Biokeemia sissejuhatus (0)

Biokeemia  
 
BIOKEEMIA MÕISTE JA OLEMUS 
 
*  Biokeemia on teadus eluslooduse keemilisest koostisest, biomolekulide muundumistest ja 
nende muundumiste seostest  elusorganismide   struktuuride  spetsiifiliste  funktsioonidega. 
 
*   Biokeemiat võib laiemas plaanis defineerida vee mitmeti: 
•  elutegevuse molekulaaraluseid uuriv teadus; 
•  teadus  elava  keemilisest  koostisest,  komponentide  muundumistest  ja  nende 
muundumiste seostest elusorganismide struktuuride spetsiifiliste funktsioonidega. 
 
Biokeemia  kui  elutegevuse  molekulaarseid  aluseid  uuriv   fundamentaalteadus   kujunes  välja 
füsioloogia  (füsioloogiliste  funktsioonide   seostamine   keemiliste  protsessidega  elavas)  ja 
orgaanilise  keemia  (elavas  olevate  orgaaniliste  ühendite   iseloomustamine   ja  süntees) 
põimunud arengu resultaadina. 
 
Biokeemia on kiiresti arenev ja tema tähtsus põhineb: 
•  biokeemia  on  tuvastanud  paljude  tähtsate  bioprotsesside  molekulaarsed  alused  (valgu 
süntees, metabolismi põhirajad, makromolekulide funktsioonid jt) 
•  biokeemia  omab  tähtsat  osa  meditsiini  teiste  teadusharude  (füsioloogia,   farmakoloogia , 
farmaatsia,  endokrinoloogia  jt.) arengus  
•  biokeemia  võimaldab  uurida  sügavuti  biomeditsiini  põhiprobleeme  (rakkude 
diferentseerumine,  kantserogenees,  närvitegevus,  mälu,   immuunsus ,  apoptoos, 
biomembraanide  funktsioneerimine , pärilikud haigused jne.)  
 
Biokeemia põhisuunad: 
1)  staatiline biokeemia – uurib elava komponentide ehitust ja omadusi 
2)  dünaamiline  biokeemia  –  uurib  metabolismi  ( ainevahetus )  ja  energiavahetust 
organismides 
3)  funktsionaalne  biokeemia  –  uurib  biomolekulide  muundumisi  seoses  füsioloogiliste 
funktsioonidega 
 
Biokeemia  spetsiifilised  suunad: 
Biokeemia põhisuundade seostunud areng on viinud spetsiifiliste suundade tekkele: 
•  bioorgaaniline  keemia  –  uurib  elutegevuse  keemilis-füüsikalisi  aluseid  biomolekulide 
tasemel 
•   molekulaarbioloogia  
–  uurib  biopolümeeride  struktuuri  ja  biofunktsioonide 
molekulaarseid aluseid 
•   molekulaargeneetika  – uurib geneetilise informatsiooni ülekandemehhanisme 
 
 
MEDITSIINILINE  BIOKEEMIA 
 
Eristamaks  inimorganismiga  tegelevat  biokeemia  suunda,  kasutatakse   terminit   – 
meditsiiniline (kliiniline) biokeemia. See on  funktsionaalse  biokeemia nüüdisaegne nimetus. 
Meditsiiniline biokeemia kasutab üldise biokeemia baasteadmisi   kas 
teoreetilistel  eesmärkidel  -    rakukomponentide  koosseisu,  ehituse    ning  funktsioonide 
iseloomustamine  molekulaartasemel  ja  saadud  info  seostamine  organismi  normaalse  ja 
patoloogilise  seisundiga   või 
rakenduslikel ehk praktilistel eesmärkidel  nagu 
•  haiguste patogeneesi molekulaarsete  mehhanismide   tuvastamine  
Tartu Tervishoiu Kõrgkool 
1 
Koostanud  M.  Kolga   
Biokeemia 
 
•  haiguste   diagnostika   ja  kulu  jälgimine  biovedelike  ja  kudede  keemilis-ensümaatiliste 
parameetrite alusel 
•  ravi (ensüümteraapia, kemoteraapia) teadusliku baasi loomine 
•  uute  ravimite  efektiivsuse/toksilisuse  hindamine  nende  metabolismi,  toime-  ja 
detoksikatsiooni mehhanismide detailse tuvastamise alusel 
•  tervisliku  toitumise  põhimõtete  väljatöötamine  organismi  erinevate  arengustaadiumite  ja 
seisundite  jaoks 
•  biokeemia  uute  fundamentaalsete  kontseptsioonide  ja  meetodite  rakendamine  kliinilises 
töös 
 
 
BIOELEMENDID  
 
Organismi  elementaarkoostis  on  organismi  ehituse  ja   talituse   alus.   Elavast   organismist  on 
leitud üle 70 elemendi. Elussüsteemide  talitluseks  vajalik miinimum on 27 keemilist elementi 
– bioelementi. 
 
