bioloogiline roll ja tähtsamad esindajad: glükoproteiinid (O- või Nglükosüleeritud valgud) ja proteoglükaanid, nende põhimõttelised struktuurid.
1. Glükoproteiinid – valk moodustab suurema massiosa ; rakumembraanide koostises, vereseerumi valgud, jm.
2. Proteoglükaanid – valk on liidetud glükoosaminoglükaanile, süsivesikute osakaal on suurem kui glükoproteiinides; struktuurikomponendid või määrdeained. Tetrapeptiidid, mis ühendavad sahhariididest ahelat, sisaldavad ebaharilikku γ-karboksüülühendust isoglutamaadi ja L-Lys vahel.
IX. LIPIIDID. (Õpik lk 153-164)
1. Lipiidide definitsioon, klassifikatsioon ja bioloogiline roll. Küllastunud ja küllastumata rasvhapped : struktuuride esitusviisid, triviaal- ja süstemaatilised nimetused, levinumad esindajad.
Lipiidid on vees lahustumatud molekulid, mis lahustuvad hästi orgaanilistes lahustes. Nende bioloogiline roll- energia säilitamine, membraanide komponendid, signaaliülekande radades.
Lipiidide jagunemine klassidesse:
1. Vabad rasvhapped (esterdamata) – peamiselt energiaallikas;
2. Triatsüülglütseroolid – rasvhapete säilitamise vorm;
3. Fosfolipiidid – membraanilipiidid, moodustavad amfipaatseid molekule;
4. Glükolipiidid – süsivesikutega seotud lipiidid, membraanide koostisosad;
5. Steroidid ( terpenoidid ) – polütsüklilised ühendid; hormoonid, membraanikomponendid ( kolesterool ).
6. Vahad – kaitsefunktsioon
Rasvhape on küllastunud, kui enam kaksiksidemeid ei ole. Küllastunud rasvhapped on jäigemad.
2. Neutraalse lipiidi mõiste. Triatsüülglütseroolid: struktuur ja funktsioonid. Miks peamine energiavaru?
Triatsüülglütserool ehk TAG ehk rasv – glütserooli külge on seotud 3 rasvhapet. Funktsioon on termoregulatsioon ja metaboolne vesi.
Vahad – struktuur, roll, esindajad. Vahadel on kaitsefunktsioon.
3. Polaarse lipiidi mõiste, peamised liigid, struktuurid ja funktsioonid. Levinumad polaarsed peagrupid.
Glütserofosfolipiidide struktuur, esindajad. Sfingolipiidide struktuur ja esindajad. Sfingomüeliinid, glükosfingolipiidid.
4. Terpenoidide klassid ja esindajad. Karotenoidid . Steroidide esindajad. Kolesterooli struktuur ja bioloogiline roll. Sapphapped. Steroidhormoonid .
X. MEMBRAANID JA MEMBRAANITRANSPORT . (Õpik lk 167-184)
1. Bioloogiliste membraanide funktsioonid, komponendid ja ehitus. Membraanide asümmeetrilisus kihi piires (lateraalne) ja kihtide vahel ( transversaalne ). Faasiüleminekud.
Plasmamembraanid eraldavad raku väliskeskkonnast, sisemembraanid eraldavad raku erinevaid piirkondi.
Omadused: 1. kihilised, kahe lipiidimolekuli paksused (6-10 nm);
2. Koosnevad peamiselt lipiididest ja valkudest koos süsivesikutega;
3. Lipiidsed spontaanselt moodustuvad kaksikkihid takistavad polaarsete molekulide liikumist;
4. Membraanis on erinevate funktsioonidega valgud – pumbad, kanalid, retseptorid, ensüümid, energia ülekandjad;
5. Valke ja lipiide hoiavad koos mittekovalentsed jõud;
6. Asümmeetrilised
7. Voolavad struktuurid, molekulid difundeeruvad kuid ei pöörle risti tasapinnaga;
8. Enamus membraane elektriliselt polariseeritud – sisse jääb negatiivne laeng.
Hüdrofoobsed sabad koonduvad sissepoole, polaarsed pead väljapoole.
2. Membraanivalkude tüübid – perifeersed ja integraalsed valgud. Lipiidankurdatud valgud ja ankrute tüübid.
Integraalsed valgud, lähevad läbi membraani. Enamasti alfa heeliksid või beetalehed. Saab eemaldada kui membraan lõhkuda.
Perifeersed valgud - Seotud lipiidide polaarsete rühmadega elektrostaatiliste jõudude ja Hsidemetega. Saab eemaldada soola konts. või pH muutmisega.
3. Membraanitranspordi üldised põhimõtted ja liigid. Passiivse ja soodustatud difusiooni iseloomustus.
1. Passiivne difusioon –
Laenguta osakeste passiivne difusioon - spontaanne protsess, ei vaja spetsiaalseid valke. Sõltub ainult ainete kontsentratsioonist kahel pool membraani. (gaasid)
Laetud osakeste passiivne difusioon – sõltub osakeste kontsentratsioonist ja laengust ning elektrokeemilise potentsiaali vahest kahel pool membraani.
2. Soodustatud difusioon - Lahustunud ained saavad liikuda ainult termodünaamiliselt eelistatud suunas, s.o. alla kontsentratsiooni-või elektrokeemilist gradienti. Olulised tunnused: Lahustunud aine liigub ainult eelistatud suunda;
3. Aktiivne transport - kulgeb aine madalamalt kontsentratsioonilt kõrgemale, vajab lisaenergiat (ATP, valgus, ioongradient).
- primaarne aktiivne transport – protsess, mis tekitab ioongradiendi.
- sekundaarne aktiivne transport - protsess, mis lisaenergiana kasutab primaarse aktiivse transpordi poolt tekitatud ioongradiendi energiat.
Transporti aitavad läbi viia:
Ioonkanalid – poore moodustavad membraanvalgud;
Ionofoorid – keemilised ühendid, mis paiknevad membraanis;
Ioonpumbad (aktiivne transport).
Sümport – ained liiguvad ühes suunas raku sisse.
Antiport- ained liiguvad vastassuundades.
XI. NUKLEIINHAPETE KOMPONENDID, EHITUS JA STRUKTUURITASEMED. (Õpik lk 539-558)
1. Informatsiooni ülekanne rakus - DNA replikatsiooni ja transkriptsiooni mõisted.

