efektiivsus ja kõrge substraadispetsiifilisus (näiteks: amülaas lõhustab ainult polüsahhariidid tärklist- reaktsioon Wohlgemuth). Nad kiirendavad reaktsioone, kuid ei võta nendest osa. Ensümaatilised reaktsioonid on 103 kuni 1017 korda kiiremad kui vastavad katalüüsimata reaktsioonid. Peaaegu kõik avastatud ensüümid on valgud (liht- või liitvalgud) või valgud koos kofaktoritega. Lihtensüümid- koosnevad aminohappejääkidest-lihtvalgud Liitensüümid- liitvalgud (valguosa- APOENSÜÜM ja mittevalkosa- KOFAKTOR Valkosa määrab ensüümi spetsiifilisuse, kofaktor stabiliseerib ensüümvalku. Kofaktoriks võivad olla: ioonid, anorgaanilised ühendid, madalamolekulaarsed orgaanilised ühendid. Kofaktorite valdavama osa moodustavad koeensüümid. · Ensüümid on endogeensed bioaktiivsed ühendid · Substraat- aine, mille muundumist ensüüm katalüüsib
Bioaktiivsed ühendid Ühendid, mis väga väikestes kogustes mõjutavad ainevahetust väga tugevalt. Ensüümid Vitamiinid Hormoonid 1 Ensüümid On biokatalüsaatorid reaktsioonide kiirendajad elusas rakus. (2100-2150) Liigid (valgud): Lihtensüüm(lihtvalk) ainult aminohj; Liitensüümid(liitvalk) aminohj + koeensüüm-vitamiin. Ensüümi molekul on hiigelsuur. Substaat on aine, mida ensüüm mõjutab. Ensüümi molekul:- (aktiivtsenter)-(regulatoorne tsenter)- Substraadi molekul: - Organismis on temp madalad, ainete kontsentratsioonid tühised. Reaktsioonid toimuvad väga kiiresti tänu ensüümidele. Ensüümis aktiivtsenter haakub substraadiga struktuuri sobivuse tõttu. Reaktsiooni energeetiline barjäär alaneb, reaktsioon kiireneb. Toime spetsiifiline. Toodetakse raku
asendamatuid aineid · 1880a. · C. Funk 1911. A hakkas kasutama nimetust vitamiinid · Ühend omas aminorühma .. elu amiin · Tänapäeval tuntakse üle 20 erineva vitamiini. Vitamiinide iseloomustavad tunnused: · Bioaktiivsus. Omavad regulatoorset efekti ainevahetusprotsessides · Neid ei sünteesita inimese organismis, vaid peab saama toiduga · Liitensüümides vajalikud ehitusosad, neid nimetatakse KOFAKTORITEKS Liitensüümid vajavad töötamiseks vitamiine Vitamiine saame: · Toidust(valdav osa taimsest toidust) · Seedekulgla mikrofloora abil · Vitamiinipreparaatidst Häired vitamiinide korral · Hüpovitaminoosid- ei sõltu sellest, millist vitamiini pole piisavalt, üldisemat laadi tunnused: väsimus, kehakaalu langus, vastuvõtlikkus nakkushaigustele · Avitaminoosid- konkreetne haiguspilt. Tekivad, kui inimene ei saa pikemat aega mingit kindlat vitamiinI
