WĘGLOWODANY

1. Budowa, funkcja biologiczna, występowanie monosacharydów (glukoza, fruktoza, mannoza, galaktoza).

Glukoza – organiczny związek chemiczny, monosacharyd (cukier prosty) z grupy aldoheksoz. Jest białym, drobnokrystalicznym ciałem stałym, z roztworów wodnych łatwo krystalizuje jako monohydrat. Jest bardzo dobrze rozpuszczalna w wodzie (nie zmienia pH roztworu). Ma słodki smak, nieco mniej intensywny od sacharozy.

Enancjomerem D-glukozy jest L-glukoza, niewystępująca w organizmach wyższych.

Występowanie:

Glukoza występuje w znacznych ilościach w owocach (szczególnie w winogronach, stąd nazwa – cukier gronowy) i miodzie. W organizmach jest składowana w postaci dwóch polimerów: skrobi u roślin i glikogenu u zwierząt.

Funkcja biologiczna:

D-Glukoza jest podstawowym związkiem energetycznym dla większości organizmów, przechowywanym pod postacią polimerów – skrobi i glikogenu. Stanowi cukier najłatwiej przyswajalny przez człowieka. W procesie glikolizy jest rozkładana na kwas pirogronowy. Jest także substratem wielu procesów zachodzących w komórce, a u roślin, jako celuloza, podstawowym budulcem ściany komórkowej.

Jest cukrem redukującym i daje pozytywne wyniki w próbie Trommera i Tollensa, odbarwia wodę bromową w obecności kwaśnego węglanu sodu, jest podstawowym związkiem energetycznym dla większości organizmów i rozkładana w procesie glikolizy na kwas pirogronowy.

Budowa

Cząsteczka glukozy o wzorze sumarycznym C₆H₁₂O₆ zbudowana jest z 6 atomów węgla, 6 atomów tlenu i 12 atomów wodoru oraz występuje w niej 5 grup hydroksylowych i jedna aldehydowa. Poniżej przedstawiony jest wzór strukturalny glukozy (według projektu Fischera) - jeden z szesnastu izomerów. 

Podany wzór odpowiada jednemu z szesnastu izomerów aldoheksoz. 

Glukoza zawiera grupę aldehydową i grupy hydroksylowe dlatego też istnieje możliwość reakcji między tymi grupami w obrębie jednej cząsteczki czyli - reakcja wewnątrzcząsteczkowa.

W pierścieniowej formie cząsteczki glukozy powstał jeszcze jeden asymetryczny atom węgla (powstały nowe izomery). Ten nowy asymetryczny atom węgla jest nazwany anomerycznym atomem węgla, pozostałe izomery pierścieniowe - anomerami. 

Fruktoza, czyli cukier owocowy– organiczny związek chemiczny z grupy monosacharydów.

Występowanie

W stanie wolnym występuje naturalnie w owocach, miodzie, nektarze kwiatów i spermie ssaków. Reszty fruktozy wchodzą w skład szeregu di-, oligo- i polisacharydów, np. sacharozy (glukoza + fruktoza), rafinozy (glukoza + fruktoza + galaktoza) lub inuliny (polisacharyd zbudowany głównie z fruktozy).

Funkcje biologiczne

W temperaturze pokojowej jest białą substancją krystaliczną. Temperatura topnienia to około 100 °C. Fruktoza charakteryzuje się słodkim smakiem (jest nieco słodsza od sacharozy i znacznie słodsza od glukozy) oraz dobrą rozpuszczalnością w wodzie.

W wyniku fermentacji ulega przemianie do etanolu.

Fruktoza jest znacznie wolniej przyswajana przez organizm, niż sacharoza i glukoza. Znaczne ilości fruktozy mogą powodować biegunkę i bóle żołądkowo-jelitowe. Powoduje też wyraźne podniesienie poziomu cholesterolu we krwi. W spermie fruktoza spełnia rolę materiału energetycznego plemników.

Budowa

Cząsteczka fruktozy o wzorze sumarycznym C₆H₁₂O₆ (podobnie jak glukozy) składa się 6 atomów węgla, 6 atomów tlenu i 12 atomów wodoru oraz występuje w niej 5 grup hydroksylowych i jedna ketonowa. Zaliczana jest do ketoheksoz o wzorze: 
 
Fruktoza występuje również w odmianie pierścieniowej.

Mannoza – organiczny związek chemiczny z grupy aldoheksoz.

Występowanie:

Najczęściej występuje jako składnik polisacharydów (mannany) u roślin i grzybów. Pochodne mannozy występują w glikoproteinach i glikolipidach. Może włączać się do procesu glikolizy. Wchodzi też w skład wielu glikoprotein organizmu ludzkiego (połączenia białek i cukrów). Wchodzi w skład różnych mannanów  w ścianach komórek oraz gum roślinnych. Znajduje się w fasoli, niektórych gatunkach orzechów. Mannoza może tworzyć się w środowisku zasadowym z glukozy lub fruktozy jako epimer tych cukrów za pośrednictwem 1,2-endiolu.

Funkcje biologiczne:

Metabolizm mannozy zachodzi poprzez fosforylację jej przez heksokinazę do mannozo-6-fosforanu, który potem przekształcany jest przez izomerazę fosforanu mannozy do fruktozo-6-fosforanu.

Przez polimeryzację reszt mannozy powstaje mannan.

