Carbonsäuren mit langkettigen Kohlenwasserstoffresten Je mehr Doppelbindungen und je geringere C-Atomanzahl, desto geringere Schmelztemperatur Doppelbindunghaltig = gesättigt (trans)

Lipide und Membrane Flashcards by Kim Nadia

Klassifizierung von Lipiden

Fettsäuren
Triacylglycerine
Glycerophospholipide
Sphingolipide
Steroide
andere Lipide

How well did you know this?

Not at all

Perfectly

Lipide

Klassen von biologischen Substanzen, denen gemeinsam ist, dass sie stark hydrophob und schwer wasserlöslich sind

How well did you know this?

Not at all

Perfectly

Fettsäuren

Carbonsäuren mit langkettigen Kohlenwasserstoffresten
Je mehr Doppelbindungen und je geringere C-Atomanzahl, desto geringere Schmelztemperatur
Doppelbindunghaltig = gesättigt (trans)

How well did you know this?

Not at all

Perfectly

Nomenklatur von Fettsäuren

systematischer Name + Endigung -säure
Beispiel: C₁₈ –> Octadecansäure
mit Doppelbindungen
- 1 - Octadecensäure
- 2 - Octadiensäure
- 3 - Octatriensäure
C-Atome werden vom Carboxyende aus durchnummeriert
C-Atome 2, 3 sind alpha und beta
C-Atom am äußered Ende: omega
Position Doppelbindung: ∆ und hochgestellte Indexziffer
cis-∆⁹: cis-Doppelbindung zwischen C-Atom 9 und 10
oder: abzählen C-Atome vom distalen Ende: omega-C-Atom=1
omega-3-Fettsäuren

How well did you know this?

Not at all

Perfectly

Triacylglycerine

aus Glycerin verestert mit 3 (verschiedenen) Fettsäuren
kürzester äußere Kette marikiert C1 Atom
- wenn gleich lang, dann welche mehr Doppelbindungen hat
in Fettgewebe gespeichert
aus Adipocyten (Fettzellen)

How well did you know this?

Not at all

Perfectly

Glycerophospholipide

Membranlipid, Phospholipid
Rückgrat: Glycerin-3-Phosphat
häufig vorkommende Alkohole und daraus ergebenden Glycerophospholipide
- Serin: Phosphatidylserin
- Ethanolamin: Phosphatidylethanolamin
- Cholin: Phosphatidylcholin
- Inositol: Phosphatidylinositol
amphiphil: mit hydrophilem Kopf (Phosphat + Alkohol) und hydrophobem Schwanz (Fettsäure)

How well did you know this?

Not at all

Perfectly

Etherlipide der Archaen

Etherbindung
stabil gegen Hydrolye und Oxidation
verzweigte gesättigte Fettsäuren
D-Konfiguration des Glycerins
Leben unter extremen Bedingungen wie hohe Salzkonzentration, niedriger pH-Wert, hohe Temperatur

How well did you know this?

Not at all

Perfectly

Phospholipasen

Enzyme, die eine Seitenkette von einem Phospholipid hydrolysieren
Produkt: Lysophospholipid

How well did you know this?

Not at all

Perfectly

Sphingolipide - Sphingomyeline

Membranlipid, Phospholipid
Grundbaustein aus Sphingosin - ein Aminoalkohol mit einer langen ungesättigten Kohlenwasserstoffkette
Sphingomyelin
- Aminogruppe des Sphingorückgrats furch Amidbindung mit einer fettsäure verknüpft
- primäre Hydroxylgruppe mit Phosphorylcholin
- Bestandteil der Myelinscheide
- in allen eukaryotischen Plasmamembranen zu finden

How well did you know this?

