Leidsid 33 sarnast õppematerjali, mis on seotud failiga "Glükolüüs". Need materjalid aitavad sul teemat sügavamalt mõista.
reaktsioon, glükoos, kinaas, glükolüüs, ensüüm, fosfaadi, glükokinaas, oksüdatsioon, monosahhariidid, fruktoos, amülaas, püruvaat, produkti, isomeraas, glükogeen, seeditav, oksüdatsioonil, esmalt, glükoositase, hingamisahela, suus, spetsiifilised, sülje, konverteerimine, summaarselt, koed, koosseisus, fosfofruktokinaas, reguleeritudToimub UV kiirguse ja välgu kaasabil maa atmosfääris. Eluslooduses on lämmastikku fikseerima võimelised vähesed mikroorganismid, kes redutseerivad elementaarse lämmastiku ammooniumiks. Mõned sellistest bakteritest on vabalt elavad, paljud on aga taimede, eelkõige liblikõieliste taimede, sümbiondid. Valdav enamus organisme on võimeline omastama lämmastikku NH 4+ vormis. Summaarne reaktsioon N2 + 10H+ + 8e- + 16ATP Z 2NH4+ + 16ADP + 16 Pi + H2 2. Kirjeldage reaktsiooni, mida katalüüsib nitrogenaasi kompleks, pöörates tähelepanu üldisele stöhhiomeetriale ning energia tarbimisele. Selgitage, millised on reduktaasi ja nitrogenaasi biokeemilised funktsioonid. Nitrogenaas katalüüsib õhulämmastiku fikseerimist. Koosneb dinitrogenaasist ja dinitrogenaasi reduktaasist. Taandab õhus sisalduva N2 ammooniumiks
GLÜKOLÜÜS 1. Mõisted. Glükolüüs on ensümaatiliste reaktsioonide ahel, mille käigus glükoos muudetakse püruvaadiks. a) Lähtesubstraat/substraadid - glükoos. Toidust saadavad süsivesinikud: - Tärklis ja glükogeen: hüdrolüüsitakse glükoosiks amüloosi abil suus. - Disahhariidid (maltoos, sahharoos, laktoos): hüdrolüüsitakse monosahhariidideks. Maltoos + H2O 2 glükoos (maltaas) Sahharoos + H2O glükoos + fruktoos (sahharaas invertaas) Laktoos + H2O galaktoos + glükoos (laktaas) b) Reaktsioonide toimumise koht rakus punased verelibled, rasvkoes, närvikoes, lihaskoes, maks. Toimub raku tsütoplasmas. c) Protsessi aeroobsus/anaeroobsus hapnikut tarbiv / mitte tarbiv. Anaeroobsetes rakkudes on glükolüüs ainus ATPd tootev rada. Aeroobsetes rakkudes esimene etapp süsivesikute oksüdatsioonil.
mõjul samuti glütseeraldehüüd-3-fosfaadiks ning glükolüüsi rada jätkub kahe identse rajana. Siis glütseeraldehüüd-3-fosfaat oksüdeeritakse glütseeraldehüüd-3-fosfaadi dehüdrogenaasi poolt 1,3- bisfosfoglütseraadiks. Selles reaktsioonis osaleb koensüümina NAD+, mis redutseeritakse NADH+H+. Seejärel kantakse 1,3-bisfosfoglütseraadilt fosfoglütseraadi kinaasi toimel üks fosfaatrühm üle ADP-le, mille tulemusena tekib ATP ja 3-fosfoglütseraat. Sellega on reaktsioon energeetiliselt tasakaalustunud (kulutatud on 2 molekuli ATP-d ja sünteesitud samuti 2 molekuli ATP-d). See fosfaatrühm kantakse fosfoglütseraadi kinaasi toimel üle teisele süsinikule, tekib 2-fosfoglütseraat, millest enolaasi toimel saadakse fosfoenoolpüruvaat. Sellest võtab püruvaadi kinaas ära fosfaatrühma, mille ta seob ADP-ga (tekib ATP) ning fosfoenoolpüruvaadist saab lihtsalt püruvaat. Püruvaat redutseeritakse laktaadiks laktaadi dehüdrogenaasi abil ning samal
