Biokeemia (4)

Biokeemia
1.Biokeemia areng ja seos teiste teadusharudega.
Varasem biokeemia areng oli seotud orgaanilise keemia arenguga. Omaette uurimisvaldkonnaks hakkas ta kujunema 19. sajandi keskpaiku, kui hakkas tunnustust võitma seisukoht, et elusorganismide keemia ei ole põhimõtteliselt erinev eluta aine keemiast
Meditsiinilise biokeemia baasteadmised on aluseks füsioloogiale, immunoloogiale, farmakoloogiale, farmaatsiale, endokrinoloogiale, molekulaargeneetikale, geenitehnoloogiale jt uutele spetsiifilistele arengutrendidele.
2. Keemilised elemendid ja ühendid looduses ja loomorganismis
Elementaarkoostis on elava ehituse/talitluse alus. Elavast leitud üle 70 keemilise elemendi hulgas on talitlusteks vajalik miinimum 27 bioelementi, mis jaotuvad inimkehas:

• Põhibioelemendid: H, C, O, N, P, S, biomolekulides aatomitena ja nende kombinatsioonidest koosnevad biomolekulid
  
• Essentsiaalsed makrobioelemendid; (vajatakse üle 100mg päevas) täidavad biofunktioone valdavalt ioonsel kujul (Ca2+, Na+, Mg2+. K+, Cl-)
  
• Essentsiaalsed mikroelemendid ; Fe, Cu, Zn, Mn, Co, I, Mo, V, Ni, F, Cr, Se, Si, Sn, B, As, hädavajalik mikrobiogeensete elementide miinimum.
  

3. Aminohapped : omadused, klassifikatsioon
Omadused: Karboksüülhapete derivaadid , mis sisaldavad vähemalt ühte amino- ja karboksüülrühma.
Aminohappe funktsionaalsed rühmad võivad liita või loovutada H+ iooni ja omandada seega laengu(sõltuvalt lahuse pH-st)→nõrgad puhvrid. Käituvad polüelektrolüütidena, omavad pI, annavad α-COOH ja α-NH2 jaoks iseloomulikke reaktsioone.
Optiliselt aktiivsed. Omab L- ja D-isomeerseid vorme. Eukarüootides on totaalne enamik L-vormis.
Ühe aminohappe COOH ja teise aminohappe NH2 rühma reageerimisel tekib peptiidside.
Vesilahustes amfoteersed .
Polaarsetes lahustites lahustuvad (vesi, etanool), kuid ei lahustu apolaarsetes lahustites ( benseen jt).
Klassifikatsioon: Inimkeha valkudes leiduvate põhiaminohapete levinuim klassifikatsioon baseerub radikaali polaarsusel ja laengul füsioloogilise pH juures.
Lisaks võib grupeerida järgnevalt:

• Happelised (Asp, Glu), aluselised (Lys, Arg, His) ja neutraalsed AH (kõik ülejäänud)
  
• Aromaatsed AH (Phe, Tyr, Trp, His)
  
• Hüdroksüaminohapped (Ser, Thr)
  
• Väävlitsisaldavad AH (Cys, Met)
  
• AH amiidid (Asn on aspartaadi amiid ja Gln on glutamaadi amiid)
  
• Tsüklilised AH (Pro, Phe, Tyr, Trp, His; NB! Pro on sisuliselt võttes iminohape)
  
• Asendamatud ja inimkehas sünteesitavad AH ( asendatavad )
  

4. Valgud : üldiseloomustus, funktsioonid loomorganismis

• Biomakromolekulid, mis koosnevad ühest või mitmest polüpeptiidahelast
  
• Nende aminohappelise koostise erinevus, mis tingib nende individuaalsuse/rohkuse
  
• Peptiidside aminohappejääkide vahel
  
• Mitmetasemeline struktuurne organisatsioon
  
• Omavad aktiivalasid ligandi sidumiseks
  

Funktsioonid:
a) Valgud täidavad organismis ensümaatilist funktsiooni
b) Ehitusliku funktsiooni
c) Transport funktsiooni
d) Retseptor funktsiooni
e) Regulatoorset funktsiooni
f) Kaitse funktsiooni
g) Liikumis - ja energeetilist funktsiooni
5. Valkude primaarstruktuur , valgu süntees.
Valkude primaar e. esmane struktuur - AH suhteline hulk ja järjestus polüpeptiidahelas, mis on geneetiliselt määratletud. On aluseks kõikide kõrgemat järku struktuuride moodustamisele. Siduvaks sidemeks on peptiidside, teised sidemed esinevad ebakorrapäraselt.
Valgusüntees

• Sünteesi initsieerimise käigus seostub ribosoom oma valkude abil mRNA-ga viimase 5´-otsa lähedal. Polüpeptiidahela süntees algab N-otsast, st mRNA loetakse suunas 5´- 3´
  
• Aminohapetes tekib aminoatsüül-tRNA sünteesi ja ATP toimel aktiivvorm mis trantsporditakse ribosoomile, seostub seal sidumiskohtadega ning tRNA antikoodoni ja mRNA koodoni komplementaarsus paneb paika õige aminohappejäägi. Ribosoomivalkudel on peptiidsidet tekitav ensüümaktiivsus. Ahela pikenemist soodustavad tsütoplasma valgulised pikendamisfaktorid.
  
• Kui mRNA lugemine jõuab stoppkoodonini, peatub polüpeptiidahela süntees. Peatumises ja polüpeptiidahela vabanemises ribosoomilt osalevad tsütoplasma valgulised termineerimis-/vabastusfaktorid. Valkude sünteesi energiavajaduse katavad ATP ja GTP.
  

Antibiootikumid inhibeerivad/aeglustavad valgusünteesi.
6.Valgumolekulide ruumiline ehitus, kõrgemat järku struktuurid
Sekundaarstruktuuri põhivormid on α-heeliks ja β-struktuur. Need on peamiselt vesiniksidemete abil fikseeritud ruumikujundid . α-heeliks – polüpepetiidahela paremale pöörduv helitseerunud konformatsioon . Vesiniksidemete rohkus tagab heeliksi stabiilsuse.
β-struktuur – peamiselt vesiniksidemete abil kujunenud kihilis-voldiline konformatsioon.
Tertsiaarstruktuur – kerajas -ellipsoidne (gloobul) või niitjas (fibrill) kolmemõõtmeline konformatsioon. Formeerub polüpeptiidahela spetsiifilisel väga tihedal kokkupakkumisel. Valgumolekul püüab võtta stabiilseimat kuju. Tertsiaarstrukuuri hoiavad põhiliselt nõrgad sidemed (ioonsed-, vesiniksidemed ja hüdrofoobsed vastaktoimed. Nende väga suur arv tagab tertsiaarstruktuuri stabiilsuse.
Kvaternaarstruktuur - vähemalt kaks tertsiaarstruktuuriga polüpeptiidahelat (ehk subühikut). Subühikuid seovad nõrgad sidemed (mõnes valgus ka disulfiidsidemed)
7. Valgumolekulide aluselised ja happelised omadused. Valkude isoelektriline täpp.
Valgud on amfoteersed polüelektrolüüdid – võivad liita või loovutada H+ iooni. Neil on kindel pI väärtus. Mida suurem on suhe happelised/aluselised, seda madalam on valgu pI.
Valgu isoelektriline täpp pI – keskonna pH, mille korral valgu molekuli summaarne