V ŽIVOČIŠNÝCH BUŇKÁCH
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)
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-
TRIACYLGLYCEROL U fosfolipidu jsou dvě OH skupiny glycerolu Vázány s mastnými kyselinami. Třetí OH skupina je vázána na zbytek kyseliny fosforečné PO 4 3+. Na fosfát je dále vázána další malá molekula Polárního charakteru [alkohol, cholin] cholin Mastná kyselina v triacylglycerolu může být nahrazena jinou molekulou FOSFOLIPID
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
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
Ve vodném prostředí tvoří spontánně útvary, které chrání hydrofóbní konce mastných kyselin od styku s vodním prostředím:
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
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
V jezeře lipidů pluje mnoho různých proteinů
LIPOPROTEINY = částice z nekovalentně vázaných proteinů a lipidů (~ 5-1000 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
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
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
Typ mastných kyselin vázaných v membránových fosfolipidech Koncentrace cholesterolu Nenasycené fosfolipidy Nasycené fosfolipidy Cholesterol FLUIDITU FLUIDITU FLUIDITU
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
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
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!!!
HOMEOSTÁZA CHOLESTEROLU Absence LDL-receptorů Receptory LDL hrají zásadní roli v udržování hladiny cholesterolu v plazmě. Normální stav Vysoký obsah cholesterolu v plazmě
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)
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
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.
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. http://www.volny.cz/homeopatie/obezita/bmi.htm http://www.zdravi-hubnuti.cz/bmi http://zdravi.idnes.cz/bmi.asp Aktivní výpočet BMI na webu
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
% 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.
MOLECULAR CELL BIOLOGY: Lodish H. a kol., 2004, 5th ed. New York, Freeman com. (p. 743-777) 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 http://mujweb.atlas.cz/veda/mitochondrie/13/13.htm Dychaci retezec http://www.volny.cz/homeopatie/obezita/bmi.htm BMI-aktivní výpočet http://sweb.cz/puntik/bioch.html Sacharidy lipidy proteiny, enzymy -texty http://www.agen.ufl.edu/~chyn/age2062/lect/lect.htm Biochemie obr. http://www.zdravi-hubnuti.cz/bmi BMI-aktivní výpočet s komentářem http://zdravi.idnes.cz/bmi.asp BMI-aktivní výpočet