Kulmakuvio
cmykvaakafin
BIOLOGIAN LAITOS, SEPPO SAARELA, 2010
Solun kemia
Kulmakuvio
cmykvaakafin
BIOLOGIAN LAITOS, SEPPO SAARELA, 2010
Solun kemiallinen peruskoostumuseläinsolu
paino-%
Vesi
75-90
proteiinit
10-20
Lipidit
2
Hiilihydraatit
1
RNA/DNA
0,7/0,4
Epäorg.
1,5
Kulmakuvio
cmykvaakafin
BIOLOGIAN LAITOS, SEPPO SAARELA, 2010
Solun kemiallinen peruskoostumusbakteerisolu
paino-%
molekyylilajeja
vesi
70
1
epäorg. ionit
1
20
sokerit yms.
3
200
aminohapot ym.
0,4
100
nukleotidit
2
50
muut pienet molekyylit
2
50
makromolekyylit (prot.,nukl.hapot, hh:t)
22
5000
Kulmakuvio
cmykvaakafin
BIOLOGIAN LAITOS, SEPPO SAARELA, 2010
Vesi 1
yleisliuotin solussa
osallistuu myösreaktioihin (hydrolyysijne.)
aineenvaihdunnantuote (metabolinenvesi)
esim. 1 g rasvaa + O2 1,1 g H2O
pH onvetyionikonsentraa-tion negatiivinenlogaritmi:
pH= -log[H+]
veden ionitulo[H+]·[OH-]= 10-14
puhtaassa vedessä[H+] = [OH-] = 10-7
Kulmakuvio
cmykvaakafin
BIOLOGIAN LAITOS, SEPPO SAARELA, 2010
Vesi 2
makromolekyylienympärillä kidemäinenvesivaippa
epäorgaaniset ionithydratoituneet
lämmönsidontatehokasta
dipoliluonne
vetysillat
vetysidoksen energiaon n. 1/20kovalenttisensidoksen energiasta
Kulmakuvio
cmykvaakafin
BIOLOGIAN LAITOS, SEPPO SAARELA, 2010
Vesi 3
vesi
Oxygen is more
electronegative
than hydrogen
Varausten epätasainen jaukautuminen vesimolekyylissä. Happi- javetyatomin välillä kovalenttinen sidos. Elektroneja on enemmän happenympärillä
Elektropositiivinen alue
Kulmakuvio
cmykvaakafin
BIOLOGIAN LAITOS, SEPPO SAARELA, 2010
Vesi 4
vesi2
Hydrogen
bonds
Vetysidokset kahden vierekkäisen vesimolekyylin välillä.
Vetysilta (0.2 nm)
Kulmakuvio
cmykvaakafin
BIOLOGIAN LAITOS, SEPPO SAARELA, 2010
Vesi 5
Kun suola (NaCl)liukenee veteen, vesiasettuu ionienympärille
Happi vetääpuoleensa positiivisiaioneja (Na+) ja vetynegatiivisia (Cl-)
vesi3
Kulmakuvio
cmykvaakafin
BIOLOGIAN LAITOS, SEPPO SAARELA, 2010
Vesi 6
vesi5
Nonpolar
molecules
Water
vesi4
Hydrofobiset vuorovaikutukset. Nonpolaarinen molekyyli ei voimuodostaa vetysidosta veden kanssa.
Kulmakuvio
cmykvaakafin
BIOLOGIAN LAITOS, SEPPO SAARELA, 2010
Jää
vesi3
Water
molecule
Hydrogen
bonds
Jäässä vesimolekyylit muodostavat vetysidoksianeljän muun vesimolekyylin kanssa.
