BCS - ttk.nyme.huttk.nyme.hu/fldi/Documents/Füzesi István/Biokémia/Lipidek, lipoidok.pdf · I....
Transcript of BCS - ttk.nyme.huttk.nyme.hu/fldi/Documents/Füzesi István/Biokémia/Lipidek, lipoidok.pdf · I....
Lipidek, lipoidok
BCS
Lipidek, lipoidok
• Lipid: sokfajta különböző vegyület-vízben
nem, apoláros oldószerekben oldódnak
• Lipid: zsírok, glicerinnek zsírsavakkal
alkotott észterei
Csoportosítás
• Elszappanosítható (lúgos hidrolízissel
történő bontás)
zsírok, viaszok
foszfogliceridek, foszfolipidek
koleszterolipidek
lipoproteinek
Csoportosítás
• Nem elszappanosítható
terpének
karotinoidok
prosztaglandinok
szteroidok
I. Zsírsavak
• Minden olyan karbonsav, ami a lipidekben előfordul.
• Emlősök és az emberi szervezet lipidjeiben kizárólag páros, 12-24
C atomszámú monokarbonsavak fordulnak elő.
• Telített vagy telítetlen, telítetlenek csak cisz-konformációban
fordulnak elő.
Tulajdonságok
• Sztearinsav • Olajsav
Olvadáspont: telített vagy telítetlen, szénlánc hosszával
(diszperziós effektus) a zsírsavak olvadáspontja nő.
Oldékonyság: a cisz-konformációjú kettős kötések miatt a
telítetlen zsírsavak oldékonysága nagyobb apoláris
oldószerekben, mint a megfelelő C atomszámú telített
zsírsavaké.
Tulajdonságok
A kettőskötések oxidációval szemben érzékenyek (pl.O2 ,H2O2). Erélyesebb oxidáció láncszakadást okozhat, karbonsav és aldehid válik szabaddá. (avasodás: telítetlen zsírsavak ilyen átalakukása)
A szervezetben a természetes antioxidánsok (E-vitamin) védik a telítetlen zsírsavakat.
Zsírsavak a szervezetben szabad állapotban kis mennyiségben vannak jelen, nagy mennyiségben a neutrális zsírokban, foszfo- és glikolipidekben találhatóak. (észterkötésben, savamidkötésben vagy éterkötésben) A linolsav és linolénsav esszenciális,az emberi szervezet nem tudja szintetizálni.
Zsírsavak gyenge savak (pKa: 5 körül).
Zsírsavak sói a szappanok. Na+ és K+ sók vízben jól oldódnak. Mg2+
és Ca2+ sók oldékonysága vízben kicsi.
Tulajdonságok
• Az alkáliszappanok vizes oldata kolloid
oldat, micellák jönnek létre.
• A szappanmolekulák amfipatikus
molekulák, az emulgeált részecske
teljes felületét beburkolják és negatív
töltésűvé teszik, hidrofób csoportjuk
oldódik a zsírszerű anyag cseppjének
belsejében: emulgeátorok. Így
stabilizálják a zsírszerű anyagok
emulzióit.
• Az erősen emulgeáló hatású,
amfipatikus vegyületek: detergensek
(anionos ha negatív töltésű a poláros
rész, kationos ha pozitív.)
II. Zsírsavszármazékok
• 1.Neutrális zsírok (Zsírok és olajok)
• Trigliceridek vagy triacilglicerolok (TG). A glicerin zsírsavakkal alkotott
észterei. Lehetnek egyszerűek (3 azonos zsírsavgyök) és vegyesek.
L-konfiguráció: szekunder alkoholos csoport balra tekint.
(Ha R1 és R3 különböző: C2 királis, ha R1 és R3 azonos C2
prokirális centrum.)
Trigliceridek vízben nem oldódnak, detergensekkel emulgeálhatók.
Lúgos hidrolízisük során a zsírsavak sói : szappanok keletkeznek
(szaponifikálás).
2. Foszfatidsav származékok
• A foszfatidsavakban az L-glicerin-3-foszforsavat
1. és 2. pozícióban zsírsavak észteresítik, a
glicerin 3. C atomján lévő primer alkoholos
csoportot foszforsav észteresíti. (pH 7.4-en a
foszforsav OH csoportja teljesen disszociált, X
lehet: H, Na,K,stb.)
• A foszfatidsav alapvegyülete az L-glicerin-3-
foszforsav, ami D-glicerin-1-foszforsavnak is
leírható, ezért vezették be a sztereospecifikus
számozást (sn).