Budowa:

Cukier prosty o sześciu atomach węgla w cząsteczce (heksoza).

C₆H₁₂O₆, aldoheksoza (cukier prosty z grupy aldoz i heksoz, redukujący), bezbarwne kryształki o temperaturze topnienia 132°C, rozpuszczalne w wodzie, trudno rozpuszczalne w alkoholu etylowym. 

Galaktoza – organiczny związek chemiczny z grupy cukrów prostych (monosacharydów), aldoheksoza, o wzorze sumarycznym C₆H₁₂O₆. Wchodzi w skład dwucukru laktozy. Nie jest spotykana w postaci wolnej. Jest wiązana z białkiem i tłuszczem.

Występowanie

Występuje głównie, jako składnik laktozy w mleku, w rafinozie oraz polisacharydach (galaktany), tworzących składniki gum, agaru i śluzów roślinnych. Stanowi również składową cukrową róznych glikozydów.  Galaktoza jest mniej słodka od glukozy i trudniej rozpuszcza się w wodzie. Występuje często w postaci utlenionej przy węglu 6 w róznych polisacharydach, stanowiących składnik ścian komórkowych. W wątrobie ulega przemianie w glikogen. Wchłanianie jej w nabłonku jelitowym przebiega identycznie, jak to ma miejsce z glukozą.

Budowa

W skład laktozy wchodzi D-galaktoza. W formie wolnej D-galaktoza występuje w niektórych organizmach roślinnych. W formie związanej jest elementem glikozydów oraz polisacharydów wchodzących w skład gum, śluzów i pektyn. Jest także składnikiem agar-agaru.

1. Podział cukrów prostych:

*ze wzg. na ilość atomów węgla

triozy o 3 atomach węgla, np. aldehyd glicerynowy

tetrozy o 4 atomach węgla, np. treoza

pentozy o 5 atomach węgla, np. ryboza, rybuloza

heksozy o 6 atomach węgla, np. glukoza, galaktoza i fruktoza

heptozy o 7 atomach węgla, np. sedoheptuloza

Większość biologicznie ważnych monosacharydów ma 5 lub 6 atomów węgla, choć w fizjologii komórek (fotosynteza, cykl Krebsa) znaczenie mają też monosacharydy 3- i 4-węglowe, a spotyka się też monosacharydy i ich pochodne o większej niż 6 liczbie atomów węgla.

*rodzaje grup funkcyjnych

Cukry zawierają w swych cząsteczkach dwie grupy funkcyjne: 

karbonylową(aldehydową lub ketonową)

hydroksylowe

Są to więc hydroksyaldehydy lub hydroksyketony.

Ze względu na grupę funkcyjną cukry proste dzielimy na aldozy i ketozy.

Aldozą jest np.: glukoza, ketozą – fruktoza.

 

                  

  D - Glukoza                     D – Fruktoza

Monosacharydy można także podzielić na:

-aldozy, w których występuje grupa aldehydowa (-CHO), np. deoksyryboza, ryboza, glukoza, galaktoza

-ketozy, w których występuje grupa ketonowa (=C=O), np. rybuloza, fruktoza

Wszystkie monosacharydy posiadają właściwości redukcyjne, czyli dają pozytywny wynik prób zarówno Tollensa, jak i Trommera. Grupa aldehydowa w aldozach redukuje odczynniki Tollensa i Trommera, ulegając jednocześnie utlenieniu do grupy karboksylowej. W środowisku zasadowym podczas ww. prób ketozy ulegają reakcji enolizacji, tworząc epimery - dwie aldozy i jedną ketozę; powstające aldozy dają wynik pozytywny prób.

1. Izomeria optyczna monosacharydów:

Enancjomery- jest formą izomerii, podlegającą na wystepowaniu pewnych związków w dwóch postaciach, z których jesdna jest odbiciem drugiej. Enancjomerycznym formą cukrów przypisano symbole D i L. W organizmie człowieka dominują cukry szeregu

Epimery- jeżeli dwa monosacharydy różnia się położeniem podstawników (-H i OH) przy jednym atomie węgla, z wyjątkiem węgla grupy karbonylowej, są określane epimerami, a ta forma nosi nazwę epimerii. Np. glukoza i galaktoza są C⁴ epimerami, ponieważ ich struktura rózni się jedynie położeniem grupy –OH w pozycji C⁴. Glukoza i mannoza SA C² epimerami. Różnia się położeniem grupy –OH przy C²

anomery- przejscie cukru z formy łańcuchowej w forme pierścieniową wiąże się z powstaniem węgla asymetrycznego, zwanego weglem anomerycznym, w pozycji C¹ aldozy lub C² ketozy.

