Rakubioloogia kordamisküsimused (0)

RAKUBIOLOOGIA
Prokarüoot
Eukarüoot
Raku suurus
1-10 μm
5-100 μm
Organellid
Puuduvad või vähe
Tuum, mitokonder , kloroplast
Tuum
Puudub
Esineb
Rakumembraan
Esineb (ei sisalda steroole,
vaid hepanoide)
Esineb
Mitokondrid
Puuduvad (oksüdeerumist
katalüüsivad ensüümid
seotud rakumembraaniga)
Esineb
Ribosoomid
Esinevad (70S)
Esinevad (S80)
Tsütoskelett
Puudub
Esineb
Mitoos , meioos
Puudub
Esineb
DNA struktuur
Rõngas, ( kromosoom ja
plasmiidid) tsütoplasmas
Lineaarne, erinevad kromosoomid , histoonid ,
paiknevad tuumas
RNA ja valk
Süntees samas kohas
RNA tuumas, valgud tsütosoolis
Metabolism
Anaeroobne+ aeroobne
Aeroobne
Rakuline organiseeritus
Peamiselt üherakuline
Peamiselt hulkraksed

• Esimesed prokarüootsed organismid tekkisid ~ 3 -3,5 miljardit aastat tagasi
  
• Esimesed eukarüootsed organismid tekkisid ~ 1-1,5 miljardit aastat tagasi
  

• Sümbiontsed bakterid , mis on seotud õhulämmastiku assimileerimisegaon näiteks tsüanobakterid ja Rhizobium
  

Millised tunnused näitavad et mitokondrid ja kloroplastid on tekkinud endosümbioosi teel?
Kahekordne membraan sisemise membraani koostis on sarnane bakteriraku membraani koostisega.
Paljunevad jagunemise teel, mitoos puudub.
DNA on rõngaskromosoomi kujul nagu bakteritel, histoonid puuduvad.
Operonide esinemine DNAs.
Esinevad ribosoomid, mis ehituselt ja koostiselt sarnanevad bakteri ribosoomidega.
Membraanid
Ülesanded
Ainete transport
Metaboolsete jääkide eraldamine rakust
Tsütoplasma pH säilitamine
Tsütoplasmas teatud osmootse jõu hoidmine
Organellides spetsiifiliste tingimuste hoidmine
Membraanid koosnevad lipiidide kaksikkihist, mida läbistavad integraalsed valgud. Lipiidid takistavad rakus esinevatel polaarsetel ühenditel kiiresti rakust välja difundeeruda.
Raku membraani paksus 6~10 nm
Membraanide valgud
Integraalsed e transmembraansed- läbivad ühe või mõlemad lipiidsed kaksikkihid
Perifeersed- paiknevad lipiidse kaksikkihi tsütoplasma või väliskeskonna poolsel pinnal.
Väliskeskonna poolsed valgud osalevad rakk -rakk äratundmises ja signaalide ülekandmises, taimedel ka tselluloosi sünteesiks rakuseinas.
Tsütoplasma poolsed osalevad tsütoskeleti sidumises valkudega, signaalide ülekandes.
Integraalsed osalevad kanalite moodustamises ja ainete transpordis .
Integraalsete membraanide valgud omavad vähemalt ühte segmenti, mis koosneb hüdrofoobsest või laenguta aminohapetest ja on seetõttuhüdrofoobsete vastasmõjudega kinnitatud lipiidide kihti. Hüdrofoobne piirkond on ümbritsetud + laenguga aminohappega, et takistada piki membraani libisemist (+ laenguga aminohappe seotud fosfolipiidi – laenguga peaga)
Perifeersed valgud kinnituvad vesinik - või ioonsete sidemetega integraalsete valkude külge aga ka lipiidide polaarsete peade külge.
Membraanivalkude funktsioone:
Ainete transport rakkude vahel
Membraani struktuuri hoidmine
Signaalide vastuvõtt keskkonnast ja teistelt rakkudelt
Rakkude seostamine rakuvälise maatriksiga ja teiste rakkudega
Tsütoskeleti valkude seostumine membraaniga.
Membraanide lipiidid
Trans-rasvad on küllastumata rasvad, mille rasvhapete jääkides esinevad kaksiksidemed on
trans asendis ehk E- isomeerid .
Fosfolipiidid on membraani põhiliseks lipiidseks komponendiks ja neil on struktuuris polaarne pea ja kaks hüdrofoobset saba.
Steroidid (kollesterool puudub prokarüoodi plasmamembraanis.)
Sahhariidid
Võivad olla seotud nii lipiidide kui valkudega
Olulised rakk-rakk äratundmisreaktsioonides
Membraanikomponendid:
Lateraalne difusioon on ühe membraani kihi piires toimuv aktiivne lipiidide molekulide difusiooniline liikumine.
Membraanide dünaamilisust (voolavust) mõjutavad:
Lipiidide küllastatus - küllastamata rasvhapped muudavad paindlikumaks (mida rohkem seda voolavam)
Kolesterool membraani koostises (alandab sulamispunkti )
Temperatuur
Membraani sulamistemperatuuriks nimetatakse temperatuuri, mille juures toimub faaside üleminek (St. membraan läheb liposoomide lahuse kuumutamisel geelisarnasest struktuuri faasist üle mobiilsemasse vedelasse faasi).
Hübridoom on antikeha sünteesiva b-lümfotsüüdi ja müeloomiraku hübriid , mille abil saab toota
suurtes kogustes antigeeni spetsiifilisi monokloonseid antikehi.Säilinud mõlemad eellasraku
tunnused.
1) katseloom immuniseeritakse vajaliku antigeeniga
2) immuniseeritud katselooma viidud antigeenile vastavaid antikehasid tootvad b- lümfotsüüdid
liidetakse müeloomirakkudega
3) selektiivsöötmel eraldatakse hübridiseerunud rakud
4) hübridoomi kasvatatakse masskultuuris või katseloomas
5) antikeha eraldamine, puhastamine ja kasutamine
ELEKTROKEEMILINE POTENSIAAL VIHIKUST!
Aktiivse transpordiga, mis vajab täiendavat (ATP) energiat on tegemist kui ioonide (ainete) liikumine toimub piirkonnast kus ainete elektrokeemiline potensiaal on madalam, piirkonda, kus aine elektrokeemiline potensiaal on kõrgem (nt ATP- aasid ).
Passiivse transpordi korral pole vaja täiendavat (ATP) energiat, sest ainete liikumine toimub kõrgema elektrokeemilise potensiaaliga piirkonnast madalama potensiaali suunas (nt ioonkanalid ).
1.Difusioon läbi lipiidide (Peamiselt hüdrofoobsed ja väikese molekulmassiga polaarsed( etanool ) ühendid, gaasid)
2. Difusioon valkude vahendusel
Membraanipotentsiaal - ioonide kontsentratsioonide erinevus/ elektrokeemiliste potensiaalide erinevus raku sise- ja väliskeskkonna vahel.
Reeglite järgi võrreldakse tsütosooli väliskeskonnaga
Mõõdetakse voltides. Membraanipotensiaal on negatiivne, st tsütoplasma poolne külg on negatiivsem väliskülje suhtes/ tsütosoolis on negatiivsete ioonide ülekaal.
Membraanipotentsiaali tekkimise põhjusi:
Ainete elektrokeemiliste potensiaalide erinevus rakus ja rakuvälises ruumis
Vastasnimeliselt laetud ioonide erinev liikumiskiirus läbi membraani - moodustub elektriline
potensiaal e difusioonipotensiaal.
Jätkuvalt säiluva difusioonipotensiaali põhjuseks on nn “pumpade” funktsioneerimine
rakumembraanis . (Pumpadeks nim membraanide transportsüsteeme, mis ainete transpordiks kasutavad vahetult ATP energiat - osalevad aktiivses transpordis)
Membraanipotensiaali tekitavat transporti nimetatakse elektrogeenseks transpordiks.
Membraanipotensiaalide väärtused: Rakumembraan -70mV, kloroplastil -30mV, mitokondril -180 mV
NERNSTI VÕRRAND VIHIKUST
Vee liikumine toimub osmoosi teel.
Vesi liigub väiksema lahuse kontsentratsiooniga piirkonnast suuremasse
Rakud peavad paiknema isotoonilises lahuses, et rakk ei paisuks või kuivaks osmoosi tõttu.
Sise- ja välislahuse võrdse kontsentratsiooni hoidmiseks on olulised membraanides paiknevad transpordisüsteemid (Na+/ K+ - ATPaas )
K/Na-ATPaas on aktiivtransport , mille käigus liigutatakse ATP hüdrolüüsi energia arvelt 3 Na iooni välja ja 2 K iooni raku sisse. Oluline membraanipotentsiaali hoidmisel, koos Na ioonidega glükoosi sisseveol rakku sekundaaraktiivtranspordil, osmoosi kontroll.
Akvaporiin koosneb kuuest transmembraansest alfaheeliksist, kusjuures nii amino kui karboksü ots jäävad tsütosooli poole. Moodustavad kanali läbi mille liigub kas ainult vesi või ka selles lahustunud
ained, sõltuvalt akvaporiinist.
Reguleerivad veevoolu
Kanalivalkude avatust mõjutavad:
Elektriline signaal (membraanipotentsiaal), keemiline signaal. (teatud ühendite seostumine
kanali valguga) Lisaks ka temperatuur, mehaaniline jõud ja fosforüleerimine.
Sekundaaraktiivne transport ei kasuta otseselt ATP energiat, et aineid transportida, vaid
elektrokeemiliste potentsiaalide erinevust. Transportvalkudeks antipordid ja sümpordid. Nt Glükoosi transporditakse niimoodi rakku koos Na ioonidega.
Aktsioonipotentsiaal on aksonite omane kiire membraani depolariseerimine ja selle järel repolariseerimine elektrilise signaali/ impulsi ülekandel (moodustud aksoni ja neuroni
kokkupuutekohas). Aktsioonipotentsiaali kestvus on umbes 1-2 ms.
Sünaps on kahe neuroni ühenduskoht, kus toimub impulsi edasiliikumine ühelt rakult teisele.

Neurotransmitter ehk neuromediaator ehk virgatsaine on keemiline aine, mille abil
neuron ( närvirakk ) edastab keemilise sünapsi kaudu närviimpulsi teisele (närvi)rakule
Närviimpulsi teke ja liikumine
Stiimuli toimel vabanevad neurotransmitterid ja seostuvad jörgneva neuroni pinnaga
Lokaalne neuroni membraani depolarisatsioon
Membraanipot sõltuvate Na kanalite avanemine, Na+ sisenemine , aktsioonipotensiaali teke, Na kanalite sulgumine
Avanevad membraanipot sõltuvad K+ kanalid, K+ väljub, taastub puhkeseisundi membraanipotensiaal, K kanalid sulguvad
Membraanipotensiaalist sõltuvatel Na kanalitel esineb refraktsiooniperiood, mille jooksul sulgunud Na kanalid ei avane ka stiimuli toimel, seega impulss liigub ainult ühes suuas.
+40mV juures avanevad pingesõltuvad K+ kanalid ja K liigub välja, tekitades kiirelt negatiivse
membraanipotentsiaali (repolarisatsioon).
Membraani depolariseerumine aktsioonipotensiaali toimel on tingitud ioonkanalite positiivse tagasiside süsteemist. Kui kuskilt sattub raku sisse Na ioone, siis need indutseerivad kanalite avamise ja veel rohkemate Na ioonide rakku voolamise. Võivad tulla retseptoritelt või sünapsist jne.
Kui membraanipotentsiaal on piisavalt kõrge, siis see sulgeb Na kanalid ja samas avab K
kanalid ja K voolab rakust välja, toimub membraani repolariseerumine esialgsele membraanipotentsiaali väärtusele (~ - 60 mV) närviimpulsi tekkel, normaliseerides potentsiaali.
Kui rakumembraan on hüperpolariseerunud, siis membraani depolariseerumine võib toimuda
nt. Na või Ca sissevooluga vastavatest kanalitest.
Närviimpulsside tekkimises ja edasiliikumises osalevad transportvalgud :
Na+ kanalid, K+ kanalid, Na+/K+ pump , ligandiseoselised kanalid
Närviimpulsi edasiliikumise kiirus on 100-120 m/s
Müeliinikihti on aksonite ümber vaja, sest suurendab kiirust, millega impulss saab liikuda mööda närvikiudu. Signaal n-ö “hüppab” ühest müeliinita kohast järgmisele. Käitub natuke nagu isolaator juhtmel. Seda toodavad Schwanni rakud (perifeerses närvisüsteemis) ja oligodendrotsüüdi(tsentraalses närvisüsteemis).
Impulsi liikumine läbi sünapsi
Aktsioonipotensiaal jõuab neuroni terminaalini
Neurotransmitterit sisaldavad vesiikulid sulavad eksotsütoosi protsessis kokku rakumembraaniga ja virgatsaine vabaneb ning difundeerub järgmise raku pinnal paikneva retseptorini
Avanevad ligandiseoselised kanalid, Na siseneb, membraan depolariseerub ja tekib Ap
Ajutegevust toetavaid signaalmolekule:
Serotoniin , dopamiin, endorfiinid .
Lihaste kokkutõmbeid reguleerivaid signaalmolekule
Atsetüülkoliin, (nor) epinefriin (südametegevus).
Sclerosis multiplex ( hulgiskleroos ) tekkimise põhjusi
Müeliini kadumine pea- ja seljaajust
Autoantikehade tootmine müeliini vastu või vastavate proteaaside tootmine
Transportvalkude häiretest sõltuvaid haigusi
Mootorneuronite probleemid
Na+ kanalid
Tsüstiline fibroos
Cl – kanalid
Bipolaarsed häired
Na+ /K+ -ATPaas
Südametegevuse häired
Na+ /K+ -ATPaas
Resistentsus ravimite suhtes ja kemoteraapiale
ABC pump (multi-drug resistance)
Värvipimedus
[H+] gradient kui pump (rodopsiin)
ENDOMEMBRAANID

