biochemija

Aminorūgštims būdingos charakteristika

Stereoizomerija - gamtoje randamos tik L-aminorūgštys

Gram teigiamos bakterijos (nusidažo). Dėl ko?

Storas ir tvirtas peptidoglikaninis sluoksnis ir dar baltyminis sluoksnis. Neturi išorinės membranos.

Aromatinės aminorūgštys

Su aromatiniu žiedu pvz.:Fenilalaninas, tirozinas, triptofanas P.S. Taip pat pagal Hiukelio taisyklę ir histidinas

anabolinių reakcijų metu (endergoninės - savaime nevyksta)

Energija gauta iš saulės šviesos ar maisto medžiagų ir patalpinta į tam tikras molekules. Anabolizmo metu yra atliekamas įvairus darbas, sintetinami junginiai.

Archeja

Kai kurios nusidažo, kai kurios ne, priklauso nuo psiaudopeptidoklikaninio sluoksnio storio.

Ampifatinė molekulė

Kai molekulė turi ir ryškiai išreikštą polinę ir nepolinę dalis

Pagrindinės aminorūgštys

kurios yra užkoduotos DNR molekulėje tripletais.

Virusai

negyvos sistemos, nes sudaryti iš molekulių sankaupų. Patekę į ląsteles jie atsiduria tarp gyvo/negyvo ribos, nes prasideda dauginimasis.

cvieter jonas

nei neigiams, nei teigiamas

Kodėl vandens molekulė turi polines (dipolio) savybes?

nes didesnė tikimybė rasti elektroną prie deguonies. Dėl dipolinės savybės, viena vandens molekulė gali sąveikauti su kita - susidarant vandeniliniui, (joniniui, nes susidaro dėl krūvių) silpnam ryšiui.

C; N; O; H; (Na K Ca P S Cl)- bulk elements,

nes jie sudaro daugiau nei 90 proc. ląstelės masės, todėl jų reikia gauti daug su maistu.

Iki 20 aminorūgščių grandinėje, sujungtų amidiniais ryšiais

oligopeptidai

Entropija

procesas, kai atomas/molekulė/dalelė užima/gali užimti tam tikrą mikrobūsenų skaičių.

globuliniai baltymai

rutuliuko formos, dažniausiai tai būna dinaminiai baltymai: fermentai, antikūnai, nešikliai

Vandervalso/ Londono sąveika

silpna sąveika tarp molekulių, kada elektronai būna dažniau viename polyje atomo. Ji stebima, kai atomai yra labai arti vienas kito (kuo mažesnis atstumas, tuo didesnė trauka, bet tik iki tam tikros ribos, kol neprasideda branduolių stūma).

Katalas

toks fermento kiekis, kuris per vieną sekundę pagamina vieną molį produkto. mol/s

Buferinė sritis

vieta, kai tirpalas priešinasi pH pokyčiui.

Baltymų grynumui nustatyti taip pat galime naudoti izoelektrinį fokusavimą

vyksta baltymų elektroforezė specialiose juostelėse; Juostelės padengtos amfolitais, jei ją sudrėkiname ir paleidžiame eektros srovę per ją, tai susidaro pH gradientai

Metabolizmo metu

yra išmetamos nenaudojamos molekulės, susidariusios dėl skaidymo procesų, į aplinką. (entropija didėja - netvarka didėja)

pKa

yra toks terpės pH reikšmė, kada disociavusių molekulių skaičius yra lygus nedisociavusių molekulių skaičiui. (nes tada rūgšties ir bazės konc lygios, todėl lg1, kuris yra lygus 0). Pagal Hendersono lygtį.

Entalpija (H)

- potencinė energija, sukaupta cheminėse ryšiuose. Pvz. energija, kuri išsiskirs oksiduojant tam tikras maisto medžiagas.

Konfiguracija

- procesas, kurio metu yra nutraukiami kovalentiniai ryšiai, kad iš vienos molekulės gauti jos izomerą.

