Biomembranen Chemie und Aufbau der Phospholipide

Transkript

1 Biomembranen Chemie und Aufbau der Phospholipide Phospholipide Glycerophospholipide Glycerin PO4 Phosphodiester Alkohol

2 Biomembranen Chemie und Aufbau der Phospholipide normal in Phase I und II bei soliden Tumoren, Virusinfektionen gestresst

3 Biomembranen Chemie und Aufbau der Phospholipide Phospholipide Glycerophospholipide Phosphatidylglycerin = typisches Phosphoglycerid der Membran pflanzlicher Zellen Glycerin PO4 Phosphodiester Alkohol

4 Biomembranen Chemie und Aufbau der Phospholipide Phospholipide Glycerophospholipide Phosphatidylinositolbisphosphat => wichtiges Signalmolekül Glycerin PO4 Phosphodiester Alkohol

5 negativ geladenes Phospholipid in intrazellulärer Membranseite weniger häufig als Phosphatidylcholin, -ethanolamin und -serin, relativ häufig in Gehirn Hauptquelle für Arachidonsäure (20:4, essentielle ) > Eicosanoide (Prostaglandine, Leukotriene, Thromboxane) Quelle für Botenstoffe Diacylglycerol (DAG) und Inositol-3,4-5-trisphosphat

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8 negativ geladenes Phospholipid in intrazellulärer Membranseite weniger häufig als Phosphatidylcholin, -ethanolamin und -serin, relativ häufig in Gehirn Hauptquelle für Arachidonsäure (20:4, essentielle ) > Eicosanoide (Prostaglandine, Leukotriene, Thromboxane) Quelle für Botenstoffe Diacylglycerol (DAG) und Inositol-3,4-5-trisphosphat Grundbaustein für Membranproteine, die über einen Glycosyl-phosphatidylinositol-Anker (GPI-Anker)

9 Prionen als Ursache von BSE (1986) mit GPI- Anker extrazellulär, (ohne GPI- Anker keine Prionen) PrP C PrP Sc in Endosomen Synthese PrP sc PrP c PrP* PrP sc Abbau Umwandlung in sog. Caveolae SAF (Scrapie-assoziierte Fibrillen)

10 Biomembranen Chemie und Aufbau der Phospholipide Phospholipide Glycerophospholipide Glycerin PO4 Alkohol Phosphodiester Cardiolipin = typisches Phosphoglycerid der inneren Mitochondrienmembran

11 Was passiert in den Mitochondrien? Cytochrom c kontrollierte Knallgasreaktion : H2 + 1/2 O2 > H2O kaskadenartig angeordnete Redoxreaktionen, wobei die Energie des Elektronenfluss zum Aufbau eines Protonengradienten genutzt wird, der dann zur ATP-Bildung genutzt wird

12 Cytochrom c und Cardiolipin Cyt c ist über elektrostatische und hydrophobe Wechselwirkungen mit Cardiolipin verbunden sind Reaktive Sauerstoffspezies (ROS) vorhanden, wird Cardiolipin oxidiert und Cyt c freigesetzt, oxidiertes Cardiolipin sorgt zusammen mit Bax für Porenbildung in der äußeren Membran > Apoptose der Zelle wird eingeleitet

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14 CAVE: Antikörper gegen DNA (systemischer Lupus erythematodes) erkennen auch Cardiolipin und vice versa!

15 Biomembranen Chemie und Aufbau der Etherlipide bei einigen Tiergeweben (z.b. Herzgewebe von Wirbeltieren) und Einzellern z.b. Plasmalogen = ethergebundenes Alken, macht ca. 50 % der Phospholipide im Herzen Glycerin Cholin Phosphatidalcholin

16 Biomembranen Chemie und Aufbau der Etherlipide Thrombozyten aktivierender Faktor (= platelet activating factor = PAF) ist wichtiges Signalmolekül: wird von Leukozyten (Basophile) freigesetzt Stimulation der Thrombozytenaggregation wichtiger Mediator bei Entzündungen und allergischen Reaktionen potentester Mediator: in picomolaren Konzentrationen wirksam! Glycerin Cholin

