4. lekcija.

1
Studiju kurss Biologija laboratorija
Bloks Šunas biologija, biokimija, genetika
4. lekcija. Bioplimeri, metabolisma pamati.
Maris Lazdinš LU Mikrobiologijas un
biotehnologijas katedra
2
Organisko vielu grupas
OGLUDENI, oglhidrati Vairumam monosaharidu (ari
dalai polisaharidu) nosaukums beidzas ar izskanu
-oze. Organismos biežak sastopamie
monosaharidi ir ar 6 5 un 3 C atomu garam
virknem (heksozes, pentozes un triozes).
Ogludenu molekula atrodas asimetrisks C atoms
(tam no katras puses piesaistita kada cita
funkcionala grupa), kas molekulu padara
asimetrisku un stipri palielina iespejamo izomeru
skaitu.
H O C HO C
H R
3
Organisko vielu grupas
OGLUDENI, oglhidrati Tadel vairakiem
monosaharidiem summara formula ir vienada, bet
molekulas struktura (funkcionalo grupu
izvietojums) un ipašibas atškiras. Piemeram,
C6H12O6 gt glikoze, galaktoze, fruktoze
utt. Ogludenu molekula atrodas asimetrisks C
atoms.
H O C H C
OH R
4
Ogludeni (cukuri)
Monosaharidu piemeri
Riboze Dezoksiriboze Galaktoze
Glikoze Fruktoze
O
H
C
H
2
1 2 3 4 5
1 2 3 4 5
1 2 3 4 5
1 2 3 4 5
1 2 3 4 5
C
O
C
O
H
H
C
H
O
H
C
H
O
H
C
H
O
H
6
6
6
2
Pentozes (5 C)
Heksozes (6 C)
Ketoze (keto- grupa)
Aldozes (aldehid- grupa)
5
Ogludeni (cukuri)
Ogludenu tautomerizacija
a-D-glikopiranoze (32)
(0,04)
D - glikoze
b-D-glikopiranoze (68)
Udens škiduma
6
Ogludenu ciklisko formu piemeri
6
6
HOH
C
O
H
CH
OH
2
2
O
O
5
H
H
O
H
H
2
5
1
4
H
CH
OH
O
H
H
2
4
O
H
O
H
1
H
O
H
2
3
H
b-D-fruktofuranoze
O
H
a-D-glikopiranoze
CH
OH
5
5
CH
OH
2
2
O
O
H
H
1
1
H
H
4
H
H
4
O
H
O
H
3
2
2
3
H
O
H
O
H
O
H
a-D-2-dezoksiribofuranoze
a-D-ribofuranoze
Ja cikla 5 C atomi O atoms piranozes Ja
cikla 4 C atomi O atoms furanozes (riboze,
fruktoze)
7
ŠUNAS KIMISKAIS SASTAVS
CETRI MAKRO-MOLEKULU TIPI
8
BIOPOLIMERI

• Lipidi
• Polisaharidi
• Proteini (olbaltumvielas)
• Nukleinskabes

9
POLISAHARIDI
10
DISAHARIDI
Glikoze
Fruktoze
(a-D-glikopiranoze)
(b-D-fruktofuranoze)
Kondensacijas reakcija
- H2O
11
DISAHARIDI
glikozidiska saite
Saharoze, galda cukurs, biešu, cukurniedru
cukurs (1, 2 - O - a-D-glikopiranozil - b -
D-fruktofuranozids)
12
DISAHARIDI
Glikoze
Galaktoze
a-D-glikopiranoze
b-D-galaktopiranoze
Kondensacijas reakcija
- H2O
13
DISAHARIDI
Laktoze, piena cukurs (1, 4 -O-
b-D-galaktopiranozil - a - D-glikopiranozids)
14
TRISAHARIDI
Rafinoze
Saharoze
Melibioze
Glikoze
Galaktoze
Fruktoze
(b-D-fruktofuranozil - O - a - D-galaktopiranozil-
(1- 6) - a - D-glikopiranozids) Cukurbiešu
cukura 5
15
POLISAHARIDI
a-D-glikopiranoze polikondensacijas reakcija
poli (1,4-O a-D-glikopiranozids) Amiloze (ari
amilopektins, glikogens atkariba novirknes
zarošanas pakapes 1,6)
16
POLISAHARIDI
b-D-glikopiranoze polikondensacijas reakcija
poli (1,4-O b-D-glikopiranozids) Celuloze
(augu, ari senu šunapvalkos)
17
POLISAHARIDI
2-aminoacetil-b-D-glikopiranoze (atvasinatais
cukurs) polikondensacijas reakcija
poli(1,4-O-2-aminoacetil-b-D-glikopiranozids) Hiti
ns (senu šunu šunapvalkos, posmkaju skeleta)
18
POLISAHARIDI
Lentinans, poli b-glukans no šitake senem
Lentinula edodes, Berk (Sharp)
Imunostimulators, (pretveža preparats)
19
POLISAHARIDU FUNKCIJAS
Funkcija Piemers
Baribas vielu rezerves Ciete (amiloze
amilopektins), glikogens Mehaniska un
aizsardzibas - Celuloze, hitins, peptidoglikans,
šunu sieninas, kapsulas, levans
makstis Mehaniska, Lentinans starpšunu
matrikss
20
Celulozes molekulas, turoties kopa ar udenražas
saišu palidzibu, veido škiedras
21
LIPIDI
Hidrofobi, nepolaros organiskajos škidinatajos
škistoši savienojumi satur garus ogludenražu
posmus.
22
LIPIDI
LIPIDIEM PIEDER

