Leidsid 21 sarnast õppematerjali, mis on seotud failiga "Lämmastiku fikseerimine". Need materjalid aitavad sul teemat sügavamalt mõista.
reaktsioon, ensüüm, aminohapped, uurea, bakterid, nitrifitseerimine, glutamiin, leutsiin, nitraadi, oksüdatsioon, glutamaat, süntetaas, metabolism, ühenditest, bakterites, struktuurivalemid, isoleutsiin, struktuurid, püruvaat, alaniin, fikseerimine, mikroorganismid, kompleks, assimileerima, nitraate, vetikad, ensüümid, võrrandid, terminiteToimub 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
(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
aminohapped, , GLUT1 .. GLUT5 - glükoosi transporterid). 7. Milliseid aktiivse transpordi alaliike eristatakse? Milles on nende erinevus? Primaarne aktiivne transport ja sekundaarne aktiivne transport. Primaarne aktiivne transport tekitab ja säilitab ioonide kontsentratsiooni gradiente rakus. Sekundaarne aktiivne transport - transpordiprotsessid ioongradientide toel. Liigid: sümport ( ioonid ja aminohapped või suhkrud liiguvad samas suunas läbi membraani - sisenevad rakku) ja antiport (ioonid ja transporditavad osakesed liiguvad vastassuundades). 8. Iseloomustage järgmiste membraanivalkude energiavajadust ja toimemehhanismi: a) glükoosi transporter punastes vererakkudes b) , -ATPaas. a) Glükoosi transporter punastes vererakkudes: vajab lisaenergiat, mille saab primaarse aktiivse transpordi poolt genereeritud ioongradiendi energiast.
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
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
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.
ühendite katabolismiradade tööd. Fosforüleerimine ja fosforüleeritud valkude defosforüleerimine toimub spetsiifilistest histidiini, tsüsteiini, türosiini, aspartaadi, treoniini või seriini jääkidest. Fosforüleerimise kaudu võidakse kontrollida metabolismiraja ensüümide aktiivsust. Isotsitraadi dehüdrogenaasi IDH aktiivsuse regulatsioon. Isotsitraadi dehüdrogenaas IDH on tsitraaditsükli (TCA) ensüüm, mille aktiivsuse kaudu kontrollitakse, kas isotsitraat metaboliseeritakse TCA või glüoksülaadi raja kaudu. TCA tsüklis oksüdeeritakse isotsitraat IDH toimel - ketoglutaraadiks. Kui E. coli rakud kasvavad atsetaadil või rasvhapetel, on IDH fosforüleerimise tulemusena inhibeeritud. Sel juhul viiakse isotsitraat isotsitraadi lüaasi abil glüoksalaadiks. Vastasel juhul konverteeritaks kogu atsetaat CO2-ks ning rakkude kasvuks vajalikke metaboolseid vaheühendeid ei tekiks
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. Suuõõnes algab tärklise ja glükogeeni hüdrolüüs sülje -amülaasi toimel. Ensüüm lõhustab sisemisi glükosiidsidmeid. 2. Maos jätkub tärklise ja glükogeeni seedimine sülje amülaasi toimel, kuni ensüüm inaktiveerub maosoolhappe toimel. Maos ei ole süsivesikuid seedivaid ensüüme. 3. Peensooles süsivesikute seedimise põhikoht. a) Pankrease -amülaas jätkab sülje amülaasi alustatud tärklise ja glükogeeni seedimist. See toimub pms. 12sõrmiksoole valendikus, kus on pankrease amülaasi põhihulk
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. Kas tasakaaluolekus on reeglina suurem pärisuunalise või vastassuunalise reaktsiooni kiirus? Tasakaaluolekus ei ole soodustatud ei pärisuunaline ega vastassuunaline reaktsioon. G=0 14. Kas reaktsioon on isevooluline ja kuidas võib muutuda reaktsiooni isevoolulisus temperatuuri tõustes, kui a) H > 0
takistust. Kuidas see võimalik on? V: Totaalne O2 kontsentratsioon erütrotsüütides hõlmab ka selle osa O 2, mis on seostunud hemoglobiiniga. Vaba O2 kontsentratsioon on erütrotsüütide sees ja ümbritsevas vereplasmas võrdne. 18. Seletage modifitseerimise kaudu toimiva transpordi põhimõtet. Rakku sisenenud molekul ei ole enam võimeline rakumembraani läbima ja rakust väljuma. Selle tulemusena hakkab rakus sees akumuleeruma modifitseeritud molekul. (Sellist meetodit kasutavad paljud bakterid just erinevate suhkrute importimiseks rakku.) leiab rakendust kas passiivse või vahendatud passiivse difusiooni kaudu rakku sisenenud molekuli keemiline modifitseerimine nii, et see molekul ei ole enam võimeline rakumembraani läbima ja rakust väljuma. 19. Millised väited on õiged? Katalüsaator: a) kiirendab keemiliste reaktsioonide toimumist b) suurendab reaktsiooni kiiruskonstanti c) suurendab reaktsiooni tasakaalukonstanti d) muudab reaktsiooni tervikuna termodünaamiliselt soodsamaks
