1. Przedstawić budowę kwasów tłuszczowych.

Odp.: Jest to grupa związków, zawierająca długi łańcuch węglowodorowy, zakończony grupą karboksylową.

1. Wyjaśnić pojęcia: nasycone i nienasycone kwasy tłuszczowe.

W tłuszczach występują dwa główne rodzaje kwasów tłuszczowych:

·Nasycone kwasy tłuszczowe – nie mają wiązań podwójnych; najbardziej rozpowszechnione

w tej grupie są: kwas palmitynowy – C15H31COOH – znajduje się między innymi

w oleju bawełnianym, mleku, rybach oraz kwas stearynowy - C17H35COOH – obecny

głównie w tłuszczach zapasowych przeżuwaczy i maśle kakaowym.

·Nienasycone kwasy tłuszczowej – to kwasy, które w swojej cząsteczce posiadają

przynajmniej jedno wiązanie podwójne; wyróżnić tu można:

o monoenowe kwasy tłuszczowe – mające tylko jedno wiązanie podwójne najczęściej

w konfiguracji cis (kwasy o konfiguracji trans w naturze występują sporadycznie;

duże ilości trans-izomerów w tłuszczach żywnościowych są wynikiem procesów

modyfikacyjnych, np. katalicznego uwodornienia). Przedstawicielem w tej grupie

jest kwas oleinowy - C17H33COOH – przyjmuje się, że stanowi on aż 40 %

wszystkich kwasów tłuszczowych.

1. Podać po 2 przykłady tłuszczów nasyconych i nienasyconych:

• Nasycone: kwas palmitynowy C₁₅ H₃₁ COOH, kwas stearynowy C₁₇ H₃₅ COOH

• Nienasycone: kwas oleinowy C₁₇ H₃₃ COOH, kwas oleopalmitynowy CH₃-(CH₂)₅-CH=CH-(CH₂)₇-COOH

1. Od czego zależą właściwości kwasów tłuszczowych?

Właściwości kwasów tłuszczowych i ich pochodnych- tłuszczów, zależą w dużym stopniu od długości łańcucha i stopnia nasycenia. Nienasycone kwasy tłuszczowe mają niższą temperaturę topnienia niż kwasy nasycone o tej samej długości łańcucha. Np. temp. Topnienia kwasu stearynowego wynosi 69,9^oC, natomiast kwas oleinowy (mający jedno wiązanie podwójne cis) topi się w temp. 13,4^oC. Temperatury topnienia wielonienasyconych kwasów tłuszczowych o 18 atomach węgla w łańcuchu są jeszcze niższe. Wpływ na temp. topnienia ma także długość łańcucha, co ilustruje przykład kwasu palmitynowego (C₁₆), topiącego się w temp. O 6,5^oC niższej niż kwas stearynowy (C₁₈). Tak więc kwasy tłuszczowe i ich pochodne są tym bardziej „płynne”, im ich łańcuchy są krótsze i bardziej nienasycone.

1. Funkcje kwasów tłuszczowych/ lipidów.

Kwasy tłuszczowe spełniają cztery zasadnicze funkcje fizjologiczne:

• Stanowią one materiał budulcowy fosfolipidów i glikolipidów. Związki te o właściwościach amfofilowych są ważnymi składnikami błon biologicznych.

• Wiele białek ulega modyfikacji przez kowalencyjne związanie z kwasami tłuszczowymi, które umiejscawiają je w odpowiednim ułożeniu w błonach.

• Kwasy tłuszczowe są materiałem energetycznym. Są one magazynowane w postaci triacygliceroli, tj. w formie estrów glicerolu nie mających ładunku. Triacyglicerole (dawniej: trójglicerydy) nazywa się więc tłuszczami obojętnymi.

• Pochodne kwasów tłuszczowych pełnią funkcję hormonów i międzykomórkowych informatorów.

