Molekulare Zellbiologie I (Schuler)
Molekulare Zellbiologie für 2. Semester Medizin UZH
Molekulare Zellbiologie für 2. Semester Medizin UZH
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Cartes-fiches
Glykolipide
· enthalten statt des Phosphorsäurediesters einen oder mehrere Zuckerreste
· Zuckerreste sind mit einem Ceramid (selten mit Diaglycerin) verknüpft
· wichtigste Vertreter: Cerebroside und Ganglioside
· Es gibt Erbkrankheiten bei denen der Auf- und Abbau von Glykolipiden gestört ist (z.B. Morbus Gaucher)
Nicht-verseifbare Lipide
· wirken als Hormone und Vitamine
· enthalten weder Ester- noch Amidbindungen
· drei Klassen: Steroide / Terpene / Eikosanoide
fettlösliche Vitamine
· Vitamine A, D, E, K
· Terpene: Vitamine A, E, K
· Steroid: Vitamin D
· Merkhilfe: EDEKA
Eikosanoide
· Fettsäurederivat (entstehen aus der vierfach ungesättigten, 20 C-Atome langen Arachidonsäure)
· eikos (griech.) = zwanzig
· wichtige Eikosanoide: Prostaglandine / Thromboxane / Leukotriene
→ Gewebshormone / wichtige Rolle für Überempfindlichkeits- und Entzündungsreaktionen
Lernziele "Biologische Membranen"
biologische Membranen
· haben als Grundstruktur eine 6-10 nm dicke, asymmetrische, dynamische Lipiddoppelschicht
· Lipiddoppelschicht verhindert Durchtritt polarer Stoffe (kleine polare Stoffe können langsam diffundieren)
· eingelagerte Membranproteine erzeugen regulierten Transport (selektive Permeabilität)
· v.a. an der Aussenseite sind Glykane mit Lipiden und Membranproteinen kovalent verknüpft (Glykokalyx)
· die meisten Membranen sind elektrisch polarisiert (Innenseite meistens negativ geladen / etwa -60 mV)
Lipiddoppelschicht
· besteht aus polaren Lipiden (v.a. Phospholipide / Glykolipide / Cholesterin)
· Lipide rotieren mit ca. 102 - 106 Hz um ihre eigene Achse
· Lipide können sich mit ca. 10 nm/s - 1 µm/s lateral bewegen
· Lipide wechseln normalerweise nicht in die andere Lipidschicht
Membranproteine
· sind in die Lipiddoppelschicht eingelagert
· wenn sie nicht an das Cytoskelett oder an Strukturen der ECM gebunden sind, können sie sich lateral frei bewegen
· Funktionen: Kanäle und Pumpen für Moleküle und Ionen / Rezeptoren für Hormone / Enzymfunktion
· integrale Membranproteine: durchdringen Lipiddoppelschicht teilweise oder ganz
· periphere Membranproteine: lose an der Aussenseite der Lipiddoppelschicht assoziiert
· GPI-verankerte Proteine: durchdringen Lipiddoppelschicht nicht, sind aber kovalent daran gebunden
Integrale Membranproteine
(Transmembranproteine)
· sind fest mit der Membran verbunden
· Durchdringung der Lipiddoppelschicht mit α-Helices (häufig) und β-Faltblättern (selten)
· Die AS-Sequenz des die Membran durchdringenden Teils enthält besonders viele hydrophobe AS
Integrale Membranproteine
(α-Helices)
Transmembranproteine:
· es braucht ca. 20 AS um mit α-Helix Membran zu überspannen
· häufig durchdringt ein Membranprotein mit mehreren α-Helices die Membran
· Rezeptoren eukaryotischer Zellen haben häufig 7 Transmembranhelices
Einige Proteine durchdringen die Membran nicht ganz, sondern sind mit ihrer hydrophoben Domäne in der Membran eingebettet
