LIPIDI: ZNAČILNOSTI, PRIMERI, FUNKCIJE, RAZVRSTITEV - BIOLOGIJA - 2026

V lipidi so skupina heterogenih makromolekul vključno maščob, olj, sterolov, voske ipd, ki delijo lastnosti, da so delno v vodi netopen (hidrofobni) in dokaj topen v nepolarnih topilih, kot med drugim eter, benzen, aceton, kloroform.

Prej so vse spojine, netopne v vodi in topne v organskih topilih, veljale za lipide. Vendar imajo danes številne druge spojine, ki niso lipidi, te lastnosti, nekatere od njih so terpeni, nekateri vitamini in karotenoidi.

Lipidi so temeljni sestavni deli celičnih membran in zato tudi plazemske membrane (Vir: Jpablo cad / CC BY (https://creativecommons.org/licenses/by/3.0), prek Wikimedia Commons)

Beseda "lipid" izhaja iz grške besede "lipos", kar pomeni maščoba. Nekateri avtorji kot lipide štejejo samo tiste molekule, ki so produkti ali derivati ​​maščobnih kislin, vključno z glavnimi vsemi spojinami, ki jih uvrščamo med olja in maščobe.

Lipidne spojine so prisotne v vseh živih bitjih na zemlji, celo nekateri virusi imajo te molekule v svoji kapsidi.

Menijo, da so bili lipidi del prvih ogljikovih spojin, ki so nastale med nastankom življenja in so temeljne molekule za "kompleksizacijo" življenja.

Trenutno je v skupini lipidov znanih veliko različnih spojin, od katerih ima vsak različne funkcije in lastnosti.

Ti so razvrščeni glede na skupino nadomestkov, ki sestavlja njegovo okostje (in sam skelet) in tudi glede na njegove funkcije (strukturne, skladiščne, signalne, zaščitne itd.).

Splošne značilnosti lipidov

Veriga ogljikovih atomov vezana na vodikove atome

Večina lipidov ima kot osrednjo strukturo verigo ogljikovih atomov, povezano z atomi vodika, kar je znano kot "maščobna kislina"

Če so vsi ogljikovi atomi maščobne kisline nasičeni z vodikovimi atomi, se reče, da je "nasičena maščobna kislina."

Če sta nasprotno dva ali več atomov ogljika v isti verigi združeni skozi dvojno ali trojno vez, naj bi bila maščobna kislina "nenasičena", saj je z dehidrogenacijo izgubila 2 ali več ogljikovih atomov. vodik.

Visoko tališče

Lipidi imajo visoko molekulsko maso, kar jim daje visoko tališče

Tališče lipidov je večje pri lipidih, ki vsebujejo več ogljikovih atomov. Toda ta tališče se zmanjša, ko imajo lipidi maščobne kisline z nenasičenimi verigami ogljikovodikov.

So amfipatične molekule

Vsi lipidi imajo polarni ali hidrofilni del in drug apolarni ali hidrofobni del, ki ga predstavljajo alifatske verige maščobnih kislin, ki jih sestavljajo.

Večina molekul lipidov se med seboj povezuje z vezanjem vodika in van der Waalsovo interakcijo med njihovimi ogljikovodičnimi verigami.

Imajo dobro odpornost na mehanski stres

Veze, ki nastanejo med atomoma ogljika in vodika, dajejo lipidom določeno fizično odpornost na mehanske obremenitve. Poleg tega je lipidna združba delno netopna v vodi težko razgraditi v vodnem mediju.

Funkcije lipidov

Lipidi imajo zelo raznolike biološke funkcije, tako raznolike kot veliko število kemičnih struktur, ki jih najdemo v tej skupini.

Energičen

Lipidi so pri večini vretenčarjev in mnogih nevretenčarjih glavna oblika shranjevanja energije in prenosa maščobnih kislin znotraj celic.

Pri vretenčarjih se lipidi, absorbirani s hrano, shranijo v maščobnem tkivu v obliki maščobnih kislin in tam služijo kot toplotno izolacijska snov za organe in podkožje.

Maščobne kisline so specializirani lipidi za shranjevanje energije v živih organizmih, saj njihova oksidacija sprošča velike količine energije v obliki ATP. To se izvede s postopkom, imenovanim "β-oksidacija maščobnih kislin", ki ga izvajajo skoraj vse celice živih organizmov.

Strukturni

Fosfolipidi in steroli so bistveni sestavni deli bioloških membran celic in njihovih organelov (v evkariontskih celicah).

Številne majhne molekule lipidov na površini membran služijo kot pigmenti za absorpcijo svetlobe, druge pa služijo kot sidrišče, da se nekateri membranski proteini pritrdijo na površino.

