Definirea Lipide
spre Deosebire de alte biomolecule grupuri, lipidele nu sunt definite prin prezența de anumite caracteristici structurale. Lipidele sunt biomolecule insolubile, definite printr-o lipsă generală de polaritate necesară solubilității în soluțiile pe bază de apă. În cultura populară, grăsimile sunt sinonime cu lipidele, dând lipidelor un rol negativ în dietă și sănătate. Cu toate acestea, lipidele joacă roluri vitale în multe procese celulare, inclusiv stocarea energiei, suportul structural, protecția și comunicarea., Grupurile comune de lipide includ ceară, steroizi, grăsimi și fosfolipide.un tip de Monomer lipidic, un acid gras, constă dintr-o grupare carboxil la capătul unei hidrocarburi liniare care conține cel puțin patru atomi de carbon. Deoarece lanțurile de hidrocarburi sunt nepolare, acizii grași cu lanțuri lungi de hidrocarburi sunt în principal hidrofobi (insolubili în apă), în ciuda faptului că au o grupă funcțională polară. Spre deosebire de alte grupuri de biomolecule, monomerii acizilor grași nu sunt legați direct între ei în lanțuri polimerice., Reacțiile de sinteză a deshidratării în lipide formează o legătură de ester între gruparea carboxil a unui acid gras și gruparea hidroxil a unui monomer alcoolic, cum ar fi glicerolul. Monomerii și structurile polimerice variază foarte mult în funcție de tipul de lipide și nu toate grupurile lipidice conțin acizi grași.
acizii grași pot fi saturați sau nesaturați. Determinăm nivelul de saturație prin identificarea tipurilor de legături covalente prezente în lanțul de hidrocarburi al unui acid gras., Înainte de a examina lanțul de hidrocarburi al unui acid gras, identificați mai întâi o legătură dublă oxigen-carbon în gruparea funcțională carboxil, care este prezentă în toți acizii grași și nu afectează saturația. Dacă toate legăturile carbon-carbon din lanțul de hidrocarburi sunt legături covalente unice, acidul gras este saturat cu cât mai mulți atomi de hidrogen posibil. Prin urmare, acidul gras este saturat. Când sunt prezente una sau mai multe legături duble carbon-carbon, acidul gras nu este saturat cu atomi de hidrogen și se numește nesaturat., Atomii de carbon implicați în fiecare legătură dublă sunt legați la un atom de hidrogen mai puțin decât atomii de carbon implicați în fiecare legătură unică. Aceasta este o stare nesaturată, deoarece schimbarea unei legături duble într-o singură legătură ar crește numărul de atomi de hidrogen.gradul de saturație a fiecărui acid gras într-o grăsime sau alt polimer lipidic afectează structura și funcția biomoleculei respective. În special, acizii grași saturați și nesaturați au efecte semnificative asupra aspectului grăsimilor dietetice, gustului, digestiei și sănătății umane.,
ca multe biomolecule, acizii grași formează izomeri atunci când este prezentă o legătură dublă, deoarece legătura dublă blochează atomii din jurul său într-o poziție fixă. Izomerii specifici prezenți într-o anumită lipidă au efecte semnificative asupra structurii și funcției lipidelor în organismele vii. Aproape toate organismele vii sintetizează și încorporează acizi grași cis în lipidele lor. Acizii grași Cis sunt izomeri în care lanțurile de carbon continue de la fiecare capăt al legăturii duble se confruntă cu aceeași direcție., Un izomer cis este îndoit sau” îndoit”, împiedicând acizii grași cis să se împacheteze strâns împreună.acizii grași Trans sunt izomeri adesea creați în timpul producției de alimente comerciale. În acizii grași trans, lanțurile de carbon continue se confruntă cu direcții opuse în jurul unei legături duble. Izomerii Trans sunt asemănători structural cu acizii grași saturați, deoarece lanțul de hidrocarburi nu conține un „nod.”Atât acizii saturați, cât și acizii grași trans se împachetează strâns împreună ca monomeri și atunci când sunt prezenți în grăsimi.,
Ceară ar
e o clasă de lipide care conțin doi monomeri, un acid gras legat printr-un ester de legătură la unul de alcool (o hidrocarbură conține o grupare hidroxil). Lanțul de hidrocarburi din monomerul alcoolic al cerurilor variază de la un lanț liniar scurt la structuri complexe de inele de carbon. Ceara oferă bariere de protecție pentru a preveni pierderea apei și pentru a proteja celulele. Ceara protejează semințele și nutrienții din fructele plantelor și acoperă suprafața frunzelor plantelor, formând o cuticulă pentru a preveni pierderea apei., Albinele sintetizează faguri de ceară de albine pentru depozitarea alimentelor și protejarea puilor. Cerurile împiedică deshidratarea de pe suprafețele corpului multor insecte și resping apa pe suprafața penelor de păsări și a unor blănuri de animale.
