LIPIDY. Tomáš Kuc era. Ústav lékar ské chemie a klinické biochemie 2. lékar ská fakulta, Univerzita Karlova v Praze a Fakultní nemocnice v Motole

Transkript

1 LIPIDY Tomáš Kuc era Ústav lékar ské chemie a klinické biochemie 2. lékar ská fakulta, Univerzita Karlova v Praze a Fakultní nemocnice v Motole 2016

2 LIPIDY DEFINICE nepolární (hydrofobní) látky biologického původu, rozpustné v organických rozpouštědlech (ve vodě omezeně či vůbec) HLAVNÍ FUNKCE strukturní složky biologických membrán energetická zásoba (triacylglyceroly) tepelná (a elektrická) izolace ochrana před infekcí, nárazy a vysušením vitamíny a hormony a jejich prekurzory žlučové kyseliny solubilizace lipidů

3 MASTNÉ KYSELINY FA (z angl. fatty acid) důležitá složka většiny ostatních lipidů uhlovodíkový řetězec (4 36 C) s karboxylem na konci amfipatické nepolární část polární část 16-C mastná kyselina: CH 3 (CH 2 ) 14 C nasycené nebo nenasycené volná rotace kolem vazby C C žádná rotace kolem vazby C=C esterifikované či volné soli s alkalickými kovy mýdla

4 MASTNÉ KYSELINY různě dlouhé SCFA (< 6 C) MCFA (6 12 C) LCFA (12 22 C) (14 20) VLCFA (> 22 C) nižší (< 10 C) vyšší (> 12 C)

5 MASTNÉ KYSELINY PŘÍKLAD: KTADEKA-9,12-DIENVÁ KYSELINA γ 4 β 3 α 2 1 H 18-C MK se dvěma cis dvojnými vazbami v poloze 9 a 12 kyselina linolová (9,12-oktadekadienová) n ω cis,cis-c18:2 9,12 či C18:2 cis,cis-ω6 či cis,cis-c18:2 n 6 či all cis-c18:2 9,12 či C18:2-ω6 či all cis-c18:2(9,12) či C18:2(9c,12c)

6 MASTNÉ KYSELINY obvykle lineární uhlovodíkový řetězec sudý počet uhlíkových atomů dvojné vazby v cis konfiguraci rigidní ohyb na každé vazbě C C H kyselina stearová kyselina C18:1(11c) kyselina olejová kyselina linolová teplota tání FA klesá s kratším řetězcem nenasyceností blízkostí první vazby C=C ke karboxylu

7 NĚKTERÉ BĚŽNÉ MASTNÉ KYSELINY Triviální název Zkratka Systematický název Δ n (ω) Strukturní vzorec Nasycené laurová C12:0 dodekanová myristová C14:0 tetradekanová palmitová C16:0 hexadekanová stearová C18:0 oktadekanová arach(id)ová C20:0 eikosanová behenová C22:0 dokosanová lignocerová C24:0 tetrakosanová S 1 dvojnou vazbou palmitolejová C16:1 9-hexadekaenová 9 7 olejová C18:1 9-oktadekaenová 9 9 eruková C22:1 13-dokosaenová 13 9 nervonová C24:1 15-tetrakosaenová 15 9 Se 2 dvojnými vazbami linolová C18:2 9,12-oktadekadienová 9,12 6 Se 3 dvojnými vazbami α-linolenová C18:3 9,12,15-oktadekatrienová 9,12,15 3 γ-linolenová C18:3 6,9,12-oktadekatrienová 6,9,12 6 Se 4 dvojnými vazbami arachidonová C20:4 5,8,11,14-eikosatetraenová 5,8,11,14 6 S 5 dvojnými vazbami timnodonová C20:5 5,8,11,14,17-eikosapentaenová 5,8,11,14,17 3 klupanodonová C22:5 7,10,13,16,19-dokosapentaenová 7,10,13,16,19 3 Se 6 dvojnými vazbami cervonová C22:6 4,7,10,13,16,19-dokosahexaenová 4,7,10,13,16,19 3 esenciální jsou linolová a α-linolenová

8 NĚKTERÉ MÉNĚ BĚŽNÉ MASTNÉ KYSELINY Triviální název Zkratka Systematický název Δ n- (ω) Strukturní vzorec S lichým řetězcem C13:0 C15:0 C17:0 tridekanová pentadekanová heptadekanová C17:1 cis-9-heptadecenová 9 8 Větvené iso-tridekanová iso C13:0 11-methyldodekanová iso-tetradekanová iso C14:0 12-methyltridekanová iso-pentadekanová iso C15:0 13-methyltetradekanová iso-hexadekanová iso C16:0 14-methylpentadekanová iso-heptadekanová iso C17:0 15-methylhexadekanová anteiso-tridekanová anteiso C13:0 10-methyldodekanová anteiso-pentadekanová anteiso C15:0 anteiso-heptadekanová anteiso C17:0 fytanová 12-methyltetradekanová 14-methylhexadekanová 3,7,11,15-tetramethylhexadekanová pristanová 2,6,10,14-tetramethylpentadekanová Konjugovaná kyselina linolová (CLA) C18:2(9c,11t) cis-9,trans-11-oktadekadienová 9,11 8 C18:2(10t,12c) trans-10,cis-12-oktadekadienová 10,12 7 S trojnou vazbou tarirová C18:1(6a) 6-oktadecinová (6-oktadecynová)

