C3181
Biochemie I
08a-Lipidy-Struktura
FRVŠ 1647/2012
10/6/2014
1
Petr Zbořil

Obsah
•Struktura lipidů, jednoduché  a složené lipidy.
•Vlastnosti tuků a fosfolipidů.
•Strukturní aspekty lipidů.
•Biomembrány.
10/6/2014
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
•
•
10/6/2014
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
•
10/6/2014
Petr Zbořil
4

Mastné kyseliny
•Délka řetězce
oNižší
oVyšší
oČíslování – pozice
o
o
•Charakter řetězce
oNasycené
oNenasycené
oLineární a větvené (metabolity aminokyselin)
o
10/6/2014
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
o
o
o
o
•Číslování posic
oschematické vyjádření struktury – Cm:n, kde m je počet uhlíků a n počet dvojných vazeb
o
10/6/2014
Petr Zbořil
6
K:\=01-VÝUKA\C3000-BIOCHEMIE-základní\C3000-2-MATERIÁL\!!=TříděníKtematům\=Lipidy\800px-Fatty_acid_
numbering.png

Mastné kyseliny
•R-COOH
oschematické vyjádření struktury – Cm:n, kde m je počet uhlíků a n počet dvojných vazeb
•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)
•Monoenové (MUFA) – olejová (9-oktadecenová, C18:1(9))
•Polyenové (PUFA) – linolová, linolenová, arachidonová
•Neesenciální a esenciální
oNasycené, nenasycené – od w -7
oVýše nenasycené – do w-7
10/6/2014
Petr Zbořil
7

Nasycené
10/6/2014
Petr Zbořil
8

Nenasycené
10/6/2014
Petr Zbořil
9
Formální struktura
Cis-izomery

Geometrie řetězců
10/6/2014
Petr Zbořil
10
•
•Srovnání kys. palmitové a olejové (cis)
•(trans – elaidová, bližší nasyceným)
•
•

Geometrie řetězců
10/6/2014
Petr Zbořil
11
•
•Kys. palmitová
•
•Kys. olejová
•
•Kys. linolová
•
•Kys. linolenová
•
•Kys. arachidonová
•
•
•

Tuky
•Triglyceridy mastných kyselin
•
•
10/6/2014
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
10/6/2014
Petr Zbořil
13

Tuky
10/6/2014
Petr Zbořil
14
•Hydrolýza tuků
oZásaditá – mýdla
oKyselá
oenzymová
•
•Fázový přechod – konzistence
oZávisí na
•Délce řetězce
•Počtu násobných vazeb, izomerii
•Ztužování tuků
oKatalytická hydrogenace, adice H2
oZměna konsistence, trvanlivost
oDalší produkty podle způsobu – trans UFA
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
•
•
10/6/2014
Footer Text
15

Steridy
•
•
•Estery sterolů s vyššími mastnými kyselinami
oTransportní metabolity
oSložky lipoproteinů
10/6/2014
Footer Text
16

Složené lipidy
•
•Dělení podle typické komponenty
oFosfolipidy, fosfatidy
oGlykolipidy
o
•Dělení podle alkoholu
oGlycerol
oSfingosin
o
o
10/6/2014
Footer Text
17

Glycerolfosfatidy
•Mateřská látka
•diacylglycerolfosfát
•„Báze“ – esterově
•na fosfátu
•etanolamin - kolamin
•
10/6/2014
Petr Zbořil
18

Glycerolfosfatidy
•Fosfatidyletanolamin – PE – kefalin
•
•
•
•
•
•
•
•
•Polárně-nepolární (amfifilní)
•charakter PE
•
10/6/2014
Petr Zbořil
19

Glycerolfosfatidy
10/6/2014
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.
10/6/2014
Footer Text
21

Glykolipidy
•Skupina lipidů charakterisovaná výskytem sacharidové složky, alkoholem je glycerol nebo sfingosin.
•
•
•
•
•
•
•
•
•Příklad glycerolglykolipidu (diacylglycerolgalaktosid)
oVýskyt u bakterií
•
10/6/2014
Footer Text
22

Sfingolipidy
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•Příklad sfingoglykolipidu – cerebrosid a gangliosid
oNervová tkáň
•
10/6/2014
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
•
10/6/2014
Footer Text
24

Struktura biomembrán
•
•
•
•
•
•
•
•
•Komponenty
•biomembrán
oNenasycené MK – disorder
oCholesterol - rigidita
10/6/2014
Footer Text
25
Membr3

Vlastnosti biomembrán
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•Dynamika membránových
•komponent
10/6/2014
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
•
10/6/2014
Footer Text
27

Fluidně mosaikový model
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•Polotuhá membrána
10/6/2014
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)
•
10/6/2014
Footer Text
29

Kompartmentace buňky
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•Schema eukaryotní buňky
10/6/2014
Footer Text
30

Mitochondrie
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•2 membrány
oVnější – eukaryontní
oVnitřní – prokaryontní - kristy
oSeparace cytosol – mezimembránový prostor - matrix
10/6/2014
Footer Text
31