IEVADS NAS BIOLOIJ I DZVBAS MIJA METABOLISMA PAMATPRINCIPI
IEVADS ŠŪNAS BIOLOĢIJĀ I DZĪVĪBAS ĶĪMIJA METABOLISMA PAMATPRINCIPI
METABOLISMA PAMATPRINCIPI • • Informācijas aprite Enerģijas aprite Elementu aprite Fermenti un to pamatīpašības
6. LEKCIJA METABOLISMS Šūnas ķīmisko reakciju kopums Informācijas aprite – iedzimtības informācijas izmantošana, saglabāšana un pārraide Enerģijas aprite – ķīmiskās enerģijas ieguve un izmantošana šūnas dzīvības norisēm Vielu aprite - makromolekulu, to sastāvdaļu un citu šūnas vielu biosintēze un noārdīšanās
6. LEKCIJA INFORMĀCIJAS APRITE DNS RNS Proteīns
6. LEKCIJA VIELMAIŅA UN AUGŠANA Barības vielas (būvmateriāli) Atkritumi Enerģija Papildkomponenti SEKUNDĀRAIS METABOLISMS ŠŪNA Starpprodukti Šūnas komponenti Atkritumi Barības vielas (kurināmais) PAMAT (PRIMĀRAIS) METABOLISMS
6. LEKCIJA Enerģijas aprite VAIRUMAM ŠŪNU ENERĢIJU PIEGĀDĀ ĶIMISKĀS REAKCIJAS - OKSIDĒŠANĀS PROCESI AUGU UN DAŽU MIKROORGANISMU ŠŪNĀS ENERĢIJAS AVOTS IR ARĪ GAISMA
6. LEKCIJA Enerģijas aprite OKSIDĒŠANĀS – REDUCĒŠANĀS REAKCIJAS Oksidēšanās – H 3 C-OH OCH-OH Oksidēšanās ~ degšana (enerģijas atbrīvošana) Oksidētāji ir elementi (molekulas, savienojumi), kas atņem elektronus Oksidētāji reducējas.
6. LEKCIJA Enerģijas aprite OKSIDĒŠANĀS – REDUCĒŠANĀS REAKCIJAS Reducēšanās – Reducēšanas procesi prasa enerģiju Reducētāji ir elementi (molekulas, savienojumi), kas pievieno citiem elementiem (molekulām, savienojumiem) elektronus Reducētāji oksidējas
6. LEKCIJA Enerģijas aprite KOMPLEKSAS, REDUCĒTAS VIELAS (glikoze) ADP KATABOLISMS ENERĢIJA ANABOLISMS ATP VIENKĀRŠAS, OKSIDĒTAS VIELAS (CO 2; H 2 O)
6. LEKCIJA Enerģijas aprite C 6 H 12 O 6 + 6 O 2 H - C - OH Pārnesējs 6 CO 2 + 6 H 2 O C=O + 2 H O=O CO 2 + H 2 O
Enerģijas aprite 6. LEKCIJA
Enerģijas aprite 6. LEKCIJA Elektronu transporta ķēdē pakāpeniski smazinās elektrona enerģija, beigās to pievieno akceptoram
Enerģijas aprite +2 H 6. LEKCIJA NAD+ -2 H++e- NADH+H+
Enerģijas aprite 6. LEKCIJA Elektronu transporta ķēde membrānā pakāpeniski smazina elektrona enerģiju un beigās pievieno to akceptoram
Elektroni no NADH CITOPLAZMA H+ H+ ++ 1/2 O 2 + 2 HH H 2 O H+ H+ H+ ADP + Pi ATP H+H+ H H++ H+ MEMBRĀNA 6. LEKCIJA Enerģijas aprite ĀRPUSŠŪNAS TELPA HEMIOSMOTISKĀ TEORIJA (P. Mitchell) Elektroni pakāpeniski atbrīvo enerģiju
6. LEKCIJA Enerģijas aprite
6. LEKCIJA Vielu aprite Makromolekulu, to sastāvdaļu un citu šūnas vielu biosintēze un noārdīšanās notiek pakāpenisku reakciju rezultātā, kuras katalizē speciālas olbaltumvielas - fermenti. Vielas, kuras tiek pārveidotas fermentu katalizētajās reakcijās - substrāti. http: //www. biochem. wisc. edu/biochem 201/lecture_7/lecture. html
6. LEKCIJA Vielu aprite Fermenta nosaukumus veido, pievienojot galotni - “-āze” fermenta substrāta nosaukumam, piem. , DNāze, proteāze, fosfatāze. Tiek lietoti arī triviālie (tradicionālie) nosaukumi, piem. , invertāze, diastāze un taml.
