1. Mis on toiduained ja toitained, allikas, milleks vaja? Toiduainete(taimsed,loomsed) koostisosad on toitained. Toitained-Mikro(vitamiinid, mineraalained) Makro (süsivesikud,rasvad,valgud,vesi) Toidust saame kasvamiseks ja kudede uuendamiseks vajalikud ained ning ka energia. 2. Mis on ensüümid? Mis tähtsus on inimese organismis ensüümidel? ensüümid on eriliste omadustega valgud, mis kindlustavad keemiliste reaktsioonida toimumise, jäädes ise samal ajal muutumatuks. ensüümid reguleerivad kogu organismi elutalitlust, nende abil organismide kasv, arenemine, liikumine ja toimuvad eluprotsessid. Seedimine. 3. Vitamiinid: rasvalahustuvad ja vesilahustuvad, allikad, milleks vaja? R: VitamiinA(kalad,rasvased piimatooted,maks)-nägemiseks, naha,luude,limaskestade normaalseks arenguks
Bioaktiivsed ühendid Ühendid, mis väga väikestes kogustes mõjutavad organismi ainevahetust (eksogeensed [vitamiinid] ja endogeensed [ensüümid, hormoonid]) Vitamiinid Väikse molekulmassiga orgaanilised ühendid, mis on elutegevuseks hädavajalikud mikrotoitained. Vita- elu, amiin- vastav keemiline ühend (enamus vitamiine pole amiinsed ühendid, aga I avastatud oli) Vitamiinide allikad inimeste jaoks: 1) Segatoit (osa vitamiine taimsest toidust ei saa üldse- B12 nt) 2) Seedekulgla mikroobikooslused sünteesivad. (NT: Vitamiin K, B5) 3) Süntees eelühenditest (NT: beetakaroteenist sünteesitakse vitamiini A) 4) Vitamiinpreparaadid ja vitaminiseeritud tarbekaubed (kosmeetikatooted, toiduained jne) Vitamiinide biofunktsioonid 1) Vitamiinid kuuluvad liitensüümide koosseisu mittevalgulise osana. 2) Mõjusad antioksüdandid (vesilahustes vitamiin C, rasvades vitamiin E) 3) Olulised arenguprotsesside reguleerijana. NT: a) vitamiin C hulk mõjutab mees...
2) Valke lõhustavad proteolüütilised (proteaasid) 3) Lipiide lõhustavad lipolüütilised 1) Inimene on püsisoojane, seetõttu optimaalne temperatuur ensüümidele on +37C maos või sooles erinevusi pole! Temperatuur võib osutuda madalamaks, kui süüakse hästi külmi toite (jäätis), ensüümide aktiivsus võib selle võrra langeda. Jäätis sulab üles, ensüümide aktiveeruvad. Rasv võib kalgenduda sulgeb sooled. 2) Erinevatel ensüümidel erinev Ph-tase. Süljes ja kõhunäärmes -amülaas toimib kõige paremini 6,7-7,1 Ph taseme juures. Kui ph muutub tugevalt happeliseks nagu maos, siis sülje -amülaas enam ei toimi. Maonõres sisalduvate pepsiinide toimeks vajalik tugevalt happeline keskkond Ph 1-3,5. Sellise happelise keskkonna tekitab maos maohape HCl (vesinikkloriid) söömise ajal toodetakse rohkem. Erinevate ensüümide toimeks luuakse elundis vastavad tingimused. Peensooles tekib
Antioksüdantsus ja oksüdatiivne stress Hapniku reaktiivsed vormid -> väga aktiivsed ja ülimalt vajalikud meie elutegevuseks. 3-5% sissehingatavast hapnikust kulub veresoonte lõõgastamiseks ja mitmesugusteks kaitsereaktsioonideks. Antioksüdantne regulatoorne süsteem Häired antioksüdatiivses regulatoorses süsteemis ehk antioksüdatiivne stress on seotud terve rea haigustega. Vabad radikaalid ja teised reaktiivsed osakesed Molekulid võid nende fragmendid vähemalt ühe paardumata elektroniga = vabad radikaalid Ülireaktiivsed Kutsuvad esile kiirelt toimuvaid ahelreaktsioone: R+AHRH+AA+B... ja A+AA- A · Hüdroksüülradikaal OH · Superoksiidi radikaal O2- · Lämmastikoksiidi radikaal NO · Lämmastikdioksiidi radikaal NO2 Pro-oksüdandid Oksüdatiivsed stressorid ehk pro-oksüdandid on hapniku reaktiivsed osakesed või faktorid: · Hapniku reaktiivsed osakesed · Raua- ja vaseioonid · Raskemetallid · Ravimid · Kiirgus Vä...
Organismide keemiline koostis ANORGAANILISED AINED ( vesi, süsihappegaas, hapnik, soolad) Vesi: - lahustab vitamiine ja soolasid - veekeskkonnas toimuvad keemilised reaktsioonid (dissotsatsioon) - vesi aitab säilitada püsivat kehatemperatuuri. IOONID Makroelemendid- ioonid, mida organism vajab suurtes kogustes: - Ca2+ - teeb luud tugevaks, aitab verel hüübida, selle puudumine põhjustab lihaskrampe. - Mg2+ - luukoe koostises, leidub taimede klorofülli koostises. - Na+ - osaleb närviimpulsside ülekandes, on rakuväline s.t rakus pole. - K+- osaleb närviimpulsside ülekandes, on rakusisene. Hea südamele. Mikroelemendid- ioonid, mida organism vajab väikestes kogustes. Suurtes kogustes surmav. I- - mõjutab kilpnäärme tegevust Fe2+, Fe3+ - kuulub hemoglobiini koostisesse ja aitab hapnikku transportida. ANIOONID HCO3- - vajalik süsihappegaasi väljaviimiseks kehast P Kuulub luukoe koostisesse. ORGAANILI...
