5. Lipidy a biomembrány Obtížnost A Co je chybného na často slýchaném konstatování: „Biologická membrána je tvořena dvojvrstvou fosfolipidů.“? Jmenujte alespoň tři skupiny látek, které se podílejí na výstavbě biologických membrán. Definujte pojem „aktivní transport“. Do které skupiny látek patří cholesterol? Jaký je jeho význam v lidském organismu? Jak ho organismus získává? Napište strukturní vzorec 1-palmitoyl-2-oleoyl-sn-3-fosfatidylcholinu.Jakou hlavní biologický funkci tato látka plní? Jaké strukturní charakteristiky molekuly jsou pro tuto funkci nejdůležitější? Jaké hlavní funkce plní membránové bílkoviny? Uveďte příklady. Uveďte alespoň tři membránové bílkoviny, které lze považovat za integrální; snažte se, aby se co nejvíce lišily svou funkcí. Vysvětlete, co to jsou „isoprenoidy“. Uveďte alespoň tři látky (nebo skupiny látek), které mezi isoprenoidy patří; u každé z nich stručně uveďte její (jejich) biologickou funkci. Napište vzorec fosfatidylserinu, který má na uhlíku C1 navázaný zbytek kyseliny stearové a na C2 zbytek kyseliny linolové. Definujte následující pojmy: a) vosky; b) polární lipidy; c) isoprenoidy; d) fosfolipidy; e) zmýdelnitelné lipidy; f) fosfatidáty; g) sfingolipidy; h) glykolipidy. Označte správné výroky. - Biologická membrána je tvořena vrstvou proteinů, která interaguje se dvěma vrstvami polárních lipidů. - Složení vnější a vnitřní vrstvy polárních lipidů buněčné membrány je stejné. - Důležitou složkou biomembrány jsou glykoproteiny a glykolipidy. - Membránové bílkoviny jsou vždy k fosfolipidové dvojvrstvě připojeny kovalentními vazbami. - Cholesterol tvoří důležitou složku biomembrán živočichů. Jmenujte alespoň tři skupiny látek, které se podílejí na výstavbě biologických membrán. Jakým mechanismem mohou přecházet přes biologickou membránu i) ionty, ii) nepolární látky, iii) voda. Napište strukturní vzorec fosfolipidů (fosfatidátů) v obecné formě a s jeho pomocí vysvětlete, která jejich vlastnost je předurčuje k tomu, aby byly základním stavebním prvkem biologických membrán. Načrtněte výstižně strukturní schéma výseku takové membrány. Jmenujte aspoň dvě další skupiny látek, které se vedle fosfolipidů podílejí na výstavbě biologických membrán
a) Napište maximální možnou část strukturního vzorce, která je společná fosfatidylcholinům, fosfatidylserinům a fosfatidylethanolaminům. Jaká je hlavní biologická funkce těchto látek a které části molekul a jak se na tom podílejí? b) Které sloučeniny řadíme mezi tzv. isoprenoidy (obecná definice)? Uveďte alespoň 3 látky (nebo skupiny látek), které mezi isoprenoidy patří (včetně jejich biologické funkce). Vysvětlete, proč většina přirozeně se vyskytujících tuků resp. olejů obsahuje mastné kyseliny se sudým počtem atomů uhlíku. Uveďte název tří takových mastných kyselin a vzorec alespoň jedné z nich. Obtížnost B N-acetyl-L-tryptofanethylester dobře splňuje definici lipidů („Lipidy jsou omezeně rozpustné ve vodě a naopak dobře rozpustné v organických rozpouštědlech.“) Zařadili byste ho mezi lipidy? Kolik existuje jeho isomerních forem fosfatidylserinu, v němž jsou acylové zbytky odvozeny od kyselin stearové a olejové? Kolik stereogenních center obsahuje molekula cholesterolu? Kolik tedy, teoreticky, existuje stereoisomerů molekuly, jejíž 2D struktura je zachycena na obrázku? Kolik z nich se vyskytuje, podle vašeho názoru, v živočišných buňkách? Kolik molů ATP je třeba rozložit, aby bylo v ledvinách možno aktivně transportovat jeden mol glukosy z moče do buněk symportem s jedním molem iontů Na+ (sekundární aktivní transport)? Buňka koná elektroosmotickou práci při a) transportu Na+ z buňky; b) transportu Ca2+ do buňky; c) transportu K+ do buňky (v prvním přiblížení zanedbáme vliv membránového potenciálu). Definujte pojem „pasivní transport” užívaný při popisu transportu látek přes biologické membrány. Vysvětlete, co to jsou G-proteiny. Zařaďte je z hlediska a) vztahu k biologické membráně, b) zařazení do tříd enzymů, c) jejich nejvyšší struktury z hlediska prostorového uspořádání.
