Ja positiivista asiaa biomolekyylien ryhmistä

'
Biomolekyylien positiivisesti varautuneista ryhmistä...

Ammoniumsuolat (protonoidut amiinit):
- happovakio alkyyliamiineissa yleensä 9-11
- fysiologinen pH: protonoitunut aminoryhmä: ??
-> rakenteeseen positiivinen varaus
1. primaarinen ammoniumryhmä
2. sekundaarinen ammoniumryhmä
3. tertiäärinen ammoniumryhmä

Tarkenna ja käy läpi amidit: asetamidi, N-metyylipropaaniamidi, urea ja amidien ja aminien ero!

Käytännön sovellutus:
- nukleotidiemästen protonoituneen muodon happovakio-arvo hyvin matala
-> eivät protonoidu fysiologisella pH-alueella ??
-> sähköinen neutraalisuus
-> ei emästen keskinäistä repulsiota
-> nukleiinihappojen juosteiden spesifinen pariutuminen mahdollista

Käsitteitä

alkyyliamiinit
amidi
amiini
ammoniumsuolat
fysiologinen pH
primaarinen ammoniumryhmä
protonoidut amiinit
sekundaarinen ammoniumryhmä
tertiäärinen ammoniumryhmä

Happamia (ryhmiä) sanoi kettu

'
Nyt on niin negatiivista asiaa että ;)

Siis lätinää biomolekyylien negatiivisesti varautuneista ryhmistä

1. karboksyylihapot:
- happovakio<5
-> pH 7,4: vapaat karboksyyliryhmät melkein kokonaan anionimuodossa
-> negatiivinen varaus rakenteeseen
- käytännön sovellutus: happamien aminohappotähteiden sivuketjujen karboksyyliryhmät
-> useiden proteiinien negatiivinen varaus

2. fosforihapon esterit (orgaaniset fosfaattiryhmät):
- ensimmäinen happovakioarvo melko alhainen ??
-> käytännön sovellutus: sokerifosfaattien ja nukleiinihappojen negatiivinen varaus

Käsitteitä

aminohappotähde
anioni
fosforihappo
happovakio
karboksyylihappo
karboksyyliryhmä
nukleiinihappo
orgaaninen fosfaattiryhmä
sokerifosfaatti

Happovakiosta, protoninsiirtoreaktiosta, happo-emäsindikaattoreista

'
Pooliset ryhmät:
- jotkut toimivat happona/emäksenä (protonin luovutus/vastaanotto)
- biomolekyylien sähkövarausmuutoksilla iso vaikutus kemiallisiin ominaisuuksiin
* ionimuodossa biomolekyylit usein paljon hydrofiilisempia
- hapon (A, esim. karboksyyliryhmä -COOH) ja emäksen (B, esim. aminoryhmä -NH2) välinen

Protoninsiirtoreaktio:
- neutraalit HA+B <-> A- + HB+ negatiivisesti&positiivisesti varautuneet
- yleensä yhden varausasteen muutos
- protonin luovutus
-> ioneja yhdistänyt elektronipari jää hapolle
-> happo (A-) negatiivis-, emäs (B+) positiivisvarauksellinen
- A- ja B-ryhmiä molekyylillä yksi tai useampia
- happovakio:
* emästen voimakkuus ilmoitetaan happovakiolla, sillä kaikki happo- ja emästasapainot kuvataan sillä
* orgaaniset organismit: protoninsiirtoreaktioiden toinen osapuoli usein h2o
* jos vesi toimii protoninsiirtoreaktiossa emäksenä B = H2O -> HB+ = oksoniumioni H3O+
= oksoniumionikonsentraatio (lyhyesti vetyionikonsentraatio lyhennetystä merkinnästä johtuen, siis emäkset (B) voi jättää tässä merkitsemättä)

Happo-emäsindikaattorit:
- vapaa happo ja siitä syntyvä anioni keskenään eri värisiä
- perustuu indikaattorien värimuutoksiin
- suurempien pH-muutosten mittaus
- käytetyt indikaattorit:
1. metyylioranssi
2. metyylipunainen
3. bromitymolisininen
4. fenolipunainen
5. fenoliftaleiini
- indikaattoreilla eri happovakiot
-> indikaattori valitaan mitattavan liuoksen pH:n perusteella
- esim. pH-muutos pH 4-6: metyylipunainen (pKa: 5,1)

Opettele happovakion ja protoninsiirtoreaktion tasapainovakion kaavat!

