arhitektuuri) Loodusteadus-on koondnimetus kõigile teadustele, mis annavad loodusnähtustee teaduslikke kirjeldusi ja seletusi ning ennustavad pädevalt uusi loodusnähtusi. Füüsika- uurib looduse kõige üldisemaid ja põhilisemaid seaduspärasusi, tegeleb looduse piirmiste struktuuritasemeega-kõige suuremate ja väiksemate objektidega. • Kuidas defineeritakse füüsikas vaatleja?Vaatleja on isik, kes saab ja töötleb infot maailma kohta. • Looduse struktuuritasemete skeem. nähtus→probleem→hüpotees→katse planeerimine→katse→katse andmed→andmeanalüüs→järeldus hüpoteesi kehtivuse kohta→seadus või seaduspärasus. Too näiteid, mis kuuluvad allpool toodud piiridesse! Makromaailma (1 μm < l < 1 Mm), kus l on objekti mõõde)-10 3m küla, 10 1 m suvila,10 –2m hernes,10 –1m õun,10 –3 liivatera Mikromaailma (l < 1 μm) -10 –8m viirus,10 –10m aatom,10 –18m elektronid ja kvargid, 10 –14m aatomituum
Valke 40-46 % keha kuivkaalust Vereplasmas 63 – 85 g/L Uriiniga eritub alla 100 – 150 mg ööpäevas VALKUDE STRUKTUURITASANDID - Primaarstruktuur aminohappejääkide kindel järjestus antud valgu jaoks, kus aminohappejäägid on seotud polüpeptiidiks kovalentse peptiidsidemega. AH-te kindel järjestus polüpeptiidis (AH-d seotud kovalentse peptiidsidemega), mis sisaldab info valkude kõrgemate struktuuritasemete kujunemiseks, sh. valkude funktsioonide tagamiseks Primaarstruktuuris esineb ka ahelasiseseid tugevdavaid kovalentseid disulfiidseid sidemeid (tekivad endoplasmaatilises retiikulumis – esinevad sekreteerivates ja membraanvalkudes) Olulisus: Määrab ära valkude spetsiifilisuse – on aluseks valkude biofunktsioonidele, nt ensüümvalk seostub substraadispetsiifiliselt.Geneetiliselt määratletud AH-line järjestus ja
Hapniku kasutab keha biomolekulide lõhustamiseks, mis võimaldab kasutada nende energiat. C ehk süsinik moodustab 25% põhibioelementide koguhulgast ja on elava keskne bioelement. Süsinik on orgaaniliste molekulide põhiskeleti aluseks. Suudab moodustada kuni 4 stabiilset sidet teiste aatomite molekulidega või süsiniku aatomitega. H ehk vesinik moodustab 10% põhibioelementide koguhulgast. Vesinik võimaldab vesiniksidemete tekke, mis omakorda võimaldab biomolekulide kõrgemate struktuuritasemete tekke. Vesiniksidemed kindlustavad biopolümeeride (valgud, nukleiinhapped, polüoosid) kõrgemat järku struktuuride stabiilsuse. N ehk lämmastik moodustab 2% põhibioelementide koguhulgast. Lämmastikku esineb peamiselt aminohapetes ja nukleotiidides/nukleiinhapetes, täiendab süsinikuskeletti ja muudab polaarsust molekulides. S ehk väävel moodustab vähem kui 2% põhibioelementide koguhulgast. Väävlit leidub aminohapetes, hepariini koostises, koensüüm A-s jm
Valkude omadused · Füüsikalised omadused: - vedelad (munavalge), poolvedelad (lihastes), tahked (küüned); - mõned lahustuvad vees, mõned hapetes, mõned leelistes; - puudub sulamistemperatuur, kuumutades nad lagunevad · Keemilised omadused: 1) Hüdrolüüsuvad seedimisel tekivad aminohapped 2) Denatureeruvad välistingimuste mõjul Denaturatsioon · Denatureerumine on välistingimuste mõjul valkude kõrgemate struktuuritasemete hävimine (valk pakitakse lahti). · Selle tagajärjel valk kaotab oma bioaktiivsuse, st ei täida enam oma funktsioone, valgu füüsikalised ja keemilise domadused muutuvad. Tihtipeale valk sadestub oma keskkonnast välja ehk kalgendub. · Renaturatsioon juhul kui valk säilitab oma primaarstruktuuri, siis on võimalik, et soodsates tingimustes toimub tema renaturatsioon ehk kõrgemate strutuuritasemete taastumine. Denaturatsiooni põhjused:
H - HAPNIK · Kõige levinuim element universumis (moodustab 75% kogu universumist) · Maal levikult 10. kohal · Kõige lihtsama ehitusega keemilise elemendi aatom · Tõenäoliselt esimesed aatomid, mis hakkasid moodustuma pärast nn Suurt Pauku H INIMORGANISMIS · 7 kg (70 kg inimeses) · Kaaluliselt 10% · Vesiniksidemed (H-O, H-N, H-F) biomolekulides · Vesiniksidemed kindlustavad biopolümeeride (valgud, nukleiinhapped) kõrgemate struktuuritasemete stabiilsuse O INIMORGANISMIS 46kg (70kg inimeses) · Kaaluliselt 65% · Sissehingatavast hapnikust kasutatakse 95-98% biomolekulide lõhustamiseks energia saamise eesmärgil (ATP süntees) N INIMORGANISMIS · 2 kg (70 kg inimeses) · Kaaluliselt 3% · Aminohapetes, nukleiinhapetes, heterotsüklilistes lämmastikühendites (aromaatsed ühendid) · Biomolekulides süsinikuskeletti täiendav, mitmekesistav ja reaktsioonivõimet tõstev element P INIMORGANISMIS
DNA, RNA o HAPNIK- biomolekulide lõhustumine, energia salvestamine, biofunktsioonideks hädavajaliku hapniku reaktiivsete vormide teke o FOSFOR- nukleiinhapped, fosfolipiidid, fosfoestrid, koensüümid ATP ja ADP moodustamine o VÄÄVEL- metioniinis ja tsüsteiinis, naha, küünte ja juuste valkudes Valkude kõrgemmate struktuuritasemete tagamine, vajalik kasvuhormooni sünteesil ja luukoe ehitusel Leidub gluatiooni, koensüüm A, vitamiinide B! Ja H koostises Biofunktsioone ioonidena täitvad bioelemendid: Ca2+, Na+, K+, Mg2+, Cl-. Üldine küsimus. o Esinevad organismis vabade ioonidena või ühendites o Ca- 99% hammastas, luudes fosfaatidena, vere hüübimisprotsess Vajadus- 800-1300 mg
loetelu slaididelt)? Tahked rasvad on talletatud organismides rakkudes ning on energiaallikad. Vedelad rasvad on samuti taimedes energiaallikaks ning seemnetes varuaineks. Vahad on taimedes puuviljadel, okastel kaitsva toimega Loomadel lambavillal ning mesilasvaha. 14. Mille poolest erinevad valkude erinevad struktuuritasemed? Valkude erinevad struktuuritasemed erinevad nii keerukuse poolest kui ka valgu funktsiooni poolest. 15. Mida annab valkudele juurde erinevate struktuuritasemete olemasolu kuidas see mõjutab nende biofunktsiooni. Erinevate struktuuritasemete olemasolu annab juurde erineva funktsiooni. 16. Milliseid ülesandeid valgud organsimides täidavad. 1. Ensümaatiline- spetsiifiline- igal ensüümil on ainult 1 ülesanne. Ensüüm ise ei muutu. 2. Struktuurne- rakumembraanide ehitus, karvad, küüned, suled, kabjad, sarved, viiruste kapslid. 3. Transporti korraldavad- hemoglobiin transpordib hapnikku. Transportvalgud nt membraanides
Spiraali olemasolu paljudes polüpeptiidides ja valkudes. Viimase peamiseks iseärasuseks on peptiidahelate keerdumine selliselt, et saad võimalikuks vesiniksidemete tekkimine amiidsete vesinikuaatomite ja karboksüülrühmade vahel iga nelja peptiidsideme järel. (Grandberg, 1979: 357) Sellest lähtuvalt on valgumolekulises kindlaks tehtud nelja struktuuri olemasolu. Primaarstruktuur on aluseks valkude spesiifilisusele, kõrgemate struktuuritasemete kujunemisele ja tema muutused põhjustavad mitmeid nn. molekulaarseid haigusi. Võib öelda, et geneetiliselt determineeritud primaarstruktuur määrab ära antud valgu kõrgemad struktuuritasemed. Seega nn. "molekulaarseks haiguse" põhjuseks on tihti mõne AH- jäägi asendumine normaalses primaarstruktuuris. (Zilmer, Karelson, Vihalemm 1993: 31) Sekundaarstruktuur on sisuliselt nõrkade vesiniksidemete abil fikseeritud konfiguratsioon.