Bioelementide  jaotus: 
•  põhibioelemendid  (H,  C,  O,  N,  P,  S):  biomolekulides  aatomitena  ja  nende 
kombinatsioonidest  koosnevad  bioelemendid;  moodustavad  96-98%  elusorganismide 
elementaarkoostisest.  
•  Essentsiaalsed  (asendamatud)  makrobioelemendid  (Ca2+,  Na+,  K+,  Mg2+,  Cl-): 
biofunktsioone  enamasti  ioonidena  täitvad  bioelemendid,  sisaldus  elusorganismis  üle 
0,1% 
•  essentsiaalsed  mikrobioelemendid  (Fe,  Cu,  Zn,  Mn,  Co,  I,  Mo,  V,  Ni,  F,  Cr,  Se,  Si, 
Sn,  B,  As):  eluks  vajalik  mikrobioelementide  miinimum,  sisaldus  elusorganismis  alla 
0,1%   
 
Põhibioelemendid -    H, C, O, N, P, S 
Nende  baasil  formeeruvad   biomolekulid ,  raku  orgaaniline  aine,     kudesid   moodustavad 
ühendid. Põhibioelementide koguhulgast moodustab 62% H, 25% C, 10% O ja 2% N. P ja S 
osakaal on tagasihoidlikum. 
Nende 6 keemilise elemendi sobivus põhibioelementideks tuleneb: 
•  annavad  kergesti  kovalentseid  sidemeid  välimise  elektronkihi  iseärasuste  tõttu  ja  need 
sidemed on stabiilsed, mis tagab biomolekulide püsivuse 
•  kaksiksidemete  (O,  C,  N)  või  kolmiksidemete  (C)  teke  on  aluseks  biomolekulide 
mitmekesisusele ja reaktsioonivõimele 
•  moodustuvad sidemed on ensümaatiliselt sünteesitavad ja lõhustatavad 
•  neist moodustunud anorgaanilised ühendid (CO2, NH3, H20) on veeslahustuvad ja seetõttu 
organismis kasutatavad ning kergesti eemaldatavad 
 
Süsinik  on  kogu  elava   keskne   element.  Moodustab  biomolekulide  süsinikuskeleti.  (70  kg 
kaaluva inimese organismis on umbes 15 kg süsinikku.) 
 
Vesinik   - vesiniksidemed kindlustavad biopolümeeride ( valgud ,  nukleiinhapped , polüoosid) 
kõrgemat  järku  struktuuride  stabiilsuse.  (70  kg  kaaluva  inimese  organismis  on  umbes  7  kg 
vesinikku.) 
 
Hapnik  sissehingatud  hapnik  läheb  95-98%  ulatuses  biomolekulide  oksüdeerimiseks 
(lõhustumiseks),  mis  võimaldab  organismidel  kasutada  biomolekulide  energiat.    (70  kg 
kaaluva inimese organismis on umbes 46 kg hapnikku.) 
Tartu Tervishoiu Kõrgkool 
2 
Koostanud M. Kolga  
Biokeemia 
 
Lämmastik  esineb  põhiliselt  aminohapetes  ja  nukelotiidides/nukleiinhapetes,  täiendab 
süsinikuskeletti. 70 kg kaaluva inimese organismis on umbes 2 kg lämmastikku.) 
 
Fosfor osaleb makroergiliste sidemete moodustamises (ATP) ja omab olulist kohta organismi 
energiavahetuses. 70 kg kaaluva inimese organismis on umbes 0,7 kg  fosforit ) 
 
Väävel    sisaldub  aminohapetes,  hepariini  koostises,    koensüüm  A-s  jm.  Rohkesti  sisaldub 
väävlit naha, küünte ja juuste valkudes. (70 kg kaaluva inimese organismis on umbes 175 kg 
väävlit) 
 
 
Essentsiaalsed makrobioelemendid (makromineraalid) - Ca2+, Na+, K+, Mg2+, Cl- 
 
Kaltsium  
Levinum  mineraalaine  inimorganismis.  
Esineb kahes vormis:  
•  lahustumatu  kaltsiumfosfaat  (99%) –  luudes  ja hammastes 
•  ioonne  kaltsium    -  osaleb  vere  hüübimises,  lihaskontraktsioonis,  neurotransmissioonis, 
mitmete  ensüümide  aktiveerimises,   vitamiin   D  metabolismis,  hormoonide  toime- 
mehhanismides, vere  osmootse  rõhu tagamises. 
Ioonsest  kaltsiumist  50%  on  seotud   vereplasma   albumiiniga.  Vaba  iooniseeritud  kaltsium 
hoitakse vereplasmas suhteliselt konstantsena. (70 kg kaaluva inimese organismis on umbes 1 
- 1,2 kg kaltsiumi). 
 
Naatrium  ja  kaalium  
Naatrium  lokaliseerub  valdavalt  ekstratsellulaarselt  (vereplasma,  rakkudevaheline  vedelik, 
lümf), kus teda on 8-20 korda rohkem kui rakus.  Kaaliumi  on rakus 30-50 korda rohkem kui 
rakuvälises  vedelikus .  
(70 kg kaaluva inimese organismis on umbes 100-110 g Na ja 130-170 g K). 
 
Raku  talituse  käigus  rakku  sattuv  liigne  Na  viiakse  rakust  välja,  liigne  kaalium  viiakse 
samaaegselt rakku. Sellist vastastikust transporti  teostab  ensüüm Na- pump .  
Naatriumi ja kaaliumi koostöö tagab: 
•  Na-pumba  poolt  loodud  naatriumi  ja  kaaliumi  erinev   jaotumine   raku  ja  tema 
väliskeskkonna  vahel  on  rakkude  normaalse  membraanipotensiaali   tekitamise   kaudu 
närvikoe ja lihaskoe talitluse aluseks 
•  vere osmolaarse  regulatsioon  
•  happe-leelistasakaalu hoidmine 
•  normaalne veevahetus 
•  membraantranspordi (ka imendumise) tagamine 
•  mitmete ensüümide aktivatsioon 
 
Magneesium  
Osaleb   luukoe    tekkes ,  umbes  70%  magneesiumist  ongi  luudes.  Ülejäänud  on  paljude 
ensüümide  kofaktoriks.  Vajalik  närvitalitluse  ja  lihaskoe  tegevuse  normaalseks 
funktsioneerimiseks, reguleerib ka südamelihase tööd.  
 