Tsütoplasmavõrgustik = ER ja sekreetoorne rada
ER/Golgi vahendusel sekreteeritavad valgud
Proteaasid , glükoproteiinid, proteoglükaanid, mutsiinid, fibromoduliin, laktoferriin.
SRP (signaali äratundja partikkel ) on proteiin-RNA kompleks . Eukarüootides kuus polüpeptiidi + RNA. Prokarüootides 1 polüpeptiid +RNA.
Vajalik valgu signaaljärjestuse äratundmiseks
Kirjeldage signaaljärjestust valgu liikumiseks tsütosoolist ER-i, milliste teiste valkudega signaaljärjestus komplekseerub? Kus paikneb selle järjestuse retseptor ?
N-terminaalses otsas korduvad leutsiini jäägid ning ka lüsiini jäägid. Signaaljärjestus komplekseerub SRP-ga, translokaatoriga. Selle järjestuse retseptor on hüdrofoobne Met jääkidega ümbritsetud tasku SRP P54 subühikus. Ning translokaatorid paiknevad ER-s.
Nimetage pöördtranskriptaasi (RNA sõltuv DNA polümeraas ) osavõttu vajavaid protsesse eukarüoodi rakus
Retrotransposonite teke, DNA liikumine mitokondro ja tuuma vahel
Nimetage ER-is ja Golgis sekreteeritavate valkudega toimuvad modifikatsioonid
Õige konformatsiooni teke, osaline proteolüüs , oligosahhariidse komponendi lisamine, disulfiidsidemete teke, multimeeride teke
Kirjeldage antikehade struktuuri. Milliste sidemete vahendusel selline struktuur moodustub ja millises raku piirkonnas? Kuidas antikehasid kasutatakse kindla valgu lokalisatsiooni määramiseks rakus?
Koosnevad neljast disulfiidsildadega ühendatud valguahelast. Kaht suuremat ja omavahel identset ahelat nimetatakse rasketeks ehk H-ahelateks (ingl.k heavy chains), kaht väiksemat ning samuti omavahel identset ahelat nimetatakse kergeteks ehk L-ahelateks (ingl.k light chains). Moodustub tsütosoolis. Antikeha tunneb ära võõrkeha antigeeni. Iga antikeha tipp sisaldab paratoopi (lukku), mis on spetsiifiline antigeeni epitoobile (võtmele). See lubab neil struktuuridel ühineda. Selle mehhanismi abil saab antikeha märkida nakatunud rakku teistele immuunsüsteemi osadele ründamiseks või neutraliseerib ise.
Kuidas pannakse kokku valgu Asn jäägile seotav oligosahhariidne kompleks
ER membraani tsütoplasma poolsel küljel toimub kõigepealt kahe N-atsetüülglükoosamiini (GlcNAc) seostumine membraanis paikneva dolihoolfosfaadi külge. Järgneb viie mannoosi jäägi liitumine. Seejärel toimub dolihhooli liikumine ER luumeni poolsele küljele fosfolipiidi translokaasi e flipaasi toimel. Luumenis lisatakse täiendavad 4 Man ja 3 Glc jääki ja kompleks Glc3Man9GlcNAc2 on moodustunud dolihhooli küljes. Glükoosi jäägid on signaaliks, et oligosahhariid on ‘valmis’.
Miks on sekreteeritavate valkude glükosüülimine vajalik
Vajalik N-seoselist sahhariidset jääki sisaldavate valkude õige konformatsiooni moodustumisel. Ainult õigesti voltunud valgud liiguvad ER-st Golgi kompleksi.
Mis määrab A, B, O vererühmad .
Vererühmad on määratud sahhariidsete jääkide poolt vere glükolipiidides ja glükoproteiinides erütrotsüütide ja mõnede teiste rakkude pinnal.
Tähistage tabelis milliste doonor ja aktseptorvererühmade vahel võib vereülekandeid teha.
Vastavasse kohta lisada +
DOONOR
A
B
AB
O
AKTSEPTOR
A
B
AB
O
Mida tuleb ette võtta, et reesuskonflikti puhul (Rh negatiivne ema, Rh positiivne laps) vältida teise lapse sündimisel loote kahjustamist reesusvalgu antikehadega?
Nn ’reesusvaksineerimine’ – reesusnegatiivsele rasedale naisele antakse hiljemalt 2-3 ööpäeva pärast reesuspositiivse lapse sündi antikehakontsentraati (anti-D-immunoglobuliini). See takitsab ema vereringesse sattunud lapse punaliblesi ema immuniseerimast.
Millisesse raku piirkonda liikuvad valgud korjavad kokku vesiikuli kesta valgud COPI, COP II ja klatriin.

• COP I : Golgi  ER (retrograadne transport)
  
• COP II : ER  Golgi (anterograadne transport)
  
• Klatriin : Rakumembraan  lüsosoom (entotsütoos)
  

Milline tähtsus on järjestustel KDEL ja Man-6-P sekreteeritavatel valkudel.

• KDEL järjestus tagab, et ER luumenis esinevad valgud jäävad sinna püsima ja ei sekreteerita raku pinnale või lüsosoomidesse.
  
• Man-6-P järjestus tagab lüsosoomi valkude transpordi lüsosoomidesse.
  

Millised valgud ja milleks on vajalikud tagamaks vesiikuli membraani ja õige märklaudmembraani ühildumist.
Igal endomembraani vesiikuli tüübil on oma spetsiifiline Rab valk (monomeerne G-valk). Rab valkusid on tuntud ~70 erinevat. Kui on seotud GDP-ga, on inaktiivne ja paikneb tsütosoolis. GTPga seotud kujul on seotud organelli või transportvesiikuli membraaniga GPI ankruga ja aktiivne. Rab valgud seostuvad märklaudmembraani Rab efektoriga, mis on vajalik membraanide kokkusulamiseks. Rab efektoriks võivad olla mootorvalgud , mis transpordivad vesiikuleid piki mikrotorukesi või filamente märklaudmembraanini. Rab valgu seostumisel Rab efektoriga saab võimalikuks vesiikuli membraani integraalse valgu V-SNARE seostumine märklaudmembraani T-SNARE valguga. V-SNARE tüüp on iga transportvesiikuli tüübi puhul spetsiifiline ja tagab kokkusulamise kõige märklaudorganelliga, millel esineb üldine ühildumist tagav valk SNAP25 ja üks või mitu spetsiifilisust tagavat valku T-SNARE. Seega spetsiifilisus on kindlustatud ka V-SNARE – T-SNARE vastastikuse toimega.
Millistesse membraanidesse võib sekretoorne rada vesiikuleid toimetada?
Rakumembraan, lüsosoom, vakuool , peroksüsoomid, Golgi kompleks, ER, endosoom
Nimetage organelle mis on ümbritsetud poolega lipiidsest kaksikkihist. Kuidas ja kus sellised kompleksid tekivad, mis on nende ülesanded?

• VLDL – sekreteeritakse maksarakkudest ja kannavad sünteesitud triglütseriidid rasvarakkudesse
  
• IDL – veres tavaliselt puuduvad, VLDL ja LDL vahepealsed
  
• LDL – transpordivad kolesterooli maksast keharakkudenid.
  
• HDL – koguvad kolesterooli keharakkudest ja viivad tagasi maksa
  

Kuidas tagatakse valkude õige konformatsiooni teke ER-is. Kuidas märgistatakse ja parandatakse/kõrvaldatakse vales konformatsioonis valgud? Kalneksiini ja kalretikuliini osa.

• Esineb suur hulk valkude õige konformatsiooni omandamiseks vajalike valke (chaperone)
  
• Mutantsed ja vales konformatsioonis valgud suunatakse ER-st tagasi tsütosooli või jäävad seotuks chaperonidega, mis vähendab nende konsentratsiooni.
  
• Kalneksiin ja kalretikuliin on lektiinisarnased chaperonid , mis seostuvad valkude sahhariidsete jääkidega. Seostuvad mittetäielikult struktureerunud valkudega ja hoiavad neid ER-is(on ER membraaniseoselised) kuni tekib õige struktuur.
  
• Ebatäielikult struktureerunud valgud tunneb ära glükosüülitransferaas (UGGT) , mis seob oligosahhariidse jäägi otsa glükoosijäägi. Selle ühe glükoosijäägi alusel chaperon’id tunnevad ära vales konformatsioonis valgu. Kui valk lõpuks omandab õige struktuuri, glükoosi jääk eemaldub, chaperon’id dissotsieeruvad ja valk võib ER-ist edasi liikuda.
  
• Kui valk ei omanda õiget struktuuri, ta märgitakse UGGT poolt uuesti glükoosijäägiga ja läbib kalneksiiniga tsükli uuesti. Või vigane valk liigub läbi translokaatori tagasi tsütoplasmasse. Vales konformatsiooonis valgud seostuvad translokaatoriga. Translokaatoriga on tsütosooli poolselt küljelt seotud valkude ubikvitiiniga seostamise ensüümid. Ubikvitiiniga seostumisel toimuv ATP hüdrolüüs aitab valke tõmmata tsütosooli proteasoomi lagundamiseks. Tsütosoolis eemaldatakse sahhariidne kompleks, valk lagundatakse proteasoomis pärast märkimist ubikvitiiniga.
  

Nimetage millised reaktsioonid (milliste ensüümide vahendusel) peavad toimuma membraanide lipiidide sünteesil. Kus toimub selliste lipiidide süntees?
Fosfolipiidide moodustumiseks on vajalik:

koostisesse kuuluvate molekulide ( glütserool , sfingosiin, rasvhapped) süntees.

rasvhapete liitmine glütseroolile või sfingosiinile (atsüülitransferaasid)

hüdrofiilse ‘pea’ liitmine
Rasvhapete biosüntees toimub AcCoA jääkide lisandumisel kasvavale ahelale erinevates raku osades:

• tsütoplasmas (küllastunud rasvhapped süsiniku aatomite arvuga kuni 16 ), taimedes ka kloroplastides
  
• ER-is (küllastatud rasvhapetest küllastamatute teke ja ahela pikenemine )
  

Glütseroolfosfaat tekib dihüdroksüatsetoonfosfaadi redutseerumisel glütserool 3-fosfaadiks tsütosoolis vastava dehüdrogenaasi toimel.
Rasvhappejääkide sidumine glütserool 3-fosfaadile toimub atsüülitransferaaside vahendusel, mis paiknevad ER tsütoplasma poolsel küljel. Rasvahappejäägid seostuvad rasvatsüül CoA koostises.
Järjestage VLDL, HDL, LDL partiklid vastavalt neutraalrasvade kontsentratsioonile ( suuremalt kontsentratsioonilt väiksema suunas).Millest on tingitud neutraalrasvade kontsentratsiooni muutus nendes partiklites.
VLDL, LDL, HDL. VLDL modifitseeritakse IDL-iks (ingl intermediate- density lipoproteins) ja siis LDL-iks. Modifitseerumise käigus väheneb TAG sisaldus, sest veresoonte seinad sisaldavad lipaasi, mis hüdrolüüsib triatsüülglütseroolid glütserooliks ja rasvhapeteks ja seega partiklite tihedus kasvab. HDL partiklid adsorbeerivad kolesterooli perifeersetest kudedest ja muudavad selle estriteks.
Milline haigus on hüperkolesteroleemia ja millest on tavaliselt tingitud haiguse avaldumine noores eas.
Esineb kolesterooli rakkudesse transpordi häiretega inimestel, pärilik. Süptoomiks on kõrge kolesteroolitase veres ja ateroskleroosist tingitud infarktid varases nooruses.
Kuidas toimub LDL partiklite sisenemine lipiide vajavatesse rakkudesse?
Kui rakk vajab kolesterooli ta sünteesib vajalikud LDL retseptorid ja väljutab need plasma membraanile. LDL retseptorid diffuseeruvad vabalt kuni nad seostuvad klatriiniga kaetud osakestega. LDL osakesed veres seostuvad nende rakuväliste LDL retseptoritega. Klatriiniga kaetud osakesed moodustavad seejärel vesiikulid, mis endotsüteeritakse rakku.
Mis on androgeenne tundetus ja millest põhjustatud?
Suguliiteline retsessiivne haigus. Esineb genotüübiga XY inimestel, fenotüüp on XX. Põhjuseks on mutatsioon X kromosoomi geenis, mis kodeerib testosterooni retseptorit. Testosteroon kontrollib nii primaarsete kui ka puberteedis avalduvate sekundaarsete sugutunnuste arengut. Kui ei seostu muteerunud retseptoriga, need tunnused ei teki.
Millised võimalused on lipiidide liikumiseks rakus ühest membraanist teise, nimetage lipiide transportivaid valke.
Membraanis esinevad valgud nn fosfolipiidide translokaatorid e skramblaasid, mis sageli tagavad minutite jooksul ER membraani tsütosooli poolse ja luumenipoolse lipiidikihi koostise ühtlustumise.
Esineb ka ABC tüüpi transportvalk lipiididele nn flipaas, mis peamiselt transpordib luumenipoolsest kihist fosfatidüülseriini ja fosfatidüületanoolamiini tsütosooli poolsesse külge, tekitades ebasümmeeetria kahe lipiidikihi koostises.
Fosfolipiidide üksikute molekulide liikumine võib toimuda ka fosfolipiide transportivate valkude (ingl phospholipid exchange proteins) abil, mis seovad teatud lipiidimolekuli ühest membraanist (ER) ja vabastavad selle molekuli teise membraani (oletatavasti eelkõige mitokondritesse ja peroksüsoomidesse).
Milline transpordisüsteem peaks endosoomi membraanis olema, et pH endosoomis muutuks happeliseks ?
V tüüpi H+-ATPaas
Kuidas lüsosoomi madal pH tagab tsütosooli komponentide kaitse hüdrolaaside eest lüsosoomi lõhkemisel.
Lüsosoomi hüdrolaasid on aktiivsed vaid lüsosoomi madala pH juures, aluselises tsütosoolis nad inaktiveeruvad.
Nimetage ja kirjeldage endotsütoosi variante
Endotsütoos – rakumembraani teatud osa sopistub sisse koos väliskeskkonna materjaliga ja moodustab uue membraaniga ümbritsetud organelli, endosoomi (0,05 –0,1 µm).

• Pinotsütoos - rakumembraan ebapetsiifiliselt ümbritseb väliskeskkonnas paikneva vesilahuse osa
  
• Reteptorseoseline selektiivne endotsütoos – raku membraanis paikneva retseptoriga seostub väliskeskkonna teatud aine (ligand) ja retseptor-ligand kompleks assimileeritakse endotsütoosi teel ja moodustub transportvesiikul.
  

Mis on transtsütoos?
Protsess, mille puhul endotsütoosiga rakku sisenenud ained sekreteeritakse teisele poole rakku, liiguvad raku vastasmembraanile.
Millised on erinevused rakumembraani ja tuumamembraani vahel? Milline raku organell on tuumaümbrisega ühendatud?

• Tuumamembraan on kahekihiline , rakumembraan ühekihiline.
  