-talletatakse rakkudes ja kasutatakse energiaallikana -süsiniku aatomite vahel kaksiksidemed -seemnetes varuaineks -taimsed vahad kaitsevad ärakuivamise eest -loomsed vahad kaitsevad märgumise eest -rakumembraani koostises -hormoonid -ainevahetuslik funktsioon(nt metaboolse vee tekkimine kaamlitel) -lahusti funktsioon (rasvadesse lahustatakse mürgised ained, mida organismil on keeruline välja viia) 15.Mida annab valkudele juurde erinevate struktuuritasemete olemasolu kuidas see mõjutab nende biofunktsiooni. Mida keerulisema struktuuriga on valk, seda tundlikum ta keemiliselt on. Seal, kus on vaja tundlikumalt reageerida, täidavad funktsiooni tundlikumad ehk kõrgema struktuurtasemega valgud. Struktuursus ka taastub (nt kasutat. Seda lihastes) 16.Milliseid ülesandeid valgud organismides täidavad. -ensüümid (kiirendavad biokeemilise reaktsioone ehk ainevahetust)
C-Süsinik- C-aatomite vahelised kovalentsed sidemed on ensümaatiliselt sünteesitavad ja lõhustatavad; Iga C-aatom on võimeline moodustama neli stabiilset sidet kas teiste elementide aatomitega või C-aatomitega. 4) C-aatomid moodustavad lineaarseid (valgud, nukleiinhapped), hargnevaid (glükogeen, amülopektiin) ja tsüklilisi struktuure; on sahhariidides, valkudes H-Vesinik- Vesiniksidemete võimaldamine, mis omakorda võimaldab biomolekulide kõrgemate struktuuritasemete tekke. Valkudes, Nukleiinhapetes, polüoosides? O-Hapnik- Energia salvestamine, Biofunktsioonideks hädavajalike hapniku reaktiivsete vormide teke. 95% hapnikust kasutatakse biomolekulide lõhustamiseks, et salvestada nende energiat organismi poolt kasutatava metaboolse(ainevahetus) energia(ATP) vormis. Kuulub kõikide biomolekulide koostisesse N-lämmastik. Täiendab süsinikuskeletti, reaktiivsust tõstev element. valkudes,
Hapnik Kudedesse jõudnud hapnikust umbes95% kasutub biomolekulide lõhustumiseks, et salvestada nende energiat organismi poolt kasutatava metaboolse energia (peamiselt ATP) vormis. Umbes 2...5% hapnikust kulub biofunktsioonideks vajalike hapniku reaktiivsete vormide tekkeks Vesinik tähtsus seisneb vesiniksidemete andmises biomolekulides. Vesiniksidemed kindlustavad biopolümeeride (valgud, nukleiinhapped, polüoosid) kõrgemate struktuuritasemete stabiilsuse. Lämmastik Esineb aminohapetes, nukleiinhapetes ja heterotsüklilistes lämmastikuühendites. Biomolekulised on lämmastik süsiniku-skeletti täiendav, mitmekesistav ja reaktiivsust tõstev element. Fosfor Fosfor osaleb makroergiliste sidemete moodustamises, teda leidub nukleiinhapetes, fosfolipiidides, mitmetes koensüümides. Väävel Rohkesti naha, küünte ja juuste valkudes. Biomolekulides leidub ta aminohapete, glutatiooni,
ja meiege umbes sama suurust. Siis tajume kõige kergemini nende suurusi. Näiteks on meil raske uurida tolmukübemet või kaugeid planeete. Vahemaid, mida me ise suudame läbida seda suudame kujutame ette aga suuremaid kaugusi Maast Kuuni võrrelda ei suuda. Vaatleja teadmiste piiri, millest suuremaid ruumiosi ei suuda teadlikult kirjeldada nim. Välimine nähtavushorisont. Piir, millest väiksemaid objekte me uurida ei suuda nim. sisemiseks nähtavushorisondiks 4.Määra looduse struktuuritasemete skeemil makro-, mikro- ja megamaailma ning nimetab nende erinevusi. Seda osa loodusest, mille objektid on inimesel tajutavad ja tunnetavad ilma keeruliste tehniliste lisavahenditeta nim. makrimaailmaks. Ühest mikromeetrist väiksemad on molekulid, aatomid ja nende koostisosakesed ning muud väiksemad füüsikalised objektid nim. mikromaailmaks. Kosmilised objektid (Maakera), kui nende mõõtud ja vahekaugus ületavad üle ühe megameetri nim. megamaailmaks.