Dna replikatsioon ehk kahekordistamine – alfa heeliksi mõlemale ahelale sünteesitaks komplementaarsed uued ahelad, tulemuseks on kaks identset alfa heeliksit.

Dna transkriptsiooni- Dna info kirjutatakse ümber mRNA-ks ehk DNA ahelale sünteesitakse komplementaarne RNA ahel.

DNA translatsioon – viimane etapp, mille käigus sünteesitake mRNA põhjal valguaehl
2. Nukleiinhapete komponentide struktuurid ja omadused. Komplementaarsuse mõiste ja millele baseerub, komplementaarsed aluspaarid.
Nukleiinhapete monomeerideks on nukleotiidid.
Nukleiinhappeid on kahte tüüpi:
•Deoksüribonukleiinhape (DNA) - leidub raku tuumas, mitokondris ja kloroplastis
•Ribonukleiinhape (RNA) - leidub kogu rakus
Nukleiinhapped on polünukleotiidid. Iga nukleotiid koosneb kolmest osast:
Fosfaatgrupp, 5-süsinikuline suhkur ehk pentoos (DNA-s on selleks 2-desoksüriboos; RNA-s riboos), lämmastikalus
Lämmastikalused
Puriinid • Adeniin (DNA, RNA) • Guaniin (DNA, RNA)
Pürimidiinid • Tsütosiin (DNA, RNA) • Uratsiil (RNA) • Tümiin (DNA)
Komplementaarsus :
DNA: A=T C=G
RNA: A=U C=G
3. Nukleosiidid ja nukleotiidid - struktuur, sidemed komponentide vahel, nomenklatuur. Tsüklilised nukleosiidmonofosfaadid. Nukeosiidi- ja trifosfaadid: roll, ehitus, fosfoanhüdriidsidemed.
Nukleosiid – lämmastikalus + suhkur
Nukleotiid – lämmastikalus+suhkur+fosforüülrühm
4. DNA primaarstruktuur - polünukleotiidahela ehitus, 3’ ja 5’ otsa tähendus, fosfodiesterside. Ahela lihtsustatud (skemaatiline) esitusviis. Miks on DNA hape?
5. DNA denaturatsioon - mõiste, denatureerivad faktorid, sulamiskõverad. DNA renaturatsioon .
80 kraadi juures DNA denatureerub, katkevad nõrgad sidemed ehk H sidemed.
Kui temperatuur taastub, siis ahelad taastuvad , toimub renaturatsioon.
7. RNA liigid, nende bioloogiline roll, struktuur ja lokalisatsioon rakkudes. DNA ja RNA ahela erinevused. Ribosoomid – mõiste, koostis, roll rakkudes.
Ribosoomide ehitus ja funktsioon.- väikesed ümmargused struktuurid, mis liiguvad vabalt tsütoplasmas või on kinnitunud tsütoplasmavõrgustiku külge, nad koosnevad rRNA-st ja valkudest, nendes toimub valgu süntees.
 
DNA
RNA
1.Pentoos ( lihtsuhkur , mille molekulis on viis süsinikuaatomit)
Desoksüriboos
Riboos
2.Lämmastikalused
A, T, C, G
A, U, C, G
3.Nukleotiidijääkide arv
Suurem
Väiksem
4. Denatureeruvus (biopolümeeride, peamiselt valkude omaduste muutumine temperatuuri, rõhu ja muude tingimuste muutmise teel)
Aeglasemalt
Kiiremini
5.Lagundav ensüüm
Desoksüribonukleaas (DNA-aas)
Ribonukleaas (RNA-aas)
6.Leidumine päristuumses rakus
a)tuumas
b)mitokondris
c)kloroplastis
a)tuumas
b)mitokondris
c)kloroplastis
d)ribosoomides
[e)tsütoplasmas]
7.Ülesanne
Päriliku info säilitamine ja edasikandmine
Päriliku info realiseerimine valgusünteesi käigus
DNA on stabiilsem kui RNA, sest tal puudub 2. OH (suhkrute struktuurid)

Kolm põhilist RNA-de klassi rakkudes, nende funktsioonid.
mRNA- informatsiooni RNA, geneetilise info vahendaja .
tRNA- transpordi RNA, transpordib aminohappeid ribosoomi.
rRNA- ribosoomi RNA, ühendab aminohapped omavahel valkudeks.
Väike tuuma RNA ( snRNA ) – oluline eukarüootsete geenide esmaste transkriptide protsessingul küpseks mRNA -ks enne eksporti tuumast tsütoplasmasse ;
Väike interfereeriv RNA ( siRNA ) – osaleb transkriptsiooni -järgses geenide vaigistamises.