Foszfatidsav származékok
• A glicerofoszfatidokban (röviden foszfatidokban) a foszfatidsavat
alkoholos OH csoportot tartalmazó vegyületek észteresítik. pl. kolin,
etanolamin, inozit, szerin, glicerin, foszfatidil-glicerin.
• A foszfatidok a sejtmembrán építőkövei, amfipatikus jellegű
vegyületek (poláros fej és apoláros láb). ‘Lipid Bilayer’
Foszfatidsav származékok
A kolinfoszfatidok (lecitinek) a sejtmembrán
40-50%-át teszik ki.
Az etanolaminfoszfatidok (kefalinok) kb. 20-
25%-át.
A foszfatidil-inozitok 5-10%-át, ebből mintegy
20% foszforilált formában fordul elő a
plazmamembránban.
III. Szterinek (szterolok)
• Koleszterin (koleszterol):alapváza a szteránváz (C17 váz).
A gyűrűrendszerben a ciklohexánok szék konformációjúak, a B/C és a C/D
gyűrűk közti kapcsolódás transz konfigurációjú. A szterinek H-addícióval
telíthetők, melyekben az A és B gyűrű is ciklohexán. Ezekben a
származékokban az A és B gyűrű kapcsolódása vagy cisz vagy transz lehet.
Előbbieket 5 β, utóbbiakat 5 α vegyületeknek nevezzük (5. C atom H-jének
térállása alapján). Az öttagú gyűrű mindig jobbra és fent helyezkedik el, a 3-
OH, a 17. alkil és a 10. és 13. metilcsoportok törvényszerűen β térállásúak.
Koleszterin• A szteránvázas vegyületek a szteroidok. A szterinek pedig olyan
szteroidok, amelyek a 17 C atom alkilláncában különböznek
egymástól.
• A koleszterinben található C27 váz a kolesztán váz, így a koleszterin
szisztematikai neve: 5 (6)-kolesztén-3-β-ol.
• A koleszterin a sejtek plazmamembránjában fordul elő nagy
mennyiségben, akár 50-60 %-át is kiteheti a foszfolipideknek. A
koleszterin a fluid membránokat merevíti, a túl viszkózus
membránok befagyását gátolja.
• A plazmamembránon kívül a szérum lipoproteinek (LDL, HDL,
VLDL) tartalmaznak koleszterint. Ezek a lipoproteinek nem kovalens
kötéssel összekapcsolt lipidek és fehérjék (apolipoproteinek) változó
arányú keverékének komplexei. (magi rész, burok) A különböző
sűrűségű komplexekben a fehérje:lipid arány más és más, a
fehérjetartalom növelése a sűrűséget növeli, a nagyobb lipid arány
csökkenti.
Koleszterin
• A koleszterin vízben gyakorlatilag oldhatatlan, így a vérben valamennyi koleszterin (és egyéb lipid is) lipoprotein formájában kering. A koleszterin aránya az LDL-ben a legnagyobb.
• A szérum koleszterin szintje szabályozott, normálisan: 3.8-5.2 mmol/l (120-200 mg %), aminek kb. kétharmada a koleszterin zsírsavakkal alkotott észtere (mag).
• A koleszterint a legtöbb szerv szintetizálja (elsősorban a máj), másrészt a táplálékkal kerül a szervezetbe. A koleszterin előanyaga az epesavaknak, szteroidhormonoknak és a D-vitaminnak.
• A koleszterinkoncentráció meghatározása a vérszérumban: Liebermann-Burchard reakció. (tömény kénsav+ecetsavanhidrid keverékével végzett vízelvonás következtében a 3. C atomnál kettős kötés alakul ki, így a keletkező termék kékeszöld színű a konjugált kettős kötések miatt)
Terpének és származékaik
• 5 C atomos, izoprén egységekből felépülő apoláros vegyületek.
• Az izoprénből levezethető a prenil-gyök, amiben a kettős kötés
középen helyezkedik el, és az 1. és 4. C atomok egy-egy szabad
vegyértékkel rendelkeznek. A terpénekben a prenil-gyökök egymás
után kapcsolódnak, a láncvégi C atomokhoz OH csoport vagy egyéb
szerves molekulák kapcsolódnak. A terpénekben lévő kettős
kötések transz alkatúak.
• Két prenil-gyök összekapcsolódásával monoterpének jönnek létre.
Ciklusos monoterpén a limonén, mentol, kámfor (illóolajok).
• Három izoprén-egységből felépülő terpének: szeszkviterpének (pl.
farnezol, nerolidol)
• Négy izoprén-egység: diterpének. Diterpén származék a klorofill-
ban található fitol.
Terpének és származékaik• Hat izoprén egység:
triterpének. Pl. szkvalén, a
koleszterin bioszintézis közti
terméke.