• TAUKSKABES
• TAUKI, ELLAS
• VASKI
• FOSFOLIPIDI
• STEROIDI u.c.

23
LIPIDI
Taukskabes
Nezarotas mono-karbonskabes ar lielu C atomu
skaitu. Tipiskajam taukskabem molekula C atomu
skaits gt 9, lai gan daži autori taukskabem
pieskaita ari sviestskabi (C4) Dzivas dabas
parstavjiem raksturigas taukskabes ar para C
atomu skaitu (10 12 14 16 utt.)
24
LIPIDI
Taukskabes iedala
a) piesatinatas - starp C atomiem dubultsaišu nav
Stearinskabe (C18)
25
LIPIDI
Taukskabes iedala
b) nepiesatinatas - starp C atomiem ir viena
(mononepiesatinatas taukskabes) vai vairakas
(polinepiesatinatas taukskabes) dubultsaites
Oleinskabe (C18)
26
LIPIDI
Tauki, ellas - taukskabju un glicerina esteri
Glicerins 12 20 C atomus garas
taukskabes
Kondensacijas reakcija
27
LIPIDI
Tauki, ellas - taukskabju glicerin-esteri
Hidrofila dala
Hidrofoba dala
Glicerins 3 taukskabes triglicerids
28
LIPIDI
Tauki - glicerina un, parsvara, piesatinato
taukskabju esteri, - istabas temperatura
cieti - raksturigi dzivnieku valsts parstavjiem
Raksturigakas taukskabes C18 stearinskabe C16
- palmitinskabe piena taukos ari sviestskabe
(C4).
29
LIPIDI
Vaji izteikta hidrofila dala
Tauki
Tauku molekulas strukturas attelojums atomu
pildijuma modeli
Hidrofoba dala
30
LIPIDI
Ellas - glicerina un, pamta, nepiesatinato
taukskabju esteri, - istabas temperatura
škidras - raksturigas augu valsts parstavjiem
Satur mononepiesatinatas taukskabes C18
oleinskabe u.c., un/vai polinepiesatinatas
taukskabes C18 linolskabe, C18 linolenskabe
u.c.
31
LIPIDI
Vaski - taukskabju esteri ar lielmolekulariem
(C16-C22) spirtiem. - istabas temperatura
cietaki par taukiem.
32
LIPIDI
Fosfolipidi - glicerina (vai citu poliolu)
esteri ar - taukskabem un fosforskabi. Fosforsk
abe parasti esterificeta ar vel kadu polaru,
mazmolekularu savienojumu.
Fosfodiglicerids fosfatu grupa pastiprina viena
molekulas gala hidrofilas ipašibas
33
LIPIDI
Fosfolipidi
Holins
Fosfatidilholins lecitins
Emulgators (E322) putnu olu dzeltenuma, žults,
augu ellu sastava
34
LIPIDI
Fosfolipidi
Polara galva -hidrofila dala
Fosfolipidu strukturas shematisks attelojums
Nepolara aste - hidrofoba dala
35
LIPIDI
Fosfolipidi
Udens vide
Micella, hidrofobas mijiedarbibas veicina
molekulu hidrofobo dalu satuvinašanos
36
LIPIDI
Hidrofobas mijiedarbibas
Daudzas molekulas (lipidi) ir udeni neškistošas
vai satur nepolaras, hidrofobas dalas. Šadas
molekulas udens vide cenšas savakties vienkopus,
samazinot pret udeni atklatas virsmas laukumu
(ellas piliens udeni). Mazakais virsmas laukums
pret udeni nodrošina hidrofobam molekulam
energetiski izdevigako stavokli udens vide.
37
LIPIDI
Fosfolipidi
Fosfolipidi
Udens
Šunu membranas veidojošs dubultslanis (bislanis)
38
LIPIDI
Fosfolipidi
Fosfolipidu dubultslana ietverta telpa
