Solun kemiallinen peruskoostumus eläinsolu. Solun kemia. Solun kemiallinen peruskoostumus bakteerisolu. Vesi 1

Transkriptio

1 Solun kemiallinen peruskoostumus eläinsolu Solun kemia paino-% Vesi proteiinit Lipidit 2 Hiilihydraatit 1 RNA/DNA 0,7/0,4 Epäorg. 1,5 Solun kemiallinen peruskoostumus bakteerisolu Vesi 1 paino-% molekyylilajeja vesi 70 1 epäorg. ionit 1 20 sokerit yms aminohapot ym. 0,4 100 nukleotidit 2 50 muut pienet molekyylit 2 50 makromolekyylit (prot., nukl.hapot, hh:t) yleisliuotin solussa osallistuu myös reaktioihin (hydrolyysi jne.) aineenvaihdunnan tuote (metabolinen vesi) esim. 1 g rasvaa + O 2 1,1 g H 2 O ph on vetyionikonsentraation negatiivinen logaritmi: ph= -log[h + ] veden ionitulo [H + ] [OH - ]= puhtaassa vedessä [H + ] = [OH - ] = 10-7

2 Vesi 2 Vesi 3 makromolekyylien ympärillä kidemäinen vesivaippa epäorgaaniset ionit hydratoituneet lämmönsidonta tehokasta dipoliluonne vetysillat vetysidoksen energia on n. 1/20 kovalenttisen sidoksen energiasta Elektropositiivinen alue Varausten epätasainen jaukautuminen vesimolekyylissä. Happi- ja vetyatomin välillä kovalenttinen sidos. Elektroneja on enemmän happen ympärillä Oxygen is more electronegative than hydrogen Vetysilta (0.2 nm) Vesi 4 Hydrogen bonds Vetysidokset kahden vierekkäisen vesimolekyylin välillä. Vesi 5 Kun suola (NaCl) liukenee veteen, vesi asettuu ionien ympärille Happi vetää puoleensa positiivisia ioneja (Na + ) ja vety negatiivisia (Cl - )

3 Vesi 6 Water molecule Jää Hydrogen bonds Water Nonpolar molecules Hydrofobiset vuorovaikutukset. Nonpolaarinen molekyyli ei voi muodostaa vetysidosta veden kanssa. Jäässä vesimolekyylit muodostavat vetysidoksia neljän muun vesimolekyylin kanssa. 1 Å = m = 0.1 nm =100 pm Figure 2-12 Molecular Biology of the Cell ( Garland Science 2008) Figure 2-15 Molecular Biology of the Cell ( Garland Science 2008)

4 Ionisidos 1 Step1: Sodium gives up its one weakly held electron to chlorine Sodium atom Chlorine atom Figure 2-15a Molecular Biology of the Cell ( Garland Science 2008) Ionisidos 2 Step2: The sodium and chloride ions both have stable outer shells that are filled with electrons Ionisidos 3 Step3: The Na + and Cl - ions are attracted to each other because of their opposite charges + - Sodium ion (Na + ) Chloride ion (Cl - )

5 Kiteinen rakenne Sodium ions (Na + ) Chloride ions (Cl - ) Solun tärkeimmät alkuaineet Muistisääntö: C HOPKN S CaFe, Mg + Na Cl ( see Hopkin s Cafe, mightly good ) Kiteisen suolan elektrostaattiset voimat pitävät ioneja yhdessä. Epäorgaaniset ionit Epäorgaanisten ionien esiintyminen solun sisällä ja soluvälitilassa mmol/l määrä erilainen solun sisällä (intrasellulaarineste) ja ulkopuolella (ekstrasellulaarineste) yleiset: Na +, K +, Ca 2+, Mg 2+, Cl -, PO 3 3-, HCO 3-, SO 4 2-, Fe 2+ kofaktoreina: Ca 2+, Mn 2+, Zn 2+, Mo 2+, Co 2+, Se 2+ ns. hivenaineet Na +, K +, Ca 2+ ja Mg 2+ tärkeitä solun ärtyvyydelle intrasell. ekstrasell. Na K Ca 2+ <0,5 2,5 Mg ,5 Cl HCO fosfaatit 33 1,3 sulfaatit 2 1

6 Hydroksyyli Karbonyyli Hydroxyl group Carbonyl group C OH C O Karboksyyli Aminoryhmä Carboxyl group O C OH Amino group H N H

