Tukom podobné látky lipidy sú zložky, ktoré sa podieľajú na životne dôležitých procesoch v ľudskom tele. Existuje niekoľko skupín, ktoré vykonávajú vedúce funkcie tela, ako je tvorba hormonálnych hladín alebo metabolizmus. V tomto článku podrobne vysvetlíme, čo to je a aká je jeho úloha v životných procesoch.

Lipidy sú organické zlúčeniny, ktoré zahŕňajú tuky a iné tukom podobné látky. Aktívne sa podieľajú na procese bunkovej štruktúry a sú súčasťou membrán. Ovplyvňujú priepustnosť bunkových membrán, ako aj enzymatickú aktivitu. Ovplyvňujú tvorbu medzibunkových spojení a rôzne chemické procesy v tele. Nerozpustné vo vode, ale rozpúšťajú sa v organických rozpúšťadlách (ako je benzín alebo chloroform). Okrem toho existujú druhy, ktoré sú rozpustné v tukoch.

Táto látka môže byť rastlinného alebo živočíšneho pôvodu. Ak hovoríme o rastlinách, tak najviac ich je v orechoch a semenách. Živočíšneho pôvodu sa nachádzajú najmä v podkoží, nervovom a mozgovom.

Klasifikácia lipidov

Lipidy sú prítomné takmer vo všetkých tkanivách tela a v krvi. Existuje niekoľko klasifikácií, nižšie uvádzame najbežnejšiu, založenú na charakteristikách štruktúry a zloženia. Podľa štruktúry sa delia na 3 veľké skupiny, ktoré sa delia na menšie.

Prvá skupina je jednoduchá. Zahŕňajú kyslík, vodík a uhlík. Sú rozdelené do nasledujúcich typov:

1. Mastné alkoholy. Látky obsahujúce 1 až 3 hydroxylové skupiny.
2. Mastné kyseliny. Nachádza sa v rôznych olejoch a tukoch.
3. Mastné aldehydy. Molekula obsahuje 12 atómov uhlíka.
4. triglyceridy. Sú to práve tuky, ktoré sa ukladajú v podkožných tkanivách.
5. Sfingozínové bázy. Nachádzajú sa v plazme, pľúcach, pečeni a obličkách a nachádzajú sa v nervových tkanivách.
6. Vosky. Ide o estery mastných kyselín a vysokomolekulárnych alkoholov.
7. Nasýtené uhľovodíky. Majú výlučne jednoduché väzby, pričom atómy uhlíka sú v stave hybridizácie.

Druhá skupina je komplexná. Rovnako ako jednoduché, zahŕňajú kyslík, vodík a uhlík. Okrem nich však obsahujú aj rôzne doplnkové komponenty. Na druhej strane sú rozdelené do 2 podskupín: polárne a neutrálne.

Medzi polárne patria:

1. Glykolipidy. Objavujú sa po kombinácii sacharidov s lipidmi.
2. Fosfolipidy. Sú to estery mastných kyselín, ako aj viacsýtne alkoholy.
3. Sfingolipidy. Sú to deriváty alifatických aminoalkoholov.

Medzi neutrálne patria:

1. Acylglyceridy. Zahŕňa monoglyceridy a diglyceridy.
2. N-acetyletanolamidy. Sú to etanolamidy mastných kyselín.
3. Ceramidy. Obsahujú mastné kyseliny kombinované so sfingozínom.
4. Sterolové estery. Predstavujú komplexné cyklické alkoholy s vysokou molekulovou hmotnosťou. Obsahujú mastné kyseliny.

Treťou skupinou sú oxylipidy. Látky sa objavujú v dôsledku okysličovania polynenasýtených mastných kyselín. Na druhej strane sú rozdelené do 2 typov:

1. Cyklooxygenázová dráha.
2. Lipoxygenázová dráha.

Význam pre membránové bunky

zvýšiť

Bunková membrána je to, čo oddeľuje bunku od okolitého prostredia. Okrem ochrany vykonáva pomerne veľké množstvo funkcií potrebných pre normálny život. Význam lipidov v membráne nemožno preceňovať.

V bunkovej stene tvorí látka dvojitú vrstvu. To pomáha bunkám normálne interagovať s prostredím. Preto nie sú problémy s riadením a reguláciou metabolizmu. Membránové lipidy udržujú tvar bunky.

Časť bakteriálnej bunky

Neoddeliteľnou súčasťou bunkovej štruktúry sú bakteriálne lipidy. Spravidla obsahujú vosky alebo fosfolipidy. Ale množstvo látky sa priamo pohybuje medzi 5-40%. Obsah závisí od typu baktérie, napríklad záškrtový bacil obsahuje asi 5 %, ale patogén tuberkulózy už obsahuje viac ako 30 %.

Bakteriálna bunka sa líši v tom, že látky v nej sú spojené s inými zložkami, napríklad s proteínmi alebo polysacharidmi. V baktériách majú oveľa viac odrôd a vykonávajú mnoho úloh:

• skladovanie energie;
• podieľať sa na metabolických procesoch;
• sú súčasťou membrán;
• odolnosť buniek voči kyselinám závisí od nich;
• zložky antigénov.

Aké funkcie vykonávajú v tele?

Lipidy sú súčasťou takmer všetkých tkanív ľudského tela. Existujú rôzne poddruhy, z ktorých každý je zodpovedný za špecifickú funkciu. Ďalej sa budeme podrobnejšie venovať dôležitosti látky pre život:

1. Energetická funkcia. Majú tendenciu sa rozpadať a v procese sa objavuje veľa energie. Telové bunky ho potrebujú na podporu procesov, ako je prúdenie vzduchu, tvorba látok, rast a dýchanie.
2. Funkcia zálohovania. Tuky sa v tele ukladajú do zásoby, tvoria tukovú vrstvu kože. Ak sa dostaví hlad, telo tieto zásoby využije.
3. Funkcia tepelnej izolácie. Tuková vrstva zle vedie teplo, a preto je pre telo oveľa jednoduchšie udržiavať teplotu.
4. Štrukturálna funkcia. To platí pre bunkové membrány, pretože látka je ich trvalou súčasťou.
5. Enzymatická funkcia. Jedna zo sekundárnych funkcií. Pomáhajú bunkám vytvárať enzýmy a pomáhajú pri vstrebávaní určitých mikroelementov prichádzajúcich zvonku.
6. Transportná funkcia. Vedľajší účinok spočíva v schopnosti niektorých typov lipidov transportovať látky.
7. Funkcia signálu. Je tiež sekundárny a jednoducho podporuje niektoré telesné procesy.
8. Regulačná funkcia. Toto je ďalší mechanizmus, ktorý má sekundárny význam. Samy o sebe sa takmer nepodieľajú na regulácii rôznych procesov, ale sú zložkou látok, ktoré ich priamo ovplyvňujú.

Môžeme teda s istotou povedať, že funkčný význam lipidov pre telo je ťažké preceňovať. Preto je dôležité, aby ich hladina bola vždy v norme. Viažu sa na ne mnohé biologické a biochemické procesy v organizme.

Čo je metabolizmus lipidov

Metabolizmus lipidov je proces fyziologickej alebo biochemickej povahy, ktorý sa vyskytuje v bunkách. Pozrime sa na ne podrobnejšie:

1. Metabolizmus triacyglycerolov.
2. Metabolizmus fosfolipidov. Sú rozdelené nerovnomerne. V pečeni a plazme je ich veľa (až 50 %). Polčas rozpadu je 1-200 dní v závislosti od typu.
3. Výmena cholesterolu. Tvorí sa v pečeni a prichádza s jedlom. Prebytok sa prirodzene eliminuje.
4. Katabolizmus mastných kyselín. Vyskytuje sa počas β-oxidácie; α- alebo ω-oxidácia sa vyskytuje menej často.
5. Zahrnuté do metabolických procesov gastrointestinálneho traktu. A to štiepenie, trávenie a vstrebávanie týchto látok pochádzajúcich z potravy. Trávenie začína v žalúdku pomocou enzýmu nazývaného lipáza. Ďalej v črevách pôsobí pankreatická šťava a žlč. Príčinou poruchy môže byť porušenie sekrécie žlčníka alebo pankreasu.
6. Lipogenéza. Jednoducho povedané – syntéza mastných kyselín. Vyskytuje sa v pečeni alebo tukovom tkanive.
7. To zahŕňa transport rôznych tukov z čriev.
8. Lipolýza. Katabolizmus, ktorý sa vyskytuje za účasti lipázy a vyvoláva rozklad tukov.
9. Syntéza ketolátok. Acetoacetyl-CoA vedie k ich tvorbe.
10. Vzájomná premena mastných kyselín. Z mastných kyselín nachádzajúcich sa v pečeni sa tvoria kyseliny charakteristické pre telo.

Lipidy sú dôležitou látkou, ktorá ovplyvňuje takmer všetky oblasti života. Najčastejšie triglyceridy a cholesterol v ľudskej strave. Triglyceridy sú výborným zdrojom energie, práve tento typ tvorí tukovú vrstvu tela. Cholesterol ovplyvňuje metabolické procesy v tele, ako aj tvorbu hormonálnych hladín. Je dôležité, aby bol obsah vždy v normálnom rozmedzí, neprekračujte ho ani nepodceňujte. Dospelý človek potrebuje skonzumovať 70-140 g lipidov.

