- Обща характеристика на липидите
- Верига от въглеродни атоми, свързани с водородни атоми
- Висока точка на топене
- Те са амфипатични молекули
- Те имат добра устойчивост на механичен стрес
- Функции на липидите
- енергичен
- структурен
- Enzymatic
- Класификация на липидите
- Мазнини и масла
- Фосфолипидите
- Восък
- стероли
- Терпени и ейкозаноиди
- Примери за липиди
- Палмитинова киселина
- Холестерол
- фосфатидилхолин
- Sphingomyelin
- стероиди
- Естрогенът
- Тестостеронът
- Витамини
- Значение за живите същества
- Препратки
На липиди са група от хетерогенни макромолекули включително мазнини, масла, восъци, стероли, и т.н., които имат свойството да бъде частично неразтворим във вода (хидрофобни) и доста разтворими в неполярни разтворители, като етер, бензен, ацетон, хлороформ, между другото.
По-рано всички съединения, неразтворими във вода и разтворими в органични разтворители, се считат за липиди. Въпреки това, днес много други съединения, които не са липиди, имат тези свойства, някои от тях са терпени, някои витамини и каротеноиди.
Липидите са основните компоненти на клетъчните мембрани и следователно и на плазмената мембрана (Източник: Jpablo cad / CC BY (https://creativecommons.org/licenses/by/3.0), чрез Wikimedia Commons)
Думата "липид" произлиза от гръцката дума "липос", което означава мазнини. Някои автори считат за липиди само онези молекули, които са продукти или производни на мастни киселини, включително главно всички съединения, класифицирани като масла и мазнини.
Липидните съединения присъстват във всички живи същества на земята, дори някои вируси имат тези молекули в своя капсид.
Смята се, че липидите са били част от първите въглеродни съединения, които са се образували по време на възникването на живота и са основни молекули за „комплексизация“ на живота.
Понастоящем в групата на липидите е известно голямо разнообразие от различни съединения, всеки с различни функции и свойства.
Те се класифицират в зависимост от групата заместител, която съставя скелета му (и самия скелет), а също и в зависимост от функциите му (структурна, съхранение, сигнализация, защита и т.н.).
Обща характеристика на липидите
Верига от въглеродни атоми, свързани с водородни атоми
Повечето от липидите имат за централна структура верига от въглеродни атоми, свързани с водородни атоми, която е известна като "мастна киселина"
Ако всички въглеродни атоми на една мастна киселина са наситени от водородни атоми, се казва, че това е "наситена мастна киселина".
Ако, от друга страна, два или повече въглеродни атома в една и съща верига са свързани чрез двойна или тройна връзка, мастната киселина се казва „ненаситена“, тъй като чрез дехидрогениране тя е загубила 2 или повече въглеродни атома. водород.
Висока точка на топене
Липидите имат високо молекулно тегло, което им придава висока точка на топене
Точката на топене на липидите е по-висока при липидите, които съдържат повече въглеродни атоми. Но тази точка на топене намалява, когато липидите имат мастни киселини с ненаситени въглеводородни вериги.
Те са амфипатични молекули
Всички липиди имат полярна или хидрофилна част и друга аполарна или хидрофобна част, представена от алифатните вериги на мастните киселини, които ги съставят.
Повечето липидни молекули се свързват помежду си чрез водородна връзка и ван дер Ваал взаимодействия между техните въглеводородни вериги.
Те имат добра устойчивост на механичен стрес
Връзките, образувани между въглеродните и водородните атоми, дават на липидите някаква физическа устойчивост на механичен стрес. Освен това, бидейки частично неразтворими във вода, липидните асоциации е трудно да се разпаднат във водна среда.
Функции на липидите
Липидите имат голямо разнообразие от биологични функции, толкова разнообразни, колкото и големият брой химични структури, открити в тази група.
енергичен
При повечето гръбначни и много безгръбначни животни липидите са основните форми за съхранение и транспортиране на мастни киселини в клетките.
При гръбначните животни, липидите, абсорбирани с храна, се съхраняват в мастната тъкан под формата на мастни киселини и там те служат като топлоизолиращо вещество за органи и подкожна тъкан.
Мастните киселини са специализирани липиди за съхраняване на енергия в живите организми, тъй като тяхното окисляване освобождава големи количества енергия под формата на АТФ. Това става чрез процес, наречен "β-окисляване на мастни киселини", който се осъществява от почти всички клетки на живите организми.
