Lipiidid (0)

Lipiidid
LIPIIDIDE KLASSIFIKATSIOON
1. Rasvhapped
2. Triatsüülglütseroolid
3. Glütserofosfolipiidid
4. Sfingolipiidid
5. Steroidid
6. Teised lipiidid
LIPIIDSED KAKSIKKIHID
1. Kaksikkihi tekkimine ja säilitamine
2. Lipiidide liikuvus
3. Membraanivalgud
4. Erütrotsüütide plasmamembraan
Mis on lipiidid?
Lipiidide struktuur:
on bioloogilise päritoluga ained, mis on lahustuvad
orgaanilistes solventides: kloroformis, eetris,
metanoolis
on vees rasklahustuvad
ei ole polümeersed, ent moodustavad agregaate
on varieeruva struktuuriga mittehomogeenne klass
molekule
Lipiidide funktsioon:
Membraanid fosfolipiidid, steroidid
Energia depoo rasvad, õlid
Signaali ülekanne intratsellulaarsed messengerid
Hormoonid
Kofaktorid ensümaatilistes reaktsioonides
Pigmendid
LIPIIDID
Rasvhapped Steroidid Lipiidsed Terpeenid
vitamiinid
(polüprenoidsed ühendid)
Eikosanoidid Triatsüül Vahad Sfingolipiidid
glütseroolid
Glütserofosfo Tseramiidid
lipiidid
Eeterfosfo Sfingomüeliinid Tserebrosiidid
lipiidid
Gangliosiidid
PAF Plasmalogeenid
(glükosfingolipiidid)
Fosfatidaadid
Fosfatidüül Fosfatidüül Fosfatidüül Fosfatidüül
etanoolamiinid seriinid koliinid inositoolid
(fosfolipiidid)
Rasvhapped Küllastunud R üksidemed
Küllastumata Rka kaksiksidemed
·Rasvhapped on pika süsivesinikahelaga RCOOH
karboksüülhapped
·Kõige tavalisemad 16 ja 18 C aatomiga Palmitiinhape C15H31COOH
·Süntees toimub 2C kaupa, harilikult kokku 16:0
paarisarv
·Taimsed ja loomsed rasvhapped sageli Arahhidoonhape C19H31COOH
küllastumata, cis sidemed!! 20:4( 5,8,11,14)
·Mitme kaksiksideme korral ei ole need reeglina
konjugeeritud tavaliselt C 9, 12, 15
·Bakterites sageli hargnenud ahelaga,
hüdroksüleeritud või sisaldavad tsüklopropaani
Palmitiinhape
Oleiinhape
Steariinhape
Arahhidoonhape
Füüsikalised omadused
mõjutatud kahe faktoriga:
ahela pikkus
kaksiksidemete arv
Mõned looduslikud rasvhapped
30o Lahustuvus mg/g
Süsinikskelett Triviaalnimetus sulamisto vesi benseen
12:0 Lauriinhape 44.2 0.063 2600
14:0 Müristiinhape 53.9 0.024 874
16:0 Palmitiinhape 63.1 0.0083 348
18:0 Steariinhape 69.6 0.0034 124
20:0 Arahhidiinhape 76.5
16:1( 9) Palmitoolhape 0.5
18:1( 9) Oleiinhape 13.4
18:2( 9,12) Linoolhape 5
18:3( 9,12,15) Linooleenhape 11
Rasvhapete näited
C18 happed:
Steariinhape
Oleiinhape
Linoolhape
Linoleenhape
Arahhidoonhappe derivaadid
lokaalse toimega bioaktiivsed ühendid eikasonoidid
PROSTAGLANDIINID
Silelihaste kontraktsioon
Kehatemp. regulatsioon LEUKOTRIEENID
Ärkvelolekuune tsükkel Kopsus bronhide kokkutõmbumine
Põletikulised protsessid, palavik Astmaatiline atakk
cAMP süntees Anafülaktiline shokk, allergia
Vererõhu regulatsioon põletikud
TROMBOKSAANID
Verehüübeprotsesside initseerimine
Rasvhapete reaktsioonid
·Rasvhapped esterifitseeruvad alkoholidega ja estrid on hüdrolüüsitavad
·Rasvhapped reageerivad alustega andes soolasid
·Küllastumata rasvhapped reageerivad nagu küllastunud rasvhapped
·Lisaks on küllastumata rasvhapetele iseloomulikud liitumisreaktsioonid