• Tsütoplasmavõrgustik
  

Nimeta protsesse, mis toimuvad eukarüootse raku tuumas.
DNA replikatsioon , DNA parandamine, RNA transkriptsioon , ribosoomi subühikute kokkupanek, DNA molekulide kokku pakkimine ja lahti arutamine ,
Kus ja kuidas paiknevad lamiinid ja mis on nende ülesanne?
Tuuma sisemise membraani sisepinnal on õhuke kiht tuuma lamiine. Lamiinid on valgud, mis kuuluvad raku tsütoskeleti valkude kolmest tüübist intermediaarsete filamentide klassi (ülejäänud kaks klassi: aktiini filamendid ja mikrotuubulid ). Lamiinid toetavad tuuma sisemist membraani seestpoolt. Lisaks on rakutuumas paiknev kromatiin lamiinide vahendusel tuumaümbrise sisepinnaga seotud.
Milline on valkude transpordi erinevus tsütoplasma-ER-i ja tsütoplasma-tuuma vahel?

• Transport tuuma toimub tuumapooride vahendusel, kuid ER-i translokaatorite vahendusel.
  
• Tsütoplasmas ribosoomidel sünteesitud valkudest liiguvad tuuma need, mis sisaldavad lühikest aminohappelist järjestust, mida nimetatakse tuuma lokalisatsiooni signaaliks ehk NLS-ks ( nuclear localization signal ), mis võib valgus paikneda suvalises kohas. Valgu tranpordil ER-i aga esineb signaaljärjestus ehk liiderjärjestus valgumolekuli N-terminaalses otsas.
  
• Pärast tuuma sisenemist ei lõigata valkude küljest ära NLS-i, sest neid võib korduvalt vaja olla. ER-is aga valkude töötlemise käigus liiderjärjestus eemaldatakse (signalaas).
  
• Tuumast välja transportimiseks sisaldavad valgud vastavalt ekspordisignaali: NES-i (nuclear export signal). Enamik valke, mis sisaldavad NLSi, sisaldavad ka NES-i, sest tuumas ei toimu valkude lagundamist.
  
• Veel üks tuumatranspordi eripära on, et tuuma liikumisel ei pea valk olema lahti keerdunud, nagu on nt tavaline nende valkude puhul, mis liiguvad nt ER-i värskelt sünteesituna selle pinnal olevalt ribosoomilt.
  
• Tuuma importi ja eksporti vahendavad spetsialiseerunud transportvalgud e. tuuma transpordi retseptorid. Neid nimetatakse ka karüoferriinideks (vrd. i.k ferry) ja vastavalt transpordi suunale saab neid jagada importiinideks ja eksportiinideks. Tihti on vajalik ka veel lisaretseptor ehk adaptorvalk, mis ühendab transportija ja transporditava.
  

Tuuma transpordi saab jagada kolme etappi :
1.tuuma viidavad molekulid tuntakse ära tsütoplasmas oleva lahustuva retseptori poolt
2.retseptori ja tuuma viidava valgu kompleks seondub tuumapoori filamentidele ja liigub tuuma
3.tuumas toimub koorma ja retseptori dissotsieerumine
Kui suur on tuumapoori difusioonipiir? Kirjelda lühidalt tuumapoori kompleksi ehitust.
40kDa
Poor (avause läbimõõt ~9Å) moodustub ligi 100 erinevast valgust, millest enamik on tähistatud erineva numbriga nukleoporiinina (NUP). Poore on tuumamembraanis 3000-5000. Elektronmikroskoobiga saadud tulemustele toetudes on leitud, et tuuma poori tsütoplasma poolsel küljel asuvad välja sirutunud filamendid ning tuuma sisemuse poole jääb nn tuuma korv (korvi seina moodustava filamendi pikkus ca 100 nm). Poori moodustavad erinevad valgukompleksid on lisaks seotud tuuma lamiinidega.
Millised valgumolekuli osad tagavad tuumaimpordi ja -ekspordi valkudele , mille suurus ületab tuumapoori difusioonipiiri? Kirjelda neid lühidalt.
Tuuma poori avaust täidavad tuumapoori valkude sabad, kus paiknevad vaheldumisi hüdrofoobsed a-happejäägid (FG – fenüülalaniin ja glütsiin) ja hüdrofiilsed aminohappejäägid, moodustades seeläbi geelja struktuuri. On postuleeritud, et see keskkond on sobitunud just tuuma transportvalkudele, mis tänu oma keemilistele omadustele suudavad geeljat keskkonda kergelt läbida. Vastavat seondumisspetsiifikat mitte omavad ühendid tuumapoori läbida ei saa.
Kuidas liigitatakse karüoferriine ning mis on rakus nende ülesandeks?
Tuuma importi ja eksporti vahendavad spetsialiseerunud transportvalgud e. tuuma transpordi retseptorid. Neid nimetatakse ka karüoferriinideks (vrd. i.k ferry) ja vastavalt transpordi suunale saab neid jagada importiinideks ja eksportiinideks. Tihti on vajalik ka veel lisaretseptor ehk adaptorvalk, mis ühendab transportija ja transporditava.
Tuuma transpordi saab jagada kolme etappi:

tuuma viidavad molekulid tuntakse ära tsütoplasmas oleva lahustuva retseptori poolt

retseptori ja tuuma viidava valgu kompleks seondub tuumapoori filamentidele ja liigub tuuma

tuumas toimub koorma ja retseptori dissotsieerumine
Milline makroergiline ühend tagab energia transpordil tuuma ja tsütoplasma vahel ning milliste valkude vahendusel see transport teoks saab (3 valku)?
GTP
GTPaasse aktiivsusega valk Ran
Ran-GEF
Ran-GAP
Tuuma transpordi füsioloogiast
Energiat mõlemasuunaliseks transpordiks ehk impordi- ja ekspordiretseptorite koormast vabastamiseks annab GTPaasse aktiivsusega valk Ran. See valk esineb kahes konformatsioonis, milles ühes on ta seondunud makroergilise ühendi GTP ja teises GDP vormiga . Tuumas on rohkem Rani, mis on GTP-ga seotud, sest tuumas alaliselt paiknev Ran-GEF-valk (guanine exchange factor ) viib tuuma saabuva GDP-ga seondunud Ran-i kohe GTP-ga seondunud vormi. Tsütoplasmas aga on rohkem GDP-ga seotud Rani, sest seal katalüüsib nukleotiidivahetust (GTPst saab GDP) valk nimega Ran-GAP (i.k GTPase activating protein). Seega tekib tuuma ja tsütoplasma vahel Ran valgu kahe vormi gradient ning pideva nukleotiidivahetuse reaktsiooniga on seotud ka tuumaretseptoride kooremvalguga seondumine/dissotsioeerumine: Ran-GTP vabastab tuumas sinna jõudnud impordiretseptori tema koormast – koorem on tuumas. Samal ajal tõstab Ran-GTP tuumas olles tuuma ekspordisignaali omavate molekulide afiinsust ekspordiretseptorite suhtes. Kui need on omavahel seondunud ja tsütoplasmasse transporditud, lahutatakse NES-i sisaldav valk ekspordiretseptorist selle energiaga, mida saadakse GTP hüdrolüüsist GDPks.
Kuidas paiknevad tuumas kromosoomid ning kuidas paiknevad tuumas rohkem geene sisaldavad kromosoomid?
Üldiselt kehtib seaduspära , et rohkem geene sisaldavad kromosoomid paiknevad tuumas rohkem tsentraalselt, ning kromosoomi need osad, milles on rohkem geene, paiknevad kromosoomi territooriumi äärealadel.
Mis eristab tuuma organelle tsütoplasma organellidest?
Nad pole membraaniga ümbritsetud, ja molekulid, mis asuvad mujal tuumaplasmas, saavad neisse piirkondadesse vabalt difundeeruda.
Milline on kõige tuntum tuuma organell/reaktsioonikeskus?
Tuumake .
Mis toimub tuumakeses ja mitu tuumakest võib maksimaalselt inimese rakutuumas olla? Mis selle numbri määrab?
Selles piirkonnas toimub rRNA geene sisaldavalt DNAlt rRNA süntees ja protsessimine ning rRNA-le ribosomaalsete valkude liitmine, ehk siis ribosoomi subühikute kokkupakkimine. Lisaks on leitud, et lisaks rRNA geenide transkriptsioonile toimub tuumakeses ka ribosoomi valkude geenide transkriptsioon – kinnitav näide, et ühe funktsionaalse üksuse (ribosoom) varuosade tootmine on koondatud tuumas ühte keskusesse.
Kromosoomi osa, milles paiknevad rRNA geenid , nim tuumakese organisaatori piirkonnaks (i. k nucleolus organizer region , NOR). Inimese genoomis (23 kromosoomi) esineb NOR viies erinevas kromosoomis. Diploidses rakus on seega 10 NOR-i ja neis paikneb tandeemselt kokku ~200 rRNA geeni. Need 10 NOR-i pole tavaliselt eraldi nähtavad ja moodustavad tihti kokku ühe suure tuumakese. Kuid teoreetiliselt võib ühes tuumas olla maksimaalselt 10 tuumakest. Tavaliselt kõikidel kromosoomidel olevaid rRNA geene korraga ei transkribeerita ja tuumakesi on tuumas vähem.
Miks on ribosoomi RNA geene eukarüootides palju?
Raku suur nõudlus ribosoomide järgi?
Miks ribosoomide koostises olevat kolme RNA molekuli ühise pre-RNA-na sünteesitakse?
See tagab nende saamise võrdsetes kogustes, nagu neid ka vaja on.
Mis on hetero - ja eukromatiin? Kus paikneb rakutuumas enamasti heterokromatiin? Millised kromosoomi osad liigitatakse konstitutiivseks heterokromatiiniks? Miks?

• Kondenseerunud DNA-ga piirkondi nimetatakse heterokromatiiniks.
  
• Dekondenseerunud DNA-ga piirkondi nimetatakse eukromatiiniks.
  
• Imetajate rakkudes seostub heterokromatiin tuumamembraaniga lamiinide vahendusel ning paikneb tuumakeste ümber.
  
• On leitud, et heterokromatiin ei sisalda praktiliselt üldse geene, vaid hoopis kõrgelt/mõõdukalt korduvaid DNA järjestusi, mis on enamiku raku eluajast tugevalt kokku pakitud. Seetõttu nimetatakse seda kromatiini konstitutiivseks heterokromatiiniks (nt tsentromeeride ja telomeeride DNA).
  

Milles seisneb geenide positsiooniefekt?
Geenide kohasõltuv avaldumine. Kui heterokromatiini piirkonnas olev DNA tuumas oma asukohta vahetab ja liigub eukromatiini alasse, võib see algatada selle DNA transkribeerimise. Sama efekt esineb ka eukromatiini puhul – kui ekspresseeruv geen viia eukromatiini piirkonnast üle heterokromatiini piirkonda, geen vaigistatakse.
Millised on kolm kromosoomi säilitamiseks vajalikku struktuurielementi?
Et DNA molekul oleks funktsionaalne ehk võimeline edukalt tütarrakkudesse kanduma, vajab ta kolme strukturaalset ühikut – telomeeri, tsentromeeri ja replikatsiooni alguspunkte
Replikatsiooni alguspunkt – milleks vajalik, erinevused pro- ja eukarüootidel.
Struktuur, mis oma järjestuselt pole küll korduselement, aga on vajalik kromosoomi kui terviku toimimiseks.
Prokarüootidel esinevad kindlad DNA järjestused, kuhu DNA polümeraas seostub. Eukarüootidel kindlad alguspunktid puuduvad, replikatsioon algab stohhastiliselt. Ajaliselt varem replitseerub neil eukromatiin.
Tsentromeer – milleks vajalik, kirjeldada lühidalt üldist ehitust. Kinetohoori ülesanne.
Kromosoomi piirkond, mis reguleerib kromosoomide liikumist mitoosi ja meioosi ajal. Kindla DNA järjestusega ja kindlate sinna seonduvate valkudega. Tsentromeeri ülesanne on hoida koos õdekromatiide kuni mitoosi anafaasini (või meioosi II jagunemise anafaasini).
DNA lõigud , mis koosnevad tandeemselt korduvatest monomeersetest järjestustest, mis on omakorda organiseerunud kõrgemat järku kordusteks.
Tsentromeeri külge moodustub jagunevas rakus spetsiaalne ligi 90 erinevast valgust koosnev struktuur - kinetohoor. Selle külge kinnituvad omakorda mikrotuubulid, mis õdekromatiidid tütarrakkude poolustele tõmbavad.
Telomeer – milleks vajalik, kirjeldada lühidalt üldist ehitust.
Kromosoomi otsa kaitsev spetsiifiline kordusjärjestus, kindlustab kromosoomide otste replikatsiooni ja kaitse raku elu vältel. Üks hüpotees telomeeride funktsioneerimise kohta: nad katavad (koos sinna seondunud valkudega) kromosoomi otsi, et raku kontrollmehhanism ei tõlgendaks kromosoomi otsi kui DNA ahela katkemiskohti.
Üldiselt pole telomeerid kindla pikkusega. Inimesel 650 kuni 2500 kordust (eri kudedes erinev). 3´ots on alati G-rikas ja ca 200 bp üleulatuv, mis arvatakse tagasi pöörduvat ja lassotaolise T- lingu moodustavat.
Miks telomeerid lühenevad?
DNA molekul jääb aga iga replikatsioonitsükliga otstest järjest lühemaks, sest DNA sünteesil nn mahajääva ahela iga jupi sünteesi alustamiseks kasutatava RNA praimeri kõige viimast enda seondumiskohta ei täida DNA nukleotiididega enam miski. Seega sünteesitud mahajääv ahel on 5’ otsast lühem kui ahel, mille järgi ta sünteesiti.
Mis juhtub rakuga, kui telomeerid on raku põlvkondade vältel täielikult kadunud?
Sellised kromosoomid muutuvad ebastabiilseteks – kui katkiste otstega kromosoome on mitu, võivad nad omavahel liituda. Lisaks toimib kõikides rakkudes rakujagunemise kontrollsüsteem, mille käivitab DNA kahjustus - kui DNA ahel ( kromosoom ) mingil põhjusel katkeb ja tekib vaba DNA ots, tekitab see signaali, mis peatab rakujagunemise. Lisaks DNA katke hüpoteesile on välja pakutud, et rakujagunemise kontrollimisel osalevad geenid paiknevad vahetult telomeeride järel. Kuna on teada, et telomeeride kõrval olevad geenid on tavaliselt inaktiivsed, siis on arusaadav, et telomeeride lühenemisel või kadumisel aktiveeritakse need rakujagunemist kontrollivad regulaatorgeenid .
Milline ensüüm pidurdab osades rakkudes telomeeridel lühenemast? Mil viisil see pidurdamine toimub?
Telomeraas uuendab pidevalt telomeere.
Millistes rakkudes on vaja aktiivset telomeraasi?
Need rakud, mis peavad koguaeg paljunema. Soolerakud, vereloomerakud, naharakud.
Miks prokarüoodi DNA pole nii tihedalt kokku pakitud kui eukarüoodi DNA?
Proarüoodi DNA-l on geene tihedamalt kui eukarüootidel ja samas kogusummas vähem kui eukarüootidel, ning selle tulemusena on mingi konkreetne DNA piirkond ilmselt suhteliselt sagedamini ekspresseeritud. Seega võiks eeldada, et bakteri kromosoomi väga tugev kokkupakkimine pole ilmselt nii otstarbekas kui eukarüoodi puhul.
Millises rakutsükli faasis on eukarüoodi kromosoomid kõige rohkem kokku pakitud? Mitu korda on DNA selles struktuuris kondenseerunud? Kuidas erineb kromatiini kokkupakitus nn G- ja R-bändides?
Mitoosi metafaas .
~10 000x.
Tugevamalt värvunud G- bändid on rohkem kokkupakitud/kondenseerunum. Heledalt värvunud R-bändid vähem.
Kuidas ühe liigi mitoosi metafaasi kromosoomidest koostatud kogumit nimetatakse ning mida selle abil teha saab?
Karüotüüp .
Nende põhjal saab kromosoome ning nende ümberkorraldustest tulenevaid haigusi määrata.
Eukarüoodi DNA esimene ja teine pakkimistasand – kuidas neid nimetatakse? Mitu korda need DNAd lühendavad?

