hvad du lærer at gøre: illustrere forskellige typer lipider og relatere deres struktur til deres rolle i biologiske systemer

fedtstoffer og olier er sandsynligvis den type lipid, som du er mest fortrolig med i din hverdag. Ordet fedt bringer typisk et negativt billede i vores sind. I kostvaner anbefales det at holde sig væk fra fede fødevarer. Men vores kroppe kræver noget fedt for at overleve. Der er også andre lipider, der er essentielle for menneskelivet, herunder phospholipider, steroider og voks.

mens et overskud af ethvert stof kan være et problem, spiller alle disse lipider vigtige roller i levende ting.

i dette resultat vil vi diskutere lipider og den rolle, de planlægger i vores kroppe.

Figur 1. Hydrofobe lipider i pelsen af akvatiske pattedyr, såsom denne flododder, beskytter dem mod elementerne. (kredit: Ken Bosma)

lipider inkluderer en forskelligartet gruppe af forbindelser, der stort set ikke er polære. Dette skyldes, at de er carbonhydrider, der for det meste inkluderer ikke–polære carbon–carbon-eller carbon-hydrogenbindinger. Ikke-polære molekyler er hydrofobe (“vandfrygtige”) eller uopløselige i vand. Lipider udfører mange forskellige funktioner i en celle. Celler opbevarer energi til langvarig brug i form af fedtstoffer. Lipider giver også isolering fra miljøet for planter og dyr (figur 1). For eksempel hjælper de med at holde vandfugle og pattedyr tørre, når de danner et beskyttende lag over pels eller fjer på grund af deres vandafvisende hydrofobe natur. Lipider er også byggestenene i mange hormoner og er en vigtig bestanddel af alle cellulære membraner. Lipider omfatter fedtstoffer, olier, voks, phospholipider og steroider.

fedtstoffer og olier

et fedtmolekyle, såsom et triglycerid, består af to hovedkomponenter—glycerol og fedtsyrer. Glycerol er en organisk forbindelse med tre carbonatomer, fem hydrogenatomer og tre hydroksyl (–OH) grupper. Fedtsyrer har en lang kæde af carbonhydrider, hvortil en sur carboksyl gruppe er bundet, deraf navnet ” fedtsyre.”Antallet af carbonatomer i fedtsyren kan variere fra 4 til 36; mest almindelige er dem, der indeholder 12-18 carbonatomer. I et fedtmolekyle er en fedtsyre bundet til hvert af de tre iltatomer i –OH-grupperne i glycerolmolekylet med en kovalent binding (figur 2).

figur 2. Lipider omfatter fedtstoffer, såsom triglycerider, som består af fedtsyrer og glycerol, phospholipider og steroider.

under denne kovalente bindingsdannelse frigives tre vandmolekyler. De tre fedtsyrer i fedtet kan være ens eller forskellige. Disse fedtstoffer kaldes også triglycerider, fordi de har tre fedtsyrer. Nogle fedtsyrer har fælles Navne, der angiver deres oprindelse. For eksempel er palmitinsyre, en mættet fedtsyre, afledt af palmetræet. Arachidinsyre er afledt af Arachis hypogaea, det videnskabelige navn for jordnødder.

fedtsyrer kan være mættede eller umættede. I en fedtsyrekæde, hvis der kun er enkeltbindinger mellem nabokulboner i carbonhydridkæden, er fedtsyren mættet. Mættede fedtsyrer er mættet med hydrogen; med andre ord maksimeres antallet af hydrogenatomer bundet til carbonskeletet.

når carbonhydridkæden indeholder en dobbeltbinding, er fedtsyren en umættet fedtsyre.

de fleste umættede fedtstoffer er flydende ved stuetemperatur og kaldes olier. Hvis der er en dobbeltbinding i molekylet, er det kendt som et enumættet fedt (f.eks. olivenolie), og hvis der er mere end en dobbeltbinding, er det kendt som et flerumættet fedt (f. eks.

mættede fedtstoffer har tendens til at blive pakket tæt og er faste ved stuetemperatur. Animalske fedtstoffer med stearinsyre og palmitinsyre indeholdt i kød og fedtet med smørsyre indeholdt i smør er eksempler på mættede fedtstoffer. Pattedyr opbevarer fedt i specialiserede celler kaldet adipocytter, hvor fedtkugler optager det meste af cellen. I planter opbevares fedt eller olie i frø og bruges som energikilde under embryonal udvikling.

umættede fedtstoffer eller olier er normalt af vegetabilsk oprindelse og indeholder umættede fedtsyrer. Dobbeltbindingen forårsager en bøjning eller en “kink”, der forhindrer fedtsyrerne i at pakke tæt og holde dem flydende ved stuetemperatur. Olivenolie, majsolie, rapsolie og torskeleverolie er eksempler på umættede fedtstoffer. Umættede fedtstoffer hjælper med at forbedre blodkolesterolniveauet, mens mættede fedtstoffer bidrager til plakdannelse i arterierne, hvilket øger risikoen for et hjerteanfald.Margarine, nogle typer jordnøddesmør og forkortelse er eksempler på kunstigt hydrogenerede transfedtstoffer. Nylige undersøgelser har vist, at en stigning i transfedt i den menneskelige kost kan føre til en stigning i niveauer af lavdensitetslipoprotein (LDL) eller “dårligt” kolesterol, hvilket igen kan føre til plakaflejring i arterierne, hvilket resulterer i hjertesygdomme. Mange fastfood restauranter har for nylig elimineret brugen af transfedtstoffer, og amerikanske fødevaremærker er nu forpligtet til at angive deres transfedtindhold.I fødevareindustrien er olier kunstigt hydrogeneret for at gøre dem halvfaste, hvilket fører til mindre ødelæggelse og øget holdbarhed. Kort sagt bObles brintgas gennem olier for at størkne dem. Under denne hydrogeneringsproces kan dobbeltbindinger af cis-konformationen i carbonhydridkæden omdannes til dobbeltbindinger i trans-konformationen. Dette danner et transfedt fra et cis-fedt. Orienteringen af dobbeltbindingerne påvirker fedtets kemiske egenskaber (figur 3).