kaksiksidemele
Näiteks: hüdrogeenimisreaktsioon, mida kasutatakse margariini
tootmisel
Triatsüülglütseroolid
Glütserooli ja rasvhapete triestrid, neutraalsed rasvad
Energia depoo, ei kuulu membraanide koosseisu
Glütserool võib olla esterifitseeritud kuni 3 erineva rasvhappe poolt
Rasvadõlid: rasvhappe jäägid erineva ahela pikkuse ja küllastatuse astmega
Rasvad vs glükogeen
erinev oksüdatsiooni aste
erineva tihedusega
Adipotsüüdid, rasvkude
Soojuse tootmine
+KOH
Soojusisolatsioon
K+RCOO
Saponifikatsioon ehk seebistamine
Looduslikud rasvad segud erinevatest triatsüülglütseroolidest
Rasvhapped %
Olek toatemp. Küllastunud Küllastumata
C412 C14 C16 C18 C16 + C18
Lehma rasv Tahke Või Tahke 11 10 26 11 40
Oliiviõli Vedel Vahad
Rasvhappe ja pika alifaatse alkoholi estrid, happel n=1436, alkoholil n=2634
Mesilasvaha müristüülpalmitaat on oluliseks komponendiks
CH3(CH2)14COCH2(CH2)28CH3
O
Palmitiinhape Müristüülalkohol
FUNKTSIOONID
Energiavaru
Kaitsefunktsioon, veekindel lindude sulestik
vee aurustumise vältimine taimelehtedes
NB! Looduslikud vahad on kompleksed segud erinavat klassi ühenditest
Glütserofosfolipiidid ehk fosfoglütseriidid
Bioloogiliste membraanide
olulised koostisosad
membraanilipiidid
Glütserofosfolipiidide struktuur
glütserool3fosfaat
posits. C1 ja C2 esterifitseeritud
rasvhappe poolt
fosforüül seotud rühmaga X
Sageli C1 küllastunud,
C2 küllastumata
rasvhape
Glütserofosfolipiidid on amfipaatsed
mittepolaarse saba ja polaarse
pearühmaga fosforüülX
Polaarsed fosforüülX pearühmad
XOH Fosfolipiidi nimi
X
X=H, Vesi fosfatiidhape
i. etanoolamiin fosfatidüületanoolamiin NB! X iseloomust
ii. koliin fosfatidüülkoliin sõltub pearühma
iii. seriin fosfatidüülseriin summaarne laeng
iv. müoinositool fosfatitüülinositool
v. glütserool fosfatidüülglütserool
vi. fosfatidüülglütserool kardiolipiin
Xid
i v
ii
iii
iv vi
Fosfolipaasid
Fosfolipaasid on glütserofosfolipiidi hüdrolüüsi katalüüsivad
ensüümid
Erinevad fosfolipaasid atakeerivad erinevaid sidemeid
Fosfolipaaside produktid on mõnikord signaalmolekulideks
lüsofosfatidaathape
1,2diatsüülglütserool
Plasmalogeenid ja teised eetersidet sisaldavad lipiidid
Plasmalogeenid sisaldavad C1 asendajana vinüüleetrit
X on tavaliselt
etanoolamiini
koliini
seriinijääk
PAF Platelet activating factor
Osaleb põletikulistes ja allergilistes
protsessides
Sfingolipiididteine oluline
membraanilipiidide klass
Sfingosiin 18C aminoalkohol, trans kaksiksidemega
Tseramiidid sfingosiini Natsüül derivaadid
Rasvhape 16, 18, 22, 24 (:0 või :1)
NB! Pange tähele sfingolipiidide
ja glütserofosfolipiidide
molekulide kuju sarnasust
Tseramiidide derivaadid ­ asendaja C1 juures
Sfingomüeliinid tseramiid+ fosfokoliin
fosfoetanoolamiin
Tserebrosiidid tseramiid+ suhkur (galaktosüültserebrosiidid,
glükosüültserebrosiidid)
Gangliosiidid tseramiid+ oligosahhariid vähemalt ühe
siaalhappe jäägiga
Retseptorid hormoonidele
Retseptorid toksiinidele
Osalemine signaali ülekandes
Sfingomüeliin tseramiidi ja fosfokoliini