LIPIDY - ide o heterogénnu skupinu prírodných zlúčenín, úplne alebo takmer úplne nerozpustných vo vode, ale rozpustných v organických rozpúšťadlách a navzájom, pričom hydrolýzou poskytujú mastné kyseliny s vysokou molekulovou hmotnosťou.

V živom organizme plnia lipidy rôzne funkcie.

Biologické funkcie lipidov:

1) Štrukturálne

Štrukturálne lipidy tvoria komplexné komplexy s proteínmi a sacharidmi, z ktorých sú postavené bunkové membrány a bunkové štruktúry, a podieľajú sa na rôznych procesoch prebiehajúcich v bunke.

2) Náhradné (energie)

Rezervné lipidy (hlavne tuky) sú energetickou rezervou tela a podieľajú sa na metabolických procesoch. V rastlinách sa hromadia hlavne v ovocí a semenách, u zvierat a rýb - v podkožných tukových tkanivách a tkanivách obklopujúcich vnútorné orgány, ako aj v pečeni, mozgu a nervových tkanivách. Ich obsah závisí od mnohých faktorov (typ, vek, výživa atď.) a v niektorých prípadoch tvorí 95 – 97 % všetkých vylučovaných lipidov.

Kalorický obsah sacharidov a bielkovín: ~ 4 kcal/gram.

Kalorický obsah tuku: ~ 9 kcal/gram.

Výhodou tuku ako energetickej rezervy je na rozdiel od sacharidov jeho hydrofóbnosť – nespája sa s vodou. To zaisťuje kompaktnosť tukových zásob - sú uložené v bezvodej forme a zaberajú malý objem. Priemerná zásoba čistých triacylglycerolov u človeka je približne 13 kg. Tieto zásoby by mohli stačiť na 40 dní pôstu v podmienkach miernej fyzickej aktivity. Pre porovnanie: celkové zásoby glykogénu v tele sú približne 400 g; pri pôste toto množstvo nestačí ani na jeden deň.

3) Ochranné

Podkožné tukové tkanivo chráni zvieratá pred ochladením, vnútorné orgány pred mechanickým poškodením.

Tvorba tukových zásob v tele človeka a niektorých zvierat sa považuje za prispôsobenie sa nepravidelnej výžive a pobytu v chladnom prostredí. Zvlášť veľkú zásobu tuku majú zvieratá, ktoré dlhodobo hibernujú (medvede, svište) a sú prispôsobené na život v chladných podmienkach (mrože, tulene). Plod nemá prakticky žiadny tuk a objavuje sa až pred narodením.

Osobitnou skupinou z hľadiska ich funkcií v živom organizme sú ochranné lipidy rastlín – vosky a ich deriváty, pokrývajúce povrch listov, semien a plodov.

4) Dôležitá zložka potravinárskych surovín

Lipidy sú dôležitou zložkou potravy, do značnej miery určujú jej nutričnú hodnotu a chuť. Úloha lipidov v rôznych procesoch potravinárskej technológie je mimoriadne dôležitá. Skazenie obilia a jeho spracovaných produktov počas skladovania (žltnutie) je primárne spojené so zmenami jeho lipidového komplexu. Lipidy izolované z radu rastlín a živočíchov sú hlavnými surovinami na získavanie najdôležitejších potravinárskych a technických produktov (rastlinný olej, živočíšne tuky vrátane masla, margarín, glycerín, mastné kyseliny atď.).

2 Klasifikácia lipidov

Neexistuje všeobecne akceptovaná klasifikácia lipidov.

Najvhodnejšie je klasifikovať lipidy v závislosti od ich chemickej povahy, biologických funkcií a tiež vo vzťahu k určitým činidlám, napríklad alkáliám.

Na základe chemického zloženia sa lipidy zvyčajne delia do dvoch skupín: jednoduché a zložité.

Jednoduché lipidy – estery mastných kyselín a alkoholov. Tie obsahujú tukov , vosky A steroidy .

Tuky – estery glycerolu a vyšších mastných kyselín.

Vosky – estery vyšších alkoholov alifatického radu (s dlhým sacharidovým reťazcom 16-30 atómov C) a vyšších mastných kyselín.

Steroidy – estery polycyklických alkoholov a vyšších mastných kyselín.

Komplexné lipidy - okrem mastných kyselín a alkoholov obsahujú ďalšie zložky rôzneho chemického charakteru. Tie obsahujú fosfolipidy a glykolipidy .

Fosfolipidy - sú to komplexné lipidy, v ktorých jedna z alkoholových skupín nie je spojená s FA, ale s kyselinou fosforečnou (kyselina fosforečná môže byť spojená s ďalšou zlúčeninou). Podľa toho, ktorý alkohol je súčasťou fosfolipidov, sa delia na glycerofosfolipidy (obsahujú alkohol glycerol) a sfingofosfolipidy (obsahujú alkohol sfingozín).

Glykolipidy – ide o komplexné lipidy, v ktorých jedna z alkoholových skupín nie je spojená s MK, ale so sacharidovou zložkou. Podľa toho, ktorá sacharidová zložka je súčasťou glykolipidov, sa delia na cerebrozidy (obsahujú ako sacharidovú zložku monosacharid, disacharid alebo malý neutrálny homooligosacharid) a gangliozidy (ako sacharidovú zložku obsahujú kyslý heterooligosacharid).

Niekedy do nezávislej skupiny lipidov ( minoritné lipidy ) vylučujú pigmenty rozpustné v tukoch, steroly a vitamíny rozpustné v tukoch. Niektoré z týchto zlúčenín možno klasifikovať ako jednoduché (neutrálne) lipidy, iné - komplexné.

Podľa inej klasifikácie sa lipidy v závislosti od ich vzťahu k alkáliám delia na dve veľké skupiny: zmydelniteľné a nezmydliteľné. Skupina zmydelnených lipidov zahŕňa jednoduché a komplexné lipidy, ktoré pri interakcii s alkáliami hydrolyzujú za vzniku solí vysokomolekulárnych kyselín, nazývaných „mydlá“. Do skupiny nezmydelniteľných lipidov patria zlúčeniny, ktoré nepodliehajú alkalickej hydrolýze (steroly, vitamíny rozpustné v tukoch, étery a pod.).

Podľa funkcií v živom organizme sa lipidy delia na štrukturálne, zásobné a ochranné.

Štrukturálne lipidy sú hlavne fosfolipidy.

Zásobné lipidy sú hlavne tuky.

Ochranné lipidy rastlín - vosky a ich deriváty, pokrývajúce povrch listov, semien a plodov, živočíchy - tuky.

TUKY

Chemický názov tukov je acylglyceroly. Ide o estery glycerolu a vyšších mastných kyselín. "Acyl" znamená "zvyšok mastnej kyseliny".

Podľa počtu acylových radikálov sa tuky delia na mono-, di- a triglyceridy. Ak molekula obsahuje 1 radikál mastnej kyseliny, potom sa tuk nazýva MONOACYLGLYCEROL. Ak molekula obsahuje 2 radikály mastných kyselín, potom sa tuk nazýva DIACYLGLYCEROL. V ľudskom a zvieracom tele prevládajú TRICYLGLYCEROLY (obsahujú tri radikály mastných kyselín).

Tri hydroxyly glycerolu môžu byť esterifikované buď iba jednou kyselinou, ako je palmitová alebo olejová, alebo dvoma alebo tromi rôznymi kyselinami:

Prírodné tuky obsahujú najmä zmiešané triglyceridy vrátane zvyškov rôznych kyselín.

Keďže alkohol vo všetkých prírodných tukoch je rovnaký – glycerol, rozdiely pozorované medzi tukmi sú spôsobené výlučne zložením mastných kyselín.

V tukoch sa našlo vyše štyristo karboxylových kyselín rôznych štruktúr. Väčšina z nich je však prítomná len v malom množstve.

Kyseliny obsiahnuté v prírodných tukoch sú monokarboxylové kyseliny, postavené z nerozvetvených uhlíkových reťazcov obsahujúcich párny počet atómov uhlíka. Kyseliny obsahujúce nepárny počet atómov uhlíka, s rozvetveným uhlíkovým reťazcom alebo obsahujúce cyklické časti sú prítomné v malých množstvách. Výnimkou je kyselina izovalerová a množstvo cyklických kyselín, ktoré sa nachádzajú v niektorých veľmi vzácnych tukoch.

Najbežnejšie kyseliny v tukoch obsahujú 12 až 18 atómov uhlíka a často sa nazývajú mastné kyseliny. Mnohé tuky obsahujú malé množstvá kyselín s nízkou molekulovou hmotnosťou (C2-C10). Vo voskoch sú prítomné kyseliny s viac ako 24 atómami uhlíka.

Glyceridy najbežnejších tukov obsahujú značné množstvo nenasýtených kyselín obsahujúcich 1-3 dvojité väzby: olejovú, linolovú a linolénovú. Kyselina arachidónová so štyrmi dvojitými väzbami je prítomná v živočíšnych tukoch, kyseliny s piatimi, šiestimi alebo viacerými dvojitými väzbami sa nachádzajú v tukoch rýb a morských živočíchov. Väčšina nenasýtených kyselín lipidov má cis konfiguráciu, ich dvojité väzby sú izolované alebo oddelené metylénovou (-CH 2 -) skupinou.