Encimatsko

Številni lipidi so kofaktorji v encimski katalizi ali delujejo kot elektronski prenašalci v elektrokemijskih gradientih.

Drugi sodelujejo pri hitrem razmnoževanju valov depolarizacije po telesu živali, kar je seveda povezano s specializiranimi živčnimi celicami.

Razvrstitev lipidov

Lipide lahko razvrstimo v štiri velike skupine: maščobe in olja, fosfolipidi, voski, steroli ter terpeni in eikosanoidi.

Maščobe in olja

V to skupino spadajo maščobne kisline, ki so ponavadi najpogostejši strukturni elementi za tvorbo bolj zapletenih lipidov, kot so na primer fosfolipidi in voski.

Maščobe so na splošno spojine, ki jih sestavljajo maščobne kisline, povezane z molekulo glicerola na vsakem od njegovih 3 ogljikovih atomov prek estrskih vezi, zato so splošno znane kot trigliceridi.

Fosfolipidi

Fosfolipidi so glavne sestavine celičnih membran. To so lipidi, sestavljeni iz hrbtenice glicerola ali sfingozina, na katere se esterificirajo dve molekuli maščobnih kislin, in fosfatna skupina, ki lahko reagira in se veže na različne alkoholne molekule.

Glede na okostje, na katerem so "zgrajeni" fosfolipidi, so lahko glicerofosfolipidi ali fosfoesfingolipidi.

Glicerolipidi ali fosfolipidi (vir: Yo / javna domena, prek Wikimedia Commons)

Obstaja še ena skupina lipidov, ki je podobna skupini fosfolipidov in znana kot skupina e sfingolipidov. To so lipidi, zgrajeni na hrbtenici sfingozina, na katero sta z amidnimi vezmi vezani dve maščobni kislini in ogljikov hidrat ali druga polarna spojina.

Voski

Cetil palmitat, značilen ester voska

Voski so lipidi, zgrajeni na dolgoverižnih alkoholih, esterificiranih v dolgoverižne maščobne kisline.

Delujejo pri prevleki površin rastlinskih in živalskih telesnih struktur in so na splošno v trdni obliki, zato naj bi bili popolnoma netopni v vodi ali vodnih raztopinah.

Steroli

Splošna struktura sterolov in njihovih derivatov. Vir: Cepljenje

So veliki lipidi, sestavljeni iz 4 cikličnih enot ogljikovodika in niso iz ravnoverižnih maščobnih kislin. Nekateri imajo funkcionalno skupino -OH, zato spadajo pod razvrstitev alkoholov. Zelo pomemben je holesterol in njegovi derivati.

Terpeni in eikosanoidi

Kemična zgradba mirterna, monoterpena (Vir: Jan Herold, Leyo / Javna domena, prek Wikimedia Commons

Še dve vrsti lipidov sta terpeni in eikosanoidi. Terpeni, za razliko od pogostejših lipidov, niso sestavljeni iz maščobnih kislin, temveč iz ponavljajočih se enot 5 ogljikovih atomov, znanih kot "izoprenske enote".

Njegova razvrstitev v skupino lipidov ima veliko povezave z njegovim hidrofobnim značajem in netopnostjo v vodi ali polarnih topilih.

Eikosanoidi pa so lipidi, ki nastanejo zaradi presnove nekaterih maščobnih kislin in so predhodniki pomembnih hormonov za človeka in druge sesalce, na primer prostaglandine.

Primeri lipidov

Kot je bilo komentirano, je v naravi velika raznolikost spojin z lipidnimi lastnostmi, zato bomo v nadaljevanju navedli le nekaj najpomembnejših primerov.

Palmitinska kislina

Je dolgoverižna nasičena maščobna kislina (16 atomov ogljika). Je glavna rezervna snov vretenčarjev in se endogene tvori z lipogenezo.

Ta maščobna kislina služi kot osnovna molekula za sintezo drugih spojin. Poleg tega oksidacija samo 1 mola te spojine ustvari približno 2,59 molov ATP, kar predstavlja veliko oskrbo z vretenčarji, zlasti v nasprotju z oksidacijo ogljikovih hidratov in beljakovin.

Holesterol

Kemična zgradba holesterola (Vir: Guillem d'Occam. Modificiral Alejandro Porto. / CC BY-SA (https://creativecommons.org/licenses/by-sa/3.0) prek Wikimedia Commons)

Gre za lipid, ki spada v skupino sterolov in se nahaja v celični membrani skoraj vseh celic. Prisotnost teh molekul v plazemski membrani je bistvena za uravnavanje njegove togosti, ukrivljenosti in prožnosti.

