Defining lipiden

In tegenstelling tot andere biomoleculengroepen worden lipiden niet gedefinieerd door de aanwezigheid van specifieke structurele kenmerken. De lipiden zijn onoplosbare biomoleculen, die door een algemeen gebrek aan polariteit worden gedefinieerd noodzakelijk voor Oplosbaarheid in op water gebaseerde oplossingen. In de populaire cultuur zijn vetten synoniem met lipiden, waardoor lipiden een negatieve rol spelen in voeding en gezondheid. Nochtans, spelen de lipiden essentiële rollen in vele cellulaire processen met inbegrip van energieopslag, structurele steun, bescherming, en mededeling., De gemeenschappelijke lipidengroepen omvatten wassen, steroïden, vetten, en phospholipids.

Eén type lipidemonomeer, een vetzuur, bestaat uit één carboxylgroep aan het einde van een lineaire koolwaterstof die ten minste vier koolstofatomen bevat. Omdat koolwaterstofketens niet-polair zijn, zijn vetzuren met lange koolwaterstofketens voornamelijk hydrofoob (onoplosbaar in water) ondanks het feit dat ze één polaire functionele groep hebben. In tegenstelling tot andere biomoleculengroepen, zijn vetzuurmonomeren niet direct aan elkaar gebonden in polymeerketens., Dehydratiesynthesereacties in lipiden vormen een esterverbinding tussen de carboxylgroep van een vetzuur en de hydroxylgroep van een alcoholmonomeer zoals glycerol. Monomeer – en polymeerstructuren variëren sterk afhankelijk van het type lipide, en niet alle lipidengroepen bevatten vetzuren.

vetzuren kunnen verzadigd of onverzadigd zijn. We bepalen het verzadigingsniveau door de soorten covalente bindingen te identificeren die aanwezig zijn in de koolwaterstofketen van een vetzuur., Alvorens de koolwaterstofketen van een vetzuur te onderzoeken, identificeer eerst de ene zuurstof-koolstof dubbele binding in de carboxyl functionele groep, die aanwezig is in alle vetzuren en geen invloed heeft op de verzadiging. Als alle koolstof-op-koolstofbindingen in de koolwaterstofketen enkelvoudige covalente bindingen zijn, is het vetzuur verzadigd met zoveel mogelijk waterstofatomen. Daarom is het vetzuur verzadigd. Wanneer een of meer koolstof-koolstof dubbele bindingen aanwezig zijn, is het vetzuur niet verzadigd met waterstofatomen en wordt het onverzadigd genoemd., De koolstofatomen die betrokken zijn bij elke dubbele binding zijn gebonden aan één waterstofatoom minder dan de koolstofatomen die betrokken zijn bij elke enkele binding. Dit is een onverzadigde toestand omdat het veranderen van een dubbele binding in een enkele binding het aantal waterstofatomen zou verhogen.

de mate van verzadiging van elk vetzuur in een vet-of ander lipidenpolymeer beïnvloedt de structuur en functie van dat biomolecuul. Met name verzadigde en onverzadigde vetzuren hebben significante effecten op het uiterlijk, de smaak, de spijsvertering en de gezondheid van de mens.,

zoals veel biomoleculen vormen vetzuren isomeren wanneer een dubbele binding aanwezig is omdat de dubbele binding de atomen eromheen vastzet in een vaste positie. De specifieke isomeren huidig in een bepaald lipide hebben significante gevolgen voor de structuur en de functie van het lipide in het leven organismen. Bijna alle levende organismen synthetiseren en nemen cis-vetzuren in hun lipiden op. Cis-vetzuren zijn isomeren waarbij de continue koolstofketens aan elk uiteinde van de dubbele binding in dezelfde richting staan., Een cis-isomeer is gebogen of” geknikt”, waardoor cis-vetzuren niet dicht bij elkaar kunnen worden verpakt.

transvetzuren zijn isomeren die vaak ontstaan tijdens de commerciële voedselproductie. In transvetzuren, de voortdurende koolstofketens geconfronteerd tegengestelde richtingen rond een dubbele binding. Trans-isomeren zijn structureel vergelijkbaar met verzadigde vetzuren omdat de koolwaterstofketen geen ” knik bevat.”Zowel verzadigde als transvetzuren verpakken dicht bij elkaar als monomeren en wanneer ze in vetten aanwezig zijn.,