Käy läpi hapon dissosioituminen ja Hendersonin ja Hasselblachin yhtälöt!

Laske gallen ph-laskut.

Käsitteitä

anioni
dissosiaatio (ionipari -> ioneiksi)
happo-emäsindikaattorit (happamia yhdisteitä)
happovakio (aineen taipumus protonin luovutukseen)
ionisoituminen
oksoniumioni (H3O+)
oksoniumionikonsentraatio
protoni
protoninsiirtoreaktio
puskurointi
tasapainokonsentraatio
tasapainovakio (K)
vakiokonsentraatio

Vielä lisää solun orgaanisista aineksista

'
Elikkä nukleiinihapoista... Tuntuu aika tutulta asialta eli hyvin muistuu mieleen, olen tainnut lukiossa opetella nämä tosi hyvin!

Nukleiinihappo:
- esim. pentoosisokerit (esim. β-D-riboosi, β-D-2-riboosi) Okei, tämä vaatii vähän tarkennusta!
- muodostuu nukleotidi-ketjusta:
* nukleotidin 5'-hiilen fosfaattiryhmä sitoutuu seuraavan nukleotidin 3'-hiilen hydroksyyliryhmään (esterisidos)
* nukleotidin nimi emäsosan mukaan
* nukleotidin pentoosin nimi:
a. DNA:ssa: D-deoksiriboosi
b. RNA:ssa: D-riboosi
* nukleotidin muoto: pentoosi (=fosfaattiryhmä+emäs):
a. 5-hiilessä fosfaattiryhmä
1. deoksiriboosifosfaatti (DNA)
2. riboosifosfaatti (RNA)
b. 1-hiilessä
1. pyrimidiiniemäs
** sytosiini, C (DNA, RNA)
** tymiini, T (DNA)
** urasiili, U (RNA)
2. tai puriiniemäs
** adeniini, A (DNA, RNA):
*** mm. adeniini+riboosi+3x fosforihappotähde=ATP=adenosiinitrifosfaatti, lipidien ja sokerien hapetuksessa syntyvä, tehtävänä energiantuotto
*** mm. adeniini+riboosi+1x syklinoitunut fosforihappotähde=cAMP=syklinen adenosiinitrifosfaatti, signaalimolekyyli joka mm. välittää solun entsyymeille tiedon solukalvoreseptorien aktivaatiosta
** guaniini, G (DNA, RNA)

Käy huolellisemmin läpi nukleotidien ja nukleiinihappojen esimerkkitikkukaavat!

DNA:sta...

- huonosti liukenevat emäkset
- hydrofiiliset fosfaattiryhmät
-> stabiili rakenne

- 2 nukleotidiketjua kierteillä:
* sitoutuminen: A-T, C-G
* puriiniemäs-(vetysidos)-pyrimidiiniemäs
* kodoni = aminohapon määräävä DNA:n emäskolmikko
(jotkin eri kodonit voivat tuottaa saman aminohapon, esim. lysiini TTT tai TTC!)

RNA:sta...

- yksi nukleotidiketju:
1. lähetti-RNA
2. siirtäjä-RNA
3. ribosomaalinen RNA

Proteiinisynteesistä...

