Tõestus ensüümid seovad tugevalt üleminekuoleku analooge Indutseeritud sobivuse mehhanism Daniel Koshland 1958 ensüümi aktiivtsenter ei ole algselt komplementaarne üleminekuolekuga Substraadi seostumisega indutseeritakse ensüümis konformatsioonilised muutused tekib komplementaarsus üleminekuolekuga Glükoos indutseerib heksokinaasis ulatuslikud konformatsioonilised muutused Heksokinaas katalüüsib glükoosi fosforüleerimist Glükoos + ATP Glükoos-6-fosfaat + ADP Trioosfosfaadi isomeraas (TPI, TIM) · glükolüüsiraja ensüüm · üks perfektsemaid ensüüme kcat = 4,3 x 103 s-1 KM(G3P) = 1,8 x 10-5 M kcat /KM = 2,4 x 108 s-1 M-1 · Reaktsiooni teel esineb
energiakadudeni. Mõlema ensüümi aktiivsus on aga olulisel määral reguleeritud. PFK-1 loetakse kiirust limiteerivaks ensüümiks glükolüüsi rajas ja F-1,6BPaas on kiirust limiteeriv ensüüm glükoneogeneesis. 4. Aldolaas Aldolaas katalüüsib F1,6BP lagunemist kaheks 3-C produktiks, dihüdroksüatsetoonfosfaadiks (DHAP) ja glütseeraldehüüd 3-fosfaadiks (G3P). Aldolaasi reaktsioon kulgeb lihtsalt ka pöördsuunas ja seda kasutatakse nii glükolüüsi kui glükoneogeneesi rajas. 5. Trioosfosfaadi isomeraas Aldolaasi reaktsiooni kaks produkti (DHAP ja G3P) on tasakaalus trioosfosfaadi isomeraasi poolt katalüüsitava reaktsiooni abil. Glükolüüsi raja järgmine reaktsioon kasutab substraadina G3P-d. See määrab ka vastavalt massitoime seadusele trioosfosfaadi isomeraasi reaktsiooni toimumise suuna. 6. Glütseeraldehüüd-3-fosfaadi dehüdrogenaas Glükoosi katabolismi teises faasis toimuvad reaktsioonid, mille käigus salvestatakse energia ATP ja redutseeritud koensüümi NADH kujul
Koensüümid ja vitamiinid Ensüümide klassifikatsioon Looduses esineb tohutu hulk erinevaid ensüüme Enamikule on antud triviaalnimetused Osad triviaalnimetused viitavad katalüüsitavale reaktsioonile (trioosfosfaadi isomeraas) teised mitte (trüpsiin) Ensüümide Komisjoni (EC) poolt on välja töötatud ensüümide nimetamist ja klassifitseerimist võimaldav loogiline süsteem Ensüümi süstemaatiline nimetus baseerub katalüüsitaval reaktsioonil Biokeemias leiavad kasutamist eelkõige triviaalnimetused Ensüümi nimetus lõpeb alati sufiksiga -aas Ensüümi nimetus: substraat(+aas) või (+protsess aas) amülaas alkoholi dehüdrogenaas
10. Fosfoenoolpüruvaat (PEP) → Püruvaat (ADP → ATP) 11. Püruvaat → Laktaat Anaeroobsel glükolüüsil vajalikud ensüümid 1. Heksoosi kinaas (Mg2+), Glc – 6 – P pärsib aktiivsust, INS indutseerib ensüümi sünteesi 2. Fosfoglükoosi isomeraas (Mg2+) 3. Fosfofruktoosi kinaas, FFK1 (Mg2+) – allosteeriline ATP/AMP suhtele; AMP ja Fru-2,6-bisP aktiveerivad, tsitraat ja ATP pärsivad 1. Fru-2,6-bisP teket kontrollivad INS ja glükagoon 4. Aldolaas A 5. Trioosfosfaadi isomeraas 6. GAP dehüdrogenaas 7. Fosfoglütseraadi kinaas (Mg2+) 8. Fosfoglütseraadi mutaas 9. Enolaas 10. Püruvaadi kinaas (Mg2+ ja K+), aktiveeritakse Fru1,6-bisP poolt glükolüüsi kiirendamiseks ja AMP aktiveerib, ATP inhibeerib 11. Laktaadi dehüdrogenaas Anaeroobne glükolüüs • Piimhapekäärimisel kasutatakse mitmeid ensüüme – seejuures on 3 võtmeensüümi • 1- Heksoosi kinaas (glükoosi subtraatne fosforüülimine, 1.
