Lipidy (Čeština)

Definuje Lipidy

na Rozdíl od jiných molekuly skupin, lipidy nejsou definovány přítomností specifické strukturální vlastnosti. Lipidy jsou nerozpustné biomolekuly, definované celkovým nedostatkem polarity nezbytné pro rozpustnost ve vodních roztocích. V populární kultuře jsou tuky synonymem lipidů, což lipidům dává negativní roli ve stravě a zdraví. Lipidy však hrají zásadní roli v mnoha buněčných procesech, včetně ukládání energie, strukturální podpory, ochrany a komunikace., Mezi běžné lipidové skupiny patří vosky, steroidy, tuky a fosfolipidy.

jeden typ lipidového monomeru, mastná kyselina, se skládá z jedné karboxylové skupiny na konci lineárního uhlovodíku obsahujícího nejméně čtyři atomy uhlíku. Protože uhlovodíkové řetězce jsou nepolární, mastné kyseliny s dlouhými uhlovodíkovými řetězci jsou převážně hydrofobní (nerozpustné ve vodě), přestože mají jednu polární funkční skupinu. Na rozdíl od jiných biomolekulových skupin nejsou monomery mastných kyselin přímo spojeny v polymerních řetězcích., Reakce syntézy dehydratace v lipidech tvoří esterové spojení mezi karboxylovou skupinou mastné kyseliny a hydroxylovou skupinou alkoholového monomeru, jako je glycerol. Monomerní a polymerní struktury se velmi liší v závislosti na typu lipidu, a ne všechny lipidové skupiny obsahují mastné kyseliny.

mastné kyseliny mohou být nasycené nebo nenasycené. Stanovujeme úroveň nasycení identifikací typů kovalentních vazeb přítomných v uhlovodíkovém řetězci mastné kyseliny., Před zkoumáním uhlovodíkového řetězce mastné kyseliny nejprve identifikujte jednu dvojnou vazbu kyslíku na uhlík v karboxylové funkční skupině, která je přítomna ve všech mastných kyselinách a neovlivňuje saturaci. Pokud všechny uhlík-uhlík v uhlovodíkové řetězce jsou jednotlivé kovalentní vazby, mastná kyselina je nasycená tolik atomů vodíku, jak je to možné. Proto je mastná kyselina nasycená. Když je přítomna jedna nebo více dvojných vazeb mezi uhlíkem a uhlíkem, mastná kyselina není nasycena atomy vodíku a nazývá se nenasycená., Atomy uhlíku zapojené do každé dvojité vazby jsou spojeny s jedním méně atomem vodíku než atomy uhlíku zapojené do každé jednotlivé vazby. Jedná se o nenasycený stav, protože změna dvojité vazby na jednu vazbu by zvýšila počet atomů vodíku.

stupeň nasycení jednotlivých mastných kyselin v tuku nebo jiných lipidů polymeru ovlivňuje strukturu a funkci této molekuly. Zejména nasycené a nenasycené mastné kyseliny mají významné účinky na vzhled tuku v potravě, chuť, trávení a lidské zdraví.,

stejně jako mnoho biomolekul tvoří mastné kyseliny izomery, když je přítomna dvojitá vazba, protože dvojitá vazba uzamkne atomy kolem ní do pevné polohy. Specifické izomery přítomné v konkrétním lipidu mají významné účinky na strukturu a funkci lipidů v živých organismech. Téměř všechny živé organismy syntetizují a začleňují do svých lipidů cis-mastné kyseliny. Cis-mastné kyseliny jsou izomery, ve kterých pokračující uhlíkové řetězce na každém konci dvojité vazby čelí stejnému směru., Na cis-izomer je ohnutá nebo „zlomený,“ brání cis-mastné kyseliny z balení úzce spolupracovat.