Zo všetkých nenasýtených kyselín obsiahnutých v prírodných tukoch je najrozšírenejšia kyselina olejová. V mnohých tukoch tvorí kyselina olejová viac ako polovicu celkovej hmotnosti kyselín a len málo tukov ich obsahuje menej ako 10 %. Veľmi rozšírené sú aj dve ďalšie nenasýtené kyseliny – kyselina linolová a kyselina linolénová, hoci sú prítomné v oveľa menšom množstve ako kyselina olejová. Kyselina linolová a linolénová sa nachádzajú v znateľných množstvách v rastlinných olejoch; Pre živočíšne organizmy sú to esenciálne kyseliny.

Z nasýtených kyselín je kyselina palmitová takmer rovnako rozšírená ako kyselina olejová. Je prítomný vo všetkých tukoch, pričom niektoré obsahujú 15 – 50 % celkového obsahu kyselín. Široko používané sú kyseliny stearová a myristová. Kyselina stearová sa vo veľkom množstve (25 % a viac) nachádza len v zásobných tukoch niektorých cicavcov (napríklad v ovčom tuku) a v tukoch niektorých tropických rastlín, ako je kakaové maslo.

Kyseliny obsiahnuté v tukoch je vhodné rozdeliť do dvoch kategórií: hlavné a vedľajšie kyseliny. Hlavnými kyselinami tukov sú kyseliny, ktorých obsah v tuku presahuje 10%.

Fyzikálne vlastnosti tukov

Tuky spravidla nevydržia destiláciu a rozkladajú sa, aj keď sú destilované za zníženého tlaku.

Teplota topenia, a teda aj konzistencia tukov, závisí od štruktúry kyselín, ktoré ich tvoria. Tuhé tuky, t. j. tuky, ktoré sa topia pri relatívne vysokej teplote, pozostávajú prevažne z glyceridov nasýtených kyselín (stearová, palmitová) a olejov, ktoré sa topia pri nižšej teplote a sú husté kvapaliny, obsahujú značné množstvo glyceridov nenasýtených kyselín (olejová, linolová linolénová).

Keďže prírodné tuky sú zložité zmesi zmiešaných glyceridov, netopia sa pri určitej teplote, ale v určitom teplotnom rozsahu a najskôr zmäknú. Na charakterizáciu tukov sa zvyčajne používa teplota tuhnutia, ktorá sa nezhoduje s teplotou topenia - je o niečo nižšia. Niektoré prírodné tuky sú pevné látky; ostatné sú kvapaliny (oleje). Teplota tuhnutia sa značne líši: -27 °C pre ľanový olej, -18 °C pre slnečnicový olej, 19-24 °C pre kravskú masť a 30-38 °C pre hovädziu masť.

Teplota tuhnutia tuku je určená povahou jeho zložiek: čím vyšší je obsah nasýtených kyselín, tým je vyšší.

Tuky sú rozpustné v éteri, polyhalogénderiváty, sírouhlík, aromatické uhľovodíky (benzén, toluén) a benzín. Pevné tuky sú zle rozpustné v petroléteri; nerozpustný v studenom alkohole. Tuky sú nerozpustné vo vode, ale môžu vytvárať emulzie, ktoré sú stabilizované v prítomnosti povrchovo aktívnych látok (emulgátorov), ako sú bielkoviny, mydlá a niektoré sulfónové kyseliny, hlavne v mierne alkalickom prostredí. Mlieko je prírodná tuková emulzia stabilizovaná bielkovinami.

Chemické vlastnosti tukov

Tuky podliehajú všetkým chemickým reakciám charakteristickým pre estery, ale ich chemické správanie má množstvo znakov spojených so štruktúrou mastných kyselín a glycerolu.

Medzi chemickými reakciami zahŕňajúcimi tuky sa rozlišuje niekoľko typov premien.

Organické látky. Všeobecné charakteristiky. Lipidy

Organická hmota sú komplexné zlúčeniny obsahujúce uhlík. Patria sem bielkoviny, tuky, sacharidy, enzýmy, hormóny, vitamíny a produkty ich premien prítomné v živých organizmoch.

Názov „organické zlúčeniny“ sa objavil v ranom štádiu vývoja chémie a hovorí sám za seba: vedci tej doby verili, že živé bytosti pozostávajú zo špeciálnych organických zlúčenín.

Medzi všetkými chemickými prvkami uhlíka najviac súvisí so živými organizmami. Je známych viac ako milión rôznych molekúl vybudovaných na jeho základe. Zaujímavosťou je jedinečná schopnosť atómov uhlíka vytvárať medzi sebou kovalentné väzby, vytvárať dlhé reťazce, zložité kruhy a iné štruktúry.

Väčšina organických zlúčenín v prírode vzniká v dôsledku procesu fotosyntézy - z oxidu uhličitého a vody za účasti energie slnečného žiarenia v organizmoch obsahujúcich chlorofyl.

Nízkomolekulárne organické zlúčeniny svoje meno dostali vďaka nízkej molekulovej hmotnosti. Patria sem aminokyseliny, lipidy, organické kyseliny, vitamíny, koenzýmy (deriváty vitamínov, ktoré určujú aktivitu enzýmov) a iné.

Nízkomolekulárne organické zlúčeniny tvoria 0,1 – 0,5 % bunkovej hmoty.

Organické zlúčeniny s vysokou molekulovou hmotnosťou (biopolyméry)

Makromolekula pozostávajúca z monomérov sa nazývapolymér(z gréčtiny poly - "veľa"). V dôsledku toho je polymér viacčlánkový reťazec, v ktorom je väzba nejaká relatívne jednoduchá látka.

Polyméry- Sú to molekuly pozostávajúce z opakujúcich sa štruktúrnych jednotiek - monomérov.

Vlastnosti biopolymérov závisia od počtu a rozmanitosti monomérnych jednotiek, ktoré tvoria polymér. Ak skombinujete 2 typy monomérov dohromady A A B potom je možné získať rôzne polyméry, ktorých štruktúra a vlastnosti budú závisieť od počtu, pomeru a poradia striedania monomérov v reťazcoch.

Povedzme, že v parafíne je 16 jednotiek. Metylén - metylén - metylén nezopakujete 16-krát... Na také dlhé slovo existuje zjednodušenie - „hexadekan“. Čo ak je v molekule tisíc jednotiek? Hovoríme zjednodušene poly- "veľa". Zoberme si napríklad tisíc odkazov etylén, pripojte sa, každému niečo známe polyetylén.

homopolyméry (alebo regulárne) sú postavené z monomérov rovnakého typu (napr. glykogén, škrob a celulóza pozostávajú z molekúl glukóza).

Heteropolyméry(alebo nepravidelné) sú zostavené z rôznych monomérov (napríklad proteíny pozostávajúce z 20 aminokyselín a nukleových kyselín zostavených z 8 nukleotidov).

Každý z monomérov určuje nejakú vlastnosť polyméru. Napríklad, A- vysoká pevnosť, B- elektrická vodivosť. Ich striedaním rôznymi spôsobmi môžete získať obrovské množstvo polymérov s rôznymi vlastnosťami. Tento princíp je základom rozmanitosti života na našej planéte.

Lipidy, ich štruktúra, vlastnosti a funkcie

Lipidy- sú to estery trojsýtneho alkoholu glycerolu a vyšších mastných kyselín. Každý z nich obsahuje kyslý zvyšok COOH, ktorý sa po strate atómu vodíka spojí s glycerolom a k zvyšku sa pripojí uhlíkový reťazec. Lipidy sú hydrofóbne organické zlúčeniny s nízkou molekulovou hmotnosťou.

« Tučné„Kyseliny sa nazývajú preto, lebo niektorí vysokomolekulárni zástupcovia tejto skupiny sú súčasťou tukov. Všeobecný vzorec mastných kyselín: CH3-(CH2)p-COOH. Väčšina mastných kyselín obsahuje párny počet atómov uhlíka (od 14 do 22).

Mastné kyseliny sa syntetizujú z cholesterolu v pečeni, potom sa žlčou dostávajú do dvanástnika, kde podporujú trávenie tukov, emulgujú ich, čím stimulujú ich vstrebávanie.

Lipidy zahŕňajú tuky, vosky, steroidy, fosfolipidy, terpény, glykolipidy a lipoproteíny.

Lipidy sa zvyčajne delia na tuky a oleje podľa toho, či zostávajú pri 20°C tuhé (tuky) alebo majú pri tejto teplote tekutú konzistenciu (oleje).

Čistý tuk je vždy biely a čistý olej je vždy bezfarebný. Žltá, oranžová a hnedá farba oleja je spôsobená prítomnosťou karoténu alebo podobných zlúčenín. Olivový olej má niekedy zelenkastý odtieň: obsahuje trochu chlorofylu.

Tuky majú vysoký bod varu. Vďaka tomu je vhodné vyprážať jedlo na tukoch. Z horúcej panvice sa neodparujú, horieť začnú až pri teplote 200 - 300 0 C.