RAKUD Kõikides rakkudes esineb 4 põhisüsteemi: 1) Paljunemissüsteem- tagab DNA kahekordistumine enne rakujagunemist 2) Piiristav süsteem- tagatud rakukestade ja membraaniga 3) Ainevahetuslik süsteem- põhineb ensüümidel 4) Energeetiline süsteem- põhineb ATP-l BAKTERID- on üherakulised eeltuumsed ehk prokarüootsed organismid, kes paljunevad pooldumisel. 1) Limakapsel- esineb teatud bakterirakkudel kindlatel tingimustel. Ülesanded: a)seob vett ja säilitab niiskust b) tekitab koloniaalsuse. Bakteritel puudub hulkraksus! c) liikumiseks (surutakse lima endast välja) 2) Rakukest- koosneb peptidoglükaanist. Bakterite rakukest võib olla kas õhuke või paks.
Tuum Sisaldab ja säilitab 2 kordne X X X pärilikku membraan informatsiooni Juhib raku elutegevust Reguleerib rakus toimuvaid protsesse Lüsosoom Lagundatakse Sisaldavad X X X Membraan ei võõrobjekte nt ensüüme, lase rakul baktereid ümbritsetud ensüümidel membraaniga sattuda rakku, kuid kui satub, siis rakk lagundab enda. Ribosoom Viivad läbi Koosnevad X X X Ribosoomide
Kui neist jääb puudu, tekivad tervisehädad ja kasv võib pidurduda. 5. Mis on vitamiinid? Milleks organism neid vajab? Vastus: Vitamiinid on orgaanilised ühendid, mis osalevad ainevahetuses ensüümide koostises. Asendamatud mikrotoitained, mis on mikrokogustes igapäevaselt vajalikud valdava enamiku organismide pea kõikide füsioloogiliste protsesside toimimiseks. 6. Mis on ensüümid? Milleks organism neid vajab? Millised omadused on ensüümidel? Vastus: Eriliste omadustega valgud, mis tagavad keemiliste reaktsioonide toimumise organismis, jäädes ise samal ajal muutumatuks. Viivad läbi kindlat reaktsiooni, väga aktiivsed, vajavad kindlaid tingimusi. 7. Seedeelundkonna osad. Joonis. Mis toimub mingis seedeelundkonna osas? Vastus: Suuõõs, neel, süljenäärmed, söögitoru, magu, maks, sapipõis, kõhunääre, kaksteistsõrmik, peensool, ussiripik, jämesool.
seismisel lahustuvad toiduainetesse, rohkem ohustatud mehed. Ensüümid On biokeemilisi reaktsioone teostavad liht- või liitvalgud. Soovituslikum on ensüüm, kui ferment. Ehituses on 1. Üldvalguline osa, mis vastutab lähteaine õige seostumise eest 2. Atiivtsenter - koht, kus reaktsioon toimub. Lihtensüümidel on aktiivtsentriks aminohapete radikaalide teatud rühmad, liitensüümidel aga mittevalguline osa, kas metall või vitamiin vm. 3. Osadel ensüümidel on lisaks ka regulatoorne tsenter, millega saab muuta ensüümi aktiivsust. Ensüümreaktsioon ja selle kiirust mõjutavad tegurid Ensüümreaktsioon E+S= ES=E+P E - ensüüm S - lähteaine(d) P - produktid Teoreetiliselt toimuvad mõlemas suunas, aga organismis püütakse tagada ühesuunalisus. Mõjutavad tegurid: 1. Lähteaine hulk, lähteaine puuduse korral kiirus langeb või reaktsioon peatub. 2. Ensüümi hulk, kui ensüümi napib, pidurdub ka kiirus
9.katalüsaator ained, mis kiirendavad reaktsiooni ; katalüüs reaktsioonide kiirenemine katalüsaatori mõjul 10.Too näiteid katalüüsi rakenduste kohta argielus! keemiatööstussaaduste tootmine, toiduainete valmistamine, auto heitgaasid 11.Mis on inhibiitorid? Too näiteid! ained, mis võivad mõningate reaktsioonide kiirust aeglustada. nt. korrosiooniinhibiitorid (fosforhape, utotropiin) 12.Mis on ensüümid? elulised valgulised katalüsaatorid elusorganismides 13.Miks on ensüümidel vaja aktiivseid tsentreid? et meelitada enda juurde lähteainete molekule Energia muutus keemilistes reaktsioonides *reaktsiooni soojusefekt näitab reaktsiooni lähteainete ja saaduste energia vahet *keemiliste sidemete tekkimisel lähevad ainete osakesed püsivamasse olekusse ja energia eraldub näiteks ühinemisreaktsioon.2 H2 + O2 -> 2 H2O *eksotermiline reaktsioon - reaktsioon, milles energia eraldub (lähteainete energia on kõrgem kui saadustel)
1. Töö teoreetilised alused Proteolüütilised ensüümid ehk proteaasid on ensüümid, mis katalüüsivad peptiidsidemete hüdrolüüsi reaktsiooni valkudes ja peptiidides, produtseerides madalama molekulmassiga peptiide või vabu aminohappeid. Proteaasid on väga levinud kõikides organismides, kuna nad osalevad paljude füsioloogiliste funktsioonide täitmises. Proteolüütilistel ensüümidel on erinevad toimespetsiifikad, osad lõhustavad vaid teatud aminohapetega külgnevaid peptiidsidemeid, teised toimivad kõikidele peptiidsidemetele. Piiratud proteolüüsi viivad läbi näiteks trüpsiin, kümotrüpsiin ja pepsiin, praktiliselt kõiki peptiidsidemeid valkudes lagundavad subtilisiin, savinaas ja alkalaas ning produtseerivad sellega ka vabu aminohappeid. Eristatakse endo- ja eksopeptidaase vastavalt sellele, kas proteaas toimib polüpeptiidahela
liikumine; mitmed ainevahetuslikud Jaotub: protsessid Siledapinnaline võrgustiku Siledapinnalise puhul: membraanidel paiknevad Ensüümid võtavad osa lipiidide ja Tsütoplasma- ensüümid. sahhariidide sünteesist võrgustik Karedapinnaline võrgustikul Ensüümidel toimub varusüsivesikute, paiknevad ribosoomid. lipiidide, bioaktiivsete ainete süntees Kaltsiumioonide depoo lihasrakkudes Karedapinnalise puhul: - Ribo s o o mi d e s t oi m u b v alku d