Tertsiaarstruktuur (polüpeptiidahela spetsiifiline kokku pakkimine: polaarsed aminohapped pinnal- transpordimiseks; hüdrofoobsed - sees): globulaarne (nt.insuliin) või fibrillaarne (nt.keratiin, kollageen) Kvaternaarstruktuur: vähemalt kahe tertsiaarstruktuuri subühiku kompleks (nt.hemoglobiin) 2.3 Millised sidemed omavad määravat rolli valkude kõrgemate struktuuritasemete moodustumisel? Kõige tähtsamat rolli tavaliselt mängib vesinikside, kuid stabiliseeruva mehhanismidena esinevad: R-rühmade hüdrofoobsed interaktsioonid Erinimeliste laengutega R-rühmade elektrostaatilised interaktsioonid Ioonsed sidemed Ka S-S sidemed 3. Kirjeldade hemoglobiini struktuuri ja konformatsioone vabas ja hapnikuga seotud olekutes. Hemoglobiin on a2b2 – tetrameer, mis koosneb neljast subühikutest. Iga subühik sisaldab heemi
Spiraali olemasolu paljudes polüpeptiidides ja valkudes. Viimase peamiseks iseärasuseks on peptiidahelate keerdumine selliselt, et saad võimalikuks vesiniksidemete tekkimine amiidsete vesinikuaatomite ja karboksüülrühmade vahel iga nelja peptiidsideme järel. (Grandberg, 1979: 357) Sellest lähtuvalt on valgumolekulises kindlaks tehtud nelja struktuuri olemasolu. Primaarstruktuur on aluseks valkude spesiifilisusele, kõrgemate struktuuritasemete kujunemisele ja tema muutused põhjustavad mitmeid nn. molekulaarseid haigusi. Võib öelda, et geneetiliselt determineeritud primaarstruktuur määrab ära antud valgu kõrgemad struktuuritasemed. Seega nn. "molekulaarseks haiguse" põhjuseks on tihti mõne AH- jäägi asendumine normaalses primaarstruktuuris. (Zilmer, Karelson, Vihalemm 1993: 31) Sekundaarstruktuur on sisuliselt nõrkade vesiniksidemete abil fikseeritud konfiguratsioon. See
lõhustumiseks, et salvestada nende energiat organismi poolt kasutatavas vormis, põhiliselt ATP · Väike osa (2-5%) molekulaarsest hapnikust kulutatakse hapniku reaktiivsete vormide tekkeks : · Superoksiid anioon: O2 - · Vesinikperoksiid: H2O2 · Hüdroksüülradikaal: OH VESINIK Inimorganismis (70 kg) on umbes 7 kg vesinikku: (ca 10% kaaluliselt) Vesinikside on olulise tähtsusega biopolümeeride (näit. valkude ja nukleiinhapete) kõrgemate struktuuritasemete moodustumiseks ja stabiilsuseks. LÄMMASTIK, FOSFOR Inimorganismis (70 kg) on umbes 2 kg lämmastikku: (ca 3% kaaluliselt) Lämmastik esineb põhiliselt aminohapetes, nukleotiidides, nukleiinhapetes ja heterotsüklilistes lämmastikuühendites Inimorganismis (70 kg) on umbes 0.7 kg fosforit: (ca 1% kaaluliselt) · Fosfor osaleb makroergiliste sidemete moodustamises, näit. ATP: Lämmastikrühm
mittekehtivuse kohta. Geograafia, Bioloogia ja Keemia • Geograafia on loodusteadus, mis uurib Maa pinda ja sellel toimuvaid protsesse. • Geograafiat huvitavates loodusnähtustes osalevad objektid karakteristliku mõõtmega 1 m (inimene) kuni 1000 km (maailmajaod). Geograafia osaks loetakse ka geoloogiat. • Bioloogia on loodusteadus, mis käsitleb elusas looduses kehtivaid seaduspärasusi. • Bioloogia tegevusvaldkond looduse struktuuritasemete skeemil ulatub bioloogilist infot kandvatest molekulidest (DNA) kuni looma- ja taimekooslusteni välja. • Keemia on loodusteadus, mis uurib ainete omavahelisi muundumisi ja sidet aatomite vahel. • Keemia tinglik spetsiifiline tegevusala struktuuritasemete skeemil ulatub aatomi läbimõõdust (0,1 nm) kuni suure molekuli mõõtmeni (100 nm). Füüsika kui eriline loodusteadus • Füüsika on loodusteadus, mis uurib looduse põhivormide liikumist ja looduses
Süsinik - organismid on üles ehitatud süsiniku baasil. Siseneb elusorganismidesse läbi fotosünteesivate taimede, teised organismid saavad seda toiduga. C sisaldavaid ühendeid nimetatakse orgaanilisteks ühenditeks. 4 kovalentset sidet. Sidemed on ensümaatiliselt lõhutavad ja sünteesitavad. Vesinik - kõige lihtsama ehitusega keemilise elemendi aatom. Vesiniksidemed biomolekulides. H-sidemed kindlustavad biopolümeeride (valgud, nukleiinhapped) kõrgemate struktuuritasemete stabiilsuse. Hapnik - sissehinhatavast hapnikust kasutatakse 95-98% biomolekulide lõhustamiseks energia saamise eesmärgil (ATP süntees). Lämmastik - aminohapetes, nukleiinhapaetes. Biomolekulide C-skeletti täiendav, mitmekesistav ja reaktsioonivõimet tõstev element. Fosfor - osaleb makroergiliste sidemete moodustamises (ATP sünteesil). Nukleiinhapetes, fosfolipiidides. Väävel - naha, juuste ja küünte valkudes
annaabi.ee 
