På grund af reglerne for copyright er det ikke muligt at lægge figurer fra lærebøger på nettet. Derfor har jeg fjernet figurerne fra slides ne, men

Transkript

1 På grund af reglerne for copyright er det ikke muligt at lægge figurer fra lærebøger på nettet. Derfor har jeg fjernet figurerne fra slides ne, men skrevet hvorfra de er taget. De tre bøger, hvorfra illustrationerne primært er hentet, er: Finn Geneser: Histologi. 1. udgave, 4. oplag (forkortes: FG). Vibeke Diness Borup: Biokemi. 1. udgave. 1. oplag FADL s forlag (forkortes: Biokemi). Alberts et al.: Molecular Biology of the Cell. 5. udgave (forkortes: Alberts). 1

2 Cellebiologi - cellens organiske molekyler Lipider = fedtstoffer Proteiner = æggehvidestoffer Figurer af de fire typer makromolekyler Kulhydrater = sukkerstoffer Nukleinsyrer = kernesyrer 2

3 Cellebiologi - Lipider Bindingstyper Kovalente bindinger og molekyler Non-kovalente interaktioner Ioner og ionbindinger Polære grupper og brintbindinger Vand er et polært opløsningsmiddel Upolære grupper og van der Waals-interaktioner Hydrofob effekt Lipider Lipider i cellen Fedtsyrer Triacylglycerol Fosfolipider Membranstruktur Signalering Slangegift Glykolipider Kolesterol i membraner 3

4 Bindingstyper Kovalente bindinger Meget stærke. Brydes af enzymer. Non-kovalente bindinger Svagere. Brydes af: Enzymer Varme Høj og lav ph Salte (ioner) Tungmetaller Organiske opløsningsmidler (sprit) Sæber (detergenter) m.v. 4

5 Kovalente bindinger og molekyler Atomer bindes sammen med kovalente bindinger til molekyler (lige streger i en molekylstruktur = kovalente bindinger) Eksempler: Peptidbindinger Glykosidbindinger Fosfodiesterbindinger Esterbindinger Etherbindinger Svovlbroer i proteiner M.v. Strukturformler for en række molekyler Retinal (A-vitamin) Fedtsyre CH 3 -(CH 2 )n-cooh 5

6 Kovalente bindinger- kemisk set I en kovalent binding deles elektronpar mellem atomerne Figur 2-5a fra Alberts Eksempler på kovalente bindinger i molekyler Kulstofatomet kan lave fire kovalente bindinger. 6

7 Non-kovalente bindinger Interaktion mellem grupper i et stort molekyle (proteiner, DNA)(intramolekylært) eller mellem molekyler (intermolekylært). Stiplede streger i en molekylstruktur = non-kovalente bindinger. Biokemi: figur 3.1. FG: figur figur af brintbindinger mellem vandmolekyler. 7

8 Non-kovalente bindinger kemisk set Interaktion mellem positivt ladede og negativt ladede grupper: Ion-ion. Ion-polær gruppe. Polær gruppe- polær gruppe (f.eks. brintbindinger). Flygtige, inducerede dipoler (van der Waals-interaktion). Biokemi: figur

9 Ioner og ionbindinger Ioner har afgivet eller modtaget elektroner fra omgivelserne. Positive ioner (kationer) har afgivet elektroner (f.eks. metaller Na +, K +, Ca 2+ ). Negative ioner (anioner) har modtaget elektroner (f.eks. syrerester Cl -, PO 4 3- ). Aminogrupper er positivt ladede ved fysiologisk ph. Fosfat- og carboxylgrupper er negativt ladede ved fysiologisk ph. The Cell: figur 2-5. FG: figur 1-5, zwitterion. + figur af en fosfatgruppe i UMP. Aminosyre UMP 9

10 Ioner Biokemi: figur 3.4, ladede aminosyrer. 10

11 Polære grupper Atomer kan have forskellig elektronegativitet. O, N, F, S er meget elektronegative og vil suge elektroner til sig. Der opstår en polaritet i den kovalente binding/i molekylet. -OH, -SH, -NH er polære grupper. O Biokemi: figur 1.2 O H H H 11

12 Polære grupper Biokemi: figur 3.4, polære aminosyrer. 12

13 Polære grupper og brintbindinger Figur af en brintbindinger mellem to vandmolekyler + Biokemi: figur

14 Vand er en dipol Vand er et asymmetrisk, polært molekyle = en dipol O Biokemi: figur figur af brintbinding mellem to vandmolekyler. H H 14