Neutrálne tuky(triglyceridy) sú zlúčeniny mastných kyselín s vysokou molekulovou hmotnosťou a trojsýtneho alkoholu glycerolu. V cytoplazme buniek sa triglyceridy ukladajú vo forme tukových kvapôčok.

Nadbytočný tuk môže spôsobiť tukovú degeneráciu. Hlavným znakom tukovej degenerácie je zväčšenie a zhrubnutie pečene v dôsledku hromadenia tuku v hepatocytoch (pečeňové bunky).

Vosky- plastické látky s vodoodpudivými vlastnosťami. U hmyzu slúžia ako materiál na stavbu plástov. Voskový povlak na povrchu listov, stoniek a plodov chráni rastliny pred mechanickým poškodením a ultrafialovým žiarením a hrá dôležitú úlohu pri regulácii vodnej bilancie.

Fosfolipidy- zástupcovia triedy tukom podobných látok, ktorými sú estery glycerolu a mastných kyselín, obsahujúce zvyšok kyseliny fosforečnej.

Tvoria základ všetkých biologických membrán. Vo svojej štruktúre sú fosfolipidy podobné tukom, ale v ich molekule sú jeden alebo dva zvyšky mastných kyselín nahradené zvyškom kyseliny fosforečnej.

Glykolipidy- látky vznikajúce ako výsledok kombinácie sacharidov a lipidov. Sacharidové zložky molekúl glykolipidov sú polárne a to určuje ich úlohu: podobne ako fosfolipidy, aj glykolipidy sú súčasťou bunkových membrán.

TO tukom podobné látky (lipidy) zahŕňajú prekurzory a deriváty jednoduchých a komplexných lipidov: cholesterol, žlčové kyseliny, vitamíny rozpustné v tukoch, steroidné hormóny, glycerín a ďalšie.

Všeobecné vlastnosti lipidov:

1) majú vysokú energetickú náročnosť;
2) majú nižšiu hustotu ako voda;
3) majú priaznivú teplotu varu;
4) vysokokalorické látky.

Rozmanitosť lipidy	Úloha v rastlinách a zvieratách
Tuky a oleje	1. Slúži ako zásobáreň energie. 2. Skladovanie (oleje sa zvyčajne hromadia v rastlinách). 3. U stavovcov sa tuky ukladajú pod kožu a slúžia na tepelnú izoláciu, u veľrýb prispievajú aj k vztlaku. 4. Zdroj metabolickej vody u živočíchov žijúcich v púšti.
Vosk	Používa sa hlavne ako vodoodpudivý náter: 1) tvorí dodatočnú ochrannú vrstvu na kutikule epidermy niektorých rastlinných orgánov, napríklad listov, plodov a semien (hlavne u xerofytov); 2) pokrýva kožu, vlnu a perie; 3) je súčasťou exoskeletu hmyzu. Včely používajú vosk na stavbu plástov.
Fosfolipidy	Membránové komponenty.
Steroidy	Žlčové kyseliny, ako je kyselina cholová, sú súčasťou žlče. Žlčové soli pomáhajú emulgovať a solubilizovať lipidy počas trávenia. Pri nedostatku vitamínu D vzniká krivica. Srdcové glykozidy, ako sú digitalisové glykozidy, sa používajú pri srdcových ochoreniach.
terpény	Látky, od ktorých závisí aróma rastlinných silíc, napríklad mentol v mäte, gáfor. Giberelíny sú látky na rast rastlín. Fytón je súčasťou chlorofylu. Karotenoidy sú fotosyntetické pigmenty.
Lipoproteíny	Membrány sú vyrobené z lipoproteínov.
Glykolipidy	Zložky bunkových membrán, najmä v myelínovom obale nervových vlákien a na povrchu nervových buniek, ako aj zložky chloroplastových membrán.

Všeobecné funkcie lipidov

Funkcia	Vysvetlenie
Energia	Pri odbúraní 1 g triglyceridov sa uvoľní 38,9 kJ energie
Štrukturálne	Fosfolipidy a glykolipidy sa podieľajú na tvorbe bunkových membrán
Skladovanie	Tuky a oleje sú najdôležitejšie rezervné látky. Tuky sa ukladajú v bunkách tukového tkaniva zvierat a slúžia ako zdroj energie počas hibernácie, migrácie alebo hladomoru. Oleje zo semien rastlín dodávajú energiu budúcim semenáčikom
Metabolický zdroj vody	Pri oxidácii 1 g tuku vznikne 1,1 g vody
Ochranný	Tukové vrstvy poskytujú odpruženie pre zvieracie orgány a podkožné tukové tkanivo vytvára tepelnoizolačnú vrstvu. Vosk slúži ako vodoodpudivý náter pre rastliny
Regulačné	Steroidné hormóny regulujú základné procesy v živočíšnych organizmoch - rast, diferenciáciu, rozmnožovanie, adaptáciu atď.
Katalytický	Vitamíny rozpustné v tukoch A, D, E, K sú kofaktory enzýmov, a hoci samotné nemajú katalytickú aktivitu, bez nich enzýmy nemôžu vykonávať svoje funkcie

Lipidy- látky, ktoré sú svojou chemickou štruktúrou veľmi heterogénne, vyznačujúce sa rôznou rozpustnosťou v organických rozpúšťadlách a spravidla nerozpustné vo vode. Zohrávajú dôležitú úlohu v životných procesoch. Ako jedna z hlavných zložiek biologických membrán ovplyvňujú lipidy ich priepustnosť, podieľajú sa na prenose nervových vzruchov a na vytváraní medzibunkových kontaktov.

Ďalšími funkciami lipidov je tvorba energetickej rezervy, vytváranie ochranných vodoodpudivých a tepelne izolačných obalov u živočíchov a rastlín a ochrana orgánov a tkanív pred mechanickým namáhaním.

KLASIFIKÁCIA LIPIDOV

V závislosti od chemického zloženia sa lipidy delia do niekoľkých tried.

1. Jednoduché lipidy zahŕňajú látky, ktorých molekuly pozostávajú iba zo zvyškov mastných kyselín (alebo aldehydov) a alkoholov. Tie obsahujú
   • tuky (triglyceridy a iné neutrálne glyceridy)
   • vosky
2. Komplexné lipidy
   • deriváty kyseliny ortofosforečnej (fosfolipidy)
   • lipidy obsahujúce zvyšky cukrov (glykolipidy)
   • steroly
   • steroidy

V tejto časti sa bude chémia lipidov diskutovať len v rozsahu potrebnom na pochopenie metabolizmu lipidov.

Ak sa živočíšne alebo rastlinné tkanivo ošetrí jedným alebo viacerými (zvyčajne postupne) organickými rozpúšťadlami, ako je chloroform, benzén alebo petroléter, časť materiálu prejde do roztoku. Zložky takejto rozpustnej frakcie (extraktu) sa nazývajú lipidy. Lipidová frakcia obsahuje látky rôznych typov, z ktorých väčšina je znázornená v diagrame. Upozorňujeme, že vzhľadom na heterogenitu zložiek obsiahnutých v lipidovej frakcii nemožno termín „lipidová frakcia“ považovať za štrukturálnu charakteristiku; je to len pracovný laboratórny názov pre frakciu získanú pri extrakcii biologického materiálu nízkopolárnymi rozpúšťadlami. Väčšina lipidov však zdieľa niektoré spoločné štruktúrne znaky, ktoré im dávajú dôležité biologické vlastnosti a podobnú rozpustnosť.

Mastné kyseliny

Mastné kyseliny - alifatické karboxylové kyseliny - sa môžu nachádzať v tele vo voľnom stave (stopové množstvá v bunkách a tkanivách) alebo pôsobia ako stavebné kamene pre väčšinu tried lipidov. Z buniek a tkanív živých organizmov bolo izolovaných viac ako 70 rôznych mastných kyselín.

Mastné kyseliny nachádzajúce sa v prírodných lipidoch obsahujú párny počet atómov uhlíka a majú prevažne priame uhlíkové reťazce. Nižšie sú uvedené vzorce pre najčastejšie sa vyskytujúce prirodzene sa vyskytujúce mastné kyseliny.

Prírodné mastné kyseliny, aj keď trochu svojvoľne, možno rozdeliť do troch skupín:

• nasýtené mastné kyseliny [šou]
• mononenasýtené mastné kyseliny [šou]

  Mononenasýtené (s jednou dvojitou väzbou) mastné kyseliny:

• polynenasýtené mastné kyseliny [šou]

  Polynenasýtené (s dvoma alebo viacerými dvojitými väzbami) mastné kyseliny:

Okrem týchto hlavných troch skupín existuje aj skupina takzvaných nezvyčajných prírodných mastných kyselín [šou] .

Mastné kyseliny, ktoré tvoria lipidy zvierat a vyšších rastlín, majú mnoho spoločných vlastností. Ako už bolo uvedené, takmer všetky prírodné mastné kyseliny obsahujú párny počet atómov uhlíka, najčastejšie 16 alebo 18. Nenasýtené mastné kyseliny u zvierat a ľudí, ktoré sa podieľajú na stavbe lipidov, zvyčajne obsahujú dvojitú väzbu medzi 9. a 10. uhlíkom, ďalšie dvojité väzby, aké sa zvyčajne vyskytujú v oblasti medzi 10. uhlíkom a metylovým koncom reťazca. Počítanie začína od karboxylovej skupiny: atóm uhlíka, ktorý je najbližšie ku skupine COOH, je označený ako α, ten vedľa neho je označený ako β a koncový atóm uhlíka v uhľovodíkovom radikále je označený ako ω.