Kloor  
Kloor  on  inimorganismi  keskne   anioon   ja  tema  biofunktsioonid  haakuvad  naatriumi  ja 
kaaliumi  omadega.  Koostöös  tagatakse  organismi  osmoregulatsioon,  happe-leelistasakaal, 
mitmete  biomolekulide  imendumine,  vedelike  liikumine  verest  rakku  ja  vastupidi,  rakkude 
normaalne membraanipotentsiaal. Oluline soolhappe sünteesil maos. 
Tartu Tervishoiu Kõrgkool 
3 
Koostanud M. Kolga  
Biokeemia 
 
Essentsiaalsed mikrobioelemendid – ( mikromineraalid ) 
 
Fe, Cu, Zn, Mn, Co, I, Mo, V, Ni, F, Cr, Se, Si, Sn, B, As 
 
Kindlate funktsioonidega ja eluks hädavajalikud mikrobioelemendid, mis kuuluvad enamasti 
ensüümide, hormoonide, liitvalkude, vitamiinide koostisse.  
♦ 
Bioaktiivsete 
ainete 
ehituses/talitluses 
osalemise 
tõttu 
avalduvadki 
nende 
mikrobioelementide vaegused tõsiste haigustena. Haigusi põhjustab ka kestev liigus, sest nad 
pärsivad  ensüümide,  valkude,  nukleiinhapete  jt  biomolekulide  talitlust  seostudes  nendega 
mittespetsiifiliselt. 
♦  Pikaajaliste  varude  puudumine  ja  madal  normsisaldus  teevad   defitsiidi   ja  liigsuse 
kujunemise  inimkehas  üsna  reaalseks  ja  muudavad  nende  vajaduse  rahuldamise  otseselt 
sõltuvaks toitumisest. 
 
Raud  on  vajalik  paljude  ensüümide  ja  valkude  ehituses  ning  funktsioneerimises 
( hemoglobiin , müoglobiin, hingamisahela ensüümid jt.). Esineb inimorganismis ainult seotud 
vormis,  millena  ta  on  lahustuv  ja  mittetoksiline.  Vaba  raud  oksüdeerub  kohe  toksilisteks 
produktideks.  
 
Vask on vajalik paljude ensüümide kofaktorina, osaleb  hemoglobiini  sünteesis,  kollageeni  ja 
elastiini  formeerumises, luukoe tekkes, reguleerib hapniku vabade radikaalide taset soodustab 
raua omastamist erütrotüütide formeerumisel. 
 
Tsink on paljude ensüümide kofaktor, tagab organismi kasvu ja paljunemise, luude normaalse 
moodustumise ,  maitsmisretseptorite  arengu,  osaleb  hapniku  vabade  radikaalide  taseme 
regulatsioonis,  nukleiinhapete  sünteesis,  alkoholi  metabolismis,  soodustab  B-grupi 
vitamiinide omastamist. 
 
Mangaan on mitmete ensüümide kofaktor, vajalik rinnapiima tekkes, karbamiidi, kilpnäärme 
hormoonide,  kolesterooli  sünteesiks,  soodustab  C-vitamiini  aktiivsust,  reguleerib  hapniku 
vabade radikaalide taset, soodustab vereloomet, side- ja luukoe moodustamist. 
 
Koobalt   on  vajalik  erütrotsüütide  funktsioneerimiseks,  vereloomeks,  kuulub  vitamiin  B12 
koostisesse, on mitmete ensüümide kofaktoriks. 
 
Jood  on vajalik kilpnäärme hormoonide sünteesiks, kilpnäärme funktsioneerimiseks, millest 
sõltub  väikelaste  normaalne  kasv  ja  vaimne  areng,  ainevahetuse  kiirus;  juuste,  küünte,  naha 
seisund. 
 
Molübdeen on mitmete ensüümide kofaktor, vajalik luukoe tekkes ja arengus. 
 
Vanaadium  tagab luude, kõhrede, hammaste arengu, soodustab erütrotsüütide teket. 
 
Nikkel   on mitmete ensüümide kofaktor. 
 
Fluor     on  vajalik  hammaste  arenguks,  kaitseb  hambaemaili,  suurendab  organismi 
kiiritustaluvust, oluline vereloomes. 
 
Kroom  on glükoosi tolerantsusfaktori  komponent . 
 
Boor  on seotud süsivesikute ja steroidhormoonide metabolismiga, vereloomega. 
 
Seleen  on koos vitamiin E-ga oluline antioksüdant, aitab säilitada kudede  elastsust . 
 
Räni  on luude, kõhrede, kõõluste ja veresoonteseinte komponent. 
Tina ja  arseen  -  tina osaleb lipiidide metabolismis, arseen vereloomes (seotud hemoglobiini 
sünteesiga). 
Tartu Tervishoiu Kõrgkool 
4 
Koostanud M. Kolga  
Biokeemia 
 
INIMKEHA  KOOSTEMOLEKULID 
 
Anorgaanilised ained 
Mineraalained 
Esinevad inimkeha ioonsel kujul ( erand : suur osa kaltsiumi- ja fosforiühendeid). Rakusiseselt 
on rohkelt K+, Mg2+ , HPO  2-,
2- 
4
 SO4 , rakuvälises keskkonnas (sh vereplasmas) aga Na+, Cl- , 
HCO -
3 .  Raku  ja  rakuvälise  keskkonna  vahel  kujunevad  K+,  Na+,Ca  2+  jt  ioonide 
kontsentratsioonide  gradiendid,  millede  energia  ( elektrokeemiline   potentsiaal)  on  paljude 
rakutalitluste  aluseks.  Kuna  plasmamembraanil  on  ioonide  valikläbitavus,  peavad  gradiente 
looma transpordisüsteemid (Na-pump jt) transportides ioone nende kõrgema kontsentratsiooni 
suunas  (vastu  gradienti).  Elusrakku  iseloomustab  ka  isoosmootsus:  rakus  ja  rakuvälises 
keskkonnas  on  võrdne  osmootse  rõhu  nivoo.  Raku  ioonkoosseisu  muutumisel  toimub 
veemolekulide  transmembraanne  ümberpaigutumine  osmootse  rõhu  uue  taseme 
kujunemisega. 
 