39
LIPIDI
Steroidu uzbuves elementi
Perhidrofenantrens
Pakapeniski ciklizejoties ogludenražu molekulai
veidojas perhidrofenantrens
40
LIPIDI
Steroidiem raksturiga pazime -
ciklopentan-perhidrofenantrens, kuram
piesaistitas dažadas funkcionalas grupas
Holesterins
nepieciešams šunu membranu veidošanai
41
LIPIDI
Steroidu hormoni
Estradiols
Testosterons
42
LIPIDU funkcijas
Lipidu veids Funkcija Piemers
Tauki un ellas Baribas vielu rezerve
Zemadas tauki, ellas augu seklas
Aizsardziba, amortizacija Zemadas tauki
Siltumizolacija Zemadas tauki Vaski
Mehaniska Bišu vasks Aizsardzibas
Aizsargslani uz organisma virsmas (lapas,
augli, spalvas, mati, ada) Fosfolipidi
Strukturas Šunu membranas
Transporta Emulgators, transporta
liposomas Steroidi Strukturas Šunu
membranas Regulatora Hormoni
Metaboliska Izejviela hormonu sintezei
43
LIPIDI
Steroidi - holesterols. Parmerigas holesterola
uznemšanas un/vai ta metabolisma traucejumu
gadijuma, holesterols var uzkraties asinsvadu
sieninas, veidojot arteriosklerotiskas
pangas. Tas sašaurina asinsvadu iekšejo diametru
un trauce asinsriti. Arteriosklerotiskas pangas
plisuma gadijuma asinsvads var tikt pilniba
aizškersots, loti nopietni traucejot noteiktu
organu apasinošanu.
44
(No Transcript)
45
PROTEINI
46
PROTEINI
Cisteins (C)
Arginins (R)
Triptofans (W)
kondensacijas reakcijas
?-Aminoskabes peptida (proteina) molekula
- H2O
47
PROTEINI
Peptidsaites
N-gals
C-gals
Tripeptids RCW
48
PROTEINI
Aminoskabes proteina molekula savieno peptidsaites
20 aminoskabes proteinu molekulas spej veidot 20n
kombinacijas, kur n aminoskabju skaits
proteina molekula. Tipisku proteina molekulu
veido 100 500 aminoskabes.
49
PROTEINI
Mijiedarbibas, kas nosaka proteina molekulas
telpisko strukturu
Hidrofobas mijiedarbias Udenraža
saite Disulfid-saite (S-S tiltinš) Jonu saite
Proteinu molekula
50
PROTEINI
Proteina strukturas organizacijas limeni
51
PROTEINI
Kvarternaras strukturas
Šaferoni ipaši šunas proteini, kas palidz
citiem proteiniem izveidot pareizo telpisko formu.
52
PROTEINU funkcijas
Proteinu veids Funkcija Piemers
Strukturas proteini Mehaniska
Kolagens, elastins, keratins Rezerves proteini
Aminoskabju Ovalbumins, kazeins, augu
seklu rezerve
proteini Transporta proteini Vielu parnese
Hemoglobins, šunu membranas esošie
poru un suknu proteini Hormoni
Kimiskie signali, Insulins, augšanas
faktori, citi šunu darbibas
peptidu dabas hormoni
koordinešana Receptori Signalu
uztveršana, Insulina receptors,
parvadišana fotoreceptori u. c. šunu
membranu receptori
53
PROTEINU funkcijas
Proteinu veids Funkcija Piemers
Kontrakciju proteini Kustibas Aktins,
miozins Aizsardzibas Sava un sveša
Imunoglobulini, komplementa proteini
atškiršana, orga- faktori, imunsistemas