- tuman DNA
-> transkriptio: lähetti-RNA:n synty komplementaarisena DNA:n nukleotidiketjulle
-> solulima
-> translaatio: siirtäjä-RNA (aminohappo kerrallaan) proteiiniketjuun
-> ribosomaalinen RNA katalysaattorina peptidisidosten muodostumiselle (translaation yhteydessä)
- vasteparit:
* A-U
* C-G
* G-C
* T-A
- eksoni = proteiinisynteesissä DNA -> RNA kopioituva osa
- introni = osa joka ei kopioidu proteiinisynteesissä DNA -> RNA (tietyt eläinsolun proteiinit)
- polypeptidiketjun lopetuskodonit: ATT, ATC, ACT

Käsitteitä

adeniini (puriini)
aminohapposekvenssi (proteiinin osanen)
AMP (adesoniinmonofosfaatti)
cAMP (syklinen AMP)
ATP (adenosiinitrifosfaatti)
deoksiribonukleiinihappo (DNA)
deoksiriboosifosfaatti
eksoni (proteiinisynteesissä DNA -> RNA kopioituva osa)
entsyymi
esterisidos (kahden nukleotidin välinen, fosfaattiryhmä-hydroksyyliryhmä)
fosfaattiryhmä
fosforihappotähteet ("nukleiinihappojen muod. fosforih.täht., sokerista, emäsyhdisteestä") ?
guaniini (puriini)
hapetus
hydroksyyliryhmä
introni (osa joka ei kopioidu DNA -> RNA)
kodoni (DNA:n emäskolmikko, määrää aminohapon)
kromosomi
nukleiinihappo
nukleotidi
pentoosi (hiilihydraatti, monosakkarideja, 5xhiili)
proteiinisynteesi
puriiniemäs (pentoosissa)
pyrimidiiniemäs (pentoosissa)
ribonukleiinihappo (RNA)
riboosifosfaatti
signaalimolekyyli (solunsisäinen viestiaine, esim. cAMP)
solukalvoreseptori
sytosiini (pyrimidiini)
transkriptio (lähetti-RNA:n synty proteiinisynteesissä) selvitä yksityiskodat!
translaatio (proteiinisynteesissä) selvitä yksityiskodat!
tymiini (pyrimidiini)
urasiili (pyrimidiini)

Voihan pentoosi sentään! Selvitä pentoosi vielä tarkemmin sen lisäksi että se on biomolekyyleihin kuuluva viisihiilinen hiilihydraatti... Ja esteri- sekä vetysidokset.

Lisää biomolekyyleistä

'
Siis aminohapoista...
(vähän protskuistakin)

Aminohappo:
- muoto: amino+karboksyyliryhmä
- tärkeät polypeptidit: yksi- ja kolmikirjainlyhentein (esim. alaniini, Ala, A)
- 20 α-aminohappoa mukana proteiinisynteesissä
- kaikkiaan kymmeniä-satoja, kaikki L-aminohappoja (paitsi glysiini)
- tosi pieniä yhdisteitä molekyylipainoltaan (150-200g/mol)!
- vapaina verenkierrossa
- vapaina soluissa
* reseptoriproteiinit solukalvossa
- peptidisidoksiset aminohappotähteet proteiineissa (esim. insuliini):
* aminohappo jossa vapaa aminoryhmä = N-pää = aminopää
-> ah:n karboksyyliryhmä liittyy seuraavan ah:n aminoryhmään
(h2o:ta poistuu)
-> dipeptidi
-> 3. ah mukaan
-> tripeptidi
-> 4. ah mukaan, jne. useisiin satoihin
-> polypeptidi
-> sekundaariset ja tertiaariset rakenteet
-> joissakin rikkisiltoja
-> viimeinen karboksyyliryhmä jää vapaaksi = C-pää = karboksyylipää
- ryhmittely sivuketjun mukaan:
1. happamat
2. emäksiset
3. varauksettomat hydrofiiliset
4. hydrofobiset
5. rikkiä sisältävät

Selvitä mitä aminohappoja on reseptoriproteiinien solukalvon läpi menevissä osissa?

