Solun Kalvot. Kalvot muodostuvat spontaanisti. Biologiset kalvot koostuvat tuhansista erilaisista molekyyleistä

Transkriptio

1 Solun Kalvot (ja Mallikalvot) Biologiset kalvot koostuvat tuhansista erilaisista molekyyleistä Biokemian ja Farmakologian erusteet 2012 Kalvot muodostuvat spontaanisti Veden rakenne => ydrofobinen vuorovaikutus Keskeiset tekijät ydrofobinen vuorovaikutus Kalvolipidien amfipaattisuus JÄÄ VESI 1

2 Lipidimolekyylin muoto vaikuttaa millainen rakenne syntyy Kalvolipidit tumallisissa soluissa Glyserofosfolipidit Sfingolipidit (SM ja sfingoglykolipidit) Kolesteroli Fosfatidyylikoliini Fosfatidyylietanoliamiini 2C C C 2 2C C C 2 3 -Iso polaarinen pää -Ei nettovarausta (±) -ieni polaarinen pää -Ei nettovarausta (±) 2

3 Fosfatidyyliseriini Sfingolipidit 2C C C 2 C 2 3 C C 2 C C 2 C C C C -Keskikokoinen polaarinen pää -negativinen nettovaraus (-) -Iso polaarinen pää -Tyydytetty, pitkä rasvahappo Sfingomyeliini Glykosfingolipidi Kolesteroli Kalvolipidejä on satoja erilaisia: Miksi? -ieni polaarinen pää - Jäykkä, levymäinen rakenne Mallikalvot auttavat vastaaman tähän kysymykseen Mallikalvot: Liposomit/vesikkelit ym. Mallikalvojen keskeisiä ominaisuuksia Liposomi Vettä Edut: -helppo valmistaa -koostumus yksinkertainen -koostumus vapaasti valittavissa aitat: -kalvo on symmetrinen -kalvoroteiineja vaikea inkorporoida estekiteitä Lipidimolekyylien rotaatio ja lateraalinen diffuusio hyvin nopeaa Transversaalinen diffuusio ( flip-flop ) hidasta! Kalvon nestemäisyys (fluidity) riippuu lipidien rasvahappotähteiden tyydyttyneisyydestä Kolesteroli lisää kalvon jähmeyttä/lipiden pakkautumista Kalvoissa on lauttoja 3

4 Kalvon sisusta on nestemäinen Lipidien liike kalvon tasossa erittäin nopeaa paikanvaihtoa/s! Lipidit siirtyvät hyvin hitaasti kalvon puolelta toiselle Kalvon nestemäisyys riippuu rasvahappojen tyydyttyneisyydestä ja lämpötilasta uoliaika useita päiviä (mallikalvoissa)! Fosfolipidi Di-16:0-C Di-16:1-C Sulamislämpötila + 42 C - 20 C Kolesteroli jähmettää kalvoa Biologiset kalvot + Kolesteroli 4

5 Eri organellien lipidikoostumukset ovat erilaiset rganellikalvojen lipidikostumukseen vaikuttavat prosessit Kolesterolin ja sfingolipidien pitoisuudet kasvavat järjestyksessä: ER < Golgi < plasmamembraani Kardiolipiiniä on vain mitokondrioissa Aktivoi hengitysketjun entsyymejä? Kunkin organelikalvon lipidikoostumus on vakio, mutta miten se pidetään vakiona? Biosynteesi ajotus Kalvojen välinen liikenne Miten nämä on koordinoitu? Solukalvon ulko- ja sisälehdykän lipidikoostumukset ovat erilaiset Mikä on solukalvon lipidiasymmetrian tarkoitus? Ulkopinta inertti ja tiivis (sfingolipidi- ja kolesterolirikas) Sisäpinta reaktiivinen -S aktivoi mm proteiinikinaasi C:tä -E edesauttaa kalvojen fuusiota ja fissiota (?) - Sfingolipidit ulkolehdykässä - Kolesteroli myös? - Muut kalvot tunnetaan huonosti Muutos asymmetriassa voi toimia signaalina -Apoptoosi => S:ää ulkopinnalle => Solu tuhotaan -Verihiutaleiden pinnalle ilmestyvä S käynnistää hyytymisen Asymmetria edeauttaa kalvojen kaareutumista Asymmetria edesauttaa kalvon kaareutumista Kalvolautat Kai Simons ja Elina Ikonen (1997) ature 387:

6 Lautat edistävät solusignalointia? Avoimia kysymyksiä lautoista Koko? < 70 nm? Elinikä? Millisekuntteja? Koostumus (lipidit ja proteiinit) Missä kalvoissa? Funktiot? Kalvot eristävät solun ympäristöstä ja sen eri osastot toisistaan, jotta: Kuljetusmekanismit Metaboliittien ja entsyymien pitoisuus riittävä => Reaktiot nopeutuvat Reaktioita voidaan säädellä paremmin - Esim. tuoteinhibitio Synteettisten ja hajottavien reaktioiden välinen kilpailu voidaan estää -Lysosomit vs. organellit Kuljetin alentaa aktivaatioenegiaa 6

7 Akvaporiini = Uniportteri rimäärinen ja sekundäärinen aktiivinen kuljetus a + -K + -ATaasi => rimäärinen aktiivinen kuljetus Yhteenveto Katso Lehninger.. Tentissä kysytään... 7