Kulmakuvio
cmykvaakafin
BIOLOGIAN LAITOS, SEPPO SAARELA, 2010
figure 2-12
Figure 2-12  Molecular Biology of the Cell (© Garland Science 2008)
1 Å = 10-10m = 0.1 nm =100 pm
Kulmakuvio
cmykvaakafin
BIOLOGIAN LAITOS, SEPPO SAARELA, 2010
Figure 2-15  Molecular Biology of the Cell (© Garland Science 2008)
figure 2-15
Kulmakuvio
cmykvaakafin
BIOLOGIAN LAITOS, SEPPO SAARELA, 2010
Figure 2-15a  Molecular Biology of the Cell (© Garland Science 2008)
figure 2-15a
Kulmakuvio
cmykvaakafin
BIOLOGIAN LAITOS, SEPPO SAARELA, 2010
Ionisidos 1
vesi6
Sodium atom
Chlorine atom
Step1: Sodium gives up its one weakly
held electron to chlorine
Kulmakuvio
cmykvaakafin
BIOLOGIAN LAITOS, SEPPO SAARELA, 2010
Ionisidos 2
vesi7
+
-
Step2: The sodium and chloride ions both have
stable outer shells that are filled with electrons
Sodium ion (Na+)
Chloride ion (Cl-)
Kulmakuvio
cmykvaakafin
BIOLOGIAN LAITOS, SEPPO SAARELA, 2010
Ionisidos 3
vesi9
Step3: The Na+ and Cl- ions are attracted to
each other because of their opposite charges
Kulmakuvio
cmykvaakafin
BIOLOGIAN LAITOS, SEPPO SAARELA, 2010
Kiteinen rakenne
vesi8
Sodium ions
(Na+)
Chloride
ions (Cl-)
Kiteisen suolan elektrostaattiset voimat pitävät ionejayhdessä.
Kulmakuvio
cmykvaakafin
BIOLOGIAN LAITOS, SEPPO SAARELA, 2010
Solun tärkeimmät alkuaineet
Muistisääntö:
C HOPKN’S CaFe, Mg Na Cl
(”see Hopkin’s Cafe, mightly good”)
Kulmakuvio
cmykvaakafin
BIOLOGIAN LAITOS, SEPPO SAARELA, 2010
Epäorgaaniset ionit
määrä erilainen solunsisällä(intrasellulaarineste)ja ulkopuolella(ekstrasellulaari-neste)
yleiset: Na+, K+, Ca2+,Mg2+, Cl-, PO33-,HCO3-, SO42-, Fe2+
kofaktoreina: Ca2+,Mn2+, Zn2+, Mo2+,Co2+, Se2+
ns. hivenaineet
Na+, K+, Ca2+ ja Mg2+tärkeitä solunärtyvyydelle
Kulmakuvio
cmykvaakafin
BIOLOGIAN LAITOS, SEPPO SAARELA, 2010
Epäorgaanisten ionien esiintyminen solunsisällä ja soluvälitilassa
mmol/l
intrasell.
ekstrasell.
Na+
10
142
K+
141
5
Ca2+
<0,5
2,5
Mg2+
29
1,5
Cl-
4
103
HCO3-
10
28
fosfaatit
33
1,3
sulfaatit
2
1
Kulmakuvio
cmykvaakafin
BIOLOGIAN LAITOS, SEPPO SAARELA, 2010
Hydroksyyli
fryhmä
C
OH
Hydroxyl group
Kulmakuvio
cmykvaakafin
BIOLOGIAN LAITOS, SEPPO SAARELA, 2010
Karbonyyli
fryhmä2
C
O
Carbonyl group
Kulmakuvio
cmykvaakafin
BIOLOGIAN LAITOS, SEPPO SAARELA, 2010
Karboksyyli
fryhmä3
OH
O
C
Carboxylgroup
Kulmakuvio
cmykvaakafin
BIOLOGIAN LAITOS, SEPPO SAARELA, 2010
Aminoryhmä
fryhmä4
N
H
H
Amino group
Kulmakuvio
cmykvaakafin
BIOLOGIAN LAITOS, SEPPO SAARELA, 2010
Orgaaniset pienmolekyylit
karkeasti 4 perusryhmää
1. sokerit
2. rasvahapot + muut lipidit
3. aminohapot
4. nukleotidit
Kulmakuvio
cmykvaakafin
BIOLOGIAN LAITOS, SEPPO SAARELA, 2010
Sokerit 1
useita kymmeniä
5C  pentoosit
6C  heksoosit
runsaasti isomeerejä
stereoisomeria (OH-ryhmät)
peilikuvaisomeria
Kulmakuvio
cmykvaakafin
BIOLOGIAN LAITOS, SEPPO SAARELA, 2010
Sokerit 2
monosakkaridi: 1sokeri
disakkaridi: 2 sokeria
