vad du lär dig att göra: illustrera olika typer av lipider och relatera deras struktur till deras roll i biologiska system

fetter och oljor är förmodligen den typ av lipid som du är mest bekant med i din vardag. Ordet fett ger vanligtvis en negativ bild i våra sinnen. I dieter rekommenderas vi att hålla oss borta från feta livsmedel. Men våra kroppar kräver lite fett för att överleva. Det finns också andra lipider som är väsentliga för människans liv, inklusive fosfolipider, steroider och vaxer.

medan ett överskott av något ämne kan vara ett problem, spelar alla dessa lipider viktiga roller i levande saker.

i detta resultat kommer vi att diskutera lipider och den roll de planerar i våra kroppar.

Figur 1. Hydrofoba lipider i pälsen hos vattenlevande däggdjur, såsom denna flodutter, skyddar dem från elementen. (kredit: Ken Bosma)

lipider innefattar en mångfaldig grupp av föreningar som till stor del är icke-polära i naturen. Detta beror på att de är kolväten som huvudsakligen innehåller icke–polära kol–kol-eller kol-vätebindningar. Icke-polära molekyler är hydrofoba (”vattenfruktande”) eller olösliga i vatten. Lipider utför många olika funktioner i en cell. Celler lagrar energi för långvarig användning i form av fetter. Lipider ger också isolering från miljön för växter och djur (figur 1). Till exempel hjälper de till att hålla vattenlevande fåglar och däggdjur torra när de bildar ett skyddande skikt över päls eller fjädrar på grund av deras vattenavvisande hydrofoba natur. Lipider är också byggstenarna i många hormoner och är en viktig beståndsdel i alla cellulära membran. Lipider inkluderar fetter, oljor, vaxer, fosfolipider och steroider.

fetter och oljor

en fettmolekyl, såsom en triglycerid, består av två huvudkomponenter—glycerol och fettsyror. Glycerol är en organisk förening med tre kolatomer, fem väteatomer och tre hydroxylgrupper (–OH). Fettsyror har en lång kedja av kolväten till vilka en sur karboxylgrupp är fäst, därav namnet ”fettsyra.”Antalet kol i fettsyran kan variera från 4 till 36; de vanligaste är de som innehåller 12-18 kol. I en fettmolekyl är en fettsyra fäst vid var och en av de tre syreatomerna i –OH-grupperna i glycerolmolekylen med en kovalent bindning (Figur 2).

Figur 2. Lipider inkluderar fetter, såsom triglycerider, som består av fettsyror och glycerol, fosfolipider och steroider.

under denna kovalenta bindningsbildning frigörs tre vattenmolekyler. De tre fettsyrorna i fettet kan vara lika eller olika. Dessa fetter kallas också triglycerider eftersom de har tre fettsyror. Vissa fettsyror har vanliga namn som anger deras ursprung. Till exempel härrör palmitinsyra, en mättad fettsyra, från palmen. Arakidinsyra härrör från Arachis hypogaea, det vetenskapliga namnet på jordnötter.

fettsyror kan vara mättade eller omättade. I en fettsyrakedja, om det bara finns enstaka bindningar mellan angränsande kol i kolvätekedjan, är fettsyran mättad. Mättade fettsyror är mättade med väte, med andra ord maximeras antalet väteatomer fästa vid kolskelettet.

När kolvätekedjan innehåller en dubbelbindning är fettsyran en omättad fettsyra.

de flesta omättade fetter är flytande vid rumstemperatur och kallas oljor. Om det finns en dubbelbindning i molekylen är den känd som ett enkelomättat fett (t.ex. olivolja), och om det finns mer än en dubbelbindning är den känd som ett fleromättat fett (t. ex. rapsolja).

mättade fetter tenderar att packas tätt och är fasta vid rumstemperatur. Animaliska fetter med stearinsyra och palmitinsyra i kött och fettet med smörsyra i smör är exempel på mättade fetter. Däggdjur lagrar fetter i specialiserade celler som kallas adipocyter, där fettkulor upptar större delen av cellen. I växter lagras fett eller olja i frön och används som energikälla under embryonal utveckling.

omättade fetter eller oljor är vanligtvis av vegetabiliskt ursprung och innehåller omättade fettsyror. Dubbelbindningen orsakar en böjning eller en ”kink” som förhindrar att fettsyrorna packas tätt och håller dem flytande vid rumstemperatur. Olivolja, majsolja, rapsolja och torskleverolja är exempel på omättade fetter. Omättade fetter bidrar till att förbättra kolesterolhalten i blodet, medan mättade fetter bidrar till plackbildning i artärerna, vilket ökar risken för hjärtinfarkt.

margarin, vissa typer av jordnötssmör och förkortning är exempel på artificiellt hydrerade transfetter. Nya studier har visat att en ökning av transfetter i den mänskliga kosten kan leda till en ökning av nivåerna av lågdensitetslipoprotein (LDL) eller ”dåligt” kolesterol, vilket i sin tur kan leda till plackavsättning i artärerna, vilket resulterar i hjärtsjukdom. Många snabbmatsrestauranger har nyligen eliminerat användningen av transfetter, och amerikanska matetiketter krävs nu för att lista deras transfettinnehåll.I livsmedelsindustrin hydreras oljor artificiellt för att göra dem halvfasta, vilket leder till mindre förstörelse och ökad hållbarhetstid. Enkelt uttryckt bubblas vätgas genom oljor för att stelna dem. Under denna hydreringsprocess kan dubbelbindningar av cis-konformationen i kolvätekedjan omvandlas till dubbelbindningar i trans-konformationen. Detta bildar ett transfett från ett cis-fett. Orienteringen av dubbelbindningarna påverkar fettets kemiska egenskaper (Figur 3).

