standardse redokspotentsiaali o'. Otsustage, kas protsess saab kulgeda spontaanselt, kui elektronide aktseptori ja doonori o' väärtused on vastavalt + 0,816 V ja 0,320 V. Go' = -nFo' Saab küll kulgeda spontaanselt, kuna o'=0,82-(-0,32)=1,14V (negatiivse tulemuse puhul kulgeks protsess mittespontaanselt. 7. Millised toodud väidetest vastavad tõele? Vale väide formuleerige ümber tõeseks. a. Elektronide kandjad paiknevad raku tsütoplasmas. mitokondri sisemembraanis b. NADH on võimsam redutseerija kui FADH 2 c. Elektronide lõpp-aktseptoriks hingamisahelas on O 2 d. Elektronide kandjad on transpordiahelas reastunud elektronafiinsuse (redokspotentsiaali) vähenemise järjekorras. suurenemise f. Fe2+ toimib tsütokroomides ja Fe-S valkudes kui elektronide aktseptorid. doonor g. Elektronide transpordiga kaasneb prootonite pumpamine mitokondri maatriksist membraani vastasküljele. 8
Mitokondrites viiakse lõpule glükoosi lagundamine ja sünteesitakse makroergilisi ühendeid. Mitokonder Mitokondri ülesanneteks on: Mitokondri maatriksis toimuv püruvaadi ja rasvhapete oksüdatsioon süsihappegaasini, millega kaasneb NADH ja FADH2 teke. Aeroobne hingamine, mille tulemusel viiakse lõpuni toitainete lagundamine ja vabaneb energia. ATP süntees, mis toimub mitokondrite sisemembraanis paikneva ATP süntaasi vahendusel prootonite kontsentratsiooni gradiendi ärakasutamisel. Lagundamine tsitraaditsüklis. Mitokonder Struktuur Kuigi mitokondrites on ka oma ringikujuline DNA, siiski kodeeritakse enamik neist valkudest rakutuumas ja
Nukleosüdtrifosfaadid Atsüülfosfaadid Enoolfosfaadid Amidiinfosfaadid Tioolestrid N: KoA-ga aktiveeritud atsüülid ADENOSIINTRIFOSFAAT (ATP) ATP on keskne makroergiline ühend. ATP hüdrolüüsil ADP-ks vabaneb standardtingimustel energiat 30 kJ/mol Rakus valitsevatel tingimustel on ATP hüdrolüüsil G -50 - 60 kJ/mol ATP SÜNTEESI PÕHITEED · Oksüdeeriv fosforüülimine Redoksreaktsioonidel vabaneva energia kasutamine ATP sünteesimiseks. Leiab aset · eukarüootidel mitokondrite sisemembraanis · prokarüootidel plasmaatilises membraanis · Substraatne fosforüülimine Fosfaadi ülekanne fosforüülitud substraadilt ADP-le. · Fotofosforüülimine BIOLOOGILINE OKSÜDATSIOON Toitainete keemiline energia läheb soojusenergiaks (60%) ja ATP keemiliseks energiaks (40%). BIOLOOGILINE OKSÜDATSIOON · Ensümaatiline · Paljuastmeline · Oksüdeeruv aine kaotab vesiniku aatomeid · Vabanev energia soojus (60%)
ainult prootoneid! tsütosoolist vesiikuli sisse) Esinevad Golgi kompleksi vesiikulites, lüsosoomides, vakuoolides, tonoplastides. F-klassi pumbad (töötavad ,,tagurpidi" võrreldes eelmise kahega, lasevad prootoneid läbi, sünteesitake ATPd struktuuri muutuste tõttu) Esinevad mitokondrite sisemembraanis, kloroplastides, tülakoidide sisemembraanis. ABC-klassi pumbad (pumba valgus on piirkonnad, mis seovad ATPd; transpordivad lipiide, aminohappeid, suhkruid, väikeseid valke) Näiteks: lipaasid lipiidide transpordiks + + 12. Miks on Na /K pump vajalik? · Raku ruumala regulatsiooniks · pH regulatsiooniks · toitainete sisenemiseks rakku 13
ja mitokondriaalsed haigused) 1. Kirjelda mitokondrit? Kahekordse membraaniga ümbritsetud organellid. Neil on olemas oma genoom, oma ribosoomid 2. Mis on mitokondrite põhifunktsioon organismis? Spetsialiseerunud ATP sünteesile s.t organismi energia tootmisele. 3. Iseloomusta mitokondriaalset DNA-d (mtDNA)? On täielikult sekveneeritud. mtDNA poolt kodeeritud valgud lokaliseeruvad põhiliselt mitokondri sisemembraanis. Vastavaid valke sünteesivad mitokondri enda ribosoomid. Enamik ensüüme, mida vajatakse oksüdatiivse fosforüleerimise juures, on kodeeritud tuumas olevate geenide poolt. Tal on ainult eksonid, rõngas 4. Kus asub ja kuidas pärandub mitokondriaalne DNA? Pärandub ainult emalt, Asub maatriksis 5. Mis on heteroplasmia? Olukord ,kus ühes rakus või indiviidis esineb korraga kaks või rohkem tüüpi mitokondriaalset DNAd (mtDNA) 6
