Biohemija ESPB:7 3+3 Past Paper, PDF

BIOHEMIJA ЕSPB:7 3+3 Predispitne Završni ispit obaveze Aktivnost na 5 Praktični ispit 15 predavanjima Aktivnost na 10 Usmeni ispit 50 vežbama Kolokvijumi (2) 20 vežbe Uslov za izlazak na završni ispit 30% poena sa predispitnih obaveza  Uslovi za izlazak na...

BIOHEMIJA ЕSPB:7 3+3 Predispitne Završni ispit obaveze Aktivnost na 5 Praktični ispit 15 predavanjima Aktivnost na 10 Usmeni ispit 50 vežbama Kolokvijumi (2) 20 vežbe Uslov za izlazak na završni ispit 30% poena sa predispitnih obaveza  Uslovi za izlazak na završni ispit Uslovi za izlazak na praktični ispit Položen ispit iz Hemije Prijavljen ispit Uslovi za izlazak na usmeni ispit Položen praktični ispit Prijavljen ispit Izuzetak položen usmeni deo ispita preko kolokvijuma  I Biomolekuli Ugljeni hidrati Lipidi Proteini Nukleinske kiseline II Osnovni pojmovi o enzimima (struktura i funkcija) Podela enzima Katalitički mehanizam enzima Različite klase enzima III Uvod u metabolizam Bioenergetski principi Respiratorni lanac Oksidativna fosforilacija Glikoliza Fermentacije Put pentozo fosfata Oksidativna dekarboksilacija piruvata Ciklus limunske kiseline Glioksalatni ciklus Katabolizam lipida i amino kiselina Biosinteza ugljenih hidrata, lipida i amino kiselina. BIOMOLEKULI MOLEKULSKA LOGIKA ŽIVIH SISTEMA 1 živi sistemi su veoma kompleksni i visoko organizovani 2 svaki deo živog sistema ima specifičnu namenu ili funkciju 3 živi sistemi imaju sposobnost da koriste energiju iz svoje okoline i da je transformišu 4 živi sistem ima sposobnost precizne samostalne replikacije  DEFINICIJA BIOHEMIJE ZADATAK BIOHEMIJE KAO NAUKE JE DA ODREDI KAKO KOLEKCIJA NEŽIVIH MOLEKULA, NAĐENIH U ŽIVOM SISTEMU, MEĐUSOBNO INTERAGUJE DA OFORMI, ODRŽI I OBNAVLJA ŽIVO STANJE  ĆELIJU HEMIJA = izučavanje strukture i interakcije BIOHEMIJA atoma i molekula BIOLOGIJA = izučavanje strukture i interakcije ćelija i organizama  ODNOS PROSTORNIH DIMENZIJA LIMIT REZOLUCIJE LIMIT REZOLUCIJE SVETLOSNOG MIKROSKOPA SVETLOSNOG MIKROSKOPA ATOMI MOLEKULI MAKROMOLEKULI ĆELIJE C C veza Hemoglobin Eritrocit Glukoza Ribozom Bakterija 1Å 10 Å 102 Å 103 Å 104 Å 105 Å 10-10 m 10-9 m 10-8 m 10-7 m 10-6 m 10-5 m 1 nm 1 mm  ODNOS VREMENSKIH DIMENZIJA Hemijska reakcija katalizovana enzimom Odmotavanje Primarni dogadjaj heliksa DNK Deoba u vidu bakterije Savijanje Sinteza polipeptida proteina 10-12 10-9 10-6 10-3 1 103 ( ps ) ( ns ) ( s ) ( ms ) (s)  KARAKTERISTIKE ŽIVIH SISTEMA Sastav živog sistema je različit od sredine (Si, Al – C, H, O, N, S, P) U živim sistemima biomolekuli su organizovani u makromolekule Biomolekuli mogu imati više funkcija u živom