1. Jaką rolę pełnią triacyglicerole?

Triacyloglicerole, fosfolipidy oraz cholesterol i jego estry stanowią część

składową komórek ustrojowych, m.in.: błon i organelli komórkowych. Dodatkowo,

triacyloglicerole są też głównym składnikiem zapasowej tkanki tłuszczowej. Z racji tego, że

tłuszcze są słabymi przewodnikami ciepła są doskonałymi izolatorami termicznymi. Ponadto

pełnią funkcję ochronną dla organów wewnętrznych.

Triacyloglicerole w stanie stałym wykazują zjawisko tzw. polimorfizmu, co oznacza,

że mogą występować w kilku formach krystalicznych. Przemiany polimorficzne z kolei

bardzo silnie wpływają na właściwości reologiczne (konsystencję, plastyczność) i inne cechy

fizyczne wielu produktów tłuszczowych. Z punktu widzenia zastosowań przemysłowych jest

to więc zjawisko niepożądane.

Ze Stryer’a:

Triacyloglicerole są magazynami skondensowanej energii dlatego, że są zredukowane i występują w postaci nieuwodnionej. Utlenienie 1g kwasu tłuszczowego wyzwala około 37,7 kJ, natomiast z tej samej masy cukrowców lub białek uzyskuje się około 16,7 kJ. Powodem tak dużej różnicy jest to, że kwasy tłuszczowe są znacznie silniej zredukowane niż białka lub cukrowce. Ponadto triacyloglicerole mają charakter silnie niepolarny, dzięki czemu są magazynowane praktycznie w postaci bezwodnej, natomiast białka i węglowodany są znacznie bardziej polarne i dlatego także silniej uwodnione.

Głównym miejscem gromadzenia się triacylogliceroli w organizmie ssaków jest cytoplazma komórek tłuszczowych. Małe kropelki traiacylogliceroli koagulują, tworząc duże struktury globularne, które mogą zajmować większość objętości całej komórki. Komórki tłuszczowe są wyspecjalizowane w syntezie i magazynowaniu triacylogliceroli, a także w ich uruchamianiu w formie cząstek paliwowych, które mogą być transportowane przez krew do innych tkanek.

1. Struktura triacylogliceroli.

Każdy triacylogliceryd zbudowany jest z cząsteczki glicerolu i trzech cząsteczek długołańcuchowych kwasów tłuszczowych, połączonych wiązaniem estrowym. (Proste zawierają te trzy kwasy tłuszczowe identyczne, a złożone- różne).

1. Jaką rolę pełni cholesterol?

Jest to steroid, który moduluje płynność błon organizmów eukariotycznych. Jest również prekursorem hormonów steroidowych, takich jak progesteron, testosteron, estriadol i kortyzol. Cholesterol jest niezbędny do syntezy witaminy D.

1. Model budowy błon biologicznych.

Teorie budowy błon

1. Model lipidowy - W roku 1895 Overton opierając się na fakcie, że substancje rozpuszczalne w tłuszczach wnikały do komórki bardziej efektywnie niż nierozpuszczalne - wydedukował, że lipidy muszą stanowić ważny składnik błony plazmatycznej.

2. Model dwuwarstwy lipidowej (1925) - Gortel i Grendel ekstrahując acetonem lipidy z błon erytrocytów ludzkich i obliczając powierzchnię błonki utworzonej przez ten ekstrakt, stwierdzili, że jest ona dwukrotnie większa od powierzchni wyjściowych krwinek. Sformułowali więc hipotezę, że błona komórkowa składa się z dwóch warstw lipidowych, sugerując uwodnienie obu ich stron tzn. polarne główki cząsteczek lipidów muszą być skierowane na zewnątrz, a niepolarne łańcuchy węglowodorowe ku sobie, do wnętrza podwójnej warstwy lipidowej.

3. Model trójwarstwowej błony (1935) - Dowson i Danielli korzystając z obserwacji Cole, że białka dodane do emulsji olejowo-wodnej w znacznym stopniu obniżają napięcie powierzchniowe pomiędzy wodą i kroplami oleju (napięcie takie jak w naturalnych błonach komórkowych) wysnuli hipotezę, że błony komórkowe zbudowane są symetrycznie z podwójnej warstwy lipidowej pokrytej po obu stronach warstwą białek.

