Textbook Notes (367,777)
Canada (161,390)
Biology (655)
BIOLOGY 1A03 (168)
Chapter 6

Chapter 6

8 Pages
Unlock Document

Lovaye Kajiura

Chapter 6­ Lipids, Membranes, and the First Cells Introduction Why are membranes so important? - Membranes allow for compartmentalization. Compartments may contain enzymes, may provide different products, and may increase metabolic capacity. Essentially, it allows chemical reactions that occur in the cell to happen more efficiently.   - Membranes also act as a selective barrier that could keep compounds out of the cell that may  damage the replicator and allow entry of materials needed by replicator  6.1 Lipids  ­ Once transmission electron microscopes became available, Bangham was able to produce high­ magnification, high­resolution images of lipid­ water mixtures ­ Discovered in water, lipids form enclosed compartments filled with water and bangham called it  membrane bound vesicles   What is a Lipid? - Lipid is carbon containing compound that are found in organism that are largely non­polar, so  don’t dissolve in water readily (dissolve in liquid with non­polar compounds) - Lipids are primarily hydrocarbons, so they do not dissolve in water  - Figure 6.2.  o Fatty acids contain hydrocarbon chain and carboxyl (COOH) functional group  - Lipids defined by their physical properties (solubility) rather than chemical structure  o Types of lipids: fats (triglycerides­food storage), steroids (hormones and regulators), and  phospholipids( glycolipids­ membrane structure)   o Fats:  Composed 3 fatty acids and glycerol (3 carbon molecule)­ also referred to as  tryglycerals or tryglycerides   Fats form because of dehydration synthesis reaction occurring between hydroxyl  group of glycerol and carboxyl group of fatty acid   The linkage is called ester linkage­ similar to Phosphodiester and peptide linkages  figure 6.3  o Steroids:  Distruingished by 4 ring structures. Various steroids differentiate by functional  groups and side groups attached to rings.   Figure 6.4 cholesterol molecule  • Distinguished by hydrocarbon tail made of isoprene units   Cholesterol= important component in plasma membrane and used as starting point  in synthesis of signaling hormone molecules   E.g. estrogen, progesterone, and cholesterol all molecules derived of cholesterol  o Phospholipids   Glycerol is linked to phospholipid group and to either chains of isoprene or 2 fatty  acids  Some cases, phosphate group bonded to another small organic molecule called  choline   Lipids of isoprene tails found in archaea domain and that of fatty acid tails found  in bacteria and eukarya domain   Functions of phospholipids­ plasma membrane, act as vitamins, serve as chemical  energy storage, and serve as signals between cells - Structure of phospholipids o Membrane forming lipids have polar, hydrophobic region and non, polar hydrophobic  region  o Figure 6.4b.   Head is highly polar and can form positive and negative charges. Charges and  polar bonds interact with water when phospholipid is placed in a solution.   Long isoprene fatty acid tails of phospholipid is non­polar, so cannot interact with  water and hydrogen bonds cannot be formed with hydrophobic tails.    Amphipathic­ compounds that contain both hydrophilic and hydrophobic  elements e.g. cholesterol (amphipathic nature important for membrane function­  allows membranes to be selectively permeable) 6.2 Phospholipid Bilayers  ­ Phospholipids in water may form one of 2 structures: micelles or lipid layers  ­ Micelles­ hydrophobic heads of phospholipid face water and hydrophobic tails forced together away  from water  ­ Lipids with compact tails tend to form micelles while most form bilayers  ­ Phospholipid bilayer is created when 2 sheets of phospholipids molecules align  ­ Figure 6.5­ hydrophobic tails face one another and hydrophilic heads interact with eater  ­Micelles form with phospholipids with short tails and bilayers when tails are longer  Artificial Membrane as an Experimental System  - When lipid bilayers are agitated by shaking, the layers break and re­form as small, spherical  structures - Resulting structures have water on inside and outside because hydrophilic heads of lipids face  outward on each side of bilayer - Artificial membrane bound vesicles like such are called liposomes  - One of the key concerns