Chemie lipidů; biomembrány a membránový transport

LIPIDY Funkce:

- zdroj a reserva energie - strukturní (biologické membrány) - ochranné (mechanická a tepelná isolace) - signální (druzí poslové)

Definice:

- podle fysikálních vlastností (rozp. v nepolárních rozp.) - podle chemické struktury (lipidy a isoprenoidy) * lipidy: estery mastných kyselin (=

LIPIDY

Mastné kyseliny: nasycené (myristová C 14 , palmitová C 16 stearová C 18 ) nenasycené (isolované dvojné vazby v

cis

, konfiguraci) (olejová, 18:1, linolová 18:2, linolenová 18:3, arachidonová 20:4) Ikosanoidy = prostanoidy: deriváty kys. arachidonové, funkce: regulační (modulátory účinku hormonů) prostaglandiny, tromboxany, leukotrieny

Mastné kyseliny

Lipidy (zmýdelnitelné)

- triacylglyceroly = tuky (tzv. triglyceridy) (C 16 oleje 30 - polární lipidy (definice, amfifilní - amfipatické vlastnosti) dělení: alkohol (glycerol, sfingosin-sfingolipidy) podle obsahu kys. fosforečné (většina, fosfolipidy) cerebrosidy a gangliosidy)

Lipidy (zmýdelnitelné)

- triacylglyceroly = tuky (tzv. triglyceridy) technologicky: tuky a oleje

1-palmitoyl-2-oleoyl-3 stearoylglycerol

H 3 C O CH 2 CH 2 CH 2 CH 2 CH 2 CH 2 CH 2 CH 2 CH 2 CH 2 CH 2 CH 2 CH 2 CH 2 C O C H2 H 3 C H 3 C CH 2 CH 2 CH 2 H 2 C CH 2 CH 2 CH 2 CH 2 CH 2 CH 2 CH 2 CH 2 CH 2 CH 2 CH CH 2 CH CH 2 CH 2 CH 2 CH 2 CH 2 CH 2 CH 2 CH 2 CH 2 CH 2 CH 2 CH 2 CH 2 CH 2 C O CH 2 C O C H O C H2 O

Lipidy (zmýdelnitelné)

- polární lipidy (definice, amfifilní - amfipatické vlastnosti) dělení: alkohol (glycerol, sfingosin-sfingolipidy) podle obsahu kys. fosforečné (většina, fosfolipidy) podle obsahu cukerné složky (glykolipidy cerebrosidy a gangliosidy) H 3 C O CH 2 CH 2 CH 2 CH 2 CH 2 CH 2 CH 2 CH 2 CH 2 CH 2 CH 2 CH 2 CH 2 CH 2 C O C H2 H 3 C CH 2 CH 2 CH 2 CH 2 CH 2 CH 2 CH 2 CH CH CH 2 CH 2 CH 2 CH 2 CH 2 CH 2 CH 2 C O O C H C H2 O O P O O + NH 3 CH2 C H C OO-

fosfolipid (1-palmitoyl-2-oleoyl-fosfatidylserin)

- fosfatidáty (fosfoacylglyceroly) H O CH 2 + NH 3 C OO H O CH 2 H 2 + NH 3 serin H O CH 2 H 2 CH 3 N + CH 3 CH 3 ethanolamin cholin

kefaliny

O OH inositol OH H O OH OH

lecithiny

fosfatidáty (fosfoacylglyceroly)

ISOPRENOIDY Isoprenoidy:

sloučeniny odvozené od isoprenu isopren H 2 C CH 3 C CH CH 2 steran isopentenyldifosfát H 2 C CH 3 C CH 2 H 2 C O P O O O P O O cholesterol H3 C C H3 CH3 C H -CH2- CH2- CH2- CH- CH3 H3 C HO steroidní hormony, žlučové kyseliny, kalciferol (vitamin D) terpeny, karotenoidy (vitamin A), gutaperča a přírodní kaučuk

BIOLOGICKÉ MEMBRÁNY Funkce: isolace vs. propustnost Základní struktura: dvojvrstva polárních lipidů + bílkoviny

Biologické membrány

Hmotnostní složení lipidů (v %, příklady)

Thylakoidová membrána: fosfolipidy: pouze 10 % mono- a digalaktosyldiacylglyceroly: 80 % Různé složení jednotlivých vrstev: erythrocyt: fosfatidylserin: uvnitř fosfatidylcholin: vně

Biologické membrány

Model fluidní membrány

Biologické membrány

Biologické membrány

MEMBRÁNOVÉ BÍLKOVINY

periferní a integrální, lipoproteiny (hydrofobní zbytky na povrchu) nesymetrické uložení: vnější část glykosylována

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

Membránové bílkoviny

Periferní a integrální bílkoviny

Membránový transport

· • · · · · ·

podle provedení:

volná difuse trvalými póry uzavíratelnými póry ionofory bílkovinnými přenašeči skupinová translokace pinocytosa

Membránový transport

Membránový transport

uzavíratelnými póry

Membránový transport

bílkovinnými přenašeči

Membránový transport

pinocytosa

Membránový transport podle energetického zabarvení:

elektrochemický potenciál:  i na jedné straně membr.:  i,A =  = i o  i o + RT ln a + RT ln a i,A i + z i F  + z i F  A na druhé straně membr.:  i,B =  i o + RT ln a i,B + z i F  B energie při přechodu iontu:  i,B  i,B  i,B  i,A  i,A  i,A = RT ln a i,B + z i F  B - RT ln a i,A = RT ln (a i,B / a i,A ) + z i F(  B  A ) - z i F  A = RT ln (a i,B / a i,A ) + z i F.

 • •  = membránový potenciál pasivní transport aktivní transport

Membránový transport

Jak získat energii?

primární (ATPasy) sekudnární (symport nebo antiport) na úkor redoxních reakcí (dýchací řetězec, fotosynthesa)

Membránový transport

primární (ATPasy)

Membránový transport

sekudnární (symport nebo antiport)

Membránový transport

bakteriorhodopsin