Lipidek Csak apoláros oldószerben oldódó anyagok. (zsírsavak és származékaik, valamint olyan vegyületek, amelyek
Lipidek
bioszintézisükben vagy biológiai szerepükben összefüggenek velük
+ szteroidok, zsíroldható vitaminok, terpenoidok)
Biológiai szerepük: - sejtmembránok építıelemei - tartalék energiaforrások - védıanyagok Egyes ábrákat a Lehninger Principles of Biochemistry (D. L. Nelson, M.M. Cox, 5th ed.) és a Chemistry (J. McMurry, R.C. Fay, 4th ed.) c. könyvekbıl vettünk át.
- hormonok, vitaminok, stb. 1
2
Viaszok
Lipidek csoportosítása Lúggal való reakciójuk alapján:
Nagy szénatomszámú (C>20), egyértékő alkohol és nagy szénatomszámú zsírsav észtere
Elszappanosítható lipidek
Egyszerő lipidek - viaszok - neutrális zsírok - növényi olajok
El nem szappanosítható lipidek
- terpének - szteroidok - zsíroldékony vitaminok (A, D, E, K) - prosztaglandinok
O C n
O
n
észterkötés
Összetett lipidek - foszfogliceridek - szfingolipidek
biológiai szerepe: védıréteg állati bırön, szırzeten vagy tollon, növények levelein és gyümölcsökön 3
4
Trigliceridek (neutrális zsírok, olajok)
Lanolin: gyapjúzsír
Glicerin (háromértékő alkohol) és nagy szénatomszámú
Karnauba-viasz: cerotinsav miricilésztere (C25H51COOC30H61) Méhviasz: palmitinsav miricilésztere (C15H31COOC30H61)
H2C
OH
HC
OH
H2C
OH
zsírsav észtere
O HO
C
R
észterkötés
Bálnaviasz (cetaceum): palmitinsav cetilésztere (C15H31COOC16H33)
O O R
C
H2C O
O
C
R
O
C
R
CH H2C
O 5
6
A zsírsav: páros szénatomszámú (általában C16 vagy C18) szénatomszám:
O OH
palmitinsav hexadekánsav
16
OH
sztearinsav oktadekánsav
18
olajsav (9Z)-oktadecénsav
18
C
A trigliceridek biológiai funkciói:
O C O 9
C OH
- tartalék tápanyagok - mechanikai védelem (bır alatti zsírszövet)
O 9
C OH
linolsav (9Z,12Z)-oktadekadiénsav
18
12
O 9
15
C OH
linolénsav 18 (9Z,12Z,15Z)-oktadekatriénsav
12
7
8
Zsírok: szobahımérsékleten szilárd trigliceridek Többnyire telített zsírsavakat tartalmaznak.
Olajok: szobahımérsékleten folyékonyak Fıként telítetlen zsírsav található a molekulában. A kettıskötés mindig cisz geometriájú!
A trisztearin (trisztearoil-glicerin) térszerkezete
9
10
C16 és C18 telítettlen
C4-tıl C14-ig telített
Zsírsavak (%)
C16 és C18 telített
A triolein (trioleoil-glicerin) térszerkezete
Olívaolaj
Vaj
Marhafaggyú
folyadék
képlékeny
szilárd
Természetes zsírok 25°C-on 11
12
Foszfogliceridek
Alapvegyület:
A glicerin zsírsavakkal és foszforsavval képzett észtere H2C
OH
HC
OH
H2C
HO
HO
O
O
O C
P
R
OH
O
OH
OH
R2
észterkötés
β
O
O
CH
C
O
*
CH
α
H2C
C
R
O
H2C
O O
C
H2C
C
R1
O O
P
OH
OH
R
O
H2C
O
P
O
Q
L-α α-foszfatidsav
OH 13
14
Amfipatikus molekula O 5
11
C
foszfát
OH
14
poláros fej
glicerin
8
C
telí tet tlen zsírsav
5
OH
11
14
arachidonsav (5Z,8Z,11Z,14Z)-eikozatetraénsav Jelátviteli folyamatokban van szerepe és fontos lipid jellegő vegyületek (koleszterin, prosztaglandinok) prekurzora.
telített zsírsav
O 8
apoláros farok
α-foszfatidsav L-α 15
16
Liposzóma
A foszfogliceridek biológiai funkciója: Micella
hidrofil üreg
Kettısréteg
a sejtmembrán építıelemei
17
18
O O R2
C
H2C O
O
CH H2C
R1
C O
O
P
O
O
Membrán: lipidkettısréteg
+
CH2 CH2 NH3 Amfoter!
