Lipide und membranen; fertig Flashcards
Lipid: 5 Grupppen
Klasse an biolog. Substanzen, denen gemeinsam ist, dass Sie stark hydrophob und schwer wasserlöslich sind
Fettsäuren Triacylglyceride Glycerophospholipide Sphingolipide Steroide
Fettsäuren
= carbonsäuren mit langkettigen kohlenwasserstoffresten
Was sind Unterschiede zw ungesättigten / gesättigten FS? (In Bezug auf schmelzpunkt)
- Schmelzpunkt nimmt mit FS-kettenlänge zu
- DB senken den schmelzpunkt
- VdW Kräfte: stabiliesieren
- -> ungesättigte Fettsäuren besitzen DB
Nomenklatur von FS
- Carboxylat C -> 1.C
- C-Anzahl - Säure
- can: keine DB, cen: 1 DB, dien: 2DB , trien: 3DB
- cis/Trans
- Delta + Position der DB
Triacylglyceride
- 3fach Ester
- hydrolysieren
- verestertes gycerol als grundverbindung
- energiespeicher: eingelagert in adipocyten
- c Atom mit kürzestem Rest = 1. C
Glycerophospholipide
- phospholipide
- membranlipide
- wieder verestertes gycerol als grundgerüst, aber nur 2 FS ketten und 1 phosphoalk.
- verbindung beinhaltet zwitterion
- amphiphatische Eigenschaften > reaktiv
- Alkohol = namensgebend
Etherlipide
- in archaeen
- ether > schwer hydrolysieren > Anpassung an extrembedingungen
- verzweigte, gesättigte FS > stabil gegen oxidation
- Andere stereochemie des glycerols (D-konformation)
Phospholipasen
Zersetzt phospholipide
Detergenz: funktion
Zersetzt Membranen
Macht unlösliche Stoffe löslich
Lysophospholipid
- geringe Menge: signalmolekül
- häufig: detergenz
Sphingolipide
- membranlipide
- phospholipid
- phospho durch Stickstoff ersetzt
- acyl: ceramid
- phospho/cholin: sphingomyelin
- +gly/gal: cerebrosid
- häufig in nervenzellen (Axonummantelung)
Glykolipid
Membranlipid
Membranlipide
1) Phospholipide ua:
- Glycerophospholipide
- sphingolipide
2) Glykolipid
3) Steroid (cholesterin)
Steroide
Membranlipid 4 Ringe (STERANgrundgerüst: 3x 6er Ringe + 1x 5er ring)
Was ist wichtig in Bezug auf Membranen? (7)
1) schichtartige Struktur mit Durchmesser 60-100Å
2) bestehen größtenteils aus lipiden/Proteinen im verhältnis 1:4-4:1
3) doppelschichten aus mebranlipiden(hydrophob und hydrophil)
4) mebranprot. Wichtig für Funktion
5) Membranen = asymmetrisch
6) Membranen sind zweidimensionale lösungen aus Spezi. Orientierten Proteinen und lipiden
7) elektrische polarisation der meisten zellmembranen (innen: -60mV)
Ausbildung von lipiddoppelschichten: woraus, eigenschaft
aus Phospholipiden
Kooperative struktur
bimolekulare schichten
Bildung von liposomen
1) behältnis mit glycin in H2Ound einen Phospholipidboden
- > sonifizierung
2) mit phospholipiden umschlossenes glycin + freies glycin in Wasser
- > gelfiltration
3) in lipidvesikeln gefangenes glycin
Permeabilität von lipiddoppelschichten
Hohe permeabilität, mit jedem Punkt abfallend:
- Hydrophobe gasförmige stoffe(Benzol , NO,CO2,N2,O2)
- polare, kleine Stoffe (harnstoff, H20)
Kommen nicht durch:
- polar, groß, geladen(AS,Glucose)
- ionisch(H+,Cl-,Na+,HCO3-,K+,Ca2+)
Welche stoffe durchdringen die membran nicht?