Antrinės baltymų struktūros: 3 tipai

1. Alfa spiralė 2. Beta kloste (juostos) 3. Beta vingis

Baltymų funkcijos:

1. Energetinės molekulės. Maisto medžiaga (hemotrofai gauna energiją skaidydami baltymus) 2. Katalizatoriai/fermentai (greitina reakcijas) 3. Transportiniai baltymai (pernešimo funkcija - hemoglobinas perneša deguonį, baltymai feritinai perneša geležį, membraniniai baltymai vykdo pernašą pro membraną) 4. Fibriliniai baltymai (pailgos lazdelės formos , nėra tirpūs ir yra geros struktūrinės medžiagos pvz. kolagenas, keratinas) 5. Apsauginė funkcija (kraujo baltymai - antikūnai) 6. Toksinai baltymai (gyvačių, bičių nuodų baltymai, kurie kitus organizmus veikia kaip toksinai)

Baltymų tyrimo būdai:

1. Invitro būdas. Baltymo išskyrimo būdas iš ląstelės į mėgintuvėlį ir tyrinėjimas jame. (baltymai būna mažesnės konc, praskiesti, ne tokioje pat aplinkoje) 2. Invivo. Baltymo tyrinėjimas pačioje ląstelėje. (sunkesnis) 3. Insiliko. Baltymo tyrinėjimas kompiuteryje. (pagal sudarytą modelį)

Gibso energijos pokyčiai:

1. Jei reakcijos metu išsiskiria šiluma - egzoterminė reakcija, tai Gibso energija yra neigiama (nes entalpija yra neigiama). 2. Jei šiluma sugeriama - endoterminė reakcija, tai Gibso energija teigiama. (sintezės reakcijos) 3. Savaime vyksta procesai, kurių laisvoji energija yra neigiama (nes entropija teigiama). 4. Jei junginys turi daug laisvosios/Gibso energijos, tai jis yra nestabilus.

Fotoautotrofai, netiesiogiai naudojantys saulės šviesos energiją, 2 tipų būna:

1. Oksigeninė fotoautotrofai: augalai, dumbliai, melsvabakterė 2. Anoksigeninė fotoautotrofai (deguonies šaltinis ne vanduo, o pvz.: siera -> sulfatai; nitritai -> nitratai): kai kurios žaliosios ir purpurinės bakterijos

Šeši pagrindiniai gyvųjų sistemų bruožai

1. Sudėtinga mikroroskopinė organizacija ir struktūra. (Eukariotinių ląstelių dydis nuo 5 iki 100 mikrometrų, prokariotinių nuo 1 iki 2 mikrometrų.) 2. Ląstelėse visada vyksta apykaitos rekcijos - metabolizmas 3. Ląstelės yra atviros sistemos (stacionari būsena) dalinasi energija ir medžiagomis su išore. Dėl atviro santykio su aplinka susidaro santykis su kitais organizmais - susidaro mitybos piramidės. 3. Kiekviena organizmo dalis turi tam tikrą funkciją 4. Reagavimas į aplinkos pokyčius: plaukia link maisto šaltinio, kylant temperatūrai saugosi nuo jos. 5. Gali daugintis, kurie yra panašūs į tėvinius organizmus. 6. Sugeba evoliucionuoti

Kad susidarytų vandenilinis ryšys reikia:

1. Vandenilinio ryšio donoro (vandenilio atomas kovalentiškai prijungtas prie hetero neigiamo atomo) 2. Vandenilinio ryšio akceptoriaus. Dėl vandenilinio ryšio, deguonis gali trumpam prisitraukti protoną ir tapti oksonio jonu.

Polingas ir Kori teigė, kad erdvinę baltymo struktūrą riboja:

1. Visi atomai yra plokštumoje 2. Negalimas laisvas sukimasis apie peptidinį ryšį 3. Gamtiniuose peptiduose randami tik tam tikri si ir fi kampų deriniai

Baltymų elektroforezės metodu

1.galima nustatyti baltymų grynumą - paremta baltymų savybe, kad baltymai gaudami iš AR krūvį elektros lauke juda link elektrodų. 2. Galime nustatytii molekulinę masę - reikia atlikti elektroforezę denatūruojančiomis sąlygomis , veikiant nežinomus baltymus NDS (natrio dodecilsulfatu).