Vielu aprite: fermenti Fermenti struktūra reakcijas rezultātā nemainās (biokatalizatori) 6. LEKCIJA
6. LEKCIJA Vielu aprite: fermenti Fermenti maina reakcijas aktivācijas enerģiju
6. LEKCIJA Vielu aprite: fermenti Fermentatīvās reakcijas ir atgriezeniskas K 1 S +E K 2 SE K-1 E +P K-2 Fermenti palielina rakciju ātrumu 106 - 1012 reižu
Vielu aprite: fermenti Fermenti ir substrāta specifiski, substrāta specifiskumu nosaka aktīvā centra uzbūve 6. LEKCIJA
Vielu aprite: fermenti 6. LEKCIJA Fermenta aktīvo centru veido aminoskābju grupa fermenta molekulā, kas spēj veidot ūdeņraža vai jonu saites, stāties molekulārā mijiedarbībā ar substrātu. Atslēgas un slēdzenes modelis.
Vielu aprite: fermenti 6. LEKCIJA Substrāta piesaistīšana spēj modificēt aktīvā centra stuktūru: inducētā pielāgošanās, piem. , glikozes saistīšanās ar heksokināzi
Vielu aprite: fermenti Fermenti tieši nepiegādā enerģiju katalizējamajām reakcijām. 6. LEKCIJA
Vielu aprite: fermenti Fermenti novieto substrātus optimālā telpiskā izkārtojumā 6. LEKCIJA
Vielu aprite: fermenti 6. LEKCIJA Fermenti palielina sadursmju biežumu starp reaģējošajām molekulām
Vielu aprite: fermenti Fermenti novieto reaģējošo saiti optimālā lādētu grupu tuvumā 6. LEKCIJA
Vielu aprite: fermenti Fermenta aktivitātei var būt nepieciešama papildus komponentu klātbūtne aktīvajā centrā. 6. LEKCIJA
Vielu aprite: fermenti 6. LEKCIJA Kofaktori: fermenta aktīvajā centrā esoši, bet ar to cieši nesaistīti metālu joni organiskas molekulas - kofermenti. Vitamīni bieži ir kofermenti vai to priekšteči
Vielu aprite: fermenti 6. LEKCIJA Prostētiskās grupas: fermenta aktīvajā centrā esoši, ar to cieši saistīti kofaktori Ferments kopā ar kofaktoru (prostētisko grupu) = Holoferments Ferments bez kofaktora (prostētiskās grupas) = Apoferments
Vielu aprite: fermenti 6. LEKCIJA Fermenti ir substrāta specifiski SAHAROZE LAKTOZE
Vielu aprite: fermenti 6. LEKCIJA Fermenti ir substrāta specifiski Absolūts specifiskums Invertāze šķeļ tikai saharozi Izteikts specifiskums Alkaholdehidrogenāze oksidē metanolu un propanolu daudz lēnāk nekā etanolu Saites vai grupas specifiskums Fosfatāze atšķeļ fosfātu no DNS, RNS, proteīniem
Vielu aprite: fermenti 6. LEKCIJA Fermenti ir substrāta specifiski Stereospecifiskums Proteāzes (piem. , tripsīns) šķeļ tikai no Laminoskābēm sastāvošus proteīnus Vāji izteikts specifiskums Himotripsīns hidrolizē ne tikai peptīdsaites, bet arī esterus
6. LEKCIJA Fermentu klasifikācijas grupas: E. C. 1; OKSIREDUKTĀZES, katalizē redoks reakcijas NO 3 - + NADH + H+ -> NO 2 - + H 2 O + NAD+ Nitrāta reduktāze - augu ferments, katalizē pirmo posmu nitrāta parveidošanas ceļā par anabolismā nepieciešamo amoniju. Kofaktors - molibdēns.
