Glükoosi alkoholkäärimine (näide) • On teine glükoosi anaeroobse katabolismi vorm • Inimorganismis ei toimu • Toimub pärmide ensüümide toimel • Ka alkoholkäärimise roll seisneb ATP tootmises anaeroobsetes tingimustes • On piimhape-käärimine • Püruvaat -> atseetaldehüüd -> etanool Aeroobne glükolüüs • Aeroobne glükolüüs lähtub tsütoplasmas toimuva glükolüüsi osa metaboliidist püruvaadist • Püruvaadist tekib atsetüül-CoA (mis on ka teiste metabolismiradade produkt) • Protsessiks on vaja ensüüm-vitamiinkompleksi püruvaadi dehüdrogenaasne kompleks –PyrDH (koosneb 3 ensüümist ja 5 vitamiinist) Vajaminevad vitamiinid • Tiamiin (B1) • Riboflaviin (B2) • Pantoteenhape (B5) • Nikotiinhape (B3, PP) • Lipoehape (N) • Juba ühe vitamiini puudus põhjustab siin tõsiseid häireid Aeroobne glükolüüs • Atsetüül-CoA viiakse edasi kesksesse metaboolsesse tsüklisse –
Võimaldab hoida substraadi kontsentratsiooni püsivana mingis küllaltki kitsas vahemikus [S]c Substraat saab akumuleeruda kuni kontsentratsioonini [S]c. Edasine akumuleerumine ei ole võimalik kuna ensüümi aktiivsus on kõrge Multisubühikulised kooperatiivsed ensüümid aitavad säilitada dünaamilise süsteemi homeostaasi ehk homoallosteeria teravdab substraadi tasandil toimuvat kontrolli Heteroallosteeria võimaldab regulatsiooni tagasiside kaudu Leiab rakendust keeruliste metabolismiradade regulatsioonil Allosteeriline: aktivatsioon inhibitsioon Allosteeriline inhibiitor seostub T- vormiga ja nihutab T R tasakaalu T vormi suunas Allosteeriline aktivaator seostub R vormiga ja nihutab T R tasakaalu R vormi suunas Kõrgetel kontsentratsioonidel võivad allosteerilised inhibitorid ja aktivaatorid nihutada T R tasakaalu täielikult vastava vormi suunas Kaob ära sigmoidne V versus [S] sõltuvus ja ensüüm allub Michaelis-
kolmel viisil kasutades substraatset fosforüülimist, oksüdatiivset fosforüülimist või fotosünteesi. Substraadse fosforüülimise puhul kantakse fosforüülrühm keemiliselt ühendilt adenosiindifosfaadile ADP. Oksüdatiivsel fosforüülimisel kasutatakse ATP genereerimiseks elektrokeemilist potentsiaali (laengu ja pH erinevust rakumembraani sise ja väliskülje vahel), mida nim ka prootonpotentsiaaliks. Prootonpotentsiaali loomiseks kantakse elektron metabolismiradade vaheühenditelt ahelas ühelt tsütokroomi liikmelt teisele ning vabanevat energiat kasutatakse selleks, et (H+) prootoneid rakust välja pumbata. Selle tulemusena tekib erinevus raku sise- ja väliskülje laengu (elektrilises potensiaali) ja pH (keemilise potensiaali) vahel. Selleks, et tsütokroomi süsteem töötaks, on vajalik terminaalse elektroni akseptori olemasolu. Metabolism võib olla aeroobne, kui viimane
konformatsioon moodustub, kui on sobivad: pH Temperatuur Vastasmõju vee molekulidega Asukoht rakus, nt. membraanides Struktuuri muutvad keemilised ühendid Denaturatsioon - valkude kõrgema tasandi struktuuri muutumine, millega kaasneb ka valgu võimetus täita biofunktsiooni (ei lõhu kovalentseid peptiidsidemeid (primaarstruktuur säilub) KVATERNAARSTRUKTUURI TÄHTSUS Spetsiaalsed ülesanded metabolismis – metabolismiradade võtmeensüümid, nende aktiivsuse regulatsioon on täpsem ja efektiivsem paremini kontrollitav – 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
Ensüümid, mis katalüüsivad anaeroobset glükolüüsi (mõni näide). o Heksoosi kinaas, fosforfruktoosi kinaas Aeroobne glükolüüs. Atsetüül CoA teke. Atsetüül CoA olulisus metabolismis. o Aeroobne glükolüüs lähtub anaeroobse glükolüüsi metaboliidist püruvaadist o Püruvaadist tekib atesetüül-CoA, mis on ka teiste metabolismiradade keskne produkt Ensüümide, vitamiinide ja hormoonide roll glükolüüsil (ja üldse ainevahetuses). o 10. Tsitraaditsükkel (Krebsi tsükkel, TKT tsükkel, Trikarboksüülhapete tsükkel) Tsitraaditsükkel- organismi keskne metaboolne rada, milles sulanduvad süsivesikute, lipiidide metabolismirajad Tsitraaditsükli olulisus organismis. -oluline tsentraalne tsükkel nii biomolekulide katabolismis kui ka anabolisimis