Kõiki neid seoseid pole selgeks tehtud, aga Peter Mitchelli teooria järgi kasutatakse vaba energiat prootonide pumpamiseks sisemembraani välisküljele, aga enamus polaarseid molekule ja ioone ei saa läbida sisemembraani ning sellepärast tekib elektrokeemiline gradient membraani sise- ja väliskülje vahel. See avaldub selles, et välisküljel on suurem positiivne laeng (gradiendi elektriline komponent) ja suurem vesinikuioonide kontsentratsioon (gradiendi keemiline komponent). Mitokondri sisemembraanis on aga valke, mis suudavad neid prootoneid jälle gradiendi surve toimel sisse tuua ja selle prootonite voo energia arvelt toimubki ATP süntaasi abil ADP fosforüülimine. ATP süntaas koosneb kahest subühikust, üks neist (F0) paikneb sisemembraanis ja moodustab poori, mille kaudu prootonid saavad maatriksisse sisenega ning F1, mis katalüüsib ATP sünteesi. Praktiliselt saab hingamisahelat jagada neljaks kompleksiks. I kompleks võtab NADH + H+ elektronid ja annab need koensüüm Q-le
Tekke: isheemia korral (vere juurdevool langeb) raku osmootne koorumus tõuseb, Na ja Ca kuhjuvad rakku + ATP puudus, ioonpumbad ei tööta ja metabol. Produktid kuhjuvad Tagajärjed: rakumembraanide purunemine ja raku hukk Atsidoos rakusisese pH langus Tekke: meh. Kahjustus, infektsioonid, hüpoksia Protoonid kuhjuvad rakus ATP hüdrolüüsi ja gl. Ja proteolüüsi tulemusel Tagajärjed: glükolüüsi pidurdumine, kromatiini kämpumine, valkude denatureerimine Mitokondrite kahjustus Sisemembraanis megakanalite tekke (kaob membraani potentsiaal, kasvab osmootne koormus mitokondrite turse purunemine) Põhjused: Ca, HVR, lipiidide AV produktid, Pi Roll nekroosil: muutused, mis pärsivad ATP sünteesi Roll apoptoosil: mitokondritest vabanevad faktorid (tsütokroom C, AIF) ATP puudus ATPst sõltuvatele ensüümidele ei jätku ATP Põhjus: oksüd. Fosforül. Hüpoksia/isheemia tingimustes, mitokonrite kahjustus, glükogeeni varude langus, energia ülekande häired
Geneetika kordamisküsimused eksamiks Geneetika - teadus pärilikkusest, selle funktsioonidest ja materiaalsetest alustest, päriliku muutlikkuse mehhanismidest ja seaduspärasustest rakkudes, organismides, perekondades ja populatsioonides. Pärilikkus – organismide võime anda endasarnaseid järglasi. Pärilikkuse alus on rakkude jagunemine: Mitoos – somaatiliste (keharakkude) rakkude jagunemine, mille puhul kromosoomid jaotuvad tütarrakkude vahel võrdselt. Tekivad 2 emarakuga geneetiliselt identset tütarrakku. Vajalik surnud ja hukkunud rakkude asendamiseks. Meioos - sugurakkude jagunemine, tekib neli emarakuga geneetiliselt mitteidentset tütarrakku. I Geneetika põhialused DNA – raku ja organismi pärilikkuse aine. (Desoksüribonukleiinhape) Enne raku jagunemist DNA kahekordistub. Iga DNA molekul koosneb kahest DNA ahelast, mis on teineteise umber keerdunud, moodustades kaksikheeliksi. DNA ahelad on pikad polümeerid, mis on ...
Inimkehas domineerib koensüüm Q10. Imendumine, transport, säilitamine ja väljutamine Koensüüm Q imendub peensoolest lümfi ning säilitatakse maksas koensüümses vormis ning konverteeritakse seal Q10 vormi. Imendumist pärsivad sapphapete või pankrease nõre defitsiit, raualiigsus, oraalsed kontratseptiivid, antibiootikumid ja soolekahjustused. Tema metaboliidid väljutatakse sapiga ja väljaheites. Biofunktsioonid Q10 on ülioluline raku energiamajanduses: mitokondrite sisemembraanis asuva hingamisahela kesk-komponent. Q10 on lipofiilse keskkonna keskne antioksüdant. Osaledes prootonite transpordis läbi lüsosüümi membraani aitab ta hoida lüsosoomides vajalikku pH taset. Defitsiidist tulenevad probleemid Defitsiiti normaalsel söömisel ei teki, sest inimkeha toodab ka teatud koguses.Vananemise ja haiguste korral vähenevad Q10 varud inimkehas ja võib tekkida tema defitsiit. B-rühma vitamiinide vaeguse korral alaneb maksa võime toota koensüümi Q
Rakutuum on mikroskoobiga vaadeldes kõige lihtsam ülesse leida. 10 Mitokonder Mitokonder toodab rakus energiat ja varustab rakku energiaga. Mitokondrites viiakse lõpule glükoosi lagundamine ja sünteesitakse muid ühendeid. Mitokondri sisemembraanis toimub ka raku hingamine. Mitokonder on ümara kujuga, ning ta sisemust täidab maatriks. Mitokonder on ümbritsetud kahe membraaniga sisemine membraan on sopistunud. Mitokondrite erinevad tüübid. 11 Kloroplastid Kloroplaste on varem nimetatud klorofülliterakeseks. Kloroplast asub ainult taimerakkudes