c) Polüsahhariid - liitsuhkrud. Lihtsuhkrute polümeerid, mis koosnevad sadadest kuni tuhandetest kovalentselt glükosiidsidemega seotud monosahhariidi jääkidest. Jaotatakse kaheks: homopolüsahhariidid - koosnevad ühe monosahhariidi jääkidest; heteropolüsahhariidid - koosnevad erinevate monosahhariidide või nende derivaatide molekulide jääkidest. d) Furanoos; püranoos - heterotsükkel, millena esinevad viit ja enamat süsiniku aatomit sisaldavad monosahhariidid vesilahustes. püranoos furanoos f) Redutseeriv suhkur - oligosahhariidid, millel on vaba hemiatsetaalrühm ja kõik monosahhariidid. g) Kiraalne tsenter - (tetraeedriline süsinik) millel on kõik sidemed erinevate aatomrühmadega. h) Enantiomeerid - stereoisomeeride paar, mis on teineteise peegelpildid. i) Diastereoisomeerid - stereoisomeeride paar, millel on vastupidised konfiguretsioonid ühes või mitmes kiraalses tsentris, kuid mitte kõigis
Katabolism • Ehk dissimilatsioon • Organismis toimuvad muundumisprotsessid (makrotoitainete ja –biomolekulide lõhustumine monomeerideks – ehitusüksusteks), mille käigus salvestatakse (nt. ATP) või vabaneb soojusena metaboolset energiat ning saadakse anabolismi lähtesubstraadid • Jääkainete eemaldamine organismist Katabolismi etapid • Makrotoitainete lõhustumine monomeerideks • Monomeeride muutmine metaboolse raja võtmeühenditeks (metaboliidid) • Metaboliitide oksüdatsioon Anabolism ja katabolism • Toitumisjärgselt on aktiivsed rajad: • glükolüüs, • glükogeeni süntees • lipogenees • valkude süntees, kudede uuendamine Ehk üleliigse metaboolse kütuse säilitamine varuainetena • Mittetoitumise (mis algab juba mõne tunni möödumised peale toitumist) faasis on aktiivsed • glükogeeni lõhustamine (miks glükogeen on väga palju hargnenud? Milliste kudede rakkudes glükogeen deponeeritakse?) • lipiidide varu
Glükolüüs Püruvaadi transformatsioonid 1. Defineerige mõistet ,,glükolüüs" ja iseloomustage glükolüüsi järgmistest aspektidest: Glükolüüs : · Ensümaatiliste reaktsioonide ahel, mille käigus glükoos muudetakse püruvaadiks · Raku tsütoplasmas kulgev universaalne ainevahetusrada · Anaeroobsetes rakkudes ainus ATP-d tootev rada · Aeroobsetes rakkudes esimene etapp süsivesikute oksüdatsioonil a) lähtesubstraat / substraadid - glükoos b) millises raku kompartmendis reaktsioonid toimuvad - tsütoplasmas c) protsess on aeroobne / anaeroobne - hapniku defitsiidi korral toimub anaeroobne glükolüüs ja
tsitraaditsükli erinevatest etappidest ja annavad 18 ATP-d. Lisaks saadakse tsitraaditsüklis suktsinaadi konverteerumisel fumaraadiks 2 FADH2 molekuli, millest saab 4 ATP molekuli. Kokku ongi glükoosi aeroobse lõhustumise energia saagis 38 ATP-d. 2. Kirjeldage nii üksikasjalikult kui saate glükolüüsi. Glükolüüs on glükoosi osaline või lõplik oksüdatiivse lõhustumine, mille jooksul organism konverteerib glükoosis oleva energia endlae sobivasse vormi: ATP või NADH. Glükolüüs on üksikreaktsioonide jada. Glükoosi osaline lõhustumine toimub hapniku defitsiidi tingimustes nt. intensiivselt töötavates lihasrakkudes, erütrotsüütides. See toimub tsütoplasmas ja tekib laktaat. Glükoosi lõplik lõhustumine toimub hapniku juuresolekul. Tekivad CO 2 ja H2O ning see toimub mitokondrites tsitraaditsükli vahendusel. Glükoosi lõhustumise etapid: I Glükoosi aktiveerimine fosforüleerimise teel. Süneesitakse glükoos-6-fosfaat ensüümi heksoosi kinaas vahendusel.
