לפידים ומחלות מטבוליות: הבדלים בין גרסאות

גרסה מתאריך 15:14, 26 במאי 2010

הממברנה ותפקידיה

ממברנה היא מעין קרום התוחם את התא (ממברנת התא) או אברונים שונים בציטופלסמה, לדוגמה: הקרום של גרעין התא.

לממברנה תפקידים רבים:

• שמירה על מבנה התא או האברון
• הפרדה בין סביבה חיצונית ופנימית
• סלקטיביות במעבר חומרים
• תקשורת בין פנים לחוץ התא
• תקשורת בין התאים בגוף רב-תאי(זהוי עצמי)

הליפידים - מרכיבי הממברנה

ישנם מספר ליפידים שמתאימים לשמש לבניית ממברנה. אלה הם: הגליצרוליפידים, הספינגוליפידים והסטרולים. המשותף לכולם הוא מבנה בעל קצה הידרופילי וקצה הידרופובי ("אוהב מים" - מסיס במים, דוחה מים" - בלתי מסיס במים, בעל קשרי ואן-דר-ואלס משמעותיים). מבחינת שכיחותם - הגליצרוליפידים מהווים 60%- 70%, הסיפנגוליפידים כ- 30% והסטרולים 10 % לערך.

הסטרולים שהם בעלי המבנה הריגידי ביותר (קשיח) מקנים לממברנה קשיחות וחוזק בד"כ, ואילו המרכיבים האחרים יוצרים ממברנות יותר פלואידיות או גמישות. לספינגוליפידים ישנו כנרה תפקיד חשוב במעבר אותות.

המבנה הדו שכבתי של הממברנה

הליפידים בממברנה מסודרים בצורה כזו שכלהחלקים ההידרופוביים (בד"כ שרשראות פחמימניות בלתי מסועפות) פונים לאותו צד וכל הראשים ההידרופיליים פונים לצד השני. בעצם הסידור הנ"ל יוצר שכבה.הממברנה הנה דו שכבה כאשר על פני השטח משני צידי הדו-שכבה נמצא הקצוות ההידרופילים,וגוף הממברנה מורכב משכבה כפולה של זנבות הידרופוביים. המבנה הזה מונע כמעט לחלוטין מעבר של מולקולות מים דרך הממברנה. חומרים יוניים או מים יכולים לחדור את הממברנה דרך תעלות, נשאים ומשאבות שהם חלבונים חוצי ממברנה בעלי מבנה שיוצר חלל בעל סביבה כימית מתאימה לחלקיק שאמור לעבור דרכה.

גליצרוליפידים

יחידה גליצרולית שאליה קשורות 2 חומצות שומניות לפחמנים מס' 1 ו-2 ע"י קשר אסטרי שנוצר בין הקבוצה הקרבוקסילית של חומצת השומן והקבוצה הכוהלית בגליצרול. לקבוצת ה- OH בפחמן ה-3 בגליצרול קשורה קבוןצה פוספאטית, כאשר זו יכולה ליקשור בקצה הנגדי שלה קבוצה נוספת.

ספינגוליפידים

מורכבים מספינגוזין או ספינגונין יחידה פוספאטית וחומצת שומן. ניתן לתאר את הספינגוזין או הספינגונין כשרשרת פחמימנית בעלת קבוצות OH על פחמנים 1 ו-3 וקבוצת אמין על פחמן מס' 2. (ספינגונין הנה וריאציה לא רוויה בעלת קשר כפול יחיד). בספינגוליפידים, הקבוצה הפוספאטית קשורה ל- OH בפחמן מס' 3, בדיוק כמו בגליצרוליפיד. החומצה השומנית היחידה קשורה בקשר אמידי דרך קבוצת האמין שעל פחמן 2. השרשרת הפחמימנית הארוכה של הספינגוזין/ספינגונין מחליפה את חומצת השומן ה-2 שמופיעה בגליצרוליפיד.

הנפוצים ביותר בין ספינגוליפידים הם ספינגומיאלינים(ראה תמונה 2): מולקולה שמורכבת מספינגוזין, בסיס חנקתי (לרוב - כולין),חומצה שומנית ושייר של חומצה זרחתית. ממברנות של תאי העצב עשירים במיוחד בספינגומיאלינים.

תמונה 1. ספינגוליפידים

תמונה 2 .מבנה כללי של ספינגומיאלין

סינטזה אנזימטית של ceramide

ניסוי שאותו חווינו ועליו שמענו ביום העיון במחלקה לביוכימיה במכון ויצמן. שימוש באנזימים שמקורם בכבד של עכבר לטובת סינטיזה של הספינגוליפיד ceramide. הניסוי כולל סינטיזה, ניקוי וזיהוי התוצר.