kanaliha, muna, looma maks, süda jne. jne) töötav antioksüdant. Oluline immuunsüsteemi häiretele, Inimene võiks Q10 vitamiine. kaitse lipiidide peroksüdaasi vastu, kasvajate tekkeks, kiirenenud eriti LDL partiklites ja mitokondrite vananemine. sisemembraanis. Oluline ka raku (risk: vanuritel, B-grupi energiamajanduses. vitamiinide defitsiidiga Elekronide transpordiahela inimesed, statiinide komponent. Rakuhingamist tagav. pikaajalised kasutajad) Vesilahustuvad:
Sisemembraani siseses ruumis maatriks. Maatriksis püruvaati ja rasvhappeid lagundavad ensüümid, mitokondri rõngas-DNA, tRNA ja mRNA molekulid, ribosoomid ning fosfolipoproteiinsed graanulid. Autonoomne valgusüntees. Mitokondritel on 2 teineteisega seotud funktsiooni: toidust pärinevate suhkrute ja rasvhapete lagundamine ensüümide ahelal, mida nimetatakse tsitraaditsükliks (Krebsi tsükliks). Toimub mitokondri maatriksis. Lõppsaaduseks on NADH. 2. Elektronide ülekandeahel sisemembraanis (hingamisahel ehk rakuhingamine), mis lähtub tsitraaditsüklis tekkinud NADH-st ja kus lõppsaadusena sünteesitakse ATP (ühe glükoosimolekuli kohta 36 ATP). Uued mitokondrid tekivad olemasolevate jagunemisel. Valke sünteesivad mitokondri ribosoomid. Mitokondri genoom on rõngaskromosoom. mitokondrite, kloroplastide genoomi moodustab üks rõngasjas DNA-molekul ning millel ei ole kromatiinset püsiühendust valkudega (histoonid puuduvad). 4
pumbad) ensüümid aktiveeruvad – sekundaarne lüsosoom. Haaravad endasse: Võõrstruktuure (viirused, bakterid) ja sisse toodud osiseid (fagotsütoosi ja pinotsütoosi põiekesed, tahked aineosakesed) = fagolüsosoomid ehk heterolüsosoomid. Raku enda lammutamisele määratud komponente = autolüsosoomid. Järele jäävad jääkkehad. ! 5. Kus, kuidas ja kui palju tehakse ATP-d? ! Pikk variant I: Üldiselt sünteesib ATPd ensüüm ATP süntaas, mis asub mitokondri sisemembraanis (läbib seda) ja katalüüsib reaktsiooni ADP + Pi -> ATP. Energia antud reaktsiooni läbiviimiseks tuleb prootonite ehk vesinikioonide gradiendist. Prootonite gradient tekitatakse redoksreaktsioonides, kus osalevad hapnik, redutseeritud NAD (see tähendab NADH), koensüüm Q10 derivaadid jne. Summaarselt kutsutakse seda redoksreaktsioonide jada hingamisahelaks. Hingamisahela kompleksid: . I NADH dehüdrogenaas . II suktsinaadi dehüdrogenaas . III tsütokroom c reduktaas
piisavalt ATP sünteesiks. Energiate erinevus protsessides, mis on seotud vastavalt I või siis II kompleksiga, on ka põhjuseks, miks NADH ja suktsinaadi oksüdatsioonil on võimalik ühe paari elektronide ülekandel hapnikule sünteesida erinev hulk ATPd (2.5 ja 1.5 ekvivalenti vastavalt). Kompleks II on neljast erinevast subühikust koosnev tetrameer, sisaldades FAD ja 3 Fe-S klastrit. Suktsinaadi dehüdrogenaas on TCA tsükli komponent, ainuke TCA tsükli ensüümidest, mis lokaliseerub sisemembraanis. Kompleks II subühikud ei ole kodeeritud mitokondriaalse genoomi poolt. Kompleksis II ei toimu prootonite pumpamist ning seega ei kontributeeri kompleks II prootongradiendi moodustamisel, erinevalt kompleksidest I , III ja IV. Bakteriaalse suktsinaadi dehüdrogenaasi kompleksi ruumiline struktuur määrati esimesena. Valk on modulaarne, FAD sisaldav subühik on kontaktis FeS tsentreid sisaldava subühikuga ja see omakorda kontaktis kahe membraaniseoselise subühikuga
· Maksa sattunud ubikinoonid konverteeritakse kõik Q10 vormi (maks põhidepoo, sisaldus tegelikult kõrgeim südamelihases ületab maksa ja neere kahekordselt Seega: toit on oluline ubikinoonide allikas, aga oluline kogus vajalikku Q10 (täpsemalt tema külgahel) sünteesitakse atsetüül-CoA-st Biofunktsioonid: 1. Lipofiilses keskkonnas töötav antioksüdant kaitse lipiidide peroksüdatsiooni eest (eriti LDL partiklites ja mitokondrite sisemembraanis) 2. Hingamisahela keskne komponent - mitokondrite sisemembraanis koensüüm Q- sõltuvate dehüdrogenaasidega Defitsiit: · Vananemine (väheneb maksa võime viia ubikinoone Q10 vormi), teatud haiguslikud seisundid südamehaigused, lihaste düstroofia, immuunsüsteemi häired, kõrgvererõhktõbi Tunnused: · Väsimus, jõuetus, kehalise koormuse taluvuse langus · Risk südame- ja veresoonkonnahaigusteks, paradontiidiks, immuunsüsteemihäirete,