GPI-verankerte Proteine
Schmelztemperatur der Lipiddoppelschicht
· viele Reaktionen sind von der Fluidität der Membranlipide abhängig
· Lipiddoppelschicht kann starr (geordnet) oder flüssig (ungeordnet) sein
· Übergang von starr zu flüssig wird Schmelztemperatur Tm genannt
· Tm hängt von der Lipidzusammensetzung ab:
→ polare, gesättigte Fettsäuren erhöhen Tm
→ ungesättigte Fettsäuren mit cis-Doppelbindungen erniedrigen Tm
Lernziele "Glykane und Glykokonjugate"
Lernziele "Glykane und Glykokonjugate"
Glykane
· Kohlenhydrate (Synonym)
· bestehen aus Monosacchariden und Derivaten von Zuckermolekülen → Glykane sind Polysaccharide
· haben oft keine definierte Raumstruktur und manchmal auch keine konstante Molekülmasse
· es gibt viel komplexere Strukturen als bei Proteinen, da verzweigte Ketten und α- und β-Konfiguration vorkommen
· Unterteilung in:
· Homoglykane (Homopolymere aus identischen MS)
· Heteroglykane (Heteropolymere aus verschiedenen MS)
· Glykokonjugate (mit Proteinen oder Lipiden verknüpfte Glykane)
· Unterteilung nach Funktion:
· Reserveglykane (dienen als Energiereserve)
· Strukturglykane (bilden strukturelle und informationstragende Elemente)
Anomere
· besondere Isomere (Diastereomere) von Glykanen und Glykosiden (= R-O-Zucker)
· Anomeres Zentrum ist ein chirales C-Atom, das durch die Bildung eines cyclischen Voll-/Halbacetals entsteht
· Das Anomere Zentrum ist dem Ring-O-Atom des Zuckers (in der Pyranose- / Furanose-Form) benachbart
· Merkhilfe für α- und β-Konfiguration: Eine β-Version ist besser (Daumen hoch / OH-Gruppe oben) als eine α-Version
Monosaccharide
· Aldehyde und Ketone mit mindestens 2 OH-Gruppen
Aldosen
· Zucker mit Aldehydgruppe
· in Lösung Ringstruktur (Pyranoseform mit chiralem C1-Atom)
· wichtige Aldosen im menschlichen Stoffwechsel:
· D-Glycerinaldehyd
· D-Ribose
· D-Glucose
· D-Mannose
· D-Galactose
Ketosen
· Zucker mit Keto-Gruppe
· in Lösung Ringstruktur (Furanoseform mit chiralem C2-Atom)
· wichtige Ketosen im menschlichen Stoffwechsel
· Dihydroxyaceton
· D-Ribulose
· D-Fructose
Glykosidische Bindung
· Reaktionsprodukt der Aldehyd- bzw. Keto-Gruppe eines Zucker mit einer OH-Gruppe eines anderen Zuckers
→ O-glykosidische Bindung
→ so entstehen Disaccharide / Oligosaccharide / Polysaccharide (>10 Monosaccharideinheiten)
Reserveglykane
· Homoglykane aus Glucose
· wichtigste Reserveglykane:
· Stärke (in Pflanzenzellen)
· Glykogen (in tierischen Zellen)
· Dextran (in Pilzen und Bakterien / "Molekularsieb")
· Inulin (in Pflanzen / Polyfructosan / Verwendung für Bestimmung des ECR-Volumen und Nierenfunktionstest)
Glykogen
· Glykogen ist ein riesiges, verzweigtes Glykan aus Glucoseeinheiten
(weil für den osmotischen Druck nur die Teilchenzahl und nicht die Teilchengrösse relevant ist,
kann viel Energie in einer Zelle gespeichert werden, ohne dass der osmotische Druck stark ansteigt)
→ durch die grosse Verzweigung kann an mehreren Orten gleichzeitig enzymatisch Glucose abgebaut werden
· ~6000kJ (60-70% des Tagesbedarfs) ist in der Leber und in den Muskeln gespeichert (im Blut nur ca. 4,5g / 90kJ)