W zależności od położenia grupy –OH względem płaszczyzny pierścienia powstająca struktura może być dwojaka: α lub β. W ten sposób powstaja anomery. Różnią się one skręcalnością optyczną, są rozróżniane przez odpowiednie enzymy. Cykliczne anomery α i β cukrów w roztworze są w stanie równowagi, przechodza w siebie nawzajem. Przejscie jednej formy w drugą wiąże się ze zmianą skręcalności optycznej. Zjawisko to nazywane jest mutorotacją. Wzajemne przechodzenie formy α i β zachodzi przez otwarcie pierścienia piranozowego

1. Budowa, występowanie dwucukrów (sacharoza, maltoza, laktoza i celobioza).

Sacharoza:

- jest to popularny cukier

- występuje w łodygach trzciny cukrowej (cukier trzcinowy)

- występuje w korzeniach buraków cukrowych (cukier buraczany)

-cząsteczka sacharozy zbudowana jest z cząsteczek α-glukozy i β-fruktozy połączonych wiązaniem 1,2-glikozydowym

- Położenie wiązania glikozydowego w obu cząsteczkach cukrów blokuje anomeryczne atomy grupy –OH w związku z czym sacharoza nie posiada właściwości redukujących

Właściwości fizyczne sacharozy

- ciało stałe, krystaliczne, bezbarwne, słodki smak,

-nietoksyczna, bardzo dobrze rozpuszcza się w wodzie

Właściwości chemiczne sacharozy

- Ulega reakcji spalania C12H22O11 + 12O2  12CO2 + 11H2O

- Brak właściwości redukujących:

* w cząsteczce sacharozy brak grup aldehydowych

* połączenie cząsteczek cukrów (glukozy i fruktozy) za pomocą wiązania glikozydowego powoduje utratę przez nie właściwości redukujących, ponieważ cząsteczki monosacharydu nie mają możliwości otworzenia pierścienia

- Hydroliza

* rozkład sacharozy pod wpływem wody w środowisku kwaśnym

* reakcja hydrolizy sacharozy zachodzi podczas trawienia

* sacharoza ulega rozkładowi na glukozę i fruktozę w równomolowej (identycznej) ilości

* cukier inwertowany (nazwa pochodzi od zdolności do zmiany kąta skrętu światła spolaryzowanego)

C12H22O11 + H2O  (HCl, enzymy)  C6H12O6 + C6H12O6.

Zastosowanie sacharozy

- Do słodzenia (przemysł spożywczy, cukierniczy)

- Do produkcji leków (przemysł farmaceutyczny)

Maltoza:

-zbudowana jest z dwóch reszt glukozy połączonych wiązaniem α-1,4-glikozydowym

-występuje w ziarnach kiełkujących zbóż (cukier słodowy)

-enzymatyczną hydrolizę (rozkład) maltozy pod wpływem enzymu (maltazy) i pod wpływem działania wody na dwie cząsteczki glukozy stosuje się w browarnictwie do produkcji piwa.

-cząsteczka maltozy może też tworzyć zarówno anomery α jak i anomery β dzięki możliwości otwierania się jednego z pierścieni – ulega mutarotacji

- maltoza posiada właściwości redukujące ze względu na to, że jeden z pierścieni maltozy ma możliwość otwierania się

Celobioza:

-Dwucukier powstający podczas hydrolizy celulozy

-Podobnie jak maltoza składa się z dwóch cząsteczek glukozy połączonych wiązaniem β-1,4-glikozydowym

-Należy do cukrów redukujących i ulega mutarotacji

Laktoza:

-zbudowana jest z reszt glukozy i galaktozy połączonych wiązaniem β-1,4-glikozydowym

- występuje w krowim mleku (4,5%) (cukier mlekowy)

- występuje też w ludzkim mleku (7,5%)

- hydroliza (rozkład) laktozy na glukozę i galaktozę zachodzi po wpływem wody w kwaśnym środowisku oraz pod wpływem enzymu (laktazy)

- w odróżnieniu od sacharozy laktoza (podobnie jak maltoza) posiada właściwości redukujące

- podobnie jak maltoza ulega mutarotacji

Właściwości redukujące dwucukrów.

Wiązanie glikozydowe w cząsteczce maltozy nosi nazwę α-1,4-glikozydowego, w cząsteczkach laktozy i celobiozy – ß-1,4-glikozydowego. Cukry te wykazują właściwości redukcyjne dzięki temu, że grupy -OH przy atomie węgla C₁ nie są zablokowane, jak ma to miejsce w cząsteczce sacharozy, która nie posiada właściwości redukcyjnych. W każdym z tych cukrów może nastąpić otwarcie pierścienia w miejscu wiązania O-C₁ i odtworzenie grupy aldehydowej, która decyduje o redukcyjności cukrów (nie jest to możliwe w cząsteczce sacharozy). 

Sacharoza łatwo ulega reakcji hydrolizy:

1. Podział, budowa, występowanie i funkcje biologiczne wielocukrów

Polisacharydy – są to długie łańcuchy połączonych jednostek cukrowych. Inaczej zwane wielocukrami lub glikanami. Dzielą się na :

-Jednoskładnikowe = Homoglikany –zbudowane z reszt jednego monosacharydu. Ze względu na budowę cząsteczki dzielimy je na : linearne (np. chityna) i rozgałęzione (np. glikogen).

-Wieloskładnikowe = Heteroglikany – zbudowane z reszt różnych monosacharydów.

Polisacharydy roślinne:

Skrobia- jest roślinną substancją zapasową. Występuje w dwóch formach :

-Amyloza – nie ma rozgałęzień , zbudowana jest z reszt glukozy, połączonych wiązaniami α-1,4-glikozydowymi.

-Amylopektyna – jest rozgałęzioną formą skrobi ; na około 30 wiązań α-1,4-glikozydowych ma ona jedno wiązanie α-1,6-glikozydowe; jest podobna do glikogenu , lecz charakteryzuje się mniejszym stopniem rozgałęzienia.