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. Kas reaktsioon on isevooluline ja kuidas võib muutuda reaktsiooni isevoolulisus temperatuuri tõustes, kui
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
mõisteti juurerõhu vajalikkust mahlavoolus. Priestley avastas taimede õhupuhastamisvõime . 18.saj lõpp õhutoitumiseteooria fotosüntees ja hingamine kui kaks erinevat protsessi. Al 1860 taimefüsioloogia kindlalt bioloogia üks osadest. Järgnes rakuteooria. Rakuõpetus ja rakufüsioloogia. 1953 DNA struktuur. 1959 ATP struktuur ja funktsioon. 1863 hakati õpetama Tartu Ülikoolis. I RAKK 1. Taimeraku keemiline koostis. Süsivesikud, aminohapped ja valgud, lipiidid (sh rasvad, vahad, terpenoidid), nukleiinhapped, alkaloidid, fenoolsed ühendid. Süsivesikud ehk sahhariidid. On suhkrud: mono-, oligosahhariidid, polüsahhariidid, pektiinid ja glükosiidid Mono riboos, desoksüriboos, glükoos, fruktoos. Oligo (koosnevad kahest- kolmest monosahhariidist) sahharoos (taimemahlades), maltoos, laktoos. Polü tärklis, tselluloos, kitiin, inuliin. Pektiinid suhkruhappe polümeerid. Glükosiidid rasvhape, alkoloid,
Madala reaktsioonivõime (üldise keemilise inertsuse) tõttu kasutatakse vaseliini paljude salvide alusena. Etaani derivaat etüülkloriid CH3 (kloroetaan) (CH3CH2Cl) leiab kasutamist lokaal-anesteetikumina. Valiin Paljud inimorganismis esinevad bioaktiivsed molekulid on vaa- (asendamatu aminohape) deldavad alkaanide derivaatidena, nt aminohapped (alaniin, valiin jne, joon. 2), küllastatud rasvhapped (palmithape, stearhape jne, joon. 3) jt. 5 Küllastamata alifaatsed orgaanilised ühendid Jo o n . 3 Sisaldavad vähemalt ühte kaksiksidet (-C=C-) või kolmiksidet. Kaksiksidet sisaldavaid süsivesinikke nimeta-
struktuuriline hierarhia eluslooduses. Keemiliste reaktsioonide põhitüübid rakkudes. Bioelemendid: C, H, N, O, P, S moodustavad 99% kõikidest aatomitest inimkehas. Moodustavad tugevaid kovalentseid sidemeid. Makromolekulid valgud (30-70%), RNA (10-20%), DNA (2-5%), polüsahhariidid (1-20%), lipiidid (1-20%) Molekulaarne hierarhia rakus: I Anorgaanilised eellased - CO2, H20, NH3, N2, NO3 II Metaboliidid püruvaat, tsitraat, suktsinaat III Monomeersed ehituskivid aminohapped, nukleotiidid, monosahhariidid, rasvhapped IV Makromolekulid valgud, nukleiinhapped, polüsahhariidid, lipiidid V Supramolekulaarsed kompleksid ribosoomid, tsütoskelett jne VI Organellid tuum, mitokondrid, kloroplastid, EPR, Golgi kompleks Organisatsioonilised tasandid eluslooduses: Molekul lihtsaine või ühendi väikseim, iseseisvalt eksisteeriv osake Makromolekul teatud struktuuri ja funktisooniga molekulide kogum
2. Taimefüsioloogia ajalugu. Taimefüsioloogia alguseks peetakse 1629 van Helmonti katseid. Esimeseks taimefüsioloogiliseks tööks peetakse 17saj loodusteadlaste-eksperimentaatorite töid. Al. 1860 on TH bioloogia lahutamatu osa. 1780 tõestas Lavoisier et rakk on nii looma kui taime põhiosa. 20saj avastati palju olulist taimede kohta Calvini tsükkel, DNA I RAKK 1. Taimeraku keemiline koostis. Süsivesikud, aminohapped ja valgud, lipiidid (rasvad, vahad, terpenoidid), alkaloidid, fenoolsed ühendid. Vesi, Mineraalained jagunevad makro ja mikro aineteks (Makro: N, S, P, Fe; Mikro: Si, B, Ca, Mn), Sahhariidid e. Süsivesikud (Glükoos, fruktoos, RNA, DNA, tselluloos, tärklis, insuliin) , Aminohapped ja valgud, Lipiidid (Rasvad, vahad, fosfolipiididsteroidid), Nukleiinhapped, Alkaloidid (Lämmastikku sisaldavad heterotsüklilised ühendid), Fenoolsed
............23 3. Bakterite membraanid...................................................................................... 25 3.1. Tsütoplasmamembraan.............................................................................. 25 3.2. G(-) bakterite välismembraan....................................................................28 4. pH homöostaas................................................................................................. 33 4.1. Mehhanismid, mille abil hoiavad bakterid tsütoplasma pH-d stabiilsena. . .34 4.1.1. Tsütoplasma pH reguleerimine prootonite transportimise abil.............36 4.1.2. Prootonite tarvitamine või genereerimine metaboolsete ensüümide abil................................................................................................................. 37 4.1.3. Passiivsed mehhanismid, mis toetavad pH homöostaasi.....................38 4.2. Ekstremofiilide kohanemine pH-ga...........................................
