Biomembranen — Chemie und Aufbau der Phospholipide

Phosphodiester

Gly

cerin

Fettsäure

Fettsäure

PO4 Alkohol

Phospholipide

Glycerophospholipide

Biomembranen — Chemie und Aufbau der Phospholipide

gestresst

normal

in Phase I und II bei soliden Tumoren, Virusinfektionen

Biomembranen — Chemie und Aufbau der Phospholipide

Phosphodiester

Gly

cerin

Fettsäure

Fettsäure

PO4 Alkohol

Phospholipide

GlycerophospholipidePhosphatidylglycerin = typisches

Phosphoglycerid der Membran pflanzlicher Zellen

Biomembranen — Chemie und Aufbau der Phospholipide

Phosphodiester

Gly

cerin

Fettsäure

Fettsäure

PO4 Alkohol

Phospholipide

Glycerophospholipide

Phosphatidylinositolbisphosphat => wichtiges Signalmolekül

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

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

PrPC PrPSc

SAF

Synthese

Abbau

PrP* PrPsc PrPc

PrPsc

Prionen als Ursache von BSE (1986)

mit GPI-Anker extrazellulär, (ohne GPI-Anker keine Prionen)

in Endosomen

(Scrapie-assoziierte Fibrillen)

Umwandlung in sog. Caveolae

Biomembranen — Chemie und Aufbau der Phospholipide

Phosphodiester

Gly

cerin

Fettsäure

Fettsäure

PO4 Alkohol

Phospholipide

Glycerophospholipide

Cardiolipin = typisches Phosphoglycerid der inneren

Mitochondrienmembran

Was passiert in den Mitochondrien?

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

Cytochrom c

Cytochrom c und Cardiolipin

Cyt c ist über elektrostatische und hydrophobe Wechselwirkungen mit Cardiolipin verbundensind 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

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

Biomembranen — Chemie und Aufbau der Etherlipide

bei einigen Tiergeweben (z.B. Herzgewebe von Wirbeltieren) und Einzellernz.B. Plasmalogen = ethergebundenes Alken, macht ca. 50 % der Phospholipide im Herzen

Cholin

Glycerin

Phosphatidalcholin

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!

Cholin

Glycerin

Sphingomyelin = einziges Phospho-Sphingolipid, mit X=Phosphocholin

Amidbindung

Sphi

ngos

in

Fettsäure

PO4 Cholin

Phospholipide

Sphingolipide

Biomembranen — Chemie und Aufbau der Phospholipide

Biomembranen — Chemie und AufbauÜbersicht: Lipide

Cholesterol

Sphi

ngos

in

Fettsäure

Mono- oderOligosaccharid

Glycolipide

Membranlipide(polar)

Sphingolipide

Gly

cerin

Fettsäure

Fettsäure

PO4 Alkohol

Sphi

ngos

in

Fettsäure

PO4 Cholin

Phospholipide

Glycerophospholipide Sphingolipide

Biomembranen — Chemie und Aufbau

der Glycolipide AmidbindungSp

hing

osin

Fettsäure

Mono- oderOligosaccharid

Glycolipide

Sphingolipide

Biomembranen — Chemie und Aufbau

der Glycolipide(tierische Zelle)

Cerebroside = nur mit 1 Zuckerrest

Globoside = mit 2 oder mehr ungeladenen Zuckerresten

Ganglioside = mit verzweigter Zuckerkette, mind. 1 Sialinsre = negative Ladung!

Sphi

ngos

in

Fettsäure

Mono- oderOligosaccharid

Glycolipide

Sphingolipide

Biomembranen — Erkennungsmoleküle

Influenza-A-VirusNeuraminidase-Inhibitoren

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 H2O- und Na+-Ausstrom ins Intestinum —> Durchfall

GalGangliosid GM1

Chemie, Struktur, Funktion der Glycocalyx — Tierzelle

Lipid

Protein

Polysaccharid 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 Blutgruppen-

eigenschaften

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 H2O- und Na+-Ausstrom ins Intestinum —> Durchfall

GalGangliosid GM1

Biomembranen als Träger der

BlutgruppenantigeneAB0-System:• 1901 vom österreichischen Bakteriologen Karl Landsteiner (1868-1943, 1930 Nobelpreis für Medizin) entdeckt !• spezielle Zuckerstrukturenauf 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

gegen 0 werden keine Ak gebildet => ursprüngl.: Blutgruppe 0 als UniversalspenderBlutgruppe AB als UniversalempfängerBluttransfusion: Erythrozytenkonzentrat ohne Serum mit Antikörpern

0-Antigen

Sphi

ngos

in

Fettsäure

Glc Gal GalNAc Gal

Fuc

Sphi

ngos

in

Fettsäure

Glc Gal GalNAc

Fuc

Gal Gal B-AntigenSp

hing

osin

Fettsäure

Glc Gal GalNAc

Fuc

GalNAc A-AntigenGal