TINGIMUSTEST SÕLTUVALT VÕIB GLÜKOOSI LAGUNEMINE OLLA OSALINE LÕPLIK Anaeroobne glükolüüs Aeroobne glükolüüs Glükoos -> laktaat Glükoos -> CO2 + H2O OLIGO- JA POLUSAHHARIIDIDE SÜNTEES Glükogeeni süntees 1. Glükoos + ATP (Heksokinaas) Glükoos-6-P + ADP 2. Glükoos -6-P (Isomeraas) Glükoos-1-P 3. Glükoos-1-P + UTP UDP-Glükoos + Ppi 2Pi UDP-aktiveeritud glükoos 4. (Glükoos)n + UDP-Glükoos (Glükoos)n+1 + UDP Glükogeeni Glükogeeni Ahel pikenenud ahel
väiksemad olla. · Adrenaliin intensiivistab glükogeeni lagundamist, pärsib sünteesi. · Somatotroopne hormoon (-) pärsib insuliini sünteesi · Glükagoon soodustab maksas glükogeeni hüdrolüütilist fosforüülumist. Glükoos (Glc) fikseeritakse rakku glükoos-6-fosfaadina (Glc-6-P-na), (Glc läbib vabalt rakumembraani Glc-6-P mitte) ja edasi sünteesitakse Glc-6-P st varupolüsahhariid glükogeen. Fosforüülimist katalüüsivad: 1. heksokinaas, kõigis kudedes, kiire, Km väike, küllastub väikestel glükoosi kontsentratsioonidel 2. glükokinaas maksas, Km suur, küllastub suuryel glükoosi kontsentratsioonidel, võimaldab fosforüülida ja rakku vastu võtta rohkem glükoosi Glc-6-P <> glükogeen ensüüm glükoos- 6-fosfotaas (maksas, neerudes, enterotsüütides Glc Skeem Glc-6-P ainevahetuse kohta NB
-2850 kJ/mol. Pidage silmas, et raku tingimustes ATP sünteesi G = -50 kJ/mol. Millised on ATP praktilised saagised antud protsessides? 6. Heksokinaasi reaktsiooni G0 = -17,6 kJ/mol ja raku tingimustes on G väärtus sellele lähedane. Arvutage, milline on standardtingimustel glükoos-6-fosfaadi ja glükoosi suhe, kui [ATP]:[ADP] = 10:1 7. Aju kasutab ainsa energeetilise kütusena glükoosi. Ajukoe heksokinaas (katalüüsib glükoosi fosforüleerimist glükoos-6-P ks) Km väärtus glükoosile on ~ 100 korda madalam kui glükoosi kontsentratsioon veres (5mM). Millist efekti avaldab see madal Km väärtus reaktsioonile?
moodustumist Substraat "surutakse" aktiveeritud olekusse Tõestus ensüümid seovad tugevalt üleminekuoleku analooge Indutseeritud sobivuse mehhanism Daniel Koshland 1958 ensüümi aktiivtsenter ei ole algselt komplementaarne üleminekuolekuga Substraadi seostumisega indutseeritakse ensüümis konformatsioonilised muutused tekib komplementaarsus üleminekuolekuga Glükoos indutseerib heksokinaasis ulatuslikud konformatsioonilised muutused Heksokinaas katalüüsib glükoosi fosforüleerimist Glükoos + ATP Glükoos-6-fosfaat + ADP Trioosfosfaadi isomeraas (TPI, TIM) · glükolüüsiraja ensüüm · üks perfektsemaid ensüüme kcat = 4,3 x 103 s-1 KM(G3P) = 1,8 x 10-5 M kcat /KM = 2,4 x 108 s-1 M-1
