Κεφ. 12 ΛΙΠΙ ΙΑ ΚΑΙ ΚΥΤΤΑΡΙΚΕΣ ΜΕΜΒΡΑΝΕΣ

Transcript

1 Κεφ. 12 ΛΙΠΙ ΙΑ ΚΑΙ ΚΥΤΤΑΡΙΚΕΣ ΜΕΜΒΡΑΝΕΣ Ποικιλότητα και κοινά χαρακτηριστικά των κυτταρικών µεµβρανών Τα λιπαρά οξέα: βασικά συστατικά των λιπιδίων Mεµβρανικά λιπίδια και είδη τους (3) Σχηµατισµός µεµβρανών Οι πρωτεΐνες στις µεµβράνες ιάχυση των µορίων στη µεµβράνη Παραδείγµατα κυτταρικών µεµβρανών

2 Κυτταρικές µεµβράνες ερυθροκυττάρων

3 Κοινά χαρακτηριστικά των κυτταρικών µεµβρανών (και ποικιλότητά τους) οµή διµοριακού φύλλου (60-100Å) που σχηµατίζει κλειστό σάκο Σύσταση: Λιπίδια και πρωτεΐνες (1:4-4:1), (και συνδεδεµένοι υδατάνθρακες). Τα λιπίδια (µε υδρόφοβη+υδρόφιλη οµάδα) σχηµατίζουν διπλοστιβάδες-φραγµούς στα πολικά µόρια Επιλεκτική διαπερατότητα Οι µεµβρανικές πρωτεΐνες (βυθισµένες στη διπλοστοιβάδα) δρουν ως υποδοχείς, δίαυλοι, αντλίες, ένζυµα, µεταγωγείς ενέργειας Οι µεµβράνες είναι µη οµοιοπολικά συγκροτήµατα Είναι ασύµµετρες Είναι ρευστές (διδιάστατα διαλύµατα!) Είναι ηλεκτρικά πολωµένες

4 Λιπίδια και κυτταρικές µεµβράνες Ποικιλότητα και κοινά χαρακτηριστικά των κυτταρικών µεµβρανών Τα λιπαρά οξέα: βασικά συστατικά των λιπιδίων Mεµβρανικά λιπίδια και είδη τους (3) Σχηµατισµός µεµβρανών Οι πρωτεΐνες στις µεµβράνες ιάχυση των µορίων στη µεµβράνη Παραδείγµατα κυτταρικών µεµβρανών

5 Τα λιπαρά οξέα (=λίπη): βασικά συστατικά των λιπιδίων

6 οµές και ονοµατολογία λιπαρών οξέων Η C H Η C H Παλµιτικό (δεκαεξανικό) (ιονισµένη µορφή του παλµιτικού οξέος, C16) Ελαϊκό (δεκαοκτενικό) (ιονισµένη µορφή του ελαϊκού οξέος, C18) C H C H Ονοµατολογία: Υδρογονάνθρακας: ιο (π.χ. δεκαοκτάνιο) Λιπαρό οξύ: ικό οξύ (πχ δεκαοκτανικό) Με 1 διπλό δεσµό: -ενικό (πχ δεκαοκτενικό), µε 2 ή 3: -διενικό ή -τριενικό

7 Αρίθµηση ατόµων C ενός λιπαρού οξέος

8 Αρίθµηση της θέσης του διπλού δεσµού Άτοµο ω-άνθρακα ιπλός δεσµός ω-3 Ένα λιπαρό οξύ ω-3

9 63 o C 69 o C 13 o C

10 Λιπίδια και κυτταρικές µεµβράνες Ποικιλότητα και κοινά χαρακτηριστικά των κυτταρικών µεµβρανών Τα λιπαρά οξέα: βασικά συστατικά των λιπιδίων Μεµβρανικά λιπίδια και είδη τους (3) Σχηµατισµός µεµβρανών Οι πρωτεΐνες στις µεµβράνες ιάχυση των µορίων στη µεµβράνη Παραδείγµατα κυτταρικών µεµβρανών

11 Λιπίδια Αδιάλυτα στο νερό, διαλυτά σε οργανικούς διαλύτες Βιολογικοί ρόλοι: Καύσιµες ύλες Αποθήκες ενέργειας Σηµατοδότες Συστατικά µεµβρανών

12 Τα 3 είδη µεµβρανικών λιπιδίων 1. Φωσφολιπίδια 2. Γλυκολιπίδια 3. Χοληστερόλη

13 1. Φωσφολιπίδια α. Φωσφογλυκερίδια: γλυκερόλη ως εξέδρα των λιπαρών οξέων β. Σφιγγοµυελίνη: σφιγγοσίνη ως εξέδρα των λιπαρών οξέων

14 α. Φωσφογλυκερίδια (γλυκερόλη σαν εξέδρα) Λιπαρό οξύ Λιπαρό οξύ Φωσφορικό Αλκοόλη Υδρόφοβο τµήµα Υδρόφυλο τµήµα

