Co se naučíte: znázornění různých typů lipidů a týkají jejich struktury na jejich roli v biologických systémech

Tuky a oleje jsou pravděpodobně typu lipidu, že jste obeznámeni s ve svém každodenním životě. Slovo tuk obvykle vyvolává negativní obraz v našich myslích. Ve stravě se doporučuje, abychom se drželi dál od mastných potravin. Naše těla však vyžadují nějaký tuk, aby přežily. Existují také další lipidy nezbytné pro lidský život, včetně fosfolipidů, steroidů a vosků.

zatímco přebytek jakékoli látky může být problémem, všechny tyto lipidy hrají zásadní roli v živých věcech.

v tomto výsledku budeme diskutovat o lipidech a roli, kterou plánují v našem těle.

Obrázek 1. Hydrofobní lipidy v srsti vodních savců, jako je tato vydra říční, je chrání před živly. (úvěra: Ken Bosma)

lipidy zahrnují různorodou skupinu sloučenin, které jsou převážně nepolární povahy. Je to proto, že se jedná o uhlovodíky, které obsahují většinou nepolární vazby uhlík–uhlík nebo uhlík–vodík. Nepolární molekuly jsou hydrofobní („strach z vody“) nebo nerozpustné ve vodě. Lipidy plní v buňce mnoho různých funkcí. Buňky ukládají energii pro dlouhodobé použití ve formě tuků. Lipidy také poskytují izolaci z prostředí pro rostliny a zvířata (Obrázek 1). Například pomáhají udržovat vodní ptáky a savce v suchu, když vytvářejí ochrannou vrstvu nad kožešinou nebo peřím kvůli své hydrofobní povaze odpuzující vodu. Lipidy jsou také stavebními kameny mnoha hormonů a jsou důležitou složkou všech buněčných membrán. Lipidy zahrnují tuky, oleje, vosky, fosfolipidy a steroidy.

tuky a oleje

molekula tuku, jako je triglycerid, se skládá ze dvou hlavních složek-glycerolu a mastných kyselin. Glycerol je organická sloučenina se třemi atomy uhlíku, pěti atomy vodíku a třemi hydroxylovými (- OH) skupinami. Mastné kyseliny mají dlouhý řetězec uhlovodíků, ke kterému je připojena kyselá karboxylová skupina, odtud název “ mastná kyselina.“Počet uhlíků v mastné kyselině se může pohybovat od 4 do 36 ; nejběžnější jsou ty, které obsahují 12-18 uhlíků. V molekule tuku je mastná kyselina připojena ke každému ze tří atomů kyslíku ve skupinách-OH molekuly glycerolu kovalentní vazbou (Obrázek 2).

Obrázek 2. Lipidy zahrnují tuky, jako jsou triglyceridy, které jsou tvořeny mastnými kyselinami a glycerolem, fosfolipidy a steroidy.

během této tvorby kovalentní vazby se uvolňují tři molekuly vody. Tři mastné kyseliny v tuku mohou být podobné nebo odlišné. Tyto tuky se také nazývají triglyceridy, protože mají tři mastné kyseliny. Některé mastné kyseliny mají společné Názvy, které specifikují jejich původ. Například kyselina palmitová, nasycená mastná kyselina, je odvozena z palmy. Kyselina arachidová je odvozena od Arachis hypogaea, vědeckého názvu arašídů.

mastné kyseliny mohou být nasycené nebo nenasycené. V řetězci mastných kyselin, pokud existují pouze jednotlivé vazby mezi sousedními uhlíky v uhlovodíkovém řetězci, je mastná kyselina nasycená. Nasycené mastné kyseliny jsou nasyceny vodíkem; jinými slovy, počet atomů vodíku připojených k uhlíkovému skeletu je maximalizován.

Pokud uhlovodíkový řetězec obsahuje dvojnou vazbu, mastná kyselina je nenasycená mastná kyselina.

většina nenasycených tuků je tekutá při pokojové teplotě a nazývá se oleje. Pokud je v molekule jedna dvojná vazba, pak je známá jako mononenasycený tuk (např. olivový olej), a pokud existuje více než jedna dvojná vazba,pak je známá jako polynenasycený tuk (např.

nasycené tuky mají tendenci se pevně zabalit a jsou pevné při pokojové teplotě. Živočišné tuky s kyselinou stearovou a kyselinou palmitovou obsažené v mase a tuk s kyselinou máselnou obsaženou v másle jsou příklady nasycených tuků. Savci ukládají tuky ve specializovaných buňkách zvaných adipocyty, kde globule tuku zabírají většinu buňky. V rostlinách je tuk nebo olej uložen v semenech a používá se jako zdroj energie během embryonálního vývoje.

nenasycené tuky nebo oleje jsou obvykle rostlinného původu a obsahují nenasycené mastné kyseliny. Dvojná vazba způsobuje ohyb nebo „zalomení“, které zabraňuje těsnému zabalení mastných kyselin a udržuje je kapalné při pokojové teplotě. Olivový olej, kukuřičný olej, řepkový olej a olej z tresčích jater jsou příklady nenasycených tuků. Nenasycené tuky pomáhají zlepšovat hladinu cholesterolu v krvi, zatímco nasycené tuky přispívají k tvorbě plaku v tepnách, což zvyšuje riziko srdečního záchvatu.