• Esimene tasand : pakkimine nukleosoomi, lühendab 7x
  
• Teine tasand : 30nm fiiber/ solenoid , lühendab 40x
  

Millistest histoonidest moodustub nukleosoom (mitu histooni ja millised histoonid)? Milline histoon sellesse struktuuri ei kuulu ja mis on tema teadaolevad ülesanded tuumas?
Kromatiini koosseisus on histoone viit tüüpi – H1, H2A, H2B, H3, H4.
Nukleosoom koosneb histoonidest ja nende ümber keerdunud DNA-st. Ühes nukleosoomis on kokku kaheksa histooni molekuli: iga nelja histooni (H2A, H2B, H3, H4) on kahes korduses. Nukleosoomide vahel paiknevale DNA ahelale seondub H1 histoon, mida nimetatakse ka linkerhistooniks. H1 ülesandeks on nukleosoomi struktuuri stabiliseerida, aga samuti tagada kõrgemate DNA kondenseerumistasandite stabiilsus.
Millised mittehistoonsed valgud aitavad kromatiini kõrgemat järku struktuuridesse pakkida ja millised piirkonnad on selle jaoks DNAs?
Need moodustavad kromosoomikujulised tellingud, millele kinnituvad 30 nm fiibrid, arvatavasti lingudena. DNA-s asuvad nende valkudega seondumiseks kindlad piirkonnad, mida nimetatakse toese/tellinguga seotud piirkondadeks SAR (i.k, scaffold-associated regions ) või maatriksiga seotud piirkondadeks (i.k, matrix attachment regions MAR). S/ MARs paiknevad transkriptsiooniühikute vahel, st geenid paiknevad kromatiini lingudes ning geen võiks teoreetiliselt avalduda ka nii, et DNA jääb toesevalkudega seondunuks.
Kromosoomide mitootilise struktuuri tekkes osalevad lisaks veel üht tüüpi valgulised kompleksid, mida nim kondensiinideks ja kohesiinideks, mis kuuluvad SMC valkude perekonda (structural maintenance of chromosomes).Tegu on dimeersete (funktsionaalne on kahest identsest valguahelast moodustunud struktuur) molekulidega, mille vabad otsad osalevad kromatiiniga seostumises ja hüdrolüüsivad ATP-d, et DNA liigutamiseks energiat saada.
Milles seisneb C-väärtuse paradoks ?
Seaduspära organismi keerukuse ja genoomi suuruse vahel alati ei kehti ja seda nimetatakse C-paradoksiks.
Kirjeldage geeni ehitust.
Geeniks loetakse lisaks kodeerivatele piirkondadele ka regulaatorpiirkonnad, mis võivad kodeeerivast osast küllalt kaugel paikneda, ja ka osad, mis mRNA eellasest välja lõigatakse - intronid .
Geeni RNAd kodeerivale alale eelneb vahetult piirkond, kuhu kinnitub RNA polümeraas ning seda piirkonda nimetatakse promootoriks.
Geeni koosseisu arvatud regulaatorpiirkonnad võivad RNA-d kodeerivast osast (vähemalt eukarüootides päris kaugel paikneda – kuni 50 000 aluspaari )
RNA transkriptsioon lõpeb piirkonnas, mida nimetatakse terminaatoriks.
Mida mõeldakse eukarüoodi geenide segmenteerituse all ning mis toimub splaissingu käigus?
Geenide segmenteeritus tähendab eksonite ja intronite olemasolu. Eksonid (i.k - expressed sequences) on piirkonnad DNAs ja RNAs, milles olev info jõuab valgu kujule, ja intronid (i.k - intervening sequences) lõigatakse splaissingu käigus RNA molekulist välja.
Milliseid ülesandeid võib täita rakus RNA (mRNA-d mitte arvestades)? Nimetage selle kursuse raames käsitletud funktsioone/organelle/ensüümikomplekse, kus RNA on osaline.
Ribosoomide koostises rRNA, vastutab mRNA lugemise mehhanismi eest.
mRNA sisaldab geneetilise informatsiooni jõudmine rakutuumast ribosoomini translatsiooni protsessiks.
tRNA transpordib ribosoomidele spetsiifiliselt aminohappeid valgu sünteesiks.
Geneetilise informatsiooni vahetus mitokondrite DNA ja tuuma vahel käib RNA kaudu.
Transposonite teke.
snRNA – pre-mRNA splaissimine
snoRNA – rRNA keemiline modifitseerimine
Kui suure osa inimese genoomist moodustavad valke kodeerivad järjestused ehk eksonid? Mis on pseudogeen ?
1,5%, Pseudogeen on normaalse geeni analoog, mis on kaotanud oma funktsiooni.
Millised kromosoomi osad liigitatakse kõrgelt korduva DNA hulka? Kust tuleneb nende nimetus „ satelliit -DNA“?
Kõrgelt korduv DNA koosneb enamasti tandeemselt järjestatud identsetest 5-10 bp pikkustest järjestustest. Mõned tandemkordused on ka pikemad, 20-200 bp. Nim satelliit-DNAks, sest eraldub muust DNAst tihedusgradiendis tsentrifuugimisel, kuna sisaldab rohkem AT paare (taimedes on vastupidi, GC aluseid). Kõrgelt korduva DNA hulka arvatakse tsentromeerid ja telomeerid, kaks piirkonda, mis on kromosoomi kui iseseisva struktuuriüksuse toimimiseks vajalikud.
Millisesse kahte rühma liigitatakse mobiilsed DNA elemendid ja kuidas võib nende kahe rühma liikumise mehhanismi põhimõtteliselt ja väga lühidalt kirjeldada?

• Transposonid. Transposonid on DNA segmendid, mis liiguvad genoomis ühest piirkonnast teise „lõika ja kleebi “ põhimõtte alusel – kohta vahetab jupp DNA-d. Liikumine toimub sagedamini ühe kromosoomi piirides, harvem erinevate kromosoomide vahel.
  
• Retrotransposonid. Nende liikumismehhanismi võib hästi võrrelda „kopeeri ja kleebi“ põhimõttega, ehk transponeerumine tähendab tegelikult jupi DNA kordistamist ja selle DNAs uude kohta sisestamist. Protsess toimub RNA vaheühendi kaudu. Kõik seni uuritud eukarüoodid sisaldavad retrotransposone.
  

Kust tuleneb retrotransposoni „retro“ nimetus?
Vanasse kohta jääb retrotransposoni koopia alles.
Millised ensüümid vahendavad transposonide (1) ja retrotransposonide (2) transponeerumist? Kui suure protsendi inimese genoomist moodustavad transponeeruvad elemendid?

• Transposoneid vahendavad :
  

Transposaas – valk, mis vahendab DNA lõikamist ja aitab sisendada uues kohas – vahendab transpositsiooni.

• Retrotransposoneid vahendavad :
  

Pöördtranskriptaas – sünteesib mRNA-l oleva info põhjal uue lõigu DNA-d.

Integraas – selle toimel lülitub sünteesitud DNA lõik uude kohta.
Inimese genoomist moodustavad transponeeruvad elemendid ~3%.
Kuidas liigitatakse retrotransposone ning milline neist kahest alarühmast on praegugi inimpopulatsioonis aktiivne? Nimeta selle alarühma kolm enim kirjeldatud mobiilset elementi.

• Retroviiruslikud
  
• Mitte-retroviiruslikud
  

Mitteviiruslikud retrotransposonid on ainsad transponeeruvad DNA elemendid, mis tänapäeval inimeses transponeerumise aktiivsuse on säilitanud.

LINE elemendid

Alu elemendid

Sva elemendid
Kas transponeeruvate elementide aktiivsus on hea või halb? Põhjendage vastust.
Kuigi transpositsioon pole sage, võib sisestumine teatud kohta DNAs toimuda mõnda geeni ja põhjustada seeläbi geeni funktsiooni häirumise. Ent samas on mutatsioonid geenides evolutsiooni aluseks, seega võib toimuda ka harvasid positiivseid mutatsioone .
Milleks rakutuuma olemasolu hea võiks olla?
Tuuma olemasolu tõttu on eukarüootidel DNA replikatsioon ja RNA transkriptsioon tsütoplasmas olevast translatsiooni masinavärgist ja teistest metaboolsetest protsessidest täiesti eraldatud. RNA ja valkude selektiivne läbilaskvus pakub ühtlasi täiendavat kontrolli geenide ekspresseerumise ning replikatsiooni üle.
Tooge näiteid valkudest, mis peavad igas rakutüübis ekspresseerunud olema. Kuidas neid valke ühiselt nimetada võiks?
Kõigis rakkudes on vaja nt niinimetatud koduhoidjavalke: DNA replikatsioonil, RNA transkriptsioonis jne osalevad valgud, histoonid, ribosoomivalgud, energia- ja ainevahetust käigus hoidvad valgud jne.
Kui palju arvatakse (hetkel) inimesel geene olevat ning kui suur osa neist korraga ekspresseeruda võib? Kui suur arvatakse olevat geenide protsent, mille produktid geeniregulatsioonis osalevad?
20 000 – 25 000.
Inimese rakus ekspresseerub korraga keskmiselt ~30-60% geenidest
10-15% kõikidest geenidest arvatakse olema seotud geeniregulatsiooniga.
Millised cis-elemendid on vajalikud, et RNA polümeraas ühe geeni transkribeerimise alustaks ja lõpetaks?
Promootor ja terminaator
Mis tagab enamike valguliste transkriptsioonifaktorite DNA-ga seondumise spetsiifilisuse?
Konkreetsete cis-elementide ja trans-faktorite seostumise aluseks on tõmbejõud, mis tekivad lisaks H-sideme doonorite või aktseptoritele ka hüdrofoobsete vastasmõjude, elektriliste laengute ja teiste molekulaarset äratundmist tagavate faktorite tõttu.
Kuidas saab RNA polümeraasi ligipääsu geeni ees asetsevale promootorile takistada? Kuidas saab seda soodustada?

• Takistada : repressorvalgu seondumine promootoriga, DNA ahela kokku pakkimine
  

Soodustada : promootorite sidumisega mingi muu ühendi poolt, DNA ahela enda konformatsiooni avatumaks muutumine
Milliste vahenditega tagatakse võrreldes prokarüootidega eukarüootide geeniregulatsiooni paindlikum kontroll?
Eukarüootides on kõik geenid on üksikuina kontrollitavad, puuduvad mitme geeni ekspressiooni kontrollivad operonid. Üht geeni reguleerivaid valke võib olla mõnisada (võivad toimida nii transkriptsiooni alguspunkti lähedal kui ka kaugemal asuvate DNA regulaatorpiirkondade kaudu). Oluline on mediaatori – suure valgukompleksi - osalus transkriptsiooni algatamises. See toimib vaheühendina RNA polümeraasi ja erinevate regulatoorsete valkude vahel.
Nimeta histoonide kovalentseid modifikatsioone. Milline neist põhjustab DNA ja histoonide vaheliste elektrostaatiliste jõudude nõrgenemise?
Histoonide N-otste a-hapete modifikatsioone erinevate funktsionaalsete rühmadega võiks teada nelja:

• Atsetüleerimine
  
• Metüleerimine
  
• Fosforüleerimine
  
• Ubikvitineerimine (väike 8 kDa valk ubikvitiin, rohkem tuntud tsütoplasmas valkude lagundamisele suunava signaalina).
  

Atsetüleerimine (äädikhappe jää CgiH3COO- liitimine)
Miks on imetajate emasorganismis vajalik ühe X-kromosoomi heterokromatiiniks kondenseerimine?
Et vältida olukorda, kus emasorganism hakkab mingit geeni korraga kahelt kromosoomilt ekspresseerima ja põhjustab seeläbi geeniproduktide hulga ebavõrdsuse isas- ja emasorganismi vahel.
Miks nimetatakse inaktiveerunud X-kromosoomi fakultatiivseks heterokromatiiniks? Mis juhtub tunnustega, mis on määratud X-kromosoomil olevate geenidega?
Ühe X-kromosoomi valikulisest vaigistamisest lähtuvalt nimetatakse kondenseeritud X-kromosoomi fakultatiivseks heterokromatiiniks. Kuna ühe X kromosoomi vaigistamine toimub embrüo varajasel arenguetapil, siis organismis leidub rakke, millel on isasorganismilt pärit X kromosoom vaigistatud ja ka neid, millel on emasorganismilt pärit X kromosoom vaigistatud. Ekspressioon toimub vaid ühelt, seega võivad eirnevates rakkudes olla ekspresseeritud X kromosoomi geeni eirnevad alleelid. X-i inaktivatsioon pole siiski 100%-line, umbes 10% geenidest ekpresseeruvad ka kondenseerunud kromosoomis.
Mis vahendab ühe X-kromosoomi inaktivatsiooni? Millisel hetkel inaktivatsioon toimub ja kui kaua kestab?
X inaktivatsioon algatatakse teatud geeni (Xist) transkribeerimisel RNA-ks selles kromosoomis. Vastavat RNAd hakkab ekspresseerima ainult inaktiveeritav X kromosoom ja piirkonda, kus RNA geen asub, nimetatakse X-i inaktivatsiooni keskuseks (X-inactivation center). Transkribeeritud RNA molekul jääb tuuma, seostub X-kromosoomi DNA-ga ja indutseerib selle heterokromatiniseerumise. X kromosoomi inaktiveerumine toimub embrüo arengu varajastel etappidel ning kestab terve raku eluea .
Milles seisneb alternatiivne splaissing ja kuidas võiks see kaasa aidata organismide paremale kohastumusele keskkonnamõjude suhtes?
Alternatiivne splaissing tähendab valgu sünteesiks mRNA kokkupanekut geeni erinevatest eksonitest. Eluvormide poolt alternatiivse splaissingu laialdane kasutamine lubab oletada, et valkude erinevad splaissinguvariandid suurendavad organismi paindlikkust keskkonnamõjudega kohandumisel – valgud on võimalik sõltuvalt vajadusest eri moodulitest kokku monteerida.
Millise kahe protsessi toimumine on peamiseks märguandjaks, et mRNA on valmis tuumast välja transportimiseks?