maksimaalset väärtust. Kuidas on võimalik elu eksisteerimine ilma eeltooduga vastuollu minemist? Elu Maal ei ole isoleeritud süsteem; lisaenergiat ammutatakse Päikeselt. 9. Kuidas on vabaenergia muutus seotud muutusega entalpias ja entroopias (valem, ühikud)? dG=dH dST, kus d tähistab deltat e muutust. 10. Kuidas on vabaenergia muutus seotud reaktsioonist osavõtvate ainete kontsentratsioonidega (valem, ühikud)? Glükoos + ATP Glc 6fosfaat + ADP 11. Milline on isevoolulise reaktsiooni G märk? Isevoolulised protsessid kulgevad Gibbsi energia vähenemise suunas, G< 0. 12. Reaktsioon: glütseeraldehüüdfosfaat dihüdroksüatsetoonfosfaat on jõudnud tasakaalu. Milline on reaktsiooni G märk sellel hetkel? G=0 13. Kas tasakaaluolekus on reeglina suurem pärisuunalise või vastassuunalise reaktsiooni kiirus? Tasakaaluolekus ei ole soodustatud ei pärisuunaline ega vastassuunaline reaktsioon. G=0 14
Glükoosi aktiveerimine Keemiliselt inertse Glc fosforüülimine Glc-6-P-iks Glükoosi põhimetaboolsed rajad Anaeroobse glükolüüsi põhiskeem ( Glc+2 ADP+2 Pi -> 2 laktaat+ 2 ATP+ 2H++ 2 H2O) Anaeroobse glükolüüsi protsess I osa (võtmeensüüm allosteeriline fosfofruktoosi kinaas-1) Glc-i aktiveerimine Glc-6-P-iks (Mg2+- heksoosi kinaas) Glc-6-P-i muundumine Fru-6-P-iks ( Mg2+-fosfoglükoosi kinaas) Fru-6-P muundumine Fru-1,6-P-iks (Mg2+ -fosfofruktoosi kinaas, ATP defosforüleerimine ADP-diks) Fru-1,6-P-i lõhkumine GAP- iks ja DAP-ks ( aldolaas A) DAP-i muundumine GAP-iks (trioosfosfaadi isomeraas) II osa ( metaboolse energia salvestamise faas) 2 GAP-i oksüdeerimine 1,3-BPG- iks ( NAD-GAP dehüdrogenaas) 1,3-BPG-i defosforüleerimine 1-BPG-iks (Mg2+- fosfoglütseraadi kinaas, 2 ADP fosforüleerimine ATP-ks) 1-BPG-i fosforüleerimine BPG-iks (Mg2+-K+ fosfoglütseraadi mutaas) PEP-i muundumine Pyr-iks ( püruvaadi kinaas)
molekulaarsed ja rakk-rakk äratundmismehhanismid. Süsivesikute multifunktsionaalsus põhineb struktuuri iseärasustel: asümmeetriliste tsentrite olemasolu; esinemine nii lineaarses kui tsüklilises vormis; võime moodustada polümeere glükosiidsidemete abil; võime moodustada palju vesiniksidemeid nii keskkonna kui naabermolekulidega. Nomenklatuur: Monosahhariidid e monoosid. Lihtsuhkrud, ei saa lõhustada lihtsamateks suhkruteks (C aatomeid 3...7) C-aatomite arvu järgi: trioosid (C3); tetroosid (C4); pentoosid (C5); heksoosid (C6) jne. Heksoosid on looduses levinuimad. Funktsionaalse rühma järgi: Aldoosid sisaldavad aldehüüdrühma (nimetused lõpevad oos) Ketoosid sisaldavad ketorühma
tsitraadi tsüklisse. *Lõplik lõhustumine toimub hapniku juuresolekul. Toimub mitokondrites tsitraaditsükli vahendusel. Tekib Co2 ja H2O. See ei ole spetsiifiline ainult glükoosile. 1 glükoosi molekulist saab 2 püruvaadi molekuli. Hapniku juures olekul saab sellest CO2 ja H2O. Hapniku puudumisel laktaat. Laktaadist lahti saamiseks on vaja see transportida maksa, kus tehakse sellest uuesti püruvaat ja saadetakse uuesti lihastesse. C6H1206 glükoos. Selle poolestamieks, et saada püruvaat on vaja täpselt 10 reaktsiooni. 1. 4.ja 10. On pöördumatud reaktsioonid. Hapnku juures olekul ei redutseeru püruvaat laktaadiks kuna redutseerimiseks vajalik NADH eimineeritakse hingamisaehelas. Püruvaa difundeerub mitokondrsse, kus toimub lõplik oksüdatsioon üle atsetüül-CoA. Glükoüüsi regulatioon Fosfofruktosi kinaas: kinaasi aktiivsus limiteerb kogu raja kiirust. Kinaas allosteerilised inhbiitord on ATP , tsitraat ja H+ ioonid