Uroonhapped Rida olulisi bioloogilisi ühendeid on vaadeldavad kui redutseeritud suhkrud, kus aldehüüd on redutseeritud alkoholiks Desoksüsuhkrud on redutseeritud derivaadid, milles suhkrumolekuli OH rühm on asendatud vesinikuga H Esterifikatsioon Kõige olulisemad süsivesikute looduslikud estrid on fosfaatestrid Näiteks: glükoosi fosfaatester moodustub fosfaatgrupi ülekande tulemusel ATP koosseisust glükoosi C6 hüdroksüüli külge reaktsioonis, mida katalüüsib heksokinaas kinaas glükoos + ATP glükoos6fosfaat + ADP Aminoderivaadid moodustuvad suhkrute hüdroksüüli asendamisel aminorühmaga. glükoosglükoosamiin. Sageli on aminoderivaadid Natsetüleeritud Aminosuhkrute funktsioonid. Bakterite rakukestade komponendid Polüsahhariid kitiini koosseisus putukate eksoskeletis Kõhre peamise struktuurse komponendi kondroitiinsulfaadi komponendiks Glükolipiidide ja glükoproteiinide koosseisus
3. Tertsiaarne kui alfaheeliks ja beetaplaat on omavahel sidus paljudes kohtades 4. Kvaternaarne valk, mis koosneb mitmest erinevast aminohappejärjestusest Valgud seovad teisi struktuure (ligande) spetsiifiliselt, sellest tulenevad valkude bioloogilised omadused. Ligandideks võivad olla ioonid, väikesed molekulid, teised valgud, rasvad, nukleiinhapped jne. Antikehad seonduvad oma antigeenile. Aktiin polümeriseerub, moodustades tsütoskeleti (nt neuronite jätkete pikenemine) Heksokinaas seob ATP-d, kandes fosfori glükoosile. Transkriptsioonifaktorid seonduvad DNA-le järjestusspetsiifiliselt. RNAde liigid: 1. mRNA infokandja DNA ja valkude sünteesi vahel (2-5% raku RNAst) 2. rRNA - üle 90%raku RNAst 3. tRNA aminohapete transport ja geneetilise koodi dekodeerimine valgu sünteesiks 4. ribosüümid RNA-ensüümid 5. mikro-RNAd posttranskriptsiooniline geenide aktiivsuse regulatsioon Escheria coli soolekepike
8. Glükolüüs ja glükogenolüüs. Glükogeeni süntees. Glükoneogenees. Glükolüüs kui glükoosi anaeroobse lagunemise ensümaatiline protsess. Glükolüüsi ja glükogenolüüsi energeetiline efektiivsus. Glükolüüsi kaks peamist etappi. Glükolüüsi vaheühendite fosforüülituse tähtsus. Glükolüüsi tulemusena tekkinud püruvaadi edasine metaboolne saatus sôltuvalt raku hapnikuga varustatusest. Glükolüüsi raja vôtmeensüümid - heksokinaas, fosforülaas, fosfofruktokinaas, püruvaadi kinaas. Nende aktiivsust môjutavad faktorid - hormoonid, Mg2+. Laktaadi dehüdrogenaasi funktsioon. Glükogeeni süntees. Glükogeeni süntaas - glükogeeni sünteesi vôtmeensüüm, glükogeeni "juuretise" olemasolu tähtsus rakus. Glükoneogeneesi môiste. Glütserool, aminohapped, laktaat kui glükoneogeneesi peamised substraadid. 1 9
1. Laktoperoksüdaas - glükoproteiin 2. Tiotsüanaat SCN- (ah- tiosulfaat- tiotsüanaat) 3. H2O2 Tekib piimhappebakterite toimel LPS toimimiseks vajalik kogus 8-10 mg/l LPS toimemehhanism: o Laktoperoksüdaas oksüdeerib tiotsüanaadi, H2O2 redutseerub ja moodustub hüpotiotsüanaat o Inhibeerib ensüüme nt laktaadi dehüdrogenaas, 6-P-glükonaadi dehüdrogenaas, heksokinaas, aldolaas oksüdeerides tioolrühmi (-SH) o Oksüdeerib NADH ja NADPH-d o Interakteerub membraanivalkudega inhibeerib aminohapete ja suhkrute transporti LPS antimikroobne toime: o Sagedamini bakteritsiidne toime GN-bakteritele (nt E.coli, Salmonella typhimurium, pseudomonaadid, Campylobacter jejuni) o Inhibeeriv toime ka GP-bakteritele: L.monocytogenes, Streptococcus sp.