Anaeroobse glükolüüsi põhiskeem ( Glc+2 ADP+2 Pi -> 2 laktaat+ 2 ATP+ 2H++ 2 H2O) Anaeroobse glükolüüsi protsess I osa (võtmeensüüm allosteeriline fosfofruktoosi kinaas-1) Glc-i aktiveerimine Glc-6-P-iks (Mg2+- heksoosi kinaas) Glc-6-P-i muundumine Fru-6-P-iks ( Mg2+-fosfoglükoosi kinaas) Fru-6-P muundumine Fru-1,6-P-iks (Mg2+ -fosfofruktoosi kinaas, ATP defosforüleerimine ADP-diks) Fru-1,6-P-i lõhkumine GAP- iks ja DAP-ks ( aldolaas A) DAP-i muundumine GAP-iks (trioosfosfaadi isomeraas) II osa ( metaboolse energia salvestamise faas) 2 GAP-i oksüdeerimine 1,3-BPG- iks ( NAD-GAP dehüdrogenaas) 1,3-BPG-i defosforüleerimine 1-BPG-iks (Mg2+- fosfoglütseraadi kinaas, 2 ADP fosforüleerimine ATP-ks) 1-BPG-i fosforüleerimine BPG-iks (Mg2+-K+ fosfoglütseraadi mutaas) PEP-i muundumine Pyr-iks ( püruvaadi kinaas) Pyr-i muundumine laktaadiks ( laktaasi dehüdrogenaas) Anaeroobse glükolüüsi tähtsus
Ribuloos bisfosfaadi karboksülaas katalüüsib oksügenaasi reaktsiooni, seetõttu nim teda RuBP karboksülaas/oksügenaas (RuBisCO). Fotorespiratsioon valgushingamine. Valgusest sõltuv O2 neeldumine ja CO2 eraldumine. 6. Joonistage skeem, mis kirjeldab 3-fosfoglütseraadi konverteerimist fruktoos-6-fosfaadiks ja ribuloos 1,5-bisfosfaadi regenereerimist. PG kinaas GAP dehüdrogenaas 3-PG (ATPADP) 1,3-BPG -(NADPHNADP++ Pi) GA-3-P trioosfosfaadi isomeraas GAP enediool------------------ DHAP aldolaas GAP + DHAP ------------ fruktoos-1,6-fosfaat fruktoos-1,6-bisfosfataas fruktoos-1,6-bisfosfaat ------------------------- fruktoos-6-fosfaat 7. Kirjutage Calvini tsükli tasakaalustatud võrrand koos kulutatud ATP ja NADPH stöhhiomeetriaga. 8. Hinnake kui efektiivne on fotosüntees. 9. Kirjeldage tioredoksiini rolli fotosünteesi regulatsioonis.
2. Laetud Arg, His, Lys, Asp, Glu on tavaliselt gloobuli pinnal vesikeskkonnale eksponeeritult 3. Polaarsed neutraalsed on tavaliselt pinnal kuid ka gloobuli sees, kus moodustavad H sidemeid Tsütokroom C koos seostunud heemiga Valkude sekundaarstruktuuri elemendid kombineeritakse erinevatel viisidel Hemoglobiin Konkanavaliin A Trioosfosfaadi isomeraas Valkude sekundaarstruktuuri elemendid moodustavad supersekundaarstruktuure ehk motiive 1. motiiv 2. juuksenõel 3. motiiv 4. tünnid Valkude, mis on suuremad kui 200 ah jääki, piires moodustuvad tavaliselt struktuurselt iseseisvad klastrid ehk domeenid
allosteeriliselt reguleeritav) fruktoos-1,6-bisfosfaadiks. Reaktsioon on pöördumatu ja vajab 1 molekuli ATP-d. IV Fruktoos-1,6-bisfosfaat lõhustatakse glütseraldehüüd-3-fosfaadiks (GAP) ja dihüdroksüatsetoonfosfaadiks (DAP) ensüümi aldolaas vahendusel. Reaktsioon on pöörduv ja mittereguleeritav. V Dihüdroksüatsetoonfosfaat (ketoon) konverteerub isomeriseerumisreaktsioonil glütseraldehüüd-3-fosfaadiks (aldoos) ensüümi trioosfosfaadi isomeraasi vahendusel. Nüüd on meil kaks molekuli glütseraldehüüd-3-fosfaati, mistõttu edaspidi tuleb saagis korrutada kahega. VI Toimub GAP aldehüüdrühma oksüdeerimine, mille tulemusel tekib makroergilist sidet omav 1,3-bisfosfoglütseraat. Ensüümiks on glütseraldehüüd-3-fosfaadi dehüdrogenaas. Saagiseks on ka 1 NADH molekul. VII Toimub 1,3-bisfosfaadi makroergilise fosfaatgrupi ülekanne ADP-le, mille tulemusel tekib 3-fosfoglütseraat ja ATP
