Lipidek

Lipidek Heterogén anyagcsoport Zsírok, olajok, viaszok… Vízben (rel.) oldhatatlan Apoláros oldószerben oldódnak: éter, kloroform, benzol… Zsírok, olajok, viaszok… Táplálék komponens: Energia Vitamin Esszenciális zsírsavak

A lipidek biológiai jelentősége Energiaforrás Direkt Indirekt – zsírszövet Hőszigetelő „Elektromos szigetelő” – idegszövet Lipoprotein Membrán Lipidtranszport Elhízás, atherosclerosis

A lipidek csoportosítása Egyszerű lipidek: zsírsav / alkohol észterek Zsírok – zsírsav – glicerin észterek Viaszok – zsírsav – nagy molekulatömegű egyértékű alkoholok észterei

A lipidek csoportosítása Komplex lipidek: zsírsav / alkohol észterek + P X csoport Foszfolipidek: zsírsav / alkohol / H3PO4 + X Glicerofoszfolipid: alkohol – glicerol Szfingofoszfolipid: alkohol – szfingozin Glikolipidek (glikoszfingolipidek): zsírsav / szfingozin / szénhidrát Más komplex lipidek: szulfolipidek, aminolipidek, lipoprotein

A membrán lipidek fő osztályai Neutrális lipidek Membrán lipidek Trigliceridek Foszfolipidek Glikolipidek Zsírsav(1) Zsírsav(1) Szfingozin Szfingozin Glicerol Zsírsav(2) Glicerol Zsírsav(2) Zsírsav Zsírsav Zsírsav(3) P Alkohol P Glu / Gal Kolin Ceramid

Lipids: The Menagerie

A lipidek csoportosítása Prekurzor & lipidszármazék Zsírsav Glicerol Szteroidok Alkoholok Ketontestek zsíroldékony vitaminok hormonok

Zsírsavak Természetes zsírok, olajok „szabad” zsírsav Emberben: Páros szénatomszámú Páratlan szénatomszámú Emberben: 14 – 22 16 - 18

Melting Points and Solubility in Water of Fatty Acids

CHARACTERISTICS OF FATTY ACIDS M.P.(0C) mg/100 ml Soluble in H2O C4 - 8  - C6 - 4 970 C8 16 75 C10 31 6 C12 44 0.55 C14 54 0.18 C16 63 0.08 C18 70 0.04

Telített zsírsavak előfordulása Szén atomszám Előfordulás Formiát 1 C1 - metabolizmus Acetát 2 Szénhidrát fermentáció kérõdzök Propionát 3 Butirát 4 Zsírokban (vaj) Valeriát 5 Kaproát 6 Laureát 12 Babér, mirtusz, fahéj, pálmamag, kókusz olaj Mirisztinsav 14 Szerencsendió, mirtusz Palmitinsav 16 Állati és növényi zsírok alkotórésze Sztearinsav 18

A D9,18:1 zsírsavak geometriai izomériája

Esszenciális zsírsavak Emlősökben az elõforduló kettõskötések minden esetben cisz konfigurációjúak Prosztaglandinok, tromboxánok, leukotriének

Lipidperoxidáció Avasodás Szövetkárosodás: gyulladás, ateroszklerózis, rák, Telítetlen kettőskötést tartalmazó zsírsavakból peroxid hatására keletkező szabadgyökök: ROO°, RO°, OH°

Lipidperoxidáció Iniciáció: Propagáció: Termináció: ROOH + Me(n)+ >>> ROO° + Me(n-1)+ + H+ X° + RH >>> R° + XH Propagáció: R° + O2 >>> ROO° ROO° + RH >>> ROOH + R°, etc Termináció: ROO° + ROO° >>> ROOR + O2 ROO° + R° >>> ROOR R° + R° >>> RR

1. Acid Value Number of mgs of KOH required to neutralize the Free Fatty Acids in 1 g of fat.

2. Saponification Value Saponification - hydrolysis of ester under alkaline condition.

2. Saponification Value Determination Saponification # --mgs of KOH required to saponify 1 g of fat. 1. 5 g in 250 ml Erlenmeyer. 2. 50 ml KOH in Erlenmeyer. 3. Boil for saponification. 4. Titrate with HCl using phenolphthalein. Conduct blank determination. B - ml of HCl required by Blank. S - ml of HCl required by Sample.

3. Iodine Number Number of iodine (g) absorbed by 100 g of oil. Molecular weight and iodine number can calculate the number of double bonds. 1 g of fat adsorbed 1.5 g of iodine value = 150.

