Lipidy a biologické membrány

Rozdělení a struktura lipidů Biologické membrány - lipidové složení Membránové proteiny Transport látek přes membrány Přenos informace přes membrány

Lipidy

Nesourodá skupina látek

Látky nerozpustné v polárních rozpouštědlech

Složky: MK, alkoholy, N látky, sacharidy, kyselina fosforečná

Rozdělení:

1. neutrální lipidy (tuky, triacylglyceroly)

2. Vosky

3. Polární lipidy

4. Nezmýdelnitelné (isoprenoidní látky)

5. lipoproteiny

Zmýdelnitelné

tuky

Vosky – estery MK a alkoholů

Jednoduché lipidy Triacyl glyceroly – estery vyšších MK a glycerolu

Symbol Triviální název MK Systematický název

MK

struktura bt (C)

12:0 laurová dodekanová CH3(CH2)10COOH 44.2

14:0 myristová tetradekanová CH3(CH2)12COOH 52

16:0 palmitová Hexadekanová CH3(CH2)14COOH 63.1

18:0 stearová Octadekanová CH3(CH2)16COOH 69.6

20:0 arachidová Eicosanová CH3(CH2)18COOH 75.4

Nasycené MK

Symbol Triviální název MK Systematický název struktura bt(C)

16:1Δ9 Palmitoolejová hexadecenová CH3(CH2)5CH=CH-(CH2)7COOH -0.5

18:1 Δ9 olejová 9-oktadecenová CH3(CH2)7CH=CH-(CH2)7COOH 13.4

18:2 Δ9,12 linolová 9,12 -

oktadekadienová

CH3(CH2)4(CH=CHCH2)2(CH2)6COOH -9

18:3 Δ9,12,15 linolenová 9,12,15 -

oktadekatrienová

CH3CH2(CH=CHCH2)3(CH2)6COOH -17

20:4 Δ5,8,11,14 arachidonová 5,8,11,14-

eikosatetraenová

CH3(CH2)4(CH=CHCH2)4(CH2)2COOH -49

Nenasycené MK

% zastoupení různých MK v tucích a olejích

tuk <16:0 16:1 18:0 18:1 18:2 18:3 20:0 22:1 22:2 .

Kakaové

máslo

87 . 3 7 2 . . . . .

Řepkový

olej

~ 2 . ~ 3 50 - 66 18 - 24 6 - 14 .

Olivový

olej

7 - 20 . 1 - 5 55 - 83 3 -21 0 -1,5 . . . .

máslo 50 4 12 26 4 1 2 . . .

ω-3 resp 6 nenasycené mastné kyseliny - esenciální pro živočichy

trans nenasycené mastné kyseliny – riziko kardiovaskulárních chorob

20

19

18

17

16

1514

13

12

11

10

9

8

7

6 5

4

3

2

C1

O

O

20

19

18

17

16

15

14

13

1211

10

98

7

6 5

4

3

2

C1

O

O

O

O

O OH

+ 2 O2

cyklooxygenasa

prostaglandin PGG2

kyselina arachidonová

Inhibitory cyklooxygenasy – léčiva (aspirin)

Polární (složené) lipidy

1. Fosfolipidy – glycerol + MK + fosfát + polární alkohol

Polární hlavice

Polární lipidy - sfingolipidy

R = H ceramid

R = fosfocholin sfingomyelin

R = sacharid sfingoglykolipid

rostliny: monogalaktosyldiacylglycerol (MGDG)

digalaktosyldiacylglycerol (DGDG)

Steroidy

Steran – cyklopentanoperhydrofenantren

Cholesterol - prekursor steroidních hormonů, součást membrán,

Hladina v krvi 5 mmol/l

Isoprenoidní látky – nezmýdelnitelné lipidy

Vitamin D2

β-karoten

Isopentenylpyrofosfát

Funkce lipidů:

1.zásobní

2. strukturní

3. Ochranná (tepelná, mechanická, proti škůdcům, odpar..)

4. signální, regulační

Fosfolipidy jsou stavebními jednotkami biologických membrán

Polární část

Nepolární část

Struktury tvořené detergenty a fosfolipidy

ve vodném prostředí

Biologické membrány tloušťka 70 – 90 Å

Jsou tvořeny fosfolipidovou

dvojvrstvou.