15 Το απλούστερο φωσφογλυκερίδιο Οµάδες λιπαρών οξέων Φωσφατιδικό (3-Φωσφορική διακυλογλυκερόλη) +εστεροποίηση µε την ΟΗ αλκοόλης

16 Οι συνήθεις αλκοολικές οµάδες των φωσφογλυκεριδίων Σερίνη Αιθανολαµίνη Χολίνη Γλυκερόλη Ινοσιτόλη + φωσφατιδικό = τα προκύπτοντα φωσφογλυκερίδια: Φωσφατιδυλοσερίνη Φωσφατιδυλοχολίνη Φωσφατιδυλοϊνοσιτόλη Φωσφατιδυλοαιθανολαµίνη Φωσφατιδυλογλυκερόλη (καρδιολιπίνη)

17 β. Σφιγγοµυελίνη Σφιγγοσίνη (η εξέδρα του λιπιδίου) Σφιγγοµυελίνη φωσφορυλο-χολίνη

18 2. Γλυκολιπίδια: λιπίδια µεσάκχαρα Μονάδα λιπαρού οξέος Μονάδα σακχάρου Σφιγγοσίνη Γλυκόζη ή Γαλακτόζη Κερεβροζίτης Σάκχαρα: 1-7

19 3. Χοληστερόλη: λιπίδιο µε στεροειδή πυρήνα

20 Τα 3 είδη µεµβρανικών λιπιδίων 1. Φωσφολιπίδια α. Φωσφογλυκερίδια (γλυκερόλη + P + αλκοόλη + 2 λ.ο.) β. Σφιγγοµυελίνη (σφιγγοσίνη + P + αλκοόλη=χολίνη + λ.ο.) 2. Γλυκολιπίδια (σφιγγοσίνη + γλυκόζη + λ.ο.) 3. Χοληστερόλη

21 οµή µεµβρανικών λιπιδίων (αµφιπαθή µόρια) Φωσφογλυκερίδιο Σφιγγοµυελίνη Αρχαϊκό λιπίδιο Στενογραφική αναπαράσταση

22 Λιπίδια και κυτταρικές µεµβράνες Ποικιλότητα και κοινά χαρακτηριστικά των κυτταρικών µεµβρανών Τα λιπαρά οξέα: βασικά συστατικά των λιπιδίων Μεµβρανικά λιπίδια και είδη τους (3) Σχηµατισµός µεµβρανών Οι πρωτεΐνες στις µεµβράνες ιάχυση των µορίων στη µεµβράνη Παραδείγµατα κυτταρικών µεµβρανών

23 Λιπίδια (και άλατα λιπαρών οξέων): δυνατότητες αποφυγής του νερού Μικκύλιο από λιπαρό οξύ ιπλοστιβάδα από λιπίδιο

24

25 Μεµβράνη φωσφολιπιδικής διπλοστοιβάδας +- εσµοί Η Υ ΡΟΦΟΒΕΣ ΑΛΛΗΛΕΠΙ ΡΑΣΕΙΣ εσµοί van der Waals Υδρόφοβο εσωτερικό Συνέπειες της συνεργειακής δοµής των διπλοστιβάδων λιπιδίων Είναι εκτεταµένες Ενώνουν τα άκρα τους = κλειστά διαµερίσµατα Κλείνουν αυθόρµητα οπές (δεν ευνοούνται ενεργειακά)

26 Λιπόσωµα Εσωτερικό υδατικό περιβάλλον ~500 Å Μεµβρανική διπλοστιβάδα

27 Παρασκευή λιποσωµάτων περιέχοντα υδρόφιλο φάρµακο µε ενδοκυτταρική δράση (πχ ένα ένζυµο) φάρµακο σε H 2 O Φωσφολιπίδια Έκθεση σε υπέρηχους κύτταρο ιήθηση σε πηκτή Το φάρµακο παγιδεύεται σε λιπιδικά κυστίδια

28 Λιπίδια και κυτταρικές µεµβράνες Ποικιλότητα και κοινά χαρακτηριστικά των κυτταρικών µεµβρανών Τα λιπαρά οξέα: βασικά συστατικά των λιπιδίων Mεµβρανικά λιπίδια και είδη τους (3) Σχηµατισµός µεµβρανών Οι πρωτεΐνες στις µεµβράνες ιάχυση των µορίων στη µεµβράνη Παραδείγµατα κυτταρικών µεµβρανών

29 Λειτουργίες λιπιδίων και πρωτεϊνών στις µεµβράνες Λιπίδια φραγµός Πρωτεΐνες (20-75% της µεµβράνης) όλες τις άλλες λειτουργίες: - υποδοχείς - δίαυλοι - αντλίες - ένζυµα -µεταγωγείς ενέργειας

30 Ηλεκτροφόρηση πρωτεϊνών Ηπρωτεϊνικήσύσταση των µεµβρανών ποικίλει ανάλογα µε τη λειτουργία τους Μεµβρ. ερυθροκυττάρων Μεµβρ. φωτοϋποδοχέα Μεµβρ. σαρκοπλασµ. δικτύου