Chemoheterotrofai

Anglies šaltinis jiems organiniai junginiai. Galutinis elektronų akceptorius gali būti: 1. Deguoninis - aerobiniai organizmai pvz.: gyvūnai 2. Nedeguonis - anaerobai pvz.: rūgimo bakterijos

Keli faktai apie archėjas

Archejų struktūra artimesnė eukariotams nei bakterijos. Archejų domenas atsirado nesenai. Archėjos gyvena ekstremaliomis sąlygomis (aukšta temp, prie ugnikalnių ir pns), o bakterijos gyvena terpėse tokiuose kaip dirvožemis, gyvasis organizmas.

Centrifūgacija

Būdas atskirti organeles iš ląstelių

Aminorūgštys

Iš jų sudaromi baltymai. Tai sausos kristalinės medžiagos (NH2 ir COOH grupės, kurios tik vandenyje jonizuojasi). Alfa amino rūgštys yra chiralinės molekulės pvz. Alaninas (todėl sudaro stereoizomerus L ir D).

Iš ko sudaryti buferiniai tirpalai

Iš silpnų rūgščių ir jų konjuguotų bazių arba iš silpnų bazių ir jų konjuguotų rūgščiu

Cirkuliarinio dichroizmo spektroskopija

Ji naudojama norint nustatyti antrinės struktūros tipą (alfa spiralė, beta juostos, beta vingis)

Kas apsprendžia ląstelių dydį?

Ląstelių dydį apsprendžia organelių dydis. Taip pat dydį apsprendžia iš aplinkos difuzijos būdų patenkančių molekulių greitis pvz. maistas yra stipriai redukuoti anglies junginiai (daug elektronų), ląstelės oksiduodamos anglies atomus, prie deguonies prijungia elektronus, taip gaunamos vandens molekulės ir išsiskiria energija - ląstelinis kvėpavimas. Anaerobiniu būdu: elektronai prijungiami prie nitratų, sulfatų, anglies dioksido ir pns. (Oksidacija - 2 procesas, kai iš molekulės atimami elektronai. Redukcija - procesas, kai prie molekulės/atomo prijungiami elektronai. Jei prisijungia H2 atomą, tai prisijungia ir vienas elektronas - įvyko redukcija.)

Chromatografija

Mišinio skirstymo į komponentus būdas, pagrįstas nevienodu komponentų gebėjimu prilipti prie adsorbuojančio paviršiaus.

Nepolinės alifatinės aminorūgštys

Nes šoninė grupė yra hidrofobinė; Šoninės grupės sudarytos iš vandenilio ir anglies atomų. pvz.: Glicinas, alaninas, prolinas, valinas, leucinas, izoleucinas, metioninas

Bakterijos piliai

Padeda prisikabinti prie paviršių ir kai kurie leidžia konjuguoti su kita bakterija

Chemoautotrofai

Panaudoja anglies šaltinį - CO2 pvz.: vandenilio sieros, geležies, azoto ir anglies monoksidą oksiduojančios bakterijos.

Fotoautotrofai, tiesiogiai naudojantys saulės šviesos energiją

Panaudoja organinių medžiagų skaidyma ir išgauna deguonį: žalios ir purpurinės besierės bakterijos

Gram neigiamos, dėl ko nenusidažo?

Peptidoglikano sluoksnis plonesnis. Turi išorinę membraną. Vidinėje membranoje lipopolisacharidinis sluoksnis.

Poliniame tirpiklyje

Polinės molekulės ištirps, o ne polinėse veiks hidrofobinė sąveika.

Hidrofobinės sąveikos

Polinės molekulės patekusios į vandenį yra hidratuojamos - ištirpsta. Molekulė, įkritusi į vandenį, suardo tarp vandens molekulių susidariusių vandenilinių ryšių tinklą. Poliniai ištirpsta, o Nepoliniai junginiai yra apgaubiami vienu sluoksniu vandens molekulių - monosluoksniu. Jis skirtas apsaugoti kitus vandenilinius ryšius nuo nutrūkimo ir išstumti junginį iš aplinkos.