šunu nisma aizsardziba specifiskie
receptori Enzimi (fermenti) Kimisko
reakciju Pereoksidazes, hidrolazes,
katalize, dehidrogenazes, polimerazes
u.c. regulacija
54
Virusa apvalku veidojošie proteini
55
NUKLEINSKABES
DNS un RNS
56
NUKLEINSKABES
Nukleinskabju polimerus veido liela molekula
polimerizeti nukleozidfosfatu atlikumi -
nukleotidi. Nukleotidu sastava ietilpst
- heterocikliska baze, - pentoze un
- fosfatu grupa.
57
NUKLEINSKABES
Heterocikliskie savienojumi - cikla C mijas ar
N Nukleinskabju sastava ietilpstošas
heterocikliskas bazes
PIRIMIDINI
Citozins (C)
Timins (T)
Uracils (U)
DNS sastava
RNS sastava
58
NUKLEINSKABES
Heterocikliskie savienojumi - cikla C mijas ar
N Nukleinskabju sastava ietilpstošas
heterocikliskas bazes
PURINI
Guanins (G)
Adenins (A)
Gan DNS, gan RNS sastava
59
NUKLEINSKABES
Nukleinskabju sastava ietilpstošie oglhidrati -
PENTOZES
Riboze
Dezoksiriboze
DNS sastava RNS sastava
60
NUKLEINSKABES
Nukleinskabju sastava ietilpst ari fosfata grupa
Fosforskabe
Gan DNS, gan RNS sastava
61
NUKLEINSKABES
NUKLEOZIDI - heterocikliska baze pentoze
Guanins
N - glikozidiska saite
Guanozins
62
NUKLEINSKABES
NUKLEOZIDI - heterocikliska baze pentoze
Citozins
N - glikozidiska saite
Dezoksicitidins
63
NUKLEINSKABES
NUKLEOZIDU FOSFATI - nukleozids fosfatu grupa
Adenins
Dezoksiadenozin - 5 - monofosfats (d5-AMP)
64
NUKLEINSKABES
NUKLEOZIDU TRIFOSFATI - nukleozids 3 fosfatu
grupas
Dezoksiguanozin - 5 - trifosfats (d5-GTP)
65
5
NUKLEINSKABES
O
OH
3
Nukleinskabju molekulas veidojas polimerizejoties
nukleozidu trifosfatiem - nukleozidus sava
starpa saista fosfodiestera saites.
66
NUKLEINSKABES
(Polinukleotids)
Fosfodiestersaites veidošanas
brivs 3hidroksils polinukleotidu kedes gala
nukleozidtrifosfats
67
NUKLEINSKABES
(Polinukleotids)
5-gals
Fosfodiestersaites veidošanas
jauna fosfodiestersaite
pirofosfats
3-gals
68
NUKLEINSKABES
Bazu komplementaritate
Adenins (A)
Timins (T)
69
NUKLEINSKABES
Bazu komplementaritate
Guanins (G)
Citidins (C)
70
NUKLEINSKABES
Nukleinskabes veido divpavedienu strukturas,
pateicoties mijiedarbibai starp saderigam bazem
(udenraža saites)
fosfats
hidroksils
71
NUKLEINSKABES
Cilpas un matatadatas (loops and hairpins) faga
(bakteriju virusa) RNS struktura
72
NUKLEINSKABES
transporta RNS (tRNS) struktura
73
Nukleinskabju funkcijas
Funkcija Piemers
Iedzimtibas informacijas saglabašana un
tas Geni, darbibas regulacija
regulacijas secibas
DNS
Mehaniska Centromeru DNS,
kinetoplasti
Iedzimtibas informacijas parnešana uz
proteinu mRNS (iRNS) sintezes aparatu
RNS
Strukturu veidošana mRNS nobriešanas un 7S RNS,
transporta gaita ari ribosomas rRNS
Aminoskabju transports proteinu
biosintezes tRNS procesa, ari genetiska koda
tulkošana.
74
(No Transcript)
75
METABO- LISMS
76
Metabolisms