9 NĚKTERÉ PRAVDU EXTICKÉ MK např. haliklonyn (47C MK): 14-oxo-4,5,6,28,33,37,42,45-oktahydroxy-trans-26,trans- 43-dien-2,31,34,46-tetrayn-heptatetrakontanová kyselina HC H H H (CH2) 7 (CH2) 10 (CH2) 4 H H H H H cyklopropanový až cyklohexanový kruh epoxy-, cyklické peroxidy, SH a disulfidy... podobná pestrost i u mastných alkoholů HC HC HC

10 PŘEHLED LIPIDŮ JEDNDUCHÉ LIPIDY ESTERY FA S ALKHLY tuky a oleje (acylglyceroly, glyceridy): alkohol = glycerol vosky: alkohol = (mono)alkohol s dlouhým řetězcem SLŽENÉ LIPIDY ESTERY FA S ALKHLY + DALŠÍ SLŽKY fosfolipidy FA + glycerol + fosfát + obvykle další složka glykolipidy obsahují cukry glykoacylglyceroly FA + glycerol + cukr glykosfingolipidy FA + sfingosin + cukr (+ kyselina sialová) sfingolipidy obsahují ceramid (amid FA a sfingosinu) sfingomyeliny ceramid + fosfocholin glykosfingolipidy viz výše DVZENÉ LIPIDY další biologické hydrofobní látky, např. steroidy, eikosanoidy, dokosanoidy, karotenoidy a další terpenoidy, lipofilní vitamíny

11 JEDNDUCHÉ LIPIDY Estery mastných kyselin a alkoholů VSKY (CERIDY) alkohol je dlouhý, jednosytný mastný nejmastnější z lipidů u živočichů konečné metabolity obvykle ochranná funkce kutikula rostlin lanolin včelí vosk včelí vosk hlavní složka C 15 H 31 CC 30 H 61 myricylpalmitát triakontylhexadekanoát karnaubový vosk hlavní složka C 25 H 51 CC 30 H 61 myricylcerotát triakontylhexakosanoát

12 JEDNDUCHÉ LIPIDY H2C H H C R H2C C R1 HC H HC C R2 H2C H H2C C R3 glycerol MK (FA) triacylglycerol TRIACYLGLYCERLY (triglyceridy, neutrální tuky a oleje) nejběžnější lipidy v potravě zásoba energie vysoce redukované kompaktní (dehydrované) ochranné vrstvy glycerolová páteř + 3 esterifikované FA většinou smíšené

13 SLŽENÉ LIPIDY sfingolipidy, glycerolipidy fosfolipidy glycerofosfolipidy (PE, PS, PC, PG, DPG, PI; plasmalogeny) sfingomyeliny glykolipidy glykoacylglyceroly glykosfingolipidy cerebrosidy gangliosidy všechny složené lipidy obsahují nepolární řetězce ( ocasy ) FA obsahují polární část (glycerol, karbonyly FA, obvykle P i, skupinu polární hlavy jsou amfipatické

14 GLYCERFSFLIPIDY (FSFGLYCERIDY) běžná součást biologických membrán glycerolová páteř hydroxyly na C1 a C2 esterifikovány FA C3 esterifikován k P i Kyseliny fosfatidové nejjednodušší fosfolipidy, v membránách jen v malém množství jen intermediáty při syntéze triacylglycerolů a glycerofosfolipidů R 2 C H 2 C C CH R 1 H 2 C P

15 GLYCERFSFLIPIDY H 2 C C R 1 R 2 C CH H 2 C P X polární hlava (z angl. polar head) P i většinou dále esterifikován k H další polární látky (v obrázku značena X) např. serinu, cholinu, ethanolaminu, glycerolu, inositolu obě FA jsou obvykle různé amfipatické (komplexní polární část)

16 GLYCERFSFLIPIDY FSFATIDYLINSITLY (PI) R 2 C H 2 C C CH H 2 C P R 1 membránové lipidy signální molekuly H H H H H FSFATIDYLCHLINY (LECITHINY, PC) R 2 C H 2 C C CH H 2 C P R 1 CH 3 CH 2 CH 2 N + CH 3 běžné membránové lipidy CH 3

17 GLYCERFSFLIPIDY PLASMALGENY H 2 C CH R 1 R 2 C CH H 2 C P X fosfolipidy typu enoletherů glycerolu u savců R 1 (mastný alkohol) obvykle C16:0, C18:0, či C18:1 R 2 obvykle PUFA X=obvykle ethanolamin nebo cholin mozek a svaly PAF (z angl. platelet activating factor) agregace krevních destiček R 1 = C16:0, R 2 = acetyl, X= cholin R 2 acetyl vyšší rozpustnost

18 SFINGLIPIDY deriváty aminoalkoholu sfingosinu H H H H H 2C H C CH H 2C H C CH N H 2 CH NH CH HC C HC (CH 2) 12 (10 14) R (CH 2) 12 CH 3 sfingosin CH 3 ceramid amidy sfingosinu a FA = ceramidy ostatní sfingolipidy obsahují další polární látku, esterifikovanou k terminálnímu H sfingosinu.