Enne kui saab minna piirituseajamise protsessi juurde, tuleb suhkrud tselluloosist ja hemitselluloosist kätte saada. Tselluloosi struktuur on väga sarnane tärklisega, mida on suhteliselt kerge suhkruks lagundada. Erinevus tärklise ja tselluloosi vahel peegeldub vaid ühes keemilises sidemes, mis glükoosimolekule kokku seob. Selle sideme tõttu on kogu tselluloosi struktuur teistsugune. Glükoosimolekulid moodustavad kristallilise struktuuri, mida on ensüümidel raske lagundada. (Karelson & Tõldsepp , 2007) Hemitselluloosi puhul on tegu peaaegu sama probleemiga, sest see seob omavahel tselluloosikiude, mistõttu ei taha pärmiseen hemitselluloosi hästi alkoholiks kääritada. Ligniinist ei ole aga üldse veel võimalik suhkruid praeguse tehnoloogiaga kätte saada. Nende raskuste juures teise põlvkonna biokütus praegu seisabki. Tegelikult aga ei ole praegu teadlastel põhiprobleemiks see ,et ainete lagundamisega ei saada hakkama, vaid see, et
Koduveini tegijad tihitpeale eelistavad pärme mitte kasutada. Pärmi paljunemine Pärmseened sigivad nii suguta kui suguliselt, esimesel juhul toimub kas pungumine või pooldumine, sugulise sigimise korral moodustavad nad askospooreehk kotteoseid. Suhkru kõrvale vajab pärm veel palju erinevaid aineid selleks, et paljuneda ning on väga tundlik keskkonna suhtes. Nii mõnedki suhkrud tuleb konverteerida ensüümidel pärmile sobilikuks. Nende ensüümide tekitamiseks vajab pärm aga vitamiine, mineraalaineid, hapniku, lämmastiku jne. Pärmi paljunemine Pärm paljuneb piisava hapniku juuresolekul kiiresti. Optimaalses keskkonnas võib pärmi populatsioon kahekordistada vähema ajaga kui üks tund. Hapniku vaeguses pärmseen paljuneb aeglaselt aga toodab palju suuremas koguses etüülalkoholi. Pärm vajab uute rakkude loomiseks valku, mille
II VALKUDE INTERAKTSIOONID 1. Ligand, sidumissait, afiinsus, dissotsatsioonikonstant. Ligand on valguga spetsiifiliselt interakteeruv molekul (polüpeptiid või mittevalguline). Ligandi seondumine toob märklaudvalgus esile konformatsioonilisi muutusi. Afiinsus on ligandi (k.a ensüümi) spetsiifilisuse mõõt. (ligandi siduv sait retseptoritel, substraati siduv sait ensüümidel, atiivsait ensüümidel) Dissotsiatsioonikonstant on happe tugevuse kvantitatiivne mõõt. Mida suurem on K a arvväärtus, seda rohkem hape dissotsieerub (laguneb ioonideks), st seda kangem on hape. 2. Ensüümreakstiooni parameetrid Vmax ja Km. Km kineetiline aktiveerimiskonstant, avaldub EnsüümSubstraat kompleksi moodustumise ja lagunemise kiiruskonstantide kaudu: , (M). Km on substraadi kontsentratsioon, mille juures v 0=1/2Vmax
Joonis 2.3.1 Joonis 2.3.2. 2.4. Kvaternaarstruktuur Kvaternaarstruktuuri tekkeks peab valgus olema vähemalt kaks tertsiaarstruktuuriga polüpeptiidahelat ehk subühikut (SU). SU-kuid seovad nõrgad sidemed. SU-lisi valke nimetatakse oligomeerseteks. Kvaternaarstruktuuriga ensüümvalgud on metabolismi võtmeensüümid, kuna nende aktiivsuse regulatsiooni võimalused on kiiremad täpsemad ja efektiivsemad kui kvaternaarstruktuurita ensüümidel. Näiteks hemoglobiin, millest on lähemalt juttu transpordifunktsiooni peatükis. Hemoglobiini struktuurimudel on joonisel 4.3. (Zilmer jt 2001: 51). 6 Joonis 2.4.1. 7 3. VALKUDE STRUKTUURNE KLASSIFIKATSIOON Valke on võimalik tänu nende mitmekesisusele klassifitseerida mitut moodi. Proteiine on võimalik klassifitseerida nii nende päritolu järgi, nende lokalisatsiooni järgi rakus, nende
tugevalt ensüümi külge seotud, kas kovalentselt või paljude nõrkade interaktsioonidega). VALKUDE INTERAKTSIOONID 1. Ligand, sidumissait, afiinuss, dissotsatsioonikonstant Ligand on valguga spetsiifiliselt interakteeruv molekul (polüpeptiid või mittevalguline). Ligandi seondumine toob märklaudvalgus esile konformatsioonilisi muutusi. Afiinsus on ligandi (k.a ensüümi) spetsiifilisuse mõõt. (ligandi siduv sait retseptoritel, substraati siduv sait ensüümidel, atiivsait ensüümidel) Dissotsiatsioonikonstant on happe tugevuse kvantitatiivne mõõt. Mida suurem on Ka arvväärtus, seda rohkem hape dissotsieerub (laguneb ioonideks), st seda kangem on hape. 2. Ensüümreaktsiooni parameetrid Vmax ja Km Vmax – ensüümi teoreetiline maksimaalne töökiirus antud kontsentratsiooni jm tingimuste juures Km – Michaelise konstant; substraadi kontsentratsioon, mille juures ensüümi töökiirus on pool maksimaalsest töökiirusest V max
Ensüümid on biokatalüsaatorid, valgulise olemusega endogeensed bioaktiivsed ühendid. Ensüümid jagatakse kuude klassi: oksüreduktaasid, transferaasid, hüdrolaasid, lüaasid, isomeraasid, ligaasid. Jagatakse ka liht- ja liitensüümideks. Lihtensüümid – lihtvalk ja aminohappejääk; liitensüüm – valguosa(apoensüüm), tagab spetsiifilisuse ja mittevalguosa(kofaktor), stabiliseerimine. Enamjaolt langevad ensüümide funktsioonid kokku valkude omadega!! Ensüümidel on nii VALKUDE kui KATALÜSAATORITE omadused – amfoteersed, denatureeruvad, kristalliseeruvad, kõrgmolekulaarsed. Biokatalüsaatorina määravad biomolekulide muundumiste kiiruse ja suuna organismis, st nende tegevus on organismi talitluste aluseks. Alandavad reaktsiooni aktivatsioonienergiat – energia, mida osakesed peavad saavutama, et muutuda reaktsioonivõimeliseks. Mida väiksem aktivatsioonienergia, seda kiirem reaktsioon.