Raku ja inimkeha koostemolekulid (keskmistatult) 
 
Rakk  
75  kg  inimene  75  kg  inimene 
sisaldus %  sisaldus % 
kaal kg 
Anorgaanilised ained 
 
 
 
   Vesi 
75 
60 
42 
   Mineraalained 
1,4 
5 
3 
Orgaanilised ained 
 
 
 
    Lihtbiomolekulid ( monoosid ,  aminohapped ,  lipiidid , 
 
 
 
            nukleotiidid ) 
6 
15 
11 
    Oligomeersed biomolekulid (oligosahhariidid,  peptiidid ) 
1,6 
1 
1 
    Biomakromolekulid (valgud, polüoosid, nukleiinhapped) 
16 
19 
14 
Allikas: M.  Zilmer , E.  Karelson , T.  Vihalemm , A. Rehema, K. Zilmer. Inimorganismi biomolekulid ja  metabolism . Tartu 2006 
  
 
V e s i    H2O 
Kõikide biosüsteemide  eksisteerimine  vajab vett.  
Vesi on  sobivam  lahusti elussüsteemides (on eluks sobivatel  temperatuuridel  vedelas olekus). 
Vesi  on  biokeemiliselt  võttes   toitaine ,  mis  on  vajalik  paljudeks  ensüümreaktsioonides  kas 
osalejana või siis keskkonnana Teisalt on kõikide biosüsteemide eksisteerimine lahutamatult 
seotud veega.  
Toidu  seedimine,  kehaomaste  ainete  sünteesid,  biomolekulide   katabolism ,  metabolismilõpp-
produktide  väljutamine,  kehatemperatuuri  regulatsioon  ja  ainete  transport  organismis  on 
võimalikud veemolekulide osalusel.  
Elusrakkude  ja  organismi  elutalitlus    on  veeta  mõeldamatu.  Organismi   hingamine ,  toidu 
seedimine,  kehaomaste  ainete  sünteesid,  biomolekulide  katabolism,  metabolismi  lõpp-
produktide  väljutamine,  kehatemperatuuri  regulatsioon,  ainete  transport  organismis  on 
võimalikud tänu veemolekulide osalusele. Seepärast peab organismi varustatust hädavajaliku 
koguse veega ka kliinilises praktikas mistahes situatsioonis alati silmas  pidama . 
Veeta ei  saa inimene elada üle nädala.    
 
Täiskasvanul on ööpäevane vajatava vee hulk  28-35 ml/kg   → 75 kg    2 ...2,5 l   
imikutel                                                             120-170 ml/kg  
4-6  aastastel  lastel                                              75-100 ml/kg 
Laste, eriti imikute, suhteliselt suur veevajadus on  seletatav  nende enda veerohkusega . 
(vastsündinus organismis on vett kuni 80%, lastel 58…64%, täiskasvanul 48…60%; ühe kuu 
vanuses inimembrüos on vett u. 90%. Raugad on veevaesed – üks põhjus luude haprusele) 
 
Tartu Tervishoiu Kõrgkool 
5 
Koostanud M. Kolga  
Biokeemia 
 
Organismi põhikoostisaine on  vesi. Organismi  veesisaldus  moodustab täiskasvanud mehel 60 
% ja naisel 50 % (naistel on suurem rasva osakaal) ning imikul 75 % kehakaalust (KK).  
 
Erinevate kudede veesisaldus on erinev: 
Näiteks vett on lümfis 
 
 
 
89-90 % 
 
 
veres    
 
 
83 % 
 
 
neerudes  
 
 
81-83 % 
 
 
lihastes, ajus  
 
 
74-75% 
 
 
maksas    
 
 
67-68 % 
 
 
rasvkoes   
 
 
30 % 
 
 
luudes    
 
 
22-23 % 
 
Vesi / vedelik jaotub organismis:  
rakusiseseks (intratsellulaarne ICV) - 66% kogu keha veest -  2/3 koguhulgast  = 28 liitrit ja  
rakuväliseks (ekstratsellulaarne  ECV) - 33% kogu keha veest 1/3 koguhulgast = 14 liitrit  
 
Rakuvälise vedeliku moodustab: 
  
* rakkude vaheline (interstitsiaalne)  koevedelik  (ISV) - 26% kogu keha veest;  
* soonsisene (intravasaalne) vedelik (vereplasma) (IVV) - 7% kogu keha veest  (3-3,5 l). 
T r a n s t s e l l u l a a r n e  vedelik (nn. kolmas vedelikuruum) tekib sekretsiooni tulemusena 
õõnesruumidesse (nt. tserebrospinaalruum, pleura-, kõhukelmeõõs, mao-sooltrakt) 
Intra-  ja  ekstratsellulaarruum  on  omavahel  eraldatud  rakumembraaniga,   plasma   ja 
interstitsiaalse  ruumi  vahel  on  kapillaarmembraan.  Vedelikuruumide  vahel  esineb  ioonide 
sisalduse (kontsentratsiooni) erinevus. 
 