5. TRIGLYCERIDE ANALYSIS BY LIQUID CHROMATOGRAPHY Soybean Oil Solvent CH3CN/HF Column 84346 (Waters Associates)

MELTING POINTS OF TRIGLYCERIDES -15 C12 15 C14 33 C16 45 C18 55 C18:1 (cis) -32 Triglyceride Melting Point (°C) C18:1 (trans)

Lipidperxoxidáció

Zsírok Neutrális zsírok: (triacliglicerolok, trigliceridek) Zsírsejt (adipocita) depózsír lipolízis Glicerin + zsír sav Egyszerű: 3 azonos zsírsav Vegyes: 2, 3 féle acilcsoport

Zsírok Ha R1, R2, R3 különböző – optikailag aktív Ha R1 = R3– prokirális 1,2 1,3 2,3

Foszfolipidek a. glicerofoszfolipidek Amfipatikus lipidek „poláris fej” Apoláros „farok”

A foszfatidil – kolin (lecitin) a sejtmembránok alkotója Sejtmembránok legfőbb foszfolipidje [40-50 %] Kolin raktár Metil-csoport raktár R1telített R2 általában telítetlen Foszfatidsav Kolin

Dipalmitil-lecitin Nagyjelentőségű felület aktív anyag Respiratorikus distress szindróma I.típus: koraszülöttek II. típus: felnőtt Elégtelen surfactant kézpődés Tüdő strukturális éretlensége Infant respiratory distress syndrome

A foszfatidil – etanolamin (cephalin) a sejtmembránok alkotója Sejtmembránok foszfolipidje [20-25 %] R1telített R2 általában telítetlen Foszfatidsav Etanolamin

Foszfatidil - szerin

A kardiolipin a mitokondriális membránok fő komponense Foszfatidil - glicerol Difoszfatidil – glicerol; Kardiolipin P- P- pH ~ / = 7,0 pK’ H3PO4 ~ / = 1 - 2 Mitokondrium / Lues

A kardiolipin a mitokondriális membránok fő komponense

Foszfatidil - inozit Foszfolipáz C IP3 Ca2+ Foszfatidil – inozit 4,5 - difoszfát DAG Proteinkináz C Stimulus

Hormonszenzitív foszfatidilinozitol rendszer PLC DAG Protein Kinase C GDP GTP Gp Gp IP3 GTP GDP Ca 2+

A glicero – foszfolipidek lebomlanak Kémiai úton Szappan

A glicero – foszfolipidek lebomlanak Specifikus foszfolipáz enzimekkel Foszfolipáz A1 Foszfolipáz A2 Lizofoszfolipid X Foszfolipáz D Foszfolipáz C

Plazmánsav & plazménsav származékok Cephalin tartalmú glicerofoszfatid Humán szövet 33 – 50 % 50 – 66 % Foszfatidil – etanolamin Plazmenil - etanolamin Kolin tartalmú glicerofoszfatid Humán szív 50 % 50 % Foszfatidil – kolin Plazmenil - kolin

PAF – Platelet acitivating factor Trombocyta Leukocyta Bronchus görcs Vérnyomás

A membrán lipidek fő osztályai Neutrális lipidek Membrán lipidek Trigliceridek Foszfolipidek Glikolipidek Zsírsav(1) Zsírsav(1) Szfingozin Szfingozin Glicerol Zsírsav(2) Glicerol Zsírsav(2) Zsírsav Zsírsav Zsírsav(3) P Alkohol P Glu / Gal Kolin Ceramid

Szfingolipidek X X + X Szfingomielin Glu Glu Gal Laktozil-cerebrozid Szfingozin X P Szfingomielin Kolin Zsírsav X Glu Glukozil-cerebrozid + X Ceramid Glu Gal Laktozil-cerebrozid NeuNAc GM2 gangliozid Glu Gal GalNAc

Szfingolipidek Szfingozin Szfingozin Zsírsav Zsírsav P Kolin Ceramid Glu / Gal Kolin Ceramid

Ceramid

A szfingomielin Zsírsav Szfingozin Ceramid Kolin Foszforsav

A szfingomielin

A glikoszfingolipidek osztályozása Neutrális glikoszfingolipidek: Cukor + ceramid: Glu, Gal, Fuc, GluNAc, GalNAc Gangliozidok: sziálsavat is tartalmaznak NANA N-acetil-neuraminsav – agy NGNA N-glikolil-neuraminsav – hasi szervekben Szulfato-glikoszfingolipidek: Észterkötésben szulfátot is tartalmaznak