15 Vand er et polært opløsningsmiddel Vand er et polært molekyle. Vandmolekyler danner brintbindinger med hinanden. Vand kan opløse hydrofile molekyler = ioner og polære molekyler. Figur af brintbinding mellem vandmolekyler + figur af vand, der danner en skal omkring ioner og opløser en saltkrystal. 15

16 Upolære grupper Atomer med samme elektronegativitet => de deles pænt om elektronerne i den kovalente binding => ingen polaritet (ingen ladningsforskel) i den kovalente binding/i molekylet. Eksempler: Kovalente bindinger mellem de samme atomer: C-C-bindinger og O=O (iltmolekylet). C-H-bindinger. Figur af en fedtsyre Polær Upolær (apolær) Fedtsyre 16

17 Upolære grupper ( ) Biokemi: figur 3.4, upolære aminosyrer 17

18 Upolære grupper og van der Waals-interaktioner Figur af elektroner,der bevæger sig omkring en atomkerne og danner en flygtig, midlertidig dipol. + Figur af inducerede dipoler (synkroniserede dipoler). + Biokemi: figur 1.1, nederst. 18

19 Hydrofob effekt (vandskræk-effekt) Hydrofobe molekyler (f.eks. lipider) er upolære og kan ikke opløses i vand. De hydrofobe grupper kan ikke etablere bindinger, der er stærke nok til at bryde eller erstatte vands hydrogenbindinger. Vand vil frastøde de hydrofobe grupper. De hydrofobe grupper vil klumpe sig sammen afstødt af vandet = hydrofob effekt (f.eks. olie i vand). De hydrofobe grupper interagerer med van der Waals-kræfter, der kræver tæt kontakt. Figur af to lipiddråber i vand. Vandmolekylerne danner brintbindinger med hinanden og skubber lipiddråberne sammen. + figur af oliedråber i vand. 19

20 Cellebiologi - Lipider Bindingstyper Kovalente bindinger og molekyler Non-kovalente interaktioner Ioner og ionbindinger Polære grupper og hydrogenbindinger Vand er et polært opløsningsmiddel Upolære grupper og van der Waals-interaktioner Hydrofob effekt Lipider Lipider i cellen Fedtsyrer Triacylglycerol Fosfolipider Membranstruktur Signalering Slangegift Glykolipider Kolesterol i membraner 20

21 Lipider i cellen Lipider: Membraner Lipiddråber i cytosol Figur af en celle + FG: figur

22 Lipider Lipider = fedtstoffer. Er alle dårligt opløselige i polære opløsningsmidler (heriblandt vand) men opløselige i upolære organiske opløsningsmidler (heriblandt ethanol/sprit). Dvs. de er fedtopløselige men ikke vandopløselige. 22

23 Typer af lipider Frie fedtsyrer Fedtsyre Triacylglycerol (triglycerid) Fra fedtsyrer Fosfolipider Glykolipider Figurer af strukturerne Triacylglycerol Eikosanoider Fosfolipid Steroider (kolesterol, steroidhormoner, galdesalte). A-vitamin, D-vitamin, E-vitamin, K-vitamin 23

24 Fedtsyrer Forbrændes til energi i mitokondriet. Benyttes som byggesten i triacylglycerol (triglycerid), fosfolipider, glykolipider, eikosanoider. Struktur: Består af en hydrofob kulbrintehale og en hydrofil carboxylgruppe = er amfifil. Er energirig pga. de mange H er (er meget reduceret/elektronrig). Biokemi: figur 2.4 Hydrofil Hydrofob 24

25 Triacylglycerol (triglycerid) Fedtsyrer kan ikke oplagres i cellen (fedtsyrer danner miceller). Oplagres i stedet som triacylglycerol (der kan pakkes i kompakte lipiddråber). Biokemi: figur 6.3a Fedtsyrerne bindes til glycerol med esterbindinger under fraspaltning af vand. 25

26 Triacylglycerol oplagres som lipiddråber i cytosol FG: figur 1-11 og 3-1. Triacylglycerol 26

27 Triacylglycerol oplagres især i fedtceller (adipocytter) Figurer af fedtceller. 27

28 Fosfolipider Strukturel del af membraner Signalgivere (fagocytose + ophav til signalmolekylerne IP 3 og DAG + ophav til arakidonsyre) Biokemi: figur FG: figur

29 Fosfolipider er en strukturel del af membraner Biokemi: figur 6.3b + FG: figur 1-12 og

30 Fosfolipider er en strukturel del af membraner Membraner er selvforseglende og vesikler kan afsnøres fra andre membraner + fusionere med membraner (jf. endocytose og exocytose). Figur af ER, golgi, vesikler og exocytose. 30