Vedelikubilanss 
Organismile  vajalik  ööpäevane  vedelikukogus  saadakse  põhiliselt   seedetrakti   kaudu 
joogiveena   ja  tahke  toiduga,  samuti  tekib  teda  toitainete  (valgud,   rasvad ,  süsivesikud) 
oksüdatsioonil. 
Ööpäevas  kaotab  organism  vett  neerude  kaudu  uriiniga,  naha  kaudu  higistamisega  ja  vee 
aurumisega, kopsude kaudu veeauru väljahingamisega ning seedetrakti kaudu väljaheitega. 
Organismi ööpäevane veebilanss hoitakse tasakaalus erinevate füsioloogiliste mehhanismide 
abil. 
 
Terve täiskasvanu  ligikaudne  vedelikukäive 24 tunni jooksul on järgmine: 
Sisse (ml) 
 
 
 
 
Välja   (ml) 
vedelik  
1000-1500 
 
 
neerud    
 
 
 
1000-1500 
tahke toit  
 
700 
 
 
nahk +  kopsud  = perspiratsio insensibilis       900 
oksüdatsioonivesi  
300 
 
 
soolestik                                                     100 
___________________________________________________________________________ 
2000-2500  ml 
 
  
 
 
 
        2000-2500 ml 
 
NB!  Kuna  imikutel  on  rakuvälise  vedeliku  maht  (ECV)  veekäibega  võrreldes  olulisemalt 
väiksem kui täiskasvanul siis on  imikud  veetasakaalu häiretest eriti ohustatud. 
 
 
 
 
 
In        ECV        Out 
Veekäive:  
 
imik                  0,7        1,4         0,7  liitrit /päevas 
 
 
  
täiskasvanu    2,0       13,0        2,0   
 
 
 
         
Ööpäevas sekreteerub soolestikku ja taas absorbeerub ca 7 liitrit vett. 
  
Vee biofunktsioonid organismi tasandil: 
-  termoregulatoorne  /  kaitsefunktsioon  (ülekuumenemist  väldib  liigsoojuse 
vabanemine  vee aurustumisega) 
-  ainete transport organismis (vere- ja lümfiringe) 
Tartu Tervishoiu Kõrgkool 
6 
Koostanud M. Kolga  
Biokeemia 
 
-  organismi hüdrostaatiline  skelett  (veesisalduse vähenemine on üheks põhjuseks 
kortsude tekkel vananeval nahal) 
-  kaitsefunktsioon (nt.  pisaravedelik ; liigesvõie vähendab hõõrdumist) 
-   viljastumine  ja loote areng 
 
Patoloogiliste seisundite korral võib  veekadu  oluliselt  suureneda .  
Veekadu  läbi  naha  ja  kopsude  ulatub  normaalse  keha-  ja  välistemperatuuri  juures  kuni  1 
liitrini  ööpäevas,  palaviku  korral  on  veekadu  suurenenud:  iga  1˚  >  37˚  C  lisab  0,5-1,0  l 
veekadu.  Kui  läbi  kopsude  aurub  elektrolüütidevaba  vesi,  siis  tugeval  higistamisel  tuleb 
hoolimata suhtelisest hüpotooniast arvestada mitte ainult vee- , vaid ka elektrolüütide kaoga 
(NaCl), mis annab endast tunda, kui juua ainult elektrolüütidevaba vett. 
Vedeliku  kadumisel  mao-sooltrakti  kaudu  (kõhulahtisus,  oksendamine,  fistulid, 
aspiratsioonisondid)  tuleb  eriti  jälgida  teatud  elektrolüütide  defitsiidi  tekkimist:   maomahla  
kadumisel  eriti  Cl-  ja  H+  ( metaboolne    alkaloos ),   sapi   ja  pankreasesekreedi  kadumisel  eriti 
HCO -
3  (metaboolne atsidoos). Lisaks tekib K+ kadu. 
 
 
Elektrolüüdid 
 
Elektrolüütide  all  mõistetakse  soolasid,   happeid   ja  aluseid,  mis  vesilahuses  suuremal  või 
vähemal määral dissotseeruvad vabadeks ioonideks - anioonideks ja katioonideks.  
Keemiliselt on enamus organismis leiduvatest vees lahustuvatest ainetest elektrolüüdid, kuna 
nad kõik dissotseeruvad suuremal või vähemal määral. 
Meditsiinis on ainult osa aineid klassifitseeritud elektrolüütideks. Need on nn füsioloogilised 
elektrolüüdid. 
Organismi põhilised elektrolüüdid: 
1. Katioonid: Na   K   Ca   Mn  
 
2. Anioonid:    kloriidid , vesinikkarbonaat,  fosfaadid ,  sulfaadid  
Elektrolüütide jaotumine erinevate vedelikuruumide vahel on erinev: 
Rakuvälises ruumis on katioonidest valdavalt naatrium, anioonidest  kloriidid ja bikarbonaat,  
samas on rakusiseses vedelikus valdavalt kaalium, magneesium, sulfaadid ja fosfaadid.  
Erineva  valgusisalduse  tõttu  esinevad  väikesed  kõikumised  ioonide  osas  rakuvaheruumi  ja 
soonesisese  vedeliku  vahel:  valguvaene  rakuvahevedelik  sisaldab  pisut  rohkem  Cl-  kui 
valgurikas   vereplasma.  Elektrolüütide  sisalduse  erinevused  vedelikuruumide  vahel  saavad 
esineda,  kuna  raku  pinnal,  raku  ja  rakuvälise  ruumi  vahel  toimuvad  ioonide  tasakaalu 
hoidmise aktiivsed mehhanismid: näiteks Na/K pump ehk Na+/K+ - ATPaas , see on ensüüm, 
mis transpordib Na rakust välja ja K ekstratsellularsest ruumist rakku.  
Tänu rakusisese ja rakuvälise keskkonna erinevale ioonide kontsentratsioonile on raku välis- 
ja   sisepinnal   erinev  laeng,  mis  põhjustabki  elektrilise  potentsiaali  tekke  rakumembraanil. 
Elektrilise potentsiaali teke on aga paljude raku funktsioonide aluseks. 
Elektrolüüdid täidavad organismis olulisi funktsioone: 
-  tagavad kehavedelike osmolaalsuse 
-  moodustavad bioelektrilisi rakumembraani potentsiaale 
-  on ainevahetuse katalüsaatoriteks 
-  määravad kehavedelike pH 
-  stabiliseerivad teatud kudesid (nt luukude) 
-  moodustavad energia depoosid (fosfaadid-ATP) 
-  osalevad vere hüübimissüsteemis 
 