Ensüümid 1.on biokatalüsaatorid -reaktsiooni kiirendajad elusas organismis (2100-2150 erinevat ensüümi organismis) 4% org 2.koostis: kõik ensüümid on valgud 1)lihtvalgud e lihtensüümid *aminohappejäägid 2)liitvalgud e liitensüümid *aminohappejäägid+muu aine (nt vitamiin) 3.toime: Organismis on temperatuurid madalad, konsentratsioonid tühised, aga reaktsioonid toimuvad suure kiirusega. *subtraat on aine, mida ensüüm mõjutab. Ensüüm kui valgu molekul on hiigelsuur võrreldes subtraadi molekuliga, seetõttu on ensüümist aktiivne ainult üks osa, aktiivtsenter, mille suurus on võrreldav subtraadi molekuli suursuega. Ens aktiivtsentri ja subtraadi vahel on struktuuri sobivus. 4.haigused:
Lõhustavad toitaineid. Ensüümide töö sõltub keskkonna pH'st. Nt: amülaas, pepsiin, trüpsiin, maltaas, laktaas, sahharaas, lipaas. Aktiivtsenter on ensüümi pinnaala, millega seostub substraat. Substraat on keemiline ühend, millega toimuvat reaktsiooni ensüüm katalüüsib. Aktivatsioonienergia on energia, mida süsteemi osakesed (molekulid) peavad saavutama, muutumaks reaktsioonivõimelisteks. Mida väiksem on aktivatsioonienergia, seda kiiremini toimub reaktsioon. Liitensüümid koosnevad valkosast (apoensüüm) ja mitte valkosast. Kofaktor liitensüümides vajalik ehitusosa. Aktivaator regulaatorvalk. Inhibiitor - aine või faktor, mis pidurdab keemilist, biokeemilist või füsioloogilist protsessi. 5) Valkudel on organismis elutähtis roll, sest osalevad põhimõtteliselt kõikides bioloogilistes protsessides: käituvad katalüsaatoritena, transpordivad ja salvestavad
kiirendavad), taastuvad reaktsiooni lõppedes, nende hulk on enamvähem püsiv Ensüümide eriomadused: 1) Ensüümid on katalüsaatorid 2) Iseloomustab spetsiifilisus: a) suurem [üks ensüüm-ük reaktsioon] b) väiksem [seedeensüüm- pole eraldi ensüüme nt vorsti jne jaoks] 3) Kõrge molekulaarne aktiivsus (ajaühikus väga palju reaktsiooniakte) 4) Toime on koordineeritud ja süntees kontrollitav Ensüümide jaotus: 1) Lihtensüümid: ainult valguline koostis 2) Liitensüümid: lisandub mittevalguline osa a)anorgaaniline (metall- Zn, Fe, Cu) b)orgaaniline (vitamiin) Ensüümi ehitus, saame eristada kolme osa: 1) üldvalguline osa- vastutab lähteaine(-te) õige sidumise eest 2) aktiivtsenter- piirkond, kus vahetult toimub reaktsioon a) liitensüümidel aktiivtsentriks mittevalguline osa b) lihtensüümidel aktiivtsentriks teatud aminohapete radikaalid kindla ruumpaigutusega
hüübimine. 31) Monomeer: Väikese molekulmassiga aine, esineb polümeristasioonis. 32) Polümeer: Kõrgmolekulaarsed ühendid, mille molekulid koosvenad kovalentsete sidemetega seotud struktuuriühikutest. 33) Ensüümid: Biokatalüsaatorid, mis katalüüsivad spetsiifiliselt peaaegu kõiki reaktsioone organismis, neist sõltub molekulide muundumise kiirus ja suund. Liigitaktase lihtensüümid (ainult valguline osa) ja liitensüümid (valguline osa ja mittevalguline osa ehk kofaktor) Alandavaad reaktsiooni energiat. 34) Ensüümied klassifiktasioon: Oksüdoreduktaasid – redoksreaktsioonid. Transferaasid (rühmade ülekanne). Hüdrolaasid (kovalentsete sidemete lõhustamine). Lüaasid (C-C,C-O,C-N,C-S sidemete lõhustamine). Isomeraasid (molekulisiseste funktsionaalrühmade ülekanne, tekivad isomeerid). Ligaasid (karboksüülimine). 35) Ensüümide omadused:
kvaternaarstruktuuri ei moodustu nt. juhusliku primaarstruktuuri biosünteesi vea tõttu, vea parandamisel ühinevad defektideta SU-d Ensüümid • On biokatalüsaatorid – NB! Katalüüsivad spetsiifiliselt peaaegu kõiki reaktsioone organismis, neist sõltub molekulide muundumise kiirus ja suund • Üle 2500 valgulise ensüümi (valguline ehitus! Millised valgud?) • Liigitatakse: • Lihtensüümid (ainult valguline osa) • Liitensüümid – koosnevad: • valgulisest osast ehk apoensüümist • mittevalgulisest komponendist ehk kofaktori(te)st (nt. madalmolekulaarne koensüüm) • Apoensüüm + kofaktor = töötav ensüüm ES-s peamiselt H-sidemed, elektrostaatilised ja hüdrofoobsed toimed –annavad vaba energia 1. Vesilahustuvad – nende allikad, põhifunktsioonid. a. B1 – Tiamiin - Aitab omastada süsivesikuid, stimuleerib söögiisu, kaitseb
· kompartmentalisatsioon ruumiline jaotus · süntees geneetilise kontrolli all Katalüsaatorite om-d: · ei muuda reaktsiooni suunda · katalüüsivad termodünaamiliselt võimalikke reaktsioone · ei muuda liikuva tasakaalu seisundit · ei lühustu reaktsiooni käigus · alandavad reaktsiooni kiirust elimineerivat energeetilist barjääri Ensüümide ehitusosad lihtensüümid (AH jääkidest koosnevad lihtvalgud) liitensüümid (liitvalgud, konjugeeritud ensüümid). Valkosa (apoensüüm) ja mittevalkosa (kofaktor). Valkosa määrab spetsiifilisuse, mängib põhirolli substraadi sidumises ja potentseerib kofaktorit. Kofaktor satbiliseerib ensüümvalku, osaleb substraadi sidumises ning vahetult katalüüsiprotsessis. Kofatoriks võivad olaa: ioonid (Cl sülje amülaasle, Cu tsüstokroomi oksüdaasile, Mg ja K pütuvaadi kinaasile, Se glutatiooni peroksüdaasile)
11. Teatud tasemest alates võib vitamiinipreparaate käsitleda kompleksse raviskeemi osana. 12. Kõikide vitamiinide puhul on teada päevakogused, mis ei põhjusta kahjulikke kõrvaltoimeid. (8) Lisa 3: Mõisted. 1. Heterogeensus- mitteühtlik, ebaühtlik, erisugune. 2. Bioaktiivsus- bioloogiliselt aktiivne 3. Madalmolekulaarsus- väikestes arvust aatomeist koosneva molekuliga aine 4. Eksogeensus- välistekkeline, väljaspoolt mõjutav, väline 5. Liitensüümid- koosnevad valkosast (apoensüüm) ja mitte valkosast (kofaktor). Madalmolekulaarne ühend. 6. Metabolism- peenreguleeritud biomolekulide lammutamine ja biosüntees tagamaks organismi elutegevuseks vajalike sisetingimusi. 7. Vitameer e. Isoteel- teatud grupi üksikliige. Näiteks on olemas B-rühma vitamiinid. Neil on sarnane keemiline ehitus. Kõiki selle rühma vitamiine nimetatakse üksikliikmena vitameeriks.