Käsitteitä

α-aminohappo
alaniini (hydrofobinen)
aminohappotähteet (proteiinissa)
aminopää (N-pää)
aminoryhmä
argiini (emäksinen)
asparagiini (varaukseton hydrofiilinen)
asparagiinihappo (hapan)
C-pää (karboksyylipää)
dipeptidi
fenyylialaniini (hydrofobinen)
glutamiini (varaukseton hydrofiilinen)
glutamiinihappo (hapan)
glysiini (varaukseton hydrofiilinen)
histidiini (emäksinen)
insuliini
isoleusiini (hydrofobinen)
karboksyylipää (C-pää)
karboksyyliryhmä
kysteiini (rikkipitoinen)
L-aminohappo
leusiini (hydrofobinen)
lysiini (emäksinen)
metioniini (rikkipitoinen)
N-pää (aminopää)
peptidisidos
polypeptidi
proliini (hydrofobinen)
proteiinisynteesi
reseptoriproteiini (reseptori)
rikkisilta (kovalenttiset sidokset proteiineissa)
sekundaarinen rakenne (proteiini)
seriini (varaukseton hydrofiilinen)
tertiaarinen rakenne (proteiini)
treoniini (varaukseton hydrofiilinen)
tripeptidi
tryptofaani (hydrofobinen)
tyrosiini (hydrofobinen)
valiini (hydrofobinen)

Solun orgaaniset aineet

'
Ihmiselimistön massasta 96%: O, C, H, N.

Biomolekyylit = solun orgaaniset aineet:
1. hiilihydraatit
- koostuvat: C, H, O
- rakentuneet sokeriyksiköistä
- ryhmittely:
a. monosakkaridit mm.
1. trioosit esim. glyseraldehyd, C:tä 3 kpl
2. pentoosit (rengasmuodot biol.nesteissä vallitsevia, myös suoraketjuisia -> tasapainotila) esim. riboosi, C:tä 5 kpl
3. heksoosit (rengasmuodot biol.nesteissä vallitsevia, myös suoraketjuisia -> tasapainotila) esim. glukoosi (solujen energialähteenä: hapettuessa -> hiilidioksidi+vesi+ATP jota solut hyödyntävät), fruktoosi, mannoosi, galaktoosi), C:tä 6 kpl
b. disakkaridit
c. polysakkaridit

2. lipidit eli rasvat:
a. triglyseridit eli "varsinaiset rasvat"
- poolittomia
- usein estereitä (energiavarastot rasvasoluissa)
- membraanilipidit eli kalvolipidit, amfipaattisia (kaksoiskalvot) ks. alempana lisää!
* karboksyylihapot (usein hydrofobinen hiiliketju+hydrofiilinen karboksyyliryhmä)
* tyydyttyneet rasvahapot (C=C):
** palmitiinihappo: 16xhiili
** voihappo: 4xhiili
** steariinihappo: 18xhiili
* tyydyttymättömät rasvahapot (kasvikset, kala, vaihtolämpöiset, min. 1 kpl C=C
** öljyhappo: 1 C=C
** linoleenihappo: 2 C=C
** arakinodihappo: 4 C=C
** vie tyydyttymätöntä enemmän tilaa solussa
b. sterolit ja muut steroidit
- toisiinsa liittyneet hiilirenkaat
- mm. kolesteroli (toimii solukalvoilla, kuuluu myös luokkaan kalvolipidit!)
- sappisuolat
- steroidihormonit (mm. sukupuoli-, muut elintoimintoja säätelevät hormonit)
c. fosfolipidit
d. karotenoidit

3. aminohapot ja proteiinit (valkuaisaineet):
a. aminohapot:
1. aromaattiset
2. alkoholit
3. kaksoishapot
4. typpipitoiset
5. rikkipitoiset
6. muut
- amino-&karboksyyliryhmä
b. proteiinit:
- peptidisidosteinen aminohappoketju(t)
- solunrakennus, -toiminnot
- elimistön typpi-, neste-, happo-, emäs-, kalium-natrium-tasojen ylläpito
- immuunipuolustus
- toimii transkriptiotekijänä
- ja entsyyminä

