C5720 Biochemie 09_Lipidy-Struktura 9/16/2019 1 Petr Zbořil Obsah •Struktura lipidů, jednoduché a složené lipidy. •Vlastnosti tuků a fosfolipidů. •Strukturní aspekty lipidů. •Biomembrány. 9/16/2019 Petr Zbořil 2 Charakteristika •Chemická struktura oEstery mastných kyselin a alkoholů oAmidy mastných kyselin s aminoalkoholem sfingosinem oJiné – podobnost v polaritě - steroly, karotenoidy apod. (někdy zvané nezmýdelnitelné lipidy – viz dále) o •Polarita oLátky nepolární povahy oTzv. „polární lipidy“ – relativní pojem o •Dělení podle struktury oJednoduché oSložené • •Dělení podle funkce oZásobní (energetické) – typicky jednoduché, mohou být využity i složené oStrukturní – zejména složené, ale i jednoduché (vosky) a primárním posláním zásobní – tuková vrstva o • • 9/16/2019 Petr Zbořil 3 Složení •Jednoduché oTvořeny jen alkoholem a mastnou kyselinou oTuky – zásobní funkce – estery glycerolu a vyšších mastných kyselin - triglyceridy oVosky – estery vyšších mastných kyselin a vyšších alkoholů oSteridy – estery sterolů a vyšších mastných kyselin •Složené oDalší skupiny mimo alkohol a mastné kyseliny •Fosfátová skupina – fosfolipidy oTzv. báze – navázány na fosfát jako estery •Sacharidová složka - glykolipidy oVedle glycerolu zastoupen aminoalkohol sfingosin o • 9/16/2019 Petr Zbořil 4 Mastné kyseliny •Délka řetězce oNižší oVyšší oČíslování – pozice o o •Charakter řetězce oNasycené oNenasycené oLineární a větvené (metabolity aminokyselin) o 9/16/2019 Petr Zbořil 5 Mastné kyseliny •R-COOH oschematické vyjádření struktury – Cm:n(p), kde m je počet uhlíků, n počet dvojných vazeb a p pozice (w) o o o o •Číslování posic oschematické vyjádření struktury – Cm:n, kde m je počet uhlíků a n počet dvojných vazeb o 9/16/2019 Petr Zbořil 6 K:\=01-VÝUKA\C3000-BIOCHEMIE-základní\C3000-2-MATERIÁL\!!=TříděníKtematům\=Lipidy\800px-Fatty_acid_ numbering.png Mastné kyseliny •Dělení dle počtu uhlíků (obvykle sudý, řetězec lineární) oNižší – 4 –10 C – máselná (butanová), kapronová (hexanová), kaprylová (oktanová), kaprinová (dekanová) oVyšší – 16 – 22 C •Dělení podle přítomnosti dvojných vazeb – týká se vyšších MK oNasycené – palmitová (hexadekanová, C16:0), stearová (oktadekanová, C18:0), arachová (eikosanová, C20:0) oNenasycené (výše nenasycené) – -cis, -trans nefyziologické •Monoenové (MUFA) oCis – olejová (9-oktadecenová, C18:1(9)) x trans – elaidová •Polyenové (PUFA) – linolová, linolenová, arachidonová •Neesenciální a esenciální oNasycené, nenasycené – od w -7 oVýše nenasycené – do w-7 (linolová – další z ní dokážeme syntetizovat) 9/16/2019 Petr Zbořil 7 Nasycené 9/16/2019 Petr Zbořil 8 Nenasycené 9/16/2019 Petr Zbořil 9 Geometrie řetězců 9/16/2019 Petr Zbořil 10 • •Srovnání kys. palmitové a olejové • • Geometrie řetězců 9/16/2019 Petr Zbořil 11 • •Kys. palmitová • •Kys. olejová • •Kys. linolová • •Kys. linolenová • •Kys. arachidonová • • • Tuky •Triglyceridy mastných kyselin • • 9/16/2019 Petr Zbořil 12 FG19_04-07un Tuky •Vyhraněný nepolární charakter, tzv. neutrální lipidy •Významná komodita oPotravinářství oTukový průmysl •Kvalitativní ukazatele oČíslo kyselosti, esterové, zmýdelnění – mg KOH/g oČíslo jodové – g I/100 g (adice Ibr) – počet násobných vazeb oČíslo hydroxylové a rhodanové (polyeny) •Žluknutí oHydrolýza oOxidace 9/16/2019 Petr Zbořil 13 Tuky 9/16/2019 Petr Zbořil 14 •Hydrolýza tuků oZásaditá – mýdla oKyselá oenzymová • •Fázový přechod – konzistence oZávisí na •Délce řetězce •Počtu násobných vazeb •Ztužování tuků oKatalytická hydrogenace, adice H2 oZměna konsistence, trvanlivost o • • • Vosky •Estery mastných kyselin a vyšších jednosytných alkoholů oVýrazně nepolární • •Výskyt a funkce (ochranná) oHmyz - včelí vosk, triakontylpalmitát, myricylpalmitát, C15H31CO.OC30H61 