Aminocukrok 6 C atom N-Acetyl-glucosamine Glukózamin Mannózamin Galaktózamin N-Acetyl-glucosamine 9 C atom Sziálsav

Aminocukrok 6 C atom 9 C atom Glukózamin Galaktózamin Mannózamin Sziálsav (N-Acetyl-Neuraminic Acid, NANA)

A neutrális glikoszfingolipidek osztályozása Monoglikozilceramidok – Cerebrozidok Oligoglikozilceramidok Diglikozilceramidok Triglikozilceramidok Tetraglikozilceramidok Cerebrozidok Glükozilceramid / glükocerebrozid Periféria Galaktozilceramid / galaktocerebrozid Központi idegrendszer fehér állomány

Glükozil-ceramid / Glükocerebrozid Monohexozid Glu Ceramid Dihexozid Gal Glu Ceramid Trihexozid Gal Gal Glu Ceramid

Galaktozil – ceramid / Galaktocerebrozid Monohexozid Gal Ceramid Dihexozid Gal Gal Ceramid

Blood group antigens 21 human blood group systems are recognized ABO Rh Blood type Phenotype Transfusion Biochemical Genetic Immunologic Anthropologic Obsteric Pathologic Forensic

ABO vércsoportrendszer GlcNAc Gal Fuc „O” antigén GlcNAc Gal Fuc „A” antigén GalNAc GlcNAc Gal Fuc „B” antigén Gal

ABO system Antigen Antibody Anti-A Anti-B A B AB

ABO system fucosyltransferases (9 are currently known in the human genome). Three fucosyltransferases are involved in the generation of ABH, Lewis and Secreted ABH substances, FUT1-3. FUT1 produces H-active substance in mesodermal tissues (e.g. erythrocytes) FUT2 is active in secretory epithelial cells. FUT3 (Lewis) is active in tissues that synthesise Lewis system antigens (e.g. gut), and then transferred via glycolipid structures into red cell membranes.

ABO system

The Bubonic Plague      There has been some suggestions that people of certain ABO groups may be more susceptible to certain infections. In particular it is thought that some  historical pandemics have influenced the current distribution of the ABO gene frequencies in different parts of the world. In particular the bubonic plague and small pox  The bubonic plague is caused by a bacterium Yersinia pestis.  A related bacteria Pasteurella pestis possess a H like antigen. It has been extrapolated that the bacteria causing plague also expressed a similar H like antigen (25, 43). Therefore group O individuals who do not form an anti H are likely to be  more susceptible to plague infection and mortality than A, B or AB people. This is supported by the observation that the frequency of the O gene is lower in areas that did experience significant plague epidemics such as Mongolia, Turkey and North Africa. These observations are not concrete. It is virtually impossible to extrapolate back to the organisms that were causing the plague centuries ago and confirm the H like antigen was present on the bacteria. The smallpox virus has been found to carry an A antigen like structure.  Individuals who possess a naturally occurring anti-A (group O and B individuals) are thought to have an increased resistance to infection This is supported by population studies of areas where small pox was endemic. In Iceland , Asia and Africa there were significant smallpox epidemics. In these countries the frequencies of the A gene are relatively lower when compared to areas less affected by smallpox. (25, 43, 44)

Gangliozidok Glukocerebrozid Gangliozid Monoszialogangliozidok GM… NANA Glukocerebrozid Gangliozid Monoszialogangliozidok GM… Diszialogangliozidok GD… Triszialogangliozidok GT… … # 1, 2, 3

Gangliozidok GM3 GM2 GM1 Glu Gal Ceramid Gal Glu Ceramid Gal Glu NANA GM2 GalNAc Gal Glu Ceramid NANA GM1 GalNAc Gal Glu Ceramid Cholera toxin Gal NANA

Szulfatált glikolipidek 3 C szulfatált galaktocerebrozidok Dihexóz szulfatid (laktozil-ceramid) A szulfatidok a mielin fontos része az idegrendszerben Szerepe? Na+

Szulfatált glikolipidek

A foszfolipid, szfingolipid anyagcsere során fellépő zavarok Demielinizáció: Szkerózis multiplex Fehér állomány [foszfolipid], [plazmenil etanolamin], [szfingolipid] csökken Fehér állomány a szürkeállományra emlékeztet Szfingolipidózisok: Komplex lipidek akkumulációja A komplex lipidek szintézisét nem érinti a folyamat Specifikus lizoszómális hidrolítikus enzim(ek) hiánya, mely a lipid lebontás során működne A betegség az összes szövetet érínti Multiple sulfatase defficiency