• Splaissingu toimumine
  
• 5’ ja 3’ otste kovalentne modifitseerimine. 5’ otsa lisatakse spetsiifiline cap-struktuur. 3’-ots modifitseeritakse aga adeniini nukleotiididega ja sealt ka selle nimetus – polü-A-saba.
  

Millises mRNA molekuli osas asub info tema rakusisese suunamise kohta? Too üks näide, kus mRNA suunamine/gradient rakus olulist rolli mängib.
On olemas suunav järjestus mRNA 3’ alas, mis ei sisalda valgu kodeerimiseks vajalikku infot ning mida seetõttu nimetataksegi mittetransleerivaks piirkonnaks (i.k - 3´ untranslated region, UTR).
mRNAde rakusisest transporti kasutatakse ka närvirakkude ökonoomses toimimises: närvirakud võivad olla väga pikad, kuid tihti peab raku ühte ossa (sünapsisse) jõudnud signaalile vastama mingi geeni ekspressiooni näol väga kiiresti. Üheks meetodiks selle probleemiga hakkama saamisel on valitud ennetamine: rakku saabuvale signaalile vastamiseks vajalike valkude mRNAd on juba eelnevalt närviraku lõpmetesse transporditud.
Mida mõeldakse selle all, et geeniekspressioon on mürarikas? Mis on selle tulemus?
Rakkudes toimuvates reaktsioonides on keemilise reaktsiooni parameetritest lähtudes suhteliselt vähe molekule, siis mõjub juhuslikkus neile reaktsioonidele tugevamalt kui reaktsioonidele, kus osalevaid molekule on palju – reageerijate võimaliku kokkusaamise keskmine sagedus võib küll võrreldes kangemate lahustega võrdne olla, aga kuna molekule on vähe, varieerub see sagedus tegelikult suurtes piirides. See teebki kõik bioloogilised protsessid rohkem või vähem fluktueeruvaks/kõikuvaks. Tulemuseks on see, et paljude protsesside toimumise tõenäosus sõltub juhuslikkusest.
Rakutsükkel
Defineerige rakutsükkel, nimetage ja iseloomustage peamised rakutsükli etapid.
Sündmuste rida (aeg) ühe raku jagunemisest kuni tekkinud tütarraku jagunemiseni.
Rakutsükkel on protsesside kogumik, mis tagab DNA kahekordistumise ja selle täpse jaotumise kahe tütarraku tekkimisega .
Mis tüüpi valgud on tsükliinid? Mis on nende funktsiooniks? Millist tüüpi tsükliine võite nimetada?
Valkude perekond, mis kontrollivad raku tsüklit tsükliinsõltuvate kinaaside aktiveerimisega.
Tsükliinid on väikesed valgud, mis on heterodimeeride tsükliinidest sõltuvate proteiini kinaaside (CDK – cyclin dependet kinases) regulatoorseks subühikuks. Rakutsükli erinevate faaide sisseülitamine on kontrollitud nende valkude (CDK) poolt. (Teine subühik tsükliinist sõltuv kinnaas).
CDK-d teostavad mitmesuguste rakutsüklis osalevate valkude (DNA replikatsiooni valgud, mitoosiprotsessis osalevad valgud jne) fosforüülimist aktiveerides/inaktiveerides vastavad valgud. Nt CDK1 ja CDK2, CDK4, CDK6.
Nimetage tsükliinidest sõltuvate kinaaside omadusi, nimetage vähemalt kolm viisi nende aktiivsuse regulatsiooniks.

• Aminohappeline järjestus kõrgelt konserveerunud.
  
• N-terminaalsesotsas piirkond ATP sidumiseks.
  
• PSTAIRE regioon tsükliini sidumiseks.
  
• Katalüütilise tsentri aminohapped laiali üle kogu ahela ja satuvad kõrvuti tertsiaarstruktuuri moodustumisel
  
• Esineb nn. T- ling , aminohappeline järjestus, mis võib katta katalüütilise tsentri.
  
• CDK aktiivsus lisaks tsükliinidele on reguleeritud kinaaside, fosfataaside ja spetsiifiliste inhibiitorite (CKI) poolt.
  
• Erinevad CDK-d tagavad erinevate rakutsükli faaside läbimise
  

Aktiivsuse regulatsioon :

• Tsükliinide seostumine (katalüütiline tsentrum, mida katab muidu T-ling, on avatud kui Thr 161 on fosforüülitud, mis toimub pärast seostumist tsükliiniga)
  
• Teatud aminohappeliste jääkide fosforüülimine.
  
• Komplekside valgulised inhibiitorid (CKI). Teatud inhibiitorid pärsivad kõik CDK-tsükliin kompleksid, osa inhibiitoreid mõjuvad valikuliselt ainult teatud kompleksidele.k G
  

Nimetage tsükliinidest sõltuvate kinaaside substraate rakutsüklis.
CDK1 – üleminek G2 faasist mitoosifaasi
CDK2 – üleminek S faasist G2 faasi
CDK4 ja CDK6 – üleminek G1 faasist S faasi
Mis on MPF (maturation promoting factor, sün mitose promoting factor), kuidas tekib, millest koosneb, kuidas laguneb.
Tsükliin B-st ja tsükliinidest sõltuvast kinaasist koosnev heterodimeerne valk, mis stimuleerib mitootilist ja meiootilist rakutsüklit. MPF laguneb kui anafaasi soodustav kompleks (APC) märgistab tsükliin B ubikvitiiniga ning määrab valgu lagundamisele.
Milline on valk p53 osa rakutsükli kontrollis , kuidas see realiseerub?
P53 reguleerib rakutsüklit hulkraksetes organismides ja funktioneerib kui kasvaja supressor.

• Aktiveerib DNA paranduse
  
• Peatab rakutsükli G1 – S faasis kui DNA kahjustus
  
• Indutseerib apoptoosi kui DNA-d pole võimalik parandada
  

APC (anaphase promoting complex ) roll metafaasist anafaasi üleminekul (M pärssimine).
Metafaasist anafaasi üleminek tagatakse APC fosforüülimisega CDK-de poolt. Märgistab ubikvitiiniga valgud proteolüüsiks. Kui ei funktsioneeri, ei toimu mitootiliste tsükliinide lagunemist ja anafaasi.
Nimetage 4n kromosoomistikuga rakutsükli faasid .

• S faas – DNA kahekordistumine, histoonide süntees
  
• G2 faas – vahemik S faasi ja mitoosi vahel
  
• M faas – mitoos
  
• G1 faas – vahemik M ja S faasi vahel
  

G1, S ja G2 moodustavad kokku interfaasi.
Nimetage vähemalt kolm protsessi raku/organismi elutegevuses mis vajavad apoptoosi toimumist .

• Vajalik organismi normaalse arengu toimumiseks ( embrüogenees on fülogeneesi lühike ja kiire kordumine – vaja elimineerida inimestel nt lõpuste algmeid, sõrmi ühendavad rakud jne)
  
• Kontrollib rakkude arvu homeostaasi organismis. Homeostaas saavutatakse kui mitoosi kiirus on tasakaalus apoptoosiga. Kui rakud jagunevad kiiremini kui surevad, tekivad kasvajad .
  
• Elimineerib mittevajalikud ja muutunud rakud ( kahjustunud , genoomi mutatsioone sisaldavad, viirusega nakatunud rakud, autoreaktiivsed lümfotsüüdid jne)
  

Iseloomustage apoptoosi etappe

Spetsiifiliste proteaaside – kaspaaside aktiveerumine. Peptiidsidemeteb lagundamine nende poolt. Kaspaase on palju, kõigepealt aktiveerub prokaspaas, mis osalise proteolüüsi teel aktiveerib järgmise prokaspaasi jne. Akiveerib kaspaaside kaskaad .

Kromatiini kondenseerumine

DNA fragmentatsioon – kaspaaside toimel lagundatakse endonukleaasi inaktiveeriv valk ja aktiveerub endonukleaas, mis hüdrolüüsib sidemed nukleosoomide vahel. Tuumamembraan (lamiinid) laguneb.

Valkude fragmenteerumine kaspaaside aktiveerumise tõttu.

Rakumembraanis toimuvad muutused, mis märgistavad apoptootilise raku fagotsüütidele.

Tsütoplasma fragmenteerub – rakk jaguneb väikesteks vesiikuliteks nn apoptoosi kehakesteks.

Vesiikulid endotsüteeritakse fagotsüütide poolt.
Iseloomustage kaspaase ja kaspaaside kaskaadi
Kaspaasid on apoptoosile iseloomulikud valke lagundavad ensüümid. Aktiivtsentris on tsüsteiin. Kaspaasid aktiveeruvad kaskaadselt, kõigepealt aktiveerub kaspaas 8, see omakorda aktiveerib teisi. Kaspaaside toimel aktiveeruvad ka nukleaasid, mis asuvad lõikama DNA-d. Kaspaaside kaskaadi käivitumisel toimub rakustruktuuride süstemaatiline purustamine, sündmused toimuvad kindlas järjekorras ja ette-ennustatavalt. Rakk hävitatakse kiiresti, 30-60min jooksul.
Kirjeldage mitokondritega seotud apoptoosi (Apaf valgud, tsütokroom c, Bcl valgud)
Mitokondritest vabaneb tsütokroom c, mis seostub adaptervalguga Apaf1 (apoptotic protease activating factor). Apaf1 polümeriseerub rattasarnase heptameeri moodustumisega – apaptosoom. Aktiveerub prokaspaas 9 ning toimub kaspaaside kaskaad.
Bcl 2 – anti-apoptootilised valgud, mis pidurdavad apoptoosi seesmist rada. Evolutsioonis konserveerunud. Pidurdavad tsütokroom c vabanemist mitokondritest.
Nimetage kasvufaktoreid (välisfaktoreid) mis olulised apoptoosi pärssimises
Loomarakud vajavad enamasti apoptoosi vältimiseks pidevat teiste rakkude singaliseerimist. Kui rakk ei saa eluspüsimise või kasvusignaali, siis ta sureb , sest teda pole vaja. Signaalmolekulid seostuvad märklaudraku pinnal paiknevate retseptoritega. Seostumine lülitab sisse signaali liikumise ahela, mis päris apoptoosi ahelat.

• Faktorid , mis suurendavad Bcl2 valgu sünteesi
  
• Faktorid, mis vähendavad proapatootiliste valkude sünteesi
  

Nimetage apoptootiliste rakkude avastamise meetodeid

DNA fragmenteerumisel DNA ahelasse tekkivaid katkemiskohti on võimalik tuvastada spetsiaalse ensüümi – terminaalse desoksünukleotidüül transferaasi (TdT) abil (nn TUNEL reaksioon ). See ensüüm tunneb ära vabad 3’-OH otsad ning pikendab neid nukleotiididega. Kui reaksioonikeskkonda lisada radioaktiivse või fluorestsentsmärgistusega nukleotiide , siis sisestuvad need märgistatud nukleotiidid sünteesitavasse DNA-sse.

Normaalsetes rakkudes on plasmamembraan ebasümmeetriline fosfolipiidide suhtes. Fosfatidüülseriin eksponeerub ka membraani tsütoplasmaatilises pooles . Apoptootilises rakus fosfatidüülseriin eksponeerub ka memrbaani ekstratsellulaarsel poolel. On olemas valk (anneksiin V), mis seostub fosfatidüülseriiniga. Kasutades märgistatud anneksiini, võib apoptootilise raku nähtavaks muuta.

Kuna apoptootilises rakus DNA fragmenteerub, siis rakust eraldatud DNA analüüsimisel geel-elektroforeesil annab spetsiifilie redelitaolise mustri, mis on tingitud paljudest erineva pikkusega fragmentidest.

Mitokondrite sisemembraani membraanipotentsiaal muutub positiivsemaks. Seetõttu teatud negatiivse laenguga fluorestseeruvad värvid, mis kogunevad mitokondrites muudavad need mikroskoobis nähtavaks.
Mõõdeti suure hulga rakkude DNA sisaldus. See kõikus vahemikus 3-6 pikogrammi tuuma kohta. Ühe konkreetse raku tuumas oli DNA sisaldus 5 pikogrammi. Millises rakutsükli faasis see rakk on? S faasis.
Kirjutage, milline on kromosoomistik (n, 2n, 3n või 4n) rakutsükli erinevates faasides .
G1 faasis 2n. S faasi lõpust kuni mitoosi anafaasini on rakus kromosoomide arv kahekordistunud (4n), see vahemik hõlmab S, G2, profaas , metafaas, anafaas . Telofaasis uuesti 2n.
Rakk sisaldab mitoosi alguses 92 kromatiidi. Mitoosi lõppedes moodustub 2 rakku, milles kromosoomide arv on 46
Raku keskosas algab fragmoplasti moodustumine ja raku vastasotstes on moodustunud tuumad . Millise rakuga on tegemist?
1. loomarakk metafaasis
2. loomarakk telofaasis
3. loomarakk tsütokineesis
4. taimerakk metafaasis
5. taimerakk tsütokineesis
Mitokondrid
Mitokondrite suurus
Pikkus 1-2 mikromeetrit
Laius 0,1-0,2 mikromeetrit
Iseloomustage mitokondrite DNA-d (% raku DNAst, molekuli suurus, struktuur, geneetiline kood, geenide paiknemine , millised valgud kodeeritud)
Rõngasjas struktuur, histoonide puudumine, operonide sarnaste struktuuride esinemine (ühe ainevahetusrea struktuursed geenid tandeemselt). MtDNA suurus, tema poolt kodeeritud valkude arv ja tüüp, samuti geneetiline kood varieerub erinevates organismides. DNA liigub mirokondro ja tuuma vahel. Erinevates organismides on mitokondrite genoomi suurus väga erinev (6000-300 000bp). Imetajates kontrastina on mitokondrite genoom väga kompaktne ~16kb ja mittekodeerivad geenide vahelised piirkonnad praktiliselt puuduvad. Mitokondrite genoomi poolt kodeeritavad valgud on enamasti mtETA ja ATP sünteesi valgud, samuti translatsiooni valgud ja ribosoomide RNA ning tRNA. Eukarüootsete rakkude iga mitokonder sisaldab mitmeid (1-50) rõngas mitokondriaalse DNA molekule. Mitokondrite geneetiline kood erineb standartsest geneetilisest koodist, mida kasutavad prokarüootsed ja eukarüootsed rakud (4 koodonit 64-st on erinevad).
Kuidas mitokondrid liiguvad eellasrakkudelt tütarrakkudele?
Sugulisel paljunemisel organismi mitokondri pärinevad põhiliselt emsasorgismilt ja väga väike osa (alla 1%) isasorganismilt. mtDNA replitseerub nagu tuuma DNA interfaasis ja mitoosis tütarrakud saavad ~võrdse arvu mitokondreid. Kuid mitokondrite jagunemine toimub ka teistel rakutsükli etappidel, mitte ainult S faasis.
Mis on tsütoplasmaatiline pärilikkus?
Sugulisel paljunemisel organismi mitokondri pärinevad põhiliselt emsasorgismilt ja väga väike osa (alla 1%) isasorganismilt.
Nimetage vähemalt viis madalmolekulaarseid ühendeid transportivaid valke mitokondrite membraanis ja mille jaoks nad on vajalikud.