ja lüsosoomidesse. Homoloogilised kromosoomid- kromosoomid, mis sisaldavad samu pärilikke tunnuseid määravaid geene. Hüüf- ühest või mitmest rakust koosnev seeneniit. Karüoplasma- rakutuuma poolvedel sisus. Kloroplast- membraanidest koosnev taimeraku organell, milles toimub fotosüntees. Klorofülli sisaldav plastiid. Ovaalne kehake, tal on välismembraan ja sisemembraan. Sisemembraanis on lamellide kogumik. Kromoplast- membraanidest koosnev taimeraku organell, mis sisaldab kollaseid ja punaseid pigmente (karotinoide). Kuulub plastiidide hulka. Leukoplast- membraanidest koosnev taimeraku organell, milest pigmendid puuduvad. Kuulub plastiidide hulka, sisaldab tihti varuaineid. Varutärklist sisaldavad leukoplasti nimetatakse alümoplastiks. Lüsosoom- ühekordse membraamiga ümbritsetud põieke, milles lagundatakse
Sisemembraanist edasi asub sisemembraanistik ehk kristad (harjakesed, kurrud) ning maatriks ehk sisemembraani sisse jääv ruum. 3. Kirjutage oksüdatiivse fosforüülimise protsessi üldvõrrandid NADH-st ja FADH2-st lähtuvalt: NADH + H+ + 1/2O2 + xADP + xPi -> NAD+ + H2O + xATP FADH2 + 1/2O2 + xADP + xPi -> FAD + H2O + xATP 4. Kirjeldage a) kus elektroni transpordisüsteem (ETS) paikneb ja toimib (organell, selle osa) ETS paikneb mitokondris, täpsemalt mitokondri sisemembraanis või selle pinnal. b) millised komponendid moodustavad ETSi ja kuidas neid funktsionaalselt rühmitatakse. ETS-i moodustavad 4 elektronkandjat (ensüümid, koensüümid, tsütokroomid, Fe-S valgud), mis rühmitatakse nelja funktsionaalsesse kompleksi (I-IV): I KOMPLEKS NADH-DHaas; FMN-DHaas; CoQ-DHaas; Fe-S valgud II KOMPLEKS Suktsinaadi-DHaas; FAD (kovalentne); Fe-S valgud III KOMPLEKS CoQ-cyt c oksüdoreduktaasFe-S valgud;
See paikneb rakukesta all ja koosneb peamiselt fosfolipiididest ja valkudest. Rakumembraan reguleerib ainete liikumist raku ja selle väliskeskkonna vahel. Ta võib osaleda ka erinevate ainete sünteesil. Plasmodesmid on ülipeened tsütoplasmaniidid, mis ühendavad rakke omavahel. Nende kaudu on kõrvuti asetsevate rakkude tsütoplasma omavahelises ühenduses. Rakutuum säilitab raku pärilikku informatsiooni ja kontrollib raku elutegevust. Tuuma ümbritsevad kaks membraani. Sisemembraanis on ainete läbimiseks avad e. poorid. Välismembraan läheb üle tsütoplasmavõrgustikuks. Tuumas olevas karüoplasmas on DNA-st ja valkudest koosnevad kromosoomid. Karüoplasmas võib eristada veel tuumakesi. Need on rakutuuma piirkonnad, kus toimub kiire RNA süntees ja ribosoomide moodustumine. Tsütoplasma on poolvedel rakusisekeskkond, milles toimuvad kõik raku elutegevusprotsessid. Taimerakus olevat tsütoplasmat nimetatakse ka protoplasmaks.
fosfodiestersidemed, mis on polünukleotiidahela ehituslikuks aluseks Primaarstruktuur on nukleotiidide järjestus Sekundaarstruktuur on biheeliks, kus on ka vesiniksidemed 13. Elektroni transpordisüsteem (ETS) (= elektroni ülekandeahel = hindamisahel) Elektronid, mida kannavad tsitraaditsüklis moodustunud taandatud koensüümid (NADH, FADH2), läbivad valkude ja koensüümide ahela (hingamisahela), et moodustada prootonigradient läbi mitokondri sisemembraani. ETS paikneb mitokondri sisemembraanis või selle pinnal ETS'i moodustavad 4 elektronkandjat (ensüümid, koensüümid, tsütokroomid, Fe-S valgud) mis jaotatakse nelja funktsionaalsesse kompleksi. 14. Rasvhapete süntees toimub tsütosoolis Sünteesiks läheb vaja atsetüül-CoA (malonüül-CoA?) ja NADPH-d, seda nö toodab tsitraat- malaat-püruvaat süstik Sünteesi etapid: · Sünteesirada initsieeritakse atsetüül-ACP ja malonüül-ACP sünteesiga transatsülaaside poolt
rakumembraanis; H+/K+ pump imetajate kõhu telje-rakumembraanis; Ca2+ pump kõikide eukarüootide rakumembraanides. V-klassi prootonipumbad: taimede, pärmi, teiste seente vakuolaarsetes membraanides; loomarakkude endosomaalsetes ja lüsosomaalsetes membraanides; osteoklastide (teatud tüüpi luurakk) ja mõnede neerutorukeste rakkude plasmamembraanides. F-klassi prootonipumbad: bakterite rakumembraanides; mitokondri sisemembraanis; kloroplastide tülakoidide (volditud struktuur, lamell) membraanis. ABC superperekond: bakterite plasmamembraanis (aminohapete, suhkrute ja peptiidide transporter); imetajate plasmamembraanis (fosfolipiidide, väikeste lipiidsete ravimite, kolesterooli, teiste väikeste molekulide transporter). Erinevad pumbad transpordivad erinevaid ioone ja on erineva ehitusega. 12. Membraanipotentsiaal, selle tekke põhimõte.
