mit fogsz tanulni csinálni: illusztrálja a különböző típusú lipidek és kapcsolódnak a szerkezet szerepüket a biológiai rendszerek

zsírok és olajok valószínűleg az a fajta lipid, hogy te leginkább ismerik a mindennapi életben. A zsír szó általában negatív képet hoz fel a fejünkben. A diétákban azt tanácsoljuk, hogy távol maradjunk a zsíros ételektől. Testünk azonban némi zsírt igényel a túlélés érdekében. Vannak más lipidek is, amelyek nélkülözhetetlenek az emberi élethez, beleértve a foszfolipideket, szteroidokat és viaszokat.

bár bármilyen anyag feleslege problémát jelenthet, ezek a lipidek alapvető szerepet játszanak az élőlényekben.

ebben az eredményben a lipidekről és a testünkben tervezett szerepről fogunk beszélni.

1.ábra. Hidrofób lipidek a vízi emlősök szőrzetében, mint például ez a folyami vidra, megvédik őket az elemektől. (hitel: Ken Bosma)

a lipidek olyan vegyületek változatos csoportját tartalmazzák, amelyek nagyrészt nem poláris jellegűek. Ennek oka az, hogy szénhidrogének, amelyek többnyire nem poláris szén–szén vagy szén–hidrogén kötéseket tartalmaznak. A nem poláris molekulák hidrofób (“vízfélő”), vagy vízben oldhatatlanok. A lipidek számos különböző funkciót látnak el egy cellában. A sejtek hosszú távú felhasználásra energiát tárolnak zsírok formájában. A lipidek a növények és állatok környezetéből is szigetelést biztosítanak (1.ábra). Segítenek például abban, hogy a vízi madarak és az emlősök szárazon maradjanak, amikor a vízlepergető hidrofób természetük miatt védőréteget képeznek a szőr vagy a toll felett. A lipidek számos hormon építőkövei is, amelyek az összes sejtmembrán fontos alkotóelemei. A lipidek közé tartoznak a zsírok, olajok, viaszok, foszfolipidek és szteroidok.

zsírok és olajok

egy zsírmolekula, mint például a triglicerid, két fő összetevőből áll: glicerinből és zsírsavakból. A glicerin egy szerves vegyület, három szénatommal, öt hidrogénatommal és három hidroxil (- OH) csoporttal. A zsírsavak hosszú szénhidrogénlánccal rendelkeznek, amelyhez savas karboxilcsoport kapcsolódik, innen a “zsírsav” név.”A zsírsavban lévő karbonok száma 4-től 36-ig terjedhet; a leggyakoribbak azok, amelyek 12-18 karbont tartalmaznak. Egy zsírmolekulában a glicerin molekula Oh –csoportjában lévő három oxigénatom mindegyikéhez kovalens kötéssel zsírsav kapcsolódik (2.ábra).

2.ábra. A lipidek közé tartoznak a zsírok, mint például a trigliceridek, amelyek zsírsavakból, glicerinből, foszfolipidekből és szteroidokból állnak.

e kovalens kötés kialakulása során három vízmolekula szabadul fel. A zsírban lévő három zsírsav hasonló vagy eltérő lehet. Ezeket a zsírokat triglicerideknek is nevezik, mivel három zsírsavuk van. Egyes zsírsavak közös nevekkel rendelkeznek, amelyek meghatározzák eredetüket. Például a palmitinsav, egy telített zsírsav, a pálmafából származik. Az arachidinsav az Arachis hypogaea-ból származik, a földimogyoró tudományos neve.

a zsírsavak telítettek vagy telítetlenek lehetnek. A zsírsavláncban, ha a szénhidrogénláncban csak egyetlen kötés van a szomszédos karbonok között, a zsírsav telített. A telített zsírsavak hidrogénnel telítettek; más szóval a szénvázhoz kapcsolódó hidrogénatomok száma maximalizálódik.

