BIOCHÉMIA I KATEDRA CHÉMIE FAKULTA PRÍRODNÝCH VIED UNIVERZITA MATEJA BELA BANSKÁ BYSTRICA MASTNÉ KYSELINY, LIPIDY, LIPOPROTEÍNY, BIOMEMBRÁNY, IKOZANOIDY TÉMA 03 DOC. RNDR. MAREK SKORŠEPA, PHD.
OBSAH I. Definícia a rzdelenie lipidv II. III. IV. Mastné kyseliny Jednduché lipidy Fsflipidy V. Glyklipidy VI. VII. Izprenidné lipidy Lipprteíny VIII. Bimembrány IX. Ikzanidy 2
I. DEFINÍCIA A ROZDELENIE LIPIDOV 3
DEFINÍCIA LIPIDOV gr. lips = tuk bilgicky významné nízkmlekulvé láky patria medzi základné zlžky živých sústav hlavné funkcie: zásbný zdrj E štruktúrne lipidy súčasti bilgických membrán látky s výraznu fyzilgicku aktivitu (hrmóny, vitamíny, atď.) 4
ROZDELENIE LIPIDOV 5
II. MASTNÉ KYSELINY 6
MASTNÉ KYSELINY typy mastných kyselín v lipidch: alifatické (nasýtené aj nenasýtené) armatické hydrxyderiváty m. kyselín nenasýtené rôzny pčet dvjitých väzieb cis- knfigurácia 7
NAJFREKVENTOVANEJŠIE MASTNÉ KYSELINY Nasýtené mastné kyseliny 8
Nenasýtené mastné kyseliny 9
ESENCIÁLNE MASTNÉ KYSELINY α-linlénvá (ALA) 18:3 (ω-3) ω-3 (e)ikzapentaénvá (EPA) 20:5 (ω-3) dkzahexaénvá (DHA) 22:6 (ω-3) linlvá (LA) 18:2 (ω-6) ω-6 γ-linlénvá (GLA) 18:3 (ω-6) dihm-γ-linlénvá (DGLA) 20:3 (ω-6) arachidnvá (AA) 20:4 (ω-6)
III. JEDNODUCHÉ LIPIDY acylglycerly vsky acylsterly 11
CHARAKTERISTIKA JEDNODUCHÝCH LIPIDOV estery vyšších mastných kyselín a alkhlu líšia sa alkhlvu zlžku pdľa alkhlvej zlžky rzlišujeme: acylglycerly (alkhlvá zlžka = glycerl) vsky (alkhlvá zlžka = vyššie alkhly) acylsterly (alkhlvá zlžka = sterl) sú hydrfóbne, lipfilné 12
ACYLGLYCEROLY (GLYCERIDY) estery vyšších mastných kyselín a glycerlu pdľa pčtu esterifikvaných OH skupín v glycerle: mnacylglycerly diacylglycerly triacylgylcerly (triglyceridy, najčastejšie) diacyl- a triacylglycerly pdľa karbxylvej kyseliny: jednduché bsahujú len jeden druh m. kyseliny zlžené bsahujú rôzne druhy m. kyselín 13
JEDNODUCHÉ A ZMIEŠANÉ TRIGLYCERIDY jednduchý triacylglycerl tristearylglycerl (tristearín) zmiešaný triacylglycerl myristyl-stearyl-palmitleylglycerl 14
KONZISTENCIA ACYLGLYCEROLOV (TUKY VS. OLEJE) pdľa knzistencie: tuky bsahujú prevažne nasýtené m. kyseliny (vyššia teplta tpenia) leje vyšší bsah nenasýtených m. kyselín (nižšia teplta tpenia) vyšší bsah nenasýtených m. kyselín nižšia teplta tpenia ( tekutejší acylglycerl) 15
ŽLTNUTIE (STARNUTIE) LIPIDOV nenasýtené m. kyseliny štiepenie (xidácia vzdušným kyslíkm) kratšie aldehydy a ketóny (zapáchajú) STUŽOVANIE = OCHRANA PRED ŽLTNUTÍM LIPIDOV katalytická hydrgenácia nenasýtených m. kyselín z nenasýtených m. kyselín sa stávajú nasýtené esenciálne m. kyseliny sa menia na neesenciálne = zníženie bilgickej hdnty z lejv sa stávajú tuky (= stužvanie) vznik istéh mnžstva trans- nenasýtených m. kyselín 16
ZMYDELŇOVANIE (SAPONIFIKÁCIA) = VZNIK MYDIEL zmydelňvanie = alkalická hydrlýza acylglycerlv mydlá = sdné a draselné sli mastných kyselín pdľa pužitéh hydrxidu: sdné mydlá tuhé jadrvé mydlá draselné mydlá mazľavé mydlá 17
POLÁRNE MEDVEDE PREFERUJÚ NEPOLÁRNU STRAVU 18
