Menbranen Flashcards
Lipide
Biomoleküle, die inf Wasser unlöslich und in Fetten oder organischen Lösungsmitteln löslich sind.
Typische Lipide enthalten lange Kohlenwasserstoffketten (Fettsäuren, Isoprene) oder vielfach kondensierte Ringsysteme, wie Steroide.
Experimente mit Lipiden
Sind schwierig. Werden in der Zellbiologieforschung noch oft etwas zur Seite geschoben, weil sie schwierig zu handhaben sind.
Fettsäuren
• in Form von Phospholipiden
• in Form von Triglyceriden
In Form von Phospholipiden: Hauptbestandteile der Zell- und Organellmembranen
In Form von Triglyceriden: Energiequelle (neben Zucker)
Aufbau Fettsäuren
• Carbonsäuren, die aus einer langen Kohlenstoffkette mit einem Carboxyl (COOH) Ende bestehen.
• Kohlenstoffkette: apolar
–> hydrophob, chemisch träge
- Carboxyl Ende: in Lösung ionisiert (das H ist weg -> COO-) und ist somit äusserst hydrophil und reaktiv
- Moleküle mit einem hydrophoben und hydrophilen Bereich nennt man amphipatisch
Natürliche Fettsäuren
• Kohlenstoffkette unverzweigt
• gibt hunderte verschiedene natürliche Fettsäuren, sie unterscheiden sich durch die Anzahl der Kohlendtoffatome und die Position und Anzahl der Doppelbindungen zwischen ihnen
-> Fettsäuren ohne Doppelbindungen: gesättigt
-> Fettsäuren mit Doppelbindungen: ungesättigt
Triacylglycerin
- Triacylglycerol, Trihlyceride, Glycerol-Triester, Neutralfette
- drei Fettsäuren mit einem Glycerol verbunden
- gesamtes Molekül ist hxdrophob
Abbau der Triacylglycerinen
• Fettsäuren werden abgespalten u d zu Zweikohlenstoffeinheiten hydrolisiert, welche mit denen vom Zuckerabbau identisch sind.
Triacylglycerine liefern im Schnitt 6x mehr brauchbare Energie als Glucose
• Speicherung: in unseren Zellen werden Fettsäuren als Energiereserve in Form von Triacylglycerinen gespeichert.
Medizinische Blutanalyse: Triacylglycerine
• Triglyceridwerte sollten unter 150mg/dl sein
-> darüber: Thrombosen- und Artheriosklerosegefahr, v.a. wenn auch noch Cholesterinwerte erhöht sind.
Leberzirrhose
Leberzelle. Mit krankhagt erhöhter Fetteinlagerung
Entsteht durch Alkoholmissbrauch, Überernährung, Medikamente u.v.a
Wir kennen das auch von der Gänseleber
Phospholipide
Wichtige Phospholipide und Verhalten von Phospholipiden
• Hauptbestandteil der Membranen von Zellen
–> am wichtigsten: Phosphoglyceride & Sphingomyelin
• amphipatische Natur: starke Grenzflächenaktivität
–> organisieren sich an Grenzflächen z.B. Wasser und Öl
- Phospholipide isolieren auch die Triacylglycerintröpfchen
- in wässriger Lösung: spontanes Entstehen von Mizellen oder Doppellipidschichten, die sich zu Liposomen schliessen
Phosphoglyceride
• Gehören zu den Phospholipiden
• Glycerol + 2 Fettsäuren + hydrophile Phosphatgruppe mit weiterem hydrophilen Molekül (z.B. Cholin)
-> grosse Vielfalt an Phosphoglyceriden
• am häufigsten:
- Phosphatidylcholin
- Phosphatidylserin
- Phosphatidylethanolamin
Sphingomyelin
+Medizinisches Beispiel
- gehört zu den Phospholipide
- Sphingosin + eine Fettsäure + Phosphocholin
- polared -OH an der Kohlenstoffkette bleibt frei und geht Wasserstoffbindungen mit Proteinen oder Köpfen von Nachbarlipiden ein
- Sphingomyelin ist in hoher Konzentration in den Membranen, welche die Myelinschicht um die Axone der Nervenzellen bilden
• Multiple Sclerose:
Das Immunsystem greift diese Myelinschicht an -> Entzündung -> Vernarbung -> Nervenschädigung
Geschlossene Form der Lipiddoppelschicht
Liposom
• Natürliches Verhalten
- planare Phospholipid-Doppelschicht mit wasserexponierten Rändern
- -> Energetisch ungünstig
- schliesst sich zu einer Vesikelform der Phospholipid-Doppelschicht
- -> Energetisch günstig
• innen und aussen: hydrophil
Wirkung von Steroiden als…
- wichtige Lipidkomponente von Membranen
- Vitamine
- Hormone
- Gifte (Krötengift, Digitalis, Oleander…)
Grundgerüst der Steroide
Steran
Steran
- Grundgerüst der Steroide
- Grundgerüst für Cholesterin
4 Kohlenstoffringe
- 3 6er-Ring
- 1 5er-Ring
Sterodie sind allgemein bekannt…
…vom Doping in Sport oder von der Viehzucht.