6. LEKCIJA Vielu aprite: fermenti Fermentu klasifikācijas grupas: E. C. 2; TRANSFERĀZES, katalizē funkcionālo grupu pārnesi starp molekulām Heksokināze Glikozes-6’-fosfāts
Fermentu klasifikācijas grupas: E. C. 3; HIDROLĀZES, 6. LEKCIJA katalizē sašķelšanu vai atšķelšanu, pievienojot ūdens molekulu Adenozīndezamināze +H 2 O adenozīns +NH 3 inozīns
6. LEKCIJA Vielu aprite: fermenti Fermentu klasifikācijas grupas: E. C. 4; LIĀZES, katalizē mazas molekulas (ūdens, amonija) pievienošanu dubultsaitei vai otrādi Enolāze -H 2 O +H 2 O 2’- fosfoenolpiruvāts 2’- fosfoglicerīnskābe
6. LEKCIJA Vielu aprite: fermenti Fermentu klasifikācijas grupas: E. C. 5; IZOMERĀZES, katalizē funkcionālo grupu pārkārtošanu molekulā Fosfoglicerīnskābes transmutāze 3’- fosfoglicerīnskābe 2’- fosfoglicerīnskābe
Vielu aprite: fermenti 6. LEKCIJA Fermentu klasifikācijas grupas: E. C. 6; LIGĀZES, katalizē molekulu apvienošanu DNS/RNS polimerāzes
Vielu aprite: fermenti 6. LEKCIJA Fermentu aktivitāte zūd, izmainot proteīna struktūru
Vielu aprite: fermenti 6. LEKCIJA Fermentu aktivitāte zūd, izmainot proteīna struktūru
6. LEKCIJA Vielu aprite: fermenti Fermentu aktivitāte zūd, izmainot proteīna struktūru: allostēriskā regulācija Aktivais centrs Allostēriskās regulācijas centrs AKTĪVS NEAKTĪVS
6. LEKCIJA Vielu aprite: fermenti Fermentu aktivitāte zūd, izmainot proteīna struktūru: allostēriskā regulācija Allostēriskais aktivators AKTĪVS Substrāts AKTĪVS Allostēriskais inhibitors NEAKTĪVS
Vielu aprite: fermenti 6. LEKCIJA Fermentu aktivites regulācija: inhibitori Substrāts Konkurējošais inhibitors AKTĪVS NEAKTĪVS Nekonkurējošais inhibitors
6. LEKCIJA Vielu aprite: fermenti Fermentu aktivites regulācija: inhibitori Konkurējošais inhibitors Substrāts p-aminobenzoskābe Sulfanilamīds FOLSKĀBES SINTĒZE
6. LEKCIJA Vielu aprite: fermenti Fermentu aktivites regulācija: inhibitori FOLSKĀBE
6. LEKCIJA Vielu aprite: metabolisma ceļi SAISTĪTAS METABOLISMA REAKCIJAS VEIDO METABOLISMA CEĻUS 3 -fosfoglicerīnskābe 3 -fosfohidroksipiruvāts 3 -fosfoserīns Serīns Lineāri
Vielu aprite: metabolisma ceļi 6. LEKCIJA SAISTĪTAS METABOLISMA REAKCIJAS VEIDO METABOLISMA CEĻUS Cikliski
6. LEKCIJA Vielu aprite: metabolisma ceļi SAISTĪTAS METABOLISMA REAKCIJAS VEIDO METABOLISMA CEĻUS Atkārtojošies (repetitīvi)
Vielu aprite: metabolisma ceļi 6. LEKCIJA SAISTĪTAS METABOLISMA REAKCIJAS VEIDO METABOLISMA CEĻUS
Vielu aprite: metabolisma ceļi 6. LEKCIJA
6. LEKCIJA DZĪVĪBAS ĶĪMIJA ORGANISMI IR ĶĪMISKĀS FABRIKAS
6. LEKCIJA DZĪVĪBAS ĶĪMIJA Mēs bijām šeit
- Slides: 54