E.C. Näiteks: ATP + D-glükoos ADP + D-glükoos-6-fosfaat ATP molekul ja D-glükoos reageerivad mille käigus ATP kaotab ühe fosfaat rühma ja ensüümi abil see liidetakse glükoosile ehk siis D-glükoosist saab D-glükoos-6-fosfaat. Süstemaatiline nimetus ensüümile mis liidab fosfaatrühma glükoosile on: ATP:D- heksoos fosfotransferaas (E.C. 2.7.1.1) ehk siis triviaalnimetusega heksokinaas. Number 2 näitab ära, et tegu on transferaasiga, ehk siis funktsionaalrühma ülekanne. Number 7 näitab ära, et tegu on fosfotransferaasi alamklassiga kuna fosfaatrühm kantakse üle ühelt molekulilt teisele. Kolmanda numbri number 1 näitab ära, et fosforüülrühma 2 3.1 Invertaasi aktiivsuse määramine Martin Tamm (121006YASB) Biokeemia protokoll aktseptoriks on hüdroksüülrühm
+ 2ADP + 2Pi + 2NAD+ 2Püruvaat + 2NADH + 2ATP + 2H2O + 4H+ 2. Kirjeldage 3 erinevat teed glükolüüsi raja reaktsioonide lõpetamiseks. Kirjutage vastavad summaarsed reaktsioonivõrrandid. 3. Loetlege reaktsioonide tüübid, mis esinevad glükolüüsi rajas. Loetlege glükolüüsi raja vaheühendid. Tüübid: fosforüülimised kinaaside reaktsioonid, isomerisatsioonid, aldolaasi reaktsioon C-C sideme katkemine, redoksreaktsioon, dehüdratatsioon. Heksokinaas ATPst sõltuv glükoosi fosforüülimine glükoos-6-fosfaadiks (glükolüüsi raja I reakts.) Glükoos-6-fosfaadi isomeraas II reaktsioon. G6P konverteeritakse fruktoos-6-fosfaadiks. Fosfofruktokinaas-1 III reaktsioon. ATP energiat kasutatakse F6P konverteerimisel fruktoos-1,6- bisfosfaadiks. Katalüüsib fosfofruktokinaas-1. Aldolaas katalüüsib fruktoos-1,6-bisfosfaadi lagunemist kaheks 3C produktiks, dihüdroksüatsetoonfosfaadiks ja glütseeraldehüüd-3-fosfaadiks.
2ADP->2ATP glütseeraldehüüd-3-fosfaat laktaat GLÜKOOS 2ATP->2ADP Glütseeraldehüüd-3-fosfaat 2ADP-2ATP laktaat Kahjuks nii lihtne asi ei ole. Pikemalt siis. Algab kogu protsess glükoosi molekuli fosforüülimisega (glükoos - > glükoos-6- fosfaat). Vajalik fosaatrühm saadakse ATP lõhustamise tulemusena (ATP->ADP). Sellega tegeleb heksokinaas. Järgnevalt toimub isomerisatsioon (glükoos-6- fosfaat -> fruktoos-6-fosfaat). Sellega tegeleb glükoosfosfaadi isomeraas. Seejärel see ühend fosforüülitakse uuesti lisandub veel üks fosfaatrühm ning tekib fruktoos-1,6-bisfosfaat, mille käigus lõhutakse jälle ATP-d (ATP->ADP). Seda reaktsiooni katalüüsib fosfofruktokinaas. Seejärel saab tööd aldolaas, mis lagundab fruktoos-1,6-bisfosfaadi glütseeraldehüüd-3-fosfaadiks ja dihüdroksüatsetoon fosfaadiks
-Teine faas: konverteerib glütseeraldehüüd-3-fosfaadi püruvaadiks Produktid on püruvaat, ATP ja NADH Esimeses faasis glükoosi molekul muundatakse viie keemilise reaktsiooni abil kaheks glütseraalaldehüüd-3-fosfaadi molekuliks. I faasis tarbitakse 2 molekuli ATP, et hiljem toota 4ATP molekuli. See on energia inves-teerimise faas : Reaktsioon: Ensüüm: 1. Glükoos Glükoos-6-P Heksokinaas* 2. Glükoos-6-P Fruktoos-6-P Fosfoglükoisomeraas 3. Fruktoos-6-P Fruktoos-1,6-di-P Fosfofruktokinaas* 4. Fruktoos-1,6-di-P Dihüdroksü- Fruktoos-difosfaadi atsetoon-P + Glütseeraldehüüd-3-P aldolaas 5. Dihüdroksüatsetoon-P Glütseer- Trioosfosfaadi aldehüüd-3-P isomeraas Teises faasis tekib kaks molekuli püruvaati. Saadakse netona 4 ATP. See on energia