структурен
Фосфолипидите и стеролите са основни компоненти на биологичните мембрани на клетките и техните органели (в еукариотни клетки).
Много малки липидни молекули на повърхността на мембраните служат като пигменти за абсорбиране на светлина, докато други служат като котви за някои мембранни протеини, които се прикрепят към повърхността.
Enzymatic
Много липиди са кофактори в ензимната катализа или действат като електронни преносители в електрохимични градиенти.
Други участват в бързото разпространение на деполяризационните вълни по цялото тяло на животните, което, разбира се, е свързано със специализирани нервни клетки.
Класификация на липидите
Липидите могат да бъдат класифицирани в четири големи групи: мазнини и масла, фосфолипиди, восъци, стероли и терпени и ейкозаноиди.
Мазнини и масла
Тази група включва мастни киселини, които обикновено са най-често срещаните структурни елементи за образуването на по-сложни липиди, като например фосфолипиди и восъци.
Мазнините обикновено са съединения, съставени от мастни киселини, свързани с молекула на глицерол във всеки от неговите 3 въглеродни атома чрез естерни връзки, поради което те обикновено са известни като триглицериди.
Фосфолипидите
Фосфолипидите са основните компоненти на клетъчните мембрани. Те са липиди, съставени от гръбнак на глицерол или сфингозин, към които се молекулират две молекули на мастни киселини и фосфатна група, способна да реагира и да се свързва с различни алкохолни молекули.
В зависимост от скелета, върху който са „изградени“ фосфолипидите, те могат да бъдат глицерофосфолипиди или фосфоесфинголипиди.
Глицеролипиди или фосфолипиди (Източник: Yo / Public domain, чрез Wikimedia Commons)
Има още една група липиди, подобна на тази на фосфолипидите и известна като групата на e сфинголипидите. Това са липиди, изградени върху скелет на сфингозин, към който чрез амидни връзки са прикрепени две мастни киселини и въглехидрат или друго полярно съединение.
Восък
Цетил палмитат, типичен восъчен естер
Восъците са липиди, изградени върху алкохоли с дълги вериги, естерифицирани до дълговерижни мастни киселини.
Те функционират в покритието на повърхността на растителни и животински структури на тялото и обикновено са в твърда форма, поради което се казва, че са напълно неразтворими във вода или водни разтвори.
стероли
Обща структура на стероли и техните производни. Източник: Ваксинатор
Те са големи липиди, съставени от 4 циклични въглеводородни единици, а не от мастни киселини с права верига. Някои имат функционална група -OH, така че попадат в класификацията на алкохолите. Холестеролът и неговите производни са от голямо значение.
Терпени и ейкозаноиди
Химична структура на мирцен, монотерпен (Източник: Ян Херолд, Лейо / Публична власт, чрез Wikimedia Commons
Два други вида липиди са терпени и ейкозаноиди. Терпените, за разлика от по-разпространените липиди, не са съставени от мастни киселини, а от повтарящи се единици от 5 въглеродни атома, известни като "изопренови единици".
Класификацията му в групата на липидите има много общо с хидрофобния си характер и неразтворимостта във вода или полярни разтворители.
Ейкозаноидите, от друга страна, са липиди, които са резултат от метаболизма на някои мастни киселини и са предшественици на важни хормони за човека и други бозайници, като простагландини.
Примери за липиди
Както бе споменато, в природата има голямо разнообразие от съединения с липидни характеристики, така че по-долу ще бъдат споменати само някои от най-важните примери.
Палмитинова киселина
Това е наситена мастна киселина с дълги вериги (16 въглеродни атома). То е основното резервно вещество на гръбначните животни и се произвежда ендогенно чрез липогенеза.
Тази мастна киселина служи като основна молекула за синтеза на други съединения. Освен това, окисляването само на 1 мол от това съединение произвежда около 2,59 мола от АТФ, което представлява голямо енергийно снабдяване на гръбначни животни, особено за разлика от окисляването на въглехидратите и протеините.
Холестерол
Химическа структура на холестерола (Източник: Guillem d'Occam. Променено от Alejandro Porto. / CC BY-SA (https://creativecommons.org/licenses/by-sa/3.0) чрез Wikimedia Commons)
Това е липид, който принадлежи към групата на стеролите и се намира в клетъчната мембрана на почти всички клетки. Наличието на тези молекули в плазмената мембрана е от съществено значение за регулиране на нейната коравина, кривина и гъвкавост.