Teigiamo krūvio polinės aminorūgštys

Polinės tačiau turi krūvį pvz.: Lyzinas, argininas, histidinas

Antrinė baltymų struktūra

Polipeptidinė grandinė susisukusi į spiralę ar klostes ir užima erdvėje tam tikrą padėtį. (vandeliniliai ryšiai). Tai erdvinė struktūra: apibrėžta peptidinės grupuotės plokštuminė struktūra, negalimas sukimasis aplink peptidinį ryšį, riboti sukimosi kampai. Antrinė struktūra nusako kaip aminorūgštys yra išsidėsčiusios erdvėje.

Aminorūgščių reakcija su ninhidrinu

Reakcija skirta aminorūgštims nustatyti, aminorūgštys nusidažys; Gali veikti tik tada šita reakcija, kada alfa amino grupė yra laisva, t.y. nėra užblokuota. Susidaro hydrintandinas, aminas, anglies dioksidas ir aldehidas. Du ninhidrinai reaguoja tarpusavyje ir sudaro purpurinį junginį (jame yra azotas, paimtas iš aminorūgšties).

katabolinėmis reakcijomis (egzergoninės - vykstančios savaime)

Reakcijos, kurių metu vyksta skaidymas (oksidacija) arba yra panaudojama energija kvantu. Joms pradėti reikalinga energija, tačiau jos duoda daug energijos, kuri yra sukaupiama ATP/ kofermentų (pvz. NADPH/NADH) molekulėse.

Pirminė baltymų struktūra

Tam tikra aminorūgščių seka polipeptidinėje grandinėje

Elektrostatinė sąveika (joninė sąveika)

Tarp neigiamai įkrautų grupių ir teigiamai įkrautų grupių esanti sąveika. Sąveika yra reikšminga, kai tarp krūvių yra mažas atstumas (r).

Izomerų svarba:

a) Į tam tikros molekulės aktyvųjį centrą gali patekti tik vienas iš izomerų, jei patenka S izomeras, tai R izomeras nebepateks. Fermentai taip pat gali susintetinti tik vieną izomerą. b) Skirtingi izomerai turi ir skirtingą skonį, jis gali būti visiškai priešingas. Taip pat vienas izomeras gali būti aktyvus, o kitas izomeras neaktyvus.

Gyva Sistema

gerai organizuota sistema, esanti mikroskopiniame lygmenyje ir paremta fizikiniais, biologiniais, cheminiais dėsniais.

Hidrofatiškumo indeksas

apibūdina aminorūgščių hidrofobiškumą (nepolinės) ir hidrofiliškumą (polinės) (kaip molekulės pasiskirsto tirpiklyje). Kuo skaičiai yra teigiamesni, tuo rūgštys yra labiau hidrofobinės. Kuo neigiamesnis - tuo labiau pasiskirsto vandenyje.

Vandens molekulės

ardo joninius ryšius ir atsiskyrusias molekules apsupa (hidratuoja). Pvz. NaCl tirpimas. Tirpstant entropija didėja - toks procesas vyksta savaime.

Bakterijos plazmidė

atsparumas antibiotikams

Gel filtracija/molekulinių sietų chromatografija

cromatografija, paremta molekulių dydžių skirtumais, kurie atsispindi molekulinės masės skirtumuose. Plaunant buferiu mažos baltymų molekulės patenka į poras, o didelės molekulės jas apeina. Mažos molekulės užsilaiko porose, todėl didelės molekulės juda greičiau ir iškrenta pirmos. (užpildas seniau būdavo stiklo, tačiau dėl šiukščių molekulių, dabar yra pildoma sefadeksų, sefaroze ir pns)

Specifinis aktyvumas

fermentų vienetų skaičius miligrame baltymo. Didėjantis specifinis aktyvumas parodo efektyvesnį procesą.