aga olema stabiilne. XVI METABOLISMI ÜLDPÕHIMÕTTED 1. Metabolism. Keemiliste muutuste kogum, mis muundab toitained energiaks ning keemiliselt ehituselt keerulisteks rakuproduktideks. Metaboolsed kaardid esitavad reaktsioonide kaskaade integreeritud kujul. Sajad ensüümreaktsioonid on organiseeritud diskreetseteks metaboolseteks radadeks. Põhiliste metabolismiradade osas on organismidel märkimisväärne sarnasus (mis võib tõestada, et kogu elu pärineb ühes eellasest). Esineb ka suur mitmekesisus (auto- hetero- kemotroofid jne). Organismid jaotuvad (1) hapnikutarbe järgi: Aeroobsed: kasutavad hapnikku elektronide aktseptorina. Kui hapnik eluks välitimatu, siis oblikatoorsed aeroobid. Anaeroobid: võimelised eksisteerima ilma hapnikuta. Kui ei talu üldse hapnikku, siis oblikatoorsed anaeroobid.
unikaalsust. · Methanococcus jannischii isoleeriti ookeanist 2600 m sügavusest. Ta on metanogeen, sünteesib vesinikust ja CO2 metaani. Talub temperatuuri kuni 86 kraadi. Rakud on ebaregulaarsed kokid kahe viburikimbuga sama pooluse lähedal · Arhede geenid, mis kodeerivad transkriptsioonifaktoreid ja RNA polümeraasi subühikuid sarnased eukarüootide vastavate analoogidega, samal ajal kui metabolismiradade ensüümide geenid on sarnased prokarüootide omadele. · Arhedel on geneetilisest aspektist ühiseid jooni nii bakterite kui ka eukarüootidega. Ühised jooned eubakteritega: 1) Rõngaskromosoom; 2) Genoomi suurus; 3) Operonid; 4) mRNA intronid puuduvad; 5) 70S ribosoomid Ühised jooned eukarüootidega: 1) Histoonid krenarhedel; 2) Rakuskeleti (chaperoniinide niidid, aktiini homoloogid) olemasolu;
Lisaks PEP-le reguleerivad veel teised metaboliidid C-allika kasutamist. Ketohappeid, nagu -ketoglutaraati, püruvaati ja oksaalatsetaati kasutatakse aminohapete sünteesiks kui substraati. Kui rakus ketohapped kuhjuvad, siis pärsitakse glükoosi transport rakku ning AC. Sellisel moel reguleeritakse C:N vahekorda rakus ning metabolismi kaks poolt - C-allika katabolism ja aminohapete anabolism - on seotud. Transkriptsiooni kaudu metabolismiradade reguleeritus ei iseloomusta kuigi hästi bakterite metabolismi regulatsiooni, sest metabolismirajad on tugevasti reguleeritud allosteerilise regulatsiooniga. E. coli võib uue substraadiga keskkonnas kohaneda sekundite jooksul just allosteerilise regulatsiooni, kas metaboliidi seondumise või post-translatsiooniliste modifikatsioonide abil. Selliseid universaalseid signaalmolekule, mis annaks bakterile aimu raku energeetilisest seisundist ning C-allika kasutamisest, pole palju: FBP, cAMP, L-
Kataboolsete radade regulatsioon võib toimuda samuti tagasisidestusliku inhibitsiooni kaudu. Inhibiitorina toimivad tavaliselt degradatsiooniraja vaheühendid, mõjutades raja esimesi ensüüme. Kataboolsete radade ensüümide aktivaatorid võivad olla kas sama raja või mõne teise raja metaboliidid. Mõnel juhul on kirjeldatud nn. "feedforward" regulatsiooni, kus vaheühend moduleerib ensüümi aktiivsust selle ühendi katabolismiraja toimumise kasuks. Omavahel seotud tsentraalsete metabolismiradade puhul nagu glükolüüs, glükoneogenees ja TCA tsükkel on regulatsioon kompleksne. 21 Valkude posttranslatsiooniline kovalentne modifikatsioon Regulatsioon valkude fosforüleerimise kaudu Valkude fosforüleerimine (ja mõnel juhul metüleerimine) toimub näiteks signaalse transduktsiooni radades, kus esmalt autofosforüleerub välise signaali mõjul spetsiifiline sensorvalk ning seejärel kantakse
annaabi.ee 