Składnikiem strukturalnym obu polisacharydów jest α-D-glukopiranoza.

Ponad połowę węglowodanów , spożywanych przez ludzi, stanowi skrobia. Zarówno amyloza jak i amylopektyna są szybko hydrolizowane przez α-amylazę, wydzielaną przez gruczoły ślinowe i przez trzustkę. Skrobia występuje w cytoplazmie roślin w postaci nierozpuszczalnych ziarenek.

Celuloza- polisacharyd szeroko rozpowszechniony w świecie roślin , zawierający więcej niż połowę całego węgla organicznego , stanowiąc główny składnik budulcowy ścian komórkowych . W czystej prawie postaci występuje we włóknach bawełny , które zawierają do 98 % tego składnika. Jest również podstawowym składnikiem drewna ( 40-50 %) i słomy (35% ) .

Celuloza jest zbudowana z reszt β –D- glukopiranozowych połączonych wiązaniami β-1,4-glikozydowymi.

Cząsteczki celulozy przypominają spłaszczoną i rozciągnięta taśmę .

Człowiek i zwierzęta mięsożerne wykorzystują celulozę jako pokarm w niewielkim zakresie. Natomiast w przewodzie pokarmowym zwierząt roślinożernych celuloza jest rozkładana przez florę bakteryjną na przyswajalne przez organizm związki .

Dla człowieka i zwierząt celuloza ma znaczenie korzystne jako substancja pobudzająca perystaltykę jelit oraz jako surowiec o wszechstronnym zastosowaniu technicznym . Ponadto węglowodan ten wykazuje bardzo dużą higroskopijność i pęcznieje w wodzie.

Polisacharydy zwierzęce:

Glikogen jest to podstawowy i powszechnie występujący polisacharyd zapasowy. Jest silnie rozgałęzionym polisacharydem o łańcuchach zbudowanych z reszt α-D-glukopiranozowych połączonych wiązaniami α-1,4-glikozydowymi a w miejscach rozgałęzienia wiązaniami α-1,6-glikozydowymi.

Glikogen obficie występuje w wątrobie ( 2- 10%) oraz w mięśniach szkieletowych. Znajduje się również w mięśniach gładkich , w mięśniu serca oraz w mózgu.

Liczne rozgałęzienia w cząsteczce mają bar4dzo ważne znaczenie , powodują zwiększanie rozpuszczalności glikogenu. Dzięki rozgałęzieniom wzrasta szybkość degradacji lub syntezy glikogenu.

To , ile jest glikogenu w różnych narządach i tkankach zależy od typu oddychania. Tam , gdzie przebiega oddychanie tlenowe jest mniej glikogenu niż w narządach przysposobionych do oddychania beztlenowego. Wyjątek stanowi wątroba.

Mukopolisacharydy – ( glikozaminoglikany ) – wieloskładnikowe wielocukry ; należą do nich m.in. :

*Heparyna- zbudowana z reszt sulfonyloaminoglukozy połączonych z kwasem glukozonowym wiązaniami α-1,4-glikozydowymi.

Heparyna jest środkiem hamującym krzepnięcie krwi i hamuje przekształcenie protrombiny w trombinę oraz trombiny w fibrynogen.

Występuje w wątrobie , a także w mięśniach , w sercu , w nerkach , śledzionie , płucach oraz we krwi.

*kwas hialuronowy- polisacharyd zbudowany z kwasu glukuranowego połączonego z N-acetyloglukozoaminą wiązaniami β-1,3-glikozydowymi.

Kwas ten wypełnia przestrzeń międzykomórkową. Występuje m.in. w mazi torebek stawowych oraz w skórze. Już w niewielkim stężeniu tworzy z wodą bardzo lepkie roztwory koloidalne. Ze względu na właściwość kwasu , tkanka łączna chroni organizm przed infekcją. Duża zdolność wiązania wody przez kwas wynikająca z polarnej budowy jego cząsteczki sprzyja utrzymaniu wody w przestrzeniach międzykomórkowych , zwiększając w ten sposób odporność tkanek na ucisk.

*chityna– składa się z reszt N-acetylo-D-glukozaminy połączonych wiązaniami β-1,4-glikozydowymi. Chityna stanowi podstawowy składnik szkieletu zewnętrznego, (np. pancerza skorupiaków). Występuje też u grzybów.

U zwierząt nie występuje w stanie wolnym , lecz w połączeniu z białkami lub innymi związkami organicznymi.

TŁUSZCZE

1. Budowa i występowanie kwasów tłuszczowych

a)nasyconych (C 16,18, 20)

Nasycone kwasy tłuszczowe:

Ogólny wzór: CH₃ −  (CH₂)_n −  COOH

Gdzie: n- zazwyczaj liczba parzysta

Nazwy systematyczne KT tworzy się na podstawie liczby atomów węgla w łańcuchu, np.:

Kwas oktanowy – osiem atomów węgla co zapisujemy C_8 : 0

Kwas dekanowy – dziesięć atomów węgla C_10 : 0

Kwas oktadekanowy – 18 atomów węgla C_18 : 0

Symbol C_8 : 0 oznacza kwas prostołańcuchowy, ośmiowęglowy, nie zawierający wiązań podwójnych.