19 SFINGLIPIDY SFINGMYELINY (FSFSFINGLIPIDY) CH 3 H 3C N + CH 2 CH 2 P CH 3 H H 2C H C CH NH CH C HC R (CH 2) 12 CH 3 ceramidy s fosfocholinem nebo fosfoethanolaminem v polární hlavě běžná součást buněčné membrány v mozkové a nervové tkáni

20 GLYKSFINGLIPIDY CEREBRSIDY β,d-glc (nebo β,d-gal) H 2C H C NH CH C HC R H CH (CH 2) 12 CH 3 ceramidy s monosacharidem (glukosou nebo galaktosou) v polární části GANGLISIDY H H H 3 C C N CH H H H H H H H C H H C H CH 2 H kyselina N-acetyl neuraminová zdroj ceramidy s oligosacharidem v hlavě, obsahujícím sialovou kyselinu běžné ve vnější vrstvě buněčné membrány řetězce sacharidů orientovány ven

21 GLYKLIPIDY GLYKACYLGLYCERLY R 2 R 2 C C H 2 C C C H 2 CH CH R 1 β-d-gal H 2 C C C H 2 H R 1 1,6-α-D-Gal H mono- a digalaktosyldiacylglyceroly sulfochinovosyldiacylglyceroly 3S H 2C H důležité složky rostlinných membrán thylakoidní membrána

22 DVZENÉ LIPIDY ISPRENIDY isopren: geranen: farnesen: skvalen: geranylgeranen: fytoen: fyten: zdroj monoterpeny (menthol, limonen, kafr, pinen, geraniol) seskviterpeny (humulen, zingiberen) triterpeny (steroidy) diterpeny (geranylgeraniol, taxadien, kahweol, kafestol, fytol řetězce chlorofylu, vitamínů E a K) tetraterpeny (karotenoidy vitamín A)

23 STERIDY CHLESTERL zdroj důležitá složka membrán rigidní systém kruhů a krátký větvený uhlovodíkový ocas hydrofobní amfipatie (slabá) způsobená H prekurzor vitamínu D žlučových kyselin pohlavních hormonů hormonů kůry nadledvin

24 BILGICKÉ MEMBRÁNY lipidy v polárním prostředí agregace do komplexů, v nichž jsou polární hlavičky v kontaktu s vodou a nepolární ocasy se sebou navzájem, chráněny před vodou možná uspořádání: micely různé struktury kulovité micely stabilní forma FA dvojvrstva stabilní forma amfipatických lipidů, např. fosfolipidů zdroj

25 BILGICKÉ MEMBRÁNY (fosfo)lipidová dvojvrstva s vnořenými a povrchovými proteiny zdroj zdroj integrální proteiny zanořeny do hydrofobní vrstvy membrány transmembránové periferní proteiny vázány k povrchu membrány mnohé proteiny i lipidy nesou oligosacharidové řetězce

26 FLUIDITA BILGICKÝCH MEMBRÁN vnitřní prostředí membrány obvykle velmi fluidní tekutý stav uhlovodíkové řetězce neuspořádané a ve stálém pohybu (vyšší teploty) krystalický stav ocasy FA zcela napřímené, velmi uspořádaná struktura (nižší teploty) zdroj zdroj

27 FLUIDITA BILGICKÝCH MEMBRÁN typy FA viz výše cholesterol se vkládá do dvojvrstvy hydroxylem ven polární prostředí H-můstky s polárními hlavami membránových lipidů hydrofobní kruhy mezi řetězci FA membránových lipidů hydrofobní interakce rigidní molekula interakce s nepolárními řetězci membránových lipidů snižuje fluiditu membrány H3C CH3 CH3 CH3 CH3 H zdroj

28 ASYMETRIE BILGICKÝCH MEMBRÁN zdroj laterální mobilita lipidů je vysoká transversální mobilita (flip-flop) lipidů je velmi nízká proteinů nebyla pozorována zdroj

29 ASYMETRIE BILGICKÝCH MEMBRÁN obě vrstvy membrány jsou rozdílné asymetrie lipidového složení zastoupení a orientace proteinů sacharidů v glykoproteinech a glykolipidech funkcí

30 MEMBRÁNVÉ MIKRDMÉNY lipidové rafty více sfingolipidů (o 50 %) cholesterolu (3 5 ) nasycených FA méně fosfatidylcholinu ( cca stejně cholinu) zdroj funkce mezibuněčná signalizace, endocytóza, interakce s viry

31 KNEC KNEC Děkuji za pozornost!

32 H 3 C C H N H CH H H H H H H H C H H C H CH 2 H kyselina N-acetyl neuraminová

33 isopren: geranen: farnesen: skvalen: geranylgeranen: fytoen: fyten:

34

35

36

37

38

39

40

41

42

43