polar, groß, geladen(AS,Glucose)
-ionisch(H+,Cl-,Na+,HCO3-,K+,Ca2+)
Flüssikg-mosaik-modell
Membran ist nicht starr, sondern vatiabel
Fluidität der membran
- temperaturabhängig: ungesättigte FS haben einen niedrigeren schmelzpunkt, kurze FS Kette haben einen niedrigeren schmelzpunkt als langkettige
- oberhalb des gefrierpunktes: Variable lipide, flüssig
- unterhalb: starre Anordnung
Membranproteine: 2 typen
Integrale/periphere
Membranskelett menschlicher erythrozyten
.F20
Auf der Zelloberfläche befinden sich verschiedene Glykoproteine (z. B. die Blutgruppen-Antigene), die u. a. die serologisch nachweisbaren genetischen Merkmale der Erythrozyten definieren.
- Scheibenform , besteht aus einem flächigen Netz aus Spektrin-Filamenten, die durch kurze Aktin-Filamente zusammen gehalten werden. Durch Vermittlung von Adapterproteinen, wie Ankyrin, ist das Netz an integralen Proteinen der Plasmamembran verankert. Zu den integralen Proteinen der Plasmamembran zählen der Anionen-Austauscher 1 und das Glykophorin.
Was macht bakteriorhodopsin in bezug auf membranen und warum?
Ist eine Alpha helix und kann deswegen die Membran durchspannen
lichtgetriebene ATPase
Woraus sind porine aufgebaut?
Beta faltblätter
Wie geht die Verankerung in der Membran von Statten?
Stryer S.400: “Integrale Membranproteine stehen in intensiver Wechselwirkung mit den Kohlenwasserstoffketten der Membranlipide”
“periphere Membranproteine sind über elektrostatische Kräfte und Wasserstoffbrücken mit den Kopfgruppen der Lipide an die Membran gebunden”
- SK von hydrophoben AS verankert sich in der Membran
Lipidgebundene proteine
Periphere Membranproteine: S-Palmitoylcystein/ C-terminal S-farnesylcysteinmethylester
(Glyko)lipidverankerte mebranprot TypV: glycosyl phosphatidyl inostisol (GPI) anchor
Integrale mebranprot Typ VI
Vorhersage von transmembranhelices
Vorhersage mittels der AS sequenz
zB sequenzen von 20 aufeinanderfolgenden unpolaren AS -> HInweiß auf alpha Helikales Membran-Prot
Wie durchdringen Lipophile + hydrophobe moleküle die Membran?
Können in Membran Eindringen bzw die Membran entlang eines konzentrationsgradienten durchqueren (einfache diffusion)
Wie durchdringen polare Moleküle die Membran? 2 möglichkeiten
Durch spezifische Kanäle entlang eines konzentrationsgradienten (vermittelte diffusion/passiver transport) -> membrankanäle
Oder entgegen eines konzentrationsgradienten (aktiver transport) -> mebranpumpen
Welche art von transport ermöglichen membranpumpen?
Aktiven transport entgegen eines gradienten
Was bedeutet deltaG>0 in bezug auf transportprozesse?
Es MUSS aktiver transpot sein
Wie berechnet man die freie enthalpie DeltaG des konzentrationsgradienten bei ungeladenen Proteinen?
Wie viel Energie kostet so ein transport
DeltaG = 2,303×R×T×log_10(c2/c1)
Größenordnung 10 kJ/mol
Wie berechnet man bei geladenen molekülen das elektrochem. Potential?
DeltaG = 2.303×R×T×log_10(c2/c1)+Z×F×deltaV
DeltaV: potentialdifferenz
Was wird genutzt um Energie für den aktiven Transport bereitzustellen?
Inwiefern wird die ATP Hydrolyse für den aktiven Transport genutzt?