Kefalin Kolamin (etanol-amin):
OH CH2 CH2 NH2
A sejtmembrán egyik fı alkotója, az agy zsírszerő anyagaiban is elıfordul. Elısegíti az aktív transzport fehérjéinek beépülését a membránba. 19
20
O
O O R
C
H2C O
O
CH H2C
C
O
R
O
P
R2
CH3
O +
O
CH2 CH2 N
H2C
C
O
CH O
+
CH2 CH
NH _ 3
COO
Szerin: OH -
CH3
(trimetil-β-hidroxietil-ammónium-hidroxid)
O
Foszfatidil-szerin
Lecitin (foszfatidil-kolin) OH CH2
P O
CH3
Kolin:
R1
C O
H2C
CH3
O
O
+ CH2 N
HO
CH2 CH
(α-amino-β-hidroxi-propionsav)
NH2
COOH -CO2
CH3 HO
CH3
A sejtmembrán egyik fı alkotója és megtalálható a plazmában is. Nagy mennyiségben elıfordul a tojás sárgájában és a szójában. Szerepe a jelátviteli folyamatokban: diacil-glicerinek elıanyaga.
21
CH2 CH2
NH2
A sejtmembrán egyik alkotóeleme, kolamin nagyobb mennyisége a mielinben található. A protein-kináz C kofaktora, a véralvadásban és a programozott sejthalálban is szerepet játszik. 22
O O R2
C
H2C O
O
CH
R1
C
O
OH
O
6
H2C
O
P
O
O
1
5
HO 2
3
R2
O
O
CH
C
L-α α-foszfatidsav
R1 O
O O
P O
OH
O
CH2 HC H2C
OH O
O P
O
H2C
O
C
R1
HC
O
C
R2
CH2
O
O
Foszfatidil-inozit OH
Mio-inozit:
6
1
Kardiolipin
5
HO 2
L-α α-foszfatidsav
OH
HO
Jelátviteli folyamatokban: diacil-glicerinekké (másodlagos hírvivı molekulává) alakul.
C
H2C
4
OH
A sejtmembrán egyik alkotóeleme, az agy szöveteiben nagyon gyakori. Az arachidonsav fı forrása.
H2C
O
OH
3
4
(bisz-foszfatidil-glicerin)
OH
Két foszfatidsav molekulát egy glicerin kapcsol össze.
OH
Csak baktériumok, növényi kloroplasztok és állati sejtek mitokondriumának membránjaiban fordul elı.
A szabad mio-inozit megtalálható az izomban. 23
24
Foszfoglicerid
Észteresítı komponens (alkohol)
éter-kötés
Töltés pH=7-en
Foszfatidsav Kefalin
Kolamin etanol-amin
Lecitin
Kolin
Foszfatidil-szerin
Szerin
O R2
C
H2C
O
* CH
O
H2C
Glicerin
Foszfatidil-inozit
Mio-inozit
n
R1
telített alifás primer alkohol
O O
Plazmánsav
P
OH
OH
észter-kötés
Foszfatidil-glicerin
CH2
enol-éter H H2C
O Kardiolipin
R2
Foszfatidilglicerin
C
O
H2C
O
észter-kötés aláhúzott: amfoter jellegő
25
C
R1
cisz kettıskötéső alkohol
H
* CH
O
C
O
Plazménsav
P
származékai: plazmalogének
OH
OH
Származékaik az izom- és idegmembránokban fordulnak elı. Arachidonsavat „raktároznak”.