oVorvaňovina, hexadecylpatmitát, cetylpalmitát C15H31CO.OC16H33 oKarnaubský vosk, myricylcerotát, C25H51CO.OC30H61, E903 •palma Copernicia cerifera o o •Technologické využití oPrůmysl, potravinářství oKosmetika (Vosk XXXX s obsahem nejkvalitnějších karnaubských vosků je tím nejlepším, co můžete svému vozu dopřát). oFarmacie (masti) o • • 9/16/2019 Footer Text 15 Steridy • • •Estery sterolů s vyššími mastnými kyselinami oTransportní metabolity 9/16/2019 Footer Text 16 Složené lipidy • •Dělení podle typické komponenty oFosfolipidy, fosfatidy oGlykolipidy o •Dělení podle alkoholu oGlycerol oSfingosin o o 9/16/2019 Footer Text 17 Glycerolfosfatidy •Mateřská látka •diacylglycerolfosfát •„Báze“ – esterově •na fosfátu •etanolamin - kolamin • 9/16/2019 Petr Zbořil 18 Glycerolfosfatidy •Fosfatidyletanolamin – PE – kefalin • • • • • • • • •Polárně-nepolární (amfifilní) •charakter PE • 9/16/2019 Petr Zbořil 19 Glycerolfosfatidy 9/16/2019 Petr Zbořil 20 • • • • •PE – kefalin PC – lecitin PS • • • • •PI DPG - kardiolipin Sfingolipidy • • • • • • • • •Obsahují aminoalkohol sfingosin místo glycerolu. oMastná kyselina je zde amidicky vázána (takový amid se nazývá obecně ceramid). Ceramidy se zřídka vyskytují volné, jsou to meziprodukty pro syntézu sfingofosfatidů sfingoglykolipidů. 9/16/2019 Footer Text 21 Glykolipidy •Skupina lipidů charakterisovaná výskytem sacharidové složky, alkoholem je glycerol nebo sfingosin. • • • • • • • • •Příklad glycerolglykolipidu (diacylglycerolgalaktosid) oVýskyt u bakterií • 9/16/2019 Footer Text 22 Sfingolipidy • • • • • • • • • •Příklad sfingoglykolipidu – cerebrosid a gangliosid oNervová tkáň • 9/16/2019 Footer Text 23 Strukturní vlastnosti složených lipidů •Amfipatické vlastnosti složených lipidů jsou podmínkou vytváření útvarů charakterisovaných jako micely, z nichž pak jsou odvozeny základní struktury biomembrán. • • • • • • • • •Příklad struktur založených na vlastnostech „polárních“ lipidů, např. fosfolipidů • 9/16/2019 Footer Text 24 Struktura biomembrán • • • • • • • • •Komponenty •biomembrán oNenasycené MK – disorder oCholesterol - rigidita 9/16/2019 Footer Text 25 Membr3 Vlastnosti biomembrán • • • • • • • • • •Dynamika membránových •komponent 9/16/2019 Footer Text 26 Komponenty membrán • •Membrána proteiny, % lipidy, % sacharidy,% • •cytoplazmatická 49 43 8 •jaderná 59 35 2 •mitochondriální vnější 52 46 2 •mitochondriální vnitřní 76 23 1 •myelinová 18 79 3 • • •Lipid (%) erythrocyt myelin mitochondrie E.coli •fosfatidylcholin 19 10 39 0 •fosfatidylethanolamin 18 20 27 65 •fosfatidylglycerol 0 0 0 18 •kardiolipin 0 0 23 12 •sfingomyelin 18 9 0 0 •glykolipidy 10 26 0 0 •cholesterol 25 26 3 0 • 9/16/2019 Footer Text 27 Fluidně mosaikový model • • • • • • • • • •Polotuhá membrána 9/16/2019 Footer Text 28 Funkce biomembrán •Oddělovací – přepážka, organisace živých systémů – kompartmentace v regulačních pochodech • •Komunikační – umožňuje přenos materiálu a informací oběma směry, řízeně, význam v regulačních pochodech • •Organisovanost enzymových systémů • •Odpovídající vlastnosti o– volně propustná jen pro malé nepolární molekuly – typicky plyny o– omezeně propustná pro malé neutrální molekuly o– nepropustná pro ionty, velké molekuly o– selektivně propustná pro řadu látek prostřednictvím specifických bílkovin o– vybavena sensory bílkovinné povahy (příp. s oligosacharidovou složkou) • 9/16/2019 Footer Text 29 Kompartmentace buňky • • • • • • • • • •Schema eukaryotní buňky 9/16/2019 Footer Text 30 Mitochondrie • • • • • • • • • •2 membrány oVnější – eukaryontní oVnitřní – prokaryontní - kristy oSeparace cytosol – mezimembránový prostor - matrix 9/16/2019 Footer Text 31 • 9/16/2019 Footer Text 32