TŁUSZCZE.

1. Ogólna charakterystyka.

Tłuszcze - składnik pokarmowy, są obok węglowodanów i białek trzecią podstawową grupą składników pokarmowych spełniającą w organizmie głównie funkcję energetyczną.

Tłuszcze czyli lipidy, to duża grupa związków o różnorodnej budowie, których wspólną cechę stanowi charakter hydrofobowy, czyli nierozpuszczalność w wodzie, bardzo słaba rozpuszczalność w alkoholu etylowym, a dobra rozpuszczalność w węglowodorach i ich fluorowcopochodnych i w rozpuszczalnikach organicznych.

Ze względu na różnorodną budowę tłuszcze spełniają wiele funkcji biologicznych. Są głównym energetycznym materiałem zapasowym, wchodzą w skład błon biologicznych, budują struktury mózgu i nerwów. Cholesterol jest materiałem wyjściowym do syntezy kwasów żółciowych , chormonów, witaminy D_3.

Pod względem chemicznym tłuszcze są estrami gliceryny i kwasów karboksylowych, najczęściej o długich łańcuchach (stąd nazwa zwyczajowa tych kwasów- kwasy tłuszczowe). Ponieważ cząsteczka gliceryny ma trzy grupy hydroksylowe, może ona tworzyć estry z trzema cząsteczkami kwasów. Ogólny wzór tłuszczów ma więc postać:

CH₂ ─ O ─ CO ─ R¹

│

CH ─ O ─ CO ─ R²

│

CH₂─ O ─ CO ─ R³

gdzie R¹, R², R³ ,oznacza poszczególne reszty kwasów karboksylowych.

Ze względu na właściwości tłuszcze można podzielić najogólniej na zmydlające i niezmydlające. Tłuszcze, które zawierają w swej budowie kwasy tłuszczowe, hydrolizują w środowisku zasadowym, uwalniając te kwasy, z których następnie- w reakcji z zasadą- powstają mydła = ( gliceryna + sole kwasów tłuszczowych ).Reakcje zmydlania dają tłuszcze proste i fosfolipidy, nie dają ich natomiast steroidy.

2.Ze względu na budowę tłuszcze można podzielić na :

• tłuszcze proste czyli tłuszcze właściwe- trójglicerydy

• tłuszcze złożone(fosfatydy) do których zaliczamy fosfolipidy oraz glikolipidy

• steroidy, których głównym przedstawicielem jest cholesterol,

• woski: palmowy, wielorybi, wełny owczej(lanolina).

2.1.TŁUSZCZE WŁAŚCIWE (proste):

Tłuszcze właściwe (glicerolipidy) są to estry glicerolu ( alkoholu trójwodorotlenowego) i wyższych kwasów tłuszczowych. Od kwasów tłuszczowych zależą właściwości trójglicerydów. Tłuszcze proste stanowią materiał, zapasowy organizmu zlokalizowany w tkance tłuszczowej.

Tłuszcze zwierzęce zawierają kwasy tłuszczowe nasycone, dlatego są tłuszczami stałymi, natomiast tłuszcze roślinne są ciekłe, ponieważ zawierają kwasy tłuszczowe nie nasycone.

Ze względu na długość łańcucha węglowego kwasy tłuszczowe można podzielić na niższe ( zawierające do 10 C)i wyższe ( zawierające powyżej 10 C).

Przedstawicielami niższych kwasów tłuszczowych są:

• kwas octowy CH₃COOH

• kwas propionowy C ₂H₅COOH

• kwas masłowy C₃H₇COOH

• kwas heksozowy C₅H₁₁COOH

• kwas oktanowy C₇H₁₅COOH

• kwas dekanowy C₉H₁₉COOH.

Najczęściej spotykane wyższe kwasy tłuszczowe to:

• kwas laurynowy C₁₁H₂₃COOH

• kwas mirystynowy C₁₃H₂₇COOH

• kwas palmitynowy C₁₅H₃₁COOH

• kwas stearynowy C₁₇H₃₅COOH

• kwas arachidowy C₁₉H₃₉COOH.

2.2.TŁUSZCZE ZŁOŻONE:

Tłuszcze złożone są składnikami błon komórkowych , które warunkują ich sprawne działanie.