Ensüümid on biokatalüsaatorid, enamasti valgulise olemusega endogeensed bioaktiivsed ühendid. Ensüümid jagatakse kuude klassi: oksüreduktaasid, transferaasid, hüdrolaasid, lüaasid, isomeraasid, ligaasid. Lihtensüümid lihtvalk ja aminohappejääk; liitensüüm valguosa(apoensüüm), tagab spetsiifilisuse ja mittevalguosa(kofaktor), stabiliseerimine. Enamjaolt langevad ensüümide funktsioonid kokku valkude omadega!! Ensüümidel on nii VALKUDE kui KATALÜSAATORITE omadused amfoteersed, denatureeruvad, kristalliseeruvad, kõrgmolekulaarsed. Biokatalüsaatorina määravad biomolekulide muundumiste kiiruse ja suuna organismis, st nende tegevus on organismi talitluste aluseks. Alandavad reaktsiooni aktivatsioonienergiat energia, mida osakesed peavad saavutama, et muutuda reaktsioonivõimeliseks. Mida väiksem aktivatsioonienergia, seda kiirem reaktsioon
Katalüüsitavate reaktsioonide alusel jaotuvad 6 klassi : 1. oksüdoreduktaasid redoksreaktsioonid 2. transferaasid funktsionaalsete gruppide ülekanne 3. hüdrolaasid hüdrolüüsireaktsioonid 4. lüaasid sideme C-C, C-O, C-N, C-S lõhustumine 5. isomeraasid isomerisatsioonireaktsioonid (molekulisisesed ümberkorraldused) 6. ligaasid sünteesireaktsioonid Omadused Valguliste biokatalüsaatoritena on ensüümidel nii valkude kui ka katalüsaatorite üldomadused. Ensüüm kui valk on - kõrgmolekulaarne ühend - hüdrofiilne amfoteerne polüelektrolüüt - denatureeruv - kristalliseeruv Ensüüm kui katalüsaator - ei muuda reaktsiooni suunda - katalüüüsib termodünaamiliselt võimalikke reaktsioone - ei muuda liikuva tasakaalu seisundit (kiirendavad selle saabumist) - ei lõhustu reaktsiooni käigus - jne
Kuna nahaalune rasvkude on halb soojusjuht, kaitseb see temperatuurimuutuste eest. Samuti kaitseb nahaalune rasvkude organeid mehaaniliste mõjutuste eest. 3. Rasvade üheks ülesandeks on ka vitamiinide transport ja omastamine ning rasvad reguleerivad ka ainevahetust. 9) Nimetage ja selgitage 4 valkude funktsiooni organismis. 1. Ensümaatiline funktsioon seda kannavad ensüümid need on valgud, mis reguleerivad biokeemiliste rektsioonide kiirust. Ensüümidel on kõrge spetsiifilisus. See tähendab, et igat biokeemilist reaktsiooni reguleerib kindel ensüüm. Mõnede ensüümide aktiveerimiseks kasutatakse vitamiine. 2. Ehituslik funktsioon see ilmneb nii rakulisel kui organismilisel tasandil. Kõikide raku organellide ülesehitamiseks on kasutatud valgumolekule. Organismilisel tasandil on valgulise ehitusega juuksed, küüned, karvad. 3
Rakubioloogia Uurib rakkude ehitust ja talitlust ehk elu avaldusi Esineb 4 süsteemi 1. Reproduktiivne süsteem ehk paljunemine, põhineb DNAlt DNA sünteesil. 2. Piiristav süsteem põhineb kestadel ja membraanil 3. Metaboolne süsteem põhineb ensüümidel ja kujutleb endast raku ainevahetust 4. Energeetiline, põhineb ATP-l Struktuurselt 2 rühma 1. Eeltuumsed - prokarüoodid Olulisemad erinevused on tuuma olemasolu puudumine Topeltmembraansed rakustruktuurid puuduvad Erinevus tsütoskleletis 2. Päristuumsed - eukarüoodid Bakterite ehitus Bakterid moodustavadki eeltuumsete rühma sinine - limakapsel roosa - rakukest roheline - rakumembraan, mille sopistused on mesosoomid punane - plasmiidid hall - varuained
6-merkaptopuriin on eelühend 6-merkapto-guanosiinfosfaadi sünteesil, ning inhibeerib mitmeid radu puriin-nukleotiidide sünteesil. Fluorouratsill - arvatakse, et inhibeerib mitmeid ensüüme DNA sünteesil. Ensüümide inhibiitorid inhibeerivad otseselt DNA sünteesil osalevaid ensüüme. Elliptitsiin Amsakriin - topoisomeraaside inhibiitorid. Põhjustavad DNA replikatsiooni ja transkriptsiooni blokeerimist, kuna ei lase vastavatel ensüümidel DNA-d lõigata ja taasühendada, mille tagajärjel rakk sureb. Kemoteraapia. Interkalaarsed agendid Mahutavad end DNA biheeliksi vahele, muutes ahela kuju. Õhukesed ja planaarsed, harilikult aromaatsed või heteroaromaatsed polütsüklid. 6 Proflaviin, mahutub kahe paari vahele. Hiniin ja klorokiin - malaariaravimid, hiniin on kiinapuust eraldatud alkaloid ning klorokiin on selle sünteetiline analoog. Toime põhineb malaariaparasiidi DNA
Chlorella viiruste poolt kodeeritud restriktaaside lõikamissaidid: - Võivad sarnaneda bakteriaalsete restriktaaside saitidele (nt. R.CviAI lõikab GATC järjestust). - Olla unikaalsed (nende puhul pole bakteriaalseid analooge teada). - Asuda ainult ühes ahelas – vetikate viirustele on omased ka järjestus- spetsiifilised nikeerimisensüümid (nt. lõikab Nys1-nikaas DNAd CC ja NY2A- nikaas RAG järjestuse kohalt). Nendel ensüümidel (nukleaasid ja metüültransferaasid) on oluline osa viiruse elutsüklis. Oletatavaks funktsiooniks võib olla: - Endonukleaasid osalevad peremehe DNA degradeerimisel, mis on oluline viiruse replikatsiooniks vajalike substraatide vabastamiseks. Metüül-transferaasid kaitsevad viiruse enese DNAd selle süsteemi rünnaku eest. - Viirused kasutavad restriktsioonisüsteemi kaitseks teise viiruse rünnaku vastu. Eksperimentaalsed andmed toetavad enam esimest võimalust