• Metabolisms (gr. metabole maina) vielu maina
  organisma, kas nodrošina dzivibas procesam
  nepieciešamas energijas ieguvi, vielu sintezi,
  augšanu un vairošanos.
• Reakciju plusma var izdalit divus virzienus
• - Katabolisms,
• - Anabolisms.

77
Metabolisms

• Katabolisms (gr. kataabole nomest zeme)
  energetiska vielmaina, saistita ar sarežgitaku
  vielu noardišanu un oksidešanu, ar merki iegut
  energiju citiem procesiem.
• Energija tiek parveidota biokimiskajiem procesiem
  universala kimiskas energijas piegadataja
  (koenzima, kofaktora) - ATP (ATF) vai citu
  nukleozid-trifosfatu veida.

78
Metabolisms

• Anabolisms (gr. anabole kapt, pacelties)
  konstruktivais metabolisms, saistits ar
  sarežgitaku vielu sintezi no vienkaršakam, kas
  parasa energijas (ATP) paterinu.
• Anabolisma produkti tiek izmantoti šunas
  strukturu veidošanai un atjaunošani, jaunu šunu
  veidošanai utt.

79
Metabolisms

• Metabolisma celu shema
• Oglhidrati
• Kompleksie oglhidrati
• Galvenas aminoskabes
• Citas Aminoskabes
• Nukleotidi
• Lipidi
• Kompleksie lipidi
• Vitamini un koenzimi
• Energetiskais metabolisms Sekundarie
  metaboliti

80
Metabolisms
Kimiskais, osmotiskais, elektriskais gradients,
vielu sinteze, vielu aktivais transports,
kustibas, siltums
ADP ATP AMP
Fotosintetiska, oksidativa un substrata
fosforilacija
ATP ATF ADP ADF - sinonimi apzimejumi
81
ATP
Adenins Riboze Fosfatu grupas
Adenozins Adenozin-5-monofosfats
(AMP) Adenozin-5-difosfats (ADP) Adenozin-5-trif
osfats (ATP)
82
ATP
ATP iesaistits 95 šunas un organisma
energetisko procesu. Diennakti cilveka organisms
izmanto ap 70 kg ATP (ATP gt ADP). Cilveka
organisma ir aptuveni 50 g ATP/ADP/AMP Diennakts
laika katra ATP molekula tiek izmantota (ATP ltgt
ADP) 1000 - 2000 reižu. Aktiva šuna sekundes
laika sintezejas ap 10 000 000 ATP molekulu. ATP
molekulas videjais dzives ilgums šuna - dažas
sekundes.
83
(No Transcript)
84
Organisms / šuna - ka mašina

• Energijas avots
• Oksidešanas - reducešanas procesi
• paveiktais
• Elektronu donors darbs
  (devejs)
• Elektronu akceptors
• (sanemejs)
• Oglekla avots oglekla
  savienojumi

85
Energijas avots

• Hemotrofi (gr. hemo kimisks, trophe - bariba)
  izmanto kimisko energiju, kas iegustama
  parveidojot kimiskos savienojumus.
• Var tikt izmantotas gan organiskas gan
  neorganiskas vielas.
• Fototrofi (gr. photos gaisma, trophe -
  bariba) spej uznemt gaismas energiju un to
  parveidot kimisko savienojumu energija.

86
Elektronu avots

• Energijas iegušana un nodošana talak saistita ar
  oksidešanas / reducešanas reakcijam.
• Tajas notiek elektronu parnese.
• Savienojumus, kuri spej oksideties (atdot
  elektronus) sauc par elektronu donoriem.
• A B e- Fe2 Fe3 e-

87
Elektronu avots

• Litotrofiem (gr. lithos akmens) elektronu
  donori ir neorganiskas vielas.
• Organotrofiem elektronu donori ir organiskas
  vielas.

88
Elektronu avots

• Elektroni nepastav briva veida, tapec biokimisko
  parvertibu laika tie atrodas saistiba ar dažadiem
  starpproduktiem elektronu nesejiem (koenzimiem
  vai kofaktoriem).
• Beigas elektroni jaatdod galejam elektronu
  akceptoram - savienojumam, kurš procesa tiek
  reducets.

89
Elektronu akceptors

• Aerobi akceptors - molekularais skabeklis.
• Anaerobi akceptors - kads cits reduceties
  spejigs savienojums.

90
Elektronu akceptors

• Parasti organismi, izmantojot aerobo elpošanu,
  var iegut vairak ATP neka anaerobos apstaklos.
• C6H12O6 6O2 6CO2 6H2O (38 ATP)
• C6H12O6 2C2H5OH 2 CO2 (2 ATP)
• glikoze etanols

91
Oglekla avots

• Visi dzivie organismi pamata veidoti no oglekla
  savienojumiem, tapec butiski novertet, kada veida
  šuna pie tiem tiek.
• Autotrofi (gr. auto pats, trophe - bariba)
  organiskos savienojumus sinteze paši no oglskabas
  gazes - CO2 (oglskabes).
• Heterototrofi organismi izmanto oglekli no
  uznemtajiem organiskajiem savienojumiem.

92
Eksistences veidi

• Kombinejot šos biokimiskos raksturlielimus
• Energijas avots ( hemo- / foto-)
• Elektronu avots ( lito- / organo-)
• Elektronu akceptors ( aero- / anaero-)
• Oglekla avots (auto- / hetero-)

93
Eksistences veidi

• teoretiski iegustamas 16 dažadas kombinacijas.
• Reali piemeri zinami 12 kombinacijam.
• 10 varianti no šim kombinacijam parstaveti tikai
  mikroorganismu pasaule.

94
Eksistences veidi

• Plašak parstavetas 4 grupas, parejam grupam
  katrai pieder tikai daži vai daži desmiti
  eksotisku mikroorganismu sugu.
• Daži mikroorganismi, atkariba no apstakliem spej
  parslegties no viena eksistences veida uz citu.
• Tadus sauc par miksotrofiem vai mezotrofiem
  organismiem.