Not at all

Perfectly

Steroide

Cholesterin wichtigster Vertreter
Grundbaustein:
- drei sechserringe
- ein Fünferring
am Ende Schwanz aus CH-Atomen
am anderen Ende Hydroxylgruppe
in Membranen Cholesterin
- parallel zu Fettsäuren ausgerichtet
- Hydroxylgruppe tritt mit dem benachbaren hydrophilen Bereich der Phospholipide in WW
- nicht bei Prokaryoten

How well did you know this?

Not at all

Perfectly

Eigenschaften biologischer Membranen

Schichtartige Struktur
mittlerer Durchmesser 60 - 100Å
größtenteils aus Lipiden und Proteinen
Membranlipide aus hydrophoben und hydrophilen Teilen
bilden spontan Doppelschichten aus
Membranproteine verleihen Membran charakteristische Funktionen
Membranen sind assymetrisch
Membranen sind zweidimensionale Lösungen aus spezifisch orientierten Proteinen und Lipiden
elektrisch polarisiert
- negatives Potential in der Zelle

How well did you know this?

Not at all

Perfectly

Aggregierung von Lipiden

Micellen bei Lipiden mit einem einzelnen hydrophoben Schwanz
Membranausbildung Konsequenz der amphiphilen Natur dieser Moleküle
Lipiddoppelschicht
- hydrophobe Schwänze treten in WW
- bilden hydrophoben Innenraum
- Permeabilitätsschranke
- hydrophile Kopfgruppen beider Seiten WW mit wässrigem Milieu
hydrophobe Kräfte verantwortlich für Bildung der Doppelschichten
- Wasserverdrängung –> Entropiegewinn
vdW Kräfte unter den Schwänzen
elektrostatische Bindung und WBB zwischen Köpfen und Wasser
kooperative Strukturen

How well did you know this?

Not at all

Perfectly

Bildung von Liposomen

Lipidvedikel
wässrige Kompartimente
von Lipiddoppelschicht umgeben

Herstellung Liposomen

geeignetes Lipis (Phosphatidylcholin) in Wasser suspendieren
Mischung sonifizieren (mit Ultraschall behandeln)
man erhält geschlossene Vesikel relativ einheitlicher Größe
durch Gelfiltration isolierbar

medizinische Relevanz

Liposome verschmelzen mit Plasmamembran
einschleusung Inhalt
Gentherapie
Medikamenteneinschleusung
Tumortherapie

How well did you know this?

Not at all

Perfectly

Permeabilität von Lipiddoppelschichten

geringe Permeabilität für Ionen, geladene Teilchen
Ausnahme Wasser
Permeabilität kleiner Moleküle steht in Beziehung zu ihrer Löslichkeit in unpolaren Lösungsmitteln im Verhältnis zu der in Wasser
verlieren Hydrathülle, werden im Kohlenwasserstoffkern gelöst und diffunieren auf die andere Seite der Membran

How well did you know this?

Not at all

Perfectly

Flüssig-Mosaik-Modell

Lipide und Membranproteine sind in permanenter lateraler Bewegung
Nachweis: FRAP
- Fluoreszenzwiederanlagerung nach Photobleichung
- Zelloberfläche wird mit Fluoreszenzchromophor markiert
- kleines Alreal wird durch Fluoresznezmikroskop beobachtet
- intensiver Lichttimpuls durch ienen Laser zerstört die Chromophore = Bleichung
- Fluoreszenz des Areals wird in Abhängigkeit der Zei beobachtet mit geringer Lichtintensität, damit weiteres Bleichen ausgeschlossen ist
- Ergebnis: Geschwindigkeit, mit der der ursprüngliche Fluoreszenzpegel wieder erreicht wird, hängt von lateraler Beweglichkeit der fluoreszenzmarkierten Komponente ab

How well did you know this?