derivaat
Fosfokoliini asendamisel suhkruga saame
tserebrosiidi
Fosfaatjääk on Neutraalsed glüko
laenguga lipiidid Sisaldavad GalNAc ja NeuNAc
(siaalhape)
Siaalhape annab laengu
Inimese veregrupid O, A, B ­ sfingolipiidid rakkude molekulaarses
äratundmises
OAB süsteemi antigeenid erinevad suhkru
jääkide osas oligosahhariidi mitteredutseerivas
otsas. Erinevused tingitud teatud glükosüültransferaasi
olemasolust
Terpeenid
Terpeenid on lipiidid, mis moodustuvad 2st või enamast isopreeni (C5) molekulist
monoterpeen (C10)
diterpeen (C20)
triterpeen (C30)
tetraterpeen (C40)
Steroidid
Steroidid on klass ühendeid, mis sisaldavad 4
kondenseerunud tsüklit.
Kolesterool kõige laiemalt levinud, oluline membraanide
komponent
Kolesterool võib olla esterifitseeritud
Kolesterool on metaboolne eellane steroidhormoonidele
Steroidhormoonid:
1. Glükokortikoidid (kortisool)
2. Mineralokortikoidid (aldosteroon)
3. Androgeenid (testosteroon)
4. Östrogeenid (estradiool)
5. Progestiinid (progesteroon)
Sapphapped ­ rasvade transport
Kolesterool
ja vastav ester
Vitamiin D
Struktuurselt sterooli derivaadid, kus tsükkel B on katki
Inaktiivsed D2 ja D3 moodustuvad fotokeemiliselt
Ensümaatilise hüdroksüleerimise tulemusel moodustub aktiivne vorm, mis
stimuleerib Ca2+ adsorptsiooni soolestikus ja vabanemist luudest.
Vitamiin E
Antioksüdant
3x isopreeni lüli
Koensüüm Q
Membraanides lokaliseeruv redoksreaktsioonide
kofaktor
Vitamiin K
Vajalik kofaktor vere normaalseks hüübimiseks
Sünteesitakse soolestikus bakterite poolt
Vitamiin A
Vitamiin Ast lähtub nägemises
osaleva kofaktori retinaali
süntees
Membraanilipiidide molekulide kuju soodustab veega
kontaktis olles kaksikkihtide teket
Rasvhapete
koonusekujuline ehitus
soodustab mitsellide teket
Fosfolipiidide
silindrikujuline ehitus
soodustab kaksikkihtide
teket
Bioloogilised membraanid on midagi enamat kui
fosfolipiidsed kaksikkihid
1972 membraani
fluidne mosaiikmudel
Membraanvalgud:
Integraalsed ­
paiknevad vähemalt
osaliselt membraani
sees
Paljud integraalsed
valgud on
transmembraansed
Perifeersed ­
kinnituvad membraani
ühele või teisele küljele
Membraanvalgud ja lipiidid võivad
olla glükosüleeritud. Suhkruahelad
paiknevad ekstratsellulaarselt
Membraanid on asümmeetrilised
Membraanid on asümmeetrilised
Asümmeetria avaldub:
1. Membraanivalkude asümmeetrilises paigutuses
2. Lipiidse kaksikkihi sisemine ja välimine kiht erinevad lipiidse koostise
poolest
3. Membraani eri küljed võivad kanda erinevat summaarset laengut
Valk/lipiid suhe on membraanides erinev
Tüüpiline eukarüootne membraan: ca 50% valk
Mitokondri sisemembraan: valklipiid suhe = 3,2
Teatud aksoneid ümbritsevad membraanid: valk lipiid suhe = 0,23
Integraalsed membraanivalgud Perifeersed membraanivalgud
Seotud tugevalt lipiididega hüdrofoobsete Dissotsieeruvad membraanide küljest
interaktsioonide vahendusel lihtsamalt, näiteks kõrge ioonse jõu või pH
Eraldatavad vaid membraanide lõhkumisega muutuse tagajärjel.
