9. Lipidy a biologické membrány
-
Upload
truongxuyen -
Category
Documents
-
view
244 -
download
7
Transcript of 9. Lipidy a biologické membrány
Struktura a funkce biomakromolekulKBC/BPOL
9. Lipidy a biologické membrány Ivo Frébort
Jádro buňky
Golgiho aparát
Buněčné membrány
Funkce buněčných membrán
Bariéry vůči toxickým látkám Pomáhají akumulovat nutrienty Přenos energie Zprostředkovávají pohyb buňky Buněčná reprodukce Modulace přenosu signálu Zprostředkovávají mezibuněčné interakce
Fůze buněčných membrán – sekrece a endocytosa
Vývoj poznatků o buněčné membráně1. Davson & Danielli, 19432. Singer & Nicholson, 19723. 2004
Spontánně formované lipidové struktury
Pouze velmi málo lipidů existuje jako monomery Na fázovém rozhraní jsou nepolární konce lipidů
orientovány směrem od vodné fáze V micelách jsou nepolární konce ukryty ve středu
sférické struktury Micely se rozpadají v nepolárních rozpouštědlech Stabilní útvary – lipidové dvojvrstvy
Spontánně formované lipidové struktury
Lipidové složky biomembrán
Fosfolipidy- deriváty glycerol-3-fosfátu- polární konec – derivát alkoholu- dvě mastné kyseliny
Sfingolipidy- deriváty sfingosinu- jedna mastná kyselina
Cholesterol- eukaryotní membrány- rigidní steroidní kruh
Glykolipidy
- hlavní složky fosfolipidů, sfingolipidů a glykolipidů- obsahují polární konec a dlouhý uhlovodíkový řetězec
• Two components - long hydrocarbon chain - carboxylic acid group
Nasycené – flexibilní strukturyk. palmitová (C16), stearová (C18)
Nenasycené – zalomené strukturyk. olejová (C18)
Mastné kyseliny
FosfolipidyHlavní složka biologických membrán
Např. fosfatidylcholine (lecithin)
Fosfatidylcholin
Fosfatidylserin
Fosfatidylethanolamin
Fosfolipidy
Sfingolipidyfosfolipidy odvozené od sfingosinu
Sfingomyelin – jediný fosfolipid v membránách, který není derivátem glycerolu
glycerolGal
deriváty diacylglycerolu
glykosphingolipidy
Galsphingosin
ceramid
galactocerebrosid GM1 gangliosid
Glykolipidy
Cholesterol
Membrána eukaryotních buněk – vysoká koncentrace
Cholesterol má rozhodující vliv na vlastnosti membrány, která je rigidnější a méně propustná pro molekuly vody
Umístění cholesterolu v lipidové dvojvrstvě
Lipidové dvojvrstvy
Detergenty používané k rozpouštění komponent biologických membrán
Model fluidní mozaiky
Fosfolipidová dvojvrstva je fluidní matrix Dvojvrstva je chápána jako dvojrozměrný solvent Lipidy a proteiny mohou vykazovat rotační a
laterální pohyb - demonstrováno fluorescenčně značenými protilátkami (proteiny) a EPR a NMR (lipidy)
Dva druhy proteinů: - periferální proteiny (ukotvené) - integrální proteiny (transmembránové)
Laterální pohyb Rotace
Pohyb komponent biologických membrán
Asymetrie biologických membrán
Laterální asymetrie- shlukování proteinů nebo lipidů na povrchu membrány
Transversální asymetrie- rozdílná stuktura proteinů a lipidů na opačných stranách membrány
Laterální asymetrie
PCSMPEPSSacharid
- Složení jednotlivých stran dvojvrstvy je velmi odlišné
- Vlastnosti lipidů ovlivňují vlastnosti membrány
Povrch buňky
Cytosol
Transversální asymetrie lipidů
Transversální asymetrie lipidových složek biomembrán
Flipasy
Lipidy mohou být translokovány z jedné vrstvy do druhé pomocí flipas
Flipasy pasivní (nevyžadují energii)
Flipasy aktivní (ATP)
Aktivní flipasy mohou vytvářet asymetrické membrány
Působení flipasy
Lipidy ukotvené proteiny
Typy ukotvení – - amid-myristoyl– - thioester-acyl mastné kyseliny– - thioether-prenyl– - glykosyl-fosfatidylinositol
Lipidové kotvy modulují signální komplexy
Amid-myristoyl ukotvené proteiny
Kyselina myristová, vazba přes N-koncový Gly- cAMP-dependentní protein kinasa- pp60src tyrosinkinasa- kalcineurin B- α-podjednotka G proteinů- gag protein HIV-1
Thioester-acyl mastné kyseliny
Širší spektrum lipidů - myristát, palmitát, stearát, oleát
Aminokyseliny - Cys, Ser, Thr - G-protein receptory- plášťové glykoproteiny některých virů- transferin receptor
Ukotvení amid-myristoyl a thioester-acyl
Ukotvení thioether-prenyl
Vazba isoprenové skupiny Cys v motivu CaaX (C=Cys, a=alifatická
aminokyselina, X=jakákoliv aminokyselina) Isoprenové skupiny: farnesyl (C15, 3x dvojná
vazba), geranyl (C20, 4x dvojná vazba) - yeast mating factor- p21ras
- jaderný lamin
Ukotvení thioether-prenyl
Modulace Ras proteinu lipidovým ukotvením
Ukotvení glykosyl-fosfatidylinositol (GPI)
Ukotvení přes C-konec proteinu
Ethanolamin vázán na oligosacharid a ten dále na inositolfosfát- povrchové antigeny- adhezní molekuly- hydrolasy buněčného povrchu
GPI ukotvené proteiny
Lipopolysacharidy u Gram-negativních baktérií
Lipopolysacharidy u Gram-negativních baktérií