Järgnevalt toimub isomerisatsioon (glükoos-6- fosfaat -> fruktoos-6-fosfaat). Sellega tegeleb glükoosfosfaadi isomeraas. Seejärel see ühend fosforüülitakse uuesti lisandub veel üks fosfaatrühm ning tekib fruktoos-1,6-bisfosfaat, mille käigus lõhutakse jälle ATP-d (ATP->ADP). Seda reaktsiooni katalüüsib fosfofruktokinaas. Seejärel saab tööd aldolaas, mis lagundab fruktoos-1,6-bisfosfaadi glütseeraldehüüd-3-fosfaadiks ja dihüdroksüatsetoon fosfaadiks. Viimane muundub trioosfosfaadi isomeraasi mõjul samuti glütseeraldehüüd-3-fosfaadiks ning glükolüüsi rada jätkub kahe identse rajana. Siis glütseeraldehüüd-3-fosfaat oksüdeeritakse glütseeraldehüüd-3-fosfaadi dehüdrogenaasi poolt 1,3- bisfosfoglütseraadiks. Selles reaktsioonis osaleb koensüümina NAD+, mis redutseeritakse NADH+H+. Seejärel kantakse 1,3-bisfosfoglütseraadilt fosfoglütseraadi kinaasi toimel üks fosfaatrühm üle ADP-le, mille tulemusena tekib ATP ja 3-fosfoglütseraat
transkripti ja DNA matriitsiga seotuks kuni tingimuste avaldumiseni, mis indutseeruvad HSTF (heat-shock transkriptsiooni faktoreid). Aktiveeritud HTSFi sidumine proksimaalsepromootori teatud järjestustele stimuleerib peatunud RNAPolII-i jätkama ahela elongatsiooni ning indutseerib kiiret re-initsiatsiooni uute RNAPolII molekulide seondumisega. 19. Kasutades LacZ reporterit pärmides S.cerevisiae ja Z. bailii selgus, et näiteks nende kahe erineva pärmi TPI geeni (kodeerib glükolüüsivalku trioosfosfaadi isomeraasi) promootorid olid funktsionaalsed mõlemas pärmis, kuid reportergeeni ekspressioonitase neilt oli mõnevõrra erinev. Transgeenne analüüs analüüs, mille jooksul geenide rühma viiakse üle ühe organismi DNAst teisse. 20. Transkriptsioonilise aktivaatori funktsionaalsed domäänid: N-terminaalne DNAd - siduv domään, mis seondub teatud DNA järjestustele, ja C-terminaalne aktivatsiooni domään, mis interaktsioonis teiste valkudega aktiveerib transkriptsiooni. 21
8) fosfoglütseraadi mutaas 9) enolaas 10) püruvaadi kinaas 15. Kirjutage järgmised glükolüüsi reaktsioonid (substraadid ja produktid, katalüüsivad ensüümid) a. Kus tarbitakse ATP glükoos + heksokinaas= glükoos6fosfaat ; glükoos6fosfaat + Glükoos 6fosfaadi isomeraas = fruktoos6fosfaat (ehk F6P) F6P + fosfofruktokinaas1(ehk PFK1) = fruktoos 1,6bisfosfaadiks Aldolaas katalüüsib F1,6BP lagunemist kaheks 3C produktiks Aldolaasi reaktsiooni kaks produkti (DHAP ja G3P) on tasakaalus trioosfosfaadi isomeraasi poolt katalüüsitava reaktsiooni kaudu. b. Kus tekib ATP G3P + Glütseeraldehüüd3fosfaadi dehüdrogenaas = 1,3BPG 1,3BPG + Fosfoglütseraadi kinaas = 3fosfoglütseraat 3PG konverteeritakse esmalt 2PGks fosfoglütseraadi mutaasi toimel ja 2PG omakorda enolaasi reaktsioonis fosfoenoolpüruvaadiks (PEP). PEP+ Püruvaadi kinaas = püruvaat c. Mis on redoksreaktsioon G3P + Glütseeraldehüüd3fosfaadi dehüdrogenaas = 1,3BPG d