väärtust. Kuidas on võimalik elu eksisteerimine ilma eeltooduga vastuollu minemist? Elu Maal ei ole isoleeritud süsteem; lisaenergiat ammutatakse Päikeselt. 9. Kuidas on vabaenergia muutus seotud muutusega entalpias ja entroopias (valem, ühikud)? dG=dHdST, kus d tähistab deltat e muutust. 10. Kuidas on vabaenergia muutus seotud reaktsioonist osavõtvate ainete kontsentratsioonidega (valem, ühikud)? Glükoos + ATP Glc6fosfaat + ADP (võivad olla erinevad reaktsioonid) G = Gº + RT ln ([produktid]/[lähteained]) Vabaenergia ühikJ 11. Milline on isevoolulise reaktsiooni G märk? Isevoolulised protsessid kulgevad Gibbsi energia vähenemise suunas, G< 0. 12. Reaktsioon: glütseeraldehüüdfosfaat dihüdroksüatsetoonfosfaat on jõudnud tasakaalu. Milline on reaktsiooni G märk sellel hetkel? (võivad olla erinevad reaktsioonid) G=0 13
Bioelemendid: O, H, C, N, P, S. Moodustavad 99% kõikidest aatomitest inimkehas. Elemendid on molekulide tekitamiseks sobivad, sest moodustavad kovalentseid sidemeid elektronpaaride jagamisega. Biomolekulid: Valgud (ehk proteiinid, hargnemata biopolümeerid, koosnevad 20 aminohappest, moodustavad ensüümid (lipaas),retseptorid(insuliini retseptor); Nukleiinhapped (hargnemata biopolümeerid, monomeerideks nukleotiidid (dna, rna)); Süsivesikud (ehk karbohüdraadid, monomeerideks monosahhariidid, nendest tekivad polüsahhariidid mis on seotud glükosiidsidemetega; olulised energiaallikad, osalevad ka rakk-rakk äratundmisprotsessides); Lipiidid (ei moodusta polümeere!; võimelised moodustama suuri struktuure, kuid monomeerid on ühendatud nõrkade jõududega; oluline roll energiaallikana, signaalmolekulidena). Biopolümeer valgud, nukleiinhapped, süsivesikud. 2. Sidemed biomolekulides kovalentse sideme parameetrid, sidemeenergia. Nõrgad
METABOLISMI PÕHIMÕISTED Metabolism = ainevahetus kõigi elusrakus kulgevate keemiliste reaktsioonide võrk Katabolism keerulise ehitusega ühendite lagundamisega (degradatsiooniga) seotud reaktsioonide kogum Anabolism raku makromolekulide sünteesiga seotud reaktsioonide kogum Vahemetabolism ainevahetusreaktsioonid, milles osalevad (intermediaarne metabolism) väikesed molekulid (nn. intermediaadid) Metaboliidid raku ainevahetuses osalevad ained Metaboolsed rajad järjestikuste ensüüm reaktsioonide ahelad; ühe lõppprodukt on substraadiks järgmises reaktsioonis Metaboolsed rajad on paljuastmelised · Lineaarsed · Hargnenud · Tsüklilised METABOLISM KULGEB ÜKSIKUTE, KONTROLLITUD ASTMETENA Glükoosi kontrollimatul lagundamisel vabaneks korraga suur hulk energiat. Paljuastmelises ensümaatilises protsessis on vabanevad energiahulgad väikesed (mitte üle 60 kJ/mol) ja ülekanne
2. Kirjutage ensüümireaktsiooni algkiiruse võrrand (Michaelis-Menten'I võrrand) ja iseloomustage selles olevaid tegureid. Arvutage, millega võrdub suhe v/Vmax, kui substraadi kontsentratsion ületab 8-kordselt Km väärtust. v= Kui [S] = Km, siis v = Vmax/ 2. o Vmax = k2 [ET], (M s-1) o Km= , (M) · Vmax on ensüümi iseloomustav konstant · Vmax on teoreetiline maksimaalne reaktsioonikiirus, millist reaktsioon mitte kunagi ei saavuta · Vmax saavutamiseks peaksid kõik ensüümi molekulid olema seotud substraadiga, st [ES] = [ET]. · Km on konstant, mis avaldatav ES kompleksi moodustamise ja lagunemise kiiruskonstantide kaudu. · Kmon substraadi kontsentratsioon, mille juures v0 = ½ Vmax · Km arvväärtus on ES kompleksi tugevuse väljendaja. · Kui [S] on madal, siis kiiruse võrrand on S suhtes 1. järku