Nazwy zwyczajowe pochodzą od naturalnego źródła produktu, np.:

Kwas palmitynowy – wyizolowany z rośliny Palmae

liczba atomów węgla	nazwa kwasu tłuszczowego	występowanie
	systematyczna	zwyczajowa
12	Dodekanowy	Laurynowy
14	Tetradekanowy	Mirystynowy
16	Heksadekanowy	Palmitynowy
18	Oktadekanowy	Stearynowy
20	Ikozanowy	Arachidowy

Kwas masłowy

Kwas stearynowy

Krótkołańcuchowe nasycone KT pełnią szereg istotnych funkcji biologicznych, z których najważniejsze to regulacja syntezy cholesterolu i trójglicerydów w komórkach wątroby oraz terapeutyczne działanie na nabłonek jelita grubego.

Długołańcuchowe nasycone KT Niektórym z nich przypisywany jest wpływ na wzrost zawartości cholesterolu i krzepliwości krwi. Jednakże w grupach ludności spożywających tłuszcze zwierzęce uzupełnione niewielką ilością omega-3 nie stwierdza się zagrożenia miażdżycą.

monoenowych (C 16:1, 18:1)

Jednonienasycone – monoenowe kwasy tłuszczowe

Ogólny wzór: CH₃ −  (CH₂)_x −  CH = CH −  (CH₂)_y −  COOH

Gdzie: x, y – mają zazwyczaj wartość 7

KWAS OLEINOWY CH_3-(CH₂)_7-CH=CH-(CH₂)_7-COOH

Jego symboliczny zapis wzoru zapisuje się: C_{18 : 1 (9c)} co oznacza, że jest to KT osiemnasto węglowy, z jednym wiązaniem podwójnym przy 9 atomie węgla liczonym od grupy –COOH w konfiguracji cis. Naturalnie kwas ten występuje w tłuszczach  z których jest ekstrahowany i wykorzystywany w przemyśle tekstylnym.

Poprzez katalityczne uwodornienie kwas oleinowy przechodzi w kwas stearynowy (C₁₇H₃₅COOH). Reakcja ta nazywana jest „utwardzaniem tłuszczu” oraz blokuje wchłanianie cholesterolu pokarmowego, zmniejsza lepkość krwi, wpływa na obniżenie ciśnienia krwi. Kwas wakcenowy, wykazuje działanie przeciwmiażdżycowe i antynowotworowe.

Właściwości:

-ciemnieje w powietrzu,

-odbarwia wodę bromową i KMnO₄,

-reaguje z wodorotlenkami,

NAZWY I SYMBOLE KWASÓW JEDNONIENASYCONYCH
Symbol nr
16:1
18:1
22:1

polienowych (C 18:2, 18:3, 20:4, 20:5, 22:6). Znaczenie biologiczne NNKT

Wielonienasycone – polienowe KT

Ogólny wzór: CH₃ −  (CH₂)_x −  (CH = CH −  CH₂)_y − (CH₂)_z −  COOH

x – przyjmuje wartość 1,4,7 lub 10

y – przyjmuje wartości od 1 do 6

z – wartość zmienna

Polienowe KT zawierają najczęściej od 2 do 6 podwójnych wiązań w konfiguracji cis (typu etylenowego), gdzie każda para wiązań podwójnych przedzielona jest jedną grupą metylenową.

− ( CH = CH − CH₂ −  CH = CH )−

Przykłady KT:

Liczba wiązań podwójnych	Nazwa KT	Przykład anionu kwasowego
2	dienowy	linolan
3	trienowy	linolenian
4	tetraenowy	arachidonian
5	pentaenowy	ikozapentaenian
6	heksaenowy	klupanodonian

Niektóre kwasy tłuszczowe wielonienasycone pełnią ważne funkcje w organizmie ludzkim. Związki o znaczeniu biologicznym objęto nazwą NIEZBĘDNE NIENASYCONE KWASY TLUSZCZOWE (NNKT) i podzielono je na szeregi n-9, n-6 i n-3 uwarunkowane położeniem podwójnego wiązania w stosunku do grupy metylowej. KT z tej grupy i związki, które powstają w wyniku ich przemian:

-Powodują obniżenie poziomu cholesterolu

-Ułatwiają przepływ krwi przez naczynia krwionośne

-Zapobiegają powstawaniu zakrzepów naczyniowych

-Są źródłem różnych hormonów tkankowych

Przykłady NNKT:

Liczba atomów węgla	Szereg kwasowy	Nazwa KT	Występowanie
		Systematyczna	zwyczajowa
18	n-6	All cis-9,12-oktadekadienowy	Linolowy
18	n-3	Aa cis-9,12,15-oktadekatrienowy	α-linolenowy
18	n-6	All cis-6,9,12-oktadekatrienowy	Ɣ-linolenowy
20	n-6	All cis-5,8,11,14-ik	Arachidynowy
22	n-3	All cis-4,7,10,13,16,19-dokozaheksaenowy	Klupanodonowy

Kwas arachidowy jest prekursorem prostaglandyn, prostacyklin, tromboksanów i leukotrienów czyli hormonów regulujących stany zapalne organizmu i przepływ krwi do poszczególnych organów oraz stymulujących przekazywanie impulsów nerwowych przez synapsy. Związki te pełnią funkcje cząsteczek informacyjnych i lokalnych hormonów tkankowych.