31 Mange slangegifte ødelægger membraner Figur af en cobraslange Cellelysis + Biokemi: figur 6.3a+b og udsnit af figur figur af en nekrotisk celle og et ben, der mest består af nekrotisk væv. 31

32 Fosfolipider det polære hoved har betydning Størrelsen og typen af det polære hoved har betydning for distributionen af fosfolipider i membraner. Figur af en celle + FG: 3.4 Stort hoved = i ER og Golgi-apparatets flade sække. Lille hoved = i den krumme inderside af cellemembranen. + Signalfunktion. 32

33 Fosfolipider det polære hoved har betydning Signal til fagocytose ved apoptose (programmeret celledød) = fosfolipider med serin flippes fra det indre membranlag til det ydre membranlag. Figur af fosfatidylserin, der flippes fra det indre membranlag til det ydre + figur af en apoptotisk celle med fosfatidylserin på overfladen som et signal til fagocytose. Makrofag 33

34 Fosfolipider det polære hoved + fedtsyrerne har betydning Signalmolekyler som DAG, IP 3 og fedtsyren arakidonsyre (der laves til eikosanoider) kløves fra membranlipider. Biokemi: figur 33.6b og udsnit af udsnit af Eikosanoid (prostaglandin) 34

35 Fosfolipider fedtsyrerne har betydning Umættede fedtsyrer Fedtsyrer med dobbeltbindinger = umættede (er ikke mættede med elektroner/h er). Methylenden = omega-enden (ω-enden). ω-3 = med en dobbeltbinding tre carbonatomer fra methylenden. ω-6 = med en dobbeltbinding seks carbonatomer fra methylenden. ω-3- og ω-6-fedtsyrer er essentielle. Benyttes til syntese af eikosanoider. Biokemi: figur 2.4 og

36 Cis- og trans-fedtsyrer Naturligt dannede fedtsyrer har cis-dobbeltbindinger. Cis-dobbeltbindinger danner et knæk i fedtsyren. Lipider med mange cis-umættede fedtsyrer = mere flydende (olie). Lipider med mange mættede eller trans-umættede fedtsyrer = mere faste (margarine/smør) Biokemi: figur figur af smør og en flaske olie. 36

37 Fosfolipider med cis-umættede fedtsyrer giver mere flydende membraner Biokemi: figur 2.5 og 6.4a + figur af en laks og en ko. Koldtvandsfisk (makrel, sild, laks) = membranlipider med mange umættede fedtsyrer = membraner holdes flydende ved lave temperaturer. Varmblodede dyr = membranlipider med mange mættede fedtsyrer = membraner holdes faste ved kropstemperaturen. 37

38 Glykolipider Ligner fosfolipider men har en kulhydratkæde som polær gruppe (og ingen fosfatgruppe). Sidder på celleoverfladen så kulhydratkæden vender ud mod cellens omgivelser. Figur af et glykolipid + Alberts: figur 10.28b. 38

39 Steroider Steroidkerne D-vitamin Kolesterol Figurer med strukturformler for molekylerne. Galdesalt Steroidhormon (testosteron) 39

40 Kolesterol i membraner Amfifilt molekyle Biokemi: figur 6.4b Hæmmer membranens bevægelighed men forhindrer krystallisering. 40

41 Fedtopløselige vitaminer A-vitamin D-vitamin Figurer med strukturformler for molekylerne. E-vitamin K-vitamin 41

42 Opsummering Kovalente bindinger: Binder atomer sammen til molekyler. Deler elektronpar. Meget stærke. Non-kovalente bindinger: Svagere bindinger. Elektriske interaktioner (mellem positivt ladede og negativt ladede grupper): Ionbindinger Hydrogenbindinger Van der Waals-interaktion (hydrofobe molekyler) Lipider = fedtstoffer = upolære eller svagt amfifile molekyler. Fedtopløselige men ikke vandopløselige. Forskellige typer: Triacylglycerol, fosfolipider og glykolipider består af et polært, hydrofilt hoved og en upolær, hydrofob hale af fedtsyrer. Fedtsyrerne bindes med esterbindinger til den polære gruppe under fraspaltning af vand. Triacylglycerol (triglycerid) er oplagringsformen for fedtsyrer. Fosfolipider og glykolipider opbygger membraner. Steroider: fire ringe udgør en steroidkerne. Kolesterol findes i membraner + er byggesten for steroidhormoner, galdesalte, D-vitamin 42