margarín, některé druhy arašídového másla a zkrácení jsou příklady uměle hydrogenovaných trans-tuků. Nedávné studie ukázaly, že zvýšení trans-tuky v lidské stravě může vést ke zvýšení hladiny lipoproteinů s nízkou hustotou (LDL), nebo „špatný“ cholesterol, který, podle pořadí, může vést k ukládání plaku v tepnách, což vede k onemocnění srdce. Mnoho restaurací rychlého občerstvení nedávno vyloučilo použití trans-tuků a americké potravinářské štítky jsou nyní povinny uvést jejich obsah trans-tuků.V potravinářském průmyslu jsou oleje uměle hydrogenovány, aby byly polotuhé, což vede k menšímu znehodnocení a prodloužení trvanlivosti. Jednoduše řečeno, plynný vodík probublává oleji, aby je ztuhl. Během tohoto hydrogenačního procesu mohou být dvojné vazby konformace cis v uhlovodíkovém řetězci převedeny na dvojné vazby v transkonformaci. To tvoří trans-tuk z cis-tuku. Orientace dvojných vazeb ovlivňuje chemické vlastnosti tuku (obrázek 3).

obrázek 3. Během procesu hydrogenace se změní orientace kolem dvojných vazeb, čímž se vytvoří trans-tuk z cis-tuku. Tím se mění chemické vlastnosti molekuly.

esenciální mastné kyseliny jsou mastné kyseliny, které jsou potřebné, ale nejsou syntetizovány lidským tělem. V důsledku toho musí být doplněny dietou. Omega – 3 mastné kyseliny spadají do této kategorie a jsou jednou ze dvou známých esenciálních mastných kyselin pro člověka (druhou jsou omega-6 mastné kyseliny). Oni jsou druh polynenasycených tuků a jsou tzv. omega-3 mastných kyselin, protože na třetím uhlíku od konce mastné kyseliny se podílí na dvojné vazby.

losos, pstruh a tuňák jsou dobrým zdrojem omega-3 mastných kyselin. Omega – 3 mastné kyseliny jsou důležité pro funkci mozku a normální růst a vývoj. Mohou také předcházet srdečním onemocněním a snižovat riziko rakoviny.

stejně jako sacharidy, tuky získaly hodně špatné publicity. Je pravda, že konzumace přebytku smažených potravin a jiných „mastných“ potravin vede k nárůstu hmotnosti. Tuky však mají důležité funkce. Tuky slouží jako dlouhodobé skladování energie. Poskytují také izolaci těla. Proto by měly být pravidelně konzumovány „zdravé“ nenasycené tuky v mírných množstvích.

fosfolipidy

fosfolipidy jsou hlavní složkou plazmatické membrány. Stejně jako tuky se skládají z řetězců mastných kyselin připojených k glycerolu nebo podobné páteři. Místo tří připojených mastných kyselin však existují dvě mastné kyseliny a třetí uhlík glycerolové páteře je vázán na fosfátovou skupinu. Fosfátová skupina se modifikuje přidáním alkoholu.

fosfolipid má hydrofobní i hydrofilní oblasti. Řetězce mastných kyselin jsou hydrofobní a vylučují se z vody, zatímco fosfát je hydrofilní a interaguje s vodou.

buňky jsou obklopeny membránou, která má dvojvrstvu fosfolipidů. Mastné kyseliny fosfolipidů směřují dovnitř, od vody, zatímco fosfátová skupina může čelit buď vnějšímu prostředí, nebo uvnitř buňky,které jsou obě vodné.

obrázek 4. a) fosfolipid je molekula se dvěma mastnými kyselinami a modifikovanou fosfátovou skupinou připojenou k páteři glycerolu. Fosfát může být modifikován přidáním nabitých nebo polárních chemických skupin. Zde jsou uvedeny dvě chemické skupiny, které mohou modifikovat fosfát, cholin a serin. Oba cholin a serin připojit k fosfátové skupiny v poloze označené R. (b) fosfolipidové dvojvrstvy je hlavní složkou všech buněčných membrán. Hydrofilní hlavové skupiny fosfolipidů čelí vodnému roztoku. Hydrofobní ocasy jsou odděleny uprostřed dvojvrstvy.

steroidy a vosky

Na rozdíl od fosfolipidů a tuků diskutovaných dříve mají steroidy kruhovou strukturu. Ačkoli se nepodobají jiným lipidům, jsou s nimi seskupeny, protože jsou také hydrofobní. Všechny steroidy mají čtyři, Spojené uhlíkové kruhy a několik z nich, jako cholesterol, mají krátký ocas.

Cholesterol je steroid. Cholesterol je syntetizován hlavně v játrech a je předchůdcem mnoha steroidních hormonů, jako je testosteron a estradiol. To je také prekurzorem vitamíny E a K. Cholesterol je prekurzorem žlučových solí, které pomáhají při odbourávání tuků a jejich následné vstřebávání do buněk. Přestože se o cholesterolu často mluví negativně, je nezbytný pro správné fungování těla. Je klíčovou složkou plazmatických membrán živočišných buněk.

vosky jsou tvořeny uhlovodíkovým řetězcem se skupinou alkoholu (- OH) a mastnou kyselinou. Příklady zvířecích vosků zahrnují včelí vosk a lanolin. Rostliny mají také vosky, jako je povlak na listech, který jim pomáhá zabránit vysychání.

obrázek 5. Steroidy, jako je cholesterol a kortizol jsou složeny ze čtyř kondenzovaných uhlovodíků kroužky

Zkontrolujte své porozumění

odpovězte na níže uvedené otázky a zjistěte, jak dobře rozumíte tématům uvedeným v předchozí části. Tento krátký kvíz se nezapočítává do vaší známky ve třídě, a můžete to opakovat neomezeně mnohokrát.

pomocí tohoto kvízu zkontrolujte své porozumění a rozhodněte se, zda (1) studovat předchozí část dále nebo (2) Přejít na další část.