* kollageenid * albumiinid * kromoproteiinid * elastiinid * globuliinid * glükoproteiinid * keratiinid * histoonid * lipoproteiinid * fibroiinid * protamiinid * nukleoproteiinid * müosiinid * prolamiinid, * metalloproteiinid gluteliinid * liitensüümid Lihtvalgud Globulaarsed valgud on kerajas-ellipsoidse kujuga. See on arvukaim valkude rühm, kuhu kuuluvad: · kõik lihtensüümid; · liitvalkude valguline osa; · valgulised hormoonid jne. Tartu Tervishoiu Kõrgkool 3 Koostanud M. Kolga Biokeemia Globulaarsete valkude põhirühmad: 1. albumiinid 2
Füsiko-keemiline klassifikatsioon: Polaarsed, Apolaarsed, Amfifiilised Struktuurne klassifikatsioon: 1. Lihtvalgud a)fibrillaarsed kollageenid, elastiinid, keratiinid, fibroiinid(fibrinoogeen), müosiinid b)globulaarsed albumiinid, globuliinid, histoonid, protamiinid, prolamiinid, gluteliinid 2.Liitvalgud kromoproteiinid, fosfoproteiinid, glükoproteiinid, proteolipiidid, lipoproteiinid, nukleoproteiinid, metalloproteiinid ja liitensüümid Lihtvalgud koosnevad ainult aminohapete jääkidest Liitvalgud sisaldavad peale aminohapete jääkide orgaaniliste ja anorgaaniliste ainete molekule/molekulide osi. Funktsionaalne klassifikatsioonid: Ensüümid (pepsiin, trüpsiin, amülaas) Transportvalgud (hemoglobiin, vereseerumi albumiin, ioonpumbad) Struktuurivalgud (kollageenid, elastiinid, histoonid) Regulatoorvalgud (insuliin, histoonid) Aktiivkaitse valgud (immuunoglobuliinid, fibrinogeen, trombiin)
Spetsiifilised aktovaatorid-inhbiitorid Produktpidurdus Keskonnatundlikud konformatsioonimuutused Kooperatiivsus ja allosteerika · Kompartmelisatsioon · Iga ensüüm paikneb kindlas raku piirkonnas või struktuuris See tagab ensüümreaktsioonide eraldatuse ja kindla järjestuse · Substraadi ja kofaktorite kontsentratsioon Ensüümid - katalüütiliste omadustega valgud (lihtensüümid) või valkude kompleksid (liitensüümid). Ensüümid osalevad peaaegu kõikides biokeemilistes reaktsioonides elusorganismides. Nii kontrollivad ensüümid metaboolsete protsesside toimumise kiirust; ribosüümid - katalüüsivad ribonukleiinhapete hüdrolüüsi ja ümberesterifikatsiooni reaktsioone (RNA protsessing), mille käigus muudetakse primaarne RNA transkript mRNA- ks. Ribosoomi RNA katalüüsib peptiidsidemete moodustumist; absüümid - ehk katalüütilised
valkudest. Füsiko-keemiline klassifikatsioon: 1. Polaarsed; 2. Apolaarsed; 3. Amfifiilsed Struktuurne klassifikatsioon: 1. Lihtvalgud a) Fibrillaarsed kollageenid, elastiinid, keratiinid, fibroiinid (fibrinogeen), müosiinid b) Globulaarsed albumiinid, globuliinid, histoonid, protamiinid, prolamiinid, gluteliinid 2. Liitvalgud: kromoproteiinid, fosfoproteiinid, glükoproteiinid, proteolipiidid, lipoproteiinid, nukleoproteiinid, metalloproteiinid ja liitensüümid. Funktsionaalne klassifikatsioon: · Ensüümid ( pepsiin, trüpsiin, amülaas) · Trantsportvalgud (hemoglobiin, vereseerumi albumiin, ioonpumbad) · Struktuurvalgud (kollageenid, elastiinid, histoonid) · Kontraktiilsed valgud (aktiin, müosiin) · Regulatoorvalgud (insuliin, histoonid) · Aktiivkaitse valgud (immuunglobuliinid, fibrinogeen, trombiin) · Toite ja varuvalgud (piima kaseiin, muna ovoalbumiin) 10. Kromatograafia. Elektroforees