4. nukleotidit ja nukleiinihapot:
a. nukleotidit:
- monomeeri
- muodostaa nukleiinihapot
- fosfaatti+sokeri+emäs
b. nukleiinihapot:
- DNA
- RNA

Taas vähän hiilestä, tai oikeastaan hiiliatomeista:
- pienikokoisia
- sitomisluku 4 mahdollistaa useat erilaiset yhdisteet
- C yhdessä seuraavien: O, N, P, S, H pystyy muodostamaan kovalenttisia sidoksia (kestäviä!)
- usein katenoitunut tai rengasmainen yhdiste
- heteroatomien kanssa funktionaalisia ryhmiä
-> hiiliyhdisteet solujen rakenteen ja toiminnan kannalta tärkeitä!
- solujen entsyymit pystyvät purkamaan sidokset

Hiilareista...

Hydroksyyliryhmä:
Selvitettävä ja tarkennettava tämä kohta!

Disakkaridi = kahden heksoosin ketju (esim. laktoosi, sakkaroosi)
Polysakkaridi = jopa yli 1000 heksoosin ketju (esim. kasvitärkkelys, eläinglykogeeni)

Di- ja polysakkarideissa glykosidisidos (esim. sakkaroosi, glykogeeni)

Sokerit: heksosamiinit (reaktio aminoryhmän kanssa)
Proteiinit: glykoproteiinit
Lipidit: glykolipidit
-> esim. solukalvon komponentit -> veriryhmän ominaisuuksien säätely
Lue tarkemmin, opettele piirtämään esimerkkidisakkaridit!

Orgaaniset nesteet:
- D-glukoosi yleisin
- polaroidun valon värähtelytason kiertyminen erilaista eri monosakkarideilla
-> polarisaatiotason kiertymiseen perustuva sokerianalytiikka
-> käytännön sovellutus: virtsanäytteen sokeripitoisuuden arviointi

Enemmän rasvoista...

Triglyserideihin kuuluvat membraanilipidit eli kalvolipidit
(solukalvon rasva-aineet):
1. glyserofosfolipidit:
- esim. etanoliamiini
a. hydrofobinen osa: karboksyylihappojen korvaamat glyserolin kaksi hydroksyyliryhmää
b. poolinen osa: kolmanteen hydroksyyliryhmään liittynyt fosforihappo, johon liittynyt poolinen aminoalkoholi
2. sfingolipidit:
- yleisrakenne muistuttaa glyserofosfolipidejä mutta
* toinen hiiliketju kiinteä osa runkomolekyyliä (sfingosiinia)
* karboksyylihappo kiinnittynyt amidisidoksella toiseen hiiliketjuun
* glykolipideissä poolinen osa: fosfaatti+aminoalkoholi (tai sokerirakenteita)
- solukalvo muodostuu
* kahdesta kerroksesta glyserofosfo- ja sfingolipidejä
* hydrofobiset päät solukalvossa
* hydrofiiliset kalvon pinnalla
Selvitä nämä tarkasti!

Sekä steroideihin että membraanilipideihin kuuluva kolesteroli:
- 4-renkainen (A-D) + A-renkaan poolinen hydroksyyliryhmä + D-renkaan sivuketju
- säätelee solukalvojen fysikaalisia ominaisuuksia
- steroidihormonien synteesin lähtöaine (renkaiden ja sivuketjun modifikaatiot synteesissä)
Selvitä kolesterolin rakenne ja toiminta tarkasti!

Steroleihin ja steroideihin kuuluvat prostaglandiinit: Tarkista ryhmä johon kuuluu?
- E- ja F-muodot (PGE ja PGF)
- syntetisoituu kalvolipidien arakidonihaposta
- hormonien tapaiset vaikuttajat:
* sileässä lihaksistossa
* verisolujen aggregaatiossa
* tulehdusreaktiossa
- PGE- ja PGF-yhdisteet:
* supistavat kohdun lihaksistoa
-> käytetään myös aborttien ja synnytysten käynnistyksessä
- prostaglandiinien synteesin kiihtyminen
-> kuume ja kipu
-> asetyylisalisyylihapon, ym. kuume-/kipulääkkeet: prostaglandiinisynteesin esto

Fosfolipidit
?