33. Energeetiliste protsesside spetsiifika loomoeganismis, makroergilised ühendid 34. Sahhariidide ainevahetuse üldiseloomustus. Sahhariidide seedimine ja imendumine. Sahhariidide tähtsus toitumisel. · Süsivesikute metabolism peab rahuldama üle poole (50-60%) organismi energiavajadusest. · Süsivesikute metabolism tagab veresuhkru (glükoosi) taseme hoidmise normi piirides. · Mõnede kudede, organite jaoks on tavaolukorras glükoos ainsaks sisuliseks energiasubstraadiks. · Häired süsivesikute metabolismis avalduvad mitmesuguste haiguste kujul. Nii on glükoosi metabolismi defektid põhialuseks kahele üldisele metaboolsele haigusele: suhkurtõbi ja rasvumine. Need on aga tihedalt seotud terve rea tõsiste meditsiiniliste probleemidega nagu ateroskleroos, kõrgvererõhktõbi, retinopaatia, neeruhaigused, kasvajad jt. Sahhariidide seedimine: 1 1
Protsessi käigus vajatakse energiat ja ainet. (nt fotosüntees on anaboolne prots.) Anabolismi ei saa toimuda ilma katabolismita, mis varustab anabolismiprotsesse energiaga. Energiat kulutab ka bakteri liikumine, ainete transport rakku jne. Põhiliseks bioloogiliselt kasutatava energia kandjaks rakus on ATP. ATP sisaldab 2 makroergilist sidet. 8 ATP süntees AcCoA arvel: Atsetüül-S-CoA + H2O + ADP + Pi atsetaat + HS-CoA + ATP ATP energia arvel saab substraate aktiveerida. Nt: Glükoos + ATP Glc-6-P + ADP Selleks, et glükoosi lagundamisest glükolüüsis enegiat saada, tuleb ta enne aktiveerida. Glükoosi aktiveerimine toimub mitmes etapis ja kulutab ATP energiat. Rakku transporditud suhkru fosforüülimine aitab ka tal rakus püsida fosforüülitud kujul ei saa ta enam läbi membraani välja. Kui suhkur transporditakse rakku PTS süsteemi abil, jõuab ta rakku juba fosforüülituna. Glükolüüsis kasutatakse 2 ATP-d ja toodetakse 4 ATP-d.
rakusiseseks liikumiseks on mitoos, vesiikulite transport. Rakuorganellide põhifunktsiooni · plasmamembraan aktiivse transpordi süsteemid · tuum DNA replikatsioon, tRNA, mRNA ja tuumavalkude süntees · endoplasmaatiline võrgustik lipiidide süntees, biosünteesitud valkude suunamine nende lõplikku paika rakus · Golgi kompleks membraanikomponentide lõplik valmimine · mitokondrid tsitraaditsükkel, rasvhapete oksüdatsioon, aminohapete katabolism · lüsosoomid hüdrolaaside eraldamine · ribosoomid valkude süntees · peroksisoomid aminohapete oksüdeerimine · tsütoskelett tagab raku kuju ja liikumisvõime · kloroplastid fotosüntees Viirused nukleiinhapete supramolekulaarsed kompleksid, mis on kapseldatud kattevalkudega ja saavad paljuneda ainult toimides parasiitidena peremeesrakkudes Henderson-Hasselbachi võrrand pH = pKa + log [A-] / [HA] puhverlahuse pH
keemiliseks potentsiaaliks µ0. Kui aine A muutub aineks B, siis summaarne A 0 RT ln B energeetiline efekt oleks . Kui reaktsioonis osalevate ainete kontsentratsioonid on võrdsed, ainult siis on reaktsiooni energeetiline efekt võrde molekulisisese muutuse poolt põhjustatuga µ0 [J/mol]. Reaktsiooni energeetiline efekt läheneb nullile, kui reaktsioon toimub keemilise tasakaalu lähedal. Kui reaktsioonis toimuv keemiline potentsiaali muutus oleks 96500 J/mol, võiks öelda, et reaktsioonis olevate ainete redokspotentsiaalide vahe oleks 1V. ATP laialdane kasutatavus metabolismis tuleneb energiarikka sideme ülekandevõimalusest, fosfaatrühma ülekande teel. ATPs on rida O aatomeid paigutatud lähestikku lineaarses struktuuris. O aatomite vahel valitseb tugev tõukejõud, mis püüab fosfaatrühmi üksteisest lahku tõugata.
