AINEVAHETUSE ÜLDISELOOMUSTUS 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
oksaalatsetaadiks. d. glüoksülaadi tsükkel - aitab taimedel kasvada pimedas; toimub ka idanevates seemnetes, kus fotosüntees ei ole veel piisav; taimedes paiknevad glükosülaadi tsükli ensüümid kindlates organellides glükosüsoomides. 2. TCA tsükkel on aeroobne reaktsiooniahel, mis toimub raku mitokondri maatriksis ja mille ülesandeks on süsivesikute, lipiidide ja valkude degradatsiooniproduktide oksüdeerimine CO 2-ks (tsükli intermediaadid on biosünteesi lähteained). 4. Anaeroobse glükolüüsi reaktsiooniahela tinglikuks lõpp-produktiks on -ketohape püruvaat (3C ühend), kuid TCA-sse sisenevad KoA-ga aktiveeritud atsetüül-radikaalid (2C ühikud). Selgitage, a) kus - raku tsütoplasmas või mitokondri maatriksis, emb-kumb????? b) milliste protsesside tulemusena - c) millise ensüüm-kompleksi toimel püruvaat transformeerub atsetaadiks - püruvaadi dehüdrogenaasne kompleks. 5
reaktsiooniproduktide poolest. d) kas / milline on energiavajadus (ATP vormis) protsessi käivitamiseks - esimeses faasis tarbitakse 2 molekuli ATP, et teda hiljem rohkem toota. e) energiasaagis ATP ja taandatud koensüümidena (NADH) - 2ADP tekib 2ATP ning 2NAD+ tekib 2 NADH. 2. Glükolüüsi reaktsiooniahel koosneb 10-st üksikreaktsioonist, mida võib rühmitada järgmisteks faasideks: heksoosi- ja trioosifaas - heksoosifaasis on kõik intermediaadid heksoosid (C6-suhkrud) , toimub energia investeerimine ehk siis 2ADP molekuli muudetakse ATP-ks (1-5 reaktsioon) ; trioosifaasis on kõik intermediaadid trioosid (C3-suhkrud), toimub energia genereerimine ehk siis sünteesitakse 4 ATP ja 2 NADH molekuli (6-10 reaktsioon). 3. Analüüsige glükolüüsi 10 reaktsiooni ja selgitage, millistes neist toimub a) fosforüleerimine esimeses, kolmandas, seitsmendas b) isomerisatsioon teises, viiendas
Tarbitakse 2 ATP-d. 2. reaktsioon glükoos-6-P fruktoos-6-P 3. reaktsioon moodustub fruktoos-1,6-diP 4. reaktsioon C6 (fruktoos) lõhustub kaheks C3-ühendiks. 5. reaktsioon DHAP konverteeritakse glütseraldehüüd-3-P ks. 2) II Faas (3C) toodetakse 2 püruvaati. 6.-10. reaktsiooni 10. reatsioon püruvaadi kinaas. PEP konversioon püruvaadiks toodab ATP-d. I faasi nimetatakse ka heksoosifaasiks kõik intermediaadid on heksoosid (6C suhkrud). Toimub energia investeerimine 2 ATP molekuli muudetakse ADP-ks. II faasi nimetatakse trioosifaasiks kõik intermediaadid on trioosis (3C suhkrud). Toimub energia genereerimine sünteesitakse 4 ATP ja 2 NADH molekuli. 3. Analüüsige glükolüüsi reaktsiooniahela kõiki ensüümreaktsioone ja selgitage, millistes neid toimub substraadi: a) Fosforüleerimine 1. reaktsioon. Glükoosi fosforüleerimine.
Protsess algab mitokondris, põhiprotsess toimub tsütoplasmas. 2. Tasakaalustatud dieedi puhul on imetajate organismis glükoneogeneesi aktiivsus väga madal. Mille poolest peab imetajate dieet olema tasakaalustamata, et suureneks glükoneogeneesi aktiivsus? Süsivesikute vaene dieet peaks siis olema. 3. Milliseid a) lähteaineid b) energiakandjaid kasutavad imetajate rakud glükoneogeneesi toimumiseks? a) püruvaat, laktaat, glütserool, valdav osa aminohappeid, kõik tsitraaditsükli intermediaadid b) makroergilised ühendid 4. Kuidas põhjendate väidet: glükoneogenees ei ole glükolüüsi pöördprotsess? Kolm glükolüüsi etappi (1,3,10) on glükoneogeneesis asendatud 4 unikaalse reaktsiooniga: nende kaudu toimub regulatsioon; uued reaktsioonid toovad spontaansuse. 5. Iseloomustage glükogeeni järgmistest aspektidest: a) Molekuli monomeerne koostis ja molekuli ehitus? Glükogeen koosneb -D-Glükoosi monomeeridest.