4. Model płynnej mozaiki (1972) - Singer i Nicolson opublikowali teorię modelu płynnej mozaiki w której białka nie tworzą warstwy na powierzchni lipidów, lecz pływają w dwuwarstwie lipidowej zanurzone w różnym stopniu. Błona taka jest asymetryczna, płynna i dynamiczna.

1. Jaką rolę pełnią błony biologiczne?

Błony biologiczne uczestniczą w:

· biernym lub czynnym, selektywnym transporcie jonów i substancji niejonowych,

· wydzielaniu produktów komórki do środowiska (egzocytoza) oraz pobieraniu makrocząsteczek do komórki (endocytoza),

· reakcjach na sygnały pochodzące ze środowiska (transdukcja sygnałów) poprzez receptory błonowe,

· przenoszeniu sygnałów do innych okolic komórki lub przekazywaniu ich do innych komórek,

· oddziaływaniu między komórką i podłożem oraz między komórkami.

Ich rolą jest też:

· oddzielenie wnętrza komórki od środowiska,

· oddzielanie w komórkach kompartymentów (przedziałów) o różnej koncentracji różnych substancji (enzymów, jonów, substratów),

· pośredniczenie w transporcie biernym i czynnym,

· wytwarzanie potencjału elektrochemicznego - różnej koncentracji jonów,

· miejsce przebiegu procesów (np. łańcuch transportu elektronów w mitochondriach i chloroplastach)

1. Jakie lipidy występują w błonach?

Lipidy w błonach należą do trzech klas: fosfolipidów, glikolipidów i lipidów obojętnych (sterole). Podstawową strukturą błony jest dwuwarstwa lipidowa utworzona z fosfolipidów. Błona taka stanowi ośrodek, w którym lipidy i białka mogą przemieszczać się po powierzchni błony a także w poprzek błony.

1. Budowa glicerofosfolipidów. Przykłady.

Glicerofosfolipidy są zbudowane z czterech składników: trójwęglowego

rdzenia glicerolu, dwóch acyli połączonych wiązaniami estrowymi z atomami C1

i C2 glicerolu oraz ortofosforanu. Ortofosforan jest połączony wiązaniem fosfodiestrowym

z atomem C3 glicerolu i z grupą hydroksylową innego alkoholu. Alkoholem

tym może być cholina, etanoloamina (kolamina), seryna, inozytol lub też glicerol.

Dwa łańcuchy kwasów tłuszczowych, które są obecne w glicerofosfolipidach

nie są identyczne, zwykle przy atomie C2 glicerolu znajduje się wyższy kwas

tłuszczowy nienasycony, z jednym, dwoma lub większą liczbą wiązań podwójnych,

często jest nim kwas arachidonowy.

Np.: Najprostszym glicerofosfolipidem jest kwas fosfatydowy, czyli sn-3-fosfodiacyloglicerol,

który w stanie wolnym rzadko występuje w organizmie, natomiast jego estrami są wszystkie inne glicerofosfolipidy. Należą do nich fosfatydylocholina

(lecytyna), fosfatydyloetanoloamina (kefalina kolaminowa), fosfatydyloseryna

(kefalina serynowa), fosfatydyloinozytol (kefalina inozytolowa), fosfatydyloglicerol

i difosfatydyloglicerol, czyli kardiolipina. Kardiolipina wyodrębniona z mięśnia

sercowego jest podstawowym składnikiem wewnętrznych błon mitochondrialnych.

1. Jaką strukturę przyjmują amfipatyczne lipidy w środowisku wodnym?

Lipidy to związki amfipatyczne, posiadające biegun hydrofilny i hydrofobowy To właśnie pozwala na utworzenie przegrody gdyż fosfolipidy układają się spontaniczne w środowisku wodnym w ten sposób, że grupy polarne bieguna hydrofilnego zwrócone są do tego środowiska a grupy apolarne, grupują się w „środku”. To też jest przyczyną samosklejania się w przypadku rozerwania błony (w celu ukrycia grup hydrofobowych).