ribosoomidele ja osavõtt nende lülitumisest sünteesitavatesse polüpeptiidahelatesse RNA kopeerib DNA informatsiooni ja kannab selle tuumast välja ja teda leidub kõikides raku osades. ENSÜÜMID ehk FERMENDID Kiirendajateks on spetsiifilised bioloogilised katalüsaatorid – biokataüsaatorid – ensüümid. Keemiliselt kuuluvad ensüümid valkude hulka. Omadused ◦ Valguliste biokatalüsaatoritena on ensüümidel nii valkude kui ka katalüsaatorite üldomadused. ◦ Ensüüm kui valk on kõrgmolekulaarne ühend,hüdrofiilne amfoteerne polüelektrolüüt, denatureeriv, kristalliseeruv ◦ Ensüüm kui katalüsaator ei muuda reaktsiooni suunda, katalüüüsib termodünaamiliselt võimalikke reaktsioone, ei muuda liikuva tasakaalu seisundit (kiirendavad selle saabumist), ei lõhustu reaktsiooni käigus, jne Katalüüs
koodonil ei ole mitu aminohapet) mittekattuv. Initsiaatorkoodon ehk alguskoodon – AUG Sopp ehk terminaatorkoodon – UGA, UAA, UAG 30. Translatsioon, tRNA ja ribosoomide ehitus Translatsioon – ehk valgusüntees on tsütoplasmas paiknevatel ribosoomidel toimuv valkude tootmise protsess. Valke sünteesitakse aminohapetest. Selleks, et teada, missuguseid aminohappeid tuleb ritta seada, tuleb erinevatel ensüümidel lugeda RNA molekulile kirjutatud koodi, kus igale koodonile vastab üks aminohape. Valgusüntees algab alati initrsaatorkoodoniga. Transplatsiooni etapid: 1. Tuumast tsütoplasmasse sattunud mRNA kinnitub ribosoomile, kus ta jõuab initsaatorkoodonini. Seejärel jääb ta tRNA-d ootama, kes protsessi tõlkima hakkaks. 2. Selle jaoks, et tõlkida mRNA informatsiooni on vajalik tRNA molekulide olemasolu (mRNA-l on koodon, tRNA-l antikoodon)
aktivatsioonienergia alandamine Paljud metabolismi võtmeensüümid omavad peale aktiivtsentri ka allosteerilist ehk regulatoorset tsentrit: · Allosteeriline tsenter on ensüümmolekuli pinnaosa, millega seostub regulaator · Regulaatoriteks on ioonid ja madalmolekulaarsed ühendid · Paljud ravimid on allosteerilised efektorid · Allosteeriline inhibitsioon on pöörduv Aktiivtsenter - seal leiab aset reaktsioon. Osadel ensüümidel on olemas regulatoorne tsenter - reguleerib ensüümi aktiivsust. *Regulatoorne võimsus on vaid ahela esimestel nn. võtmeensüümidel. 4. Iseloomustage mikrotuubuleid järgmistest aspektidest: a) millest nad koosnevad b) milliste rakustruktuuride põhikomponendiks nad on c) mida tähendab mikrotuubulite ---rsus? d) milline on nende roll prokarüootsete / eukarüootsetes rakkudes? Mikrotuubul - päristuumses rakus esinev valguline toruke, mis kuulub mõnede organellide koostisesse
vee korral on 2/3. Kuna vesinikside on väga nõrk, siis temperatuuri tõustes vesiniksidemed järkjärgult katkevad. Vesiniksidemetega on seotud ka polaarsete ühendite hea lahustuvus vees. Suurte molekulide (valgud, ensüümid, RNA, DNA jt) sees tekivad ka molekulisisesed vesiniksidemed. Nendes molekulides on polaarsed rühmad, mis sisaldavad tugevalt elektronegatiivsete elementide aatomeid (S, N, O, P) aga ka vesinikuaatomeid. Molekuliste vesiniksidemete tõttu on valkudel, ensüümidel jne. sekundaarne ja tertsiaalne struktuur. Molekul on kurdunud spiraal ja spiraal omakorda kerasse. ! 2. Elusorganismide termodünaamika, statsionaarne olek, Gibbsi energia muutused elutegevuse käigus. ! Organismide vahetuks energiaallikaks on toiduainete keemiline energia,mida kulutatakse vajalike ainete sünteesiks, mehhaniliseks tööks ning ainete ja laengute ülekandeks. Osa kemilisest energiast hajub soojusena
(fosforüülimine, lipideerimine, glükosüleerimine), isoensüümide hulka ei loeta. Multiensüümsed süsteemid: Multiensüümsed süsteemid koosnevad mitmest erineva katalüütilise aktiivsusega ensüümist. Multiensüümsed süsteemid viivad reeglina läbi üksteisele järgnevate reaktsioonide toimumise. Ühe reaktsiooni produkt on teise reaktsiooni lähteaineks. Multiensüümide jaoks pole EC koodi, nende koostises olevatel ensüümidel on oma EC koodid. Multiensüümsed süsteemid jagunevad multiensüümseteks kompleksideks (koosnevad mitmest erineva katalüütilise aktiivsusega polüpeptiidahelast) ja multiensüümseteks polüpeptiidideks (Koosnevad ühest polüpeptiidahelast. See polüpeptiid moodustab mitu erineva katalüütilise aktiivsusega tsentrit). Multiensüümsete komplekside esindajad: püruvaadi dehüdrogenaasne kompleks (3