1. Budowa, podział i funkcje biologiczne tłuszczów:

Podział tłuszczów

I.Podział tłuszczów ze względu na budowę chemiczną:

Tłuszcze proste – (kwasy tłuszczowe+alkohol) czyli tłuszcze właściwe- trójglicerydy, są to estry kwasów tłuszczowych i alkoholi. Do tłuszczów prostych zalicza się:

-tłuszcze właściwe – są to estry kwasów tłuszczowych z glicerolem,

-woski – są to estry wyższych kwasów tłuszczowych i alkoholi innych niż glicerol. Najbardziej znany jest wosk palmowy, występujący na liściach palm i chroniący je przed nadmierną utratą wody. U zwierząt  woski tworzą warstwy ochronne na skórze, sierści i piórach.

Tłuszcze złożone – (kwasy tłuszczowe+alkohol+ X )są to związki zawierające oprócz kwasów tłuszczowych i alkoholi także inne składniki.

Do tłuszczów złożonych zalicza się:

-Fosfolipidy – są to tłuszcze zawierające kwas fosforowy. Stanowią składnik błony komórkowej.

*Glicerofosfolipidy,

*Sfingofosfolipidy,

-Glikolipidy= glikosfingolipidy (kwasy tłuszczowe + glicerol + sacharyd) – są to tłuszcze zawierające cząsteczkę cukru (glukoza, galaktoza) połączonego wiązaniem glikozydowym. Stanowią ważny składnik błony komórkowej,

II.Podział tłuszczów ze względu na pochodzenie

Sterole – są to lipidy, których wspólną cechą jest występowanie w ich cząsteczkach szkieletu węglowego w formie czterech sprzężonych pierścieni, czyli steranu. Ze względu na pochodzenie możemy je podzielić na:

zoosterole – cholesterol, lanosterol – występujące organizmach zwierzęcych,

fitosterole – stigmasterol, avenasterol – występujące w organizmach roślinnych,

mykosterole – występujące w grzybach.

Tłuszcze roślinne – są to płynne substancje pochodzenia roślinnego, uzyskiwane z różnych części roślin, np. nasion, pestek, a także z kiełków.

Tłuszcze zwierzęce – produkty uzyskiwane z organizmów zwierząt lądowych i morskich. Są to mieszaniny estrów gliceryny i wyższych kwasów tłuszczowych. U zwierząt tłuszcz występuje w postaci tkanki tłuszczowej podskórnej i jest gromadzony jako zapasowy materiał energetyczny. Przykładowe tłuszcze zwierzęce to m.in.: smalec, słonina, masło,tran.

III.Podział tłuszczów ze względu na stan skupienia

Tłuszcze stałe – są to tłuszcze zwierzęce (z wyjątkiem tranu i łoju), których głównym składnikiem są glicerydy wyższych nasyconych kwasów tłuszczowych.

Tłuszcze ciekłe – są to głównie tłuszcze roślinne, np. oliwa z oliwek, oleje – rzepakowy, słonecznikowy oraz pochodzenia zwierzęcego – tran. W skład tych lipidów wchodzą głównie glicerydy wyższych nienasyconych kwasów tłuszczowych. 

IV.Podział tłuszczów ze względu na obecność wiązań podwójnych lub potrójnych

Tłuszcze nienasycone (jednonienasycone) – lipidy, które reszty kwasów tłuszczowych zawierają w cząsteczce wiązania nienasycone (podwójne). Występują głównie w roślinach, w temperaturze pokojowej są płynne. W kwasach nienasyconych wiązania podwójne dodawane są między istniejącym wiązaniem podwójnym

a karboksylowym atomem węgla, dlatego wyodrębnić można rodziny ω9, ω6 i ω3; naturalne kwasy

nienasycone występują zazwyczaj w konfiguracji cis.

Tłuszcze nasycone – lipidy, w których występują reszty kwasów tłuszczowych posiadających w łańcuchu wyłącznie wiązania pojedyncze. . Kwasy nasycone w niższych temperaturach przyjmują formę zygzaka, zaś w wyższych dochodzi do rotacji wokół wiązań podwójnych – dlatego błony biologiczne stają się cieńsze ze wzrostem temperatury. Występują głównie w organizmach zwierzęcych.

Z tłuszczów nienasyconych we wnętrzu komórek jest syntetyzowany cholesterol. Typowe dla tłuszczów nienasyconych jest to, że w resztach budujących ich cząsteczki kwasów tłuszczowych atomy węgla są połączone tylko wiązaniami pojedynczymi.

Funkcje biologiczne:

-błony-

Błona biologiczna to forma dwuwarstwy lipidowej. Tworzenie tej ostatniej jest procesem uprzywilejowanym energetycznie, glicerofosfolipidy znajdą się w środowisku wodnym. Wtedy polarne główki lipidów ułożą się w kierunku polarnego wodnego środowiska, natomiast hydrofobowe ogonki będą się zbierać razem, by zminimalizować kontakt z wodą.