• Poriinid. Moodustavad kanaleid, millest saavad vabalt läbi difuseeruda madalmolekulaarsed ühendid.
  
• Tsütokroomi c oksüdaasne kompleks transpordib elektrone ühekaupa redusteeritud tsütokroom c-lt hapnikule.
  
• Karnitiin /atsüülkarnitiin translokaas. Antsüülkarnitiini transport maatriksisse.
  
• Atsüülkarnitiini transferaas – atsüülkarnitiini transport läbi membraani.
  
• Püruvaat /OH-antiport – püruvaadi importsüsteem
  
• ADP/ATP-antiport süsteem
  
• Pi/OH-antiport süsteem
  
• Malaat /alfa-ketoglutaraat transportsüsteem (antiport) – tagab malaadi liikumise mitokondri maatriksisse.
  
• Enamik valkudest seostuvad Hsc70- nega , mis seostub mitokondri välismembraani retseptorite Tom20 ja Tom22-ga. Need resteptorid on seotud Tom40-ga, mis moodustab mitokondrisse sisenemise kanali. (TOM – translocator outer membrane)
  

Mis on vahetu sama energiaallikas ATP sünteesil nii mitokondrites kui kloroplastides elektronide transpordi ahelas.
PMF – proton motive force . ATP sünteesiks kasutatakse elektronide liikumisel tekkinud prootonite liikumapanevat jõudu.
Defineerige pmf ja kirjutage valem. Millises mitok piirkonnas on prootoneid rohkem, millises vähem, kust kuhu prootonid liiguvad ATP sünteesil.
Prootonite liikumapanev jõud on prootonite elektrokeemilise potentsiaali erinevus kahel pool mitokondrite sisemembraani. Prootoneid on rohkem mitokondri membraanide vahelises ruumis (sisemembraani seinal ), mis ATP sünteesil liiguvad sisemembraani seinast läbi maatriksisse.
pmf =  - [(RT/F) * ΔpH] =  - 59 ΔpH
R – gaasikonstant 8,315 J/( kraad mool )
T – temperatuur Kelvini kraadides
F – Faraday konstant (96.5 kJV-1mol-1)
 - membraanipotentsiaal
Kuidas mitokondrites pmf tekib? Kui palju prootoneid transporditakse 2 elektroni liikumisel hapnikule?
Kõik mtETA kompleksid va suktsinaat -CoQ reduktaasne kompleks, funktsioneerivad ka kui prootonite transportijad mitokondri maatriksist membraanidevahelisse ruumi. Elektroni seostumine/eraldumine muudab valguliste komplekside konformatsiooni rohkem/vähem afiinseks prootonite suhtes.
Iga elektronpaari liikumisel hapnikule transporditakse 4 prootonit membraanide vahelisse ruumi.
Milline valguline kompleks mitokondrites kasutab prootonite kontsentratsiooni erinevuses peituvat energiat ATP sünteesiks?
ATP süntaas (F-tüüpi H-ATPaas). Koosneb kahest subühikust Fo ja F1.
Kus see kompleks mitokondris paikneb? Millises mitokondri piirkonnas ATP sünteesitakse? Paikneb mitokondri sisemembraanis. Fo subühik paikneb membraanis, F1 membraani maatriksi poolsel küljel.
Kuidas ATP transporditakse mitokondrist tsütosooli?
ATP transporditakse ATP/ADP translokaasi abil välja
Mitu prootonit kannab suktsinaat-CoQ reduktaas membraani ühelt küljelt teisele?
Mitte ühtegi.
Milline erinevus on substraatsel ja pmf põhisel ATP sünteesil?
Pmf põhiline ATP süntees põhineb prootonite gradiendil kahel pool membraani, substraatne ATP süntees aga kasutab substraadi oksüdeerumist ja kõrge energiaga sidet omava vaheühendi kasutamist.
Mis põhjustab elektronide liikumise mitokondriaalses ETA-s, nimetage peamised elektronide transpordis osalevad valgulised kompleksid.
Elektronide liikumisel NADH/FADH2-lt hapnikule iga vaheülekandja kõigepealt redutseerub omandades elektroni ja seejärel oksüdeerub, andes elektroni järgmisele vaheühendile. Seega iga ülekandja esineb vaheldumisi oksüdeerunud ja redutseerunud vormis, mida nimetatakse redokspaariks. Mis määrab redokspaaride järjekorra elektronide ülekandes, sõltub redokspaari afiinsusest elektroni suhtes. Väiksema afiinsusega redokspaar annab elektronid suurema afiinsusega redokspaarile. mtETA-s toimub seega elektronide liikumine negatiivsema redokspotentsiaaliga redokspaaridelt positiivsema redokspotentsiaaliga paaridele.

• NADH-CoQ reduktaasne kompleks (nn kompleks I)
  
• Suktsinaat-CoQ reduktaasne kompleks (kompleks II)
  
• CoQH2-cyt c reduktaasne kompleks (kompleks III)
  
• Cyt c oksüdaasne kompleks (kompleks IV)
  

Mis toimub elektronide transpordi ja oksüdatiivse fosforüleerumise lahutamisel?
Tooge näiteid.
Siis NADH oksüdeerumine ja hapniku redutseerumine toimuvad suure kiirusega, aga ATP-d ei sünteesita. Elektronide ülekandel vabanev energia hajub soojusena. Toimub teatud ainevahetus haiguste korral. Teatud ained, mida nimetatakse lahutajateks (ingl uncouplers) kaotavad prootonite gradiendi, muutes sisemembraani prootonite suhtes läbitavaks
Kuidas toimub tsütosoolis sünteesitud valkude liikumine mitokondrisse, milline on mitokondrisse liikuva valgu signaaljärjestus?
Valk, mis omab mitokondrisse suunamise signaali, seostub chaperon- idega , mis kasutavad ATP energiat valgu hoidmiseks kindlas lahtikeerdunud seisunis. Ainult lahtikeerdunud valk saab siseneda. Enamik valkudest seostuvad Hsc70-ga, mis soestub mitokondri välismembraanil retseptoritega Tom20 ja Tom22. Need resteptorid on seotud Tom40-ga, mis moodustab mitokondrisse sisenemise kanali. Sisenev valk liigub läbi Tom40 kanali välismembraanis ja läbi täiendava kanali sisemembraanis, mis moodustub Tim valkude vahendusel. Translokatsioon toimub ainult sellistes kohtades, kus välis- ja sisemembraan puutuvad kokku. Transpordiks on vajalik pmf.
Mitokondrite signaal paikneb ahela N-terminaalses otsas 3-5 Arg või Lys jääki (mitte üksteise kõrval), sageli Ser ja Thr, mitte kunagi Glu ja Asp, tavaliselt 20-60 aminohapet sisaldav piirkond, aga võib olla ka lühem.
Mitokondriaalses elektronide transpordi ahelas ( mETA ) liigub NADH oksüdeerumisel vabanenud 2 elektroni. Kui palju prootoneid liigub läbi mitokondri sisemembraani 2 elektroni liikumisel? Põhjendage.
4NADH-CoQ reduktaasse kompleksi CoQ sidumistsentrisse (paikneb maatriksi poolsel küljel) seostub CoQ molekul ja seob maatriksist 2 elektroni ja 2 prootoni.
Redutseerunud CoQH2 difundeerub membraanis kuni seostub CoQH2-cyt c reduktaase kompleksiga ja annab ära 2 prootonit mitokondri membraanidevahelisse ruumi (ja 2 elektroni). Elektronidest üks liigub Fe-S valgu ja cyt c1 vahendusel tsütokroomile c, teine elektron (nn ringlev elektron) liigub cyt b566 ja b562 vahendusel teise CoQ sidumistsentrini redutseerides seotud CoQ (moodustub semikioon). Kui teine ringlev elektron, mis vabaneb teiselt CoQH2-lt liigub semikioonile, siis veel 2 prootonit liiguvad maatriksist membraanidevahelisse ruumi ja tekib CoQH2. Redusteerunud CoQ vabastab täiendavalt 2 prootonit membraanidevahelisse ruumi, üks liigub cyt c-le, teine tsükliseerub jne.
Milliste mitokondri piirkondade vahel ja kust kuhu prootonid liiguvad? Miks tehakse prootonite liikumise arvutused kahe, mitte ühe elektroni liikumise kohta?
Elektronid liiguvad maatriksist läbi sisemembraani membraanidevahelisse ruumi.
Kahe prootoni kohta, sest NADH-CoQ reduktaasne kompleks katalüüsib kahe elektroni liikumist NADH-lt CoQ-le.
Loomaraku hingamisel neelduvat hapnikku kasutatakse otseselt (Õige variant alla kriipsutada).
a) Glükolüüsis
b) elektronide aktsepteerimiseks mitokondriaalse ETA lõpus
c) tsitraaditsüklis, NADPH genereerimise reaktsioonides
d) tsitraaditsüklis, püruvaadi oksüdeerimisel atsetüülCoA-ks.
Tsitraaditsükkel produtseerib kõrge energiasisaldusega ühendeid, mis transpordivad energia mitokondriaalsesse elektronide transpordi ahelasse (mETA), sest neid oksüdeeritakse mETAs. Need ühendid on: (õige variant alla kriipsutada)
a. ATP ja CO2
b. CO2 ja FADH2
c. FADH2 ja NADH
d. NADH ja ATP
e. FADH2, NADH ja ATP
Kloroplastid
Kloroplastide suurus.
Diameeter : 2-10 mikromeetrit
Paksus : 1 mikromeeter
Kloroplastide peamised kompartmendid ja membraanid.
Ümbritsetud kahe membraaniga – sisemembraan ja välismembraan.
Lisaks ka kolmandat tüüpi membraan : tülakoidide e. Lamellide membraan.
Strooma – kloroplastide sees väljaspool tülakoide paiknev piirkond
Luumen – tülakoidide siseruum .
Fotosünteesi valgusstaadiumi reaktsioonid ja produktid, millises kloroplasti osas toimuvad.

• Valguse absorptsioon . Valgusenergia neeldumine ja selle muutmine keemiliseks energiaks toimub pigment -valk kompleksides, mida nimetatakse fotosüsteemideks ja mis paiknevad tülakoidide membraanides.
  
• Elektronide transport, millega kaasneb NADP redusteerumine NADPH-ks. Toimub tülakoidide membraanis vist .
  
• ATP süntees, mis toimub pmf arvelt stroomas .
  