 
 
 
Tartu Tervishoiu Kõrgkool 
7 
Koostanud M. Kolga  
Biokeemia 
 
Vee- ja elektrolüüdimajanduse  generaliseerunud  häired 
Silmas  pidades  organismi  vee-  ja  elektrolüüdimajandust    häirida  võivate  põhjuste 
mitmekesisust,  on  didaktiliselt  osutunud  otstarbekaks  nende  ainete  bilansi   formaalne  
süstematiseerimine.  
Kui  veekaotus ületab sissevõtu, tekib negatiivne veebilanss  koos dehüdratatsiooniga.  
Kehasse  jääva  vee  ülekaal  põhjustab  positiivse  veebilansi  –  mahu  suurenemise  koos 
hüperhüdratatsiooniga.  
Kuna vee ja elektrolüütide sissevõtmine ja väljaviimine kulgevad alati ekstratsellulaarruumi, 
toimub  häirete  edasine  klassifitseerimine   esmajoones   ekstratsellulaarruumistoimuvate 
muutuste  alusel.  Klassifitseerimisel  lähtutakse  võrdlusest  ekstratsellulaarruumi  normaalse 
osmootse   kontsentratsiooniga ,  mida  nimetatakse  isotooniliseks  kontsentratsiooniks  ehk 
isotooniaks.  Vähenenud  osmootse  kontsentratsiooni  korral  on  tegemist  hüpotoonilise, 
suurenenud osmolaarsuse korral hüpertoonilise hälbega. Nende klassifitseerimistunnuste järgi 
on võimalikud tasakaalus  olevast  bilansist kõrvalekaldumise 6 vormi. 
 
Dehüdratatsioon                            
*     Isotooniline  dehüdratatsioon tekib alati siis, kui organism kaotab isotoonilist vedelikku. 
See võib toimuda ekstratsellulaarvedeliku kaotamise tagajärjel (nagu näiteks verekaotus) või 
transtsellulaarsevedeliku  ülemäära  suure  kaotuse  puhul  (nagu  näiteks  kõhulahtisus, 
kauakestev  oksendamine  jt.).  Kuna  seejuures  ekstara-  ja  intratsellulaarruumi  osmootsed 
vahekorrad  ei  muutu,  jääb  rakusiseruum  mõjustamata.  Seepärast  kujundab  kliinilist  pilti 
vereplasma  mahu   vajak   (hüpovoleemia)  koos  vereringehäiretega  (tahhükardia,  vererõhu 
langus, kalduvus kollabeeruda kuni hüpovoleemilise šokini). 
*    Hüpotooniline  dehüdratatsioon.  Kui  pärast  isotoonilist  mahukaotust  tekkinud  janu 
kustutatakse  ainult  vee  manustamisega,  siis  saab  sellest  ainult  osa  jääda  püsima 
ekstratsellulaarruumi  ja  vereringehäirete  sümptomid  kestavad  edasi.  Et  raku  välisruumi 
osmolaarsus  vähenes,  põhjustab  see  vee  sissevõtmise  rakkudesse.  Rakkude  pundumise 
sümptomid  muutuvad  eriti  märgatavaks  ajukoe  juures,  kui  koerõhu  kõrgenemine  võib 
põhjustada  peavalusid,  oksendamist,  apaatiat  ja  teadvuse  hämardumist  kuni  krampide 
vallandumise ja koomani.                         
*      Hüpertooniline  dehüdratatsioon.    Selline  seisund  võib  tekkida  näiteks  kõrgmägedesse 
tõusjalkui ühelt poolt janumehhanism ei funktsioneeri enam õigesti ja kaotatakse rohkesti vett 
hingamisteede 
kaudu(hüperventileerimisel 
külmas 
kuivas 
õhus). 
Sellise 
dehüdratatsioonivormi  tekitab  ka  kuumusega  adapteerunud  inimese  tugev   higistamine .  
Sellise  seisundi  korral  on  vähenenud  nii   ekstra -  kui  ka  intratsellulaarruum.  Hüpovoleemia 
tunnustele  lisanduvadrakkude  veestumise  tundemärkidena  süljenõristuse  vähenemine,  naha 
turgori vähenemine, limaskestade  kuivus , kehatemperatuuri tõus. 
 
Hüperhüdratatsioon 
*        Isotooniline  hüperhüdratatsioon.  Vee  ja  soolade  suurenenud   retensioon   isotoonilises 
vahekorras  ei  muuda  osmootseid  suhteid  ja  põhjustab  seetõttu  ainult  ekstratsellulaarruumi 
suurenemist  ilma, et intratsellulaarruumi maht seejuures muutuks. Lisaks vereplasma  mahu ja 
vastavalöt sellele ka vere mahu suurenemisele (hüpervoleemia) suureneb intertitsiaalvedeliku 
maht, tekivad ödeemid. 
*    Hüpotooniline hüperhüdratatsioon. Selline häire tekib siis, kui on häititud vee  eritamine  
neerude  kaudu  (näiteks  raske  südamepuudulikkus,  äge   neerupuudulikkus )  ja  kui  samal  ajal 
manustatakse ülemääraselt vett kas  joomise  või näiteks glükoosi infundeerimise teel. Areneb 
nn. veeintoksikatsiooni seisund.  
Hüpertooniline  hüperhüdratatsioon.  See  on  harvaesinev  häire.  Tekkida  võib  siis,  kui 
infundeeritakse  hüpertoonilist   keedusoola -  või  naatriumvesinikkarbonaadilahust.   Ajutiselt  
võib  selline  seisund  tekkida  ka  siis,  kui  merehädalised  joovad  merevett.  Kuna  aga  merevee 
soolasisaldus  on  suurem  kui  uriini  maksimaalne  keedusoolasisaldus,  siis  tuleb  liigne  sool 
Tartu Tervishoiu Kõrgkool 
8 
Koostanud M. Kolga  
Biokeemia 
 