Zvláštnosťou dvojitých väzieb prírodných nenasýtených mastných kyselín je, že sú oddelené vždy dvoma jednoduchými väzbami, to znamená, že medzi nimi je vždy aspoň jedna metylénová skupina (-CH=CH-CH2-CH=CH-). Takéto dvojité väzby sa označujú ako „izolované“. Prírodné nenasýtené mastné kyseliny majú cis konfiguráciu a trans konfigurácie sú extrémne zriedkavé. Predpokladá sa, že v nenasýtených mastných kyselinách s niekoľkými dvojitými väzbami dáva cis konfigurácia uhľovodíkovému reťazcu ohnutý a skrátený vzhľad, čo dáva biologický zmysel (najmä ak vezmeme do úvahy, že veľa lipidov je súčasťou membrán). V mikrobiálnych bunkách nenasýtené mastné kyseliny zvyčajne obsahujú jednu dvojitú väzbu.

Mastné kyseliny s dlhým reťazcom sú prakticky nerozpustné vo vode. Ich sodné a draselné soli (mydlá) tvoria vo vode micely. V druhom prípade záporne nabité karboxylové skupiny mastných kyselín smerujú k vodnej fáze a nepolárne uhľovodíkové reťazce sú skryté vo vnútri micelárnej štruktúry. Takéto micely majú celkový záporný náboj a v dôsledku vzájomného odpudzovania zostávajú suspendované v roztoku (obr. 95).

Neutrálne tuky (alebo glyceridy)

Neutrálne tuky sú estery glycerolu a mastných kyselín. Ak sú všetky tri hydroxylové skupiny glycerolu esterifikované mastnými kyselinami, potom sa takáto zlúčenina nazýva triglycerid (triacylglycerol), ak sú esterifikované dve, diglycerid (diacylglycerol) a nakoniec, ak je jedna skupina esterifikovaná, monoglycerid (monoacylglycerol) .

Neutrálne tuky sa v tele nachádzajú buď vo forme protoplazmatického tuku, ktorý je štrukturálnou zložkou buniek, alebo vo forme rezervného tuku. Úloha týchto dvoch foriem tuku v tele nie je rovnaká. Protoplazmatický tuk má nemenné chemické zloženie a v tkanivách je obsiahnutý v určitom množstve, ktoré sa nemení ani pri morbídnej obezite, pričom množstvo rezervného tuku podlieha veľkým výkyvom.

Prevažnú časť prírodných neutrálnych tukov tvoria triglyceridy. Mastné kyseliny v triglyceridoch môžu byť nasýtené alebo nenasýtené. Najbežnejšie mastné kyseliny sú kyselina palmitová, stearová a olejová. Ak všetky tri kyslé radikály patria tej istej mastnej kyseline, potom sa takéto triglyceridy nazývajú jednoduché (napríklad tripalmitín, tristearín, trioleín atď.), ale ak patria k rôznym mastným kyselinám, potom sú zmiešané. Názvy zmiešaných triglyceridov sú odvodené od mastných kyselín, ktoré obsahujú; v tomto prípade čísla 1, 2 a 3 označujú spojenie zvyšku mastnej kyseliny so zodpovedajúcou alkoholovou skupinou v molekule glycerolu (napríklad 1-oleo-2-palmitostearín).

Mastné kyseliny, ktoré tvoria triglyceridy, prakticky určujú ich fyzikálno-chemické vlastnosti. Teplota topenia triglyceridov sa teda zvyšuje so zvyšujúcim sa počtom a dĺžkou zvyškov nasýtených mastných kyselín. Naopak, čím vyšší je obsah nenasýtených alebo mastných kyselín s krátkym reťazcom, tým nižšia je teplota topenia. Živočíšne tuky (masť) zvyčajne obsahujú značné množstvo nasýtených mastných kyselín (palmitová, stearová atď.), vďaka čomu sú pri izbovej teplote tuhé. Tuky, ktoré obsahujú veľa mono- a polynenasýtených kyselín, sú pri bežných teplotách tekuté a nazývajú sa oleje. V konopnom oleji je teda 95 % všetkých mastných kyselín kyseliny olejovej, linolovej a linolénovej a len 5 % tvorí kyselina stearová a palmitová. Všimnite si, že ľudský tuk, ktorý sa topí pri 15°C (pri telesnej teplote je tekutý), obsahuje 70% kyseliny olejovej.

Glyceridy sú schopné vstúpiť do všetkých chemických reakcií charakteristických pre estery. Najdôležitejšou reakciou je saponifikačná reakcia, ktorej výsledkom je vznik glycerolu a mastných kyselín z triglyceridov. Zmydelnenie tuku môže nastať buď enzymatickou hydrolýzou alebo pôsobením kyselín alebo zásad.

Alkalické štiepenie tuku pôsobením hydroxidu sodného alebo hydroxidu draselného sa uskutočňuje pri priemyselnej výrobe mydla. Pripomeňme si, že mydlo sú sodné alebo draselné soli vyšších mastných kyselín.

Na charakterizáciu prírodných tukov sa často používajú tieto ukazovatele:

1. jódové číslo - počet gramov jódu, ktorý je za určitých podmienok viazaný na 100 g tuku; toto číslo charakterizuje stupeň nenasýtenosti mastných kyselín prítomných v tukoch, jódové číslo hovädzieho tuku je 32-47, jahňacieho tuku 35-46, bravčového tuku 46-66;
2. číslo kyslosti - počet miligramov hydroxidu draselného potrebného na neutralizáciu 1 g tuku. Toto číslo udáva množstvo voľných mastných kyselín prítomných v tuku;
3. číslo zmydelnenia - počet miligramov hydroxidu draselného použitého na neutralizáciu všetkých mastných kyselín (obsiahnutých v triglyceridoch aj voľných) obsiahnutých v 1 g tuku. Toto číslo závisí od relatívnej molekulovej hmotnosti mastných kyselín, ktoré tvoria tuk. Číslo zmydelnenia pre hlavné živočíšne tuky (hovädzie, jahňacie, bravčové) je takmer rovnaké.

Vosky sú estery vyšších mastných kyselín a vyšších jednosýtnych alebo dvojsýtnych alkoholov s počtom atómov uhlíka od 20 do 70. Ich všeobecné vzorce sú uvedené v diagrame, kde R, R" a R" sú možné radikály.

Vosky môžu byť súčasťou tuku pokrývajúceho kožu, vlnu a perie. V rastlinách tvoria vosky 80 % všetkých lipidov, ktoré tvoria film na povrchu listov a kmeňov. Vosky sú tiež známe ako normálne metabolity určitých mikroorganizmov.

Prírodné vosky (napríklad včelí vosk, spermacet, lanolín) zvyčajne obsahujú okrem spomínaných esterov aj určité množstvo voľných vyšších mastných kyselín, alkoholov a uhľovodíkov s počtom atómov uhlíka 21-35.

Fosfolipidy

Táto trieda komplexných lipidov zahŕňa glycerofosfolipidy a sfingolipidy.

Glycerofosfolipidy sú deriváty kyseliny fosfatidovej: obsahujú glycerol, mastné kyseliny, kyselinu fosforečnú a zvyčajne zlúčeniny obsahujúce dusík. Všeobecný vzorec glycerofosfolipidov je uvedený v diagrame, kde R1 a R2 sú radikály vyšších mastných kyselín a R3 je radikál dusíkatej zlúčeniny.

Charakteristickým znakom všetkých glycerofosfolipidov je, že jedna časť ich molekuly (radikály R1 a R2) vykazuje výraznú hydrofóbnosť, zatiaľ čo druhá časť je hydrofilná v dôsledku negatívneho náboja zvyšku kyseliny fosforečnej a pozitívneho náboja radikálu R3. .

Zo všetkých lipidov majú glycerofosfolipidy najvýraznejšie polárne vlastnosti. Keď sa glycerofosfolipidy vložia do vody, len malá časť z nich prejde do skutočného roztoku, zatiaľ čo väčšina „rozpusteného“ lipidu sa nachádza vo vodných systémoch vo forme miciel. Existuje niekoľko skupín (podtried) glycerofosfolipidov.

[šou] .



Na rozdiel od triglyceridov nie je v molekule fosfatidylcholínu jedna z troch hydroxylových skupín glycerolu spojená s mastnou kyselinou, ale s kyselinou fosforečnou. Okrem toho je kyselina fosforečná zase naviazaná esterovou väzbou na dusíkatú bázu [HO-CH2-CH2-N+=(CH3)3]-cholín. Molekula fosfatidylcholínu teda obsahuje glycerol, vyššie mastné kyseliny, kyselinu fosforečnú a cholín

[šou] .



Hlavný rozdiel medzi fosfatidylcholínmi a fosfatidyletanolamínmi je v tom, že fosfatidyletanolamíny obsahujú dusíkatú bázu etanolamín (HO-CH2-CH2-NH3+) namiesto cholínu.

