Lipidele sunt chimic esteri ai acizilor carboxilici superiori și alcoolilor. Moleculele lor sunt relativ sărace în oxigen. Lipidele formează un grup foarte divers de substanțe, a căror proprietate comună este solubilitatea lor în solvenți organici, dar numai solubilitatea parțială, resp. insolubilitate completă în apă. Au un punct de topire relativ scăzut.
Importanța lipidelor este extrem de mare atât pentru animale, cât și pentru plante. Lipidele sunt necesare:
- pentru construcția structurilor și țesuturilor celulare
- sunt o sursă de energie pentru corp
- protejează corpul de pierderile de căldură și de deteriorarea mecanică
- participă la construirea celulelor nervoase și învelesc fibrele nervoase
- creați un mediu în care substanțele solubile sunt altfel insolubile în apă (unele vitamine, hormoni, medicamente, coloranți)
Legătura de distribuție a lipidelor
Lipidele pot fi clasificate după mai multe criterii. După origine, împărțim lipidele:
- animal
- vegetal
În funcție de consistență și conținutul de acizi grași:
- solid
- lichid
Conform compoziției chimice a lipidelor în sine, am întâlnit mai multe divizii. Pe baza unei comparații a mai multor surse, am decis să fac propria mea clasificare a lipidelor:
- acizi grași - acizi carboxilici superiori, în funcție de numărul de duble legături:
- acizi grași saturați - conțin doar legături simple în moleculă
- acizi grași nesaturați - conțin 1 sau mai multe legături duble în moleculă
- lipide simple - esteri ai acizilor grași superiori și alcoolului:
- grăsimi și uleiuri - esteri ai acizilor grași superiori și alcool trihidric glicerol
- ceruri - esteri ai acizilor grași superiori și ai alcoolului monohidric cu lanț lung
- lipide compuse - există un fragment non-lipidic în moleculă, de ex.
- fosfolipide - conțin un reziduu de acid H3PO4 în moleculă
- glicolipide - conțin un carbohidrat în moleculă
- lipide izoprenoide - lipide derivate din izopren:
- terpene și steroizi
- carotenoizi
Acizii grași se leagă
Acizii grași nu sunt raportați în literatură ca un grup separat de lipide. Acest lucru se poate datora faptului că acizii grași liberi sunt rare în natură. Prin urmare, ele apar mai degrabă sub formă esterificată decât în principalele componente ale diferitelor lipide.
Din punct de vedere chimic, acizii grași sunt acizi carboxilici cu lanț lung și, prin urmare, se mai numesc acizi carboxilici superiori. Mai mult de jumătate din acizii grași de origine animală și vegetală sunt nesaturați (conțin o legătură dublă), în timp ce sunt preponderent polinesaturați (2 sau mai multe legături duble, așa-numiții acizi grași polinesaturați). Acizii grași cu 20 de atomi de carbon, precum și acizii grași cu legături triple sunt foarte rare. Prin creșterea gradului de nesaturare, i. prin adăugarea de legături nesaturate în lanț, punctul de topire al acizilor grași scade. Acizii grași, care sunt formați de bacterii, conțin, de asemenea, mai des lanțuri ciclice (de exemplu, ciclopropan).
| ## C: ## = | denumirea comună | structura | punctul de topire (° C) |
| Acizi grași saturați | |||
| 12: 0 | lauric | CH3 (CH2) 10COOH | 44.2 |
| 14: 0 | miristică | CH3 (CH2) 12COOH | 52.0 |
| 16: 0 | palmitic | CH3 (CH2) 14COOH | 63.1 |
| 18: 0 | stearic | CH3 (CH2) 16COOH | 69.6 |
| 20: 0 | arahidic | CH3 (CH2) 18COOH | 74.4 |
| 22: 0 | behenová | CH3 (CH2) 20COOH | 81,0 |
| 24: 0 | lignocer | CH3 (CH2) 22COOH | 84.2 |
| Acizi grași nesaturați | |||
| 16: 1 | palmitoleum | CH3 (CH2) 5CH = CH (CH2) 7COOH | -0,5 |
| 18: 1 | ulei | CH3 (CH2) 7CH = CH (CH2) 7COOH | 13.4 |
| 18: 2 | linoleum | CH3 (CH2) 4 (CH = CHCH2) 2 (CH2) 6COOH | -9.0 |
| 18: 3 | linolenic | CH3CH2 (CH = CHCH2) 3 (CH2) 6COOH | -17.0 |
| 20: 4 | arahidonic | CH3 (CH2) 4 (CH = CHCH2) 4 (CH2) 2COOH | -49.5 |
| 24: 1 | agitat | CH3 (CH2) 7CH = CH (CH2) 13COOH | 39.0 |
Prima coloană indică raportul dintre numărul de atomi de carbon (C) și numărul de legături duble (=) din molecula de acid gras, care este direct legată de punctul său de topire - cu cât sunt mai multe legături duble și cu cât lanțul este mai scurt, cu atât este mai mică punctul de topire.