Szfingolipidózisok Szfingomielin felhalmozódása szfingomielináz Niemann-Pick Ceramid P-Kol Szfingomielin felhalmozódása

Gaucher - kór Lép, máj, csontvelő retikuloendoteliális sejtjeiben glukocerebrozid felszaporodás Gaucher – sejtek Mentális retardáció Glu Gaucher Ceramid b-glukozidáz

Krabbe - kór Galaktozil ceramid felszaporodás Gal b-galaktozidáz

Tay – Sachs - kór Hexózaminidáz A hiányzik Nem hasad le a GM2 gangliozidról az N-acetil-galaktózamin Bénulás, süketség Mentális retardáció Macrocephalia 2-4 éves korban halál Askenáz zsidók között 1:3500

Tay – Sachs - kór Glu Gal GalNAc Tay - Sachs Ceramid hexozaminidáz NANA hexozaminidáz

Szfingolipidózisok Glu Gal Gal Fabry Ceramid a-galaktozidáz

Lipidek 02

Szteroidok Csoportosítás alapváz, szubsztituens és élettani hatás alapján Szterinek (szterolok, szteroid alkoholok) Zooszterolok Fitoszterolok Mikoszterolok Epesavak Szteroid hormonok Szexuál hormonok Mellékvesekéreg hormonok Glükokortikoidok Mineralokortikoidok Androgének Biológiai funkció Hormokok Vitaminok Mesterséges származékok Hormonhatás gyulladásgátlás

Szterán váz

Szterán vázas vegyületek jellemzői Anguláris metilcsoport: AB,CD C3 szubsztituense: R1 Kettős kötés: 4/5 C között 5/6 C között C17: R2 -OH =O Szénlánc Gyűrű C11, C12 pozícióban „A” gyűrű aromás is lehet ekkor C19-es anguláris CH3 hiányzik

Koleszterin A koleszterin a biológia legkitüntetettebb kis molekulája. Tizenhárom Nobel-díjat ítéltek oda azon tudósoknak, aki karrierjük legnagyobb részét a koleszterinnek köszönhetik. Amióta epekövekből 1784-ben először izolálták, a koleszterin majdnem hipnotikus hatást gyakorolt a tudomány, az orvostudomány legkülönbözőbb területein dolgozó tudósokra… A koleszterin Janus-arcú molekula. Ugyanazon tulajdonsága – vízben való oldhatatlansága – hasznos a sejtmembránoknál, és e miatt lehet éppen halálos is” Michael Brown & Joseph Goldstein: Nobel Lectures 1985

Koleszterin 8 asszimetria centrum a koleszterinben: 256 lehetséges sztereoizomer C19 – anguláris metilcsoport C13, C17 – cisz C3 –OH cisz Redukcióra az A és B gyűrű anellációja kétféle lehet

A koleszterin telített származékai

Epesavak kenodezoxikólsav litokólsav kólsav dezoxikólsav Tauro ~ Gliko ~ Tauro ~ Gliko ~ Koleszterin kenodezoxikólsav litokólsav kólsav Elsődleges epesavak dezoxikólsav Másodlagos epesavak

A taurokólsav

Szteroid hormonok hatásmechanizmusa Hormon – receptor komplex kialakulhat: (i) citoplazmában (ii) nukleuszban

A szteroid hormok koleszterinből képződnek Koleszterin C27 Pregnenolon C21 Mitokondriális Cit P450 SCC Progesztagén C21 Corpus luteum - Progeszteron Glükokortikoidok Mineralokortikoidok Androgének Mellékvese kéreg Nemi hormonok

Glükokortikoidok: Kortizol Mellékvese kéreg Z. fasciculata Z. Reticularis (11-b, 17-a, 21-trihidroxi-4-pregnén-3,20-dion) Glükoneogenezis fokozódik Fehérje lebontást fokozódik Glukóz utilizáció fokozódik Gyulladásgátló hatás Szülési jel (állatok)

Mineralokortikoidok: Aldoszteron Mellékvese kéreg Z. Glomerulosa (11-b, 21-dihidroxi-3, 20-dioxo-4-pregnén-18-al) A szervezet só- és vízháztartásának szabályozásában vesz rész

Dehidroepiandroszteron (3-b-hidroxi-5-androsztén-17-on) Az androszténdion elõanyaga Mellékvese kéreg termeli Szulfátészter formában