Teises reaktsioonis glükoos-6- fosfaat fosfoglükoosi isomeraasi toimel fruktoos-6-fosfaadiks. Kolmandas reaktsioonis fruktoos-6-fosfaat fosfofruktoosi kinaasiga fosforüleeritakse fruktoos-1,6-difosfaadiks. Neljandas reaktsioonis fruktoos-1,6-difosfaat lõhustatakse fruktoos- 1,6-difosfaadi aldolaasiga dihüdroksüatsetoonfosfaadiks (DHAP) ja glütseraalaldehüüd-3-fosfaadiks (GAP). Viiendas reaktsioonis dihüdroksüatsetoonfosfaat konversioon trioosfosfaadi isomeraasi toimel glütseraalaldehüüd-3-fosfaadiks (GAP). Teises faasis tekib kaks molekuli püruvaati. Saadakse netona 4 ATP. Kuuendas reaktsioonis GAP oksüdeeritakse glütseraalaldehüüd-3-fosfaadi dehüdrogenaasi toimel 1,3-difosfoglütseraadiks (1,3-BPG). Seitsmendas reaktsioonis
mutaas 9) enolaas 10) püruvaadi kinaas 15. Kirjutage järgmised glükolüüsi reaktsioonid (substraadid ja produktid, katalüüsivad ensüümid) a. Kus tarbitakse ATP glükoos + heksokinaas= glükoos6fosfaat ; glükoos6fosfaat + Glükoos 6fosfaadi isomeraas = fruktoos6fosfaat (ehk F6P) F6P + fosfofruktokinaas1(ehk PFK1) = fruktoos 1,6bisfosfaadiks Aldolaas katalüüsib F1,6BP lagunemist kaheks 3C produktiks Aldolaasi reaktsiooni kaks produkti (DHAP ja G3P) on tasakaalus trioosfosfaadi isomeraasi poolt katalüüsitava reaktsiooni kaudu. b. Kus tekib ATP G3P + Glütseeraldehüüd3fosfaadi dehüdrogenaas = 1,3BPG 1,3BPG + Fosfoglütseraadi kinaas = 3 fosfoglütseraat 3PG konverteeritakse esmalt 2PGks fosfoglütseraadi mutaasi toimel ja 2PG omakorda enolaasi reaktsioonis fosfoenoolpüruvaadiks (PEP). PEP+ Püruvaadi kinaas = püruvaat c. Mis on redoksreaktsioon G3P + Glütseeraldehüüd3fosfaadi dehüdrogenaas = 1,3BPG d
............... ja sahharoos ....................... (kirjutage millises raku piirkonnas). Kloroplastis.........tsütosoolis 85. Miks hommikul on fotosünteesil tekkivaks suhkruks peamiselt sahharoos? (selgitusse lülitage ka translokaas) Fosfaadi translokaator- katalüüsib ortofosfaadi ja trioos fosfaadi liikumist vastassuundades kloroplasti ja tsütosooli vahel. (Ortofosfaadi madal c tsütosoolis limiteerib trioosfosfaadi eksporti kloroplastistläbi translokaatori moodustub fruktoos-2,6- bifosfaat inhibeerib tsütosooli fruktoos-1,6-bifosfaadi hüdrolüüsi sahharoosi süntees aeglustub seeläbi soodustades tärklise moodustumist.) Vastupidiselt ortofosfaadi kõrge c tsütosoolis, tärklise süntees kloroplastis on inhibeeritud, trioosfosfaadi eksport tsütosooli, tehakse saahharoos. Sahharoosi tekkel on fruktoos-1,6-bifosfaadist vaja saada fruktoos- 6-fosfaat. Selleks
Sahhariidide ainevahetuse eripära mäletsejalistel. Glükoosist laktaadi teke on piimhappeline käärimine. 1) Glc-6-P teke Ensüümiks heksoosi kinaas, regulatoorne ensüüm 2) Glc-6-P isomeriseerub Fru-6-P-ks Ensüümiks fosfoglükoosi isomeraas 3) Fru-1,6-bisP teke Ensüümiks anaeroobse glükolüüsi keskne ensppm fosfofruktoosi kinaas 4) Fru-1,6-bisP lõhustumine trioosfosfaatideks Aldolaas A lõhustav toime annab DAP-di ja GAP-di 5) DAP isomeriseerumine Ensüümiks trioosfosfaadi isomeraas isomeriseerib DAP-di GAPiks, kuna glükolüütiliselt on lõhustatav vaid GAP 6) GAP oksüdatsioon Ensüümiks GAP dehüdrogenaas, oksüdeerib GAPi aldehüüdrühma makroergilist fosfaati kandvaks karboksüülrühmaks. Tekib1,3-bisfosfoglütseraat. See on substraatne fosforüülimine. 7) 3-fosfoglütseraadi ja ATP teke 1,3-bisfosfoglütseraadi makroergilise fosfaatgrupi ülekanne fosfoglütseraadi kinaasiga toodab ATP jja 3-fosfoglütseraadi 8) Fosfaatgrupi nihe
