Lipidy, Izoprenoidy, polyketidy a jejich metabolismus * Lipidy = estery alkoholů + karboxylových kyselin * Jsou nerozpustné v H[2]O, ale rozpustné v organických rozpouštědlech * Nejčastější alkoholy v lipidech: Ø Glycerol (C[3]) Ø Cetylalkohol (C16) Ø Cerylalkohol (C26) Ø Melissylalkohol (C30) Ø Sfingozin (C18) * Karboxylové kyseliny v lipidech: • Nasycené Ø S přímým řetězcem Ø S rozvětveným řetězcem (kyselina izovalerová) • Nenasycené Ø S 1 dvojnou vazbou (kyselina palmitoolejová) Ø S 2 dvojnými vazbami (kyselina linolová) • Cyklické (kys. hydrokarpová) • Hydroxymastné (kys. ricinolejová) * Podle navázaných skupin se lipidy dělí: Ø Jednoduché (nepolární) ª pouze alkohol + karboxykyselina Ø Složené (polární) ª alkohol + karboxykyselina + jiná složka (kys.fosforečná, kys.sírová, athanolamin, sfingozin, dusíková báze) Jednoduché lipidy (tuky, oleje, vosky, steridy) * Tuky – triacylglyceroly karboxylových kyselin * Karboxykyseliny Ø Mají obvykle sudý počet C a nerozvětvený řetězec Ø Mohou být nasycené i nenasycené Ø Počet nenasycených vazeb a uhlíkových atomů určují bod tání Ø Čím je řetězec kratší + čím je větší počet dvojných vazeb â tím nižší je bod tání Ø Nejčastější nenasycenou kyselinou v tucích  kys. Olejová *Živočišné tuky – převládající nasycené karboxykyseliny *Rostlinné tuky (oleje) vyšší obsah nenasycených karboxykyselin než u živočišných tuků * Esenciální mastné kyseliny ª nenasycené karboxykyseliny, které člověk musí dodávat v potravě (arachidonová, linolová, linolenová) * Tuky lze kyselinami, hydroxidy nebo lipázami rozložit na glycerol + karboxykyseliny (hydrolýza) â mýdla, glycerol * Žluknutí tuků  světlo + vzduch â autooxidační procesy, při nichž vznikají peroxidy nenasycených karboxykyselin * Oleje s vysokým obsahem nenasycených karboxykyselin na vzduchu polymerizují  fermeže (např. lněný olej) * Funkce tuků: Ø Energeticky důležitá zásobní látka Ø Tepelně a mechanicky odolné vrstvy Ø Buněčné membrány Ø Vitamíny rozpustné v tucích Ø Výchozí látky pro syntézu důležitých biosloučenin (prostaglandinů) * Vosky (ceridy) - Estery karboxykyselin s vyššími jednosytnými nebo dvojsytnými (voskovými) alkoholy Ø Voskové alkoholy – alkoholy, které mají v řetězci více než 22 atomů uhlíku Ø Živočišné vosky obsahují alkoholy s 14 – 18 C v molekule Ø Rostlinné vosky obsahují alkoholy s 26 – 30 C v molekule Ø V rostlinách – na povrchu listů, plodů ª chrání před poškozením, vysušením Ø Včelí vosk, lanolín, karnaubský vosk, palmový vosk… *Steridy – estery karboxylových kyselin se steroly Ø Cholesterol  živočišný Ø Sitosterol  rostlinný Rozklad jednoduchých lipidů v buňce * Produkty úplné hydrolýzy lipidů ª alkoholy + steroly + karboxykyseliny Ø Ty se mohou dále uplatnit v biosyntéze nových lipidů nebo degradovat oxidací Oxidace alkoholové složky lipidů *Alkoholové složky lipidů se oxidují dle svého charakteru *Např. Glycerol ª glycerol-3-fosfát ª fosfodioxyaceton glyceraldehyd-3-fosfát â které se zapojí do metabolismu sacharidů (př. glykolýza) *CHEM Oxidace karboxylových kyselin * Karboxykyseliny se oxidují v mitochondriích a peroxyzómech * V peroxizómech se přednostně štěpí dlouhořetězcové karboxykyseliny a nenasycené karboxykyseliny s trans-konfigurací na karboxylové kyseliny s kratším uhlíkovým řetězcem * Nejsou zde enzymy citrátového cyklu, takže neprobíhá odbourávání karboxykyselin až na CO[2]+ H[2]O * Peroxizómový oxidační systém je induktivní a neaktivní pro karboxylové kyseliny s 8 a méně C v řetězci * V mitochondriích se štěpí karboxykyseliny se středně dlouhým a kratším uhlíkovým řetězcem * Zde se karboxykyseliny oxidují až na acetyl a ten na CO[2] + H[2]O * Mitochondriální oxidační systém je konstitutivní * Dlouhořetězcové karboxykyseliny neprojdou přes membránu mitochondriií ani peroxizómů * Při jejich přenosu se uplatňuje karnitin (kyselina 3-hydroxy-4-trimethylaminomáselná): Ø Karboxykyselina + CoA ª Acyl-CoA Ø Acyl-CoA + Karnitin ª Acylkarnitin + CoA Ø Acylkarnitin prochází membránou dovnitř organely Ø Acylkarnitin + CoA ª Acyl-CoA + Karnitin (zpět do cytopl.) *Podle toho, ne kterém