Androszténdion (D4-androsztén-3,17-dion) A mellékvese kéreg által termel androgén hormon

Tesztoszteron 17-b-hidroxi-4-androsztén-3-on Hím nemi jelleg Neuroendokrin rendszer

DHT (Dihidrotesztoszteron) A tesztoszteron legjelentõsebb metabolikus terméke 400 ug / nap DHT Tesztoszteronból 4 % DHT ~ 2 % Androsztándiol 1-5 % Ösztradiol

Ösztradiol 1,3,5,(10)-ösztratrién-3,17-ol Nõi fenotípus Testosteronból képzõdik aromatáz hatására

Ösztron 3-hidroxi-1,3,5,(10)-ösztratrién-3-ol-17-on

Ösztriol Ösztradiol és az ösztron metabolitja Gyengébb ösztrogén hatás

Proteszteron Pregnán vázas vegyület 4-pregnén-3,20-dion Sárgatest hormon Implantációt készíti elõ

Gyulladásgátló kortikoszteroidok Eikozanoidok Adrenalin Bradikinin Trombin Aspirin Gyulladásgátló kortikoszteroidok Indometacin ciklooxigenáz Prosztaglandinok, tromboxánok Foszfolipáz A2 lipoxigenáz Leukotriének

Esszenciális zsírsavak Emlősökben az elõforduló kettõskötések minden esetben cisz konfigurációjúak Prosztaglandinok, tromboxánok, leukotriének

Táplálék Táplálék Linolénsav a-linolénsav Táplálék PGE2 PGF2a TXA2 LTA3 LTC3 LTD3 PGE2 PGF2a TXA2 PGI2 LTA4 LTB4 LTC4 LTD4 LTE4 PGD3 PGE3 PGF3 TXA3 PGI2 LTA5 LTB5 LTC5 a-linolénsav Táplálék

Prosztaglandin E2 Citoprotektív hatás gyomor és béltraktusban

Tromboxán A2 Szintézisük a vérlemezkékben Vazokonstrikció Vérlemezke aggregáció

A prosztaciklinek (PGI2) A prosztaciklineket (PGI2) az endotélium termeli A vérlemezke-aggregációt gátolja Grönlandi eszkimók sok hal olajat fogyasztanak (20:5, w3) PGI3 >> PGI2 TXA3 << TXA2

Leukotriének Lipoxigenáz út: 5, 12, 15 pozícióba O – hidroperoxid képződés Csak az 5-lipoxigenáz termel leukotriéneket

Dolikolfoszfát Glikoprotein szintézis Szénhidrát oldalláncok Asn oldalláncokhoz való kapcsolásában játszik szerepet A foszfát csoport az alkoholos OH csoporthoz kapcsolódik

Ubikinon (UQ) Koenzim Q

Zsírban oldódó vitaminok (A, D, E, K) Léránt István

Vitamin A Ciklohexenilgyűrűt tartalmazó poliizoprenoid vegyület Retinal Retinsav Hiányában Hiányos éjjeli látás Tüdő, szem, gastrointestinális és urogenitális apparátus epitél sejtjei keratinizálódnak, csökkent nyákképzés Xerophtalmia – vakságra vezet Feleslege toxikus Szteroid hormonszerű hatás Antioxidás hatás Rák ellenes hatás

Vitamin A Zöldségekben: ß-carotene oxídatív hasítása Retinol + telített zsírsav = észter Nyirok, vérkeringés, RBP Tárolás májban Hipervitaminózis, toxicitás: RBP kapacitás felülmúlása Retinol – retinál átalakulás látás Retinsav kialakulása egyirányú út Sejt növekedést, differenciálódást segítő

Vitamin A - látás

Vitamin K

Vitamin K

Vitamin D Szteroid hormon Calcitriol Provitamin Ca2+ metabolizmus PO43- metabolizmus Provitamin Ergoszterol 7-dehidrokoleszterin „B” gyűrű felnyílik UV fény hatására

Vitamin D Vitamin D hiánya Gyermek: Felnőttek: Napfény hatására képződött Vitamin D3 / D2 Táplálékkal felvett D3 Vérben Vitamin D kötő fehérje Máj Vese, csont, placenta Vitamin D hiánya Gyermek: Angolkór I. típus Angolkór II. típus Felnőttek: Osteomalacia

Vitamin E (tocopherol) a -tocopherol - leggyakoribb, legnagyobb biológiai aktivitású vegyület Csökkent zsírabszorpció E vitamin hiányhoz vezet A legfontosabb természetes antioxidáns 6-hidroxitokol-származék