Trans-mastné kyseliny jsou izomery často vytvářené během komerční produkce potravin. V trans-mastných kyselinách čelí pokračující uhlíkové řetězce opačným směrem kolem dvojité vazby. Trans-izomery jsou strukturně podobné nasyceným mastným kyselinám, protože uhlovodíkový řetězec neobsahuje “ zlom.“Nasycené i trans-mastné kyseliny se těsně spojují jako monomery a když jsou přítomny v tucích.,

Vosky are třída lipidy, které obsahují dva monomery, jeden mastné kyseliny vázané přes esterové vazby na jeden alkoholu (uhlovodíků obsahující hydroxylovou skupinu). Uhlovodíkový řetězec v alkoholovém monomeru vosků se liší od krátkého lineárního řetězce až po složité struktury uhlíkových kroužků. Vosky poskytují ochranné bariéry, které zabraňují ztrátě vody a chrání buňky. Vosky chrání semena a živiny uvnitř rostlinných plodů a pokrývají povrch listů rostlin a vytvářejí kůžičku, aby se zabránilo ztrátě vody., Včely syntetizují včelí voštiny pro skladování potravin a ochranu potomků. Vosky zabraňují dehydrataci z povrchu těla mnoha hmyzu a odpuzují vodu na povrchu ptačího peří a některých zvířecích kožešin.

steroidy jsou třída lipidů obsahujících čtyři tavené (přímo připojené) uhlíkové kroužky. Ačkoli steroidy mohou vázat na mastné kyseliny, steroidní molekuly neobsahují řetězec mastných kyselin a monomer steroidní biomolekuly je obtížné definovat., Steroidní kroužky obvykle obsahují jednu nebo několik malých funkčních skupin včetně hydroxylů, karbonylů nebo karboxylů. Cholesterol a další steroidy obsahující hydroxylovou skupinu se nazývají steroly. Cholesterol a související steroly jsou přítomny v membránách živočišných buněk a jsou prekurzory pro syntézu mnoha životně důležitých steroidů a jiných derivátů sterolů.

mnoho steroidů a jejich derivátů provádí životně důležité buněčné funkce. Steroidní hormony, jako je estrogen a testosteron, kontrolují reprodukční procesy a vývoj., Žlučové soli a vitamíny rozpustné v tucích jsou lipidy odvozené od cholesterolu a příbuzných molekul lipidů. Vědci modifikují steroidy v laboratořích a syntetizují léky, které fungují napodobováním přírodních sloučenin v lidském těle. Anabolické steroidy, specifická třída uměle vyráběných steroidních léků, stimulují růst svalů a zvyšují vývoj sekundárních pohlavních charakteristik., U jedinců s metabolickými chorobami mohou anabolické steroidy zlepšit zdraví obnovením normálních signálů, ale užívání anabolických steroidů jinak zdravými jedinci může být velmi škodlivé pro funkci vnitřních orgánů.

funkční skupiny lipidů

tato aktivita testuje vaši schopnost identifikovat funkční skupiny monomerů nalezených v lipidech.

tuky

na rozdíl od všeobecného přesvědčení nejsou všechny tuky špatné. Tuky hrají zásadní roli jako zásoby energie, izolace na ochranu životně důležitých orgánů a složek mnoha buněčných struktur., Na rozdíl od rostlin zvířata používají molekuly tuku jako dlouhodobé zásoby energie, protože struktura molekuly tuku poskytuje více energie na kovalentní vazbu, než poskytují sacharidy. U zvířat, kde je mobilita důležitá pro přežití, tuky umožňují více energie skladovat v menším prostoru a hmotnosti v těle.

tuky jsou třída lipidů obsahujících dva druhy monomerů, mastných kyselin a glycerolu. Glycerol je tři uhlíkové molekuly obsahující tři hydroxylové skupiny, jedna vázán na atom uhlíku., Syntéza dehydratace vytváří esterovou vazbu mezi karboxylovou skupinou mastných kyselin a hydroxylovou skupinou v glycerolu. Většina tuků jsou triglyceridy, obsahující mastnou kyselinu vázanou na každou ze tří hydroxylových skupin. Monoglyceridy a diglyceridy, obsahující jednu nebo dvě mastné kyseliny, respektive provést důležité buněčné role ale nejsou významnou složkou většiny živých organismů. Přestože je mnoho tuků a mastných kyselin syntetizováno přímo v buňkách, některé mastné kyseliny musí být získány dietním příjmem tuků a jsou potřebné pro správnou buněčnou funkci.,

chemické chování tuku závisí na složení mastných kyselin, kde se každý pramen může lišit délkou řetězce a úrovní nasycení. Nasycené mastné kyseliny jsou poměrně lineární a těsně se balí hydrofobními interakcemi. Triglyceridy obsahující tři nasycené mastné kyseliny se nazývají nasycené tuky. Úzké balení nasycených tuků podporuje stabilitu a způsobuje, že nasycené tuky vytvářejí pevné látky při pokojové teplotě.,

protože nenasycené cis-mastné kyseliny tvoří zalomené struktury, je zabráněno těsnému balení nenasycených tuků, pokud je v triglyceridu přítomna jedna nebo více CIS-mastných kyselin. Nenasycené tuky se ve stabilní konformaci snadno nespojují a jsou primárně tekuté při pokojové teplotě.