wassen are Een klasse lipiden die twee monomeren bevatten, waarvan één vetzuur gebonden is door een esterverbinding met één alcohol (een koolwaterstof die een hydroxylgroep bevat). De koolwaterstofketen in het alcoholmonomeer van wassen varieert van een korte lineaire keten tot complexe koolstofringstructuren. Wassen bieden beschermende barrières om waterverlies te voorkomen en cellen te beschermen. Wassen beschermen zaden en voedingsstoffen in plantenvruchten en bedekken het oppervlak van plantenbladeren, waardoor een cuticula wordt gevormd om waterverlies te voorkomen., Bijen synthetiseren bijenwas honingraten voor het opslaan van voedsel en het beschermen van nakomelingen. Wassen voorkomen uitdroging van het lichaam oppervlakken van veel insecten en stoten water af op het oppervlak van vogelveren en sommige dierlijke vachten.

steroïden zijn een klasse lipiden die vier gesmolten (direct aangehechte) koolstofringen bevatten. Hoewel de steroïden aan vetzuren kunnen binden, bevatten de steroid molecules geen vetzuurketen, en het monomeer van een steroid biomolecule is moeilijk te definiëren., Steroïde ringen bevatten meestal een of een paar kleine functionele groepen, waaronder hydroxyls, carbonyls, of carboxyls. Cholesterol en andere steroïden die een hydroxylgroep bevatten worden sterolen genoemd. Cholesterol en verwante sterolen zijn aanwezig in dierlijke celmembranen en zijn voorlopers voor de synthese van vele essentiële steroïden en andere sterolderivaten.

veel steroïden en derivaten daarvan vervullen vitale cellulaire functies. Steroïde hormonen zoals oestrogeen en testosteron controle reproductieve processen en ontwikkeling., Galzouten en in vet oplosbare vitamines zijn lipiden afgeleid van cholesterol en verwante lipidemoleculen. Wetenschappers wijzigen steroïden in laboratoria, het synthetiseren van medische geneesmiddelen die werken door het nabootsen van natuurlijke verbindingen in het menselijk lichaam. Anabole steroïden, een specifieke klasse van kunstmatig vervaardigde steroïde medicijnen, stimuleren de spiergroei en verhoogde ontwikkeling van secundaire geslachtskenmerken., In individuen met metabole ziekten, kunnen anabole steroïden gezondheid verbeteren door normale signalen te herstellen, maar anabole steroïden gebruik door anders gezonde individuen kan uiterst schadelijk zijn voor de interne orgaanfunctie.

functionele Lipidengroepen

deze activiteit test uw vermogen om functionele groepen monomeren in lipiden te identificeren.

Fats

In tegenstelling tot wat vaak wordt gedacht, zijn niet alle fats slecht. Vetten spelen essentiële rollen als energieopslag, isolatie om vitale organen, en componenten van vele cellulaire structuren te beschermen., In tegenstelling tot planten gebruiken Dieren vetmoleculen als langdurige energieopslag omdat de structuur van een vetmolecuul per covalente binding meer energie levert dan koolhydraten. Bij dieren, waar mobiliteit belangrijk is om te overleven, kunnen vetten meer energie opslaan in minder ruimte en massa in een lichaam.

vetten zijn lipiden die twee soorten monomeren bevatten: vetzuren en glycerol. Glycerol is een drie koolstofbiomolecule die drie hydroxylgroepen bevat, één gebonden aan elk koolstofatoom., De dehydratatiesynthese leidt tot een esterverbinding tussen de carboxylgroep van vetzuren en een hydroxylgroep in glycerol. De meeste vetten zijn triglyceriden, met een vetzuur gebonden aan elk van de drie hydroxylgroepen. Monoglyceriden en diglyceriden, die respectievelijk één of twee vetzuren bevatten, voeren belangrijke cellulaire rollen uit maar zijn geen significante component van de meeste levende organismen. Hoewel vele vetten en vetzuren direct in cellen worden samengesteld, moeten sommige vetzuren door dieetopname van vetten worden verkregen en voor juiste cellulaire functie worden vereist.,

het chemische gedrag van een vet is afhankelijk van de vetzuursamenstelling, waarbij elke streng kan variëren in ketenlengte en verzadigingsniveau. De verzadigde vetzuren zijn vrij lineair en pakken dicht samen door hydrophobic interactie. Triglyceriden met drie verzadigde vetzuren worden verzadigde vetten genoemd. Nauwe verpakking van verzadigde vetten bevordert de stabiliteit en zorgt ervoor dat verzadigde vetten vaste stoffen vormen bij kamertemperatuur.,

omdat onverzadigde cis-vetzuren knikstructuren vormen, wordt een nauwe verpakking van onverzadigde vetten voorkomen wanneer één of meer cis-vetzuren in de triglyceride aanwezig zijn. Onverzadigde vetten verpakken niet gemakkelijk in een stabiele constructie en zijn voornamelijk vloeibaar bij kamertemperatuur.