Той има централен скелет от 27 въглеродни атома. Това обаче е молекула, съставена от ароматни пръстени, което й придава много по-голяма твърдост, устойчивост и твърдост в сравнение с други липиди. Този липид е предшественик на много животински хормони.
При хората холестеролът е от съществено значение за синтеза на тестостерон и други силно уместни полови хормони.
фосфатидилхолин
Той принадлежи към групата на фосфолипидите и присъства в плазмената мембрана на практически всички клетки. Обикновено има верига на палмитинова киселина и се синтезира предимно в черния дроб на гръбначни животни.
Това съединение е от съществено значение за синтеза на холестерола и за типичната гъвкавост на клетките. Много протеини, които се свързват с клетъчната мембрана, специално се придържат към полярната глава на този липид.
Sphingomyelin
Структура на сфингомиелина (Източник: Jag123 от Английска Уикипедия, чрез Wikimedia Commons)
Той се намира в клетъчната мембрана на всички организми и много изследвания са се фокусирали върху неговата функция и структура, тъй като тя също е част от миелиновата обвивка, която покрива аксоните на невроните при животните.
Сфингомиелинът принадлежи към групата на сфинголипидите и при хората това е най-разпространеният сфинголипид в цялото тяло. Характеризира се с гръбнак на сфингозин, който е свързан с амидна връзка с полярна група, обикновено фосфатидилетаноламин.
стероиди
Основна структура на стероид (Източник: Hati в немска Уикипедия / Публично достояние, чрез Wikimedia Commons)
Друг пример за липиди са стероидите. Естествените стероиди присъстват в тялото и могат да включват холестерол, който е най-разпространеният тип, естроген, тестостерон, жлъчни соли, намиращи се в чревната жлъчка, и кортизол, химикал, секретиран от организма.
Естрогенът
Така нареченият женски хормон е липид; произвежда се предимно от яйчниците и е отговорен за поддържането на женските вторични сексуални характеристики.
Тестостеронът
Така нареченият мъжки хормон е липид; произвежда се предимно от тестисите и е отговорен за поддържането на мъжките вторични сексуални характеристики.
Витамини
Водоразтворимите витамини са липиди; повечето от тях се съхраняват в черния дроб или в други органи на тялото. Например:
- Витамин А, който е важен за имунната функция, зрението и репродукцията. Може да се намери в цветни плодове и зеленчуци, пълномаслено мляко и черен дроб.
- Витамин D, използван за подобряване на абсорбцията на калций, цинк, фосфат, желязо и магнезий в червата. Може да се получи от определени храни и при излагане на слънчева светлина.
- Витамин Е защитава сърцето и помага на тялото да се защити от свободните радикали; следователно помага да се поддържат клетките здрави. Може да се намери в растителни масла, семена и ядки.
- Витамин К позволява на кръвта да се съсирва и може да помогне за здравината на костите при възрастни хора. Може да се намери в спанак, къдраво зеле, маруля, магданоз, брюкселско зеле, броколи, зеле, черен дроб, месо, яйца, зърнени храни и риба.
Значение за живите същества
Липидите са част от съществените за живота биомолекули, тъй като без развитието им животът, както знаем, не би се развил, тъй като съществуването на липидни мембрани е възможно само благодарение на тези вещества.
Както вече беше обсъдено, липидите участват в почти всички известни физиологични процеси, от защита на клетката срещу вирусна инфекция до производство и съхранение на енергия.
Те също така действат като изолатори, така че електрическите стимули се предават ефективно между нервните клетки и натрупването на липиди в тялото на някои животни е важно за съхраняване на енергия и защита от ниски температури или механичен стрес.
Препратки
- Брейди, С. (2011). Основна неврохимия: принципи на молекулярната, клетъчната и медицинската невробиология. Академична преса.
- Ha, CE, & Bhagavan, NV (2011). Основи на медицинската биохимия: с клинични случаи. Академична преса.
- Litwack, G. (2017). Човешка биохимия. Академична преса.
- Nelson, D., Cox, M. Lehninger. (2000). Принципи на биохимията, 3.
- Sargent, JR, Tocher, DR, & Bell, JG (2003). Липидите. В храненето на рибата (стр. 181-257). Академична преса.