26
A plazmánsav és plazménsav származékainak biológiai funkciói:
H2C
O H3C
C
O
O
CH
15
CH3
O
- többszörösen telítetlen zsírsavak raktározása H2C
CH2
O
P
O
CH2
CH2
O
- férfiak nemzıszervében nagy koncentrációban találhatóak,
+ N
CH3 CH3 CH3
feltehetıen szerepet játszanak a sperma képzıdésében
PAF (Platelet Activating Factor)
- hiányuk a szemben szürkehályogot okoz
Tombocitaaktiváló faktor a plazmánsav kolinésztere
- rákos sejtekben megnı a koncentrációjuk Hatásai: trombocitaaggregáció, bronchusgörcs, vérnyomásesés. Gyulladás-közvetítı anyag, szerepet játszik az immunválasz kialakításában. Az elsıként felfedezett lipid típusú hírvivımolekula. 27
28
Foszfatidil-inozit
A foszfolipidek szerepe jelátviteli folyamatokban
foszforilezés a plazmamembránban
Foszfatidil-inozit-1,4,5-biszfoszfát hormon-érzékeny foszfolipáz C a plazmamembránban
Membrán foszfolipid
arachidonsav Poláros fej-csoport
Inozit-1,4,5-triszfoszfát
Diacil-glicerin
Foszfolipáz A2 Foszfolipáz C
Intracelluláris Ca2+ felszabadulása
Protein-kináz C aktiválása
Diacil-glicerinek: másodlagos hírvivı molekulák Egyéb enzimek aktiválása
Egyéb enzimek szabályozása (foszforilálása)
29
30
Szfingolipidek A szfingozin származékai.
A szfingolipidek biológiai funkciói: H2C
zsírsav H H3C
CH2
12
C
H2N C
OH
* CH
HC*
H
a sejtmembrán alkotóelemei OH
szacharid vagy foszforsav
Fıként idegszövetekben, az idegsejtek nyúlványaiban fordulnak elı, szerepük a jelátviteli és felismerési folyamatokban jelentıs.
Szfingozin A zsírsav: telített vagy egyszeresen telítetlen, páros vagy páratlan szénatomszámú, esetleg OH-csoportot is tartalmaz. Többszörösen telítetlen zsírsav igen ritka. 31
32
amidkötés amidkötés
H3C
OH
CH2 CH2
C
16
12
CH2
C
16
HN
CH
O
CH3
CH H3C
CH CH
OH
észterkötés H3C
HN
H2C O
O
sztearinsav
H3C
H2C
HC
CH2
12
CH CH
HC
O
OH
P
O
CH2
+ CH2 N
CH3 CH3
O
kolin
Ceramid
Szfingomielin
A szfingolipidek prekurzora. Jelátviteli folyamatok szereplıje. Egyes ceramidok nagy mennyiségben találhatók a bır felszínén.
A leggyakoribb szfingolipid. Lipid-tutajok alkotóeleme.
33
34
1. Neutrális glikoszfingolipidek
Szfingolipidek alcsoportjai:
A szénhidrátrész nem tartalmaz negatív töltéső csoportot. Leggyakoribb monoszacharidok:
1. neutrális glikoszfingolipidek
glükóz, galaktóz, N-acetil-glükózamin, N-acetil-galaktózamin
2. gangliozidok
Cerebrozidok: monoglikozil-ceramidok Globozidok: di- vagy oligoszacharidok ceramidjai
3. szulfatált glikolipidek
β-glikozidos kötés
CH2OH
cukor
O
HO H OH
zsírsav
CH2 CH
CH
NH
OH
H H
H
CH
CH
CH2
12
CH3
C O
H
szfingozin
O
R
OH
galaktocerebrozid 35
a központi idegrendszer fehérállományában található mielin alkotórésze, lipid-tutajok alkotóeleme
36
2. Gangliozidok A szénhidrátrész oligoszacharid, mely negatív töltéső sziálsav(N-acetil-neuraminsav-) maradékot tartalmaz. Nagy mennyiségben az agy szürkeállományában találhatók. Sejttípus-specifikus antigének, receptorok.