steroizii sunt o clasă de lipide care conțin patru inele de carbon topite (atașate direct). Deși steroizii se pot lega de acizii grași, moleculele de steroizi nu conțin un lanț de acizi grași, iar monomerul unei biomolecule de steroizi este dificil de definit., Inele de steroizi, de obicei, conțin una sau câteva grupe funcționale mici, inclusiv hidroxili, carbonili sau carboxili. Colesterolul și alți steroizi care conțin o grupare hidroxil se numesc steroli. Colesterolul și sterolii înrudiți sunt prezenți în membranele celulare animale și sunt precursori pentru sinteza multor steroizi vitali și a altor derivați de steroli.mulți steroizi și derivații lor îndeplinesc funcții celulare vitale. Hormonii steroizi, cum ar fi estrogenul și testosteronul, controlează procesele și dezvoltarea reproductivă., Sărurile biliare și vitaminele solubile în grăsimi sunt lipide derivate din colesterol și molecule lipidice conexe. Oamenii de știință modifică Steroizii în laboratoare, sintetizând medicamente care funcționează imitând compuși naturali din corpul uman. Steroizii anabolizanți, o clasă specifică de medicamente steroidice fabricate artificial, stimulează creșterea musculară și creșterea dezvoltării caracteristicilor sexuale secundare., La persoanele cu boli metabolice, steroizii anabolizanți pot îmbunătăți sănătatea prin restabilirea semnalelor normale, dar utilizarea steroizilor anabolizanți de către persoanele sănătoase poate fi extrem de dăunătoare funcției organelor interne.această activitate vă testează capacitatea de a identifica grupurile funcționale de monomeri care se găsesc în lipide.
grăsimi
contrar credinței populare, nu toate grăsimile sunt rele. Grăsimile joacă roluri esențiale ca depozite de energie, izolare pentru a proteja organele vitale și componente ale multor structuri celulare., Spre deosebire de plante, animalele folosesc molecule de grăsime ca depozite de energie pe termen lung, deoarece structura unei molecule de grăsime oferă mai multă energie pe legătură covalentă decât oferă carbohidrații. La animale, unde mobilitatea este importantă pentru supraviețuire, grăsimile permit stocarea mai multor energii în mai puțin spațiu și masă într-un corp.grăsimile sunt o clasă de lipide care conțin două tipuri de monomeri, acizi grași și glicerol. Glicerolul este o biomoleculă de trei carbon care conține trei grupări hidroxil, una legată de fiecare atom de carbon., Sinteza de deshidratare creează o legătură ester între gruparea carboxil a acizilor grași și o grupare hidroxil în glicerol. Majoritatea grăsimilor sunt trigliceride, care conțin un acid gras legat de fiecare dintre cele trei grupări hidroxil. Monogliceridele și digliceridele, care conțin unul sau doi acizi grași, îndeplinesc roluri celulare importante, dar nu sunt o componentă semnificativă a majorității organismelor vii. Deși multe grăsimi și acizi grași sunt sintetizați direct în celule, unii acizi grași trebuie obținuți prin aportul alimentar de grăsimi și sunt necesari pentru o funcție celulară adecvată.,
comportamentul chimic al unei grăsimi depinde de compoziția acizilor grași, unde fiecare catenă poate varia în funcție de lungimea lanțului și de nivelul de saturație. Acizii grași saturați sunt destul de liniari și se împachetează strâns prin interacțiuni hidrofobe. Trigliceridele care conțin trei acizi grași saturați se numesc grăsimi saturate. Ambalarea strânsă a grăsimilor saturate promovează stabilitatea și determină ca grăsimile saturate să formeze solide la temperatura camerei.,deoarece acizii grași CIS nesaturați formează structuri încovoiate, ambalarea strânsă a grăsimilor nesaturate este împiedicată atunci când unul sau mai mulți acizi grași cis sunt prezenți în trigliceride. Grăsimile nesaturate nu se împachetează ușor într-o conformație stabilă și sunt în principal lichide la temperatura camerei.efectele asupra sănătății grăsimilor dietetice diferă