In beiden Fällen wird damit Muskelmasse aufgebaut.
Ist nicht gesund, da Steroide im Körper vielseitige Hormonwirkungen haben.
–> starke Nebenwirkungen
Cholesterin
Grobe Funktion und Aufbau
• sehr wichtiges Lipid!
- wichtig für Hormonherstellung
- wichtige Komponente von Membranen
• Sterangrundgerüst in der Mitte, daran hängt eine hydrophile OH-Gruppe und eine hydrophobe Kohlenstoffkette
Anordnung und Funktion von Cholesterin in den Membranen
• Ordnet sich zwischen den Phospholipiden an.
- -> hydrophiler OH-Kopf nach aussen
- -> hydrophobe Kohlenstoffkette nach innen
• Die Starre Steroidringfläche von Cholesterin stabilisiert die Membranen, verhindert aber auch ihre Kristallisierung.
• Cholesterin kann von einer Membranseite (leaflet) auf die andere hüpfen
–> Flip-Flop
Flip-Flop
Fähigkeit des Cholesterins von einer Membranseite auf die andere zu hüpfen
Steroidhormone
Bekannteste Vertreter und Herstellung
• Bekannteste Vertreter: Corticosteroide & Geschlechtshormone
–> Testosteron, Estrogene (Estron, Estradiol, Estriol)
• Winzige Unterschied im Bau führt zu grossen Unterschieden in der Wirkung
- -> Testosteron: O am Steran (3. C)
- -> Estrogene: OH am Steran (3. C)
• Steroidhormone werden in verschiedenen Geweben aus Cholesterin hergestellt
Plasmamembran
- Begrenzt alle Zellen (resp. das Zytoplasma) und isoliert den Inhalt vor den zerstörerischen äusseren Einflüssen
- Vorteile: für die biochemischen Prozesse alles auf kleinstem Raum konzentriert
Sub-zelluläre Membranen
• Im Innern von Eukaryotenzellen generieren Membranen zusätzlich Organellen
–> Organellmembranen
• Barrieren, die chemische Prozesse vom Rest der Zelle abschirmen
Weshalb gelten Membranen als “flüssig”?
- Sie werden vorwiegend durch nicht-kovalente Bindungen zusammengehalten
- Phospholipide “schwimmen” in der Membranebene
Laterale Diffusion von Membranen
2 Mikrometer/sec
Länge einer Bakterienzelle
Was beeinflusst die Fluidität der Membranen
• Phospholipide mit cis-Doppelbindung
–> Knick in der Fettsäure, ecken bei Nachbarn an, Unruhe durch gegenseitiges Wegschieben -> Verflüssigung
• Phospholipide mit kürzeren Fettsäuren
–> bieten weniger Widerstand und erhöhen die Fluidität
Flippasen
Verschieben v.a. PE und PS von aussen nach innen
Floppasen
Befördern Phosopholipide von innen nach aussen
Scramblase
Befördert Lipide in beide Richtungen
Lipidkomposition von Membranen
Beispiel: rote Blutkörperchen
•Inneres und äussered Leaflet unterscheiden sich meist erheblich in ihrer Lipidkomposition
–> deswegen oft auch Ladungsunterschiede zwischen Membraninnen- und Membranaussenseite
•Bsp. Rotes Blutkörperchen
Aussen v.a. Phosphatidylcholin & Sphingomyelin
Innen v.a. Phosphatidyserin und Phosphatidyethanolamin
Phospholipidtranslokatoren
• um neu produzierte Phospholipide von innen nach aussen zu bringen
• Phospholipide können nicht wie Cholesterine alleine den Flip-Flop machen
–> brauchen Translokatoren dazu
- Flippasen
- Floppasen
- Scramblase
• können entweder an- oder aisgeschalten sein, wenn sie an sind machen sie einfach automatisch das wofür sie zuständig sind