. Klorofüll- roheline pigment, mis suudab valgust salvestada. Paikneb taimeraku kloroplastides. Fotosüntees- Protsess, mille käigus süsinikdioksiid muudetakse orgaanilisteks ühenditeks, eelkõige süsivesikuteks kasutades selleks valgusenergia. Fotosüntees on maksimaalse efektiivsusega vaögus spektri punases või violetses osas. FOTOSÜNTEES KOOSNEB KAHEST ETAPIST 1) Valgusstaadium- Fotosünteesi valgust vajav etapp. Õpikust lk 18, osa 3.4 Toimub- kloroplastide sisemembraanis. Klorofülli molekulid moodustavad koos teiste pigmentidega fotosüsteeme. Fotosüsteem II pigmendid teostavad vee lagundamist valguse mõjul/ fotooksüdatsiooni (fotolüüsi) ja ATP sünteesi. 2H2O 4H+ + 4e- + O2 Fotosüsteem I pigmendid (osalevad NADPH2 moodustamisel) paigutavad vesinikud vesinikukandjale. NADP + 2e- + 2H NADPH2 2) Pimedusstaadium ehk Calvini tsükkel Toimub- reaktsioonid toimuvad kloroplastide stroomas.
Toimub elektronide ülekanne NADH-lt CoQ-le. Iga NADH oksüdeerimisega antakse edasi 2 elektroni ja pumbatakse välja 4 prootonit. Rotenoon on inhibiitor, ubikinooni konkurentne, ei võimalda kompleksil I siduda elektronide ülekandeahela järgmist mobiilset komponenti. 5. Selgitage millise rolliga on koensüümQ elektronide vahendajana NADH-Q reduktasi ja tsütokroomi reduktaasi vahel. koensüümQ = ubikinoon. Vahendab ülekandeahela komplekside vahel elektrone difundeerudes mitokondri sisemembraanis. Saab loovutada-liita elektrone kahe või ühekaupa. Ubikinooni oksüdatsiooniga kaasneb kahe elektroni ülekanne Fe-S tsentrilt tsütokroomi reduktaasile. 6. Kirjeldage kuidas elektronid sisenevad hingamisahelasse flavoproteiinidest (suktsinaadi dehüdrogenaas, glütserool-fosfaadi dehüdrogenaas, rasvhappe CoA dehüdrogenaas). Suktsinaadi dehüdrogenaas elektronid liiguvad suktsinaadilt ubikinoonile. Glütserool-fosdaadi dehüdrogenaas elektronid liiguvad UQ-le.
spetsiaalsete translokaaside abil. Seal toimub rakuhingamine, mille tõttu vabaneb energia. Mitokondri kõige üldisemaks ja esmasemaks funktsiooniks on energia tootmine. Metabolismireaktsioonidest olulisemad on 1. mitokondri maatriksis toimuv püruvaadi ja rasvhapete oksüdatsioon süsihappegaasini, millega kaasneb NADH ja FADH2 teke; 2. elektronide transport NADPH-lt ja FADH2-lt hapnikule, mis toimub mitokondrite sisemembraanis ja millega kaasneb prootonite kontsentratsiooni erinevuse teke kahel pool mitokondri sisemembraani; 3. ATP süntees, mis toimub mitokondrite sisemembraanis paikneva ATP süntaasi vahendusel prootonite kontsentratsiooni gradiendi ärakasutamisel. Ka püruvaadi dehüdrogenaasi kompleks asub mitokondri maatriksis. Lisaks energia tootmisele säilitavad mitokondrid kaltsiumi, osalevad
madalmolekulaarseid molekule. Sisemine membraan on selektiivselt läbilaskev; tal on palju sissesopistusi, mida nimetatakse kristadeks. Mitokondri maatriksis paiknevate ensüümide abil muudetakse püruvaat ja rasvahapped atsetüül- CoA-ks. See omakorda oksüdeeritakse tsitraaditsüklis, mille ensüümid asuvad ka maatriksis. Tsitraaditsükli põhimõttelised lõpp-produktid on CO2 ja NADH. Elektroni transpordi ahela ensüümid paiknevad mitokondri sisemembraanis. ATP süntees toimub nn. kemoosmootse protsessi abil: kõrge energiaga elektronid, mis on saadud NADH ja FADH2 vesiniku aatomitelt, transporditakse piki hingamisahela ensüüme, elektronide ülekandega ühelt valgult teisele vabanevat energiat kasutatakse vesiniku aatomite pumpamiseks mitokondri maatriksist intermembraansesse ruumi. Selle tulemusel tekib elektrokeemiline prootonite gradient läbi sisemembraani, prootonite (H+) tagasiliikumine piki