organismist  välja  viia  temas  endas  leiduvat  vett  kaasa  tõmmates.  Seepärast  läheb 
hüpertooniline hüperhüdratatsioon õige pea üle hüpertooniliseks dehüdratatsiooniks. 
 
 
Orgaanilised ained  (biomolekulid) 
Biomolekulid on inimkeha orgaanilised ained, millel on vähemalt üks  biofunktsioon . Nad 
jaotuvad: 
•  lihtbiomolekulid (väikesed orgaanilised molekulid) 
•  oligomeersed biomolekulid (koosnevad väikestest ehitusüksustest nagu näiteks 
oligosahhariidid jt) 
•  biomakromolekulid (ehitusüksuste arv on suur nagu näiteks valgud, nukleiinhapped jt) 
 
 
 
 
METABOLISMI  BIOKEEMILISED  ÜLDASPEKTID 
 
Metabolism (kr.k. metabole = muutus) ehk ainevahetus on keemiliste muutuste kogum, 
mis on organismi elutegevuse aluseks. 
Metabolism on kahe vastupidi kulgeva protsessi: katabolismi ehk lõhustumisprotsesside 
ja anabolismi ehk sünteesiprotsesside integratsioon (ühtsus, terviklikkus). 
       
              m e t a b o l i s m 
 (ainevahetus) 
 
 
 
 
k a t a b o l i s m  
 
 a n a b o l i s m 
        lõhustumisprotsesside  kogusus  
 
   sünteesiprotsesside kogusus 
 
 
 
 
 
Metabolism hõlmab: 
•  seedimist 
•  imendumist 
•  rakus toimuvaid ainevahetuslikke  radu  
•  ainevahetuse lõpp-produktide eritumist 
 
Metabolismi põhifunktsioonid inimorganismis on: 
1. energia  omastamine  väliskeskkonnast toitainete vormis 
2. toitainete omastamine ja kasutamine organismispetsiifiliste biomolekulide sünteesiks 
3. biomolekulide lammutamine 
4. lõpp-produktide väljutamine 
5. organismi sattuvate ksenobiootikumide detoksikatsioon ja väljutamine 
 
Ksenobiootikumid - inimorganismile kehavõõrad looduslikud (taimsed ja  loomsed ) ühendid. 
 
Metabolismi regulatsioon: 
Biomolekulide  lammutamine  ja  biosüntees  on  reguleeritud  nii,  et  tagada  organismi 
elutegevuseks vajalikke sisetingimusi (homöostaasi). 
Kataboolsed  ja  anaboolsed  protsessid  on  kõrgelt  koordineeritud  ja  saavad  toimuda  vaid 
üheskoos:  biomolekule  saadakse  nii   lammutamise   kui  biosünteesi  abil;  ühe  biomolekuli 
lammutamisel saadud energia kulutatakse teise sünteesiks jne. 
Tartu Tervishoiu Kõrgkool 
9 
Koostanud M. Kolga  
Biokeemia 
 
Anabolism   ja  katabolism  pole  teineteise  lihtsad  pöördprotsessid.  Protsessid  toimuvad  raku 
erinevates  komponentides,  nende  regulatsioon  on  erinev.  Sellega  garanteeritakse 
reaktsioonide vajalik  suunitlus  ja üheaegse toimumise võimalus. 
Metabolismi regulatsioon on kiire, paindlik, efektiivne.  
 
 
 
Põhimõisted  
 
Aatom  - keemilise elemendi väikseim osake 
Inimorganism   sisaldab  tohutul  hulgal  aatomeid.  Aatom  koosneb  osakestest,  mida  nimetatakse     prootonid , 
neutronid  ja  elektronid.  Aatom  on  väikseim  iseseisvalt  eksisteeriv  keemilise  elemendi  osake.  Organismis  ei 
eksisteeri  aatomid  mitte iseseisvalt, vaid kuuluvad keemilise ühendi koostisse.  
 
Molekul  – aine osake, mis koosneb kahest või enamast keemiliste sidemetega seotud aatomist.  
Molekulid koosnevad omavahel keemiliste sidemetega seotud aatomitest.  Kõige väiksemad molekulid sisaldavad 
kaht  aatomit,  kuid  suurimad  (nagu  DNA)  üle  miljoni.  Väga  suuri  molekule  nimetatakse  makromolekulideks  
(elusolendite olulisim koostisosa) 
 
Keemiline element – teatud kindel aatomite liik 
Inimese organismi koostisesse kuulub üle 70 elemendi. Neli elementi – süsinik, vesinik, hapnik  ja lämmastik  - 
moodustavad  üle  95%  keha  massist.  Neid  elemente  saame  peamiselt  orgaaniliste  ühenditena  toidust  ning 
joogiveest.  Ülejäänud  elementideist  on  enamik  vajalikud  vaid  väikestes  kogustes.  Suuremat  osa  neist  saab 
mineraalaineid sisaldavat toitu süües.  
 