Fluidita membrány dána

zastoupením

nenasycených MK

LIPID Lidský erythrocyt Lidský myelin Mitochondrie (hov. srdce) Escherichia coli

Fosfatidová kys. 1,5 0,5 0 0

Fosfatidylcholin 19 10 39 0

Fosfatidyl-ethanolamin 18 20 27 65

Fosfatidylserin 8,5 8,5 0,5 0

Fosfatidylglycerol 0 0 0 18

Kardiolipin(difosfatidyl-glycerol) 0 0 22,5 12

Sfingomyelin 17,5 8,5 0 0

Glykolipidy 10 26 0 0

Cholesterol 25 26 3 0

Hmotnostní složení lipidů (v %, příklady)

Asymetrie membrán - různé složení jednotlivých vrstev –

erythrocyt: fosfatidylserin - uvniř, fosfatidylcholin - vně

Thylakoidová membrána: fosfolipidy pouze 10%

mono- a digalaktosyldiacylglyceroly: 80 %

Membránové bílkoviny – model tekuté mozaiky

MEMBRÁNOVÉ BÍLKOVINY

FUNKCE: transportní systémy (specifický)

membránové enzymy:

- specifické funkce

- nespecifické (slabá interakce mnoha enzymů s membránou)

mechanické funkce: - zachování tvaru (membránový skelet)

- pohyb (bičíky)

- klathrin (zajištění endocytosy)

receptory (membránové bílk. schopné specificky vázat informační látky

a v důsledku toho změnit svoji konformaci a funkci)

MEMBRÁNA POMĚR

Myelinový obal (Schwannovy buňky) 0,23

Plasmatické membrány 0,85 - 1,3

Vnější mitochondriální membrána (krysí hepatocyt) 1,1

Jaderná membrána (krysí hepatocyt) 1,6

Halobakterium hallobium 3,0

Vnitřní mitochondriální membrána 3,2

Poměr obsahu proteinů k obsahu lipidů v některých membránách

Membrány jsou jen velmi omezeně propustné pro

hydrofilní látky

Membránový transport : podle provedení:

• volná difuse

• trvalými póry

• ionofory

• uzavíratelnými kanály

• endocytosa

• bílkovinnými přenašeči

podle energetického zabarvení:

• pasivní transport

• aktivní transport

Srovnání pasivního a aktivního transportu

© Espero Publishing, s.r.o.

Membrány jsou jen velmi omezeně propustné pro

hydrofilní látky

Membránový transport : podle provedení:

• volná difuse

• trvalými póry

• ionofory

• uzavíratelnými kanály

• endocytosa

• bílkovinnými přenašeči

•podle energetického zabarvení:

• pasivní transport

• aktivní transport

Membránový transport Štěrbinová

spojení

Membránový transport – usnadněná difuze

Mechanismy usnadněné difuse

Srovnání pasivního a aktivního transportu

© Espero Publishing, s.r.o.

Membránový transport aktivní

Na+,K+-ATPasa (pumpa)

Příklad: Energie dodaná hydrolýzou ATP

Přenos informace přes biologickou membránu – Fyzikální nebo chemický signál

Receptory působící prostřednictvím G-proteinů

Fosfoinositidová signální dráha

Sign ln molekulaá í

Aktivace PLC

Aktivace -podjednotky G-proteinu

fosfolipid inositol

proteinkinasa C

diacylglycerol

IP3

ER

Ca2+

o řený iontový kanál

tev Ca2+

receptor aktivující yG-protein

PIP2

DAG