Lipidele simple reprezintă esteri ai acizilor grași superiori cu alcool. Îi împărțim în funcție de tipul de alcool:
- acilgliceroli (grăsimi și uleiuri)
- ceruri
Alcoolul este cea mai frecventă lipidă glicerol (C3), alcool cetilic (C16), sfingozină (C18), a alcool melisilal (C30).
Legătura dintre grăsimi și uleiuri
Sunt esteri ai acizilor carboxilici superiori, care au în molecula lor alcoolul propanetriol, adică glicerol. Este un alcool trihidric, astfel încât una, două sau chiar toate cele trei grupări hidroxil pot fi esterificate. În consecință, cunoaștem acilglicerolii:
Dacă toate reziduurile de acid carboxilic -R sunt aceleași, este acilgliceroli simpli. În cazul în care reziduurile grupelor carboxil -R nu sunt aceleași, vorbim despre acilgliceroli amestecați.
Grăsimile sunt solide, deoarece acizii grași nu conțin (sau foarte puțin) legături duble. Cu cât conținutul de legături duble în reziduurile de acizi grași este mai mare, cu atât este mai scăzut punctul de topire și atunci acestea sunt uleiuri lichide. Aceasta este, de asemenea, diferența de bază între grăsimi și uleiuri, care se bazează în principal pe consistența acestor substanțe.
Dezavantajul acizilor carboxilici nesaturați este că în aer legăturile duble sunt oxidate de oxigen, lanțurile lungi sunt clivate în aldehide inferioare și cetone mirositoare. Noi numim acest proces îngălbenirea sau îmbătrânirea lipidelor. O protecție eficientă împotriva îmbătrânirii este rigidizarea grăsimilor. Prin saturarea legăturilor duble cu hidrogen (hidrogenare catalitică), uleiurile devin solide - grăsimi, dar valoarea lor biologică originală pentru organismul nostru se pierde.
Prin hidroliza grăsimilor, putem realiza descompunerea moleculei lipidice în componente individuale, i. glicerol și acizi grași. Când lipidele sunt hidrolizate de NaOH sau KOH, pe lângă glicerol se formează o sare de acid carboxilic. Sarea rezultată este de fapt săpun, și de aceea se mai numește această hidroliză saponificare. Prin hidroliza cu NaOH obținem așa-numitul. săpun uscat de sodiu, adecvat pentru producerea de agenți de curățare și spălare, utilizarea KOH va fi produsul hidrolizei unui săpun lubrifiant de potasiu, care poate fi utilizat pentru producerea de dezinfectanți.
Legătură ceruri
Cearele au alcooli monohidrici esterificați cu un lanț de carbon mai lung în molecule, de ex. alcool cetilic (C16), alcool stearilic (C18), alcool miricilic (C22).
Cearele sunt cunoscute în primul rând din regnul plantelor, se găsesc pe suprafața frunzelor și fructelor și protejează eficient organismul plantei de eliberarea neregulată a apei și, astfel, de uscare. Cearele animale produc de ex. păsările de apă, care le folosesc împotriva udării penelor de către apă, insectele protejează cerurile de uscare.
Este de importanță economică pentru oameni ceară de albine, pe care albinele le folosesc la fabricarea fagurilor și lanolină, care se face din lână de oaie. Physeter catodon are un fluid gălbui în cavitatea craniană și cavitățile de-a lungul coloanei vertebrale, care conține ceară spermaceae (cetaceum, spermacet). Este utilizat pe scară largă în medicină și industria cosmetică, dar și în producția de lumânări. Ceară animală mosc, care se găsește în sacii de grăsime ai bouului de mosc nordic (Ovibos moschatus), este utilizat la fabricarea parfumurilor.