figur 3. Under hydrogeneringsprocessen ændres orienteringen omkring dobbeltbindingerne, hvilket gør et transfedt fra et cis-fedt. Dette ændrer molekylets kemiske egenskaber.

essentielle fedtsyrer er fedtsyrer, der kræves, men ikke syntetiseres af den menneskelige krop. Derfor skal de suppleres gennem kosten. Omega-3 fedtsyrer falder ind under denne kategori og er en af kun to kendte essentielle fedtsyrer for mennesker (den anden er omega-6 fedtsyrer). De er en type flerumættet fedt og kaldes omega-3 fedtsyrer, fordi det tredje kulstof fra slutningen af fedtsyren deltager i en dobbeltbinding.

laks, ørred og tun er gode kilder til omega-3 fedtsyrer. Omega-3 fedtsyrer er vigtige i hjernens funktion og normal vækst og udvikling. De kan også forhindre hjertesygdomme og reducere risikoen for kræft.

ligesom kulhydrater har fedtstoffer fået meget dårlig omtale. Det er rigtigt, at spise et overskud af stegte fødevarer og andre “fede” fødevarer fører til vægtøgning. Fedt har dog vigtige funktioner. Fedtstoffer tjener som langsigtet energilagring. De giver også isolering til kroppen. Derfor bør” sunde ” umættede fedtstoffer i moderate mængder forbruges regelmæssigt.

phospholipider

phospholipider er den vigtigste bestanddel af plasmamembranen. Ligesom fedtstoffer er de sammensat af fedtsyrekæder bundet til en glycerol eller lignende rygrad. I stedet for tre fedtsyrer bundet er der imidlertid to fedtsyrer, og det tredje kulstof i glycerol-rygraden er bundet til en fosfatgruppe. Fosfatgruppen modificeres ved tilsætning af en alkohol.

et phospholipid har både hydrofobe og hydrofile regioner. Fedtsyrekæderne er hydrofobe og udelukker sig selv fra vand, mens fosfatet er hydrofilt og interagerer med vand.

celler er omgivet af en membran, som har et dobbeltlag af phospholipider. Fedtsyrerne i phospholipider vender indvendigt væk fra vand, mens fosfatgruppen kan vende mod enten det ydre miljø eller indersiden af cellen, som begge er vandige.

figur 4. A) et phospholipid er et molekyle med to fedtsyrer og en modificeret phosphatgruppe bundet til en glycerolrygrad. Fosfatet kan modificeres ved tilsætning af ladede eller polære kemiske grupper. To kemiske grupper, der kan modificere fosfat, cholin og serin, er vist her. Både cholin og serin binder til phosphatgruppen i positionen mærket R. (b) phospholipid-dobbeltlaget er hovedkomponenten i alle cellulære membraner. De hydrofile hovedgrupper af phospholipiderne står over for den vandige opløsning. De hydrofobe haler er sekvestreret midt i dobbeltlaget.

steroider og voks

I modsætning til de tidligere diskuterede fosfolipider og fedtstoffer har Steroider en ringstruktur. Selvom de ikke ligner andre lipider, er de grupperet med dem, fordi de også er hydrofobe. Alle steroider har fire, sammenkædede carbon ringe og flere af dem, ligesom kolesterol, har en kort hale.

kolesterol er et steroid. Kolesterol syntetiseres hovedsageligt i leveren og er forløberen for mange steroidhormoner, såsom testosteron og østradiol. Det er også forløberen for vitaminerne E og K. kolesterol er forløberen for galdesalte, som hjælper med nedbrydning af fedtstoffer og deres efterfølgende absorption af celler. Selvom kolesterol ofte tales om negativt, er det nødvendigt for kroppens korrekte funktion. Det er en nøglekomponent i plasmamembranerne i dyreceller.

voks består af en carbonhydridkæde med en alkohol (–OH) gruppe og en fedtsyre. Eksempler på dyrevoks omfatter bivoks og lanolin. Planter har også voks, såsom belægningen på deres blade, der hjælper med at forhindre dem i at tørre ud.

figur 5. Steroider såsom kolesterol og cortisol er sammensat af fire smeltede carbonhydridringe

Tjek din forståelse

Besvar nedenstående spørgsmål for at se, hvor godt du forstår emnerne i det foregående afsnit. Denne korte test tæller ikke med i din karakter i klassen, og du kan genoptage den et ubegrænset antal gange.

brug denne test til at kontrollere din forståelse og beslutte, om du vil (1) studere det foregående afsnit yderligere eller (2) gå videre til næste afsnit.