49-50). Kvaternaarstruktuuri tekkeks peab valgus olema vähemalt kaks tertsiaarstruktuuriga polüpeptiidahelat ehk subühikut (SU). SU-kuid seovad nõrgad sidemed. SU-lisi valke nimetatakse oligomeerseteks. Kvaternaarstruktuuriga ensüümvalgud on metabolismi võtmeensüümid, kuna nende aktiivsuse regulatsiooni võimalused on kiiremad, täpsemad ja efektiivsemad kui kvaternaarstruktuurita ensüümidel, näiteks hemoglobiin (Ibid : 51). 1.1.4. Valkude struktuurne klassifikatsioon Valke on võimalik tänu nende mitmekesisusele klassifitseerida mitut moodi. Proteiine on võimalik klassifitseerida nii nende päritolu järgi, nende lokalisatsiooni järgi rakus, nende funktsioonide järgi ja struktuuri järgi. See peatükk käsitleb kõige enamlevinumat ehk struktuuri järgi klassifitseerimist. Struktuurne klassifikatsioon jagab valgud lihtvalkudeks ja liitvalkudeks
vastavaid tRNA molekule, st. et iga aminoatsüül-tRNA süntetaas seob omavahel kokku ühe aminohappe ja sellele vastava tRNA. Igale aminohappele vastab rakus aga üks kuni neli erinevat tRNA molekuli. Valgu süntees toimub vesikeskkonnas. 31. Ribosüümid. 1980. aastal uuris T.Cech alglooma DNA-struktuuri ja avastas ribosüümid. Ribosüüm koosneb ribonukleiinhappest ja ensüümist. Need on RNA ensüümid. Esimestel avastatud RNA ensüümidel oli katkilõikamise võime(RNA ahela?). Hiljem avastati, et neil on ka sünteesimisvõime. Cech sõnastas RNA word', mis püüdis sõnastada elu teket maal. 32. Geen- ja kromosoommutatsioonid. Geenmutatsioon- hälve on mõnes nukleotiidis geeni sees. Nukleotiidid on rplikatsioonil: kaduma läinud; juurde tulnud; asendunud teise nukleotiidiga. Ei ole kahjulikud kuni selleni, millal mutatsioonid kuhjuvad ühte piirkonda. Selle tulemusena võib tekkida suhkruhaigus.
Ensüümid on bioloogilised katalüsaatorid, mille peamiseks ülesandeks elusorganismis on keemiliste reaktsioonide kiirendamine. Keemiliselt põhistruktuurilt kuuluvad ensüümid valkude hulka. Tulenevalt nende keemilisest loomusest on ensüümidele iseloomulikud kõik peamised valkude üldomadused (suur molekulkaal, hüdrofiilsus, kolloidlahuste moodustamine, käitumine lahustes amforteersete elektrolüütidena, denatureerumine füüsikaliste ja keemiliste mõjutuste toimel jne). Ensüümidel on võime keemiliste reaktsioonide kiirust suurendada miljoneid kordi kuid ükski ensüüm ei saa käivitada termodünaamiliselt võimatud protsessi, nende toime piirdub vaid võimalike reaktsioonide kiiruse suurendamisega. 2. Aktivatsioonienergia alandamine kui ensüümide toimimise põhiline printsiip: Keemilised reaktsioonid ei käivitu iseenesest, selleks on vaja reageerivate ainete osakesi nö ergastada, muuta nad reaktsioonivõimelisteks. Energiat, mis selleks kulub, nimetataksegi
Viiruste jaotus: 1) Nukleiinhappe järgi · DNA rõugeviirus, herpesviirus, papilloomi viirus · RNA gripp, HIV, marutõbi 2) Tõvestavast objektist: · Bakteriviirus · Seen, taim, loom Rakubioloogia ...uurib rakkude ehitust ja talitlust ehk rakkude eluavaldusi. Kõikides rakkudes esineb 4 süsteemi: 1) Reproduktsiivne ehk paljunemine 2) Piiristav põhineb kestadel ja membraanil 3) Metaboolne põhineb ensüümidel 4) Energeetiline (põhineb ATP-l) Struktuuri tasemelt jagunevad kõik rakud: 1) Eeltuumsed ehk prokarüoodid 2) Päristuumsed ehk eükarüoodid Olulisemad erinevused: - Tuuma olemasolu puudumine - Topeltmembraansed rakustruktuurid - Tsütoskeletis (päristuumsetes on, eeltuumsetes mitte) Bakterite ehitus (bakterid moodustavadki eeltuumsete rühma): Limakapsel Esineb osadel bakteritel. Esineb sõltuvalt keskkonnatingimustest. Ülesanded: 1) Säilitada niiskust
Veelgi keerulisem probleem on valgu funktsiooni ennustamine järjestuse alusel. See on küsimus struktuuri ja funktsiooni vahekorrast. Valkude puhul oleme paraku struktuuri ja funktsiooni seoste mõistmisel üksikute valkude kirjeldamise tasemel. Küsimusele, millised on valkude struktuuri ja funktsiooni vahelise sõltuvuse üldised printsiibid ja kas neid üldse olemas on, ei ole praeguse teadmiste taseme juures veel võimalik täpselt vastata. On küll selge, et valgulistel ensüümidel on eraldi struktuurne domään ensümaatilise reaktsiooni läbiviimiseks - aktiivtsenter. Teades ainult valgu aminohappelist järjestust on aktiivtsentri asukohta valgus ja selle poolt katalüüsitavat reaktsiooni seni võimalik ennustada vaid homoloogia põhjal. I 1.a.Valgu struktuuri tekkimine sünteesi käigus Valgud sünteesitakse vastavalt mRNA programmile ribosoomides. Enamusel valkudest tekib funktsionaalne struktuur juba sünteesi käigus ja see protsess toimub väga kiiresti