VOSKY estery vyšších mastných kyselín a vyšších alifatických alkhlv pdbné alifatickým uhľvdíkm najčastejšie alkhly v vskch: myristylalkhl C 14 cetylalkhl (palmitylalkhl) C 16 stearylalkhl C 18 behenylalkhl C 22 karnaubylalkhl C 24 cerylalkhl C 26 myricylalkhl (melissylalkhl) C 30 cetylalkhl Živčíšne vsky: včelí vsk lanlín (z včej vlny) vrvaňvina (cetaceum, spermacet) - Vrvaň tupnsý (Physeter catdn) pižm - Pižmň severský (Ovibs mschatus) Rastlinné vsky: chranná pvrchvá vrstvička listv a pldv rastlín karnaubský vsk (brazílsky, palmvý vsk) listy palmy Cprenicia prunifera 19
ACYLSTEROLY estery vyšších mastných kyselín a chlesterlu (resp. inéh sterlu) súčasti bimembrán a lipprteínv acylsterl (lipfilný) hydrlytické dštiepenie m. kyseliny steridný alkhl (amfifilný) význam v regulácii transprtu lipidv 20
IV. FOSFOLIPIDY glycerfsflipidy sfingfsflipidy 21
CHARAKTERISTIKA FOSFOLIPIDOV nelipidvá zlžka = zvyšk H 3 PO 4 sú amfifilné pdľa alkhlvej zlžky: glycerfsflipidy (alkhlvá zlžka glycerl) sfingfsflipidy (alkhlvá zlžka sfingzín) 22
GLYCEROFOSFOLIPIDY (FOSFATIDY) fsfatidylchlíny (lecitíny) fsfatidylinzitly zvyšk chlínu fsfatidyletanlamíny (kefalíny) zvyšk inzitlu fsfatidylseríny zvyšk etanlamínu (klamínu) fsfatidylglycerly H 2 C zvyšk serínu CH OH zvyšk glycerlu H 2 C OH 23
GLYCEROFOSFOLIPIDY (POKRAČOVANIE) KARDIOLIPIDY kardilipiny = 1,3-bisfsfatidylglycerly 24
SFINGOFOSFOLIPIDY sfingzín dihydrsfingzín ceramid najrzšírenejší typ sfinglipidv = sfingmyelíny (bsahujú chlín): ceramid + fsfchlín = sfingmyelín zvyšk mastnej kyseliny (napr. kys. lejvej) O zvyšk chlínu H 3 C (CH 2 ) 7 C H C H (CH 2 ) 7 C NH HC O H 2 C O P O H 2 C CH 3 H 2 C N CH 3 H 3 C (CH 2 ) 12 sfingzín C H C H CH OH O zvyšk H 3 PO 4 CH 3 25
POROVNANIE GLYCERO- A SFINGOFOSFOLIPIDOV majú veľmi pdbný celkvý tvar mlekuly pdbná štruktúra glycerfsflipid sfingfsflipid 26
V. GLYKOLIPIDY najmä sfingglyklipidy 27
CHARAKTERISTIKA GLYKOLIPIDOV nelipidvá zlžka = sacharid sacharid viazaný glykzidvu väzbu sú amfifilné pdľa alkhlvej zlžky: glycerglyklipidy (alkhlvá zlžka glycerl) takmer sa nevyskytujú sfingglyklipidy (alkhlvá zlžka sfingzín) 28
SFINGOGLYKOLIPIDY cerebrzidy (v nervvm tkanive) galaktcerebrzidy (c. mzgvéh tkaniva, bsahujú β-d-galaktózu) glukcerebrzidy (c. iných tkanív, bsahujú β-d-glukózu) najčastejšia štruktúrna súčasť sfingglyklipidv acylsfingzín (ceramid) ceramid + sacharid = cerebrzid ceramid sulfatidy galaktcerebrzidy esterifikvané v plhe C (3) galaktózy H 2 SO 4 tkanivá mzgu, pľúc, pečene, kstrvéh svalstva 29
SFINGOGLYKOLIPIDY (POKRAČOVANIE) ganglizidy sacharidvá zlžka: rzvetvený ligsacharid viazaný na acylsfingzín (ceramid) cez glukózu bčné vetvy: zvyšky kys. N-acetylneuramínvej (sialvej) hlavne v mzgvm tkanive (tvria tu 6% lipidv) 30
VI. IZOPRENOIDNÉ LIPIDY sterly žlčvé kyseliny 31
CHARAKTERISTIKA IZOPRENOIDNÝCH LIPIDOV základm štruktúry je sterán (cyklpentánperhydrfenantrén) 32
STEROLY zsterly (živčíchy) najrzšírenejší je chlesterl fytsterly (rastliny) napr. ergsterl CH 3 CH 3 HO ergsterl 7-dehydrchlesterl a ergsterl sú 7-dehydrsterly všetky 7-dehydrsterly sú prvitamíny skupiny D vitamínvá frma vzniká ftchemickým štiepením väzby medzi C (9) a C (10) pôsbením UV na pkžku: z ergsterlu ergkalciferl (D 2 ) z dehydrchlesterlu chlekalciferl (D 3 ) CH 2 CH 3 myksterly (huby) HO ergkalciferl (vit. D 2 ) 33