de gezondheidseffecten van dieetvetten verschillen afhankelijk van de verzadigingsgraad van de vetzuren in het vet. Een enkelvoudig onverzadigd vet bevat ten minste één vetzuur met één koolstof-op-koolstof dubbele binding. Meer dan één vetzuur in een enkelvoudig onverzadigd vet kan één enkele dubbele binding bevatten., Als een individueel vetzuur echter meer dan één dubbele binding bevat, wordt het volledige vet gedefinieerd als meervoudig onverzadigd. Veel meervoudig onverzadigde vetten bevatten meerdere vetzuren met meer dan één dubbele binding.

planten hebben de neiging om energie in onverzadigde vetten te synthetiseren en op te slaan. In het menselijke dieet, zijn de meeste voedselvetten afgeleid van plantaardige bronnen vloeibaar bij kamertemperatuur en worden oliën genoemd. De meeste dieren synthetiseren en slaan energie op in verzadigde vetten. Voedselvetten afkomstig van dieren zijn meestal vast bij kamertemperatuur, zoals boter en reuzel., In tegenstelling tot vetten die door de meeste dieren worden geproduceerd, zijn visvetten voornamelijk onverzadigd.

uit eerdere wetenschappelijke studies is gebleken dat diëten met een hoog vetgehalte de gezondheidsrisico ‘ s verhogen. Als reactie, voedselfabrikanten begonnen te synthetiseren en verkopen gemodificeerde plantaardige vetten genoemd gehydrogeneerde vetten die dezelfde textuur en smaak kenmerken met verzadigde dierlijke vetten delen. De gehydrogeneerde vetten worden gecreeerd door chemisch waterstofatomen in onverzadigde vetten toe te voegen tot zij verzadigd worden., Tijdens het proces, veel vetzuren verzadigen en dan spontaan terug te zetten naar een dubbel-gebonden staat, maar in een trans-isomeer vorm in plaats van een cis-isomeer vorm. Vetten met transvetzuren (transvetten) worden ook gecreëerd door blootstelling aan extreme hitte, zoals wanneer oliën oververhit worden tijdens het frituren.

hoewel enkele transvetzuren in levende cellen worden gesynthetiseerd, bevatten de meeste van nature voorkomende onverzadigde vetzuren cis-dubbele bindingen. In tegenstelling tot cis-vetten verpakken transvetten dicht bij elkaar en vormen ze vaste stoffen bij kamertemperatuur., Omdat de transvetstructuur niet vaak in de natuur voorkomt, zijn kunstmatig gecreëerde transvetten moeilijk af te breken voor mensen. Recente wetenschappelijke studies hebben aangetoond dat een dieet hoog in transvetten verhoogt het risico van hart-en vaatziekten en andere negatieve gevolgen voor de gezondheid. Populaire media heeft de kwestie bekend gemaakt, en veel fabrikanten hebben hun gebruik van gehydrogeneerde vetten in reactie op de gezondheid zorgen door consumenten verminderd.

bouw-en Breekvetten

kunt u de reagentia en producten in triglyceridesynthese en hydrolyse identificeren?,

Identitfing Food Fats

Gebruik deze activiteit om de verzadigingsgraad van de vetzuren waaruit elk levensmiddel bestaat te bepalen.

fosfolipiden

levende cellen zijn complexe eenheden van leven die afhankelijk zijn van de unieke structuur van fosfolipiden. Phospholipids vormen een lipidemembraan rond het binnenland van een cel, die de cel beschermen door een selectieve barrière te verstrekken die beweging van molecules tussen binnen en buiten de cel regelt., Het begrijpen van de unieke structuur van phospholipid biomoleculen verstrekt inzicht in hoe phospholipid barriã res cellen vormen en beschermen.

in tegenstelling tot de meeste lipiden zijn fosfolipiden gedeeltelijk oplosbaar in water. Lipidemonomeren bevatten over het algemeen één of meer polaire functionele groepen. Nochtans, plaatsen de dehydratatiesynthesereacties de elektronegatieve atomen binnen esterverbanden, die de polaire groepen met grote hydrophobic gebieden omringen. De voornamelijk hydrofobe structuur maakt de meeste vetten onoplosbaar in water., In tegenstelling, bevatten phospholipids een speciale monomeereenheid, een sterk polaire of ionische fosfaat-bevattende groep die oplosbaarheid aan één eind van het lipide toevoegt.