Vee fotooksüdatsiooni valem, millises kloroplasti piirkonnas toimub, tekkinud produktide kasutamine.
2H2O + 4P+  4H+ + O2 + 4P
Vee fotooksüdatsioonil vabanevad prootonid liiguvad tülakoidide luumenisse, elektronid liiguvad oksüdeerunud klorofülli kaudu kinoonile ja lõpuks NADP-le NADPH tekkega.
Fotosüsteemi ehitus, mis toimub fotosüsteemis, kus paikneb. Milline protsess toimub fotosüsteemi tsentris?
Fotosüsteem on pigment-valk kompleks, mis paikneb tülakoidide membraanides. Iga fotosüsteem koosneb kahest osast – antennist (valkudega seotud valgust neelavad pigmendid) ja reaksioonitsentrumist (valkude kompleks + 2 klorofüll a molekuli + seos elektroni doonori ja akspetoriga). Antenn sisaldab ühte või mitut valgust koguvat kompleksi (LHC), mille pigmendi molekulid absorbeerivad valguskvante. Valgusenergia liigub antennist reaktsioonitsentrumis paiknevatele klorofüll a molekulidele, millede vahendusel toimub valgusenergia konverteerimine keemiliseks energiaks.
Kuidas tagatakse elektronide liikumine fotosünteetilises ETA-s, millised valgulised kompleksid osalevad.
Elektronide liikumine fsETA-s on tagatud kahe fotosüsteemi (PSI ja PSII ) töö kooskõlastatusega. Et toimuks elektronide liikumine veelt NADP-le, on vajalikud mõlemad fotosüsteemid. Ainult PSII ergastumisel footoni energiast suur osa kulub süsteemisisesteks muutusteks ja elektroni energiast ei piisa NADP-le liikumiseks. Täiendava footoni neelamine PSI poolt tõstab elektroni energia nii kõrgeks, et NADP redusteerumine muutub võimalikuks.
Kuidas ja kus valgusenergia muutub keemiliseks energiaks fotosünteesi protsessis?
Reaksioonitsentris toimub ülekantud valgusenergia toimel laengute lahutamine. Selle all mõistetakse ergastunud elektroni eraldumist klorofülli molekulist ja liikumist reaksioonitsentri kõrval paiknevasse elektroni akseptori, milleks fotosüsteem II-s on kinoonimolekul, koostisesse st toimub kinoonimolekuli redutseerumine. Ergastamata klorofülli molekul ei ole piisavalt tugev redutseerija , et anda elektron kinoonile. Klorofülli molekulile jääb elektroni eemaldumise tõttu positiivse laenuga auk, selline klorofüll on hea oksüdeerija ja võtab elektroni ära tülakoidi luumenipoolsel küljel paiknevalt elektroni doonorilt. Neli valguskvanti on vaja, et eemaldada neli elektroni kahest vee molekulist hapniku vabanemisega.
Mitu H+ transporditakse 2H20 oksüdeerumisel vabanenud elektronide liikumisel fs ETA-s, kui palju ATP-d on võimalik selle arvel sünteesida?
Transporditakse 12 prootonit (kahelt vee molekulilt saadud neli elektroni transpordivad 8 ning sellele lisanuvad kahelt vee molekulilt vabanenenud neli prootonit) ning sünteesitakse selle arvel 3 ATP-d.
Pmf suurus kloroplastides.
30mV
Fotosünteesi biokeemiline staadium, millised faasid eristatakse. Millises faasis on vajalik ATP ja NADPH, milleks?
Fotosünteesi biokeemililiseks staadiumiks on Calvini tsükkel .
I faas, II faas, III regenereerimisfaas.
II faasis on vaja ATP-d 1,3-bifosfoglütseraadi sünteesiks. III faasis on vaja NADPH-d 1,3-bifosfoglütseraadi redutseerumiseks.
Millises kloroplastide osas CO2 sidumise ja redutseerumise reaktsioonid toimuvad?
Millist reaktsiooni katalüüsib ensüüm Rubisko .
Kloroplastide stroomas, Calvini tsüklis .
Rubisco e. Ribuloos 1,5-difosfaadi karboksülaas katalüüsib süsihappegaasi seostumist ribuloos 1,5-difosfaadile (RubP)
Kloroplasti DNA ehitus, suurus, milliseid valke kodeerib.
Kloroplastid sisaldavad mitmeid kuni mitmeid kümneid rõngas-DNA molekule suurusega 120 000 – 160 000 bp. Sisaldab ~120 geeni, 60 neist on seotud RNA transkriptsiooni ja translatsiooniga (rRNA, tRNA, RNA polümeraasi ja ribosoomi valkude geenid). ~20 geeni kodeerivad fsETA valke. Kloroplastides on kodeeritud ka Rubisco suur subühik. Esineb
~40 geeni, mille funktsioon pole teada.
Fotosünteesi protsessis vesi oksüdeeritakse ja süsinik ( süsihappegaas ) redutseeritakse. Kirjutada sisse õige variant.
Nimetage kloroplastis funktsioneerivaid subühikutest koosnevaid valke, mille mõned subühikuid on kodeeritud tuuma genoomis, mõned kloroplasti genoomis.
Ribosoomi valgud, Rubisco väike subühik, Calvini tsükli ensüümid.
Mikrofilamendid
Aktiini omadused. Aktiinimolekuli polaarsus ja seotus ATP/ADP-ga, + ja – ots.
Aktiin on eukarüootse raku kõige levinum valk.
Kodeeritud geenide perekonna poolt (inimesel nt 6 geeni)
Konserveerunud geenid
Molekulis ~375 aminohappe jääki.
Esineb kahel kujul :

Globulaarne monomeer (G-aktiin)

Niitjas polümeer G- aktiinist (F-aktiin)
Aktiinimolekul ja polümeer on polaarsed, - otsana tähistatakse ATP-d siduva vagumusega otsa ja vastaspiirkonda tähistatakse + otsana, kuhu eelkõige toimub subühikute liitumine polümerisatsiooni korral.
Iga aktiini molekul sisaldab Mg iooni ja ATP-d või ADP-d. Seega eksisteerivad mitmesugused aktiini vormid : ATP-G-aktiin, ADP-G-aktiin, ATP-F-aktiin ja ADP-F-aktiin. Neist levinumad on ATP-G-aktiin ja ADP-F-aktiin. Mg, K, Na ioonide juuresolekul lahuses G-aktiin polümeriseerub F-aktiini pikkadeks ahelateks ATP hüdrolüüsumisega. Monomeerid asetsevad ahelates helikaalselt. Kui lahuse ioonne jõud väheneb, siis F-aktiin depolümeriseerub.
Kriitilise kontsentratsiooni mõiste ja suurus.
Kriitiliseks kontsentratsiooniks nimetatakse kontsentratsiooni, mille juures polümeriseerumisel liituvate subühikute arv võrdub dissotsieerumisel vabanevate subühikute arvuga. In vivo tingimustes ~0,1 mikromolaarne.
Nimetage tegureid, millest sõltub aktiini polümeriseerumine.

• Ioonne jõud
  
• Monomeeride kontsentratsioon
  
• Mitmesugused toksiinid (nt seenest pärit alkaloid tsütohalasiini toimel aktiini fibrillid depolümeriseeruvad ja latrunkuliin käsnadest seostub G-aktiiniga ja takistab subühikute polümeriseerumist. Toksiin falloidiin seenest seostub F-aktiiniga, ühendades naabermonomeerid nii tugevalt, et nende dissotsieerumist ei toimu isegi siis kui G aktiini kontsentratsioon väheneb alla Kk).
  
• Rakkudes on filamentide pikkus, stabiilsus, nende omavaheliste komplekside geomeetria reguleeritud mitmete täiendavate valkude poolt.
  

Profiliin (soodustab polümeriseerumist)

Tümosiin beeta4 (takistab polümeriseerumist)

Gelsolin ja kofilin (ahelat lagundava toimega)

CapZ – seostub + otsaga ja takistab uute monomeeride lisandumist ning vanade eemaldumist (stabiliseerib)

Tropomoduliin – sama, mis CapZ, aga seostub filamentide – otstega.
Nimetage peamised valkude klassid mis osalevad aktiinifilamentidest moodustuvate struktuuride tekkes.

• Aktiiniseoselised valgud (ARP – actin related proteins) – on olulised aktiini filamentide tekkes nukleatsiooni tsentrite loomises.
  
• Aktiini ristseoselised valgud – vajalikud nii kimpude kui ka võrgustiku püsimiseks.
  

Aktiini filamentide kimpude moodustumise tagavad lühikese ahelaga ristseoselised valgud (fimbriin filopoodides ja villiin mikrohattudes)

Võrgustiku moodustumise tagavad pika ahelaga valgud (alfa-aktiin tagab võrgustiku moodustumise stressi fiibrites, filamiin lamellipoodides).
Nimetage aktiini filamentidest moodustuvaid struktuure.

• Kimbud (filamendid paiknevad paralleelsetes kimpudes)
  
• Võrgustik (filamendid ristuvad)
  

Aktiini mootorvalkude – müosiinide - struktuur

• Rasked ahelad . Neid võib olla 1-2 sõltuvalt müosiini tüübist. Kahe ahela esinemisel need on alfa- heeliksi konformatsioonis üksteise ümber põimunud (koos hoiavad perioodiliselt esinevad hüdrofoobsed vastasmõjud). Koosnevad kolmest struktuurilt ja funktsioonilt erinevast domäänist :
  

Pea – globuraalse struktuuriga, N- terminaalne . Sisaldab seostumiskohta aktiinile (P-ling), seostumiskohta ATP jaoks.

Kael – ümbritsetud kergete ahelatega ja võib olla seotud müosiini regulaatorvalkudega.

Saba – C-terminaalne, sisaldab seostumiskohti, mis tagavad spetsiifilisuse.

• Kerged ahelad. Ca sidumine.
  

Peamised etapid müosiin -aktiin interaktsioonis.

Nukleotiidi seostumine – müosiin on setud aktiiniga, ATP seostumiskoht vaba, toimub ATP seostumine, aktiini vagumus vabaneb ja pea dissotsieerub aktiini filamendist.

Hüdrolüüs – pea pöördub, kaela konformatsioon muutub (vagumus sulgub) ja müosiini molekul seostub uuesti aktiini filamendiga, aga subühikuga, mis paikneb –otsast kaugemal.

Pi vabanemine – pea pöördub ja liigutab filamenti edasi – ots ees, sest filament on peaga seotud ja konformatsiooniline muutus kaelas liigutab filamenti.

ADP vabanemine – ja esialgse konformatsiooni nn kangestusseisnud taastumine .
Lihasrakkude ehitus ja kontraktiilsuse printsiip
Lihasrakk koosneb müofibrillidest, mis kujutavad endast aktiini filamentide kimpe ja jaotuvad heledateks ja tumebdateks ribadeks piki lihasrakku. Filamentide + otsad kinnituvad valgulisele kettale, mida tähistatakse kui Z ketast . Silindrilist osa müofibrillis kahe Z joone vahel nimetatakse sarkomeeriks. Seega müofibrill koosneb sarkomeeride ahelast . Sarkomeerid on skeletilihase struktuurseks ja funktsionaalseks ühikuks. Iga sarkomeer koosneb kahte tüüpi filamentidest :

• Paksud filamendid – müosiin II
  
• Peened filamendid – aktiin
  

Lihaste kokkutümbel müosiini pead astuvad aktiini fibrillide + otsa poole (Z ketta poole), samal ajal müosiini ega aktiini ahelate pikkus ei muutu.
Millistes protsessides lisaks lihasrakkude kontraktsioonile veel osaleb aktiin/müosiin kompleks.
Aktiini filamendid funktsioneerivad rakus kui rööpad, mida mööda ATP-st sõltuvad mootorvalgud (müosiinid) saavad liigutada raku komponente.
Tsütokineesis osalemine – moodustavad jagunevas rakus ekvatoriaaltasapinnas kontraktiilse ringi.
Kuidas närviimpulsi jõudmine mootorneuronini põhjustab sarkomeeride kokkutõmbe. Ca2+ osa. Kui närviimpluss jõuab lihasrakuni, muutub rakumembraani elektriline potentsiaal (toimub depolariseerumine). Signaal liigub spetsiifilises signaali ülekande ahelas SR-i Ca kanalite valkudeni, mille tagajärjel kanalid avanevad ja Ca kontsentratsioon tsütosoolis suureneb. Ca toimet vahendavad aktiiniga seostuvad valgud tropomüosiin ja troponiin . Ca kontsentratsiooni kasvades muutub nende valkude asetus aktiini filamentidel ja vabanevad aktiini müosiiniga seostuvad piirkonnad, mis võimaldab müosiini liikumist piki aktiini filamenti.
Mootorvalk liigub tsütoskeleti + otsa suunas. Millise mootorvalguga võiks olla tegemist.
Kinesiin .
Mootorvalk liigub tsütoskeleti valgu – otsa suunas. Millise mootorvalguga võiks olla tegemist.
Düeniin.
10 ATP hüdrolüüs võimaldab müosiinil II liikuda 50-100nm kaugusele
Mikrotorukesed
Aktiini ja tubuliini võrdlus (mille poolest erinevad ja mille poolest sarnanevad)

• Mõlemate filamentsed vormid koosnevad monomeeridest
  
• Tubuliini polümeer on torujas, aktiini polümeer alfa-heeliksi sarnase struktuuriga
  
• Tubuliini on heterodimeer, subühikuks alfa ja beeta tubuliin. Aktiini monomeer koosneb ühest subühikust.
  
• Tubuliini iga subühik seob ühe GTP, kokku siis kaks. Aktiin seob ATP-d.
  
• Mõlemad on polaarse ehitusega. Aktiinil + ja – ots, tubuliini puhul alfa ja beeta ots.
  

Mis on treadmilling ja millistes tingimustes toimub
On ühe konkreetse subühiku liikumine +otsast –otsa poole läbi filamendi.Toimub juhul kui subühikud liituvad + otsale sama kiiresti kui eemalduvad – otsalt.
Nimetage vähemalt 4 tegurit, mis mõjutavad mikrotorukeste polümeriseerumist ja depolümeriseerumist.

• Nukleatsiooni tsentrite esinemine
  
• Mikrotorukeste ja subühikute kontsentratsiooni tasakaal
  
• Kolhitsiin (alkaloid sügislillest) ja vinblastiin (igihali) soestuvad pöördumatult alfa-beeta dimeeriga ja takistavad mikrotorukeste moodustumist
  
• Taksool (jugapuu) takistab mikrotorukeste depolümeriseerumist.
  
• MAP (microtubule associated proteins) valkude olemasolu.
  

Millistes protsessides osalevad mikrotorukesed ja nende mootorvalgud.

• Rakusisene transport, vesiikulite
  
• Kromosoomide eraldumine mitoosis ja meioosis
  
• Viburite liikumine
  

Millistes kohtades rakus toimub mikrofilamentide ja millistes mikrotorukeste polümeriseerumine, millised valgud vajalikud?
Mikrotorukeste polümeriseerumine toimub rakus mikrotorukesi organiseerivates tsentrites (MTOC) rakutuuma lähedal. Nendes esineb nt gamma tubuliini.
Aktiini filamentide kokkupanek, nukleatsiooni tsentrite valkude seotuse tõttu membraaniga, toimub sageli rakumembraani läheduses. Aktiini filamentide tekkes on nukleatsioonitsentrite loomises olulised nn aktiiniseoselised valgud (ARP).
Kus ja kuidas toimub loomarakus mikrotorukeste moodustumine? Mikrotorukesed on selle struktuuriga seotud kas (-) või (+) otsa vahendusel? (alla kriipsutada õige variant).
Tsentrosoomid on kohaks, kus algab mikrotorukeste moodustumine nii, et –otsad jäävad seotuks tsentrosoomiga. Seega subühikute lisandumine toimub mikrotorukeste +otsale.
Kirjeldage mikrotorukeste mootorvalke ja iseloomustage (sammu pikkus, liikumise suund mikrotorukesel)
Mikrotorukeste mootorvalgud saab jagada kinesiinideks (+suunalised) ja düeniinideks (-suunalised).
Kinesiini molekul on dimeer kahest raskest ja koahest kergest ahelast. Molekul koosneb kolmest domäänist : 1. Globulaarsed pead mõlemil raskel ahelal (seostumine mikrotorukestega) ; 2. Raskete ahelate superspiraliseerunud osa ; 3. Rakete ahelate terminaalne osa, mis seostub kergete ahelatega ja transporditava vesiikuliga. Sammu pikkus 8nm.
Düeniinid koosnevad 2-3 raskest ahelast, mis on komplekseerunud kergete ahelatega. Tavaliselt kaks pead. Düeniini molekul üksi ei ole suuteline liikumist tekitama. Et toimuks düeniini seostumine vesiikuliga, on lisaks vajalikud teised mikrotorukesi siduvad valgud, mis seovad vesiikulid ja kromosoomid mikrotorukestega. Ilmselt sama pikk samm umbes.
Kirjeldage lühidalt aksoneemi ehitust ja nimetage piirkondi inimese organismis, kus sellised struktuurid paiknevad. Kuidas aksoneemi struktuur tagab liikumise?
Aksoneemid on mikrotorukestest koosnevad struktuurid, mis moodustavad membraani väljakasve. Aksoneem koosneb üheksast välimisest mikrotorukeste paarist, mis ümbritsevad kahte ühekaupa paiknevat mikrotorukest. Kõikide mikrotorukeste + ots paikneb aksoneemi raku tsentrist kaugemas osas. Iga välimiste torukeste paar koosneb A ja B torukesest.
Inimese organismis nt hingamisteede epiteelirakkude ripsmed .
Liikumises osaleb düeniin ja tema vahendusel toimub ühe paari A torukese liikumine teise paari B torukese aluse, - otsa poole. Kuna esinevad ka teised sidemed mikrotorukeste paaride vahel, siis sirgjooneline liikumine muutub lainetavaks.
Millised haigused milliste tunnustega on seotud aksoneemi häiretega.(Kartageneri sündroom )
Inimesel mutatsioonid viburite/ ripsmete düneiinis võivad põhjustada nn Kartagener’i sündroomi, mida iseloomustab isasteriilsus (spermatosoidid ei liigu) ja samuti vastuvõtlikkus kopsuinfektsioonidele, sest liikumatud ripsmed ei eemalda hingamisteede pinnalt baktereid
Kinetohoorsed, polaarsed ja astraalsed mikrotorukesed, nende funktsioonid mitoosis, milliste mootorvalkude abil need realiseeruvad?

