V ŽIVOČIŠNÝCH BUŇKÁCH. *Ivana FELLNEROVÁ, PřF UP Olomouc*

Transkript

1 V ŽIVOČIŠNÝCH BUŇKÁCH

2 LIPIDY a STEROIDY Heterogenní skupina látek rostlinného a živočišného původu Co mají společné? Nerozpustnost ve vodě a ostatních polárních rozpouštědlech Rozpustnost v organických rozpouštědlech (např. chloroform) Tuky: obsahují dlouhé uhlovodíkové řetězce mastných kyselin Steroidy: obsahují mnohonásobný aromatický kruh Význam v organismech Stavební funkce (membrány) Zásobní funkce (zdroj energie) Regulační funkce (hormony, vitaminy)

3 1. Tuky: Estery mastných kyselin a glycerolu: Glycerol a 3 mastné kyseliny tvoří molekulu triacylglycerolu : + 3 H 2 O Nasycené mastné kyseliny Nenasycené mastné kyseliny Nasycený triacylglycerol Nenasycený triacylglycerol -C=C- -C=C- -C-C-C-C-

4 TRIACYLGLYCEROL U fosfolipidu jsou dvě OH skupiny glycerolu Vázány s mastnými kyselinami. Třetí OH skupina je vázána na zbytek kyseliny fosforečné PO Na fosfát je dále vázána další malá molekula Polárního charakteru [alkohol, cholin] cholin Mastná kyselina v triacylglycerolu může být nahrazena jinou molekulou FOSFOLIPID

5 Odvozeny od Nejčastější FOSFOLIPIDY v savčích membránách glycerolu Odvozeny od sphingosinu [amino alcohol] Lecithin [phosphatidylcholine] Phosphatidyl ethanolamin Phosphatidyl serin Sphingomyelin Typický fosfolipid VNĚJŠÍ membránové vrstvy = glycerol = = glycerol glycerol 2 fatty acids 2 fatty acids 2 fatty acids phosphate phosphate phosphate 2 fatty = sphingosine phosphate acids choline ethanolamin serin Typické fosfolipidy VNITŘNÍ membránové vrstvy Dominantní fosfolpid myelinu nervových vláken, dále přítomen v plazmatické membráně a subcelulárních membránách choline

6 FOSFOLIPIDY přehled základních vlastností Nejhojnější membránové lipidy, tvoří kostru membrány Obsahují fosfátovou skupinu vázanou na další malou polární molekulu Jsou amfipatické: obsahují jak hydrofilní tak hydrofóbní oblast Hydrofilní ( water lowing ), polární, elektricky nabitý konec: (fosfátová hlavička) Hydrofóbní ( water hating ), nepolární část: řetězce mastných kyselin

7 Ve vodném prostředí tvoří spontánně útvary, které chrání hydrofóbní konce mastných kyselin od styku s vodním prostředím:

8 Ohraničení buňky i většinu buněčných organel tvoří vysoce specializovaná struktura: MIKROTUBULY BIČÍK JÁDRO JADÉRKO JADERNÝ OBAL CHROMATIN RIBOSOMY BUNĚČNÁ MEMBRÁNA MITOCHONDRIE CENTRIOLA VYLUČOVACÍ VÁČKY GOLGIHO APARÁT MIKROTUBULY DRSNÉ A HLADKÉ ENDOPLAZMATICKÉ RETIKULUM LYSOSOMY MIKROTUBULY BRVY

9 Membrány jednotlivých organel jsou plynule navzájem propojeny GOLGIHO APARÁT GOLGIHO APARÁT GOLGIHO VÁČKY VYLUČOVACÍ VÁČKY GOLGIHO APARÁT JÁDRO VOLNÉ RIBOSOMY MITOCHONDRIE DRSNÉ ENDOPLAZMA- TICKÉ RETIKULUM MEMBRÁNA ENDOPLAZMATICKÉHO RETIKULA DRSNÉ ENDOPLAZMA- TICKÉ RETIKULUM DVOJITÁ MEMBRÁNA JÁDRA PÓRY JÁDRA VNITŘEK JÁDRA ENDOPLAZMATICKÉ RETIKULUM

