29/10/2013   Lipidy,  Karel  Kubíček   1  

Zde je realizován projekt

Reforma a rozvoj výuky Biofyziky pro

potřeby 21. století

Číslo výzvy: IPo - Oblast 2.2 (výzva 15)

Reg. č. projektu: CZ.1.07/2.2.00/15.0215

Zde je realizován projekt

Reforma a rozvoj výuky Biofyziky pro

potřeby 21. století

Číslo výzvy: IPo - Oblast 2.2 (výzva 15)

Reg. č. projektu: CZ.1.07/2.2.00/15.0215

Mgr.  Karel  Kubíček,  Ph.D.      

F1190:  Lipidy        Přednáška  je  podporována  grantovými  prostředky  z  programu:    

2  Lipidy,  Karel  Kubíček  29/10/2013  

Lipidy,  membrány    Doporučená  literatura:  

1)  Cotterill, R.: Biophysics: An Introduction, John Wiley & Sons, Ltd. 2002 2)  Murray, R.K., Granner, D. K., Mayes, P., A., Rodwell, V., W.: Harper’s Illustrated

Biochemistry, Lange Medical Books, 2003 3)  Schuenemann, V.: Biophysik: Eine Einfuehrung, Springer, 2005 4)  Garrett, R.H., Grisham, C.M.: Biochemistry, 2nd ed., 1999 5)  Jackson, M.B.: Molecular and Cellular Biophysics, Cambridge University Press,

2006    Lipidy,  membrány  -­‐ Mastné  kyseliny  -­‐ Fosfolipidy  -­‐ Triglyceroly  -­‐ Grlycerofosfolipidy  -­‐ Vosky,  terpény  -­‐ Steroidy  

29/10/2013   3  Lipidy,  Karel  Kubíček  

Lipidy  -­‐ Hydrofobní  (nerozpustné  ve  vodě;  obsahující  pouze  nepolární  skupinu)  nebo  amfifilní  (obsahují  jak  polární,  tak  nepolární  skupinu)  -­‐ Zásobarny  metabolické  energie      Mastné  kyseliny  -­‐ Dlouhý,  nepolární    –CH2-­‐  konec  -­‐ Polární  karboxylová  skupina  -­‐ Nasycené  (stearová,  plamitová,  arašídová)  -­‐ Nenasycené  -­‐  mono-­‐  (jedna  dvojitá  vazba;  olejová)/poly-­‐(více  dvojitých  vazeb)  nenasycené    

29/10/2013   Lipidy,  Karel  Kubíček   4  

29/10/2013   Lipidy,  Karel  Kubíček   5  

29/10/2013   Lipidy,  Karel  Kubíček   6  

29/10/2013   7  Lipidy,  Karel  Kubíček  

29/10/2013   Lipidy,  Karel  Kubíček   8  

Triglyceroly  (triglycidy)  -­‐  Zmýdelnění  –  reakce  acylglycerolů  s  alkáliemi  vzniká  sůl  mastné  kyseliny  a  glycerol  (výroba  mýdla)    

29/10/2013   Lipidy,  Karel  Kubíček   9  

Fosfolipidy  -­‐  Esenciální  prvek  biologických  membrán  

Mastná  kyselina  

glycerol   fosforylovaný  alkohol  

29/10/2013   Lipidy,  Karel  Kubíček   10  

Kyselina  fosfaddová  –základní  sloučenina  fosfolipidů  

29/10/2013   Lipidy,  Karel  Kubíček   11  

29/10/2013   Lipidy,  Karel  Kubíček   12  

Polární  “hlavička”  

Nepolární  konec  (nasycený  –  S-­‐    nebo  nenasucený  –  U)  

Schéma  fosfolipidu  (nebo  jiného  membránového  lipidu)  