Test - 1 správná odpověď 1. Biologická membrána je pro nízkomolekulární látky a. nepropustná; b. selektivně propustná; c. propustná bez omezení. 2. Biologická membrána je struktura a. fluidní; b. rigidní; c. fluidita či rigidita membrány je závislá na podmínkách v buňce. 3. Membránu lze definovat jako a. monovrtsvu;
b. dvojvrstvu; c. dvojnásobnou dvojvrstvu. 4. a. b. c.
Mezi funkce biologické membrány nepatří regulace výměny látek mezi buňkou a okolím; oddělení podprostorů buňky; replikace DNA.
5. a. b. c.
Mezi hlavní složky biomembrán nepatří fosfolipidy; volné mastné kyseliny; glykolipidy.
6. a. b. c.
Fosfolipidy jsou látky amfifilní; hydrofilní; hydrofobní.
7. a. b. c.
Polární lipidy jsou v biologické membráně orientovány následujícím způsobem: jejich hydrofobní i hydrofilní část směřuje dovnitř membrány; jejich hydrofilní část směřuje dovnitř membrány a hydrofobní část směrem ven z membrány; jejich hydrofobní část směřuje dovnitř membrány a hydrofilní část směrem ven z membrány.
8. a. b. c.
Membránové bílkoviny se dělí na: konjugované a volné; integrální a periferní; asociované a disociované.
9. a. b. c.
Membránové bílkoviny neplní funkci: transportních systémů; receptorů; zásobních látek.
10. Membránový potenciál lze definovat jako: a. rozdíl elektrického potenciálu uvnitř a vně uzavřeného kompartmentu; b. dvojnásobek elektrického potenciálu uvnitř uzavřeného kompartmentu; c. součet elektrického potenciálu uvnitř a vně uzavřeného kompartmentu. 11. Jednotkou membránového potenciálu je: a. A (Amper); b. J (Joul); c. V (Volt).
12. Aktivní membránový transport
a. b. c. d.
probíhá jen u eukaryot; vždy potřebuje dodat energii ve formě GTP; nikdy nepotřebuje dodat energii ve formě ATP; může probíhat proti koncentračnímu spádu transportované látky.
13. O pasivním transportu platí: a. není při něm spotřebovávána energie; b. je při něm spotřebovávána energie; c. množství spotřebované energie je rovno množství vzniklé energie.
14. Aktivní a pasivní transport se liší a. směrem transportu; b. spotřebou energie; c. velikostí přenášených částic/látek. 15. Mezi pasivní transport nepatří a. prostá difuze; b. zprostředkovaný (usnadněný) transport; c. transport dávající vznik proton-motivní síle. 16. Při aktivním transportu je látka přes membránu přenášena: a. po spádu svého elektrochemického potenciálu; b. proti spádu svého elektrochemického potenciálu; c. nezávisle na spádu svého elektrochemického potenciálu. 17. Ionofory jsou: a. látky nebílkovinné povahy přenášející ionty; b. integrální bílkoviny přenášející ionty; c. integrální bílkoviny s kovalentně vázanými ionty. 18. Mezi transporty, při nichž se přenášejí dvě částice, nepatří a. symport; b. uniport; c. antiport. 19. Symport je druh membránového přenosu, při kterém jsou a. dvě částice přenášeny jedním směrem; b. dvě částice přenášeny opačnými směry; c. je přenášena jedna částice.
20. Která z následujících látek prochází volně biologickou membránou: a. oxid uhličitý; b. mastná kyselina; c. chloridové ionty. d. sérový albumin
21. Volnou difusí přes buněčnou membránu prochází molekuly: a. žádné; b. s molekulovou hmotností větší než 5 kDa; c. s nábojem; d. malé a nenabité. 22. Změna Gibsovy energie při přenosu nenabité látky přes membránu z prostředí o vyšší koncentraci do prostředí o nižší koncentraci: a. je kladná; b. je záporná; c. je nulová; d. závisí na dalších okolnostech jako je typ látky, typ transportu a struktura membrány.
23. Přenos látek přes biologickou membránu a. je vždy aktivní; b. je vždy uskutečňován buď specifickým kanálem nebo ionoforem; c. je vždy po spádu elektrochemického potenciálu nebo za dodání energie; d. se děje vždy specificky nebo endocytosou a exocytosou. 24. Mastné kyseliny jsou přenášeny do mitochondrie po kovalentním navázání karnithinu, který je z mastné kyseliny v mitochondrii zase odstraněn. Tento typ transportu nazýváme: a. sekundární aktivní transport; b. prostá difuse; c. skupinová translokace; d. symport. 25. Sodíko-draslíková pumpa (Na,K-ATPasa) je příkladem a. usnadněné difuse; b. primárního aktivního transportu; c. sekundárního aktivního transportu; d. skupinové translokace.
26. Která z následujících látek neprochází volně biologickou membránou: a. kyslík; b. ionty sodíku; c. CO2.