Kolorimetrinis/spalvinis baltymo kiekio nustatymas: Jis paremtas spalvotų molekulių sąveika su baltymais, kurių rezultatas yra spalvotas junginys (spalvos intensyvumas priklauso nuo baltymo kiekio). Bredfordo metodas:

imami keli mėgintuvėliai ir pilamas/dedamas tikslus ir žinomas kiekis baltymo, dedamas jaučio serumo albuminas , pilamas dažomasis tirpalas (pvz. Kumasi briliantis mėlis - nudažo baltymus ir duoda spalvotą kompleksinį junginį). Spektofotometru nustatome šviesos sugertį (šis baltymas sugers 595 nm spindulius). Kuo didesnė baltymo konc., tuo didesnė sugertis. Braižome kalibracinį grafiką, kuriame y ašyje atidedame sugertį, o x ašyje koncentraciją. Tada į naują mėgintuvėlį pilame ekstraktą, kurio baltymo koncentracija nežinoma ir stebime jo sugertį. Rezultatai lyginami su kalibraciniu grafiku ir nustatoma baltymo koncentracija. Taip sužinoma bendra visų baltymų koncentracija. Šie metodai naudojami baltymokoncentracijai nustatyti.

pI

izoelektrinis taškas, toks terpės pH kuomet bendras molekulės krūvis yra lygus nuliui. (liks NH3+ ir COO-).

Molekulės yra sintetinamos

iš mažesnių (entropija mažėja - tvarka didėja) Antrasis termodinamikos dėsnis sako, kad visatos entropija be perstojo didėja. Tai norint sumažinti entropiją, reikia energijos. Todėl sintetinant molekules energija sunaudojama.

Kraujyje reikia išlaikyti pastovią pH,

kad ferment veikimas būtų efektyvus. Aminorūšgčių šoninės grupės bus randamos fermentų aktyviuosiuose centruose. Būtent šios grupės turi būti tam tikroje formoje pvz. Jonizuotoje (o tai priklauso nuo pH).

Jonų mainų chromatografija

kai kolonėlę užpildome jonitu. Baltymų krūvis atsiranda dėl aminorūgščių šoninių grupių, galinių peptido grupių: karbonilo COO- ir amino NH3+ (krūvio dydis priklauso nuo aplinkos pH). Įleidus neigiamą jonitą - katijonitą ir plaunant buferiu, tos baltymų molekulės, kurios turi didelį teigiamą krūvį, sąveikaus stipriausiai su neigiamu krūviu. Tos, kurios turi neigiamą krūvį, išsiplaus pirmos. Norint atskirti teigiamą krūvį turinčio baltymo ir neigiamo jonito kompleksą, reikia naudoti natrio chlorido druskos gradientą.

Buferinė talpa

kiekis rugšties/bazės, kurios reikia, kad pH reikšmė pasikeistų vienu vienetu. Didžiausia buferinė talpa yra tada, kai tirpalo pH lygi pKa. Geri buferiniai tirpalai tokie, kurių pH nuo pKa gali skirtis per +- 0,1.

Archėjos ir eukariotai

kilę iš tos pačios šakos

Po didžiojo sprogimo susiformavo

lengvieji atomai t.y. H ir He. helio) bei šąlant energetiniam kamuoliui ir esant sub dalelėm hikso bazonas susidarė hikso laukas, kuris suteikė dalelėms masę. Šąlant dalelės sudarė agregatus, iš kurių formavosi žvaigždės, supernovos. O vėliau iš lengvesnių atomų formavosi sunkesni/sudėtingesni atomai.

Baltymus sudaro aminorūgščių liekanos, kodel?

liekanos, nes vykstant polipeptido susidarymui, atsiskiria vandens molekulė ir nebelieka pilnos aminorūgšties molekulės

Rūgštys

medžiagos, atiduodančios protoną.

Mg, Cr, Mn, Fe, Co, Ni, Cu, Zn, V, Mo, W, Se, I - trace elements

mikro elementai, kurių organizmas turi gauti kasdien po porą mg/mL.

Konformacija

naujo izomero susiformavimas sukant molekulę aplink vieną ryšį. Dažniausiai baltymų molekulėse vyksta konformacijos.