12. Nimetage joonisel toodud glükolüüsi intermediaatide nimed (struktuurvalemid antud) 13. Kirjutage, millised järjekorras tekivad toodud ühendid glükolüüsi käigus (struktuurvalemid antud) 1) Glükoos 2)G6P 3)F6P 4)FBP 5)DHAP 6)1,3 BPG 7)3 PG 8)2 PG 9) PEP 10)Püruvaat Vaadake glükolüüsi 8ndat slaidi. Seal on need struktuurvalemid ka. 14. Kuidas nimetatakse ensüüme, mille poolt katalüüsitava reaktsiooni tulemusena tekivad toodud intermediaadid (struktuurvalemid antud) 1) heksokinaas 2)glükoos6fosfaadi isomeraas 3) fosfofruktokinaas 4)aldolaas 5)trioosfosfaadiisomeraas 6)glütseraalaldehüüd3fosfaadi dehüdrogenaas 7) fosfoglütseraadi kinaas 8) fosfoglütseraadi mutaas 9) enolaas 10) püruvaadi kinaas 15. Kirjutage järgmised glükolüüsi reaktsioonid (substraadid ja produktid, katalüüsivad ensüümid) a. Kus tarbitakse ATP glükoos + heksokinaas= glükoos6fosfaat ; glükoos6fosfaat + Glükoos 6fosfaadi isomeraas = fruktoos6fosfaat (ehk F6P)
kahjutuks esindajaks, enam mitte. Põhjustab soolte põletikulist haavandumist *Veillonella. Siia kuuluvad väikesed (0.3-0.5 m) graamnegatiivselt värvuvad kokid. Vanas Bergey kästraamatud grupeeriti nad kokku anaeroobsete g(-) kokkidega. Rakukesta ehitustüüp ikkagi g(+). Rakud on tavaliselt paarides, liikumatud ja asporogeensed. Nad ei 13 käärita suhkruid, sest neil puudub heksokinaas, küll aga kääritavad nad laktaati, püruvaati, malaati ja fumaraati. Põhiline käärimisprodukt on propionaat ja atsetaat. Kus leidub? Loomade ja inimese seedetraktis, suuõõnes, keelel, hambakatus, tupes. Kääritavad piimhapet, mida piimhapebakterid toodavad. Seetõttu on neid just seal, kus piimhapebaktereidki, näiteks suuõõnes. Koloniseerimine. Veillonella ise epiteelile ei kinnitu, kuid suudavad kinnituda teistele
püruvaadiks. See on raku tsütoplasmas kulgev universaalne ainevahetusrada. Anaeroobsetes rakkudes ainus ATP tootev rada. Aeroobsetes rakkudes esimene etapp süsivesikute oksüdatsioonil. 2. Glükolüüsi lähtesubsatraat on glükoos. Esimeses faasis glükoosi molekul muundatakse viie keemilise reaktsiooni abil kaheks glütseraalaldehüüd-3-fosfaadi molekuliks. I faasis tarbitakse 2 molekuli ATP, et seda hiljem rohkem toota. Esimeses reaktsioonis heksokinaas fosforüleerib glükoosi glükoos-6-fosfaadiks ja hoiab teda rakus. Teises reaktsioonis glükoos-6- fosfaat fosfoglükoosi isomeraasi toimel fruktoos-6-fosfaadiks. Kolmandas reaktsioonis fruktoos-6-fosfaat fosfofruktoosi kinaasiga fosforüleeritakse fruktoos-1,6-difosfaadiks. Neljandas reaktsioonis fruktoos-1,6-difosfaat lõhustatakse fruktoos- 1,6-difosfaadi aldolaasiga dihüdroksüatsetoonfosfaadiks (DHAP) ja glütseraalaldehüüd-3-fosfaadiks (GAP). Viiendas
2. Kirjutage, millised järjekorras tekivad toodud ühendid glükolüüsi käigus (struktuurvalemid antud) 1) Glükoos 2)G6P 3)F6P 4)FBP 5)DHAP 6)1,3 BPG 7)3 PG 8)2 PG 9) PEP 10)Püruvaat Vaadake glükolüüsi 8ndat slaidi. Seal on need struktuurvalemid ka. 14. Kuidas nimetatakse ensüüme, mille poolt katalüüsitava reaktsiooni tulemusena tekivad toodud intermediaadid (struktuurvalemid antud) 1) heksokinaas 2)glükoos6fosfaadi isomeraas 3) fosfofruktokinaas 4)aldolaas 5)trioosfosfaadiisomeraas 6)glütseraalaldehüüd3fosfaadi dehüdrogenaas 7) fosfoglütseraadi kinaas 8) fosfoglütseraadi mutaas 9) enolaas 10) püruvaadi kinaas 15. Kirjutage järgmised glükolüüsi reaktsioonid (substraadid ja produktid, katalüüsivad ensüümid) a. Kus tarbitakse ATP glükoos + heksokinaas= glükoos6fosfaat ; glükoos6fosfaat + Glükoos 6fosfaadi isomeraas = fruktoos6fosfaat (ehk F6P)