în funcție de nivelul de saturație al acizilor grași prezenți în grăsime. O grăsime mononesaturată conține cel puțin un acid gras cu o legătură dublă carbon-carbon. Mai mult de un acid gras într-o grăsime mononesaturată poate conține o singură legătură dublă., Cu toate acestea, dacă orice acid gras individual conține mai mult de o legătură dublă, întreaga grăsime este definită ca polinesaturată. Multe grăsimi polinesaturate conțin acizi grași multipli cu mai mult de o legătură dublă.plantele tind să sintetizeze și să stocheze energia în grăsimi nesaturate. În dieta umană, majoritatea grăsimilor alimentare derivate din surse vegetale sunt lichide la temperatura camerei și se numesc uleiuri. Majoritatea animalelor sintetizează și stochează energia în grăsimi saturate. Grăsimile alimentare derivate de la animale sunt de obicei solide la temperatura camerei, cum ar fi untul și untura., Spre deosebire de grăsimile produse de majoritatea animalelor, grăsimile derivate din pește sunt în primul rând nesaturate.studiile științifice anterioare au indicat că dietele bogate în grăsimi animale au crescut riscurile pentru sănătate. Ca răspuns, producătorii de alimente au început să sintetizeze și să vândă grăsimi vegetale modificate numite grăsimi hidrogenate care au caracteristici similare de textură și gust cu grăsimi animale saturate. Grăsimile hidrogenate sunt create prin adăugarea chimică a atomilor de hidrogen în grăsimi nesaturate până când devin saturate., În timpul procesului, mulți acizi grași se saturează și apoi se transformă spontan într-o stare dublă legată, dar într-o formă de izomer trans în loc de o formă de izomer cis. Grăsimile care conțin acizi grași trans (trans-grăsimi) sunt, de asemenea, create prin expunerea la căldură extremă, cum ar fi atunci când uleiurile sunt supraîncălzite în timpul prăjirii.deși câțiva acizi grași trans sunt sintetizați în celulele vii, majoritatea acizilor grași nesaturați naturali conțin legături duble cis. Spre deosebire de grăsimile cis, trans-grăsimile se împachetează strâns împreună, formând solide la temperatura camerei., Deoarece structura trans-grăsime nu apare frecvent în natură, grăsimile trans create artificial sunt dificil pentru oameni să se descompună. Studii științifice recente au demonstrat că o dietă bogată în transfate crește riscul bolilor de inimă și al altor consecințe negative asupra sănătății. Mass-media populare a mediatizat problema, iar mulți producători și-au redus utilizarea grăsimilor hidrogenate ca răspuns la problemele de sănătate ale consumatorilor.
construirea și ruperea grăsimilor
puteți identifica reactanții și produsele în sinteza și hidroliza trigliceridelor?,
Idenitfying grăsimi alimentare
utilizați această activitate pentru a practica identificarea nivelului de saturație a acizilor grași care conțin fiecare produs alimentar.
fosfolipide
celulele vii sunt unități complexe de viață care se bazează pe structura unică a fosfolipidelor. Fosfolipidele formează o membrană lipidică în jurul interiorului unei celule, protejând celula oferind o barieră selectivă care reglează mișcarea moleculelor între interiorul și exteriorul celulei., Înțelegerea structurii unice a biomoleculelor fosfolipide oferă o perspectivă asupra modului în care barierele fosfolipide formează și protejează celulele.spre deosebire de majoritatea lipidelor, fosfolipidele sunt parțial solubile în apă. Monomerii lipidici conțin, în general, una sau mai multe grupuri funcționale polare. Cu toate acestea, reacțiile de sinteză a deshidratării plasează atomii electronegativi în legăturile esterului, înconjurând grupurile polare cu zone hidrofobe mari. Structura în principal hidrofobă face ca majoritatea grăsimilor să fie insolubile în apă., În schimb, fosfolipidele conțin o unitate monomerică specială, un grup care conține fosfat puternic polar sau ionic care adaugă solubilitate la un capăt al lipidelor.