zdravotní účinky dietních tuků se liší v závislosti na úrovni nasycení mastných kyselin přítomných v tuku. Mononenasycený tuk obsahuje alespoň jednu mastnou kyselinu s jednou dvojnou vazbou mezi uhlíkem a uhlíkem. Více než jedna mastná kyselina v mononenasyceném tuku může obsahovat jednu dvojnou vazbu., Pokud však nějaká jednotlivá mastná kyselina obsahuje více než jednu dvojnou vazbu,celý tuk je definován jako polynenasycený. Mnoho polynenasycených tuků obsahuje více mastných kyselin s více než jednou dvojnou vazbou.

rostliny mají tendenci syntetizovat a ukládat energii v nenasycených tucích. V lidské stravě je většina potravinových tuků získaných z rostlinných zdrojů tekutá při pokojové teplotě a nazývají se oleje. Většina zvířat syntetizuje a ukládá energii do nasycených tuků. Potravinové tuky získané ze zvířat jsou obvykle pevné při pokojové teplotě, jako je máslo a sádlo., Na rozdíl od tuků produkovaných většinou zvířat jsou tuky získané z ryb primárně nenasycené.

minulé vědecké studie ukázaly, že diety s vysokým obsahem živočišného tuku zvyšují zdravotní rizika. V reakci na to výrobci potravin začali syntetizovat a prodávat modifikované rostlinné tuky nazývané hydrogenované tuky, které sdílejí podobnou strukturu a chuťové vlastnosti s nasycenými živočišnými tuky. Hydrogenované tuky se vytvářejí chemickým přidáním atomů vodíku do nenasycených tuků, dokud nejsou nasyceny., Během procesu, mnoho mastných kyselin nasycení a pak spontánně převést zpět na dvojitě lepené státu, ale v trans-izomer tvoří místo cis-izomer tvoří. Tuky obsahující trans-mastné kyseliny (trans-tuky) jsou také vytvářeny vystavením extrémnímu teplu, například když jsou oleje během hlubokého smažení přehřáté.

přestože je v živých buňkách syntetizováno několik trans-mastných kyselin, většina přirozeně se vyskytujících nenasycených mastných kyselin obsahuje dvojné vazby cis. Na rozdíl od cis-tuků se trans-tuky těsně spojují a vytvářejí pevné látky při pokojové teplotě., Protože trans-tuková struktura se v přírodě neobjevuje často, uměle vytvořené trans-tuky jsou pro člověka obtížné rozložit. Nedávné vědecké studie prokázaly, že strava s vysokým obsahem trans-tuků zvyšuje riziko srdečních onemocnění a další negativní zdravotní důsledky. Populární média tento problém zveřejnila a mnoho výrobců snížilo používání hydrogenovaných tuků v reakci na zdravotní obavy spotřebitelů.

budování a lámání tuků

můžete identifikovat reaktanty a produkty v syntéze triglyceridů a hydrolýze?,

identifying Food Fats

použijte tuto aktivitu k identifikaci úrovně nasycení mastných kyselin obsahujících každý potravinářský výrobek.

Fosfolipidy

Živé buňky jsou komplexní jednotky života, které se spoléhají na unikátní struktura fosfolipidů. Fosfolipidy tvoří lipidové membrány kolem buňky interiéru, chrání buňky tím, že poskytuje selektivní bariéra, která reguluje pohyb molekul mezi uvnitř a vně buňky., Pochopení jedinečné struktury fosfolipidových biomolekul poskytuje přehled o tom, jak fosfolipidové bariéry tvoří a chrání buňky.