10 V jezeře lipidů pluje mnoho různých proteinů

11 LIPOPROTEINY = částice z nekovalentně vázaných proteinů a lipidů (~ nm) Funkce v organismu: V plazmě fungují jako přenašeči triacylglycerolů a cholesterolu, jež jsou ve vodném prostředí neropzpustné cholesterol proteinová složka: tzv. apoprotein fosfolipid Skupiny lipoproteinů: Chylomikrony LDL (VLDL, IDL) HDL

12 STEROIDY Tři 6-tičetné a jeden 5-tičetný cyklický uhlovodík Nerozpustné ve vodě (nepolární sloučeniny) STEROIDNÍ hormony: Glukokokortikoidy (kortizol) h. kůry nadledvinek. Regulace metabolismu Mineralokortikoidy (aldosteron) h. kůry nadledvinek. Na + a K + rovnováha Androgeny (testosteron) samčí pohlavní hormon Estrogeny (estradiol, progesteron) samičí pohlavní hormon ŽLUČOVÉ kyseliny Kyselina cholová vznik odbourávaním cholesterolu v játrech. Je vylučována žlučí do tenkého střeva CHOLESTEROL

13 2. Steroidní lipidy cytoplazmatických membrán: Struktura steroidů několikanásobný aromatický kruh hydroxylová [phenolová] skupina hydrofóbní uhlovodíkový řetězec hydrofilní hydroxylová skupina Typický steroid živočišných buněk: Cholesterol CH 3 CH 3 CH 3 Zvyšuje propustnost fosfolipidové dvojvrstvy Zvyšuje pevnost membrány Chrání uhlovodíkové řetězce od příliš těsného kontaktu Je klíčový regulátor membránové fluidity CH 3 CH 3

14 Typ mastných kyselin vázaných v membránových fosfolipidech Koncentrace cholesterolu Nenasycené fosfolipidy Nasycené fosfolipidy Cholesterol FLUIDITU FLUIDITU FLUIDITU

15 CHOLESTEROL Významná složka živočišných plazmatických membrán (v menší míře membrán vnitrobuněčných organel) Zastoupen v lipoproteinech krevní plazmy (ze 70% esterifikovaný mastnými kyselinami) Prekurzor steroidních hormonů a žlučových kyselin Pro život nepostradatelný!!! Příčinou chorob srdce a arteriosklerózy BIOSYNTÉZA PŘÍJEM Transport a jeho kontrola VYUŽITÍ Ve zdravém těle je udržována složitá rovnováha, která udržuje škodlivé ukládání cholesterolu v minimálních mezích

16 Tuky z potravy Chylomikrony (lipoproteiny) Lymfatické cévy Arterie a kapiláry Průřez kapilárou: endotel uvolňuje lipoproteinlipázy Apoprotein Mastné Kyseliny a monoglycerol Přebytečný cholesterol je vylučován formou žlučových kyselin HDL receptor LDL LDL-receptor Cholesterol TUKOVÁ BUŇKA Recyklace cholesterolu LDL-receptor JATERNÍ BUŇKY HDL cholesterol SOMATICKÁ BUŇKA

17 HDL by měl tvořit minimálně 1/5 celkového cholesterolu ( = LDL + HDL ) Příklady: CELKOVÝ cholesterol LDL HDL: Hodnocení: 4 mmol/l 2,5 mmol/l 1,5 mmol/l výborné 5 mmol/l 4 mmol/l 1 mmol/l pozor! 5 mmol/l 4,5 mmol/l 0,5 mmol/l riziko! 7 mmol/l 6 mmol/l 1 mmol/l velké riziko!!!