nimetatakse seda prosteetiliseks rühmaks - Sõltuvalt mitte-aminohappelisest osast jaotatakse liitvalgud glüko-, lipo-, nukleo-, fosfo-, metallo-, hemo- ja flavoproteiinideks · Ensüümvalkudes nimetatakse struktuurilt lihtsaid prosteetilisi rühmi kofaktoriteks, keerulisi koensüümideks katalüütiline (ensüümid) ribonukleaas, heksokinaas jpt. regulatoorne (hormoonid) insuliin, kasvuhormoon jt gaaside transport (O2, CO2) hemoglobiin struktuurne kollageen, a-keratiin reserv ovalbumiin, kaseiin jt kontraktsioon aktiin, müosiin, tubuliin, kinesiin kaitse immunoglobuliinid adapter (kohandaja) AKAP'id hormon. sign. ülekandes
E.C. 2.7.1.1 Number (2) klass: transferaasid Number (7) alamklass: fosfotransferaasid Number (1) fosfotransferaasid, kus fosforüülrühma aktseptoriks on hüdroksüülrühm Number (1) fosfotransferaasid, kus fosforüülrühma aktseptoriks on D-glükoosi hüdroksüül- rühm Triviaalnimetus: heksokinaas 3. ES kompleks ja selle formeerumist kirjeldavad molekulaarsed mudelid. E ja S vahelised interaktsioonid. E + S ES P + E ensüüm substraat ensüümi- produkt ensüüm substraadikompleks Substraat seotakse ensüümile nõrkade jõudude toimel vesiniksidemed, van der waalsi interaktsioonid, ioonsed sidemed, mõnel korral ka hüdrofoobsed interaktsioonid
kaheks laktaadi molekuliks. Sellega kaasneb nelja ADP molekuli fosforüülimine ATP-ks. Seega kujunebki glükolüüsi summaarseks energeetiliseks egektiks 2 ATP molekuli iga lammutatud glükoosi ühiku kohta. 4. Glükolüüsi vaheühendite fosforüülituse tähtsus: 5. Glükolüüsi tulemusena tekkinud püruvaadi edasine metaboolne saatus sõltuvalt raku hapnikuga varustatusest: 6. Glükolüüsi raja võtmeensüümid - heksokinaas, fosforülaas, fosfofruktokinaas, püruvaadi kinaas. Nende aktiivsust mõjutavad faktorid - hormoonid, Mg2+: 7. Laktaadi dehüdrogenaasi funktsioon: Laktaadi dehüdrogenaasi poolt katalüüsitav reaktsioon on ainus, mille tulemusena inimese keha rakkudes produtseeritakse laktaati. Veelgi enam, tegemist on ka ainsa reaktsiooniga, mille kaudu tekkinud laktaat utiliseeritakse. See on võimalik, kuna kõne all oleva reaktsiooni suund on kergesti pöörduv
fosfaadi fruktoos 1,6-bisfosfaadiks: FBP + H2O F-6-P + Pi Glükoneogeneesis viib pöördreaktsiooni läbi fruktoosi 1,6-bifosfataas. Nende kahe vastandliku ensüümi suhe rakus määrabki, kumb rada töötab. Näiteks E. coli mutandid, mis on defektsed fruktoos 1,6- bisfosfataasi geeni fbp suhtes, ei ole võimelised kasvama glükoneogeneetilistel substraatidel malaat, suktsinaat, glütserool või atsetaat. EMP rajas katalüüsib glükoosist glükoos 6-fosfaadi moodustumise heksokinaas. Ka see reaktsioon ei ole sama ensüümi poolt pööratav. Glükoneogeneesis defosforüleerib glükoos 6-fosfaadi glükoos 6-fosfataas: G-6-P + H2O glükoos + Pi Glükoneogenees on energeetiliselt kulukas: 2püruvaat + 4ATP + 2GTP + 2NADH + 2H+ + 4 H2O glükoos + 2NAD+ + 4ADP + 2GDP + 6 Pi Glükoneogeneesis on krutsiaalse tähtsusega PEP-i karboksükinaasi geeni pckA regulatsioon. Selle geeni transkriptsioon allub kataboliitsele repressioonile
annaabi.ee 