Ha a szénhidrogénlánc kettős kötést tartalmaz, a zsírsav telítetlen zsírsav.

a legtöbb telítetlen zsír szobahőmérsékleten folyékony, olajnak nevezik. Ha van egy kettős kötés a molekulában, akkor azt egyszeresen telítetlen zsírnak (például olívaolajnak) nevezik, és ha egynél több kettős kötés van, akkor többszörösen telítetlen zsírnak (például repceolajnak) nevezik.

a telített zsírok általában szorosan csomagolva vannak, szobahőmérsékleten szilárdak. A húsban található sztearinsavval és palmitinsavval rendelkező állati zsírok, valamint a vajban található vajban lévő vajas vajzsír példák a telített zsírokra. Az emlősök zsírokat tárolnak az adipocitáknak nevezett speciális sejtekben, ahol a zsírgömbök a legtöbb sejtet foglalják el. A növényekben a zsírt vagy az olajat magokban tárolják, és az embrionális fejlődés során energiaforrásként használják.

a telítetlen zsírok vagy olajok általában növényi eredetűek, telítetlen zsírsavakat tartalmaznak. A kettős kötés olyan hajlítást vagy “törést” okoz,amely megakadályozza a zsírsavak szoros csomagolását, szobahőmérsékleten tartva őket. Az olívaolaj, a kukoricaolaj, a repceolaj és a tőkehalmájolaj a telítetlen zsírok példái. A telítetlen zsírok javítják a vér koleszterinszintjét, míg a telített zsírok hozzájárulnak az artériák plakkképződéséhez, ami növeli a szívroham kockázatát.

margarin, bizonyos típusú mogyoróvaj, rövidítés példák a mesterségesen hidrogénezett transzzsírokra. A legújabb tanulmányok kimutatták, hogy a transzzsírok növekedése az emberi étrendben az alacsony sűrűségű lipoprotein (LDL) vagy a “rossz” koleszterin szintjének növekedéséhez vezethet, ami viszont plakk lerakódásához vezethet az artériákban, ami szívbetegséget eredményez. Számos gyorsétterem nemrégiben megszüntette a transzzsírok használatát, az amerikai élelmiszer-címkéknek pedig most fel kell sorolniuk transzzsírtartalmukat.Az élelmiszeriparban az olajokat mesterségesen hidrogénezik, hogy azok félig szilárdak legyenek, ami kevesebb károsodást és fokozott eltarthatóságot eredményez. Egyszerűen szólva, a hidrogéngázt olajokon keresztül buborékolják, hogy megszilárduljanak. Ezen hidrogénezési folyamat során a cisz-konformáció kettős kötései a szénhidrogénláncban kettős kötésekké alakíthatók át a transz-konformációban. Ez transz-zsírt képez egy cisz-zsírból. A kettős kötések orientációja befolyásolja a zsír kémiai tulajdonságait (3.ábra).

3. ábra. A hidrogénezési folyamat során megváltozik a kettős kötések körüli orientáció, így transz-zsír keletkezik a cisz-zsírból. Ez megváltoztatja a molekula kémiai tulajdonságait.

az esszenciális zsírsavak olyan zsírsavak, amelyek szükségesek, de nem szintetizálódnak az emberi szervezetben. Következésképpen ezeket ki kell egészíteni az étrenden keresztül. Az Omega – 3 zsírsavak ebbe a kategóriába tartoznak, és egyike az emberek számára ismert két esszenciális zsírsavnak (a másik az omega-6 zsírsavak). Ezek egyfajta többszörösen telítetlen zsírok, amelyeket omega-3 zsírsavaknak neveznek, mivel a zsírsav végétől származó harmadik szén kettős kötésben vesz részt.

a lazac, a pisztráng és a tonhal jó forrásai az omega-3 zsírsavaknak. Az Omega-3 zsírsavak fontosak az agy működésében, a normális növekedésben és fejlődésben. Megelőzhetik a szívbetegségeket és csökkenthetik a rák kockázatát is.