esim. sakkaroosi =glukoosi + fruktoosi
muita disakkaridejämm. laktoosi,mannoosi
johdannaisia mm. C-vitamiini(askorbiinihaponpelkistynyt muoto)
Kulmakuvio
cmykvaakafin
BIOLOGIAN LAITOS, SEPPO SAARELA, 2010
Glukoosi
sokeri
Glucose
-D-glukoosi (heksoosi, aldoosi)
Kulmakuvio
cmykvaakafin
BIOLOGIAN LAITOS, SEPPO SAARELA, 2010
Riboosi
sokeri2
Ribose
Kulmakuvio
cmykvaakafin
BIOLOGIAN LAITOS, SEPPO SAARELA, 2010
Sokereja (3D-kuvina)
3d_glu
Glukoosi
3d_ribos
Riboosi
Kulmakuvio
cmykvaakafin
BIOLOGIAN LAITOS, SEPPO SAARELA, 2010
Deoksiriboosi
sokeri3
Deoxyribose
Kulmakuvio
cmykvaakafin
BIOLOGIAN LAITOS, SEPPO SAARELA, 2010
Maltoosi
sokeri4
Glucose
Glucose
Condensation synthesis of maltose
Kulmakuvio
cmykvaakafin
BIOLOGIAN LAITOS, SEPPO SAARELA, 2010
Maltoosi 2
sokeri5
1-4
glycosidic
linkage
Maltose
Kulmakuvio
cmykvaakafin
BIOLOGIAN LAITOS, SEPPO SAARELA, 2010
Disakkaridi
sokeri6
1-2
glycosidic
linkage
Sakkaroosi (glukoosi + fruktoosi)
Kulmakuvio
cmykvaakafin
BIOLOGIAN LAITOS, SEPPO SAARELA, 2010
figure 2-19
Figure 2-19  Molecular Biology of the Cell (© Garland Science 2008)
Kulmakuvio
cmykvaakafin
BIOLOGIAN LAITOS, SEPPO SAARELA, 2010
Figure 2-20  Molecular Biology of the Cell (© Garland Science 2008)
figure 2-20
Kulmakuvio
cmykvaakafin
BIOLOGIAN LAITOS, SEPPO SAARELA, 2010
Rasvahapot
sis. pitkänrasvaliukoisen(hydrofobisen)hiilivetyketjun javesiliukoisen(hydrofiilisen)karboksyylipään
 polaarisia
esim. C18steariinihappo
C18:1 oleiinihappo(sis. yhdenkaksoissidoksen)
rasvahapot + glyseroli(alkoholi)
 esteri;neutraalirasvat elitriglyseridit(varastorasva)
Kulmakuvio
cmykvaakafin
BIOLOGIAN LAITOS, SEPPO SAARELA, 2010
Rasvat
fosfolipidit:
glyseroli + 2rasvahappoa +fosfaatti/alkoholi (esim.koliini)
- erittäin voimakkaastipolaarisia molekyylejä
- solumembraanissa
vedessä:
- triglyseriditmuodostavat misellin(pisara) ø 1-200  nm
- fosfolipidit muodostavatkaksoiskalvon
muita lipidejä:kolesteroli, glykolipidit(sis. sokeriosan)
Kulmakuvio
cmykvaakafin
BIOLOGIAN LAITOS, SEPPO SAARELA, 2010
miselli
Miselli
Rasvapäät(hydrofobiset) sisälläja hydrofiilisitulospäin.
Vesimolekyyli
Vesivaippa
Triglyseridit muodostavat vedessä misellin:
Kulmakuvio
cmykvaakafin
BIOLOGIAN LAITOS, SEPPO SAARELA, 2010
Steariinihappo (C18)
rasvah
Hydrophopic region
Hydrophilic
region
Stearic acid (saturated)
Kulmakuvio
cmykvaakafin
BIOLOGIAN LAITOS, SEPPO SAARELA, 2010
Steariinihappo pakattuna
rasvah2
Packing of stearic acid
Kulmakuvio
cmykvaakafin
BIOLOGIAN LAITOS, SEPPO SAARELA, 2010
Oleiinihappo
rasvah3
Oleic acid (unsaturated)
C18:1
yksikaksois-sidos
Kulmakuvio
cmykvaakafin
BIOLOGIAN LAITOS, SEPPO SAARELA, 2010
Oleiinihappo pakattuna
rasvah4
Packing of oleic acid and stearic acid
Kulmakuvio
cmykvaakafin
BIOLOGIAN LAITOS, SEPPO SAARELA, 2010
Aminohapot 1
figure 2-23
Kulmakuvio
cmykvaakafin
BIOLOGIAN LAITOS, SEPPO SAARELA, 2010
Aminohapot 2
solussa aina:
+H3N-CH-COOH     +H3N-CH-COO-      H2N-CH-COO-
        R                               R                                 R
pH: hapan                                            emäksinen
Kahtaistaittava eli Zwitter-ioni
 
Kulmakuvio
cmykvaakafin
BIOLOGIAN LAITOS, SEPPO SAARELA, 2010
Aminohapot 3
Sivuketju R voi olla:
1. varaukseton
H2N-CH-COOH glysiini
       H
2. hapan
-CH2-COO- aspartaatti
3. emäksinen
-CH2-CH2-CH2-CH2-NH3+
lysiini
4. non-polaarinen,hydrofobinen
              CH3
         -C-H           valiini
              CH3
         -CH2-SH      rikkisillat
Kulmakuvio
cmykvaakafin
BIOLOGIAN LAITOS, SEPPO SAARELA, 2010
Nonpolaariset aminohapot(hydrofobisia)
aminoh
GLYCINE (Gly)
ALANINE (Ala)
VALINE (Val)
LEUCINE(Leu)
ISOLEUCINE
(Ile)
METHIONINE (Met)
PHENYLALANINE
(Phe)
TRYPTOPHAN (Trp)
PROLINE
(Pro)
Kulmakuvio
cmykvaakafin
BIOLOGIAN LAITOS, SEPPO SAARELA, 2010
Polaariset aminohapot(hydrofiilisia)
aminoh2
SERINE (Ser)
THREONINE
(Thr)
CYSTEINE
(Cys)
TYROSINE
(Tyr)
ASPARAGINE
(Asn)
GLUTAMINE
(Gln)
Kulmakuvio
cmykvaakafin
BIOLOGIAN LAITOS, SEPPO SAARELA, 2010
Polaarisia, varautuneitaaminohappoja (hydrofiilisia)
aminoh3
ASPARTIC ACID
(Asp)
GLUTAMIC ACID
(Glu)
LYSINE
(Lys)
ARGININE (Arg)
HISTIDINE
(His)
ACIDIC
BASIC
Kulmakuvio
cmykvaakafin
BIOLOGIAN LAITOS, SEPPO SAARELA, 2010
Aminohapot 4
aminohapoista dipeptidit, oligopeptidit, polypeptidit(proteiinit)
peptidisidos
Kulmakuvio
cmykvaakafin
BIOLOGIAN LAITOS, SEPPO SAARELA, 2010
Peptidisidos
H    H   O HH O
N - C - C - N - C - C
H    RROH
Aminoterminaali
Karboksyyliterminaali
Dipeptidi, tripeptidi jne.
Kulmakuvio
cmykvaakafin
BIOLOGIAN LAITOS, SEPPO SAARELA, 2010
Figure 2-24  Molecular Biology of the Cell (© Garland Science 2008)
figure 2-24
Kulmakuvio
cmykvaakafin
BIOLOGIAN LAITOS, SEPPO SAARELA, 2010
Figure 2-27  Molecular Biology of the Cell (© Garland Science 2008)
figure 2-27
Kulmakuvio
cmykvaakafin
BIOLOGIAN LAITOS, SEPPO SAARELA, 2010
Peptidisidoksen muodostuminen
aminoh4
Kulmakuvio
cmykvaakafin
BIOLOGIAN LAITOS, SEPPO SAARELA, 2010
Peptidi
aminoh5
Peptide
bond
Amino end
(N-terminus)
Side chains
Poly-
peptide
backbone
Kulmakuvio
cmykvaakafin
BIOLOGIAN LAITOS, SEPPO SAARELA, 2010
Nukleosidit
emäs
nukleosidi
lyhenne
adeniini
adenosiini
A
guaniini
guanosiini
G
tymiini
tymidiini
T
sytosiini
sytidiini
C
urasiili
uridiini
U
Kulmakuvio
cmykvaakafin
BIOLOGIAN LAITOS, SEPPO SAARELA, 2010
Nukleotidit 1
emäs + sokeri nukleosidi
emäs + sokeri + fosfaatti     nukleotidi
puriiniemäkset: adeniini ja guaniini
pyrimidiiniemäkset: tymiini, sytosiini ja urasiili
esim. A +      AMP = adenosiini-monofosfaatti
P
P
Kulmakuvio
cmykvaakafin
BIOLOGIAN LAITOS, SEPPO SAARELA, 2010
Nukleotidit 2
mononukleotidit
 DNA, RNA
sokeriosa: pentoosi
riboosi  RNA
deoksiriboosi  DNA
muita tehtäviä
ATP: energian siirtäjä
syklinen AMP (cAMP):solun sis. välittäjäaine
GDP: vaikuttaareseptoreihin ym.