-przechowywanie energii-

Triacyloglicerole, magazynowane w tkance tłuszczowej, są główną formą przechowywania energii u zwierząt. Adipocyty funkcjonują, by stale syntetyzować, magazynować i rozkładać triacyloglicerole. Lizę kontroluje w tym wypadku aktywacja lipazy hormonozależnej

-przekaźnictwo sygnałów przez komórki-

Przekaźnictwo lipidowe może zajść poprzez aktywację receptorów sprzężonych z białkiem G lub receptorów jądrowych, a elementy różnych innych kategorii lipidów zostały zidentyfikowane jako cząsteczki przekaźnikowe i informatory II rzędu

- Witaminy rozpuszczalne w tłuszczach (A, D, E, K)-

ważne składniki odżywcze magazynowane w wątrobie i tkance tłuszczowej, pełniące różnorodne funkcje. Karnityna uczestniczy w transporcie reszt kwasów tłuszczowych do mitochondriów

*glicerolipidy to zwykle mono-, di- i tri-podstawione glicerole. Najbardziej znane z nich to triacyloglicerole (trójglicerydy). Są one zbudowane z glicerolu, którego wszystkie 3 grupy hydroksylowe zestryfikowane zostały przez reszty kwasów tłuszczowych, zazwyczaj nie różniących się od siebie. Funkcjonują zwykle jako magazyn energii i stanowią większość tłuszczu gromadzonego przez zwierzęta w tkance tłuszczowej. Mobilizacja tych rezerw polega m.in. na hydrolizie trójglicerydów do glicerolu i kwasów tłuszczowych.

Podgrupę glicerolipidów stanowią glikozyloglicerole posiadające jedną lub więcej grup monosacharydowych przyłączonych do glicerolu dzięki wiązaniu glikozydowemu.

Np.

-digalaktozylodiacyloglicerole obecne w błonach roślinnych

-seminolipidy obecne w plemnikach ssaków.

- glikoglicerolipidy,

-fosfoglicerolipidy,

*sfingolipidy- grupa organicznych związków chemicznych, lipidowych pochodnych aminoalkoholu sfingozyny. Sfingozyna posiada dwie grupy hydroksylowe i jedną aminową. Łańcuch sfingozyny jest połączony przez mostek tlenowy z etanoloaminą, seryną lub choliną i jednocześnie przez wiązanie peptydowe z resztami rozmaitych kwasów tłuszczowych. Sfingolipidy są obecne w błonie komórek nerwowych, gdzie uczestniczą w mechanizmie przekazywania sygnałów elektrycznych i rozpoznawaniu molekularnym.

- glikosfingolipidy dzielą się na:

cerebrozydy

gangliozydy

sulfatydy

-fosfosfingolipidy,

*sterole: Sterole, jak cholesterol i jego pochodne, stanowią ważny element błony lipidowej, podobnie jak glicerofosfolipidy i sfingomieliny. Steroidy, wszystkie oparte na czteropierścieniowej strukturze cyklopentanoperhydrofenantrenu, grają zróżnicowane biologiczne role hormonów i cząsteczek sygnałowych. Estrogeny to rodzina związków osiemnastowęglowych, podczas gdy androgeny, jak testosteron i androsteron, zawierają jeden atom węgla więcej. Z kolei progestageny oraz hormony kory nadnercza – glukokortyokidy i mineralokortykoidy – zawierają 21 atomów węgla.

-cholesterol-  organiczny związek chemiczny, lipid z grupy steroidów zaliczany także do alkoholi. Jego pochodne występują w błonie każdej komórki zwierzęcej, działając na nią stabilizująco i decydując o wielu jej własnościach. Jest także prekursorem licznych ważnych steroidów takich jak kwasy żółciowe czy hormony steroidowe. W organizmie człowieka cholesterol występuje w tkankach i w osoczu krwi z grupą 3β-hydroksylową wolną lub zestryfikowaną długołańcuchowymi kwasami tłuszczowymi. 

-kwasy żółciowe (pochodne kwasu cholanowego)-są to organiczne kwasy, syntetyzowane w wątrobie, będące końcowymi produktami degradacji (rozkładu) endogennego (wewnątrzustrojowego) cholesterolu.

W żółci głównie występują następujące pochodne kwasu cholanowego:

-kwas cholowy (3,7,12-trihydroksycholanowy)

-kwas deoksycholowy (3,12-dihydroksycholanowy)

-kwas chenodeoksycholowy (3,7-dihydroksycholanowy)

-kwas litocholowy (3-hydroksycholanowy)

Wśród związków steroidowych są one najlepiej rozpuszczalne w wodzie ze względu na obecność kilku hydrofilowych grup –OH oraz polarnej grupy karboksylowej. Ułatwiają rozpuszczanie się zawartego w żółci cholesterolu. Kwasy żółciowe są substancjami powierzchniowo czynnymi, mają zdolność zmniejszania napięcia powierzchniowego roztworów, a dzięki temu emulgowania tłuszczów i tworzenia szerokiej powierzchni dla rozwinięcia działalności lipazy trzustkowej – enzymu odpowiedzialnego za trawienie tłuszczów w jelicie 

-hormony steroidowe (płciowe i kory nadnerczy),

Hormony są substancjami, które są syntezowane przez wyspecjalizowane tkanki i przenoszone w organizmie do miejsca ich działania. Są to związki, które są nośnikami substancji, działając w niedużych stężeniach, kontrolują i koordynują funkcjonowanie organizmu. Należą do różnych klas chemicznych związków. Hormony steroidowe uczestniczą w procesie aktywowania genów oraz regulacji syntezy białek. Istnieje kilkadziesiąt hormonów steroidowych, które spełniają różne funkcje regulacyjne w organizmie człowieka, roślin, zwierząt. Ze względu na aktywność genomową witaminę D zalicza się do hormonów.

