1. Esimene loeng Loeng 1 Dr. Juhan Sedman Vanemuise 46-127 Tel. 375037
Kõnetunnid kolmapäeviti

2. Õppevahendid, programm ja ajakava. Eksam
Biokeemia evolutsioon
(Bio)keemiline evolutsioon
Elusaine elementaarkoostis
Funktsionaalrühmad biokeemias
Makromolekulid
Rakk kui biokeemiline reaktor

3. Eksam toimub testi vormis
Näidistest:
test2004

4. Õppevahendid: soovitatav õpik
Principles of Biochemistry (Third Edition, 2002)
Horton, Moran, Ochs, Rawn, Scrimgeour
Prentice Hall, Upper Saddle River, NJ 07458
ISBN
I Books: online books
II Biochemistry
Berg, Jeremy M.; Tymoczko, John L.; and Stryer, Lubert.
New York: W. H. Freeman and Co.; 2002

5. Õppevahendid
Voet and Voet Biochemistry, 2nd edition 1995
Garrett and Grisham Biochemistry, 2nd edition 1999
Zubay Biochemistry, 4th edition 1998
Stryer Biochemistry, 4th edition 1995
Nelson and Cox Lehninger Principles of Biochemistry, 3rd edition 2000
Campbell Biochemistry, 2nd edition 1995
Voet, Voet and Pratt, Fundamentals of Biochemistry, 1999
Student companion to…
Stryers Biochemistry
Fundamentals of Biochemistry

6. Kõik loengutel esitatavad slaidid on võrgus kättesaadaval Powerpoint formaadis
Üks loeng Mb.
Kasutaja:
Parool:

7. Moraalilugemise asemel sõbralikud soovitused:
Trükkige aegsalt välja loengumaterjalid (näiteks 6 slaidi lehe kohta) ja võtke loengusse kaasa
Veelgi parem kui te loete materjali eelnevalt läbi
Kui millestki aru ei saa, küsige kohe. Lollid küsimused on ainult need mida ei küsita.
Ei ole mõistlik õppida ainult eksamieelsel perioodil, sest siis te lihtsalt ei jõua.
Muretsege endale õpik.

8. Journal of Biological Chemistry 25 February 1987; Vol. 262, No. 6
Minireviews Hyaluronan Minireview Series
DNA: Replication Repair and Recombination
Genes: Structure and Regulation
RNA: Structure Metabolism and Catalysis
Protein Synthesis Post-Translation Modification and Degradation
Genomics Proteomics and Bioinformatics
Protein Structure and Folding
Enzyme Catalysis and Regulation
Metabolism and Bioenergetics
Glycobiology and Extracellular Matrices
Lipids and Lipoproteins
Membrane Transport Structure Function and Biogenesis
Mechanisms Of Signal Transduction
Molecular Basis Of Cell and Developmental Biology
Carbohydrates, Lipids and Other Natural Products
Cell Biology and Metabolism
Enzymology
Membranes and Bioenergetics
Nucleic Acids, Protein Synthesis and Molecular Genetics
Protein Chemistry and Structure

9. Biokeemilised dimensioonid I: ruum
mm milli
mm mikro 10-6
nm nano
Ongström m

10. Prokarüootne rakk Produktid?
Membraan ja kest lahutavad väliskeskkonnast
Rakusisesed kompartmendid puuduvad
Prokarüootne rakk
Produktid?
-biomass
-ainevahetuse kõrvalproduktid
Süsiniku allikas
CO2 –fotosünteesivad organismid on võimelised sünteesima suhkruid lähtudes atmosfääris leiduvast süsihappegaasist
Orgaanilised süsinikuühendid
Lähteühendid?
C-allikas
N-allikas
jne
Energia?
Lämmastiku allikas
N2- vaid vähesed organismid
NH3- enamik rakke
Nitraadid- osad bakterid
Glutamaat jt aminohapped
Energia allikaks võib olla
1. Valgusenergia (fotosünteesivad organismid)
2. Redoksreaktsioonid
-oksüdeeritakse kas orgaanilisi ühendeid või anorgaanilisi ühendeid

11. Prokarüootne rakk Produktid?
Membraan ja kest lahutavad väliskeskkonnast
Rakusisesed kompartmendid puuduvad
Prokarüootne rakk
Produktid?
-biomass
-ainevahetuse kõrvalproduktid
Metabolism- keemiliste protsesside kogum elusrakus
Sageli kitsamas tähenduses kasutusel rakuenergeetika aspektist lähtudes
Katabolism- degradatiivsed protsessid, energiat genereerivad
Anabolism- biosünteetilised protsessid, energiat tarbivad
Lähteühendid?
Energia?
C-allikas
N-allikas
jne

12. Organismide jaotus toitainete kasutamise alusel

13. Biokeemilised dimensioonid III: energia
1 kcal = 4.18 kJ
ATP kJ/mol

14. Molekulide vahelised sidemed bioloogilistes süsteemides
Kovalentne keemiline side
Mittekovalentne keemiline side ehk nõrgad interaktsioonid
Kovalentsete sidemete tugevus kJ/mol
Üksikside Kaksikside
O-H C=O
H-H C=N
P-O C=C
C-H P=O
N-H
C-O Kolmikside
C-C
S-H C C
C-N N N
S-S
Mittekovalentsed
Sidemed
4…40 kJ/mol