7 Orgaaniset pienmolekyylit Sokerit 1 karkeasti 4 perusryhmää 1. sokerit 2. rasvahapot + muut lipidit 3. aminohapot 4. nukleotidit useita kymmeniä 5C pentoosit 6C heksoosit runsaasti isomeerejä stereoisomeria (OH-ryhmät) peilikuvaisomeria Sokerit 2 Glukoosi monosakkaridi: 1 sokeri disakkaridi: 2 sokeria esim. sakkaroosi = glukoosi + fruktoosi muita disakkaridejä mm. laktoosi, mannoosi johdannaisia mm. C- vitamiini (askorbiinihapon pelkistynyt muoto) Glucose -D-glukoosi (heksoosi, aldoosi)

8 Riboosi Sokereja (3D-kuvina) Ribose Glukoosi Riboosi Deoksiriboosi Maltoosi Deoxyribose Glucose Glucose Condensation synthesis of maltose

9 Maltoosi 2 Disakkaridi 1-4 glycosidic linkage 1-2 glycosidic linkage Maltose Sakkaroosi (glukoosi + fruktoosi) Figure 2-19 Molecular Biology of the Cell ( Garland Science 2008) Figure 2-20 Molecular Biology of the Cell ( Garland Science 2008)

10 sis. pitkän rasvaliukoisen (hydrofobisen) hiilivetyketjun ja vesiliukoisen (hydrofiilisen) karboksyylipään polaarisia Rasvahapot esim. C 18 steariinihappo C 18 :1 oleiinihappo (sis. yhden kaksoissidoksen) rasvahapot + glyseroli (alkoholi) esteri; neutraalirasvat eli triglyseridit (varastorasva) fosfolipidit: glyseroli + 2 rasvahappoa + fosfaatti/alkoholi (esim. koliini) - erittäin voimakkaasti polaarisia molekyylejä - solumembraanissa Rasvat vedessä: - triglyseridit muodostavat misellin (pisara) ø nm - fosfolipidit muodostavat kaksoiskalvon muita lipidejä: kolesteroli, glykolipidit (sis. sokeriosan) Miselli Triglyseridit muodostavat vedessä misellin: Steariinihappo (C18) Rasvapäät (hydrofobiset) sisällä ja hydrofiilisit ulospäin. Vesimolekyyli Hydrophopic region Hydrophilic region Vesivaippa Stearic acid (saturated)

11 Steariinihappo pakattuna Oleiinihappo C 18 :1 yksi kaksoissidos Packing of stearic acid Oleic acid (unsaturated) Oleiinihappo pakattuna Aminohapot 1 Packing of oleic acid and stearic acid Zwitter-ioni

12 Aminohapot 2 Nonpolaariset aminohapot (hydrofobisia) Sivuketju R voi olla: 1. varaukseton H 2 N-CH-COOH glysiini H 2. hapan -CH 2 -COO - aspartaatti 4. non-polaarinen, hydrofobinen CH 3 -C-H valiini CH 3 GLYCINE (Gly) ALANINE (Ala) VALINE (Val) LEUCINE(Leu) ISOLEUCINE (Ile) 3. emäksinen -CH 2 -CH 2 -CH 2 -CH 2 - NH 3 + lysiini -CH 2 -SH rikkisillat BIOLOGIAN METHIONINE LAITOS, SEPPO (Met) SAARELA, 2013 PHENYLALANINE (Phe) TRYPTOPHAN (Trp) PROLINE (Pro) Polaariset aminohapot (hydrofiilisia) Polaarisia, varautuneita aminohappoja (hydrofiilisia) ACIDIC BASIC SERINE (Ser) THREONINE (Thr) CYSTEINE (Cys) TYROSINE (Tyr) ASPARAGINE (Asn) GLUTAMINE (Gln) ASPARTIC ACID (Asp) GLUTAMIC ACID (Glu) LYSINE (Lys) ARGININE (Arg) HISTIDINE (His)

13 Aminohapot 3 Peptidisidoksen muodostuminen aminohapoista dipeptidit, oligopeptidit, polypeptidit (proteiinit) peptidisidos Peptidi Polypeptide backbone Side chains Amino end (N-terminus) Peptide bond Figure 2-24 Molecular Biology of the Cell ( Garland Science 2008)

14 Nukleosidit emäs nukleosidi lyhenne adeniini adenosiini A guaniini guanosiini G tymiini tymidiini T sytosiini sytidiini C Figure 2-27 Molecular Biology of the Cell ( Garland Science 2008) urasiili uridiini U Nukleotidit 1 Nukleotidit 2 emäs + sokeri nukleosidi emäs + sokeri + fosfaatti nukleotidi puriiniemäkset: adeniini ja guaniini pyrimidiiniemäkset: tymiini, sytosiini ja urasiili esim. A + P AMP = adenosiinimonofosfaatti mononukleotidit DNA, RNA sokeriosa: pentoosi riboosi RNA deoksiriboosi DNA muita tehtäviä ATP: energian siirtäjä syklinen AMP (camp): solun sis. välittäjäaine GDP: vaikuttaa reseptoreihin ym.