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
Jednoduché lipidy Triacyl glyceroly estery vyšších MK a glycerolu Vosky estery MK a alkoholů
Nasycené MK Symbol Triviální název MK Systematický název MK struktura bt ( C) 12:0 laurová dodekanová CH 3 (CH 2 ) 10 COOH 44.2 14:0 myristová tetradekanová CH 3 (CH 2 ) 12 COOH 52 16:0 palmitová Hexadekanová CH 3 (CH 2 ) 14 COOH 63.1 18:0 stearová Octadekanová CH 3 (CH 2 ) 16 COOH 69.6 20:0 arachidová Eicosanová CH 3 (CH 2 ) 18 COOH 75.4 Nenasycené MK Symbol Triviální název MK Systematický název struktura bt( C) 16:1Δ9 Palmitoolejová hexadecenová CH 3 (CH 2 ) 5 CH=CH-(CH 2 ) 7 COOH -0.5 18:1 Δ9 olejová 9-oktadecenová CH 3 (CH 2 ) 7 CH=CH-(CH 2 ) 7 COOH 13.4 18:2 Δ9,12 linolová 9,12 - oktadekadienová 18:3 Δ9,12,15 linolenová 9,12,15 - oktadekatrienová 20:4 Δ5,8,11,14 arachidonová 5,8,11,14- eikosatetraenová CH 3 (CH 2 ) 4 (CH=CHCH 2 ) 2 (CH 2 ) 6 COOH -9 CH 3 CH 2 (CH=CHCH 2 ) 3 (CH 2 ) 6 COOH -17 CH 3 (CH 2 ) 4 (CH=CHCH 2 ) 4 (CH 2 ) 2 COOH -49
% 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 Řepkový olej Olivový olej 87. 3 7 2..... ~ 2. ~ 3 50-66 18-24 6-14. 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 10 9 11 12 8 7 13 6 5 14 15 4 16 3 17 2 18 C 1 19 kyselina arachidonová O 20 O + 2 O 2 cyklooxygenasa O O 10 9 11 12 8 7 13 6 5 14 15 16 4 O OH 3 17 2 18 C 1 19 prostaglandin PGG 2 O 20 O Inhibitory cyklooxygenasy léčiva (aspirin)
Polární (složené) lipidy 1. Fosfolipidy glycerol + MK + fosfát + polární alkohol Polární hlavice
Polární lipidy - sfingolipidy R = H R = fosfocholin R = sacharid ceramid sfingomyelin sfingoglykolipid rostliny: monogalaktosyldiacylglycerol (MGDG) digalaktosyldiacylglycerol (DGDG)
Isoprenoidní látky nezmýdelnitelné lipidy Steroidy Isopentenylpyrofosfát Steran cyklopentanoperhydrofenantren Cholesterol - prekursor steroidních hormonů, součást membrán, Hladina v krvi 5 mmol/l β-karoten Vitamin D2
Funkce lipidů: 2. strukturní 1.zásobní 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
Hmotnostní složení lipidů (v %, příklady) 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 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)
Poměr obsahu proteinů k obsahu lipidů v některých membránách 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
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 Příklad: Energie dodaná hydrolýzou ATP Na +,K + -ATPasa (pumpa)
Přenos informace přes biologickou membránu Fyzikální nebo chemický signál Receptory působící prostřednictvím G-proteinů
Fosfoinositidová signální dráha Signáln í molekula receptor aktivující G-protein y Aktivace PLC fosfolipid inositol PIP 2 diacylglycerol DAG Aktivace -podjednotky G-proteinu IP 3 proteinkinasa C Ca 2+ otevřený Ca 2+ iontový kanál ER