ning prootonite liikumiseks tülakoidi luumenisse, et saaks toimuda ATP süntees. Valgusenergia jõudmisel fotosüsteem II (PSII) reaktsioonitsentrisse, toimub klorofülli (P680) ergastumine, mille tagajärjel vabaneb elektron. Selle tulemusena reaktsioonitsentri P680 oksüdeerub ning tekib P680+. Tugeva oksüdeerijana eemaldab P680+ vett-lõhustavalt kompleksilt elektroni, taastades nii neutraalse seisundi. Vett-lõhustav kompleks on ensüüm, mis paikneb tülakoidmembraani lumenaalsel küljel ning vastutab vee oksüdeerimise eest. Ensüümkompleksiga on seotud Mn2+ ioonid, mille oksüdeerumisel vabanev elektron liigub P680+-ile. Mn3+ ioonid omakorda osalevad väävli oksüdeerimisel. S toimib laengut akumuleeriva kompleksina - vee oksüdeerimiseks peab eelpool kirjeldatud oksüdeerimiste ahel toimuma neli korda, kuni produtseeritakse S 4+. S4+ reageerib kahe veemolekuliga: S4+ + 2H2O → S + 4H+ + O2
aatomite gruppe. Ükski teine element ei moodusta nii palju erineva keeruka struktuuriga ja nõnda suuri molekule kui süsinik. Elusrakkude kuivainemassist suurima osa moodustab just süsinik. 5. Raku molekulaarse organisatsiooni hierarhia: 1 Maris Kallus KKS 2010 6. Mononukleotiidid, aminohapped, monosahhariidid, rasvhapped ja glütserool kui makromolekulide ehitusplokid: Nukleiinhapped koosnevad nukleotiididest ja aminohapped on valkude ehitsplokkideks, süsivesikud koosnevad monosahhariididest, rasvhapped ja glütserool on lipiidide ehituslikud üksused. 7. Põhiliste makro- ja mikroelementide funktsioonid inimese organismis: Makroelemendid: O, C, H, N, Ca, P, K, S, Cl, Na, Mg; Hapnik (O) – varustada organismi hapnikuga, kuna hapniku osalusel toimuvatel
apelsin 9,2-11,4 banaan 21,8-23,5 mustsõstar 9,8-13,6 pähklid 11,1-23,5 piim 4,5-5,1 loomamaks 3,5-5,1 kanamuna 0,4-0,5 viinerid 0,4-2,7 Funktsioon organismis 1. Energeetiline Organismi põhiline energiaallikas - ~ 60 % kogu ööpäevasest energiast saadakse süsivesikute arvelt (süsivesikud - glükoos, fruktoos - on kõigi heterotroofsete organismide energiaallikaks). 1 g süsivesikute lagunemisel eraldub 4,1 kcal (17,1 kJ) energiat. 2. Plastiline ehk ehituslik Kõikides kudedes ja organites on süsivesikuid. Nad on rakukestades, rakkude sisemuses. Nad on ka kõigi taimede, lülijalgsete loomade ja paljude mikroobide põhiline ehitusmaterjal (taimedes - tselluloos ja pektiinained; lülijalgseis ja seentes - kitiin; kõigi organismide nukleiinhappeis - riboos ja desoksüriboos). 3
prosteetilise rühmana. Biotiin on seotud amiidsidemega lüsiini jäägiga ensüümi koosseisus. Biotiini osalusel katalüüsitakse ATP sõltuvaid karboksüleerimisreaktsioone. Reaktsiooni lähtesubstraadiks on HCO3-, mis reaktsiooni esimeses etapis liidetakse ühe biotiini lämmastiku aatomi külge. Teises etapis toimib biotiin kui karboksüüli doonor. Imetaja organismis on 4 biotiini sisaldavat ensüümkompleksi 1. Püruvaadi karboksülaas, ensüüm mis katalüüsib glükoneogeneesi esimest etappi ja seega ka reaktsiooni, mis on oluliseks oksaalatsetaati tootvaks anaplerootiliseks reaktsiooniks TCA tsükli jaoks 2. AcCoA karboksülaas, produtseerib malonüülCoA. Kontrolletapp rasvhapete sünteesis. 3. PropionüülCoA karboksülaas, produtseerib metüülmalonüülCoA, esimene reaktsioon paarituarvulise süsiniku aatomitega rasvhappe kataboliseerimisel tekkiva propionüülCoA konverteerimisel suktsinüülCoA-ks
1/3 rakuväline. Kõikide biosüsteemide eksisteerimine vajab vet. universaalne lahusti, mis aitab toitainete transportimist ja omastamist ning ainevahetust; aitab säilitada hapete-aluste tasakaalu. aitab moodustada uusi kehaomaseid aineid 2. Sahhariidide biokeemia. Sahhariidid - ehitus, klassifikatsioon. Koosnevad: süsinik, vesinik, hapnik 3 rühma: 1.Monosahhariidid- Koosnevad C, H, O Sisaldavad aldehüüd- või ketoonrühma. glükoos C6H12O6, riboos C5H10O5 2.Oligosahhariidid- liitsüsivesikud. koosnevad 2..10 monoosijäägist, seotuna glükosiidsidemega 3.Polüsahhariidi: 1)Homopolüsahhariidid- Koosnevad paljudest ühe- taolistest monoosijääki-dest. Piir on kokkuleppeli-ne, on kõrgmolekulaarsed ühendid, mille molekul- mass peab 1000-sse küündima. 4 2)Heteropolüsahhariidid- Korduvad süsivesikulised üksused, mid on seostatud