95
Eksistences veidi

• E avots gaisma, e- donori neorganiski
  (H2O),
• e- akceptors (org. vielu sinteze) C avots
  CO2
• Foto-lito-( )-autotrofija
• Plaša organismu eksistences grupa -
  fotosintezejošas bakterijas (piemeram,
  cianbakterijas zilages), alges, zalie augi.
• Viena no vecakajam eksistences grupam.
• Gaismu uztver ar membranam saistiti fotosintezes
  pigmenti hlorofils, bakteriohlorofils,
  rodopsins..

96
Foto-lito-autotrofi

• Elektronu donori visbiežak H2O, var but ari H2S
  un citi.
• Parsvara izdala vide O2, visi parstavji
  organiskos savienojumus sinteze paši.
• H2O -2e O 2H
• Aptuveni pusi no primari jaunsintezetam
  organiskajam vielam un briva skabekla uz Zemes
  veido mikroorganismi.

97
Foto-lito-autotrofi

• Parstavji
• cianbakterijas (zilalges) ap 1 500 sugu,
• dala purpura un zalo sera bakteriju,
• dažas nesera purpurbakteriju sugas,
• alges,
• gandriz visi augstakie augi.

98
Hemo-organo-anaero-heterotrofi

• E avots kimisks, e- donori organiski,
• e- akceptors organisks C avots organisks
• Plaša organismu eksistences grupa.
• Spejas iegut energiju stipri ierobežotas.
• Parstavji pienskabas, sviestskabas, spirta un
  citas rugšanas bakterijas.

C6H12O6 2C2H5OH 2 CO2 (2 ATF)
99
Hemo-organo-aero-heterotrofi

• E avots kimisks, e- donori organiski,
• e- akceptors O2 C avots organisks
• Loti liela organismu eksistences grupa.
• Pieder lielaka dala isto (ei-) -bakteriju, visi
  dzivnieki un senes.

100
Hemo-organo-aero-heterotrofi

• Parasti energijas un oglekla avots ir viens un
  tas pats
• - oglhidrati,
• - aminoskabes,
• - taukskabes,
• - aromatiskie savienojumi un citi.
• Var veikt fermentacijas (rugšanas) procesus, bet
  tie neietver galejos elektronu akceptorus
• (piemeram, maizes raugs anaerobos
  apstaklos veido etanolu).

101
Hemo-organo-aero-heterotrofi

• Organiskais ogleklis tiek oksidets lidz CO2
  trikarbonskabju cikla (TKC),
• elektronu akceptors O2 tiek reducets lidz H2O,
  iegustot 38 vai nedaudz mazak ATP molekulu no
  vienas glikozes molekulas.

102
Hemo-organo-aero-heterotrofi

• 1. Glikolize.. Raksturiga gan aero- gan anaero-
  heterotrofiem organismiem un ir glikozes
  noardišanas pirmais etaps.
• 6C atomu glikozes molekula tiek sadalita divas 3C
  pirovinogskabes (piruvata) molekulas, kuras
  aerobos apstaklos talak tiek noarditas TKC.
• . Glikolize notiek citoplazma un specialas
  membranu strukturas tam nav vajadzigas.

103
Hemo-organo-aero-heterotrofi

• Glikolize.
• Rezultata tiek iegutas 2 ATP molekulas un 2 NAD
  molekulas tiek reducets par NADHH .
• C6H12O6 2 NAD gt 2 C3H4O3 2 NADHH
• 2 ADP 2 P gt 2 ATP 2 H2O
• (ar P apzimeta fosfatu grupa)
• - 140 kcal/mol

104
NAD - oksideta forma

• NAD
• Protonu un elektro-
• nu parnesejs,
• koenzims (kofak-
• tors) NAD, ie-
• saistits daudzas
• biokimiskas
• reakcijas

Nikotinamida Adenina Dinukleotids
105
NADH H - reduceta forma

• NAD
• Protonu un elektro-
• nu parnesejs,
• koenzims (kofak-
• tors) NAD, ie-
• saistits daudzas
• biokimiskas
• reakcijas

Nikotinamida Adenina Dinukleotids
106
Nikotinamids
vai nikotinskabes amids. B3 vitamins, PP
vitamins. Lidziga nozime ir nikotinskabei,
niacinam.

• Plaši parstavets
• - maizes rauga,
• - galas (zivju) produktos,
• - zemesriekstos,
• - saulpuku seklas.