of artificial membranes is how it affects the permeability of the bilayer  - 2 types of artificial membranes studied­ liposomes (spherical structures) and planar bilayers  (created by a hole in glass) - They test how ions and speed at which they move across membrane­ do that by obtaining their  concentrations before and after they have been treated  - Liposomes used to insert chemotherapy drugs, so chemo can target only tumor cells  Functions of a Plasma Membrane - Functions as a boundary, which separates a living cell’s internal environment from its external  nonliving environment. It separates life from non­life   - Acts as a selective barrier allowing only certain molecules to pass through and controls the  movement of materials in and out of a cell  - The enclosed volume serves to increase reaction efficiency and concentrates reactants  Why is Membrane Fluidity Important? - Permits useful nutrients to be transported in the cell  - Permits harmful wastes to be transported out of the cell­ don’t want to poison level in cell to rise  - Want membrane to be dynamic­ useful things in and wastes out  - Selective permeability: o Small, non polar molecules move through membrane quickly  o Large, polar molecules move though membrane slowly, if at all – because charged  molecules have difficulty passing hydrophobic tail region and more stable in solution  where form hydrogen bonds with water o Oxygen/ Carbon dioxide faster than chloride ion, water moves rapidly even if polar and  glycerol and urea are intermediate  What is membrane fluidity related to?  - Presence of unsaturated (double bond causing kink in phospholipid tail) or saturated fatty acids  o Unsaturated fats said to be healthier than saturated fats because C=C has less chemical  energy in them than C­H bonds o Double bond forms a kink which results in fatty acid tails spaced apart and polar heads  loosely packed  o This decrease strength of interactions between hydrocarbon tails resulting in fluid state =  more permeable  o Saturated hydrocarbon have closely packed hydrocarbon tails allowing for interactions  and polar heads packed together, so strength of interaction increases between adjacent  hydrocarbons causing viscous state  - Number of carbon atoms in the fatty acid hydrocarbon  o Shorter number of carbons means more fluidity  o Central point is structure relates to function, so double bon presence and length of chain  determines function  o E.g. butter= saturated lipid, beeswax= saturated lipid with long hydrocarbon tail  safflower oil= unsaturated lipid  o Highly saturated fats are solid in room temperature and  o Figure 6.12  - Absence or presence of cholesterol  o Presence of cholesterol (steroid) modulates membrane fluidity  o At moderate temperatures. Cholesterol restrains phospholipid movement reducing  membrane fluidity  o At low temperatures, cholesterol prevents close packing of phospholipids enhancing  membrane fluidity  o Experiment­ created liposome with % of cholesterols and recorded movement and speed  of glycerol across the membrane  - Ambient temperature  o Higher temperatures increase membrane fluidity and permeability  o As temperatures decrease, strong hydrophobic interactions between saturated  hydrocarbon tail cause them to solidify more readily in comparison to unsaturated  hydrocarbon tails  Real life Example: Trans Fats  - Trans fats­ o Partially hydrogenate oils (forcing oils to take solid shape) o Tryglycerides naturally unsaturated fatty acid tails have been chemically altered to be  more saturated by adding hydrogen atoms  o Why trans fat used? To maintain semi­sold texture and flavor lasts longer e.g. Oreo  cookies (trans fat prolong shelf life)  o Why trans fat is bad? Causes cardiovascular disease (make vessel hard rather than  flexible, then you need drugs or angioplasty to re
More Less

Related notes for BIOLOGY 1A03

Log In


Join OneClass

Access over 10 million pages of study
documents for 1.3 million courses.

Sign up

Join to view


By registering, I agree to the Terms and Privacy Policies
Already have an account?
Just a few more details

So we can recommend you notes for your school.

Reset Password

Please enter below the email address you registered with and we will send you a link to reset your password.

Add your courses

Get notes from the top students in your class.