monomerii Fosfolipidici includ doi acizi grași și o moleculă de glicerol într-o structură similară digliceridelor. Atașat la al treilea hidroxil al glicerolului este un monomer unic care conține o grupare fosfat. Segmentul de acizi grași sau” coada ” unui fosfolipid nu are polaritate și este puternic hidrofob., Segmentul grupării fosfatice, sau” capul”, este puternic hidrofil, deoarece este fie ionic, fie foarte polar.prezența unei mici zone polare sau încărcate pe o moleculă mare, nepolară, o face parțial solubilă într-un mod unic. Capul hidrofil al moleculei se asociază și formează legături de hidrogen cu apa, în timp ce coada hidrofobă se agregă cu molecule hidrofobe, inclusiv alte cozi fosfolipide. Moleculele cu această structură divizată sunt numite amfipatice (greacă pentru „sentimente pentru ambele”).,săpunul și alți surfactanți au structuri chimice similare și prezintă proprietăți amfipatice în apă, orientându-se în structuri numite Miceli. Micelele sunt sferice cu cozile nepolare ale surfactanților agregați în centru și grupurile de cap orientate spre a face față soluției polare.structura fosfolipidelor previne formarea de Miceli, deoarece cei doi acizi grași, dintre care unul este de obicei nesaturat, împiedică agregarea într-o sferă strânsă., În schimb, fosfolipidele formează lipozomi, în care moleculele fosfolipide formează un strat dublu sau două straturi într-o sferă mult mai mare.pentru a vizualiza diferența dintre Miceli și lipozomi, imaginați-vă că înfășurați o pilotă în jurul vostru. Ați cumpărat vreodată o pilotă ieftină, cu căptușeală albă aspră ca suprafață de jos? Această pilotă este ca o micelă. Suprafața exterioară este moale la atingere (= capete solubile), în timp ce suprafața interioară este aspră (= cozi insolubile). Dacă înfășurați o pătură „micelă” în jurul vostru, suprafața interioară este aspră și incomodă., În mod similar, apa este incomodă cu cozile hidrofobe și evită centrul unei micelle.în schimb, o pilotă de înaltă calitate include un al doilea strat de material moale pe suprafața interioară, formând un strat dublu cu material de umplutură dur (= cozi insolubile) sandwich între două suprafețe moi (= capete solubile). Această pilotă este ca un lipozom. Dacă înfășurați o pilotă „lipozomă” în jurul dvs., atât suprafețele interioare cât și cele exterioare sunt moi (solubile). În mod similar, apa se asociază atât cu interiorul, cât și cu exteriorul lipozomilor.,
membrana lipidică din jurul unei celule vii este un lipozom complex. Atât suprafețele exterioare cât și cele interioare ale membranei sunt hidrofile și capabile să se asocieze cu soluții de apă. Intercalate între aceste suprafețe polare, cozile hidrofobe formează o barieră protectoare, astfel încât moleculele mari și polare nu pot traversa ușor membrana. O membrană lipidică este selectiv permeabilă, permițând moleculelor mici și nepolare să treacă prin bariera hidrofobă cu ușurință în timp ce blochează moleculele mai mari și/sau polare., Membranele vii conțin proteine și lipide suplimentare care adaugă funcționalitate. De exemplu, canalele proteice, cum ar fi aquaporinele, furnizează tuneluri pentru transportul moleculelor specifice, în timp ce alte proteine transmit mesaje prin membrană prin inițierea modificărilor structurale ca răspuns la semnalele externe.lipidele suplimentare, cum ar fi colesterolul, modifică structura membranelor lipidice ca răspuns la condițiile de mediu și îndeplinesc funcții celulare specializate., Deși colesterolul este etichetat ca lipidă ” rea ” de către mediile populare, colesterolul este o componentă naturală în majoritatea membranelor celulare animale. Colesterolul stabilizează membranele fosfolipide prin interacțiunea cu cozile de acizi grași, îmbunătățind stabilitatea în condiții normale și sporind flexibilitatea la temperaturi scăzute. Colesterolul interacționează cu fosfolipide speciale numite sphingolipide pentru a îmbunătăți funcțiile proteinei membranare, în special în comunicarea celulă-celulă.