17 Biomembranen Chemie und Aufbau der Phospholipide Amidbindung Sphingomyelin = einziges Phospho- Sphingolipid, mit X=Phosphocholin Phospholipide Sphingolipide Sphingosin PO4 Cholin

18 Biomembranen Chemie und Aufbau Übersicht: Lipide Membranlipide (polar) Cholesterol Phospholipide Glycolipide Glycerophospholipide Sphingolipide Sphingolipide Glycerin PO4 Alkohol Sphingosin PO4 Cholin Sphingosin Mono- oder Oligosaccharid

19 Biomembranen Chemie und Aufbau der Glycolipide Amidbindung Glycolipide Sphingolipide Sphingosin Mono- oder Oligosaccharid

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21 Biomembranen Chemie und Aufbau der Glycolipide (tierische Zelle) Glycolipide Sphingolipide Cerebroside = nur mit 1 Zuckerrest Sphingosin Mono- oder Oligosaccharid Globoside = mit 2 oder mehr ungeladenen Zuckerresten Ganglioside = mit verzweigter Zuckerkette, mind. 1 Sialinsre = negative Ladung!

22 Biomembranen Erkennungsmoleküle Influenza-A-Virus Neuraminidase-Inhibitoren

23 Biomembranen Chemie und Aufbau der Glycolipide (tierische Zelle)!Glycolipide sind Bestandteil der Glycocalyx tierischer Zellen;!Glycolipide nur auf der Außenseite der Cytoplasmamembran;! wichtige Erkennungsmerkmale, z.b. Gangliosid GM1 = Bindungspartner für Choleratoxin, vermittelt Eindringen des Toxins in die Zelle > erhöhter H 2 O- und Na + -Ausstrom ins Intestinum > Durchfall Gangliosid GM1 Gal

24 Chemie, Struktur, Funktion der Glycocalyx Tierzelle Polysaccharid Lipid Protein Glykolipid Microvilli Glycocalyx Intestinalzelle! schleimartiger Belag! verzweigte und unverzweigte Oligo- und Polysaccharide an Membranlipiden und - proteinen! verschiedene Zuckerbausteine, z.b. N-Acetylglucosamin, N-Acetylneuraminsäure, Glucose, Fucose, Mannose, Galactose, etc.! dienen der Zell-/Zellerkennung, bilden z.b. Antigen- und Blutgruppeneigenschaften

25 Biomembranen Chemie und Aufbau der Glycolipide (tierische Zelle)!Glycolipide sind Bestandteil der Glycocalyx tierischer Zellen;!Glycolipide nur auf der Außenseite der Cytoplasmamembran;! wichtige Erkennungsmerkmale, z.b. Gangliosid GM1 = Bindungspartner für Choleratoxin, vermittelt Eindringen des Toxins in die Zelle > erhöhter H 2 O- und Na + - Ausstrom ins Intestinum > Durchfall Gangliosid GM1 Gal

26 Biomembranen als Träger der Blutgruppenantigene AB0-System: 1901 vom österreichischen Bakteriologen Karl Landsteiner ( , 1930 Nobelpreis für Medizin) entdeckt! spezielle Zuckerstrukturen auf der Oberfläche von Erythrozyten, aber auch von Leukozyten und Thrombozyten Blutgruppe 0: bildet Antikörper gegen A und B Blutgruppe A: bildet Ak gegen B Blutgruppe B: bildet Ak gegen A Sphingosin Sphingosin Glc Glc Gal Gal Gal NAc Gal NAc Gal Fuc Gal Fuc Gal NAc 0-Antigen A-Antigen gegen 0 werden keine Ak gebildet => ursprüngl.: Blutgruppe 0 als Universalspender Blutgruppe AB als Universalempfänger Bluttransfusion: Erythrozytenkonzentrat ohne Serum mit Antikörpern Sphingosin Glc Gal Gal NAc Gal Gal B-Antigen Fuc