Hormony estrogenne

Do naturalnych estrogennych hormonów należą: estradiol ( 3,17β-dihydroksyetstra-1,3,5(10)-trien), estron (3-hydroksyestra-1,3,5(10)-trien-17-on, estriol (3,16α,17β‑trihydoksyestra-1,3,5(10)-trien). Są ona pochodnymi estra-1,3,5(10)-trienu.

Głównym hormonem żeńskim jest estradiol, natomiast estron i estriol są produktami metabolicznych przemian właściwego hormonu. Estrogeny wytwarzane są najczęściej przez jajniki i w małym stopniu przez korę nadnercza oraz jądra. Estradiol i estron są wytwarzane w ciągu całego cyklu miesiączkowego w pęcherzykach Graafa, znajdujących się w jajnikach. Estradiol wywołuje cykliczne zmiany czynności żeńskich narządów rozrodczych oraz powoduje rozwój żeńskich drugorzędowych i trzeciorzędowych cech płciowych. Wpływa on na przemianę materii i oraz ma duże znaczenie w kształtowaniu stanu psychicznego u kobiet. Ma także działanie przeciwmiażdżycowe. Estriol stosuje się w łagodzeniu zaburzeń neurowegetatywnych, które polegają na drętwieniu kończyn, leczeniu bezsenności, suchości skóry, depresji, zwalczaniu krwawień spowodowanych łamliwością naczyń krwionośnych. Estron wykorzystuje się w leczeniu zaburzeń w okresie przekwitania, miesiączkowania, w leczeniu raka prostaty.

Hormony androgenne

Do tej grupy zaliczamy testosteron (17β-hydroksyandrost-4-en-3on) i androsteron (3α-hydroksy-5α-androstan-17-on).

Androgeny wytwarzane są u mężczyzn przez komórki śródmiąższowe jąder, a także w mniejszej ilości przez korę nadnerczy. Testosteron jest właściwym hormonem płciowym męskim, zaś androsteron to produkt jego metabolizmu. Androgeny są odpowiedzialne za kształtowanie męskich narządów płciowych w prenatalnym okresie, za ich rozwój w okresie dojrzewania płciowego. Decydują również o rozwoju drugorzędnych i trzeciorzędnych cech męskich (np. zarost twarzy, mutacja). Testosteron wykazuje również aktywność anaboliczną polegającą na wzmożonej syntezie białka. Testosteron oraz jego pochodne o działaniu anabolicznym zwiększają ogólną wydolność psychofizyczną. Dlatego bywają nadużywane w sporcie, jako środki dopingujące. Jednakże przedwczesny, wysoki poziom androgenów u dzieci w okresie dojrzewania hamuje ich wzrost.

Do celów klinicznych testosteron otrzymywany jest syntetyczne z surowców sterydowych. W jednej z wielu metod substratem jest cholesterol.

Hormony ciążowe – progesteny

Najważniejszym hormonem z tej grupy jest progesteron (pregn-4-eno-3,20-dion).

Jest on wytwarzany z cholesterolu w drugiej fazie cyklu miesiączkowego w jajnikach, dokładniej w gruczole wydzielania wewnętrznego, czyli ciałku żółtym. Jest niezbędny do utrzymania ciąży i jej prawidłowego rozwoju. Syntetyczne pochodne progesteronu (np. chlormadinon) wykazują zdolność hamowania owulacji większą niż progesteron i dlatego są stosowane jako środki przeciwciążowe. Ze względu na duże zapotrzebowanie progesteronu do celów leczniczych, opracowano wiele metod jego otrzymywania, np. z diosgeniny lub cholesterolu.

Hormony kory nadnerczy – kortykosteroidy

Wytwarzane są przez korę nadnerczy. W zależności od pełnionej funkcji w organizmie dzieli się je na mineralokortysteroidy i glikokortykosteroidy. Mineralokortysteroidy regulują wymianę jonów sodu i potasu w organizmie. Pośród mineralokortysteroidów najważniejszy jest 11-deoksykortykosteron (kortekson), który stosuje się w leczeniu niewydolności nadnerczy.

Do najważniejszych glikokortykosteroidów należą kortyzon i hydroksykortyzol.

Hormony te mają silne właściwości przeciwzapalne. Glikokortykosteroidy wpływają na metabolizm węglowodanów i białek, są naturalnymi antagonistami insuliny. Stymulują działanie układu odpornościowego, są niezbędne do utrzymania prawidłowego tętniczego ciśnienia oraz prawidłowej objętości minimalnej serca, biorą udział w reakcjach organizmu na stres. Ze względu na zbliżoną budowę obie grupy hormonów zachowują cząstkową aktywność swoich analogów (mineralokortykoidy wykazują mniejszą lub większą aktywność glikokortykoidową i odwrotnie).

-woski roślinne i zwierzęce

Woski to związki posiadające w swym skł. Chem. Alkohole jednowodorotlenowe. Pełnią one istotne funkcje ochronne u roślin. Przyczyniają się do ograniczenia z powierzchni liści i owoców oraz zapobiegają wynikaniu patogenów do wnętrza organizmu. Zwierzęta wykorzystują woski m.in. do budowy gniazd.

a)Woski pochodzenia zwierzęcego

wosk pszczeli

lanolina

spermacet (olbrot)

wosk trupi

b)Woski pochodzenia roślinnego

olej jojoba

carnauba

kandelila