Legătura lipidelor compuse
În molecula lipidelor complexe, pe lângă reziduurile de alcool și acidul carboxilic mai mare, există și alte componente conform cărora distingem lipidele complexe, de exemplu:
- fosfolipide de asemenea, conțin acid trihidrogenfosforic legat de esteri în moleculă,
- glicolipide au și o componentă carbohidrată în moleculă, cel mai adesea glucoză sau galactoză.
Legătura fosfolipidelor
Fosfolipidele (fosfatide, glicerofosfolipide) sunt compuse din glicerol-3-fosfat, care se află pe atomii de carbon C1 și C2 esterificat cu acizi grași. Fosfolipidele sunt principalele componente lipidice ale biomembranelor, motiv pentru care ne referim la acestea ca fiind lipide membranare. Moleculele lor sunt amfifilic, adică că au nepolar (hidrofob) (Carbon C1 și C2 cu acizi grași esterificați) a parte polară (hidrofilă) (reziduu de acid trihidrogenfosforic și alte componente, de exemplu serină, etanolamină, colină etc. - în Fig. R).
Lanțurile nepolare ale acizilor grași sunt orientate una față de cealaltă, iar părțile polare ale fosfolipidelor se confruntă cu mediul apos. La o anumită concentrație critică de fosfolipide în mediul acvatic, se formează formațiuni sferice (sferice), care se numesc mic. Micelele sunt formațiuni cu un singur strat. Cu toate acestea, natura amfiphilică a fosfolipidelor poate determina și formarea lor membrane fosfolipidice cu două straturi, care poate fi închis și creat lipozom. Lipozomul cuprinde faza apoasă din interior. Lipozomii au fost probabil precursorii structurilor celulare primitive.
Membrana bistratificată a lipozomului nu permite penetrarea spontană a compușilor polari. Pe de altă parte, lipozomii se pot fuziona între ei prin unirea membranelor și fuzionarea conținutului lor intern. Lipozomii se pot fuziona, de asemenea, în mod natural cu biomembranele, astfel încât pot fi folosiți pentru a introduce medicamente în celule care, datorită compoziției lor chimice, nu pot traversa în alt mod membrana celulară.
Printre cele mai tipice și răspândite fosfolipide se numără lecitine (fosfatidilcoline), care au un site A-bonded colină. Acestea apar în celulele roșii din sânge, glandele suprarenale, ficatul, multe dintre ele în gălbenușul de ou, țesutul cerebral, măduva spinării, mușchiul inimii. Etanolamină în loc de colină au în moleculă kefalin, al doilea cel mai abundent fosfolipide. Inozitol-3-fosfat (IP3) A diacilglicerol (DAG) sunt al doilea mesager în unele căi de semnalizare. Sunt derivate prin fisiune fosfatidilinozitol-1,4,5-trifosfat (PIP3).
Există cantități extrem de mari de lipide complexe (sfingofosfatide, cerebrozide, gangliozide, sulfatide), iar descrierea lor este în prezent dincolo de scopul acestui articol.
Lipidele izoprenoide se leagă
Terpenele și steroizii se leagă
Terpenele sunt în principal substanțe de origine vegetală, care sunt importante pentru plante de ex. ca polenizatori de momeli, pentru că sunt colorate și parfumate. Steroizii (steroli) sunt structuri moleculare tipice ale animalelor și oamenilor, dar unele se găsesc și în ciuperci (ergosterol) și plante (stigmasterol). Steroizii includ multe substanțe active fiziologic: colesterol, calciferoli (vitamina D), hormoni steroizi, acizi biliari, secreții toxice și altele.
Calciferoli (vitamine D) Steroizii sunt importanți, în special pentru metabolismul mineralelor din organism. Hormoni steroizi ele reprezintă semnale importante de substanță ale mecanismelor de reglare hormonală ale organismului. Acizi biliari sunt substanțe importante care afectează metabolismul grăsimilor. Sunt excretate în bila pe care o provoacă emulsifiere a grăsimilor, adică descompunerea particulelor mari de grăsime în picături mai mici, mai ușor digerabile. Unele substanțe toxice ale plantelor (pieptarului) și animalelor (broasca) sunt, de asemenea, de natură steroidă.