Not at all

Perfectly

Fluidität der Membran

bestimmt durch die Eigensschaften der Fettsäurekette
- können in geordneten, starren Zustand vorliegen oder relativ ungeordnet und flüssig
Temperatur beeinflusst stark: durch Erhöhung erfolgt der Wechsel von starr zu flüssig abrupt, wenn die T über T_M steigt
- abhängg von Länge der Fettsäureketten und Sättigungsgrad
je gesättigter, desto starrer
je länger, desto starrer

Bacteriorhodopsin

integrales Membranprotein
aus 7 senkrechten alpha-Helices
transportiert m.H. von Lichtenergie Protonen vom Zellinneren nach außen

Porine

Protein an äußere Membran von Bakterien
aus ß-Strängen
- antiparallel
- über WBB mit benachbarten Strang verbunden
- bildet hohlen Zylinder
- äußere Oberfläche unpolar
- innen vollständig hydrophil mit Wasser gefüllt
- hydroophobe AS außen
- hydrophil AS innen

Lipidgebundene Proteine

lösliche Proteine können an Membran binden, wenn sie mit hydrophoben Gruppen verbunden sind
Beispiele
- Palmitoylgruppe
- Farnesylgruppe
- Glykolipidstruktur

Transportprozesse über Membran

Diffusion
- lipophile Moleküle können in Membran eindringen
- Durchquerung entlang Konzentrationsgradient
passiver Transport
- polare Moleküle
- über spezifische Kanäle
- entlang Konzentrationsgradient
- vermittelte Diffusion
- Membrankanäle
aktiver Transport
- entgegen Konzentrationsgradient
- Membranpumpen

Pumpen, Unterschiede primär und sekundär

primär aktiver Transport
- freie Enthlpie naus ATP-Hydrolyse wird genutzt für den Transport gegen den Konzentrationsgradienten
sekunär aktiver Transport =
- Konzentrattionsgradient eines Ions wird genutzt um den aktiven Transport eines anderen Ions anzutreiben
  - viele Transportmoleküle dieser Klasse in unseren Membranen
  - durch Expression festgelegt, welche Mettallionen eine Zelle aus der Umgebung aufnimmt

Freie Enthalpie des Konzentrationsgradienten

ungleichverteilung energiereicher Zustand
freie Enthalpie ist minimal, wenn alle Konzentrationen ausgeglichen sind
Ungleichverteilung = Konzentration benötigt zugeührte Energie

quantitative Bestimmung der freien Enthalpie des Konzentrationsgradienten bei ungeladenen Teilchen

Wenn dltaG > 0 –> Transport muss aktiv sein!

Bestimmung freie Enthalpie bei Ungleichverteilung von _geladenen_ Molekülen

* elektrochemisches Potential muss berechnet werden * Wenn deltaG positiv, dann muss Transport aktiv sein

Nutzung der ATP Hydrolyse für den aktiven Transport am Beispiel SR-Ca²⁺ ATPase

* extrazelluläre Flüssigkeit tierischer Zellen entspricht Meerwasser * Salzregulation für Prozesse wie Signalübertragung/-weiterleitung * hohe [K+] und niedrige [Na⁺] --\> durch Na/K-Pumpe * Energie aus ATP-Hydrolyse (~50 kJ/mol), nur wenn K+ und Na+ vorhanden * Enzym benötigt dazu Mg²⁺ (zur ATP-Bindung) * freie Enthalpie berechenbar Enzyme * Ca²⁺ ATPase des sarkoplasmatischen Retikulums * H+-K+-ATPase des Magens * Allgemein: **P-Typ-ATPasen**, da charakteristisches phosphoryliertes Zwischenprodukt * Phosphorylgruppe des ATP an Seitenkette eines bestimmten konservierten Aspartatrestes --\> Phosphorylaspartat * 2 Verschiedene Konformationen ermöglichen Transport * Ionenbindungsstelle zu einer Seite offen oder zur andere * ATP-Hydrolyse mit Konformationsänderung gekoppelt

Aufbau der SR-Ca²⁺-ATPase

* Transmembrandomäne mit Calcium-Bindestelle * aus Glutamat und Aspartat * negative Ladung bewirken gute Bindung an Ca²⁺ * A Domäne für den Antrieb * P-Domäne wird phosphoryliert * auslösen der umlagerung, dadurch bedingten affinitätsverlust * N-Domäne bindet Nukleotid