ATP (adenosiintrifosfaat) ja NADPH (taandatud nikotiinmiidadeniindinukleotiid- fosfaat) on energiarikkad e. makroergilised ühendid. Makroergiliste molekulide reageerimisel teiste biomolekulidega vabaneb energia, mille arvelt toimuvad mitmed energeetiliselt ebasoodsad protsessid (biosüntees, liikumine, osmoos). MOLEKULAARNE HIERARHIA: Anorgaanilised eellased CO2, H2O, NH3, N2. Metaboliidid püruvaat,tsitraat, suktsinaat Monomeersed ehituskivid aminohapped, nukleotiidid, monosahhariidid, rasvhapped, glütserool Makromolekulid valgud, nukleiinhapped, polüsahhariidid, lipiidid. Supramolekulaarsed kompleksid ribosoomid, tsütoskelett Organellid tuum, mitokondrid, kloroplastid. ELUSLOODUSE HIERARHIA: Molekul väikseim iseseisev osake Makromolekul kovalentsete sidemete abil lihtsatest molekulidest konstrueeritud biomolekul. Organell reaktsioone ajas/ruumis eraldav rakusisene moodustis. Rakk eluslooduse väikseim struktuurne ühik
Kaitsefunktsiooniga (pisarad, liigesvõie) Keskkond (loote areng, limakeskkond viljastumisel; laiemalt ainevahetusreakts. toimumise keskkond ja osaleja) Liiga palju vett võib olla kahjulik, kuid enamasti tekib siiski vedelikupuudus. 2. Süsivesikute/Sahhariidide biokeemia. Monosahhariidid - looduslikud süsivesikud on värvitud, veeslahustuvad, reeglina magusamaitselised kristallilised ühendid, nt glükoos, fruktoos. Glükoos (viinamrajasuhkur) on taimede ja loomade põhiline süsivesik. Ta ei ole kõige magusam suhkur. Kuulub disahhariidide koostisesse. Inimese organismis on glükoos põhiliseks energiaallikaks ja paljude teiste süsivesikute aluseks (laktoos, sahharoos, tärklis, glükogeen). Vabas olekus reguleerib ta vere osmootset rõhku. Fruktoos (puuviljasuhkur) on kõige magusam suhkur. Fruktoosi leidub ohtralt puuviljades, suhkrupeedis ja mees. Fruktoos imendub soolestikust kaks korda
(2) tsükliline osaleb ainult FSI, ATP on ainus produkt, O2 ei genereerita ja NADPH ei sünteesita. 5. Süsivesikute süntees Calvini tsüklis pimereaktsioonid. Eristatakse nelja etappi: I etapp: CO2 sidumine pentoossuhkrust aktseptorile (ribuloos-1,5-difosfaat) ning trioossuhkru (3-fosfoglütseraat) teke. CO2 seotakse ribuloos-1,5-difosfaadile ensüümi ribuloos-1,5-difosfaadi karboksülaasi/oksügenaasi (rubisco) poolt. Rubisco on bifunktsionaalne ensüüm, omades lisaks karboksülaasi aktiivsusele ka oksügenaasi aktiivsust, koosneb 8 suurest ja 8 väikesest subühikust. II etapp: 3-Fosfoglütseraadi konversioon glütseeraldehüüd-3-fosfaadiks III etapp: süsivesikute süntees glütseeraldehüüd-3-fosfaadist. IV etapp: ribuloos-1,5-difosfaadi regenereerimine. 1 molekuli glükoosi sünteesiks kulub 6 Calvini tsüklit ja 6 CO 2 ning
Mitokondriaalne elektronide transpordi ahel. Hingamine- redoksprotsess, kus elektronide akseptoriks (redutseeritav ühend) on anorgaaniline (meie organismis hapnik), elektronide doonor (oksüdeeritav ühend) võib olla kas orgaaniline ühend või anorgaaniline ühend. Selles redoksprotsessis vabaneva energia arvel sünteesitakse ATPd. Eukarüootsetes rakkudes toimub püruvaadi oksüdatsioon mitokondrites. Esmalt dekarboksüleeritakse püruvaat oksüdatiivselt AcCoAks. Edasine atsetüüli süsiniku oksüdatsioon toimub TCA tsükli vahendusel. Kokku produtseeritakse nendes protsessides 4 NADH ja 1 reaktsiooni tulemusel FADH2. Nimetatud reaktsioonid on järgmised: 1. püruvaadi dehüdrogenaas (NADH) 2. isotsitraadi dehüdrogenaas (NADH) 3. α-ketoglutaraadi dehüdrogenaas (NADH) 4. suktsinaadi dehüdrogenaas (FADH2) 5. malaadi dehüdrogenaas (NADH)