29/10/2013   Lipidy,  Karel  Kubíček   13  

Steroidy,  cholesterol  

29/10/2013   Lipidy,  Karel  Kubíček   14  

Hydro-­‐    -­‐filní            -­‐fobní            -­‐filní  

Lipidová  dvojvrstva  

29/10/2013   Lipidy,  Karel  Kubíček   15  

29/10/2013   Lipidy,  Karel  Kubíček   16  

Micela  Unilamelární  vesikula  Muldlamelární  vesikula    

29/10/2013   Lipidy,  Karel  Kubíček   17  

29/10/2013   Lipidy,  Karel  Kubíček   18  

Model  tekuté  mozaiky  

29/10/2013   Lipidy,  Karel  Kubíček   19  

Příprava  a  studium  monovrstev  a  jejich  studium    1)  Franklinův  experiment  2)  Langmuirova-­‐Blodgekové  vanička  3)  Odpařováním  organických  rozpouštědel  

A)  Rentgenová  difrakce  a  odraz  B)  Elipsometrie  C)  BAM  –  Brewster  angle  microscopy  –  mikroskopie  Brewsterova  úhlu  D)  AFM  –  mikroskopie  atomárních  sil  E)  Fluorescenční  mikroskopie  

29/10/2013   Lipidy,  Karel  Kubíček   20  

Langmuirovy-­‐BlodgeJové  vrstvy  (filmy)  

29/10/2013   Lipidy,  Karel  Kubíček   21  

29/10/2013   Lipidy,  Karel  Kubíček   22  

Franklinův  experiment  

29/10/2013   Lipidy,  Karel  Kubíček   23  

Přibližné  určení  průměru  molekuly  kyseliny  stearové    Pomůcky  Pekriho  miska  o  průměru  asi  240  mm,  dětský  zásyp,  desdlovaná  voda,  (odměrný  válec  o  objemu  do  5  ml,  lékařské  kapátko,  posuvné  měřidlo,  kyselina  stearová/olejová,  lecithin=fosfaddilcholin,  lékařský  benzín  nebo  jiné  vhodné  rozpouštědlo,  jemný  korkový  prášek)    TeoreScká  část  Jestliže  přeneseme  na  dostatečně  velký  volný  povrch  vody  poprášený  korkovým  práškem  nebo  dětským  zásypem  kapku  mastné  kyseliny,  kapka  se  po  povrchu  rozteče  a  utvoří  na  něm  tenkou  monomolekulární  vrstvu  o  výšce  rovné  průměru  molekuly  kyseliny  stearové/olejové.    Ze  známého  objemu  kapky  a  obsahu  plochy  monomolekulární  vrstvy  lze  určit  výška  tenké  vrstvy,  a  tm  přibližně  průměr  molekuly  kyseliny.  Při  experimentu  se  nepoužívá  čistá  kyselina  (velká  plocha  monomolekulární  vrstvy),  ale  roztok  kyseliny  v  těkavém  rozpouštědle  (rychle  se  odpaří).    Prášek  na  povrchu  vody  slouží  k  vymezení  okrajů  vrstvy  kyseliny.    

29/10/2013   Lipidy,  Karel  Kubíček   24  

Membrány  fungují  jako:    1)  dynamický  povrch  pro  např.  Enzymadcké,  receptorové  procesy  a  imunologické  

rozpoznávání  2)  difúzní  bariéra  kontrolující  iontové  složení  cytoplazmy  3)  elektrický  isolant  obsahující  řadu  pasivních  a  akdvních  “elektrických”  zařízení,  jež  

regulují  membránový  potenciál  a  elektrodynamické  podmínky  v  okolí  membrány  4)  mechanický  povrch  zajišťující  integritu  buňky,  ovlivňují  její  tvar  a  pohyblivost  

29/10/2013   Lipidy,  Karel  Kubíček   25  

Mechanické  vlastnosS  membrán    A)  Translace  a  rotace  membránových  komponent  B)  Planární  roztažení  C)  Shear  deformace  D)  Translokace  membránových  proteinů  spektrinovou  sít  E)  Ohnut  membrán  vlivem  asymetrických  proteinů  nebo  lipidů  F)  Vytlačení  membránových  komponent  s  nižší  pružnost  z  vysoce  ohnutých  oblast  

29/10/2013   Lipidy,  Karel  Kubíček   26