Cilveka organisms to spej sintezet no
neaizvietojamas aminoskabes - triptofana.
107
Nikotinamids

• trukuma gadijuma - slimiba pelagra.
• Attistitajas valstis satopama reti, raksturiga
  regioniem, kuros pamata partiek tikai no
  kukuruzas, jo tas proteinos ir mazs triptofana
  saturs, bet kukuruzas graudos esošais

www.dermaamin.com
niacins atrodas gruti izmantojama forma.
108
Hemo-organo-aero-heterotrofi

• 2. Acetil CoA veidošana.
• Vairums noardito molekulu oglekla skeleta dalu
  acetil grupas veida TKC ieklust ar acetilkoenzima
  A (acetil-CoA) palidzibu.
• Pirovinogskabes piesaistišanu CoA veic vairaku
  enzimu komplekss. Eikariotu šunas tas raksturigs
  mitohondrijiem.

109
KoenzimsA

• CoA

110
AcetilkoenzimsA

• Piesaistita
• acetil grupa

Acetil CoA
111
KoenzimsA

• Sadarbojas ar 4 šuna esošo enzimu (CoA vai
  acetil-CoA veida).
• Bez piruvata ievadišanas trikarbonskabju cikla ir
  ari nozimiga sastavdala taukskabju metabolisma
  (gan sinteze gan noardišana).

112
KoA uzbuves elementi
b-alanins
Cisteamins
Pantotenskabe
CoA
Adenozina 5', 3' trifosfats
113
Pantotenskabe
pantotenats, B5 vitamins.

• Plaši parstaveta
• - nelobitos graudos,
• - galas (zivju) produktos,
• - putnu olas,
• - jogurta.

To sinteze zarnu trakta dzivojošie
mikroorganismi. Vitamina trukums sastopams loti
reti.
114
Acetil CoA veidošanas

• OH
• CO S CoA
• HS-CoA gt CO2
• CO NAD CO NADHH
• CH3 CH3
• pirovinog- acetil-CoA
• skabe

115

• Eikariotu šunas piruvata dalas pievienošanas CoA
  notiek kopa ar ta transportu mitohondrijos.

116
Hemo-organo-aero-heterotrofi

• 3. TKC
• Trikarbonskabju- Krebsa- Citronskabes- -cikls
• Cikla notiek 9 dažadas enzimatiski katalizetas
  reakcijas.
• Cikla tiek ievaditi 2 C atomi acetil grupas veida
  (rezultata Acetil CoA zaude iepriekš piesaistito
  acetil grupu).
• Viena cikla "apgrieziena" laika abi ievaditie C
  atomi tiek oksideti par divam CO2.

117
Hemo-organo-aero-heterotrofi

• TKC
• Lielaka cikla iegutas energijas dala paliek kopa
  ar kofaktora - NAD reduceto formu lielas
  energijas elektronu veida.
• Viena cikla apgrieziena laika veidojas 3 NADHH
  molekulas.
• Viena no cikla oksidešanas soliem NAD funkciju
  veic cits koenzims - FAD (flavin adenin
  dinukleotids).

118
FAD - oksideta forma

• FAD
• Protonu un
• elektronu
• parnesejs,
• koenzims
• (kofaktors) FAD

Flavina Adenina Dinukleotids
119
FADH2 - reduceta forma

• FADH2
• Protonu un
• elektronu
• parnesejs,
• koenzims
• (kofaktors) FADH2

Flavina Adenina Dinukleotids
120
FAD - oksideta forma

• Flavins

Riboflavins
Ribitols
Flavina Adenina Dinukleotids
121
Riboflavins
B2 vitamins.

• Plaši parstavets
• - piena produktos,
• - augu lapas (salati, kaposti ...),
• - aknas, nieres,
• - maizes rauga,
• - mandeles.

122
Riboflavins
B2 vitamins.
To sinteze ari zarnu trakta dzivojošie
mikroorganismi. Vitamina trukums sastopams loti
reti.
Gaismas jutigs savienojums, spilgta gaisma atri
sadalas. Izmanto ari ka dzeltenu/sarkanigu
partikas krasvielu - E101
123
Hemo-organo-aero-heterotrofi

• TKC

124
Hemo-organo-aero-heterotrofi

• TKC
• Reduceta FAD forma - FADH2 lidzigi NADHH
  elektronus nodod oksidativas fosforilacijas
  elektronu parneses kedei, lai hemoosmotiska cela
  sintezetu jaunas ATP molekulas.
• TKC tiek veidota ari viena GTP (ATP analoga)
  molekula, izmantojot substrata fosforilacijas
  procesu.

125
Hemo-organo-aero-heterotrofi

• TKC
• TKC efektivi notiek tikai aerobos apstaklos, lai
  gan paša cikla skabeklis netiek izmantots.
• Skabeklis nepieciešams, lai veiksmigi oksidetu
  (recikletu) TKC darbibas gaita izveidotas NAD un
  FAD reducetas formas.
• Skabekla trukuma gadijuma šuna piepildas ar NAD
  un FAD reducetajam formam un TKC vairs nevar
  notikt ka ciklisks process.

