LIPIDE-Biosynthese:

-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

• Unpolare Fettsäuren: Variabilität in Länge und Sättigungsgrad

• Polare Kopfgruppe: Variabilität in Größe und LadungGlycolipidePhospholipide

Phospholipid: Phosphatidylcholin

Lipidbiosynthese findet in mehreren Kompartimenten statt

FettsäuresyntheseFettsäureabbau

Phospholipidsynthese

GlycerolipidBiosynthese

Prokaryotischer Weg

Eukaryotischer Weg

Chloroplast

ER

1. Phosphatidat Synthese aus Glycerin3Phosphat (katalysiert durch

Acyl-ACP Transferasen)

Affinität zu Acyl-Rest hängt ab

von AS in ACYL-

Bindestellen• Mutation Leucin →

Phenylalanin führt zu selektiven (18:1) 1-Acyltransferase in Kürbis durch erniedrigte Affinität für 16:01 Acyl-Transferase

Synthese von Phosphatidat:Prokaryotischer - eukaryotischer Weg

• ACYl-ACP (18:1, 16:0, 18:0) reagiert mit Glycerin3phosphat zu Lysophophatidat (Sn1, G3P acyltransferase)

• Lysophosphatidatpartitioniert in die innere Chloroplastenhüllmembran

• 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)

• Lysophosphatidatpartitioniert in die ER Membran

• C18-CoA reagiert mit LPA (Sn2, LPA Acyltransferase) zu Phosphatidat

2. Kopfgruppe wird an Diacylglycerol

oder CDP-Diacylglycerol

gehängtProkaryotischer Weg

Eukaryotischer Weg

Chloroplast

ER

Attachment der Lipidkopfgruppe

CDP-DiacylglycerolWeg

DiacylglycerolWeg

LipidsyntheseCDP-DAG – DAG Wege

• Phosphatidat wird aktiviert durch CTP CDP:DAG Cytidyltransferase

• Kopfgruppe wird über Phosphodiesterbindung an CDP-DAG gebunden unter Abspaltung von CMP

• Phosphatidat wird dephosphoriliert (PA Dephosphorylase)

• Kopfgruppe wird aktiviert durch CTP

• Aktivierte Kopfgruppe-CDP wird über Phosphodiesterbindung 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

Lipidflusszwischen ER und

Chloroplastist

modulierbar

40%

60%

30% 60%

100%

Lipid transfer Proteine

Polare Lipide

• Fettsäureester• Wasserunlöslich• Hydrophile (polare) und

hydrophobe (unpolare) Komponente→amphiphatisch U

NPO

LAR

PO

LAR

Lipide sind wasserunlöslich in Micellen, Oilbodies

oder Lipid-doppelschichten

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-bilayerLipide) 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

18:2 18:318:2 18:3

PE

PC

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

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