- toit viibib maos 3-4 tundi Kaksteistsõrmiksool põhiline osa seedimisest: - valkude ja süsivesikute lõhustumine - kõhunäärmenõre muudab soole leskkonna neutraalseks - sapp muudab toidurasvad väikesteks tilgakesteks, et ensüümidel oleks rasva kergem lõhustada - algab rasvade lõhustumine lipaasi toimel Peensool valkude, rasvade ja süsivesikute lõplik lõhustumine: - toitained imenduvad läbi soolehattude seinte vere- ja lümfisoontesse: süsivesikute ja valkude koostisosad,
temperatuurist. Konstantse ensüümi kontsentratsiooni juures sõltub ensüümreaktsiooni kiirus substraadi kontsentratsioonist hüperboolselt: Madala substraadi kontsentratsiooni juures suureneb kiirus lineaarselt, korgemate substraadi kontsentratsioonide juures muutub kiirus jarjest vaiksemaks V0 = Vmax [S] / Km + [S] Temperatuur, mille juures ensüümreaktsiooni kiirus on maksimaalne, on reaktsiooni temperatuurioptimum(imetajate ensüümidel vahemikus 37..43C) · Optimumist kõrgemad temperatuuris denatureerivad ensüümvalgu, madalamatel aga langeb reaktsioonikiirus. · Temperatuuri toimet ensüümreaktsioonide kiirusele tuleb arvestada - Palavik tõstab ensüümreaktsiooni kiirust 20..30%,st suureneb biomolekulide ja energia kulu organismis. - Hüpotermiat. Jahutamine alandab ensüümreaktsioonide kiirust. Vähendab aine- ja energiakulu ning pikeneb rakkude eluvõime ekstreemtingimustes
kuumutamisel õhus kattub vask musta värvusega vask(II)oksiidi kihiga, kuivas õhus on vask püsiv diamagnetiline Keemilised omadused väheaktiivne metall Ei reageeri lahjendatud hapetega Reageerib HNO3 ja kontsentreeritud H2SO4’ga. Vask looduses bioelement, mis aitab ensüümidel rakkudes teostada energiaülekandeid täiskasvanud inimene vajab ca 1,2mg vaske, liigsetes kogustes on mürgine VASESULAMID Põhilised vasesulamid Pronks - vase sulam tina, plii, alumiiniumi ja teiste elementidega. Pronksid jagunevad tinapronksideks ja tinavabadeks pronksideks. Pronksid töötlemisviisi järgi jaotatakse survega töödeldavateks ja valupronksideks.
b) vähandada · koostoime teiste ensüümidega moodustavad koos ainevahetuse raja. · Mõjutatavus teiste faktorite poolt. Näiteks mõjutatavus vitamiinide ja hormoonidest. Jaotus: koostise, ehituse alusel Koostise alusel 1. lihtensüümid, ainult valgu baasil 2. liitensüümid, valk+mittevalguline osa a) mittevalguline osa võib olla anorgaaniline metalliioon. b) Orgaaniline osa mõni vitamiin, mõni nukleotiid. Ehituse alusel 1. kõikidel ensüümidel on a)üldvalguline osa b)üldvalguline osa 2. osadel ensüümidelc)regulatoorne tsenter 3. reaktsiooni tüüpi. Näiteks sünteesivad ensüümid lahustavad, lõhustavad ensüüme ensüüm reaktsioon näide: [E] + [S] [ES] [E] + [P] E ensüüm S lähteaine(d) ES kompleks P saadus(ed) Ensüüm reaktsioone mõjutavad tegurid: 1. lähteaine saadavus/hulk 2. ensüümi hulk ( kui on ensüümi vähe, siis rekts. jääb toppama). 3
mittevalglisest osast A) anorgaaniline- metalliioon B) orgaaniline vitamiin. 18 Ensüümi ehitus: 1.) üldvalguline osa, mille ülesandeks on seostuda lähteainega. 2.) aktiivtsenter (väike osa, kus toimub reaktsioon), 3.) regulatoorne tsenter (saab aktiivsust suhteliselt kergelt reguleerida). Ensüümreaktsiooni mõjutavad tegurid: 1.) lähteaine hulk (nt kui seedekulglas toitu pole, ei ole ensüümidel midagi lagundada). Lähteainet liiga palju siis võtab ka aega. 2.) Ensüümreaktsioon sõltub ensüümihulgast, vanemal inimesel vähem ensüümi. 3.) Ensüümreaktsiooni kiirust mõjutab temperatuur. 4.) keskkonna pH- 1. Maos toimiv pepsiin (ph optimum 1,5-2,5), veres toimivad ensüümid pH 7,3-7,4. 5. Ensüümide aktivaatorid- lähteaine ja inhibiitoriks produkt. Nii aktivaatorid kui inhibiitorid võivad olla ravimid. Ensüümide aktiivsuse muutmine
eluiga on pikem) --------------- Ensüümid: ensüümid on liit või lihtvalgud, mis viivad organismis läbi biokeemilisi reaktsioone. *lihtensüüm koosneb vaid AH jääkidest. *Liitensüüm koosneb valgulisest ja mittevalgulisest osast. Mittevalguline osa jaguneb : a) orgaaniline(vitamiinid) b) anorgaaniline metalliioon (Zn, Cu) Ensüümide ehitus : 1)Üldvalguline osa - vastutab õigete lähteainete lähenemise eest. 2)Aktiivtsenter - seal leiab aset reaktsioon. 3)Osadel ensüümidel on olemas regulatoorne tsenter - reguleerib ensüümi aktiivsust. *Regulatoorne võimsus on vaid ahela esimestel nn. võtmeensüümidel. [E] + [S] <-> [ES] <-> [E] + [P] E = ensüüm S = Substraat ES = ensüüm-substraat kompleks P = produkt [] = Näitab, ainet on teatud kindel hulk <-> = näitab reaktsiooni pöördumist. *Ensüümi kui katalüsaatori rolli tõestab see, et ensüüm küll osaleb reaktsioonis, kuid taastub selle lõppedes. NB! Ensüümid muudavad reaktsioonide kiirust.