Z glycerofosfolipidov sa v organizme živočíchov a vyšších rastlín nachádzajú v najväčšom množstve fosfatidylcholíny a fosfatidyletanolamíny. Tieto dve skupiny glycerofosfolipidov sú metabolicky príbuzné a sú hlavnými lipidovými zložkami bunkových membrán.

• Fosfatidylseríny [šou] .

  

  V molekule fosfatidylserínu je dusíkatou zlúčeninou aminokyselinový zvyšok serín.

  Fosfatidylseríny sú oveľa menej rozšírené ako fosfatidylcholíny a fosfatidyletanolamíny a o ich význame rozhoduje najmä to, že sa podieľajú na syntéze fosfatidyletanolamínov.

• Plazmalogény (acetálové fosfatidy) [šou] .

  

  Od vyššie diskutovaných glycerofosfolipidov sa líšia tým, že namiesto jedného zvyšku vyššej mastnej kyseliny obsahujú aldehydový zvyšok mastnej kyseliny, ktorý je spojený s hydroxylovou skupinou glycerolu nenasýtenou esterovou väzbou:

  Plazalogén sa teda po hydrolýze rozkladá na glycerol, aldehyd vyšších mastných kyselín, mastnú kyselinu, kyselinu fosforečnú, cholín alebo etanolamín.

[šou] .



Radikálom R3 v tejto skupine glycerofosfolipidov je šesťuhlíkový cukrový alkohol - inozitol:

Fosfatidylinozitoly sú v prírode pomerne rozšírené. Nachádzajú sa u zvierat, rastlín a mikróbov. U zvierat sa nachádzajú v mozgu, pečeni a pľúcach.

[šou] .



Treba poznamenať, že voľná kyselina fosfatidová sa vyskytuje v prírode, aj keď v relatívne malých množstvách v porovnaní s inými glycerofosfolipidmi.

Kardiolylín patrí medzi glycerofosfolipidy, presnejšie medzi polyglycerolfosfáty. Kostra molekuly kardiolipínu obsahuje tri glycerolové zvyšky navzájom spojené dvoma fosfodiesterovými mostíkmi cez polohy 1 a 3; hydroxylové skupiny dvoch vonkajších glycerolových zvyškov sú esterifikované mastnými kyselinami. Kardiolipín je súčasťou mitochondriálnych membrán. V tabuľke 29 sumarizuje údaje o štruktúre hlavných glycerofosfolipidov.

Medzi mastnými kyselinami, ktoré tvoria glycerofosfolipidy, sa nachádzajú nasýtené aj nenasýtené mastné kyseliny (zvyčajne stearová, palmitová, olejová a linolová).

Zistilo sa tiež, že väčšina fosfatidylcholínov a fosfatidyletanolamínov obsahuje jednu nasýtenú vyššiu mastnú kyselinu esterifikovanú v polohe 1 (na 1. atóme uhlíka glycerolu) a jednu nenasýtenú vyššiu mastnú kyselinu esterifikovanú v polohe 2. Hydrolýza fosfatidylcholínov a fosfatidyletanolamínov účasť špeciálnych enzýmov obsiahnutých napríklad v kobrom jede, ktoré patria medzi fosfolipázy A 2, vedie k štiepeniu nenasýtených mastných kyselín a tvorbe lyzofosfatidylcholínov alebo lyzofosfatidyletanolamínov, ktoré majú silný hemolytický účinok.

Sfingolipidy

Glykolipidy

Komplexné lipidy obsahujúce sacharidové skupiny v molekule (zvyčajne zvyšok D-galaktózy). Glykolipidy hrajú zásadnú úlohu vo fungovaní biologických membrán. Nachádzajú sa predovšetkým v mozgovom tkanive, ale nachádzajú sa aj v krvných bunkách a iných tkanivách. Existujú tri hlavné skupiny glykolipidov:

• cerebrosidy
• sulfatidy
• gangliozidy

Cerebrozidy neobsahujú kyselinu fosforečnú ani cholín. Obsahujú hexózu (zvyčajne D-galaktózu), ktorá je spojená esterovou väzbou s hydroxylovou skupinou aminoalkoholu sfingozínu. Okrem toho Cerebroside obsahuje mastnú kyselinu. Medzi týmito mastnými kyselinami sú najbežnejšie lignocerová, nervónová a cerebrónová kyselina, t. j. mastné kyseliny s 24 atómami uhlíka. Štruktúra cerebrosidov môže byť znázornená diagramom. Cerebrozidy môžu byť tiež klasifikované ako sfingolipidy, pretože obsahujú alkohol sfingozín.

Najviac študovanými zástupcami cerebrosidov sú nervon, obsahujúci kyselinu nervónovú, cerebron, kam patrí kyselina cerebrónová a kerazín, obsahujúci kyselinu lignocyrovú. Obsah cerebrosidov je obzvlášť vysoký v membránach nervových buniek (v myelínovej pošve).

Sulfatidy sa líšia od cerebrozidov tým, že v molekule obsahujú zvyšok kyseliny sírovej. Inými slovami, sulfatid je cerebrosid sulfát, v ktorom je sulfát esterifikovaný na treťom atóme uhlíka hexózy. V mozgu cicavcov sa sulfatidy, podobne ako n cerebrozidy, nachádzajú v bielej hmote. Ich obsah v mozgu je však oveľa nižší ako u cerebrosidov.

Pri hydrolýze gangliozidov je možné detegovať vyššie mastné kyseliny, sfingozínalkohol, D-glukózu a D-galaktózu, ako aj deriváty aminocukrov: N-acetylglukózamín a kyselinu N-acetylneuramínovú. Ten sa v tele syntetizuje z glukozamínu.

Štrukturálne sú gangliozidy do značnej miery podobné cerebrozidom, jediný rozdiel je v tom, že namiesto jediného galaktózového zvyšku obsahujú komplexný oligosacharid. Jedným z najjednoduchších gangliozidov je hematozid izolovaný zo strómy erytrocytov (schéma)

Na rozdiel od cerebrozidov a sulfatidov sa gangliozidy nachádzajú prevažne v sivej hmote mozgu a sú sústredené v plazmatických membránach nervových a gliových buniek.

Všetky vyššie uvedené lipidy sa zvyčajne nazývajú zmydelnené, pretože ich hydrolýzou vznikajú mydlá. Existujú však lipidy, ktoré nehydrolyzujú a neuvoľňujú mastné kyseliny. Tieto lipidy zahŕňajú steroidy.

Steroidy sú zlúčeniny rozšírené v prírode. Sú to deriváty cyklopentánperhydrofenantrénového jadra obsahujúceho tri kondenzované cyklohexánové kruhy a jeden cyklopentánový kruh. Steroidy zahŕňajú množstvo látok hormonálnej povahy, ako aj cholesterol, žlčové kyseliny a ďalšie zlúčeniny.

V ľudskom tele je prvé miesto medzi steroidmi obsadené steromi. Najdôležitejším predstaviteľom sterolov je cholesterol:

Obsahuje alkoholovú hydroxylovú skupinu na C3 a rozvetvený alifatický reťazec s ôsmimi atómami uhlíka na C17. Hydroxylová skupina na C3 môže byť esterifikovaná vyššou mastnou kyselinou; v tomto prípade sa tvoria estery cholesterolu (cholesteridy):

Cholesterol hrá úlohu ako kľúčový medziprodukt pri syntéze mnohých ďalších zlúčenín. Plazmatické membrány mnohých živočíšnych buniek sú bohaté na cholesterol; nachádza sa vo výrazne menšom množstve v mitochondriálnych membránach a v endoplazmatickom retikule. Všimnite si, že v rastlinách nie je žiadny cholesterol. Rastliny majú iné steroly, súhrnne známe ako fytosteroly.

Zvyčajne sa verí, že tuky v ľudskom tele fungujú ako dodávatelia energie (kalórií). Ale to nie je úplne správne. Samozrejme, značná časť tuku sa spotrebuje ako energetický materiál. Tuk navyše slúži ako zdroj energie v tele, či už priamym využitím, alebo potenciálne vo forme zásob v tukovom tkanive. Tuky sú však do určitej miery plastickým materiálom, keďže sú súčasťou bunkových zložiek (vo forme komplexov s bielkovinami - lipoproteínmi), najmä membrán, t.j. sú základným nutričným faktorom. Okrem toho telesný tuk poskytuje izoláciu tým, že sa hromadí v podkoží a okolo určitých orgánov. Okrem toho tuky pôsobia ako potravinové rozpúšťadlá vitamínov rozpustných v tukoch a slúžia ako zdroj esenciálnych polynenasýtených mastných kyselín (linolénová, arachidónová).

Pri dlhodobom obmedzení tukov v strave sa pozorujú poruchy fyziologického stavu tela: činnosť centrálneho nervového systému je narušená, imunitný systém je oslabený a dĺžka života sa znižuje. Nadmerná konzumácia nasýtených tukov však vedie k narušeniu metabolizmu cholesterolu, zvýšenej zrážanlivosti krvi, ochoreniam obličiek a pečene, prispieva k rozvoju aterosklerózy a obezity so všetkými z toho vyplývajúcimi následkami.