Tegemist on aeroobse rajaga, mis toodab pentoosfosfaati, CO2 ja redutseerijat. Algab glükoos-6- fosfaadist ja koosneb kaheksast etapist. Kolm oksüdatiivset protsessi, millele järgneb viis mitte-oksüdatiivset protsessi (4 ensüümi). Varustab biosünteesi protsesse NADPH-ga kui redutseerijaga (rasvhapete süntees tsütosoolis, steroidide, aminohapete süntees). Produtseerib riboos-5-fosfaati nukleiinhapete sünteesiks. Intermediaadid võivad siseneda glükolüüsi. Toimib maksas ja adipooskoe rakkude tsütoplasmas. Puudub lihaskoe rakkudes, kus glükoos-6-fosfaadist toodetakse energiat läbi glükolüüsi ja TCA tsükli.
Suhkuralkoholid e alditoolid on lineaarsed molekulid. Saab sünteesida aldoosidest ja ketoosidest karbonüülrühma taandamisel pehmete taandajatega. Desoksüsuhkrud: üks või enam hüdroksüülrühmi asendatud vesinikuga (ntks 2-desoksü-D-riboos DNAs) Suhkruestrid: mõni hüdroksüülrühmadesr fosforüleeritud (ntks 5'-ATP). Suhkurestrid on olulised metaboolsed intermediaadid. Aminosuhkrud: aminorühm C-2 asendis hüdroksüülrühma asemel (leidub oligo- ja polüsahhariidides, ntks kitiinis) 1 Atsetaalid, ketaalid ja glükosiidid: metüül-, etüülglükosiidid. Lehekülg 4
· II etapp trioosid konverteeritakse glütseeraldehüüd-3-fosfaadiks. · III etapp Glütseeraldehüüd-3-fosfaat sünteesitakse süsivesikuteks (tärklis) · IV etapp refenereeritakse pentoos Glükoneogenees Glükoneogenees on uute molekulide süntees metaboliitidest, mis pole süsivesikud. Glükogeneesi substraatideks sobivad püruvaat, laktaat, glütserool, valdav osa aminohappeid ning kõik tsitraaditsükli intermediaadid. Glükoneogenees toimub maksas ja neerudes. Ainult 7 etappi glükolüüsi 9'st on samad. Kui toimub glükolüüs, siis lülitatakse glükoneogenees välja. Kui raku energeetiline seisund on hea, glükolüüs seiskub ning püruvaat kasutatakse glükoosi sünteesimiseks ehk glükoneogeneesiks. Kui energeetiline seisund on halb, hakkab toimuma glükolüüs. Mõlemat rada reguleerivad samad etapid. Glükogeen Glükogeen on glükoosijääkidest koosnev polümeer
sünteesitakse 12 molekuli glütseeraldehüüd-3-fosfaati, millest vaid 2 kasutatakse glükoosi sünteesimiseks, ülejäänud 10 kuluvad ribuloos-1,5-difosfaadi regenereerimiseks. XXI GLÜKONEO GENEES. GLÜKOGEENI METABOLISM 1. Glükoneogenees on uute glükoosimolekulide süntees metaboliitidest, mis pole süsivesikud. Püruvaat, laktaat, glütserool, valdav osa aminohappeid ja kõik tsitraaditsükli intermediaadid sobivad glükogeneesi substraatideks. Toimub maksas ja 1 neerudes. Ei ole glükolüüsi pöördprotsess, sest: vajab stardiks lisaenergiat; 7 etappi (2 ja 4-9) on samad, mis glükolüüsil, 3 Lehekülg
i. fosfoenoolpüruvaat j. püruvaat 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 ;
püruvaat 1. Nimetage joonisel toodud glükolüüsi intermediaatide nimed (struktuurvalemid antud) 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
puriin-nukleotiidide sünteesis. Oksaalatsetaat transamineeritakse aspartaadiks ja kasutatakse mitmete aminohapete ja pürimidiinnukleotiidide sünteesis. Suktsinüül-CoA on kasutatav porfüriinide sünteesis. Fumaraat konverteeritakse aspartaadiks ning kasutatakse järgnevalt mitmete aminohapete ja pürimidiin-nukleotiidide sünteesis. 10. Analüüsige TCA tsükli seoseid rakkude teiste ainevahetusradadega. Nimetage ja jätke meelde, millised TCA intermediaadid on eelühenditeks a) aminohapete sünteesil: -ketogluratraat (Gln, Arg, Pro), oksaalatsetaat, fumaraat b) puriinide sünteesil: -ketoglutaraat c) pürimidiinide sünteesil: oksaalatsetaat d) rasvahapete sünteesil: atsetüül-CoA e) glükoosi molekulide sünteesil: oksaalatsetaat 11. Fumaraasi reaktsiooni (7.reaktsioon) G'=-3,4 kJ/mol, kuid G=~0. Milline on fumaraadi ja malaadi suhe raku tingimustes 37C juures? Kas vaadeldav reaktsioon on TCA kontrollpunktiks?
annaabi.ee 