Figur 3. Under hydreringsprocessen ändras orienteringen kring dubbelbindningarna, vilket gör ett transfett från ett cis-fett. Detta förändrar molekylens kemiska egenskaper.

essentiella fettsyror är fettsyror som krävs men inte syntetiseras av människokroppen. Följaktligen måste de kompletteras genom kosten. Omega – 3-fettsyror faller inom denna kategori och är en av endast två kända essentiella fettsyror för människor (den andra är omega-6-fettsyror). De är en typ av fleromättat fett och kallas omega-3-fettsyror eftersom det tredje kolet från slutet av fettsyran deltar i en dubbelbindning.

lax, öring och tonfisk är bra källor till omega-3-fettsyror. Omega – 3-fettsyror är viktiga i hjärnans funktion och normal tillväxt och utveckling. De kan också förebygga hjärtsjukdomar och minska risken för cancer.

liksom kolhydrater har fetter fått mycket dålig publicitet. Det är sant att äta ett överskott av stekt mat och andra ”feta” livsmedel leder till viktökning. Fetter har dock viktiga funktioner. Fetter fungerar som långvarig energilagring. De ger också isolering för kroppen. Därför bör” friska ” omättade fetter i måttliga mängder konsumeras regelbundet.

fosfolipider

fosfolipider är huvudbeståndsdelen i plasmamembranet. Liksom fetter består de av fettsyrakedjor fästa vid en glycerol eller liknande ryggrad. I stället för tre fettsyror som är fästa finns det emellertid två fettsyror och det tredje kolet i glycerol-ryggraden är bundet till en fosfatgrupp. Fosfatgruppen modifieras genom tillsats av en alkohol.

en fosfolipid har både hydrofoba och hydrofila regioner. Fettsyrakedjorna är hydrofoba och utesluter sig från vatten, medan fosfatet är hydrofilt och interagerar med vatten.

celler är omgivna av ett membran, som har ett dubbelskikt av fosfolipider. Fettsyrorna av fosfolipider möter inuti, bort från vatten, medan fosfatgruppen kan möta antingen den yttre miljön eller insidan av cellen, som båda är vattenhaltiga.

Figur 4. (a) en fosfolipid är en molekyl med två fettsyror och en modifierad fosfatgrupp fäst vid en glycerol ryggrad. Fosfatet kan modifieras genom tillsats av laddade eller polära kemiska grupper. Två kemiska grupper som kan modifiera fosfat, kolin och serin visas här. Både kolin och serin fäster vid fosfatgruppen vid positionen märkt R. (b) fosfolipid-dubbelskiktet är huvudkomponenten i alla cellulära membran. De hydrofila huvudgrupperna av fosfolipiderna vetter mot den vattenhaltiga lösningen. De hydrofoba svansarna binds i mitten av dubbelskiktet.

steroider och vaxer

Till skillnad från de fosfolipider och fetter som diskuterats tidigare har steroider en ringstruktur. Även om de inte liknar andra lipider, grupperas de med dem eftersom de också är hydrofoba. Alla steroider har fyra, kopplade kolringar och flera av dem, som kolesterol, har en kort svans.

kolesterol är en steroid. Kolesterol syntetiseras huvudsakligen i levern och är föregångaren till många steroidhormoner, såsom testosteron och östradiol. Det är också föregångaren till vitaminerna E och K. kolesterol är föregångaren till gallsalter, vilket hjälper till vid nedbrytning av fetter och deras efterföljande absorption av celler. Även om kolesterol ofta talas om i negativa termer är det nödvändigt för att kroppen ska fungera korrekt. Det är en nyckelkomponent i plasmamembranen hos djurceller.

vaxer består av en kolvätekedja med en alkoholgrupp (–OH) och en fettsyra. Exempel på djurvaxer inkluderar bivax och lanolin. Växter har också vaxer, som beläggningen på bladen, som hjälper till att förhindra att de torkar ut.

Figur 5. Steroider som kolesterol och kortisol består av fyra smälta kolväteringar

kontrollera din förståelse

svara på frågorna nedan för att se hur väl du förstår de ämnen som behandlas i föregående avsnitt. Denna korta frågesport räknas inte mot ditt betyg i klassen, och du kan återta det ett obegränsat antal gånger.

använd denna frågesport för att kontrollera din förståelse och bestämma om du vill (1) studera föregående avsnitt ytterligare eller (2) gå vidare till nästa avsnitt.