Definícia lipidov uvedená v literatúre je nejednoznačná. Tuky (správnejšie nazývané lipidy) sú organické zlúčeniny, ktoré sú rozpustné v mnohých organických rozpúšťadlách a nerozpustné vo vode. Hlavnými zložkami tukov sú triglyceridy a lipoidné látky, medzi ktoré patria fosfolipidy, steroly, vosky atď. V potravinárskej technológii sa používa pojem „tuk“, ktorý znamená súhrn látok extrahovaných organickými rozpúšťadlami. Keď je tuk takmer úplne extrahovaný z potravinových produktov, výraz „tuk“ je ekvivalentný výrazu „lipidy“.

Zdá sa, že výhodnejšie definovať lipidy ako prírodné deriváty mastných kyselín a príbuzných zlúčenín, ktoré sú súčasťou všetkých živých buniek a sú extrahované z organizmov a tkanív nepolárnymi rozpúšťadlami.

Podľa Bloreovej klasifikácie sa lipidy delia do troch skupín:

jednoduché,

komplex,

Prekurzory a deriváty lipidov.

Jednoduché lipidy. Jednoduché lipidy sú estery mastných kyselín s rôznymi alkoholmi. Patria sem napríklad tuky a vosky.

Tuky (triglyceridy). Tuky (triglyceridy) sú estery mastných kyselín s glycerolom. Ak sú v tekutom stave, nazývajú sa oleje. Zloženie triglyceridov zahŕňa glycerol (asi 9 %) a mastné kyseliny s rôznou dĺžkou uhľovodíkových reťazcov a stupňami nasýtenia, ktorých štruktúra určuje vlastnosti triglyceridov.

Živočíšne a rastlinné tuky majú odlišné fyzikálne vlastnosti a zloženie. Živočíšne tuky sú pevné látky, ktoré obsahujú veľké množstvo nasýtených mastných kyselín, ktoré majú vysoký bod topenia. Rastlinné tuky sú zvyčajne tekuté látky obsahujúce najmä nenasýtené mastné kyseliny s nízkou teplotou topenia. Zdrojom rastlinných tukov sú najmä rastlinné oleje (99,9 % tuku), orechy (53–65 %), ovsené vločky (6,1 %) a pohánka (3,3 %) obilniny. Zdrojom živočíšnych tukov je bravčová masť (90–92 % tuku), maslo (72–82 %), tučné bravčové mäso (49 %), údeniny (20–40 %), kyslá smotana (30 %), syry (15– 30 %)).

Hlavnou zložkou lipidov sú mastné kyseliny. Prirodzene sa vyskytujúce trigceridy obsahujú aspoň dve rôzne mastné kyseliny.

1-palmitoyl-2,3-distearoylgicerín

Chemické, biologické a fyzikálne vlastnosti tukov sú určené triglyceridmi obsiahnutými v ich zložení a predovšetkým dĺžkou reťazca a stupňom nasýtenia mastných kyselín. Zloženie tukov tvoria najmä nerozvetvené mastné kyseliny s párnym počtom atómov uhlíka (4–26), a to nasýtené aj mono- a polynenasýtené kyseliny.

Nasýtené mastné kyseliny (palmitová, stearová atď.) telo ako celok využíva ako energetický materiál. Kyselina palmitová a stearová sa nachádzajú vo všetkých živočíšnych a rastlinných tukoch. Najväčšie množstvo nasýtených mastných kyselín sa nachádza v živočíšnych tukoch: napríklad v hovädzom a bravčovom tuku – 25 % palmitovej, 20 % a 13 % kyseliny stearovej, v masle – 7 % stearovej, 25 % palmitovej a 8 % myristovej. kyseliny. Môžu byť čiastočne syntetizované v tele zo sacharidov (a dokonca aj z bielkovín).

Nenasýtené mastné kyseliny sa líšia v stupni „nenasýtenosti“. Mononenasýtené mastné kyseliny obsahujú jednu vodíkovo-nenasýtenú väzbu medzi atómami uhlíka, polynenasýtené mastné kyseliny obsahujú niekoľko väzieb (2–6). Medzi najčastejšie mononenasýtené mastné kyseliny patrí kyselina olejová, ktorá je zastúpená v olivovom oleji (65 %), margarínoch (43–47 %), bravčovom a hovädzom tuku, masle a husacom mäse (11–16 %).

Väčšina mastných kyselín, ktoré tvoria triglyceridy, obsahuje 20 atómov uhlíka na molekulu. V molekulách kyseliny olejovej, linolovej a linolénovej je 18 atómov uhlíka a sú to dehydroderiváty kyseliny stearovej, cis-izoméry.

Najbežnejšie nasýtené mastné kyseliny v triglyceridoch sú: stearová (C 17 H 35 COOH), palmitová (C 15 H 31 COOH), myristová (C 13 H 27 COOH), arachidová (C 19 H 39 COOH), laurová (C 11 H 23 COUN).

Mimoriadne dôležité sú polynenasýtené mastné kyseliny, ako sú kyselina linolová, linolénová a arachidónová, ktoré sú súčasťou bunkových membrán a iných štrukturálnych prvkov tkanív a plnia v organizme množstvo dôležitých funkcií vrátane zabezpečenia normálneho rastu a metabolizmu, elasticity ciev, Väčšina polynenasýtených kyselín sa v ľudskom tele nedokáže syntetizovať, a preto sú tieto kyseliny nevyhnutné, rovnako ako niektoré aminokyseliny a vitamíny. Na druhej strane tieto kyseliny, najmä linolová a arachidónová, slúžia ako prekurzory hormónom podobných látok - prostaglandínov, zabraňujú ukladaniu cholesterolu v stenách ciev (podporujú jeho odstraňovanie z tela), zvyšujú elasticitu steny krvných ciev. Je potrebné poznamenať, že tieto funkcie vykonávajú iba cis-izoméry nenasýtených kyselín.

Nasýtené mastné kyseliny plnia v organizme najmä energetickú funkciu a ich nadbytok v strave často vedie k narušeniu metabolizmu tukov a zvýšeniu hladiny cholesterolu v krvi.

Zloženie tukov syntetizovaných v rôznych častiach toho istého tela je odlišné. U ošípaných sú teda vonkajšie vrstvy podkožného tuku nenasýtenejšie ako vnútorné. Kyslé zloženie ľudských tukov je blízke zloženiu škvarenej hovädzej masti.

Vosky. Vosky sú estery mastných kyselín s jednosýtnymi alkoholmi. Vosky sú historickým názvom pre výrobky rôzneho zloženia a pôvodu, väčšinou prírodné, ktoré sa svojimi vlastnosťami približujú včelím voskom. Väčšina prírodných voskov obsahuje estery jednosýtnych nasýtených karboxylových kyselín normálnej štruktúry a steroly s 12–46 atómami uhlíka na molekulu. Takéto vosky sú svojimi chemickými vlastnosťami podobné tukom (triglyceridom), ale zmydelňujú sa len v alkalickom prostredí. Vosky sa od tukov líšia tým, že namiesto glycerolu obsahujú steroly alebo vyššie alifatické alkoholy s párnym počtom atómov uhlíka (16–36). Rastlinné vosky obsahujú aj parafínové uhľovodíky.

Vosky sú v prírode široko rozšírené. V rastlinách pokrývajú listy, stonky a plody tenkou vrstvou a chránia ich pred zmáčaním vodou, vysychaním a pôsobením mikroorganizmov. Obsah vosku v zrnách a ovocí je nízky. Škrupiny slnečnicových semien obsahujú až 0,2% voskov z hmotnosti škrupiny, sójové semená - 0,01%, ryža - 0,05%.

Komplexné lipidy. Komplexné lipidy sú estery mastných kyselín s alkoholmi, ktoré navyše obsahujú ďalšie skupiny.

Fosfolipidy. Najvýznamnejšími predstaviteľmi komplexných lipidov sú fosfolipidy. Ide o lipidy obsahujúce okrem mastných kyselín a alkoholu aj zvyšok kyseliny fosforečnej. Obsahujú dusíkaté zásady (najčastejšie cholín + OH - alebo etanolamín HO-CH 2 -CH 2 -NH 2), zvyšky aminokyselín a ďalšie zložky. V závislosti od alkoholu obsiahnutého v molekule je fosfolipid buď glycerofosfolipid (glycerol pôsobí ako alkohol) alebo sfingofosfolipid, ktorý zahŕňa sfingozín. Molekuly fosfolipidov obsahujú nepolárne hydrofóbne uhľovodíkové radikály – „chvosty“ a polárnu hydrofilnú „hlavu“ (zvyšky kyseliny fosforečnej a dusíkatej bázy), ktorá určuje schopnosť fosfolipidov tvoriť biologické membrány. Ako súčasť bunkových membrán hrajú fosfolipidy zásadnú úlohu v ich permeabilite a metabolizme medzi bunkami a vnútrobunkovým priestorom.

Najbežnejšou skupinou fosfolipidov sú fosfoglyceridy. Obsahujú glycerín, mastné kyseliny, kyselinu fosforečnú a aminoalkoholy (napríklad cholín v lecitíne, etanolamín v kefalíne). Aminoalkohol obsiahnutý vo fosfolipide určuje biologický účinok fosfolipidu. Napríklad lecitín je glycerid esterifikovaný dvoma, zvyčajne rôznymi mastnými kyselinami (napríklad stearovou a olejovou) a obsahujúci fosfocholínovú skupinu, ktorá po zmydelnení poskytuje anorganický fosfát a kvartérnu zásadu – cholín.