Tallinn 2010 SISUKORD 1. AINETE TUVASTAMINE KVALITATIIVSETE REAKTSIOONIDEGA ........................... 4 1.1 VALKUDE REAKTSIOONID ............................................................................... 4 1.1.1 Biureedireaktsioon ....................................................................................... 9 1.1.2 Ksantoproteiinreaktsioon (Mulderi reaktsioon) ........................................... 10 1.1.3 Milloni reaktsioon ....................................................................................... 10 1.1.4 Sulfhüdrüüli- e tioolireaktsioon ................................................................... 11 1.1.5 Valkude sadestamine trikloroäädikhappega............................................... 11 1.1.6 Valkude väljasoolastamine (globuliinide ja albumiinide eraldamine) .......... 12 1.1.7 Valkude termiline denatureerimine ja lahustuvuse sõltuvus pH-st ............. 12
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
Nende tsütoplasmat ümbritseb rakumembraan ning peptidoglükaanist koosnev rakukest. Puuduvad rakuorganellid. DNA on koondunud ühte regiooni, mida nimetatakse nukleoidiks. Bakteriraku paljunemistsükkel on väga lühike. Soodsas kasvukeskkonnas võib rakk jaguneda iga 20 minuti tagant. Seega võib ühe raku järglaskond 11 tunni jooksul kasvada 5 miljardini, lähenedes kogu meie planeeti asustavate inimeste rahvaarvule. Bakterid on kõige iidsem eluvorm Maal ning nad on kohastunud eluks väga erinevates keskkonnatingimustes. Eukarüootne rakk on võrreldes prokarüootse rakuga tunduvalt suurem ning komplekssem. Lisaks tuumale, kus paikneb DNA, sisaldab ta erinevaid membraanseid ja mittemembraanseid rakuorganelle. Rakku ümbritseb plasmamembraan. Taimerakul on ka rakukest, mis sisaldab tselluloosi. Membraanseoselised valgud on sageli glükoproteiinid, sest nad on seotud sahhariididega. Membraanseoselisi valke, mis
Nende tsütoplasmat ümbritseb rakumembraan ning peptidoglükaanist koosnev rakukest. Puuduvad rakuorganellid. DNA on koondunud ühte regiooni, mida nimetatakse nukleoidiks. Bakteriraku paljunemistsükkel on väga lühike. Soodsas kasvukeskkonnas võib rakk jaguneda iga 20 minuti tagant. Seega võib ühe raku järglaskond 11 tunni jooksul kasvada 5 miljardini, lähenedes kogu meie planeeti asustavate inimeste rahvaarvule. Bakterid on kõige iidsem eluvorm Maal ning nad on kohastunud eluks väga erinevates keskkonnatingimustes. Eukarüootne rakk on võrreldes prokarüootse rakuga tunduvalt suurem ning komplekssem. Lisaks tuumale, kus paikneb DNA, sisaldab ta erinevaid membraanseid ja mittemembraanseid rakuorganelle. Rakku ümbritseb plasmamembraan. Taimerakul on ka rakukest, mis sisaldab tselluloosi. Membraanseoselised valgud on sageli glükoproteiinid, sest nad on seotud sahhariididega. Membraanseoselisi valke, mis
annaabi.ee 