Spełniają w organizmie rolę amortyzatorów łagodzących wstrząsy narządów wewnętrznych (np. gałki ocznej, nerek) przy gwałtownych ruchach ciała, oraz stanowią izolację cieplną.

Tłuszcze złożone można podzielić na : fosfolipidy, glikolipidy, steroidy i woski.

Fosfolipidy:

Są to pochodne kwasu fosfatydowego, czyli związku zbudowanego z glicerolu, reszt kwasów tłuszczowych i kwasu fosforowego. Stanowią składnik błon komórkowych. Szczególnie dużo fosfolipidów występuje w tkance nerwowej. Do fosfolipidów należą lecytyny, kefaliny, serynofosfatydy i fosfoinozytydy.. Po przyłączeniu trzech grup metylowych kefaliny przechodzą w lecytyny. Inozytol uznawany jest przez wielu farmakologów za witaminę (B8). Wywiera działanie lipotropowe, zapobiega stłuszczeniu wątroby i reguluje posaż treści pokarmowej w układzie trawiennym. Występuje w plemnikach, w mózgu, w sercu, w wątrobie oraz w mięśniach szkieletowych.

Glikolipidy:

Są tłuszczami złożonymi, zawierającymi w budowie cukier. Rozróżnia się galaktolipidy = cerebrozydy i gangliozydy. Cerebrozydy zawierają 18-węglowy nienasycony alkohol sfingozynę, kwas tłuszczowy i galaktozę. Występują w tkance nerwowej, gdzie pełnią funkcje związków powierzchniowo czynnych (lipidowo-wodna granica faz błon komórkowych). Gangliozydy zawierają 18-węglowy nienasycony aminoalkohol sfingozynę kwas tłuszczowy, laktozę, N-acetyloglukozaminę i kwas N-acetyloneuraminowy. Występują w istocie szarej mózgu oraz rdzenia kręgowego, gdzie pełnią funkcje związków powierzchniowo czynnych.

Steroidy:

Podstawowym związkiem steroidowym, z którego wywodzą się wszystkie inne steroidy, jest cholesterol (27C). Zawiera on czteropierścieniowy układ cyklopentanoperhydrofenantrenu.

Cholesterol jest związkiem wyjściowym do syntezy kwasów żółciowych, hormonów kory nadnerczy, hormonów płciowych oraz witaminy D.

Cholesterol jest składnikiem strukturalnym wszystkich błon komórkowych i śródkomórkowych, w tkance nerwowej wchodzi w skład otoczki mielinowej, jest również istotnym składnikiem lipoprotein osocza.

Woski:

Woski to estry alkoholi wyższych niż glicerol z kwasami tłuszczowymi. 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.

3. Właściwości fizyczne tłuszczy :

• występują w stanie stałym lub jako ciecz,

• nie rozpuszczają się w wodzie (rozpuszczalnikach polarnych)

• łatwo rozpuszczają się w rozpuszczalnikach organicznych (niepolarnych), takich jak chloroform, benzyna, benzen,

• są słabo rozpuszczalne w etanolu,

• odznaczają się gęstością mniejszą od wody (poniżej 1g/cm3)

• są bezbarwne,

• są nielotne oraz niepalne.

4. Właściwości chemiczne tłuszczy:

• ulegają reakcjom hydrolizy, czyli reakcjom, w czasie której cząsteczka tłuszczu ulega rozpadowi na glicerol oraz kwasy tłuszczowe

• tłuszcze na powietrzu oraz na świetle ulęgają jełczeniu - przemianom, w czasie których uzyskując nieprzyjemny smak i zapach (m.in. wydzielanie się wolnego kwasu masłowego z masła).

5. funkcje tłuszczy w organizmie człowieka:

• są najbardziej skoncentrowanym źródłem energii, z 1 g tłuszczów wyzwalają się 9 kcal,

• są wygodnym i głównym źródłem materiału zapasowego (umożliwiają robienie przerw między posiłkami, podczas pracy, umożliwiają funkcjonowanie organizmu poza strefą neutralności cieplnej - utrzymywanie temperatury ciała),

• nagromadzony w tkance tłuszcz chroni przed nadmiernym wydzieleniem ciepła, pozwala na adoptowanie się w niskiej temperaturze, wewnątrz organizmu utrzymuje narządy w stałym położeniu, zapobiega ich przemieszczaniu się,