C-atomu acylu začíná oxidace, rozlišujeme oxidaci α, β a ω β-oxidace karboxylových kyselin * Nejběžnější a energeticky nejvýhodnější způsob * Sled rcí opakováním kterých se postupně z acylu odtrhávají acetyly (Lynenova spirála) * Začíná oxidací acyl-CoA na β-dehydroxyacyl-CoA (FADªFADH[2]) * Na dvojnou vazbu mezi uhlíkem α a β se aduje H[2]O ª β-hydroxyacyl-CoA * Oxidace β-hydroxyacyl-CoA ª β-ketoacyl-CoA (NAD^+ ª NADH + H^+) * Rce β-ketoacyl-CoA + CoA ª Acetyl-CoA + Acyl-CoA (acyl je o 2 atomy uhlíku kratší) * Zkrácený Acyl-CoA vstupuje do další otáčky β-oxidace * Acetyl-CoA vstupuje do rcí biosyntézy nebo se zoxiduje v citrátovém cyklu Ø β-oxidace má významný energetický efekt ª v přepočtu na 1 C se získá 8 ATP (u glykolýzy 5 ATP) Ø Karboxykyseliny s lichým počtem C na konci Lynenovy spirály poskytují Propionyl-CoA Ø Karboxylace Propionyl-CoA ª Methylmalonyl-CoA Ø Izomerizace Methylmalonyl-CoA ª Sukcinyl-CoA Ø Sukcinyl-CoA vstupuje do citrátového cyklu Složené lipidy (glycerofosfoaminolipidy, sfingofosfoaminolipidy, glykolipidy/cerebrozidy, inozitolfosfatidy, sulfolipidy, N-acetylneuraminové lipidy, acetalové lipidy, lipoaminy) * Fosfolipidy  nejdůležitější â základní součást buněčných membrán (glycerofosfoaminolipidy) Ø Obsahují glycerol, který je v poloze 1 a 2 esterifikován vyššími karboxykyselinami a v poloze 3 fosfátem â kyselina fosfatidová (1,2-diacylglycero-3-fosfát) Ø V typických membránových fosfolipidech je fosfátová skupina kyseliny fosfatidové esterifikována dalším alkoholem nebo aminoalkoholem Glycerofosfoaminolipidy * Fosfatidylcholiny Ø Mají na 3 C esterifikován Cholin Ø Používají se ve farmacii a v potravinářství (emulgátory) *Fosfatidyletanolaminy Ø Mají na 3 C esterifikován Kolamin Ø Vyskytují se společně s fosfatidylcholiny *Fosfatidylseriny Ø Mají na 3 C esterifikován Serin Ø Vyskytují se především v mozkové tkáni Sfingofosfoaminolipidy * Sfingomyelin * Obsahují místo glycerolu osmnáctiuhlíkový, dvojsytný aminoalkohol Sfingozin * Jsou stavební složkou myelinové pochvy nervových buněk Glykolipidy (cerebrozidy) * Freozin, Nervon, Oxynervon, Kerazin * Mají na C 3 navázaný sacharid (často galaktózu) * Vyskytují se v mozkové tkáni Sulfolipidy * Gangliozidy * Mají na C 3 navázaný sacharid – galaktózu ª a na galaktózu ještě sulfátový zbytek Izoprenoidní lipidy (steroidy, terpeny, karotenoidy) * Jsou to látky, které nevyhovují definici lipidů, ale jsou k nim přiřazeny pouze na základě společných fyzikálně-chemických vlastností  konkrétně rozpustnosti * Izoprenoidní se nazývají proto, že je lze teoreticky odvodit od Izoprénu (2-methylbutadienu) Steroly * Steroly a jejich deriváty mají společnou strukturu – cyklopentanoperhydrofenantrenový kruh * Na tomto skeletu se mohou vyskytovat dvojné vazby a různé substituenty (alkoholové skupiny, ketoskupiny, alkyly, krátké řetězce uhlovodíků * V přírodě jsou rozšířeny v rostlinné i živočišné říši * Cholesterol – vstřebává se z potravy v tenkém střevě Ø Před vstřebáním pankreatická esteráza uvolní cholesterol z esterů na které je vázán Ø Ke vstřebání cholesterolu jsou potřebné karboxylové a žlučové kyseliny, které s ním tvoří rozpustné komplexy a emulgují ho Ø Větší podíl cholesterolu se však syntetizuje v játrech Ø Větší množství cholesterolu obsahuje rovněž mozek a nervová tkáň Ø Krevní plazma obsahuje 1,7 g/dm^3 cholesterolu a jeho obsah s věkem narůstá (ateroskleróza) Ø Sérový cholesterol je přenášen lipoproteinem s malou hustotou (low density lipoprotein - LDL), který vazbou na receptor umožní přestup cholesterolu do buňky endocytózou Ø Cholesterol se v buňce metabolizuje na vícero látek (steroidní hormony, žlučové kyseliny, 7-dehydrocholesterol…) Ø Jaterní buňky z cholesterolu syntetizují žlučové kyseliny, které mají silný emulgační efekt Ø Organismus není schopen ze žlučových kyselin regenerovat cholesterol Vitaminy D * Vznikají působením UV – záření na nenasycené steroly Ø Z Ergosterolu vzniká ergokalciferol (vitamin D[2]) Ø Ze 7-dehydrocholesterolu vzniká cholekalciferol (vitamin D[3]) Ø 7-dehydrocholesterol se vyskytuje v kůži