Alatarbimist esineb sagedasti vaeste hulgas, kelle põhitoidu moodustavad teraviljatooted. Valguvaegusel langeb organismi kaitsevõime ja aeglustub areng. Normaalselt peaksid valgud katma päevasest energiavajadusest 10...15%. Ensüümid - ensüümide koostis, ehitus, ensüümkatalüüsi olemus (k.a. mis mõjutab selle kiirust), spetsiifilisus. Ensüümide koostis: - Koosnevad aminohappejääkidest. Ehitus : lihtensüümid (ainult valguline osa) ja liitensüümid (koosnevad valgulisest osast ehk apoensüümist ja mittevalgulisest komponendist ehk kofaktorist). 15 Ehitus (sama asi aga pohjalikumalt) : - Üldvalguline osa vastutab substraadi õige lähenemise ja ruumilise orientatsiooni eest. - Aktiivtsenter piirkonnaks ensüümis, kus vahetult toimub katalüütiline protsess. Kujutab endast ensüümi valgu koostises olevate
· Spetsiifilisus üks ensüüm, üks reaktsioon, üks lähteaine. Ei kehti alkoholi lagundavade ensüümide suhtes. · Reguleeritav aktiivsus: a) saab suurendada 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)
2) muudetakse ensüümimolekulide arvu rakus, stimuleerides nende sünteesi; 30 Maris Kallus KKS 2010 3) muudetakse substraatide kättesaadavust ensüümimolekulidele, näiteks rakumembraani läbitavuse muutmise kaudu. Ensüümid: Keemiline ehitus – Lihtensüümid, liitensüümid, koensüümid, vitamiinid. Produtseerimine – Ribosoomides. Ainevahetuse regulatsioonis toimine – Keemilised protsessid, mis muidu vajaksid teostumiseks tunde või päevi, toimuvad tänu ensüümidele mõne millisekungiga. Ensüümidel on võime keemiliste reaktsioonide kiirust suurendada miljoneid kordi. Ensüümid ei saa käivitada termodünaamiliselt võimatut protsessi. See on määratud eelkõige reageerivate ainete(substraatide) ja reaktsiooni saaduste(produktide)
N : Kõik valgud sünteesitakse algselt esmases struktuuris. 2. Tene e. sekundaarne struktuur. jaguneb : a) alfa (spiraalikujuline) b) beeta (saelehtede kujuline) Sekundstruktuuri valgud vees ei lahustu ega seedu. N : Küüned ja soomused. 3. Kolmanda e. tertsiaarse järgu struktuur. Koosneb mitmest erinevast valgulisest ehitusüksusest, mis moodustavad struktuurse ja talitusliku terviku. (paljud liitvalgud, hemoglobiin ja liitensüümid). Valke kooshoidvad keemilised sidemed : 1. Peptiidside - seob aminohappe jääke omavahel. 2. Vesinikside - vesiniku ja hapniku ning vesiniku ja lämmastiku vahel. Valkudes 3. SS-tüüpi sidemed - tekib väävlit sisaldavate rühmade vahel. Juuksed. 4. Hüdrofoobne side - tekib hüdrofoobsete aminohapete vahel. Valkude füüsikalis-keemilised omadused : 1. Suur molekulmass.(läbiminek membraanidest on takistatud. (kui uriinis on valk, siis neerude kogumistorude membraanid on vigastatud.)
Põhjus: toimub ka oksüdeeritavast substraadist elektronide eemal- S -H 2 O C N H2 damine (r.7). ( substraat) Dehüdrogenaasid on liitensüümid. Näiteks, NAD-sõl- + tuvad dehüdrogenaasid koosnevad koensüümist NAD N (nikotiinamiidadeniindinukleotiid) ja ensüümi valgulisest N AD osast. Substraadi dehüdrogeenimist (r. 7) teostab NAD NAD- deh üd ro gen aas reaktiivne nikotiinamiidne osa (vitamiin B5)
Hormoonid ja doping. Kõigepealt olid steroidid siis EPO (erütropoetiin) ja siis erinevad hormoonide isovormid. Ensüümid. Eriomadused- valkudele iseloomulik + katalüsaatorid- taastavad oma aktiivsuse. Ensüümide spetsiifilisus. Ensüüme iseloomustab ülikõrge aktiivsus (katalaas nt). Ensüümide aktiivsus on reguleeritav. Rakuensüümid talitlevad koos ja moodustavad ainevahetusradasid. Jaotus lihtensüümid, mis koosnevad ainult aminohappejääkidest ja liitensüümid, mis koosnevad 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
annaabi.ee 