Lecitín vykazuje lipotropný účinok, t.j. pomáha odstraňovať cholesterol z tela. Lecitín a cholín zabraňujú stukovateniu pečene a tieto lieky sa používajú na prevenciu ochorení pečene. Cholín je okrem toho súčasťou nervového tkaniva, najmä mozgového tkaniva. Acetylcholín hrá dôležitú úlohu pri prenose nervových vzruchov. V ľudskom tele sa cholín môže tvoriť zo serínu, ale biosyntéza cholínu je obmedzená a cholín sa musí dodávať dodatočne z potravy. Cholín je teda rovnako ako polynenasýtené mastné kyseliny a množstvo aminokyselín esenciálnou živinou.

Fosfolipidy v potravinách sa líšia chemickým zložením a biologickými účinkami. Ten, ako už bolo uvedené, do značnej miery závisí od povahy aminoalkoholu obsiahnutého v ich zložení. Medzi nájdené potraviny patrí najmä lecitín, ktorý obsahuje cholín, aminoalkohol a cefalín, ktorý obsahuje etanolamín.

Fosfolipidy obsiahnuté v potravinách podporujú lepšie vstrebávanie tukov. Tuk v mlieku je teda v jemne rozptýlenom stave, najmä vďaka mliečnym fosfolipidom. Mliečny tuk je považovaný za jeden z najľahšie stráviteľných tukov. Najväčšie množstvo fosfolipidov sa nachádza vo vajciach (3,4 %), relatívne vysoké (0,3–0,9 %) v obilninách a strukovinách a nerafinovaných olejoch. Pri skladovaní nerafinovaného rastlinného oleja sa fosfolipidy vyzrážajú. Pri rafinácii rastlinných olejov sa obsah fosfolipidov v nich znižuje na 0,2–0,3%. Predpokladá sa, že optimálny obsah fosfolipidov v potravinách by mal byť 5–10 g denne.

Okrem fosfolipidov zahŕňajú komplexné lipidy g lykolipidov(glykosfingolipidy) obsahujúce mastnú kyselinu, sfingozín a sacharidovú zložku. Glykolipidy sú v značnom množstve prítomné v rastlinných produktoch (lipidy z pšenice, ovsa, kukurice, slnečnice), nachádzajú sa aj u zvierat a mikroorganizmov. Glykolipidy plnia štrukturálne funkcie, podieľajú sa na stavbe membrán a hrajú dôležitú úlohu pri tvorbe proteínov pšeničného lepku, ktoré určujú pekárske vlastnosti múky. Komplexné lipidy sú tiež sulfolipidy a aminolipidy. Do tejto kategórie patria aj lipoproteíny.

Prekurzory a deriváty lipidov. Do tejto skupiny patria mastné kyseliny, glycerol, steroidy a iné alkoholy, aldehydy mastných kyselín a ketolátky, uhľovodíky, vitamíny rozpustné v tukoch a hormóny.

Steroly (steroly). Steroly (steroly) sú alicyklické prírodné alkoholy (jednomocné sekundárne alkoholy cyklopentanoperhydrofenantrénového radu, obsahujúce hydroxylovú skupinu na atóme uhlíka v polohe 3 a metylové skupiny na atómoch C10 a C13), príbuzné steroidom. Steroly sú súčasťou nezmydelniteľnej frakcie živočíšnych a rastlinných lipidov. Existujú živočíšne steroly (zoosteroly), rastlinné steroly (fytosteroly) a steroly húb (mykosteroly). Hlavným sterolom vyšších živočíchov je cholesterol a hlavným sterolom rastlín je b-sitosterol. Cholesterol sa nachádza v tkanivách všetkých zvierat a chýba alebo je prítomný v malých množstvách v rastlinách. Fytosteroly, na rozdiel od cholesterolu, telo nevstrebáva.

Steroly sú spolu s lipidmi a fosfolipidmi hlavnými štrukturálnymi zložkami bunkových membrán. Predpokladá sa, že ovplyvňujú bunkový metabolizmus. Steroly plnia svoje funkcie v organizme vo forme komplexov s proteínmi (lipoproteíny) a estermi vyšších mastných kyselín, ktoré sú ich nosičmi do všetkých orgánov a tkanív prostredníctvom krvného obehu. Cholesterol sa podieľa aj na metabolizme žlčových kyselín a hormónov. Až 80 % cholesterolu v ľudskom tele sa syntetizuje v pečeni a iných tkanivách. Obsah cholesterolu vo vajciach dosahuje 0,57% a v syroch - 0,28–1,61%. Maslo obsahuje asi 0,20% a mäso - 0,06–0,10%. Predpokladá sa, že denný príjem cholesterolu z potravy by nemal presiahnuť 0,5 g. V opačnom prípade sa hladina jeho obsahu v krvi zvyšuje, čím sa zvyšuje riziko vzniku a rozvoja aterosklerózy.

Význam lipidov. Pri diskusii o skupinách lipidov sa hovorilo o ich rôznych funkciách v tele. Ak zhrnieme vyššie uvedené, môžeme rozlíšiť nasledujúce funkcie lipidov v živom organizme.

Lipidy, ktoré sú súčasťou bunkových stien, plnia v tele plastickú funkciu a nazývajú sa štrukturálne. Sú súčasťou bunkovej membrány a podieľajú sa na rôznych procesoch prebiehajúcich v bunke.

Navyše, ako už bolo spomenuté, lipidy môžu slúžiť ako zdroj energie v tele, či už priamym využitím, alebo potenciálne vo forme zásob v tukovom tkanive. Zatiaľ čo telesný tuk sa skladá predovšetkým z glyceridov, mozgové a miechové tkanivo obsahuje komplexné štrukturálne jednotky vyrobené z bielkovín, cholesterolu a fosfolipidov, ako je lecitín.

Lipidy nachádzajúce sa v špeciálnych „tukových“ bunkách sa nazývajú zásobné lipidy a pozostávajú hlavne z triglyceridov. Tieto lipidy sú akumulátorom chemickej energie a využívajú sa pri nedostatku potravy. Lipidy majú vysoký obsah kalórií: 1 g je 9 kcal - to je 2-krát viac ako obsah kalórií v bielkovinách a uhľohydrátoch. Väčšina všetkých druhov rastlín obsahuje aj zásobné lipidy, najmä v semenách. Lipidy pomáhajú rastline odolávať nepriaznivým vplyvom vonkajšieho prostredia, napríklad nízkym teplotám, t.j. vykonávať ochrannú funkciu.

V rastlinách sa lipidy hromadia najmä v semenách a plodoch a ich obsah závisí od odrody, polohy a podmienok pestovania. U zvierat a rýb sa lipidy koncentrujú v podkožných, mozgových a nervových tkanivách a tkanivách obklopujúcich dôležité orgány (srdce, obličky). Obsah lipidov zvierat je určený druhom, zložením krmiva, podmienkami ustajnenia atď.

Zloženie potravinárskych výrobkov zahŕňa takzvané „neviditeľné“ tuky (v mäse, rybách a mlieku) a „viditeľné“ – rastlinné oleje a živočíšne tuky špeciálne pridávané do potravín. V potravinách sú lipidy obsiahnuté vo forme jednotlivých tukových buniek, odkiaľ sú ľahko extrahované väčšinou organických rozpúšťadiel (často nazývané „voľné lipidy“) alebo sú súčasťou takmer všetkých životne dôležitých buniek. V druhom prípade sú v bunkách pevnejšie viazané (tzv. pevne viazané lipidy). Metódy kvantifikácie lipidov zohľadňujú tieto vlastnosti.

Okrem toho, že lipidy sú potrebné vo výžive ako energetický a stavebný materiál, podieľajú sa na metabolizme iných živín, napríklad prispievajú k vstrebávaniu vitamínov A a D a zdrojom týchto vitamínov sú živočíšne tuky. Jediným zdrojom vitamínu E a b-karoténu sú rastlinné tuky.

Žiadny z tukov, užívaný samostatne, nedokáže plne pokryť potreby tela na tukové látky. Odporúčaný kalorický obsah lipidov v strave je 30–35 %, čo je v hmotnostných jednotkách (v priemere 102 g) o niečo viac ako množstvo bielkovín. Z uvedených 102 g sa odporúča skonzumovať 45–50 g priamo vo forme tuku.Pri práci v chlade treba zvýšiť množstvo tuku v strave, pretože tuk sa podieľa na procesoch termoregulácie telo. Toto zvýšenie by malo pochádzať z kvóty sacharidov, nie bielkovín, pretože bielkoviny sú potrebné na správne spracovanie tukov.

Živočíšne a rastlinné tuky sa odporúča konzumovať v kombinácii. Optimálny pomer je 70 % živočíšnych a 30 % rastlinných tukov. Tento pomer zabezpečuje, že telo dostáva potrebné množstvá polynenasýtených a nasýtených kyselín. S pribúdajúcim vekom sa odporúča znížiť spotrebu živočíšnych tukov.