Fosfolipidemonomeren omvatten twee vetzuren en één glycerolmolecuul met een structuur die lijkt op diglyceriden. In bijlage aan de derde hydroxyl van glycerol is een uniek monomeer dat een fosfaatgroep bevat. Het vetzuursegment, of” staart ” van een fosfolipide mist polariteit en is sterk hydrofoob., Het fosfaatgroepsegment, of “kop”, is sterk hydrofiel omdat het ionisch of zeer polair is.

de aanwezigheid van een klein polair of geladen gebied op een groot, niet-polair molecuul maakt het gedeeltelijk oplosbaar op een unieke manier. Het hydrofiele hoofd van de molecule associeert en vormt waterstofbanden met water, terwijl de hydrophobic staart met hydrophobic molecules, met inbegrip van andere phospholipid staarten samenkomt. Moleculen met deze splitstructuur worden amfipathisch genoemd (Grieks voor “gevoelens voor beide”).,

zeep en andere oppervlakteactieve stoffen delen vergelijkbare chemische structuren en vertonen amfipathische eigenschappen in water, waarbij ze zich oriënteren op structuren die micellen worden genoemd. Micellen zijn sferisch met de niet-polaire staarten van de oppervlakteactieve stoffen die in het centrum en de hoofdgroepen worden samengevoegd om de polaire oplossing onder ogen te zien.

fosfolipide structuur voorkomt de vorming van micellen omdat de twee vetzuren, waarvan er één gewoonlijk onverzadigd is, aggregatie in een strakke bol verhinderen., In plaats daarvan, vormen fosfolipiden liposomen, waarin fosfolipidemoleculen een dubbele laag, of bilayer, in een veel groter gebied vormen.

om het verschil tussen micellen en liposomen te visualiseren, stel je voor dat je een quilt om je heen wikkelt. Heb je ooit een goedkope quilt met ruwe witte vulling als ondervlak gekocht? Deze quilt is als een micelle. Het buitenoppervlak is zacht aanvoelend (= oplosbare koppen), terwijl het binnenoppervlak ruw is (=onoplosbare staarten). Als je een “micelle” quilt om je heen wikkelt, is het binnenoppervlak ruw en oncomfortabel., Ook water is ongemakkelijk met hydrofobe staarten en vermijdt het centrum van een micel.

een quilt van hoge kwaliteit bevat daarentegen een tweede laag zacht materiaal aan de binnenzijde, die een dubbellaag vormt met ruw opvulmateriaal (= onoplosbare staarten) ingeklemd tussen twee zachte oppervlakken (= oplosbare koppen). Deze quilt is als een liposoom. Als je een “liposoom” quilt om je heen wikkelt, zijn zowel de binnen-als buitenoppervlakken zacht (oplosbaar). Op dezelfde manier associeert het water met zowel de binnenkant als de buitenkant van liposomes.,

het lipidemembraan rond een levende cel is een complex liposoom. Zowel de buiten-als de binnenoppervlakken van het membraan zijn hydrofiel en kunnen met wateroplossingen associëren. Ingeklemd tussen deze polaire oppervlakken, vormen de hydrophobic staarten een beschermende barrière zodat de grote en polaire molecules het membraan niet gemakkelijk kunnen kruisen. Een lipidemembraan is selectief doorlatend, die kleine en niet-polaire molecules toestaan om door de hydrophobic barrière gemakkelijk te kruisen terwijl het blokkeren van de grotere en / of polaire molecules., Levende membranen bevatten extra eiwitten en lipiden die functionaliteit toevoegen. Eiwitkanalen zoals aquaporinen bieden bijvoorbeeld tunnels voor transport van specifieke moleculen, terwijl andere eiwitten berichten door het membraan leveren door structurele veranderingen in reactie op externe signalen in gang te zetten.

aanvullende lipiden zoals cholesterol veranderen de structuur van lipidemembranen als reactie op omgevingsomstandigheden en om gespecialiseerde cellulaire functies te bereiken., Hoewel cholesterol wordt aangeduid als een “slechte” lipide door populaire media, cholesterol is een natuurlijke component in de meeste dierlijke celmembranen. Cholesterol stabiliseert fosfolipide membranen door interactie met vetzuurstaarten, verbetert de stabiliteit in normale omstandigheden en verhoogt de flexibiliteit bij lage temperaturen. Cholesterol interageert met speciale fosfolipiden genaamd sphingolipiden om membraaneiwitfuncties te verbeteren, met name in cel-naar-celcommunicatie.