Mechanismus von SERCA

Ruhezustand: - E1: hohe Ca2+Affinität - CA2+ Bindung - ATP zufuhr an N domäne - phosphorilyierung der P Domäne - \> umlagerung verringert die bindungsaffinität - ca2+ und ADP gehen ab - Beta-P (intermediat) stabilisiert die E2 Form - E2 leicht hydrolysieren, wird dephosphoriliert - Umwandlung in E1 -\> darf nicht generell offen sein

ABC-Transporter Aufbau

N - membrandurchspannende domäne - C - ATP bindene kassette Beispiel: Multidrug-Resistenz-Protein Zusatz: typisch für ATP/GTP Bindung Konsendussequenz: GX4GK(T/S)

Reaktionsmechanismus der ABC-Transporter

Geschlossene konformation 1) öffnet sich nach innen 2) ion/ molekül geht rein 3) zusammenlagerungder ATP kassetten 4) umsetzung von 2ATP löst umlagerung aus 5) Affinitätsänderungkonformationsänderung nach außen offen 6) Umsetzung von H2O zu 2ADP + 2P

Sekundäre Transporter/Cotransporter

* Antiporter * entgegengesetzt * Symporter * miteinander * Uniporter * Kanal * gleiche Moleküle gegeneinander

Lactose Permease

* Der Zyklus beginnt damit, dass beide Hälften mit der Öffnung in Richtung Bindetasche orientiert sind, welche aus der Zelle zeigt. Ein Proton von ausserhalb der Zelle bindet an einen Glu-Rest der Permease * Die protonierte Permease bindet Laktose von außerhalb der Zelle * Die Struktur ändert sich, sodass die Bindetasche in die Zelle zeigt. * Die Permease entlässt Lactose in die Zelle * Die Permease gibt das Proton in die Zelle ab * Die Permeasekonformation kehrt in den Grundzustand zurück, worauf der Zyklus abgeschlossen ist.

Ionenkanäle Eigenschaften

* **Selektivität** für bestimmte Ionen * **Offene/geschlossene** Konformation * **Übergang** zwischen offener/geschlossener Konformation wird **reguliert** * Offener Zustand wandelt häufig **spontan** in einen **inaktiven** Zustand um

Struktur und Mechanismus Acetylcholinrezeptor

* Tetramer * 5 Untereinheiten besteht: * 2 identische und * 3 verwandte Peptidketten (2α,β,Χ,δ). * Ähnlichkeit zwischen den Untereinheiten lässt auf Genduplikation und Divergenz schließen * Ligandenbindung --\> Konformationsänderung * Rotationsbewegung öffnet Kanal * Pore innen mit polaren Resten * hydrophobe Aminosäuren schließen den geschlossenen Kanal ab.

Wieso ist eine Vorhersage der Struktur eines Kanalproteins schwierig, obwohl bekannt ist, welche Aminosäuren sich vermutlich in der Membran befinden?

Es ist unwahrscheinlich, dass eine einzelne membranbindende Domäne einen Kanal bilden kann, der groß genug für die Passage von Molekülen ist. Die meisten Proteinkanäle bestehen aus mehreren Untereinheiten, die zusammen eine Einheit bilden. Während das Innere des Kanals polar ist, ist die Außenseite, die im Kontakt mit den Lipiden steht, hydrophob. Anhand der Aminosäuresequenz ist es schwierig vorherzusagen, welche Untereinheiten eine Einheit bilden.

Mechanismus Kaliumkanal

* selektive Filter mit vier Bindestellen. * Kalium verliert Hydrathülle und dringt in stellen ein * elektrostatische Abstoßung von benachbarten Ionen * Gelangen nun Ionen von der einen Seite in den Kanal, so werden Ionen auf der anderen Seite hinausgedrückt.