sistemu  ĆELIJA HIJERARHIJA MOLEKULSKE ORGANIZACIJE ĆELIJE Nukleus ORGANELE Mitohondrije Hloroplasti Goldžijev aparat Supramolekulske Hromozomi - vodonične veze strukture Ribozomi Enzimski kompleksi - van der Waals-ove veze (MM= 106 - 109 ) Kontraktilni sistemi Mikrotubule - elektrostatičke interakcije - hidrofobne interakcije Makromolekuli Nukleinske kiseline Proteini - kovalentne veze (MM= 103 - 109 ) Polisaharidi Lipidi Nukleotidi Gradivni blokovi Aminokiseline Monosaharidi (MM= 100- 300) Masne kiseline + glicerol Metabolički Piruvat Oksalacetat intermedijeri Citrat Malat (MM= 50 - 250) Izocitrat Prekursori iz sredine CO2 H2O (MM= 18 - 44 ) NH3 REVERZIBILNA INTERAKCIJA BIOMOLEKULA OMOGUĆENA: - hemijske veze O H O 2,70 Å - vodoničnim vezama N H N 3,10 Å - elektrostatičkim interakcijama - van der Waals-ovim vezama strukturna komplementarnost molekula koji medjusobno interaguju  FUNKCIJE MAKROMOLEKULA U ŽIVIM SISTEMIMA 1 NUKLEINSKE KISELINE čuvaju i prenose genetičku informaciju 2 PROTEINI enzimi + strukturna uloga 3 POLISAHARIDI rezerve energije i gradivni elementi 4 LIPIDI struktura membrana i rezervoari energije NUKLEINSKE KISELINE + PROTEINI informacioni molekuli  PRIMORDIJALNI MOLEKULI DVADESET L-AMINOKISELINA TRI PIRIMIDINA - URACIL, CITOZIN, TIMIN DVA PURINA - ADENIN, GUANIN DVA SAHARIDA - -D-RIBOZA, -D-GLUKOZA DVA ALKOHOLA - GLICEROL, HOLIN MASNE KISELINE (1 ili više) - PALMITINSKA NASTANAK BIOMOLEKULA  NASTANAK BIOMOLEKULA Elektrode CH4 NH3 H2 O H2 O H2 CH4 HEMIJSKA EVOLUCIJA H2 NH3 Električno pražnjenje Stanley Miller-ov eksperiment Hladjenje Voda Dobijeni: CO2 CO N Zagrevanje ORGANSKI MOLEKULI ALANIN ASPARTAT GLUTAMAT GLICIN UREA CO2 CO N H2 LAKTAT ACETAT SUKCINAT  SHEMA EVOLUCIJE ŽIVIH SISTEMA STUPNJEVI EVOLUCIJE MOLEKULSKI I CELULARNI DOGADJAJI Prebiotička sinteza Sinteza esencijalnih gradivnihblokova (aminokiseline; saharidi; kofaktori; baze; nukleozidi; NMP; masne kiseline). Kondenzacija gradivnih blokova N (oligonukleotidi; oligopeptidi; lipidi). A S T Evolucija progenota prva RNK replikaza A N Svet RNK A RNK genomi (uspostavljanje razlike izmedjuK genomske i funkcionalne RNK; obrada RNK; primitivni metabolizam). M E M "Ribozomi " definišu genetički kod B (primitivne tRNK; rRNK; aa-tRNK sintetaze). R A N Svet RNP Translacioni aparat zavisan od matrice A (prva mRNK). Transkripcija i replikacija segmenata ds RNK Genoma. ULOGA FORMIRANJA MEMBRANA RNK VODA Fosfolipidmi molekuli Hidrofobni repovi Hidrofilne glave VODA  SHEMA EVOLUCIJE ŽIVIH SISTEMA RNK genomi se kopiraju u DNK Svet DNK (rNDP reduktaza; revezna transkriptaza). Celularna i organizmična PROGENOTI evolucija (DNK genom; introni u genomima spor rast; anaerobni heterotrofi). Negranati estarski vezani Granati estarski vezani lipidi (L-glicerol) lipidi (D-glicerol) Selekcija kompleksnosti; Selekcija za efikasan rast; neefikasan rast; autotrofizam; gubitak ekstra toleriše se ekstra DNK. DNK; aerobni heterotrofi. URKARIOTI EUBAKTERIJE ARHEBAKTERIJE  SHEMA EVOLUCIJE ŽIVIH SISTEMA URKARIOTI EUBAKTERIJE ARHEBAKTERIJE Oksidativna fosforilacija; fotosinteza. Mitohondrije Halofili; Metanogeni; Termoacidofili (metabolišu sumpor) JEDNOĆELIJSKI EUKARIOTI Višećeličnost Hloroplasti Izgubljeni introni; ŽIVOTINJE BILJKE nastanak operona. Zadržani introni;Zadržani introni; Zadržani neki introni u genima Heterotrofi Heterotrofi i autotrofi za tRNK i rRNK.  SADAŠNJOST 0 MULTICELULARNI ORGANIZMI 1 PRVI EUKARIOTI 2 MILIJARDE GODINA OKSIDATIVNI METABOLIZAM 3 FOTOSINTEZA PRVA ĆELIJA 4 FORMIRANJE PLANETE 4,6 ZEMLJE 5  VREMENSKA SKALA UNIVERZUMA Veliki prasak Veliki prasak sese desio desio pre pre 13-15 13-15milijardi milijardigodina godina Ako se istorija univerzuma sažme u jednu godinu dana, onda svaki mesec dana vredi nešto više od milijardu godina Veliki prasak se desio 1. sekunde 1. januara Naša galaksija se formirala u martu mesecu Prvi višećelijski organizam pojavio se u novembru mesecu Prvi dinosaurusi su se pojavili 24. decembra U 21h48 pojavio se najdirektniji čovekov predak Homo erectus Sekund pre ponoći, 31. decembra, živeo je Kristofer Kolumbo  TRI GLAVNE GRUPE ŽIVIH SISTEMA Sulfolobus Haloferax Homo Thermofilum Kukuruz Kvasac Cyanobacteria Methanobacterium Paramecium Bacillus Methanococcus Dictyostelium E. coli Euglena Trypanosoma Thermomicrobium Zajednički Giardia Aquifex predak ćelija Trichomonas OSNOVNE RAZLIKE IZMEDJU PROKARIOTA I EUKARIO PROKARIOTI EUKARIOTI Protisti, Gljive, Biljke, Organizmi Bakterije, Arhebakterije životinje Jednoćelijski, Višećelijski sa Organizacija organizma Jednoćelijski diferenciranim ćelijama Veličina ćelija 1  10 m 10  100 m Metabolizam Aerobni i anaerobni Aerobni Nukleus, Mitohondrije Organele Neke ili ih nema Endoplazmatični retikilum, Plastidi DNK Cirkularna DNK u gušćem Linearna u nukleusu u delu citoplazme hromozomima RNK se sintetiše u nukleusu a Istovremena povezana sinteza RNK i proteini proteini u citoplazmi I na jednom mestu nukleusu Slabo razvijen citoskelet, Citoskelet od proteinskih Citoplazma Nema endo ili egzocitoze filamenata Deoba ćelija Binarna fisija Mitoza ili mejoza BIOLOŠKI ZNAČAJ VODE  VODA 70% površine planete Zemlje pokriveno vodom 80% mase voća i povrća čini voda 70% organizma odraslog čoveka sastoji se od vode  VODA u trenutku oplodnje, kada