• Kinetohoorsed mikrotorukesed seostuvad kromosoomidega ja osalevad kromatiidide eraldamises üksteises ja jaguneva raku poolustele liikumises. Mootorvalkudeks kinesiinid ja düneiinid
  
• Polaaresd mikrotorukesed on seotud vastastsentrosoomist lähtuvate polaarsete mikrotorukestega. On seotud pooluste üksteisest kaugemale liikumisega anafaas B-s.
  
• Astraalsed mikrotorukesed, mis paiknevad kiirjalt ümber tsentrosoomi, osalevad mitoosivärtna pikemaks venitamises anafaasis. Mootorvalkudeks düeniinid.
  

Tsentrioolide funktsioonid rakutsüklis, tsentrioolide tsükkel.
Kahest tsentrioolist tekib neli enne profaasi. Mitoosis liiguvad tsentrioolid raku poolustele. Osaleb ka tsütokineesi lõpule viimises. Rakutsüklis uus tsentriool kasvab iga ematsentriooli küljest. Nad jäävad ühendatuks mitoosi alguseni. Tsentriooli duplikatsioon algab G1 ja S faasi vahel. Osaleb raku jagunemises mitoosi värtna moodustumises ja funktsioneerimises
Defineerige tsentrosoom , tsentromeer, kinetohoor.

• Tsentrosoom – valgulist materjali sisaldav piirkond, mis ümbritseb tsentrioole ja mis interfaasis tagab mikrotorukeste moodustumise.
  
• Tsentromeer – kromosoomi DNA järjestus, millele seostub valguline kompleks kinetohoor. Tsentromeer seob õdekromatiidid omavahel.
  
• Kinetohoor – valguline kompleks, mis soestub kromatiidi tsentromeeri piirkonnaga ja tagab mikrotorukeste seostumise kromatiidi külge mitoosivärtna moodustumisel.
  

Nimetage tsentrioolide funktsioone rakkudes lisaks mitoosile .

• Osalevad eukarüootides ripsmete ja viburite moodustamises
  

Nimetage 3 taimeraku mitoosi iseärasust võrreldes loomarakuga

• Taimerakus moodustub raku jagunemistasapina fragmoplast Glogi kompleksi vesiikulitest ja neid transportivatest mikrotorukestest, mille kokkusulamisel tekib uus rakusein .
  
• Taimedes tsentrioolid puuduvad.
  
• Taimedes esineb preprofaasi riba.
  

Kirjeldage kinetohoori ehitust.
Kinetohoor on kihilise ehitusega, võib eristada sisemist (kromosoomi poolset) ja välimis (mikrotorukeste poolset) plaati , mis on omavahel teatud valkudega ühendatud.
Kromosoomide liikumine anafaasis a ja b

• Anafaas A (varajane anafaas) – kinetohoorsed mikrotorukesed lühenevad ja kromosoomid tõmmatakse poolustele (mitoosivärtna pikkus konstante )
  
• Anafaas B ( hiline anafaas) – poolused liiguvad üksteisest kaugemale (mitoosivärten pikeneb)
  

Millistes mitoosi protsessides osalevad kinesiinid ja millistes düneiinid, millistes tubuliini polümeriseerumine ja depolümeriseerumine

• Kinesiinid osalevad anafaasis B mitoosivärtna pikenemises
  
• Düeniinid osalevad metafaasis toimuva kromosoomide pendeldamises. Anafaasis toimuvas kromosoomide liikumises ekvaatorilt poolustele. Anafaasis B toimuvas värtna pikenemises (astraalsete mikrotorukeste tõmbamises)
  
• Tubuliini depolümeriseerumine osaleb anafaasis B toimuvas värtna pikenemises.
  

Mootorvalk liigub tsütoskeleti (-) otsa suunas. Millise mootorvalguga võiks olla tegemist?
Düeniin
Millises mitoosiprotsessi osas sellised mootorvalgud funktsioneerivad?
Düeniinid osalevad metafaasis toimuva kromosoomide pendeldamises. Anafaasis toimuvas kromosoomide liikumises ekvaatorilt poolustele. Anafaasis B toimuvas värtna pikenemises (astraalsete mikrotorukeste tõmbamises)
29. Milliste mootorvalkude ja milliste tsütoskeleti valkude interaktsioon toimub loomaraku tsütokineesis?
Müosiin ja aktiin – kontraktiilne rõngas.
Tsütohalasiin B on mikrofilamentide moodustumist takistav ühend. See ühend seetõttu takistab tsütokineesi.
Meetodid rakubioloogias
Milliseid geenitehnoloogilisi meetodeid kasutatakse valgu lokalisatsiooni muutuse jälgimiseks elusas rakus?
Valk märgistatakse fluorestseeruva aminohappe järjestusega, mida valk endaga kaasas veab ja mida on fluorestsentsmikroskoobis näha.
Kuidas toimite, kui tahate näha ühe spetsiifilise valgu lokalisatsiooni rakus?
Monoklonaalsete antikehade kasutamine.
Mille poolest erineb uuritavast objektist tavalise fluorestsentsmikroskoobi abil saadav kujutis konfokaalse fluorestsentsmikroskoobi abil saadavast kujutisest?
Võimaldab kõrgkvaliteedilist kujutist ka suhteliselt paksust koematerjalist, ei ole vaja teha üliõhukesi lõike. Kujutis tekib ainult sellest tasapinnast, mis on fookuses . Fookusest väljas olevad piirkonnad jäävad mustaks, neid ei näe. Kui teha uuritavast objektit suur hulk opitilisi lõike, saab arvuti abil need sünteesida kolmemõõtmeliseks kujutiseks.
Kuidas tuleb uuritavat preparaati töödelda, et see oleks vaadeldav skanneeriva elektronmikroskoobiga?
Proovid kaetakse üliõhukeste elektrir juhtiva materjalikihiga, kasutades madal- vaakum pinnakatmist või kõrg-vaakum aurufaassadestust. Juhtivate kattematerjalidena on tänapäeval kasutusel kuld , kulla ja palladiumi sulam , plaatina jne.
Milliste meetoditega on võimalik apoptoosi näidata.

DNA fragmenteerumisel DNA ahelasse tekkivaid katkemiskohti on võimalik tuvastada spetsiaalse ensüümi – terminaalse desoksünukleotidüül transferaasi (TdT) abil (nn TUNEL reaksioon). See ensüüm tunneb ära vabad 3’-OH otsad ning pikendab neid nukleotiididega. Kui reaksioonikeskkonda lisada radioaktiivse või fluorestsentsmärgistusega nukleotiide, siis sisestuvad need märgistatud nukleotiidid sünteesitavasse DNA-sse.

Normaalsetes rakkudes on plasmamembraan ebasümmeetriline fosfolipiidide suhtes. Fosfatidüülseriin eksponeerub ka membraani tsütoplasmaatilises pooles. Apoptootilises rakus fosfatidüülseriin eksponeerub ka memrbaani ekstratsellulaarsel
Peroksüsoomid, lüsosoomid , proteasoomid
Lüsosoomide struktuur, suurus, ehitus, toimuvad protsessid
Ühe membraanikihiga ümbritsetud organellid
Diameeter : 0.2-0.5 mikromeetrit
Luumeni pH on happeline (4-4,5). Happelise pH tagab V-tüüpi H/ATPaas lüsosoomide membraanis, pumbates prootoneid tsütoplasmast lüsosoomi.
Lüsosoomid on loomarakkudes üheks piirkonnaks, kus toimub kõige erinevamate ühendite lagundamine. Lüsosoomidesse liiguvad ja lagundatakse seal ka endotsütoosi ja fagotsütoosi teel rakkudesse sattuvad ühendid ja organismid, aga samuti teatud ERst punguvates vesiikulites olevad ained. Lüsosoomid on seotud ka vananenud ja mittefunktsioneerivate organellide lagundamisega.
Kuidas kaitseb lüsosoom enda membraani hüdrolaaside lagundava mõju eest?
Lüsosoomide membraanis esinevad valgud on tugevasti glükosüleeritud.
Nimetage vähemalt kaks lüsosomaalset ladestushaigust ja kirjeldage mehhanism, mis haiguse tingib.
Harvaesineva I rakulise haiguse (ingl. Inclusion-cell disease ) korral puuduvad praktiliselt kõik lüsosomaalsed ensüümid lüsosoomi transportiva süsteemi häirete tõttu. Defektne on ensüüm, mis katalüüsib lüsosoomi liikuvate valkude fosforüülumist. Seetõttu Golgi kompleksi retseptorid ei tunne vastavaid valke ära ja need transporditakse rakkudest välja, mitte lüsosoomidesse. Esinevad veres. Lagundamata ained kogunevad rakkudes lüsosoomidesse inklusioonidena. Lõpeb surmaga varases lapseeas
Tay- Sachs haigus on põhjustatud gangliosiide (glükolipiidid) lagundavate ensüümide puudusest (inaktiivsusest).
Toimub gangliosiidide kuhjumine lüsosoomides. Selle haigusega vastsündinud on esimese aasta jooksul normaalsed, kuid siis ilmnevad haigusele iseloomulikud sümptomid – nõrkus, üldise ja vaimse arengu aeglustumine, nägemishäired. Vanuses 3-4 a lapsed surevad. Haigus on pärilik.
Pompe haigus – puudub -gükosidaas, mis vajalik glükogeeni lagundamiseks.
Peroksüsoomide struktuur, suurus, ehitus.
Väikesed ühekordse membraaniga organellid (0,2-1 mikromeeter diameeter)
Loetlege, millised biokeemilised protsessid toimuvad peroksüsoomides?

• Pikaahelaliste rasvhapete oksüdeerimine
  
• Puriinide , prostaglandiinide katabolism
  
• Hapniku radikaalide metaboliseerumine
  
• Alkoholi jt toksiliste ainete lagunemine
  
• Sialdavad flavoproteiinseid oksüdaase, mis oksüdeerivad orgaanilisi ühendeid hapniku kasutamisega
  
• Vesinikperoksiidi lagundamine (katalaas)
  

Kuidas peroksüsomaalsed valgud liiguvad tsütosoolist peroksüsoomidesse?
Tsütoplasmaatilistel ribosoomidel sünteesitud peroksüsoomide valgud sisaldavad peroksüsoomi transpordi signaali, mis võib paikneda C-terminaalses aga harvem ka N-terminaalses otsas. Peroksüsoomi transpordi signaal (PTS) seostub tsütosoolis esineva retseptorvalguga. Moodustunud kompleks seostub peroksüsoomi membraani retseptoriga ja transporditakse peroksüsoomi.
Kirjeldage peroksüsoomide funktsioneerimise häiretega kaasnevaid haigusi inimesel
Zellwegeri sündroomi korral on takistatud enamiku valkude liikumine tsütosoolist peroksüsoomidesse, seega peroksüsoomid on tühjad. On leitud, et mutatsioonid kaheksas geenis (seotud impordivalkudega) võivad sellise sündroomi põhjustada. Haigetel esinevad maksa ja neerude talituse häired ja ajukahjustused, mis põhjustab surma varases lapseeas.
Inimesel esineb pärilik haigus nimega X-seoseline adrenoleukodüstroofia (ALD). Selle haiguse puhul on häiritud eriti pikaahelaliste rasvhapete oksüdeerumine peroksüsoomides. Toimub küll selliste rasvhapete transport peroksüsoomidesse, kuid seostumine CoA-ga mitte, sest ensüüm, mis katalüüsib rasvhappe esterifitseerumist CoA-ga (rasvatsüül – CoA süntaas) transpordisüsteemi defektsuse tõttu ei liigu peroksüsoomidesse. Ensüümi tugevalt väljendunud puuduse korral lapsepõlve keskel tekivad tõsised neuroloogilised häired, maksa ja neerude kahjustused, millele järgneb surm mõne aasta möödudes .
Kirjeldage proteasoomide ehitust, lokalisatsiooni rakus ja nendes toimuvaid protsesse.
Koosnevad tsentraalsest 20S südamikust, mis omakorda koosneb neljast valguliste subühkite rõngast. Südamiku mõlemis otsas paiknevad 19S ’mütsikesed’.
Iseloomustage chaperon’id(Hsp70 rühm) ja nimetage protsesse milles osalevad.
Valgud, mis stabiliseerivad ebastabiilsed konformatsioonid, kiirendavad oligomeeride teket, valkude lagunemist ja tagavad lokalisatsiooni kindlates raku piirkondades. Hoiavad valke lahustunud kujul, mis on valmis kokkukeerdumiseks. Kaitsevad proteolüüsi eest. Vajalik ATP. On olulised rakkude liikumisel läbi membraanide. Paljud valgud omandavad natiivse konformatsiooni ainult seda tüüpi valkude abil.
Iseloomustage chaperonin´id ja nimetage protsesse milles osalevad.
Tagavad valkude kokkukeerdumise. Mõjuvad struktuuri tekke hilisematel staadiumitel. On oligomeersed valgud, mis moodustavad sisemusse kanali, kus valgu konformatsiooni teke toimub. Vajalik ATP. Reguleerib oligomeersete komplekside teket.