Na rozdíl od většiny lipidů jsou fosfolipidy částečně rozpustné ve vodě. Lipidové monomery obecně obsahují jednu nebo více polárních funkčních skupin. Reakce syntézy dehydratace však umístí elektronegativní atomy do esterových vazeb, obklopujících polární skupiny s velkými hydrofobními oblastmi. Převážně hydrofobní struktura činí většinu tuků nerozpustných ve vodě., Naproti tomu fosfolipidy obsahují speciální monomerní jednotku, silně polární nebo iontovou fosfátovou skupinu, která přidává rozpustnost na jeden konec lipidu.

fosfolipidové monomery obsahují dvě mastné kyseliny a jednu molekulu glycerolu ve struktuře podobné diglyceridům. K třetímu hydroxylu glycerolu je připojen jedinečný monomer obsahující fosfátovou skupinu. Segment mastných kyselin nebo“ ocas “ fosfolipidu postrádá polaritu a je silně hydrofobní., Segment fosfátové skupiny nebo „hlava“ je silně hydrofilní, protože je buď iontový nebo vysoce polární.

přítomnost malé polární nebo nabité oblasti na velké nepolární molekule je částečně rozpustná jedinečným způsobem. Hydrofilní hlavy molekuly společníků a tvoří vodíkové vazby s vodou, zatímco hydrofobní ocas agregáty s hydrofobní molekuly, včetně dalších fosfolipidů ocasy. Molekuly s touto rozdělenou strukturou se nazývají amfipatické (řecky „pocity pro oba“).,

Mýdlo a jiné povrchově aktivní látky mají podobné chemické struktury a zobrazení amphipathic vlastnosti ve vodě, orientace do struktur zvaných micely. Micely jsou kulovité s nepolární ocásky povrchově aktivní látky agregovat do centru a hlavou skupiny orientované na obličej polární řešení.

Fosfolipidová struktura zabraňuje tvorbě micel, protože dvě mastné kyseliny, z nichž jedna je obvykle nenasycená, zabraňují agregaci do těsné koule., Místo toho fosfolipidy tvoří liposomy, ve kterých molekuly fosfolipidů tvoří dvojvrstvou nebo dvojvrstvou v mnohem větší sféře.

Chcete-li si představit rozdíl mezi micely a liposomy, představte si, že kolem sebe obalíte přikrývku. Už jste někdy koupili levnou přikrývku s drsným bílým polstrováním jako spodní povrch? Tahle deka je jako micela. Vnější povrch je měkký na dotek (=rozpustné hlavy), zatímco vnitřní povrch je drsný (= nerozpustné ocasy). Pokud kolem sebe zabalíte přikrývku „micelle“, vnitřní povrch je drsný a nepohodlný., Podobně je voda nepohodlná s hydrofobními ocasy a vyhýbá se středu micely.

naproti tomu vysoce kvalitní přikrývka obsahuje druhou vrstvu měkkého materiálu na vnitřním povrchu, tvořící dvojvrstvu s hrubým polstrováním (=nerozpustné ocasy) vloženou mezi dva měkké povrchy (= rozpustné hlavy). Tahle deka je jako liposom. Pokud kolem sebe zabalíte přikrývku „liposome“, vnitřní i vnější povrchy jsou měkké (rozpustné). Podobně se voda spojuje jak s vnitřkem, tak s vnějškem liposomů.,

lipidová membrána kolem živé buňky je komplexní liposom. Vnější i vnitřní povrchy membrány jsou hydrofilní a jsou schopny se spojit s vodními roztoky. Mezi těmito polárními povrchy tvoří hydrofobní ocasy ochrannou bariéru, takže velké a polární molekuly nejsou schopny membránu snadno překročit. Lipidová membrána je selektivně propustná, což umožňuje malým a nepolárním molekulám snadno procházet hydrofobní bariérou a zároveň blokovat větší a/nebo polární molekuly., Živé membrány obsahují další proteiny a lipidy, které přidávají funkčnost. Například, protein kanálů, jako jsou aquaporiny poskytnout tunely pro transport specifických molekul, zatímco ostatní proteiny doručování zpráv přes membránu o zahájení strukturální změny v reakci na vnější signály.

Další lipidy, jako je cholesterol, modifikují strukturu lipidových membrán v reakci na podmínky prostředí a dosahují specializovaných buněčných funkcí., Přestože je cholesterol populárními médii označen jako „špatný“ lipid, cholesterol je přirozenou součástí většiny membrán živočišných buněk. Cholesterol stabilizuje fosfolipidové membrány interakcí s ocasy mastných kyselin, zlepšuje stabilitu za normálních podmínek a zvyšuje flexibilitu při nízkých teplotách. Cholesterol interaguje s speciální fosfolipidy tzv. sphingolipids ke zvýšení membránového proteinu funkcí, zejména v buněčné-k-buněčné komunikace.