• odłożone w organizmie lipidy są magazynem wody, 30-50% tkanki tłuszczowej stanowi woda, spalenie 100 g tkanki tłuszczowej wyzwala 107 g wody,

• mieszane tłuszcze pożywienia są źródłem witamin rozpuszczalnych w tłuszczach: A, D, E, K i Niezbędnych Nienasyconych Kwasów Tłuszczowych (witamina F),

• tłuszcze w pożywieniu oszczędzają gospodarkę białkami i witaminami z grupy B,

• mają dużą wartość sytną - hamują wydzielanie soku żołądkowego, podnoszą smak potraw,

• pełnią funkcję budulcową, są składnikiem błon komórkowych oraz stanowią ważny element wchodzący w skład wielu hormonów, cholesterolu oraz ważnych substancji wewnątrzkomórkowych.

6. STRUKTURA I FUNKCJE KWASÓW TŁUSZCZOWYCH:

Kwasy tłuszczowe są zbudowane z długiego łańcucha węglowodorowego zakończonego grupą karboksylową. W większości kwasów tłuszczowych łańcuchy te zawierają parzystą liczbę atomów węgla i są nierozgałęzione. W nasyconych kwasach tłuszczowych nie występują wiązania podwójne między atomami węgla, natomiast w jedno- lub wielonasyconych kwasach tłuszczowych istnieje jedno lub więcej powiązań podwójnych.

Właściwości kwasu tłuszczowego zależą od długości łańcucha i liczby wiązań podwójnych.

Nazwy kwasów tłuszczowych tworzy się na podstawie liczby atomów węgla w łańcuchu oraz liczby i pozycji wiązań podwójnych. W większości nienasyconych kwasów tłuszczowych wiązanie podwójne występuje w konfiguracji cis, nazwanej tak, ponieważ atomy wodoru związane z atomami węgla po obu stronach wiązania podwójnego znajdują się po tej samej stronie cząsteczki. (łac. cis- z tej samej strony). Podczas degradacji kwasów tłuszczowych powstaje pewna ilość izomerów trans, w których atomy wodoru związane z atomami węgla tworzącymi wiązanie podwójne znajdują się po przeciwnych stronach cząsteczki (łac. trans-po przeciwnej stronie).

Kwasy tłuszczowe pełnią cztery podstawowe funkcje:

• są składnikami błon komórkowych i cytoplazmatycznych organelli, takich jak: mitochondria i mikrosomy. Lipidy wchodzą także w skład płynów ustrojowych, głównie w połączeniu z białkami. Rolę budulcową spełniają przede wszystkim fosfolipidy, w tym 2/3 wszystkich fosfolipidów w ustroju stanowi lecytyna.

• uczestniczą w kowalencyjnej modyfikacji białek

• są materiałem energetycznym( z 1 g tłuszczów wyzwalają się 9 kcal =37,7 kJ)

• pochodne kwasów tłuszczowych są hormonami i wtórnymi cząsteczkami sygnalizacyjnymi.

7. Kwasy tłuszczowe mogą być nasycone lub nienasycone:

Nasycone kwasy tłuszczowe zawierają pojedyncze wiązania w łańcuchu węglowym.

Do najczęściej występujących wyższych nasyconych kwasów tłuszczowych należą kwas palmitynowy i kwas stearynowy.

Kwasy tłuszczowe nienasycone mogą zawierać różną ilość wiązań podwójnych (C=C), przy czym wiązania te są izolowane przez wiązania pojedyncze (C-C).

Najbardziej znane nienasycone kwasy tłuszczowe to:

• kwas olejowy,

• kwas linolwy,

• kwas linolowy,

• kwas arachidonowy.

LITERATURA:

„BIOCHEMIA” B.D HAMES, N.M. HOOPER, J.D. HOUGHTON pod redakcją J.MICHEJDY, J. AUGUSTYNIAKA, K. ZIEMNICKIEGO Wydawnictwo Naukowe PWN Warszawa 1999.

„CHEMIA” K. PAZDRO, W.DANKIEWICZ Wydawnictwo Oficyna Edukacyjna Warszawa 1995.

„Biochemia” L. Stryer ; przekł. zbiorowy z czwartego wyd. amerykańskiego pod red. J. Augustyniaka , J. Michejdy.

Wydawnictwo Naukowe PWN Warszawa 1997.

6

---