Lipidy, w środowisku wodnym mogą się układać w kilka form, które mogą swobodnie przechodzić jedna w drugą. Są nimi :

- dwuwarstwa

- micelle (a te mogą być normalne lub odwrócone)

Gdy w błonie tworzą się micelle, wówczas błony stają się bardziej przepuszczalne dla związków apolarnych (w przypadku micelli normalnych) lub zw. polarnych ale (np. wody - w przypadku milcelli odwróconych).

1. Dlaczego lipidy błonowe przyjmują postać dwuwarstwy?

Ponieważ jest to struktura bardziej uprzywilejowana niż micele.

Objętość dwóch łańcuchów węglowodorowych kwasów tłuszczowych fosfolipidy czy glikolipidu jest zbyt duża, aby zmieściły się one we wnętrzu miceli.

1. Od czego zależy płynność błon?

Płynność matrycy lipidowej błony zależy od tego, w jakiej fazie znajdują się lipidy błonowe. Uważa się, że błony większości komórek znajdują się w fazie ciekłokrystalicznej w temperaturach fizjologicznych. Płynność błony zależy od wielu czynników, min. od składu lipidowego błony, oddziaływania lipid-lipid i lipid-białko, obecności białek integralnych, zawartości cholesterolu, stopnia nasycenia i długości łańcuchów kwasów tłuszczowych fosfolipidów. Wraz ze zmianą tych parametrów następuje zmiana płynności błony.

1. Jakie są etapy ekstrakcji lipidów z tkanek?

1) Odwodnienie tkanki w metanolu.

2) Izolacja mieszaniny lipidów poprzez przemywanie homogenatu eterem etylowym.

3) Izolacja nierozpuszczalnych w zimnym acetonie fosfolipidów.

1. Na czym polega zmydlanie tłuszczów?

charakterystyczną reakcją, jakiej ulegają tłuszcze, jest hydroliza zasadowa,

zwana inaczej reakcją zmydlania lub saponifikacji tłuszczów. Jest ona bardzo powszechnie

wykorzystywana w przemyśle do otrzymywania mydła. Hydroliza tłuszczów zachodzi także

w organizmach człowieka i zwierząt, ale jedynie w obecności specjalnych enzymów,

zwanych lipazami. Poniżej przedstawiono równanie reakcji hydrolizy tristearynianu

gliceryny.

Jak obrazuje powyższe równanie, hydroliza tłuszczu wodnym roztworem NaOH daje

cząsteczkę gliceryny i trzy cząsteczki soli sodowej kwasu tłuszczowego, czyli pospolite

mydło. Niekiedy określenie „zmydlanie tłuszczu” stosuje się także i do tych przypadków

hydrolizy, w których mydło nie powstaje, a produktami są: glicerol oraz wolne kwasy

tłuszczowe (np. uczucie śliskości skóry po kontakcie z alkaliami to właśnie wynik tej reakcji).

Otrzymane w ten sposób kwasy tłuszczowe są w zasadzie nierozgałęzione i zawierają

parzystą liczbę atomów węgla od 12 do 20. Jeżeli w cząsteczce obecne są wiązania podwójne,

przyjmują one zwykle geometrię cis.

1. W jaki sposób powstają mydła?

Genialne pytanie, odpowiedź mamy u góry ; )

Dodam tylko prosto, że mydła powstają w procesie alkalicznego zmydlania tłuszczów. Surowcem wyjściowym do otrzymywania mydła są oleje roślinne, tłuszcze zwierzęce oraz wodorotlenek sodu.

1. W jaki sposób można oddzielić fosfolipidy od wolnych kwasów tłuszczowych?

-izolacja fosfolipidów nierozpuszczalnych w zimnym acetonie

-odparowanie rozpuszczalnika

-oziębienie

-dodanie zimnego acetonu i etanolowego roztworu MgCl₂

-próbkę pozostawić w lodzie na 5 min.

-odwirowanie osadu

-rozpuszczenie w mieszaninie metanol-chloroform

20, 21- skrypt ; )

22)- Nierozpuszczalne w H₂O, rozpuszczalne w rozpuszczalnikach organicznych.