ŽLČOVÉ KYSELINY syntetizvané v pečeni z chlesterlu funkcia: emulgátry (súčasť žlče) dvdené d kys. chlánvej (v rganizme nevzniká) základné prírdné žlčvé kyseliny: kyselina chlvá (3,7,12-trihydrxychlánvá) kyselina 7-dexychlvá OH CH 3 COO CH 3 HO OH kys. chlvá žlčvé kyseliny nevznikajú vľné - tvria knjugáty s glycínm (glykchlát) a taurínm (taurchlát) 34
VII. LIPOPROTEÍNY 35
LIPOPROTEÍNY funkcia: transprt lipidv v krvi Typy lipprteínv: chylmikróny a ich zvyšky exgénne triacylglycerly (z ptravy) VLDL (very lw density lipprtein) - lipprteíny s veľmi nízku husttu endgénne triacylglycerly, estery chlesterlu, chlesterl IDL (intermediate density lipprtein) - lipprteíny s strednu husttu estery chlesterlu, triacylglycerly, chlesterl LDL (lw density lipprtein) - lipprteíny s nízku husttu estery chlesterlu, chlesterl, triacylglycerly HDL (high density lipprtein) lipprteíny s vysku husttu estery chlesterlu, chlesterl 36
TRANSPORTNÉ DRÁHY LIPOPROTEÍNOV 37
VIII. BIOMEMBRÁNY 38
AGREGOVANÉ FORMY LIPIDOV MICELY - guľvité útvary vytvárané amfifilnými mlekulami v vdných rztkch plárne časti smerujú vn neplárne časti smerujú dvnútra jeden hydrfóbny reťazec: dva hydrfóbne reťazce: LIPOZÓMY uzavreté vačky hraničené jednduchu lipidvu dvjvrstvu 39
LIPIDOVÁ DVOJVRSTVA plárny pvrch membrány bsahuje funkčné skupiny s nábjm hydrfóbne reťazce sú rientvané dvnútra dvjvrstvy LIPOZÓMY uzavreté vačky hraničené jednduchu lipidvu dvjvrstvu 40
LIPIDOVÁ DVOJVRSTVA BIOMEMBRÁNA d lipidvej dvjvrstvy sú pnrené mlekuly bielkvín 41
LIPIDOVÉ ZLOŽENIE BIOMEMBRÁNY vnútrná aj vnkajšia vrstva bsahujú zmes lipidv lipidvé zlženie vnkajšej a vnútrnej vrstvy môže byť rzdielne 42
VPLYV DVOJITÝCH VÄZIEB NA FLUIDITU MEMBRÁNY dvjité väzby spôsbujú neuspriadansť v rientácii neplárnych reťazcv neuspriadansť zvyšuje fluiditu membrány čím viac dvjitých väzieb, tým vyššia fluidita membrány 43
VPLYV CHOLESTEROLU NA FLUIDITU MEMBRÁNY chlesterl znižuje fluiditu membrány vytvára neplárne interakcie s neplárnymi reťazcami mastných kyselín, čím stabilizuje ich pzície 44
PROTEÍNY SÚČASŤ BIOMEMBRÁNY periférne prteíny pvrchvé, viazané plárnymi časťami lipidv integrálne prteíny interagujúce aj s hlbšímí neplárnymi časťami lipidv 45
PODSTATA MODELU FLUIDNEJ (TEKUTEJ) MOZAIKY fluidita umžňuje phyb kmpnentv v membráne: laterálny phyb (a) v rvine membrány, rýchly transverzálny phyb (b) naprieč membránu, pmalý mzaika kmpnenty v membráne existujú vedľa seba ddelene ak samstatné bjekty nevytvárajú sa žiadne kmplexy (napr. lipid-prteínvé kmplexy) 46
MODEL FLUIDNEJ (TEKUTEJ) MOZAIKY jedntlivé kmpnenty plávajú v lipidvej časti membrány 47
IX. IKOZANOIDY 48
IKOZANOIDY (PROSTANOIDY) látky C 20 dvdené d hyptetickej kys. prstanvej výrazný fyzilgický účink aj pri malej kncentrácii parakrinné hrmóny hlavný prekurzr u ľudí kys. arachidnvá Prstaglandíny vazdilatácia a vazknstrikcia spúšťanie zápalvých prcesv, hrúčka znižvanie čnéh tlaku regulácia phybu vápnika vplyvňvanie rastu buniek Prstacyklíny vazdilatácia tlmenie tvrby krvných dštičiek Leuktriény alergické reakcie, astma zápalvá dpveď Trmbxany vazknstrikcia stimulácia agregácie krvných dštičiek (význam pri zrážaní krvi) 49
TVORBA IKOZANOIDOV 50
DOC. RNDR. MAREK SKORŠEPA, PHD. MAREK.SKORSEPA@UMB.SK KATEDRA CHÉMIE FAKULTA PRÍRODNÝCH VIED UNIVERZITA MATEJA BELA V BANSKEJ BYSTRICI