Liitaine – aine, mis koosneb kahe või enama keemilise elemendi aatomitest 
 
Keemiline side – side aatomite vahel 
Keemilise sideme põhitüübid: 
Kovalentse sideme puhul on sidet moodustavatel aatomitel ühine elektronipaar.  
Ioonilise   sideme  puhul  ühed  aatomid  loovutavad  elektrone,  teised  liidavad  neid.  Selline  molekul  püsib  koos 
elektrostaatiliste jõudude toimel. 
 
Orgaaniline ühend – keemiline ühend, mis sisaldab süsinikku.  
 
Anorgaaniline  ühend – keemiline ühend, mis enamasti ei sisalda süsinikku. 
Enamik  anorgaanilisi  ühendeid  organismis  on  lihtsa  ehitusega.  Kõige  enam  leidub  neist  organismis  vett. 
Anorgaanilised  ained  on  näiteks  hapnik  ja  mineraalained.  Ka  süsinikdioksiid  paigutatakse  anorgaaniliste 
ühendite hulka, ehkki ta sisaldab süsinikku.  
 
Iooniline ühend – ühend, mis sisaldab ioone. 
Näiteks keedusool – söömisel keedusool lahustub ja naatriumi ning kloori ioonide vahelised keemilised sidemed 
katkevad . Kehavedelikud sisaldavad palju erinevaid ioone ja nende tase allub täpsele regulatsioonile. 
 
Keemiline  reaktsioon  – aine muutumine uuteks  aineteks  
Keemilised  reaktsioonid  toimuvad  kõigis  elusorganismides.  Paljusid  neist  kiirendavad  erilised  valgud,  mida 
nimetatakse ensüümideks. Ühtedes keemilistes reaktsioonides ained lõhustuvad, teistes moodustuvad uued ained. 
Seda protsessi nimetatakse ainevahetus ehk metabolism. 
 
Oksüdeerumine – keemiline reaktsioon, milles aine ühineb hapnikuga. 
Organism kasutab hapnikku energia saamise protsessis, mida nimetatakse  aeroobne  hingamine.  
 
Kofaktor – tegur, mille toimel aine peab koos  toimima  teise  teguriga . 
 
Ksenobiootikumid - inimorganismile kehavõõrad looduslikud (taimsed ja loomsed) ühendid; võõraine. 
 
Neurotransmissioon – närvilõpmetest erituva vahendusaine (neuromediaatori) toime sihtrakku (nt. neuronisse), 
impulsi vahendamine keemiliselt ühest rakust teise. 
 
Gradiendid - kahe või mitme samaaegselt eri kohtades mõõdetud kontsentratsiooni, temperatuuri, rõhu või muu 
suuruse vahe. 
 
Anioon - negatiivselt laetud  ioon , elektrolüüsil liigub anoodile ehk positiivselt laetud elektroodile) 
 
Tartu Tervishoiu Kõrgkool 
10
Koostanud M. Kolga  
Biokeemia 
 
Alkaloos – vere pH tõus  
 
Atsidoos – vere pH langus 
 
Difusioon  –(1) aine molekulide liikumine sealt, kus nende kontsentratsioon on suurem, sinna, kus nende 
kontsentratsioon on väiksem. Difusioon on kahesuunaline protsess. Molekulide liikumine kestab seni, kuni nad 
on lõpuks võrdselt jaotunud. Paljud ained (hapnik ja süsihappegaas, liiguvad rakkudesse ja sealt välja 
difusiooni teel; (2) protsess, milles kaks keskkonda segunevad ilma  mehhaanilise  kaasabita. 
 
Hüpotooniline lahus – vereplasmast madalama osmootse rõhuga lahus 
 
Hüpertooniline lahus – vereplasmast kõrgema osmootse rõhuga lahus 
 
Homöostaas – regulatsiooniprotsess organismis, mille abil organism hoiab oma elutegevuseks vajalikud 
tingimused konstantsetena. 
 
Isotooniline lahus - lahus, mille  osmootne  rõhk on sama, mis vereplasmal. 
 
Katioon - positiivselt laetud ioon, elektrolüüsil liigub katoodi ehk negatiivselt laetud elektroodile. 
 
Osmoos – lahusti molekulide liikumine läbi poolläbilaskva membraani, et vähendada lahustunud aine 
kontsentratsiooni  teiselpool  membraani ning seega võrdsustada kontsentratsioone mõlamal pool membraani. 
See on ühesuunaline difusioon, mis leiab aset siis, kui lahustunud aine molekulid ei pääse läbi membraani 
 
Osmootne rõhk – rõhk, mis tekib mingis suletud ruumis (näiteks rakus), kui lahusti siseneb sinna osmoosi teel, 
on üheks vereplasmas lahustunud ainete kontsentratsiooni näitajaks. 
 
 
Kasutatud kirjandus: 
 
M. Zilmer, E. Karelson, T. Vihalemm, A. Rehema, K. Zilmer. Inimorganismi biomolekulid ja nende meditsiiniliselt olulisemad 
                               ülesanded.  Inimorganismi biomolekulid ja metabolism. Tartu 2010 
M. Zilmer, E. Karelson, T. Vihalemm, A. Rehema, K. Zilmer. Inimorganismi metabolism, selle häired ja haigused.2006 
M. Zilmer, E. Karelson, T. Vihalemm  Meditsiiniline biokeemia I (2001)  ja II (1999) osa  Tartu 
W. Nienstedt jt. Inimese füsioloogia ja anatoomia   Medicina  2001 
Meditsiinisõnastik. 2. trükk. Tallinn. 2004  
A.Raave- Sepp  – Loengumaterjal Tartu Meditsiinikoolis 2004/2005 
 
 
 
Tartu Tervishoiu Kõrgkool 
11
Koostanud M. Kolga