• Nyolc izoprén egység:
tetraterpének. Pl. karotinoidok
• Nyolcnál több izoprén egység:
politerpének. (kaucsuk: több
ezer izoprén egységből
felépülő politerpén) Ha
alkoholos csoportot
tartalmaznak: poliprenolok (pl.
dolikolok).
Az izoprén nem fordul elő a szövetekben, csak a prenil-pirofoszfátok.
(aktivált prenil-gyök) Ezeket szokás biológiai izoprénnek nevezni.
A koleszterinen kívül terpénszármazékok a zsíroldékony vitaminok (A,
D, K, E) és bizonyos zsíroldékony koenzimek (koenzim Q)!
Epesavak
• Az epesavak a májban koleszterinből képződnek. Szintézisük jelenti a koleszterin lebontásának és eltávolításának fő útját.
• Az epesavak kolánvázas vegyületek (C24 szteroidok). Bennük a szteránvázhoz 17β helyzetben 5 C atomos oldallánc kapcsolódik (kolánsav). A kolánváz lehet 5α vagy 5β. Az epesavakban kizárólag az 5β-kolán fordul elő.
• Emberben a kólsav és kenodeoxikólsav a legnagyobb mennyiségben képződő epesavak. Az epében található deoxikólsav és litokólsav a bél baktériumflórájának termékei.
• Az epesavak nagy része konjugált formában fordul elő az epében, taurinnal vagy glicinnel alkot savamid kötéssel vegyületet: taurokólsav és glikokólsav.
Epesavak
• Az epe és a bélnedv alkalikus pH-ján a glikokólsav nagyrészt, a
taurokólsav teljes mértékben anionos formában van jelen (epesavas
sók).
• Az epesavas sók természetes detergensek, poláros és apoláros
részeik vannak. Vizes oldatban micellákat képeznek, ill. kettős
rétegeket képeznek.
• Epesavas sók jelenlétében a lipidekből egyszerű rázással emulzió
képződik, amit a diszpergált részecskék felületének negatív töltése
stabilizál.
Szteroid hormonok (szteroidok)• Endokrin mirigyek megfelelő enzimekkel a koleszterint szteroid
hormonokká alakítják. A szteroid hormonok intracelluláris
receptorral rendelkeznek, amelyek a hormon bekötésekor a
sejtmagba bejutva transzkripciós faktorként viselkednek!
• Kortikoszteroidok (mellékvesekéreg hormonjai)
• Pregnán származékai (szteránvázhoz 10. és 13. helyzetben β-
metil, a 17. C atomhoz β-etil csoport kapcsolódik)
• -glukokortikoidok: kortizol (hidrokortizon: 11,17,21-trihidroxi-4-
pregnén-3,20 dion) képződik a legnagyobb mennysiégben.
Stressz hormon (fokozza a glukoneogenezist, segíti a glükóz
felhasználást) és jelentős gyulladáscsökkentő hatása is van.
Szteroid hormonok (szteroidok)
• -mineralokortikoidok: aldoszteron: 11,21-
dihidroxi-3,20-dioxo-4-pregnén-18-al
(legaktívabb mineralokortikoid).
• Az aldoszteron főleg 18,11-ciklofélacetálja
formájában fordul elő. A kortikoszteron
(11,21-dihidroxi-4-pregnén-3,20-dion) maga
glukokortikoid hatású, belőle képződik az
aldoszteron.
• A glukokortikoidoknak van mineralokortikoid
hatása és fordítva, az aktivitás mértékében
különböznek egymástól.
• A kortikoidok bioszintézisében fontos közti
termék a pregnenolon és a progeszteron is.
Szteroid hormonok (szteroidok)• Női nemi hormonok (ösztrogének és progesztinek)
• Az ösztrogének alapváza a 18 C atomos ösztránváz. (a
szteránvázhoz csak a 13. helyen kapcsolódik egy metilcsoport)
• Tüszőhormonok: ösztradiol és a gyengébben ösztrogén hatású
ösztron. Szerepük a másodlagos nemi jellegek kialakítása és a
menstruációs ciklus irányítása. Terhesség alatt a placenta
termeli.
• Másik női nemi hormon: progeszteron (4-pregnén-3,20-dion, a
21 C atomos pregnán származéka). A sárgatest, ill. terhesség
alatt a placenta termeli, szabályozza az uterus nyálkahártya
ciklusos változását, előkészíti az implantációt, a terhesség
fenntartásához nélkülözhetetlen.