Karotenoidit
?

Opettele piirtämään voihapon kemiallinen rakenne!

Käsitteitä

1-hiili (karbonyylihiili C=O; 2-hiili = sitä seuraava eli anomeerihiili)
5-hiili (5. hiili laskien karbonyylihiilestä aloittaen)
α-linoleenihappo
aggregaatio (~verisolujen aggregaatio = verihyytymän muodostuminen)
amfipaattinen (kuten kalvolipidi)
amidisidos
aminoalkoholi
aminohappoketju
anomeerihiili (hiilihydraattien rakenteet: karbonyyliryhmän (C=O) hiilestä katsoen seuraava hiili, käytännössä 2-hiili; anomeerit yleisesti kemiassa rinnakkaisia molekyylimuotoja, eroavat toisistaan vain geometrisen rakenteen osalta (esim. hydroksyyli-ryhmä saattaa sijaita molekyylirenkaan tasosta katsoen eri puolella; heksooseissa suoraketjuisen muodon karbonyylihiili liittyy hapen välityksellä 5-hiileen -> karbonyylihiiltä kutsutaan tämän jälkeen anomeerihiileksi, ja karbonyyliryhmä muuttunut hydroksyyliryhmäksi)
arakidonihappo
asetyylisalisyylihappo (kuume- ja kipulääke)
ATP
avaruusisomeria (avaruudellinen sijoittautuminen?)
biomolekyyli (solun orgaaninen aine)
dekstro
disakkaridit (esim. kahden heksoosin ketju)
DNA
D-glukoosi (D-sokeri, d=dekstro; D-glyseraldehydi kääntää polaroidun valon värähtelytasoa oikealle, siitä nimitys; tarkennettava??)
emästaso
entsyymi
esteri
etanoliamiini
fruktoosi
fosfaattiosa
fosfolipidit
funktionaalinen ryhmä
galaktoosi
glukoosi
glykoproteiini
glykolipidi
glykosidisidos (di- ja polysakkarideissa)
glyseraldehyd
glyserofosfolipidi
heksoosit
heteroatomi
hydrofiilinen osa <> hydrofobinen osa (karboksyylihapot)
hydroksyyliryhmä (emäsryhmä, O-H)
immuunipuolustus
kaksoishapot
kalium-natriumtaso
karboksyylihapot
karboksyyliryhmä
karbonyylihiili (1-hiili, C=O)
karbonyyliryhmä (C=O)
karotenoidit
katenaatio (pitkän hiiliketjun muodostuminen)
kolesteroli
kovalenttinen sidos
L-glukoosi
linolihappo
lipidit
mannoosi
membraanilipidi (kalvolipidi)
monomeeri
monosakkaridit (esim. glukoosi, vrt. disakkaridi, kahden heksoosin ketju; kun kaksi monosakkaridimolekyyliä liittyy yhteen, muodostuu disakkaridi, esim. sakkaroosi (tavallinen sokeri); jos kolme tai useampia molekyylejä liittyy yhteen, muodostuu polysakkaridejä, esim. selluloosa (esim. puu) tai tärkkelys (esim. vilja tai peruna)
nukleiinihapot
nukleotidit
PGE
PGF
pentoosit
peptidisidos
polysakkaridit (jopa tuhansien heksoosien ketju)
poolinen hydroksyyliryhmä (kolesteroli)
prostaglandiinit
proteiinit (valkuaisaineet)
riboosi
rikkipitoiset aminohapot
RNA
sappisuolat
sfingolipidit
sfingosiini
sitomisluku
steroidit
steroli (lipidiryhmä: sterolit ja muut steroidit)
sukupuolihormonit
transkriptiotekijä (geenien säätely)
triglyseridit
trioosit
typpipitoiset aminohapot