(rõngasjas struktuur, histoonide puudumine, operonide sarnaste struktuuride esinemine (ühe ainevahetusrea struktuursed geenid tandeemselt). Genoomi suurus ja geenide organiseeritus on eri organismidel väga erinev. Inimese mitokondriaalne DNA (mtDNA) on täielikult sekveneeritud, koosnedes 16 569 bp. (on üks väiksemaid mitokondrite genoome). See kodeerib 2 rRNA-d, 22 tRNA-d, tsütokroom c subühikuid , ATPaasi subühikuid. mtDNA poolt kodeeritud valgud lokaliseeruvad põhiliselt mitokondri sisemembraanis.Vastavaid valke sünteesivad mitokondri enda ribosoomid. Need on seotud mitokondri sisemembraani sisemise poolega tõenäoliselt samamoodi, kui ribosoomid ER-i membraaniga, s.t. kotranslatsiooniliselt.Enamik ensüüme, mida vajatakse oksüdatiivse fosforüleerimise juures, on kodeeritud tuumas olevate geenide poolt. Isegi mtDNA ja RNA polümeraasid on tuuma poolt kodeeritud. Mitokondri sisemembraanil töötavates multiensüümkompleksides on osa
1. Oksüdatiivne fosforüülimine ADP ensümaatiline fosforüülimine ATP-ks, mis toimub konjugeeritult molekulaarse hapniku taandamisega veeks taandatud koensüümidelt pärit elektronide arvel. Elektronide transpordiahel elektronid, mida kannavad tsitraaditsüklis moodustunud taandatud koensüümid, läbivad valkude ja koensüümide ahela (hingamisaehla), et moodustada prootonigradient läbi mitokondri membraani. Protsessid toimivad mitokondri sisemembraanis või selle pinna. Mitokondrit ümbritseb kahekordne membraan. Sisemembraani sopistised moodustavad kurde e kristasid. o 2. Redokspotentsiaal E väljendab seda, kui hästi on üks ühend võimeline teisi ' redutseerima (elektrone loovutama). Kõrge E0 näitab tugevat elektronide sidumise tendentsi, st tendentsi saada taandatud
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
genereerimine oksüdatiivse fosforüülimise abil. Mitokondri maatriksis paiknevate ensüümide abil muudetakse püruvaat ja rasvahapped atsetüül- CoA-ks. See omakorda oksüdeeritakse tsitraaditsüklis, mille ensüümid asuvad ka maatriksis. Tsitraaditsükli põhimõttelised lõpp-produktid on CO2 ja NADH. CO2 väljub rakust kui jääkaine, NADH aga on peamine elektronide allikas elektroni transpordi ahelale. Elektroni transpordi ahela ensüümid paiknevad mitokondri sisemembraanis. ATP süntees toimub nn. kemoosmootse protsessi abil: kõrge energiaga elektronid, mis on saadud NADH ja FADH2 vesiniku aatomitelt, transporditakse piki hingamisahela ensüüme, elektronide ülekandega ühelt valgult teisele vabanevat energiat kasutatakse vesiniku aatomite pumpamiseks mitokondri maatriksist intermembraansesse ruumi. Selle tulemusel tekib elektrokeemiline prootonite gradient läbi sisemembraani, prootonite (H+) tagasiliikumine piki gradienti omakorda käivitab ATP-süntetaasi
genereerimine oksüdatiivse fosforüülimise abil. Mitokondri maatriksis paiknevate ensüümide abil muudetakse püruvaat ja rasvahapped atsetüül- CoA-ks. See omakorda oksüdeeritakse tsitraaditsüklis, mille ensüümid asuvad ka maatriksis. Tsitraaditsükli põhimõttelised lõpp-produktid on CO2 ja NADH. CO2 väljub rakust kui jääkaine, NADH aga on peamine elektronide allikas elektroni transpordi ahelale. Elektroni transpordi ahela ensüümid paiknevad mitokondri sisemembraanis. ATP süntees toimub nn. kemoosmootse protsessi abil: kõrge energiaga elektronid, mis on saadud NADH ja FADH2 vesiniku aatomitelt, transporditakse piki hingamisahela ensüüme, elektronide ülekandega ühelt valgult teisele vabanevat energiat kasutatakse vesiniku aatomite pumpamiseks mitokondri maatriksist intermembraansesse ruumi. Selle tulemusel tekib elektrokeemiline prootonite gradient läbi sisemembraani, prootonite (H+) tagasiliikumine piki gradienti omakorda käivitab ATP-süntetaasi
valguliste komplekside konformatsiooni rohkem/vähem afiinseks prootonite suhtes. Iga elektronpaari liikumisel hapnikule transporditakse 4 prootonit membraanide vahelisse ruumi. 9. Milline valguline kompleks mitokondrites kasutab prootonite kontsentratsiooni erinevuses peituvat energiat ATP sünteesiks? ATP süntaas (F-tüüpi H-ATPaas). Koosneb kahest subühikust Fo ja F1. 10. Kus see kompleks mitokondris paikneb? Millises mitokondri piirkonnas ATP sünteesitakse? Paikneb mitokondri sisemembraanis. Fo subühik paikneb membraanis, F1 membraani maatriksi poolsel küljel. 11. Kuidas ATP transporditakse mitokondrist tsütosooli? ATP transporditakse ATP/ADP translokaasi abil välja 12. Mitu prootonit kannab suktsinaat-CoQ reduktaas membraani ühelt küljelt teisele? Mitte ühtegi. 13. Milline erinevus on substraatsel ja pmf põhisel ATP sünteesil? Pmf põhiline ATP süntees põhineb prootonite gradiendil kahel pool membraani, substraatne ATP süntees aga
