LIPIDE

-Biosynthese:
LIPIDE
-Fettsäuren
-Fettsäuresynthese: Acyl Carrier Protein, Desaturation
-physiologische Bedeutung ungesättigter Fettsäuren
-essentielle ungesättigte Fettsäuren
-Glycerolipide:
-Phosphatidatsynthese: Prokaryotischer / eukaryotischer Weg
-Lipidsynthese: CDP-DAG/DAG Weg
-Eigenschaften von Lipiden:
-Löslichkeit, Organisation
-Lipidmembran
-Lipidstruktur:
-Membranfluidität,
-Form: Membrankrümmung,
-Spezifische strukturelle Interaktion

Glycerolipide
Phospholipid: Phosphatidylcholin
• Unpolare
Fettsäuren:
Variabilität in Länge
und Sättigungsgrad
• Polare Kopfgruppe:
Variabilität in Größe
und Ladung
Glycolipide
Phospholipide

Lipidbiosynthese findet in mehreren
Kompartimenten statt
Fettsäuresynthese
Fettsäureabbau
Phospholipidsynthese

ER
Glycerolipid
Biosynthese
Eukaryotischer Weg
Prokaryotischer Weg
Chloroplast

1. Phosphatidat Synthese aus
Glycerin3Phosphat (katalysiert durch
Acyl-ACP Transferasen)

1 Acyl-Transferase
Rest hängt ab
von AS in
Affinität zu Acyl-
ACYL-
Bindestellen
• Mutation Leucin →
Phenylalanin führt
zu selektiven
(18:1) 1-
Acyltransferase in
Kürbis durch
erniedrigte Affinität
für 16:0

Synthese von Phosphatidat:
Prokaryotischer - eukaryotischer Weg
• ACYl-ACP (18:1, 16:0,
18:0) reagiert mit
Glycerin3phosphat zu
Lysophophatidat (Sn1,
G3P acyltransferase)
• Lysophosphatidat
partitioniert in die innere
Chloroplastenhüllmemb
ran
• Palmitoyl-ACP reagiert
mit LPA (Sn2, LPA
Acyltransferase) zu
Phosphatidat
• ACYl-CoA (16:0, 18:1,
18:0) reagiert mit
Glycerin3phosphat zu
Lysophophatidat (Sn1,
G3P acyltransferase)
• Lysophosphatidat
partitioniert in die ER
Membran
• C18-CoA reagiert mit
LPA (Sn2, LPA
Acyltransferase) zu
Phosphatidat

ER
Eukaryotischer Weg
Prokaryotischer Weg
2. Kopfgruppe wird
an Diacylglycerol
oder CDP-
Diacylglycerol
gehängt
Chloroplast

CDP-Diacylglycerol
Weg
Diacylglycerol
Weg
Attachment der Lipidkopfgruppe

Lipidsynthese
CDP-DAG –
• Phosphatidat wird
aktiviert durch CTP
CDP:DAG
Cytidyltransferase
• Kopfgruppe wird über
Phosphodiester
bindung an CDP-DAG
gebunden unter
Abspaltung von CMP
DAG Wege
• Phosphatidat wird
dephosphoriliert (PA
Dephosphorylase)
• Kopfgruppe wird
aktiviert durch CTP
• Aktivierte Kopfgruppe-
CDP wird über
Phosphodiester
bindung an DAG
gebunden unter
Abspaltung von CMP

CDP-DAG und DAG Wege
synthetisieren unterschiedliche Lipide
CDP-DAG Weg
• Phosphatidyl Glycerin
• Phosphatidyl Inositol
• Phosphatidyl Serin
DAG Weg
• Phosphatidyl Cholin
• Phosphatidyl Ethanolamin
• Monogalaktosyldiacylglycerol
• Digalaktosyldiacylglycerol
• Sulfoquinovosyldiacylglycerol

Chloroplasten enthalten ca. 80%
der Glycerolipide (hauptsächlich
Galaktolipide) eines Blattes

60%
30% 60%
100%
Lipidfluss
zwischen
ER und
Chloroplast
ist
modulierbar
40%

Lipid transfer Proteine

Polare Lipide
• Fettsäureester
• Wasserunlöslich
• Hydrophile (polare) und
hydrophobe (unpolare)
Komponente→
amphiphatisch
UNPOLAR POLAR

Lipide sind
wasserunlöslich in
Micellen, Oilbodies
oder Lipiddoppelschichten
angeordnet

1. Membranlipide

Hydrophobizität legt Membranpermeabilität
fest
Chara tomentosa

Properties of lipids will affect features for membrane
proteins:
(1) Transporters/channels, (2) Receptors & sensors,
(3) Surface-bound proteins/enzymes
(surface charge, chain unsaturation, curvature stress)

Lipide determinieren:
1. Eigenschaften der Membranen:
• Sättigungsgrad der Fettsäuren:
Membranfluidität
• Kopfgruppe/Fettsäure (Bilayer/Non-bilayer
Lipide) Volumen: Membrankrümmung
2. Eigenschaften von Membranproteinen:
Spezifische Interaktionen: Strukturelle
Stabilität von Proteinen

Lipidzusammensetzung und
Kälteempfindlichkeit

Lipid-Zusammensetzung und
Membranfluidität

Kälteretoleranz wird moduliert durch Anteil
ungesättigter Fettsäurereste in den Membranlipiden
Fad6 Mutante 3 Wo 5º Fad2 Mutante 7 Wo 6º
Fab1 Mutante 1 Wo 2º Fab1 Mutante 4 Wo 2º

In Frost empfindlichen Mutante ist 18:3
Fettsäuregehalt in Lipiden reduziert
PC
PE
18:2 18:3
18:2 18:3

In Cyanobakterien: Regulation
der Desaturasen auf
Transkritptionsebene

Desaturase Aktivität wird auf
Transkriptions-, Translations- und
Enzymebene reguliert.

Kälteretoleranz wird moduliert durch Anteil
ungesättigter Fettsäurereste in den Membranlipiden
Fad6 Mutante 3 Wo 5º Fad2 Mutante 7 Wo 6º
Fab1 Mutante 1 Wo 2º Fab1 Mutante 4 Wo 2º

Non-bilayer versus Bilayer-Lipide

Biological membranes contain a mixture of lipids
with various molecular (dynamic) packing shapes

A. laidlawii regulates polar lipid composition to
nearly constant curvature by varying lipid molecular
shapes

Aufbau der Grana-Thylakoidmembranen

Thylakoid lipids

Spezifische Lipide modulieren Protein-Funktion
und Stabilität
Cardiolipin im photosynthetischen Reaktionszentrum der Purpurbakterien

Interphase Kernregion Interphase