mint a szénhidrátok, a zsírok sok rossz nyilvánosságot kaptak. Igaz, hogy a túlzott sült ételek és más “zsíros” ételek fogyasztása súlygyarapodáshoz vezet. A zsíroknak azonban fontos funkciói vannak. A zsírok hosszú távú energiatárolóként szolgálnak. A test szigetelését is biztosítják. Ezért az” egészséges ” telítetlen zsírokat mérsékelt mennyiségben rendszeresen kell fogyasztani.

foszfolipidek

a foszfolipidek a plazmamembrán fő alkotóelemei. A zsírokhoz hasonlóan zsírsavláncokból állnak, amelyek glicerinhez vagy hasonló gerinchez kapcsolódnak. A mellékelt három zsírsav helyett azonban két zsírsav van, a glicerin gerincének harmadik szénje pedig egy foszfátcsoporthoz kötődik. A foszfátcsoportot alkohol hozzáadásával módosítják.

a foszfolipid mind hidrofób, mind hidrofil régiókkal rendelkezik. A zsírsavláncok hidrofób, és kizárják magukat a vízből, míg a foszfát hidrofil, és kölcsönhatásba lép a vízzel.

a sejteket egy membrán veszi körül, amely kétrétegű foszfolipidekkel rendelkezik. A foszfolipidek zsírsavai belülről, a víztől távol helyezkednek el, míg a foszfátcsoport a külső környezettel vagy a sejt belsejével szembesülhet, amelyek mindkettő vizes.

4.ábra. a) a foszfolipid egy molekula két zsírsavval és egy módosított foszfátcsoporttal, amely a glicerin gerincéhez kapcsolódik. A foszfát lehet módosítani hozzáadásával töltött vagy poláris kémiai csoportok. Itt két kémiai csoport látható, amelyek módosíthatják a foszfátot, a kolint és a szerint. Mind a kolin, mind a szerin az R (B) jelöléssel ellátott foszfátcsoporthoz kapcsolódik.a foszfolipid kétrétegű az összes sejtmembrán fő összetevője. A foszfolipidek hidrofil fejcsoportjai a vizes oldattal szembesülnek. A hidrofób farok a kétrétegű közepén helyezkedik el.

szteroidok és viaszok

a korábban tárgyalt foszfolipidekkel és zsírokkal ellentétben a szteroidoknak gyűrűs szerkezete van. Bár nem hasonlítanak más lipidekre, csoportosítják őket, mert hidrofób is. Minden szteroidnak négy, kapcsolt széngyűrűje van, közülük több, mint a koleszterin, rövid farokkal rendelkezik.

a koleszterin egy szteroid. A koleszterin elsősorban a májban szintetizálódik, és számos szteroid hormon, például a tesztoszteron és az ösztradiol előfutára. A koleszterin az epesók prekurzora, amely segít a zsírok lebontásában, valamint a sejtek későbbi felszívódásában. Bár a koleszterinről gyakran negatív értelemben beszélnek, szükséges a test megfelelő működéséhez. Ez az állati sejtek plazmamembránjainak kulcsfontosságú összetevője.

a viaszok alkohol (–OH) csoporttal és zsírsavval rendelkező szénhidrogénláncból állnak. Az állati viaszok példái közé tartozik a méhviasz és a lanolin. A növények viaszokkal is rendelkeznek, például a levelükön lévő bevonattal, amely megakadályozza a kiszáradást.

5. ábra. Szteroidok, mint például a koleszterin, valamint a kortizol, amely négy olvasztott szénhidrogén-gyűrűk

ellenőrizze megértését

válaszoljon az alábbi kérdésre(kérdésekre), hogy megtudja, mennyire érti az előző szakaszban tárgyalt témákat. Ez a rövid kvíz nem számít bele az osztályodba, és korlátlan számú alkalommal megismételheted.

használja ezt a kvízt, hogy ellenőrizze a megértését, majd eldöntse, hogy (1) tanulmányozza tovább az előző részt, vagy (2) lépjen tovább a következő szakaszra.