mitokondritest. Oksüdatiivne fosforüülimine ja elektronide transporditsüsteem Oksüdatiivne fosforüülimine on ADP ensümaatiline fosforüülimine ATP-ks, mis toimub kojnugeeritult molekulaase hapniku taandamisel veeks taandatud koensüümidelt pärit elektronide arvel. Elektronid, mida kannavad tsitraaditsüklis moodustunud taandatud koensüümid, läbivad valkude ja koensüümide ahela, et moodustada prootonigradient läbi mitokondri sisemembraani. Protsessid toimuvad mitokondri sisemembraanis või selle pinnal. Elektronid loovutatakse negatiivsema redokspotentsiaalisega reaktsiooni poolt ning võetakse vastu positiivsema redokspotentsiaaliga reaktsiooni poolt. Mida suurem on ühendi redokspotentsiaal, seda tugevamalt saab teda taandada. Prootonigradient Elektronide transpordist saadav energia moodustab prootongradiendi, mis kutsub esile ATP süntaasi konformatsioonimuutused, mille tulemuseks on substraadi sidumine, ATP süntees ja produkti vabanemine.
Vajadusel ja teatud tingimustes võib anda panuse ATP tootmisesse 39. Sahhariidide biosüntees Glükoneogenees- metaboolne rada püruvaadist glükoosini Glükogenees- metaboolne rada püruvaadist (või glükoosist) glükogeenini 10 40. Bioloogiline oksüdatsioon, hingamisahela ensüümid 41. Oksüdatiivne fosforüülumine Toimub mitokondri sisemembraanis (kristades). Oksüdatiivsel fosforüülimisel toimub ATP süntees mitokondri sisemembraanile tekitatud prootongradiendi energia abil, mis saadakse energia ülekandel NADH-lt või FADH2-lt O2-le. Eleltronid, mis liiguvad läbi kolme membraanis asuva asümeetriliselt paikneva kompleksi, põhjustavad prootonite väljapumpamise maatriksist ning membraanipotensiaali tekkimise. ATP sünteesitakse siis kui prootonid liiguvad tagasi maatriksisse. 42
sünteesiprotsesside tarbeks 7. Hingamisahel. Hingamisahel sisaldab oksüdoreduktaase, mis on tugevasti seotud mitokondrite sisemembraanides. Tsitraattsüklist pärinevad kõrge energiatasemega elektronid (NADH2, FADH2) suunduvad hingamisahelas madalamale energiatasemele (2H 2H + +2e-). NADH on peamine elektronide allikas elektroni transpordi ahelale. Elektroni transpordi ahela ensüümid paiknevad mitokondri sisemembraanis. ATP süntees toimub nn. kemoosmootse protsessi abil: kõrge energiaga elektronid, mis on saadud NADH ja FADH2 vesiniku aatomitelt, transporditakse piki hingamisahela ensüüme, elektronide ülekandega ühelt valgult teisele vabanevat energiat kasutatakse vesiniku aatomite pumpamiseks mitokondri maatriksist intermembraansesse ruumi. Selle tulemusel tekib elektrokeemiline prootonite gradient läbi sisemembraani, prootonite (H +)
. Tuuma ümbrises on teatud vahemikega spetsiaalsed struktuurid, nn. tuuma poori kompleksid (nuclear pore complex- NPC), mis on moodustunud oktagonaalselt organiseeritud teatud kindlatest valkudest (nukloepoorid). NPC-s osalevaid valke arvatakse olevat 60- 100 erinevat, üks poorikompleks koosneb ca 1000-st valgumolekulist.Tuumapoori valgud seovad tuumapoori servadel tuuma sise- ja välismembraani kokku. Vaatamata sellele ei difundeeru sisemembraanis olevad molekulid välismembraani ja vastupidi, ning sise- ja välismembraan jäävad oma koostiselt distinktseks. Tuuma ja tsütoplasma vaheline ainete transport. Tuuma ja tsütoplasma vaheline ainete transport käib tuuma pooride kaudu. Transort läbi NPC on kas passiivne difusioon (ioonid, väikesed valgumolekulid) või aktiivne transport, mis vajab energiat ning teatud lubava signaali olemasolu. Iga üksik NPC toimetab nii importi kui eksporti.