Legătură colesterol
Colesterolul este un sterol animal tipic care apare în toate celulele și fluidele. A fost izolat pentru prima dată în ultimul an 1784 de calculi biliari, de atunci au fost acordate 17 premii Nobel în legătură cu studiile sale.
Colesterolul este un compus insolubil în apă. Molecula sa este amfifilică, partea nepolară este „coada” unui lanț lung de carbon, un caracter polar slab are o grupare OH situată la capătul opus al moleculei. Ciclurile condensate conferă moleculelor de colesterol mai multă rezistență decât alte lipide ale membranei.
Există două surse de colesterol în corpul uman: 1. extern (exogen), derivat din alimente și 2. intern (endogen), sintetizat predominant de celulele hepatice. Deoarece colesterolul este insolubil în apă (și, prin urmare, în sânge), transmiterea acestuia este legată de complexe lipoproteice, care sunt un fel de vezicule rotunde în interiorul cărora se află moleculele de colesterol. Și aici întâlnim fenomenul colesterolului „bun” și „rău”.
Colesterolul, care se deplasează de la ficat la țesuturile țintă prin fluxul sanguin, este legat de. LDL particule de lipoproteine cu densitate scăzută, în timp ce transferul invers al colesterolului (de la țesuturi la ficat) este asigurat prin HDL lipoproteină de densitate mare. Excesul de colesterol este excretat din organism sub formă de acizi biliari, împiedicând astfel corpul să acumuleze excesul de colesterol. Cu un aport ridicat pe termen lung de colesterol exogen (alimente grase etc.) există un exces de particule LDL, care se acumulează în fluxul sanguin și pot provoca îngustarea (arterioscleroza) și blocarea ulterioară a vaselor de sânge, în special în creier sau inimă - infarct. Colesterolul suportat de LDL este, prin urmare, numit „rău”, în timp ce colesterolul suportat de HDL este numit „bun”, deoarece rolul particulelor HDL este de a prelua excesul de colesterol din sânge și de a-l transporta în ficat pentru procesare.
Pe lângă faptul că este o componentă esențială a membranelor celulare căreia îi conferă o consistență adecvată, colesterolul este, de asemenea, necesar pentru buna funcționare a celulelor fagocitare producătoare de imunitate. Fără colesterol, celulele roșii din sânge se solidifică și își pierd funcția, activitatea inimii scade, oasele se înmoaie și sensibilitatea la inflamație crește. Excesul de colesterol are ca rezultat îngustarea critică menționată mai sus a vaselor de sânge și există riscul de infarct (dacă raportul LDL: HDL este mai mare de 3,5).
Legătură carotenoidă
Carotenoizii se formează în plante și microorganisme sub formă de coloranți galbeni, portocalii, roșii sau purpurii, care sunt ușor solubili în lipide. La animale și oameni, aceste substanțe sunt transformate în compuși diferiți și importanți din punct de vedere fiziologic, de ex. β-caroten este un precursor al vitaminei A.
Dovezi ale legăturii lipidice
Lipidele pot fi detectate prin colorant Sudan III, care este liposolubil. Absorbția la grăsime are ca rezultat o reacție de culoare. În detectarea lipidelor compuse de tip lecitină, se poate utiliza faptul că moleculele acestor lipide conțin un capăt hidrofil și unul hidrofob. Ca rezultat, există o absorbție constantă de apă care înconjoară capătul hidrofil și astfel molecula lipidică crește într-o singură direcție. Formațiunile goale rezultate sunt numite figuri de mielină. Acest fenomen poate fi observat la microscop fără modificări speciale ale preparatului. Colesterolul poate fi detectat într-o probă prin reacții de culoare folosind acid sulfuric (inel roșu) - Reacția lui Salkovsky, sau poate fi utilizată anhidridă acetică cu acid sulfuric, care are ca rezultat o colorare albastru-verzuie a soluției. Cantitativ, lipidele (cantitatea lor) pot fi determinate prin extracție cu un solvent organic.