orgaanilised solvendid Puhastatutena käituvad kui vees
detergendid lahustuvad valgud
kaotroopsed ained
Tsütokroom C
Tavaliselt agregeeruvad vees
Integraalsete membraanivalkude struktuur
Integraalsed membraanivalgud on amfifiilsed:
membraanis paiknevad hüdrofoobsed
aminohappejäägid väljaspool lipiidset kaksikkihti
asuvad eelkõige hüdrofiilsed jäägid
Erütrotsüütides esinev glükoforiin: 3 domeeni
1. N terminaalsed 72 ah jääki ekstratsellulaarses
osas ­ ulatuslikult glükosüleeritud
2. 19 ah hüdrofoobses transmembraanses osas
3. C terminaalsed 40 ah jääki tsütosoolis
Transmembraanne osa võib moodustada ka
tünni, nagu on see poriinide molekulides
Paljud transmembraansed valgud sisaldavad rohkem kui
ühte transmembraanset heeliksit
Bakteriorodopsiinil, valguse
energial töötaval prootoni
pumbal on 7 ca 25 ah jäägi
pikkust membraani läbivat
heeliksit
Transmembraansetele heeliksitele
vastavad piirkonnad
primaarstruktuuris on ennustatavad
valgu hüdrofoobsuskaardilt
Liikuvus bioloogilistes membraanides
Membraanid ei ole staatilised. Sõltuvalt lipiidsest koosseisust iseloomustab
membraane suurem või väiksem liikuvus.
Lipiidide liikumine võib olla:
* lateraalne
* flipflop
Lateraalne difusioon
Flipflop
Membraanivalkude lateraalne difusioon on aeglasem kui lipiididel.
Flipflop on suhteliselt aeglane
Lipiidset kaksikkihti iseloomustab faasiüleminek, mille käigus
muutub lipiidimolekulide asetumise korrapära
Faasiüleminekut iseloomustab
temperatuur Tm
Tm sõltub lipiidsest koostisest
Kolesterooli mõju sõltub tema suhtelisest
sisaldusest
Erütrotsüütide plasmamembraan
Imetajate erütrotsüüdid on ühed lihtsaima ehitusega rakud
Erütrotsüütide lüüsumisel moodustuvad rakkude jäänukid (ingl. ghosts), mis kujutavad
endast membraanseid vesiikuleid
Membraani sisemine ja välimine kiht erinevad oluliselt oma lipiidse
koostise poolest
PC ­ fosfatidüül koliin
PE ­ fosfatidüül etanoolamiin
PS ­ fosfatidüül seriin
PI ­ fosfatidüül inositool
SP sfingomüeliin
Erütrotsüütide membraanivalgud
Perifeersed membraanivalgud on
eraldatavad pehmetes tingimustes (pH,
ioonne jõud)
Integraalsed membraanivalgud on
eraladatavad detergentidega (Triton X
100) ekstraheerides
Detergentidega ekstraheerimine jätab
terveks valgulise skeleti
Membraanid on ühendatud tsütoskeletiga
Tsütoskelett on
membraaniga
ühendatud
integraalsete
membraanivalkude
kaudu
Membraani seotus tsütoskletiga aitab rakkudel säilitada nende kuju
Erütrotsüüdid on vastupidavad rakud
Eluiga ca 120 päeva ­ 10 miljonit südamelööki