31 Ενσωµατωµένες (a,b,c) και περιφερειακές (d,e) πρωτεΐνες

32 οµές µεµβρανικών πρωτεϊνών Βακτηριοροδοψίνη: α-έλικες Κυτταρόπλασµα

33 Αµινοξική αλληλουχία βακτηριοροδοψίνης (κίτρινο χρώµα: α-έλικες)

34 Πορίνη (πρωτεΐνη-δίαυλος): β-πτυχώσεις Περιπλασµατικός χώρος

35 Λιπίδια και κυτταρικές µεµβράνες Ποικιλότητα και κοινά χαρακτηριστικά των κυτταρικών µεµβρανών Τα λιπαρά οξέα: βασικά συστατικά των λιπιδίων Mεµβρανικά λιπίδια και είδη τους (3) Σχηµατισµός µεµβρανών Οι πρωτεΐνες στις µεµβράνες ιάχυση των µορίων στη µεµβράνη Παραδείγµατα κυτταρικών µεµβρανών

36 Το µοντέλο του ρευστού µωσαϊκού (κυτταρικές µεµβράνες = διδιάστατα διαλύµατα)

37 Πλευρική και εγκάρσια διάχυση λιπιδίων και πρωτεϊνών

38 Θερµοκρασία τήξης µεµβράνης φωσφολιπιδίων Στερεά δοµή Ρευστήδοµή Θερµοκρασία

39 Παράγοντες ρευστότητας και θερµοκρασίας τήξης µεµβρανών 1. Μήκος των λιπαρών οξέων (= εκτενέστερες αλληλεπιδράσεις στα µεγάλα) 2. Βαθµός κορεσµού των λιπαρών οξέων (= εκτενέστερες αλληλεπιδράσεις στα κορεσµένα)

40 Ρόλος των διπλών δεσµών στη ρευστότητα των µεµβρανών Εκτενής αλληλεπίδραση = υψηλό σηµείο τήξης Μικρή αλληλεπίδραση = χαµηλό σηµείο τήξης

41 Χοληστερόλη: ρυθµιστής της µεµβρανικής ρευστότητας στα ζώα µεµβράνη

42 Οι βιολογικές µεµβράνες είναι ασύµµετρες Κυτταρική µεµβράνη Αντλία Νa + /Κ + στη µεµβράνη

43 Λιπίδια και κυτταρικές µεµβράνες Ποικιλότητα και κοινά χαρακτηριστικά των κυτταρικών µεµβρανών Τα λιπαρά οξέα: βασικά συστατικά των λιπιδίων Mεµβρανικά λιπίδια και είδη τους (3) Σχηµατισµός µεµβρανών Οι πρωτεΐνες στις µεµβράνες ιάχυση των µορίων στη µεµβράνη Παραδείγµατα κυτταρικών µεµβρανών

44 Μεµβράνες προκαρυωτικών οργανισµών Εξωτερική µεµβράνη Λιποπρωτεϊνη Κυτταρικό τοίχωµα Εσωτερική µεµβράνη Κυτταρικό τοίχωµα Μεµβράνη Περιπλασµικός χώρος Κυτταρόπλασµα Το κύτταρο περιβάλλεται από 2 µεµβράνες Το κύτταρο περιβάλλεται από 1 µεµβράνη (και κυτταρικό τοίχωµα)

45 Εσωτερικές µεµβράνες στα ευκαρυωτικά κύτταρα ιπλές: µεµβράνες πυρήνα και µιτοχονδρίων Μονές: µεµβράνες ενδοπλασµατικού δικτύου, υπεροξυδοσωµάτων, λυσοσωµάτων, κλπ

46 Ανάγκη για µηχανισµούς κατεύθυνσης των πρωτεϊνών σε συγκεκριµένες κυτταρικές θέσεις (στόχευση)

47 ΠΕΙΡΑΜΑ: Αλλαγή της στόχευσης µιας πρωτεϊνης (πυροσταφυλική κινάση) µε προσθήκη αλληλουχίας στόχευσης στον πυρήνα) Εντόπιση του φυσιολογικού ενζύµου στο κυτοσόλιο Εντόπιση του µεταλλαγµένου ενζύµου στον πυρήνα

48 Λιπίδια και κυτταρικές µεµβράνες Ποικιλότητα και κοινά χαρακτηριστικά των κυτταρικών µεµβρανών Τα λιπαρά οξέα: βασικά συστατικά των λιπιδίων Mεµβρανικά λιπίδια και είδη τους (3) Σχηµατισµός µεµβρανών Οι πρωτεΐνες στις µεµβράνες ιάχυση των µορίων στη µεµβράνη Παραδείγµατα κυτταρικών µεµβρανών

49 ΟΧΙ τα: τελευταία παράγρ. Σελ 368 κάτω παραγρ ως τέλος όληηεισαγωγή η παραγρ : 3 η παραγρ (Οι αλληλουχίες )