126
Hemo-organo-aero-heterotrofi

• 4. Elektronu transporta kede.
• NAD un FAD reducetas formas tiek regeneretas
  (oksidetas) elektronu transporta kedes.
• To nodrošina ipašas, ar membranam saistitas
  molekulas (eikariotiem - mitohondriju iekšejas
  membranas).

127
Hemo-organo-aero-heterotrofi

• Elektronu transporta kede.
• Šis molekulas energetiski bagatos elektronus
  novada lidz skabeklim.
• Kopa ar elektronu zaudešanu NADHH un FADH2 tiek
  atbrivoti no nestajiem H, kuri tiek izmantoti
  palielinatas H koncentracijas veidošanai
  (mitohondriju) starpmembranu telpa.

128
Hemo-organo-aero-heterotrofi

• Elektronu transporta kede.
• Savukart palielinato H koncentraciju izmanto
  ATP-sintetazes, lai veidotu ATP.
• ATP veidošanu, izmantojot elektronu parneses
  kaskades radito H koncentraciju gradientu, sauc
  par oksidativo fosforilešanu.

129
Hemo-organo-aero-heterotrofi

• Elektronu transporta kede.
• Elektronu parneses kaskades veido proteini ar
  prostetiskam grupam (kovalenti saistitiem
  kofaktoriem), kuras var viegli mainit savu
  stavokli no oksidetas uz reducetu un atpakal.

130
Hemo-organo-aero-heterotrofi

• Elektronu parneses kaskades proteini
• ietver sekojošas prostetiskas grupas
• FMN flavinmononukleotids,
• Q ubikvinons,
• Citohromi
• Cit b Cit c1 Cit c
• Cit a Cit a3

131
Hemo-organo-aero-heterotrofi

• Elektronu parneses kaskades.
• Virknes pedejais citohroms - Cit a3 elektronus
  nodod skabeklim, kurš no apkartejas vides sev
  piesaista divus H jonus, un izveidojas udens
  molekula.

132
NADH H
60 -
NAD
Elektronu parneses kaskade
50 -
oks
40 -
Q
red
Briva energija attieciba pret O2 (kcal/mol)
30 -
20 -
Elektronu plusma
H2O
0 -
O2
133
Hemo-organo-aero-heterotrofi

• Elektronu parneses kaskades
• Elektronu transportetaji apvienoti 3 kompleksos
• 1. NADH dehidrogenazes komplekss (FMN).
• 2. Cit b-c1 komplekss (Cit b, Cit c1).
• 3. Citohroma oksidazes komplekss (Cit a, Cit a3).

134
NADH dehidrogenazes komplekss
Cit b-c1 komplekss
2H
2H
Citohroma oksidazes komplekss
2H
Cit b
Cit a
FMN
Q
Cit c
Cit c
Cit a3
NAD
NADH H
2H
1/2 O2
H2O
2H
2H
FADH2
FAD
135
Hemo-organo-aero-heterotrofi

• Elektronu parneses kaskades.
• Izveidoto H koncentraciju gradientu (starpibu)
  izmanto ATP-sintetazes.
• Diviem H joniem atgriežoties mitohondrija
  matriksa (iekšeja dala) ADP tiek parveidots par
  ATP molekulu.
• ADP P gt ATP

136
(No Transcript)
137
Hemo-organo-aero-heterotrofi

• Gramatvediba - 1 glikozes molekulas oksidešana.
• Glikolize - 2 ATP (glikozes aktivešana, lai
  ierosinatu reakcijas)
• 4 ATP 2 NADHH
• 2 ATP
• 2 Acetil-CoA veidošana 2 NADH H
• TKC 2 Acetil-CoA
• 2 ATP (GTP) 6 NADH H 2 FADH2
• kopa 4 ATP 10 NADH H 2 FADH2

138
Hemo-organo-aero-heterotrofi

• Gramatvediba - oksidativa fosforilešana
• 1 NADHH - 6 H jonu transports
• 3 ATP
• 1 FADH2 - 4 H jonu transports
• 2 ATP

139
Hemo-organo-aero-heterotrofi

• Gramatvediba - kopa ar oksidativo fosforilaciju.
• 4 ATP 10 NADHH 2 FADH2
• 4 ATP 30 ATP 4 ATP
• 38 ATP
• NADH transports mitohondrija -1 ATF / NADH
• Eikariotiem 36 ATF

140
Metabolisms

• Metabolisma celu shema
• Glikolize
• TKC
• Oksidativa fosforilešana
• Glikoze
• Pirovinogskabe (piruvats)
• Acetil-CoA

141
METABO- LISMS