Ima osrednje okostje s 27 atomi ogljika. Vendar je molekula sestavljena iz aromatičnih obročev, kar ji daje veliko večjo trdoto, odpornost in togost v primerjavi z drugimi lipidi. Ta lipid je predhodnik številnih živalskih hormonov.

Pri ljudeh je holesterol ključen za sintezo testosterona in drugih zelo pomembnih spolnih hormonov.

Fosfatidilholin

Spada v skupino fosfolipidov in je prisoten v plazemski membrani praktično vseh celic. Običajno ima verigo palmitinske kisline in se sintetizira predvsem v jetrih vretenčarjev.

Ta spojina je bistvena za sintezo holesterola in za značilno prožnost celic. Številne beljakovine, ki se vežejo na celično membrano, se natančno držijo polarne glave tega lipida.

Sfingomijelin

Struktura sfingomijelina (Vir: Jag123 v angleški Wikipediji, prek Wikimedia Commons)

Najdemo ga v celični membrani vseh organizmov in številne študije so se osredotočile na njegovo delovanje in strukturo, saj je tudi del mielinskega ovoja, ki pokriva aksone nevronov pri živalih.

Sfingomijelin spada v skupino sfingolipidov in pri ljudeh je to najbolj obširen sfingolipid v celotnem telesu. Zanj je značilna hrbtenica sfingozina, ki je z amidno vezjo povezana s polarno skupino, običajno fosfatidiletanolaminom.

Steroidi

Osnovna struktura steroida (Vir: Hati na nemški Wikipediji / javni domeni, prek Wikimedia Commons)

Drugi primer lipidov so steroidi. Naravni steroidi so prisotni v telesu in lahko vključujejo holesterol, ki je najpogostejši tip, estrogen, testosteron, žolčne soli, ki jih najdemo v črevesnem žolču, in kortizol, kemikalijo, ki jo izloča telo.

Estrogen

Tako imenovani ženski hormon je lipid; proizvajajo ga predvsem jajčniki in je odgovoren za vzdrževanje ženskih sekundarnih spolnih značilnosti.

Testosteron

Tako imenovani moški hormon je lipid; proizvajajo jo predvsem testisi in je odgovoren za vzdrževanje moških sekundarnih spolnih značilnosti.

Vitamini

Vodotopni vitamini so lipidi; večina jih je shranjenih v jetrih ali v drugih organih telesa. Na primer:

• Vitamin A, ki je pomemben za imunsko delovanje, vid in razmnoževanje. Najdemo ga v barvnem sadju in zelenjavi, polnomastnem mleku in jetrih.
• Vitamin D, ki se uporablja za izboljšanje absorpcije kalcija, cinka, fosfata, železa in magnezija v črevesju. Lahko ga dobimo iz določenih živil in pri izpostavljenosti sončni svetlobi.
• Vitamin E ščiti srce in pomaga telesu, da se zaščiti pred prostimi radikali; zato pomaga ohranjati zdrave celice. Najdemo ga v rastlinskih oljih, semenih in oreščkih.
• Vitamin K omogoča strjevanje krvi in ​​lahko pomaga pri izgradnji trdnosti kosti pri starejših. Najdemo ga v špinači, ohrovtu, solati, peteršilju, brstičnem ohrovtu, brokoliju, zelju, jetrih, mesu, jajcih, žitih in ribah.

Pomen za živa bitja

Lipidi so del biomolekul, ki so nujne za življenje, saj se brez njihovega razvoja ne bi razvilo življenje, kot vemo, saj je obstoj lipidnih membran mogoč le zahvaljujoč tem snovem.

Lipidi so, kot je bilo že omenjeno, vključeni v skoraj vse znane fiziološke procese, od zaščite celice pred virusno okužbo do proizvodnje in shranjevanja energije.

Delujejo tudi kot izolatorji, tako da se električni dražljaji učinkovito prenašajo med živčnimi celicami, zato je kopičenje lipidov v telesu nekaterih živali pomembno za shranjevanje energije in zaščito pred nizkimi temperaturami ali mehanskimi obremenitvami.

Reference

1. Brady, S. (2011). Osnovna nevrokemija: načela molekularne, celične in medicinske nevrobiologije. Akademski tisk.
2. Ha, CE, & Bhagavan, NV (2011). Osnove medicinske biokemije: s kliničnimi primeri. Akademski tisk.
3. Litwack, G. (2017). Človeška biokemija. Akademski tisk.
4. Nelson, D., & Cox, M. Lehninger. (2000). Načela biokemije, 3.
5. Sargent, JR, Tocher, DR, & Bell, JG (2003). Lipidi. V prehrani rib (str. 181–257). Akademski tisk.