- Toimub mõnede bakterite ja pärmide ensüümide toimel - Ka alkoholkäärimise roll seisneb ATP tootmises anaeroobsetes tingimustes - On piimhappe-käärimine - Püruvaat -> atseetaldehüüd -> etanool Ensüümid, mis katalüüsivad anaeroobset glükolüüsi (mõni näide). - Heksoosi kinaas (Mg2+) - Fosfoglükoosi isomeraas (Mg2+) - Fosfofruktoosi kinaas (Mg2+) - Aldolaas A - Trioosfosfaadi isomeraas - GAP dehüdrogenaas - Fosfoglütseraadi kinaas (Mg2+) - Fosfoglütseraadi metaas - Enolaas - Püruvaadi kinaas (Mg2+ ja K+) Aeroobne glükolüüs. Atsetüül CoA teke. Atsetüül CoA olulisus metabolismis. Aeroobne glükolüüs: Anaeroobne glükolüüs on anaeroobses keskkonnas toimuv biokeemiliste reaktsioonide ahel, mille tulemusena tekib glükoosist laktaat. Atsetüül CoA teke:
Aktiivtsentrisse suunatud pöördumatud inhibiitorid ehk afiinsusmärgised Sisaldavad endas reaktiivset rühma ja kasutavad ära ensüümi spetsiifilisust. Matkivad oma struktuurilt substraati. OH OH O O P OH O O P OH C CH2 O C CH2 O H2C H2C I Ntx trioosfosfaadi isomeraas (oluline ensüüm glükolüüsis DHAPGAP), OH tasakaaluline reaktsioon, substraatideks: 1) HO-CH2-C(=O)-CH2-O-P (dihüdroksüatsetoonfosfaat), afiinsusmärgis I-CH 2-C(=O)-CH2-O-P OH HO O P OH OH CH CH2 O O P OH HC H2C
I faasis tarbitakse 2 molekuli ATP, et hiljem toota 4ATP molekuli. See on energia inves-teerimise faas : Reaktsioon: Ensüüm: 1. Glükoos Glükoos-6-P Heksokinaas* 2. Glükoos-6-P Fruktoos-6-P Fosfoglükoisomeraas 3. Fruktoos-6-P Fruktoos-1,6-di-P Fosfofruktokinaas* 4. Fruktoos-1,6-di-P Dihüdroksü- Fruktoos-difosfaadi atsetoon-P + Glütseeraldehüüd-3-P aldolaas 5. Dihüdroksüatsetoon-P Glütseer- Trioosfosfaadi aldehüüd-3-P isomeraas Teises faasis tekib kaks molekuli püruvaati. Saadakse netona 4 ATP. See on energia genereerimise faas: 1 glükoosi molekuli kohta tekib 2 püruvaadi molekuli. Tekib 2 NADH ja 4 ATP molekuli Osaleb 2 makroergilist fosfaati: § 1,3-Difosfoglütseraat § Fosfoenoolpüruvaat Reaktsioon: Ensüüm: 6
Seega ei saa nad fruktoosidifosfaadist trioosfosfaate moodustada. Heksoose lagundavad nad pentoosfosfaaditsükli abil. Heterofermentatiivsel käärimisel moodustub lisaks piimhappele veel etanooli, atsetaati ja CO 2. Summaarne ATP saagis pn pole väiksem kui homofermentatiivsel 1ATP 2 molekuli Glc kohta. Seetõttu toodavad heterofermentatiivsed piimhappebakterid sama koguse suhkru kääritamisel poole vähem rakumassi kui homofermentatiivsed. Neil puuduvad fruktoosfosfaadi aldolaas ja trioosfosfaadi isomeraas. ME-3 bakter (Lactobacillus fermentum ME-3 ehk hellusebakter) ei kanna antibiootikumiresistentsuse plasmiide, talub maohapet ja sappi ning on looduslikult resistentne paljudele antibiootikumidele. Seega säilib ta sooles ka vastava antibiootikumiravi järgselt. Tema antagonismi haigustekitajate bakteitega saab põhjendada orgaaniliste hapete, NO ja vesinikperoksiidi moodustamisega. Tal on antioksüdantsed omadused ta aitab ennetada oksüdatiivseid kahjustusi.
annaabi.ee 