סינטזה אנזימטית של ceramide

ביוסינטזה של ליפידים

מחלות גנטיות הקשורות לייצור ופירוק של ספינגוליפידים

קיימות מספר מחלות גנטיות תורשתיות, הקשורות למוטציות באנזימים הקשורים למסלולי ביוסינטזה של ספינגוליפידים:

מתוך:

http://themedicalbiochemistrypage.org/sphingolipids.html

מחלת גושה (אשכנזים)

מחלת גושה (Gaucher's disease) הינה המחלה היהודית התורשתית הנפוצה ביותר הידועה עד כה. המחלה הינה מחלת אגירה ליזוזומלית מטאבולית המתבטאת בהפרעה בחילוף החומרים והצטברות ליפיד בשם גלוקוסר ברוסיד. הגן המקודד את האנזים גלוקוצרברוזידאז הנדרש לפירוקו פגום- ולכן הליפיד מצטבר, בעיקר במח העצם, ובכך נפגם גם תיפקוד מח העצם: טסיות הדם נפגעות ונגרמות חבלות ודימומים, ייצור כדוריות הדם האדומות נפגע- ולכן לוקים באנמיה, אספקת הדם לעצמות נפגעת ולכן ישנם שברים ואובדן מינרלים הגורמים לאוסטאופרוזיס ולתופעת "מות עצם". כמו כן, הטחול והכבד מוגדלים. למחלה 3 סוגים: סוג 1- הנפוץ ביותר וסוגים 2 ו-3.

מי סובל מהמחלה?

מהמחלה סובלים יהודים אשכנזים הנושאים את הגן הרצסיבי למחלה (10%). הגן הוא אוטו-סומלי: נמצא במידה שווה בזכרים ובנקבות.

מקורות:

• http://he.wikipedia.org/wiki/%D7%9E%D7%97%D7%9C%D7%AA_%D7%92%D7%95%D7%A9%D7%94
• http://www.amalnet.k12.il/meida/biolog/bioi0177.htm

מחלת נימן-פיק

במחלה זו ליפידים, בעיקר ספינגומיאלין, מצטברים בתאים שונים ברקמות הגוף. הצטברותו בתאי מערכת העצבים מובילה לתמותת התאים. תסמיני המחלה, כמו התפתחות מוחית בלתי תקינה, הגדלה משמעותית של הכבד והטחול, יכולים להתגלות החל מגיל  6 חודשים עד גיל 3 שנים. 

קיימים שני סוגים עיקריים של מוטציות, הגורמות למחלת נימן-פיק: סוגי NPA ו-NPB נגרמים בגלל בעיה באנזים הידרולאז ליזוזומאלי, הנקרא ASM (acid sphingomyelase), כאשר מחלה מסוג NPC מתרחשת כאשר קיימת בעיה בגן המעורב בהומאוסטזיס של כולסטרול LDL. 

הסוג הראשון של המחלה נצפה לרוב(כ-90% ממקרי המחלה) באוכלוסיה יהודית ממוצא אשכנזי. יותר מכך, ישנן 3 אללים עיקריים באוכלוסיה, הגורמים למוטציות אלה. שכיחות האללים הפגומים באוכלוסיה היהודית היא גבוהה מאוד - כ 1 ל 80. 

מקורות:

• http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/dispomim.cgi?id=257200
  

• http://themedicalbiochemistrypage.org/niemannpickdiseases.html

מחלת קראבה

מחלת קראבה היא מחלה מטאבולית תורשתית. שכיחות המחלה בעולם עומדת על 1 לכ-100,000 עד 200,000 לידות. בשבטים דרוזים ומוסלמים מסוימים בגליל שיעור המחלה גבוה יותר ועומד על כשישה מקרים לכל אלף לידות. התסמינים מתגלים בגיל חודשים ספורים כאשר נצפים תצינוקות בכיינים במיוחד בעלי חום גבוה, קשיות בגפיים, קשיי אכילה והתפתחות מנטאלית ומוטורית ירודים. הגורם למחלה היא מוטציה בגן המקודד לאנזים המייצר את האנזים גלקטוזילצראמידאז. תפקיד אנזים זה הוא לפרק את הליפיד גלקטוזילצראמיד. מולקולות שומן מצטברות ופוגעות בשכבת המיאלין המכסה את הנוירונים במערכת העצבים. פגיעה זו גורמת לניוון מערכת העצבים, והרס תאים במוח. התחזית לילדים הלוקים במחלה אינה מעודדת. ילדים אלה מתים בדרך כלל לפני גיל שנתיים ולמרות שהמחלה עלולה להתבטא גם בגיל ההתבגרות, היא תוקפת בדרך כלל תינוקות וילדים צעירים מאד.

מקורות:

• http://he.wikipedia.org/wiki/%D7%9E%D7%97%D7%9C%D7%AA_%D7%A7%D7%A8%D7%90%D7%91%D7%94
• http://www.ninds.nih.gov/disorders/krabbe/krabbe.htm

קישורים חיצוניים

ביוסינטזה של ליפידים (דה נובו, עם איורים)

http://lipidlibrary.aocs.org/Lipids/introsph/index.htm