ATPase
Aufbau der SR-Ca2+-ATPase
Besteht aus:
- transmembrandomäne mit calciumbindestelle (BS) aus Glu/Asp (negative ladung deswegen gute Bindung zu Ca+, harte base)
- A Domäne für den antrieb
- P Domäne wird phosphoryliert -> auslösen der umlagerung, dadurch bedingten affinitätsverlust
- N domäne bindet nukleotid (ATP)
-> darf nicht generell offen sein
F30ff
Mechanismus der SR-Ca2+-ATPase
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
F32
ABC transporter
Aufbau
N-membrandurchspannende domäne - ATP bindene kassette - mds Domäne -ATPbK - C
Zb multi-drug Resistenzen
Zusatz: typisch für ATP/GTP Bindung
Konsendussequenz: GX4GK(T/S)
F33
Reaktionsschema des ABC transporters
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
F44
Sekundäre transporter/cotransporter
Antiporter (A/B entgegengesetzt)
Symporter (A+B miteinander)
Uniporter (eher Kanal als transporter) (A/A enbgegengesetzt)
Lactose permease
Symport von Lactose und Protonen
- Ablagerung von H+ von außen an negativ geladene domäne
- Bindung von Lactose
- umstülpung
- entlassen der Lactose nach innen
- entlassen des H+ nach innen
- umstülpung
Eigenschaften von ionenkanälen
- selektivität für bestimmte Ionen
- offene/geschlossene konformation
- Übergang zwischenoffener/geschlossener konformation wird reguliert
- offener zustand wandelt häufig spontan in inaktiven Zustand um
Ionenkanäle
Natriumkanal
Calciumkanal
Shaker Kalium Kanal// prokaryot. Kaliumkanal
Selektivitätsfilter des Kalium kanals
Hauptkette = Starr -> Ursache der WW -> NICHT von SK abhängig
bei Resolvatation im K-Kanal–> WW zerstört -> hersettellung neuer, günstigerer WW
Na nicht permeabel: zu Groß, zu große HydratationsE nötig, bräuchte geringere Distanzen
Kalium: perfekter Abstand
Inaktivierung des K+Kanals
durch Protease (Trypsin) -> zerstörung des Schließmechanismus
Aquaporine
Spez. Wasserkanäle
Erlauben schnellen wasserdurchtritt durch die Membran
Wonach sind die P Typ ATPasen bennant?
Beta-Phosphorylaspsrtat - Anhydrid: leicht hydrolysierbar und energiereich
(P-Typ, weil in der Plasmamembran!) -> Gizem
ATP getriebende transporter
- F typ ATPase: energiekonservierung
- P Typ ATPase: Aufrechterhaltung ionengradient
- ABC Transporter
Was kann beim aktiven transport als energiequelle dienen?
ATP
Konzentrationsgradient
Selektivitätsfilter des K+ Kanals
K+ ist zwar größer als Na+, hat aber eine niedrigere resolvatisierungs Energie.
Dh:
Der Kanal kann leichter die WW mt K+ zerstören um neue, günstigere WW einzugehen.
Bei Na+ ist die Distanz von Kanal zu O2/ bindungslänge zu groß
Modell für den ionentransport
Die einzelnen ionen stoßen sich selbst durch elektrostat. Absoßung durch den kanal
Was muss ein ionenkanal bewerkstelligen?
Er muss
- selektiv
- regulativ
Sein
Von was kann die Regulation eines Kanals abhängig sein?
Spannung
ATP
von was ist der K+Kanal abhängig?
Spannung (geladene transmembran helices)
Beinhaltet nicht nur hydrophobe, sondern auch positive Reste
-> paddel kann durch membran durch, klappt um/ spontane depolarisierung -> konformationsänderung im kanalinneren
Kugel ketten modell
Spannungsabhängiges öffnen
Schwingen der Kette
Kugel = Korken im kanal
Breiterer Kanal würde für längere schließzeit sorgen
Geschlossen -> spannungsabhängiges Öffnen -> Kette schwinkt -> Kugel fungiert als Korken -> verlängert flexiblen Bereich und somit die Schließzeit
Neurotransmitter
Acetylcholin
Acetylcholinrezeptor
Aufbau und funktion
Bsp für ionenkanal
Aufbau: 5 UE (alpha2,Beta,Gamma,delta) mit gleicher grundstruktur - extrazelluläre domäne - transmembrandomäne (TMD) - Segmente innen
Funktion:
Ligandenbindung > konformationsänderung > rotieren: große AS raus - kleine rein > Öffnen der TMD