18 HOMEOSTÁZA CHOLESTEROLU Absence LDL-receptorů Receptory LDL hrají zásadní roli v udržování hladiny cholesterolu v plazmě. Normální stav Vysoký obsah cholesterolu v plazmě

19 ADIPOCYTY = tukové buňky, které jsou v živočišné říši specializované na ukládání triacylglycerolů Tuková tkáň Dlouhodobý zdroj energie (umožňuje přežít 2 3 měsíční hladovění). Glykogen je jen krátkodobá zásoba energie (dny) Tepelná izolace (zvlášť pro teplokrevné vodní živočichy: velryby, tučňáky, tuleně)

20 ADIPOCYTY = tukové buňky, které jsou v živočišné říši specializované na ukládání triacylglycerolů Tuková tkáň Nejhojnější v podkožní vrstvě břišní dutiny Normální populace 20% u mužů, 25% u žen (normální populace) Obezita

21 Obezita (nadváha) je stav, při kterém přirozená energetická zásoba jedince stoupla na škodlivou hranici (nahromadění tukové tkáně). Obezita je doprovázena zvýšenou tělesnou hmotností jedince vzhledem k jeho výšce. S obezitou jsou spojena mnohá zdravotní rizika: Kardiovaskulární onemocnění Diabetes mellitus Nemoci pohybového aparátu Nádorová onemocnění (tlusté střevo, prsa), aj.

22 Existuje řada antropometrických měření a testů, kterými lze orientačně stanovit stupeň nadváhy resp. obezity a následných zdravotních rizik. Žádný z těchto testů však nezohledňuje všechny faktory, ovlivňující tělesnou stavbu a složení. Neexistuje proto univerzální spolehlivý výpočet aplikovatelný na každého z nás. Pro co nejpřesnější výsledek je vhodné kombinovat více antropometrických a fyziologických měření a testů. hmotnost (kg) ( BODY MASS INDEX, index tělesné hmotnosti) výška 2 (m) Indexové číslo, orientační výpočet nevypovídá a složení těla (podíl tukové, kostní a svalové tkáně) nepoužitelný pro extrémní věkové kategorie (děti, starší lidé) nepoužitelný pro aktivní sportovce, těhotné ženy aj Aktivní výpočet BMI na webu

23 Tělesný tuk tvoří nezbytnou energetickou zásobu organismu. Relativně nízká tělesná hmotnost nemusí znamenat normální obsah tukové tkáně Nadměrné množství tukové tkáně je spojeno s řadou zdravotních rizik. nadváha nemusí svědčit pouze o nadměrné akumulaci tuku

24 % tělesného tuku můžeme stanovit jednak Měření kožních řas na různých místech těla (přístojem kaliper=rozštěpec) Tukoměrem (ruční, váhy) Pracuje na principu měření elektrického odporu tělesných tkání, tzv. metoda BIA (bioelectrical Impedance Analysis). Tukové tkáně mají velmi nízkou El. Vodivost, proto lze určit množství tukové tkáně v poměru k ostatním.

25 MOLECULAR CELL BIOLOGY: Lodish H. a kol., 2004, 5th ed. New York, Freeman com. (p ) AN INTRODUCTION TO MEDICAL CHEMISTRY: Patric G., 2005, 3rd ed. Oxford (p. 8 and next) ENCYKOPEDIA of BIOLOGICAL CHEMISTRY: edit. Lennarz J. 2004, Elsevier 2004 MEDICAL BIOCHEMISTRY: Baynes J.W. a kol., 2004, 2nd ed. Elsevier Mosby(p. 283-) ESSENTIAL CELL BIOLOGY: Alberts B. a kol., 2004, Garland publishing (p. 347 and next) BIOCHEMISTRY: Voet D. a kol., 2004, 3rd ed. New York, Wiley com. (p. 382 and next) BIOCHEMIE pro STUDUJÍCÍ MEDICÍNU: Ledvina M. a kol., 2006, Karolinum, Praha. (p. 154 and next) PŘEHLED LÉKAŘSKÉ FYZIOLOGIE: Ganong F.W. 2005, 20. vydání, Galén MEDICAL BIOCHEMISTRY: Baynes J. W. a kol., 2005, 2nd ed. Elsevier (p. 375 and next) LÉKAŘSKÁ FYZIOLOGIE: Trojan S. a kol., 2003, 4. vydání, Grada publishing (str. 409) ATLAS FYZIOLOGIE ČLOVĚKA: Silbernagl S. a kol., 2004, 6. vydání Grada Avicenum Dychaci retezec BMI-aktivní výpočet Sacharidy lipidy proteiny, enzymy -texty Biochemie obr. BMI-aktivní výpočet s komentářem BMI-aktivní výpočet