Mitteproduktiivne seostumine (konkurentse skeemi analoog) Üks ja sama substraat omab inhibitoorset efekti. Substraat saab seonduda ensüümile kahte moodi: produktiivselt ja mitteproduktiivselt. Mitteproduktiivsel rajal moodustub tupikkompleks, mis katalüütilist reaktsiooni ei läbi. Kui tegemist ensüümiga, mille substraadiks polümeer ja kasutame kunstlikku mudelsubstraati, siis on see oodatav. Polümeeridel opereerivatel ensüümidel on tunnuseks see, et Hamburger ehk ensüüm, millel on 6 monomeeri seostumiskohta, reaktsiooni toimumiskohast (paremal kaks, vasakul 4) moodustub dimeer ja ülejäänud polümeer jääb kinni. Kui võtta mudelsubstraat 3 monomeeriga (kromofoor on otsas, ntx nitrofenüülrühm), siis produktiivne kompleks on selline, et kaks monomeeri vasakul poole aktiivsaiti ja kromofoor on teisel pool. Kui mitteproduktiivne seostumine,
Fosforüülrühm pärineb PEP-ilt ja kantakse üle proteiini kinaasi Ensüüm I (EI) ning fosfoaktseptorvalkude HPr (Histidine Protein) ja Ensüüm II (EII) abil. EI ja HPr on kõigi PTS-de puhul ühised, EII on substraadile spetsiifiline. EII-l on identifitseeritud 3 autonoomset domääni. Hüdrofiilne domään IIA (varem tuntud ka nimetuse all EIII või III) sisaldab esimest fosforüleerimise saiti (P~His). Hüdrofiilne domään IIB sisaldab teist fosforüleerimise saiti (P~Cys, mõnedel ensüümidel ka P~His). Membraanseoseline hüdrofoobne transporterdomään IIC võib osade substraatide puhul (näiteks mannoos) jaotuda kaheks domääniks IIC ja IID. Fosforüülrühma ülekandmine PEP-ilt substraadile toimub järjekorras PEP EI HPr IIA IIB IIC-ga (või IIC ja IID-ga) seondunud substraat. Võrreldes fosforüleerimata substraadiga toimub fosforüleeritud substraadi transport rakku tunduvalt efektiivsemalt. Metabolismi lõpp-produktide rakust väljutamine
järjestused. DNA polümeraasid Bakteril E. coli on leitud 5 DNA polümeraasi DNA polümeraasid I, II ja III ning hiljem polümeraasid IV ja V. Polümeraasid I ja II osalevad DNA vigade parandusel (reparatsioonil), DNA polümeraas III on põhiline DNA replikatsiooni ensüüm. DNA polümeraasid IV (DinB) ja V (UmuD´ 2C) on seotud vigaderohke DNA sünteesiga olukorras, kus DNA polümeraasi III poolt läbiviidav replikatsioon on blokeerunud DNA kahjustuste tõttu. Nendel ensüümidel puudub vigu korrigeeruv (proof reading) aktiivsus. Eukarüootsetes rakkudes on samuti mitmeid DNA polümeraase. Imetaja rakkudes on tuntumad 5 erinevat polümeraasi: , , , , ja . ja töötavad koos ning on seotud tuuma DNA replikatsiooniga ning mitokondriaalse DNA replikatsiooniga. ja osalevad tuuma DNA reparatsioonil. E. coli DNA polümeraas I Esimene DNA in vitro süntees viidi läbi 1957. a. Arthur Kornbergi laboris, kasutades E. coli DNA polümeraasi I
Molekulaarbioloogia Molekulaarbioloogia – tegeleb päriliku info kodeerimise, säilitamise ja ülekande mehhanismi uurimisega, samuti päriliku info realiseerumise molekulaarsete mehhanismidega (kuidas info geenides määrab elusorganismi ehituse ja tema funktsioneerimise. Uurib füüsikalis-keemiliste struktuuride ja biokeemilis-füsioloogiliste funktsioonide vastavust. Teadussuund hakkas arenema pärast makromolekulide ruumilise struktuuri kindlakstegemist (DNA 3-ruumiline struktuur). Molekulaarbioloogia dimensioon – 1 A – 300 A (üle 500 – rakubioloogia, alla 1 - biofüüsika) 1 A (ongström) = 10 -10 m 1nm = 10 A 2-ahelalise DNA läbimõõt – 20 A kovalentne side – 1,5 A globulaarse valgu d – 50 A dsDNA (double stranded) d – 50 A ribosoomide, valgumolekulide d – 200-300 A DNA aluspaaride vahe – 3,4 A vesiniksideme pikkus – 3 A nukleosoom – 60x110x110 A bakteri ribosoom – 200x200x230 A tuumapoorid – 120x120x75 A bakteriaalne RNA polümeraas – 90x90x...
järjestused. DNA polümeraasid Bakteril E. coli on leitud 5 DNA polümeraasi DNA polümeraasid I, II ja III ning hiljem polümeraasid IV ja V. Polümeraasid I ja II osalevad DNA vigade parandusel (reparatsioonil), DNA polümeraas III on põhiline DNA replikatsiooni ensüüm. DNA polümeraasid IV (DinB) ja V (UmuD´2C) on seotud vigaderohke DNA sünteesiga olukorras, kus DNA polümeraasi III poolt läbiviidav replikatsioon on blokeerunud DNA kahjustuste tõttu. Nendel ensüümidel puudub vigu korrigeeruv (proof reading) aktiivsus. Eukarüootsetes rakkudes on samuti mitmeid DNA polümeraase. Imetaja rakkudes on tuntumad 5 erinevat polümeraasi: , , , , ja . ja töötavad koos ning on seotud tuuma DNA replikatsiooniga ning mitokondriaalse DNA replikatsiooniga. ja osalevad tuuma DNA reparatsioonil. E. coli DNA polümeraas I Esimene DNA in vitro süntees viidi läbi 1957. a. Arthur Kornbergi laboris, kasutades E. coli DNA polümeraasi I
annaabi.ee 
Sisene Facebook'ga
Sisene Google'ga
Sisene LinkedIn'ga