spermatozoid dođe u kontakt s jajnom ćelijom, udeo vode je 95% 95% život na planeti Zemlji je evoluirao u vodi osobine vode su značajne za održavanje i funkcionisanje bioloških sistema  POREKLO VODE NA ZEMLJI Najprihvatljivija teorija da su specifični meteoriti doneli vodu na Zemlju nakon njenog formiranja. Druga teorija govori da je voda došla na Zemlju, nakon njenog formiranja, putem kometa [manje od 20 km u prečniku, formirane od leda (80%) i stena] LINEAR je prva kometa na kojoj je registrovano prisustvo vode istog izotopskog sastava kao vode na Zemlji Treća teorija pretpostavlja da je nakon formiranja Zemlje voda bila prisutna u gasovitom stanju u različitim slojevima kao omotač oko Zemlje.  BIOLOŠKI ZNAČAJ VODE STRUKTURA MOLEKULA VODE van der Waals-ov radius vodonika = 1,2 Å o 104,5 H H Dužina kovalentne veze O = 0,958 Å H O van der Waals-ov radius kiseonika = 1,4 Å van der Waals-ov omotač  BIOLOŠKI ZNAČAJ VODE MOLEKUL VODE JE POLARIZOVAN + + + + + + - - dipol + Vodoničnaveza Vodonična veza  BIOLOŠKI ZNAČAJ VODE SPECIFIČNI TOPLOTNI KAPACITET VODE cal 0.58 cal etanol TOPLOTA ISPARAVANJA 540 cal 204 cal etanol TOPLOTA FUZIJE 80 cal/gr 22 cal/gr etanol MAKSIMALNA GUSTINA VODE JE NA +40C  BIOLOŠKI ZNAČAJ VODE STRUKTURA LEDA STRUKTURA LEDA Vodonična veza Vodonična veza Vodonična veza Vodonična veza Vodonična veza Vodonična veza Vodonična veza Vodonična veza  BIOLOŠKI ZNAČAJ VODE SPECIFIČNI TOPLOTNI KAPACITET VODE cal 0.58 cal etanol TOPLOTA ISPARAVANJA 540 cal 204 cal etanol TOPLOTA FUZIJE 80 cal/gr 22 cal/gr etanol MAKSIMALNA GUSTINA VODE JE NA +40C RASTVORLJIVOST U VODI  RASTVORLJIVOST SOLI U VODI + dipol + + + + + + + + + Na Cl + + + + + + + +  RASTVORLJIVOST POLARNIH MOLEKULA U VODI H O H O H H H O H O CH2OH CH2OH H H H O HH O H H H H H H H OH H OH H H O HO OH HO O H OH H O O H H O H OH H OH H O H H H O H O H H  BIOLOŠKI ZNAČAJ VODE SPECIFIČNI TOPLOTNI KAPACITET VODE cal 0.58 cal etanol TOPLOTA ISPARAVANJA 540 cal 204 cal etanol TOPLOTA FUZIJE 80 cal/gr 22 cal/gr etanol MAKSIMALNA GUSTINA VODE JE NA +40C RASTVORLJIVOST U VODI HIDROFOBNA INTERAKCIJA RASTVORLJIVOST AMFIPATIČNIH MOLEKULA U VODI HIDROFOBNI REP HIDROFILNA GLAVA RASTVORLJIVOST AMFIPATIČNIH MOLEKULA U VODI HIDROFILNE GLAVE HIDROFOBNI REPOVI HIDROFOBNI REPOVI HIDROFILNE GLAVE RASTVORLJIVOST AMFIPATIČNIH MOLEKULA U VODI MICELA DVOSLOJ LIPIDA VODA HIDROFILNE GLAVE HIDROFOBNI REPOVI  BIOLOŠKI ZNAČAJ VODE JONIZACIJA VODE + + H H H _ + _ + _ O H O O H + OH + H H + Hidronijum jon (H3O ) Hidronijum jon + + + + H H H H H + _ + _ + _ + _ + O H O H O H O H O H H Hidronijum jon + + + + H H H H H _ + _ + _ + _ + + O H O H O H O H O H H