15. Miks baseerub elu süsinikul?
C on võimeline moodustama tohutu hulga erinevaid ühendeid
Moodustab kuni 4 stabiilset kovalentset sidet ja pikki C-C ahelaid
B, C, N, Si ja P- ainsad elemendid, mis on võimelised moodustama
kovalentselt seotud ahelaid ja moodustama rohkem kui 3 sidet
C-C side 350 kJ/mol
N-N side 170 kJ/mol (kolmikside 950 kJ/mol)
Si-Si side 175 kJ/mol, Si-O side 370 kJ/mol
Heteronukleaarsed C-O, C-N, P-O sidemed reaktsioonivõimelisemad kui C-C side
Praktiliselt ainukesed homonukleaarsed sidemed peale C-C on eluslooduses S-S
Inimorganismi elementaarkoosseis (kuivkaalu protsendid)
C Vähesel hulgal N
O B F Si
H V Cr Mn
Ca Fe Co Cu
P Zn Se Mo
K Sn I S Cl Na Mg
Bioloogiliste süsteemide elementaarkoosseis on oluliselt erinev maakoorest
47% O, 28% Si, 7.9% Al, 4.5% Fe, 3.5% Ca

16. Keemilise evolutsiooni staadium
Redutseeriv vs oksüdeeriv atmosfäär
Keemilise evolutsiooni eksperimentaalne
analüüs 1953 a. Miller ja Urey
H20, CH4, NH3, H2 j
Glütsiin, Alaniin, Glutamiinhape,
Asparagiinhape
Sipelghape, äädikhape, piimhape,
karbamiid, N-metüülkarbamiid
Ürgpuljong?
-isoleeritud loigud
-katalüsaatorid
-külm algus (hüdrolüüs
vs. kondensatsioon)

17. Isereplitseeruva süsteemi teke
RNA maailma mudel
1. Elu võis baseeruda algul isereplitseeruval RNA-l?
2. Replitseeruva süsteemi evolutsioon valkude kaasamisega?
3. DNA kui geneetilise informatsiooni kandja kaasamine
Kompartmentalisatsioon
1. Vajalik kui vahend soodsa keemilise keskkonna säilitaja
2. Transpordisüsteemi vajalikkus
3. Inside outside first?
Metaboolsete radade, fotosünteesi ja hingamise areng
Energeetiliste resursside piiratuse tingimustes tekkis fotosüntees
Fotosünteesi tagajärjel akumuleerus kõrvalproduktina hapnik
Oksüdatiivse metabolismi (respiratoorsete mehhanismide)arenemine
Hulkraksete organismide teke ca 700 milj. a. tagasi

18. Biokeemilised dimensioonid III: aeg
piko
nano
mikro
milli

19. E. coli rakkude keemiline koostis
Vesi >70%
Valgud 15%
Nukleiinhapped %
Polüsahhariidid %
Lipiidid 2%
Anorg. ioonid 1%
Metaboliidid <1%

20. Bioloogilistes süsteemides on polümeerid olulisel kohal
Bioloogilised makromolekulid jaotatakse 4 (3) klassi
Valgud- aminohapetest koosnevad polümeerid Funktsioonid mitmekesised, katalüüs, struktuur, regulatsioon, transport jm.
Nukleiinhapped- polümeer, mis koosneb suhkrust, fosfaadist ja lämmastikalustest
Eelkõige informatsiooni säilitamise ja ülekande funktsioon
Polüsahhariidid- monosahhariididest koosnevad polümeerid. Energeetiline ja struktuurne funktsioon
Lipiidid- heterogeenne klass vees mittelahustuvaid ühendeid Energeetiline, struktuurne roll. Ei ole tõelised makromolekulid.

21. Valgud- aminohapete polümeerid

22. Nukleiinhapped- nukleotiididest koosnevad polümeerid

23. Polüsahhariidid- lihtsuhkrute polümeerid

24. Lipiidid- orgaanilistes solventides lahustuvad bioloogilised ühendid

25. Biokeemia ja orgaaniline keemia
Orgaaniline keemia- ajalooliselt elusa looduse keemia
Kõik protsessid elusas looduses alluvad keemia ja füüsika seaduspärasustele
Bioloogiliste makromolekulide keemilised omadused on funktsionaalrühmade omadused
Biokeemilised reaktsioonid toimuvad vesikeskkonnas ja katalüsaatorite abil

26. Biokeemias on kasutusel limiteeritud arv funktsionaalrühmi

27. Biokeemias on kasutusel limiteeritud arv funktsionaalrühmi I

28. Funktsionaalrühmad II

29. Funktsionaalrühmad III

30. Funktsionaalrühmad III

31. Funktsionaalrühmad IV

32. KOJU
Leidke biokeemia õpikust või võrgust 20 nn. hariliku aminohappe struktuurid
Milline funktsionaalrühm esineb kõigis aminohapetes
Millises aminohappes puudub primaarne aminorühm
Analüüsige kõigi aminohappe kõrvalahelates olevaid funktsionaalrühmi
2. Leidke biokeemia õpikutest ATP, CTP, GTP ja UTP struktuurid
1. Analüüsige, millised neist molekulidest on puriini ja millised pürimidiini
derivaadid
2. Leidke, milliseid asendajaid (funktsionaalrühmi) sisaldavad vastavate
ühendite kooseisu kuuluvad lämmastikalused
3. Millises tsüklilises vormis on nende ühendite koosseisu kuuluv suhkrujääk
4. Identifitseerige GTP molekulis fosfoanhüdriid- ja fosfoestersidemed
3. Eeldame, et E.coli rakk on silindrikujuline 2x1mm mõõtmetega.
Paljude valkude tüüpiline hulk on 2 molekuli raku kohta. Milline on sellisel juhul vastava valgu molaarne kontsentratsioon?
Glükoosi harilik kontsentratsioon bakteri rakus on 1 mM. Mitu molekuli glükoosi on ühes bakteri rakus?
Kui E. coli kromosomaalne DNA paigutada sirgelt, on DNA molekuli pikkus 1,6 mm ja läbimõõt 20 ongströmi. Millise fraktsiooni raku ruumalast moodustab kromosoom?