Adsorbcinė chromatografija

paremta medžiagomis, kurios savo dideliu paviršiaus plotu, geba absorbuoti. Toliau įpilamas baltymų tirpalas ir plaunama buferiu. Dėl skirtingų baltymų sorbcinių savybių (vienos lengviau prisijungia prie absorbento, kitos silpniau), baltymai pasiskirsto po visą stiklinį vamzdelį. Iš kolonėlės ištekantį skystį praleidžiame pro UV spindulių detektorių ( kvarcinio stiklo kiuvetė pro kurią teka skystis) Kiuvetė yra apšvitinama UV spinduliais. Kai į kiuvetę patenka baltymas, jis sugeria UV spindulius ir gaunamas signalas į kompiuterį, kuris registruoja ir braižo sugerties grafiką. Mėgintuvėlius, į kuriuos subėga skystis iš kiuvetės, gali keisti automatiškai - frakcijų kolektorius.

Organelės:

peroksisoma - oksiduoja riebalų rūgštis citoskeletas - palaiko ląstelės oganelių judėjimą, suteikia ląstelei formą, medžiagų pernašai reikalingas. Jis yra dinamiškas ( suardomas ir vėl atsiranda) Šiurkštusis endoplazminis tinklas - baltymų sintezė Lygusis ET - lipidų sintezė Plazmodezma - kelias tarp 2 ląstelių

Nepagrindinės aminorūgštys susidaro

po transliacinės modifikacijos būdu. Kai ribosomoje vyksta pagrindiniųaminorūgščių jungimas į polipeptidą ir baltymo formavimasis. Polipeptidas yra modifikuojamas atskirų fermentų (pagrindinės aminorūgštys modifikuojamos chemiškai po sintezės) ir taip gaunamos naujos aminorūgštys. Papildomų grupių įvedimas, suteikia papildomas funkcijas.

Daugiau negu 20 aminorūgščių grandinėje

polipeptidai

Vandens dielektrinė konstanta rodo,

poliškumą (polinių molekulių "kiekį" tirpyklyje).Kuo tirpiklis poliškesnis, tuo konstanta didesnė.

Bazė

prijungia protoną.

Afiniteto/giminingumo chromotografija

sorbentas yra sintetinamas tiksliniam baltymui/fermentui. Prie inertinės/ polimerinės matricos yra pajungiamas ligandas - molekulė, su kuria saveikauja mūsų tikslinis baltymas. Tik mūsų norimas fermentas, kurį turime išskirti, atpažins ir reaguos su ligandu. Ligandas dažniausiai būna analogiškas/panašus fermento substratui, nes jei būtų tirpalas priskiepytas substrato, tai fermentas jį paverstu produktu ir kolonėlė būtų sugadinta. Pakeičiant plovimo sąlygas, ph, druskų joninę jėga ir šis kompleksas atskiria, nes jis laikos silpna sąveika. Ši chromatrografija yra brangi ir gali atsirasti ir kitų baltymų, kurie atpažintų tuos pačius ligandus ir užsilaikytų.

Cheminių ryšių paskirtis

suformuoti karkasą

Molinės ekstinkcijos (sugerties) koeficientas

sugertis, kada koncentracija kiuvetėje yra 1mol/l ir šviesos kelias yra 1cm

U - tarptautinis fermento aktyvumo vienetas

t.y. toks fermento kiekis, kuris per vieną minutę pagamina vieną mikromolį produkto. µmol/min

Jei donoras ir akceptorius išsidėsto kampu,

tai susidaro silpnesnis vandenilinis ryšys.

Jei donoras ir akceptorius yra išsidėstę vienoje linijoje

tai susidaro stipriausias vandenilinis ryšys

Polinės neįkrautos aminorūgštys

Šoninė grupė turi polinį heteroatomą, tačiau vandeninei terpėje neįkrautą. pvz.:Serinas, treoninas, cisteinas, asparaginas, glutaminas

Fibriliniai baltymai

įeina į struktūrų sudėtį ir yra pagaliuko formos ir yra netirpūs vandenyje

Neigiamo krūvio polinės aminorūgštys

Šoninė grupė yra karboksi, o ji yra neigiamai įkrauta. pvz.: Aspartatas, glutamatas