Szteroid hormonok (szteroidok)• Hím nemi hormon és az androgének
• Tesztoszteron (17β-hidroxi-4-androsztén-3-on):alapváza a 19 C
atomos androsztánváz.A hím nemiszervek és a hímre jellemző
testalakt és másodlagos nemi jelleg kialakulását irányítja. Ha
embrionális korban a tesztoszteron vmilyen okból nem fejti ki hatását
női nemi szervek fejlődnek ki.
• A járulékos hím nemi mirigyekben (pl. prostata, vesicula seminalis) és
egyes bőrképletekben (pl. szőrtüsző) van egy enzim (tesztoszteron-
5α-reduktáz) amely a tesztoszteronban lévő kettős kötés
hidrogénaddícióját katalizálja, a termék neve: 5α-dihidro-
tesztoszteron<- receptorához kötődve bejut a sejtmagba, ahol
gyorsítja az RNS szintézist, a vérképzés szabályozásában van
szerepe.
Szteroid hormonok (szteroidok)
• A mellékvesekéreg is termel androgén hatású szteroidokat, ezekből
aztán egyes szövetekben tesztoszteron képződhet: ilyen pl. a
dehidro-epiandroszteron, ami a férfi és női vérplazmában közel
azonos koncentrációban van jelen.
• A tesztoszteron anyagcsereterméke az androszteron, 5α-dihidro-
tesztoszteron képződhet belőle.
• Tesztoszteron: anabolikus szteroid, fokozza a fehérjeszintézist.
• Vannak olyan származékai melyek szintén anabolikusak, de a
férfias szőrnövekedést, hangmélyülést, stb. nem váltják ki. Ezek
vagy nem szubsztrátjai az 5α-reduktáznak, vagy kevésbé hatékony
származékká alakulnak át.
• Antiandrogén hatású származékokat is kifejlesztettek.
Zsíroldékony vitaminok• Izoprén egységekből épülnek fel. Szervezetünk jelentős raktárakkal
rendelkezik belőlük,ezért megvonásuk hónapokig nem okoz
tüneteket.
• A-vitamin (retinol): 20 C atomos, számos transz alkatú konjugált
kettős kötéssel. Karotinoidok az A-vitamin előanyagai (pl.β-karotin).
• Az A-vitamin aldehidje: (transz)-retinal, valamennyi kettős kötés
transz alkatú. A transz-retinal izomerje a 11-cisz-retinal, az opszin
nevű fehérje prosztetikus csoportja (rodopszin v.látóbíbor). A látási
ciklus során a 11-cisz-retinal fotoizomerizációval transz-retinal-lá
alakul át, ami az opszinról leválik (a látóbíbor elszíntelenedik), majd
az opszinhoz ismét 11-cisz-retinal kapcsolódik. Az A-vitamin hiány
tünete a szürkületi csökkentlátás (farkasvakság).
Zsíroldékony vitaminok• D3-vitamin (kolekalciferol): normálisan 7-dehidrokoleszterinből
képződik a bőrben fotoizomerizációval UV fény hatására.
Halmájolajok is gazdagok ebben a vitaminban. A D2-vitamin
(ergokalciferol) mesterséges D-vitamin hatású vegyület, amit az
élesztőből nyert ergoszterinből állítanak elő UV besugárzással.Nem
szteránvázas vegyületek!
• A D-vitaminok hormonelőanyagnak tekinthetők, mivel a májban a
25. C atomon, majd a vesében az 1. C atomon hidroxilálódnak. A
képződő 1α,25-kole- ill. ergokalciferol (kalcitriolok) egyrészt a
bélhámban hatnak, ahol fokozzák a Ca2+ felszívódást, és a
csontban elősegítik a Ca2+ lerakódását. D-vitamin hiány:
angolkór.
Zsíroldékony vitaminok
• E-vitamin: a természetes E-
vitamin több rokon vegyület
keveréke (tokoferolok és
tokotrienolok). A
leghatékonyabb az α-
tokoferol (kromán
gyűrűrendszert tartalmaz).
Antioxidáns hatású.Védi a
biológiai membránokat,
telítetlen zsírsavakat, A-
vitamint, stb. az oxidációtól.
Növényi olajok gazdagok
tokoferolokban.
Tokoferol
Zsíroldékony vitaminok• K-vitamin: a természetes K-vitaminok a 2-metil-1,4-naftokinon 3-
alkil származékai.
• K1-vitamin (fillokinon) növényi eredetű, a K2-vitamin
(menakinon) állatokban fordul elő. Szintetikus K-vitamin a
menadinon.
• A K-vitamin hiány a véralvadás zavarához vezet. A protrombin
aktív formájának kialakulásához K-vitamin szükséges.
• K-vitamin antagonista hatású vegyületek (pl. dikumarol
származékok) akkor hasznosak, ha a vér alvadási képességét
kívánjuk csökkenteni.