. Tuuma ümbrises on teatud vahemikega spetsiaalsed struktuurid, nn. tuuma poori kompleksid (nuclear pore complex- NPC), mis on moodustunud oktagonaalselt organiseeritud teatud kindlatest valkudest (nukloepoorid). NPC-s osalevaid valke arvatakse olevat 60- 100 erinevat, üks poorikompleks koosneb ca 1000-st valgumolekulist.Tuumapoori valgud seovad tuumapoori servadel tuuma sise- ja välismembraani kokku. Vaatamata sellele ei difundeeru sisemembraanis olevad molekulid välismembraani ja vastupidi, ning sise- ja välismembraan jäävad oma koostiselt distinktseks. Tuuma ja tsütoplasma vaheline ainete transport. Tuuma ja tsütoplasma vaheline ainete transport käib tuuma pooride kaudu. Transort läbi NPC on kas passiivne difusioon (ioonid, väikesed valgumolekulid) või aktiivne transport, mis vajab energiat ning teatud lubava signaali olemasolu. Iga üksik NPC toimetab nii importi kui eksporti.
Kui palju prootoneid transporditakse 2 elektroni liikumisel hapnikule? Elektrontranspordiga pumbatakse prootonid kahe membraani vahele. 4 prootonit. 102. Milline valguline kompleks mitokondrites kasutab prootonite kontsentratsiooni erinevuses peituvat energiat ATP sünteesiks? Kus see kompleks mitokondris paikneb? Millises mitokondri piirkonnas ATP sünteesitakse? Kuidas ATP transporditakse mitokondrist tsütosooli? ATP-süntaas. Koosneb kahest valgulisest subühikute kompleksist - F0 paikneb sisemembraanis ja F1 membraani maatriksipoolses osas. ADP/ATP-transportija abil - adeniinnukleotiid kandja. 103. Mitu prootonit kannab suktsinaat-CoQ reduktaas membraani ühelt küljelt teisele? Prootonite transport läbi sisemembraani elektronide liikumise suktsinaat-CoQ reduktaasi toimel ei toimu. Katalüüsib kahe elektroni liikumist suktsinaadilt FAD-le ja lõpuks CoQ-le 104. Milline erinevus on substraatsel ja pmf põhisel ATP sünteesil?
katabolismi vaheproduktilt (nt PEP-ilt). Substraatses fosforüülimises osalevad ensüümid on lahustuvad, ei paikne membraanidel. Substraatne fosforüülimine on praktiliselt ainsaks ATP sünteesi võimaluseks kääritajatele! (fermentatsioon). Glükolüüsis toimub 2 substraatse fosforüülimise reaktsiooni: fosfoglütseraadi kinaas ja püruvaadi kinaas. Membraanne fosforüülimine toimub membraanidel (mitokondri sisemembraanis eukarüootidel ja rakumembraanis prokarüootidel). Membraanis paiknevad kindla korra järgi elektronide ja prootonite ülekandjad, mille vahendusel moodustub membraanil kas valgusenergia või keemiliste ühendite oksüdatsiooni arvel prootongradient. Elektronid ei saa bioloogilistes süsteemides vabalt olla, vaid nad liiguvad doonorilt aktseptorile, seega ühelt kandjalt teisele ja lõpuks jõuavad nad elektronide lõppaktseptorile (aeroobsel hingamisel hapnikule)
membraanist läbiviimine kasutab energiat · ATP energiat tsütosoolis · Prootonite gradienti (proton- motive force) sisemembraanist läbiviimisel · ATP energiat maatriksis Erinevad mitokondriaalsed valgud kasutavad transprodiks submitokondriaalsetesse struktuuridesse erinevaid radu. Selleks on neil erinevad signaalid Membraanidevahelised valgud: · konservatiivne mehanism- viiakse maatriksisse ja seejärel seob sekundaarne signaal vastavat valku sisemembraanis (Cyt c1) · mittekonservatiivne mehanism- valk sisaldab nn "stop-transfer" järjestust (Cyt b2) · Cyt C liigub vabalt läbi välismembraani läbi P70 poori, kui lisatakse heem, ei saa enam välja Membraanivalgud- sisaldavad ka hüdrofoobset ala, mis jääb membraani kinni- stop transfer signaal 23. Mitokondriaalsete valkude pakkimine. Kui valgud sisenevad mitokondri maatriksisse, seondub nende külge maatriks Hsc70, mis on tsütosoolse Hsc 70 tsaperoni analoog (struktuurilt
olemas kaks MPF vältimise süsteemi. Esimene on välismembraanil kontakti välistamine, mida tagab TraT valk. TraT on 244/233 amh pikkune 5 oligomeerina esinev välismembraani valk. Arvatakse, et TraT takistab piili kinnitumist OmpA valgule. DNA sisenemise välistamine on tagatud F- plasmiidil TraS valguga, mis tõenäoliselt takistab relaksosoomi sisenemist rakku ning DNA replitseerumist. TraS on 149 amh pikkune valk sisemembraanis. Mõlemal valgu üleekspressiooni tulemusena väheneb F-plasmiidi sisenemine kuni 100 korda. TraS ja TraT valgud (mõlemad mehhanismid) on plasmiidispetsiifilised. DNA ülekandumiseks on vajalik kahe etapi toimumine. Esmalt on vajalik relaksosoomi moodustumine oriT-l. Relaksosoomi keskseks valguks on konjugatsioonispetsiifiline endonukleaas relaksaas , mis sõltuvalt bakterist kinnitub oriT-le üksinda või abivalkude abil. Relaksosoomi moodustumisest
annaabi.ee 