Keemiliste reaktsioonide puhul reageerivate ainete kontsentratsioonide muutus ajas. Nt [ATP] on õige tähis. Mõõtmiseks kasutame molaarset kontsentratsiooni. Molaarne kontsentratsioon on numbriline konts, näitab osakeste arvu ruumala ühikus 1M=1mol/L. Milli (-3), mikro (-6), nano (-9), pento (-12), fento (-15). Vee c on ülempiir. Reaktsiooni kiiruse määrab kokkupõrge. Kokkupõrke sagedus sõltub osakeste arvust. Numbriline konts üks molekul põrkab teisega, toimub reaktsioon sõltumata molekulide massist vms. v=dc/dt (hetkkiirus). v=c/t=c2-c1/t2-t1 (keskmine kiirus), seega =lõppolek-algolek. Kui lõpmata väike, siis d. on muutus ja see tähendab erinevust lõppoleku ja algoleku vahel. C= Ct2- Ct1. abil väljendamine diskreetne suurus mingi kindel väärtus. Keskmine kiirus vaatab ainult kahe oleku vahet, see, mis vahepeal toimus, seda ei näe. näiteks. =lõpp-algus
Lüaasid sidemete C-C, C-O, C-N ja C-S lõhkumine Isomeraasid isomerisatsioonireaktsioonid Ligaasid sünteesireaktsioonid. Ensüümid tõstavad alandavad reaktsiooni kiirust limiteerivat energeetilist barjääri. 15. Ensüümide toimemehhanism, substraat, ensüümaktiivsus, aktiivtsenter, koensüüm. Ensüümreaktsiooni toimumiseks peab ensüüm siduma ja muundama ühendit (substraati). Ensüümimolekulil on selleks vastav pinnaala (aktiivtsenter). Aktiivtsenter seob spetsiifiliselt substraadi ja teostab tema katalüüsi produktiks. Aktiivtsentrit iseloomustab: 1) substraadiga kontakteeruvad aktiivtsentri AHjääkide katalüütilised rühmad, mis muundavadki substraati 2) liitensüümides on aktiivtsentris ka koensüüm või mõni muu kofaktor 3) substraat fikseeritakse katalüüsiks vajalikku asendisse paljude sidemetega
! 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. Ensüüm-katalüüsitud reaktsiooni kiirus suureneb miljon korda. Ensüümid võimaldavad reaktsioonil kulgeda alternatiivset teed mööda ei muutu reaktandid, produktid ja tasakaal. Ensüümidel on suur reaktsiooni kiirus, pehmed reaktsiooni tingimused, reaktsioonide suur spetsiifilisus, reguleeritavus. 15. Ensüümide toimemehhanism, substraat, ensüümiaktiivsus, aktiivtsenter, koensüümid
Üldiselt jääb kultiveeritavate bakterite generatsiooniaeg laboritingimustes 15 minuti ja 1 tunni vahele. Sümbiontsetel bakteritel nagu Rhizobium on generatsiooniaeg pikem. Patogeenidel, nagu Mycobacterium tuberculosis ja Treponema pallidum on generatsiooniaeg eriti pikk. Generatsiooniaeg Bakter Sööde (min) Escherichia coli Glükoos 17 Bacillus megaterium Sahharoos 25 Streptococcus lactis Piim 26 Streptococcus lactis Laktoosipuljong 48 Lactobacillus acidophilus Piim 66-87 Rhizobium japonicum Mannitool, pärmiekstrakt 344-461 Mycobacterium tuberculosis Sünteetiline 792-932 Treponema pallidum Küüliku testised 1980
komponentidele otseselt (näiteks temperatuuri tõus mõjutab otseselt tsütoplasma valkude aktiivsust ja konformatsiooni). 3 2. Transkriptsiooni initsiatsiooni kontroll bakterites RNA polümeraas Geenide avaldumist kontrollitakse esmalt RNA sünteesi e. transkriptsiooni tasemel. Transkriptsiooni algatab ja viib läbi DNA-st sõltuv RNA polümeraas, mis on enamasti multimeerne ensüüm. Monomeerseid RNA polümeraase on kirjeldatud lüütilistel bakteriofaagidel (näit. T7, T3, SP6). Enamasti on nende suurus üle 100 kDa. Transkriptsiooni initsiatsioonil tunnevad nad ära väga spetsiifilisi DNA järjestusi ning ei vaja aktivatsioonil lisafaktoreid. Monomeersed RNA polümeraasid on 5-10 korda kiiremad, nad sünteesivad 200 nt/sek (bakteri RNA polümeraas sünteesib 40 nt/sek). Erinevalt bakteriaalsetest RNA polümeraasidest ei ole nad Zn-metalloensüümid
annaabi.ee 