cukor
cukor
cukor
zsírsav sziálsav szfingozin
Vércsoport-antigének: globozidok
37
38
3. Szulfatált glikolipidek Olyan galaktocerebrozidok, melyeken a galaktóz 3. OH-ja kénsavval észteresített. A mielin fontos alkotórészei. CH2OH O
HO
O
H OSO-3 H
CH2 CH
CH
NH
OH
H
H
CH
CH2
12
CH3
C O
H
CH
R
OH
A szfingolipidek elsısorban a membrán külsı (extracelluláris) oldalába épülnek be (felismerés, jelátviteli folyamatok).
galaktocerebrozid-3-szulfát 39
40
Szfingolipid
X
Ceramid
Foszfokolin
Szfingomielin
Szfingozin Zsírsav
Neutrális glikoszfingolipidek - cerebrozidok - globozidok
Pl: glükóz, galaktóz, laktóz OSO3-
Szfingolipid
Szulfatált glikolipidek
Galaktóz-3-szulfát
Gangliozidok
Sziálsav tartalmú oligoszacharid
Gal
41
Lipidek az emberi szervezetben tartalék tápanyagok
neutrális zsírok, olajok
szfingozin
zsírsav zsírsav PO4
alkohol
kefalin, lecitin, foszfatidilszerin, foszfatidil-inozit
zsírsav PO4
kolin
glikoszfingolipidek
glikolipidek szfingozin
zsírsav
Lipid kettısréteg: szfingomielinek
zsírsav mono- v. oligoszacharid cerebrozidok, globozidok
szulfatált glikolipidek szfingozin
zsírsav zsírsav
szfingolipidek
glicerofoszfolipidek glicerin
glicerin
triacil-glicerinek
A sejtmembrán felépítése
membrán lipidek
foszfolipidek
42
zsírsav mono- v. diszacharid gangliozidok
(SO4)
rendezett folyadék, folyadékkristály
43 44
A koleszterin Membrán foszfolipid
%
Eloszlás a membránban Belsı lipidréteg
Külsı lipidréteg
Kefalin Lecitin Szfingomielin
Alkil oldalcsoport
Foszfatidil-szerin Foszfatidil-inozit Foszfatidil-inozit4-foszfát Foszfatidil-inozit4,5-difoszfát Foszfatidsav
Szteránváz Poláros fej
HO
45
A koleszterin beépülése a membránba
46
Folyadék-mozaik membrán glikoprotein oligoszacharid lánca
3
poláros fej glikolipid
kívül
2
a koleszterin által rögzített, csökkent fluiditású rész
nm
lipid kettısréteg foszfolipidek poláros feje
1
fluid rész ionos kölcsönhatással kapcsolódó fehérje
0 47
koleszterin integráns fehérje 1 transzmembrán hélixszel
belül
kovalensen kötött lipoprotein
integráns fehérje többszörös transzmembrán szakasszal 48
Lipidtutajok: mikrodomének
Szfingolipidekben és koleszterinben gazdag tutaj
10-200 nm-es, heterogén, rendezett struktúrák a membránban. Koleszterin
Kívül
Glikolipiden kapcsolódó fehérje
Fı komponensei: - szfingolipidek - koleszterin - integráns membránfehérjék
Belül Acilcsoportok (palmitoil, mirisztoil)
Intergáns fehérje
Proteolipid
49
50
Összefoglalás Egyszerő lipidek viaszok trigliceridek (neutrális zsírok, olajok)
Összetett lipidek foszfogliceridek (kefalin, lecitin, foszfatidil-szerin, foszfatidil-inozit, kardiolipin) plazmalogének (PAF) szfingolipidek (ceramid, szfingomielin) glikolipidek: neutrális glikoszfingolipidek gangliozidok szulfatált glikolipidek foszfolipidek szerepe a jelátviteli folyamatokban a sejtmembrán felépítése, a koleszterin szerepe, transzportfolyamatok
51
http://www.lipidlibrary.co.uk
52
