1. Podział lipidów
Lipidy czyli tłuszczowce - są grupą związków organicznych zawierających kwasy tłuszczowe, łącznie z nimi samymi.
Najważniejszą funkcją lipidów jest to, że w organizmie pełnią funkcje rezerw energetycznych. Nadmiar energii spożywanej w diecie jest zachowany w postaci tłuszczów i używany w chwili energetycznego głodu
Wspólną cechą lipidów jest:
-względna nierozpuszczalność w wodzie i
-rozpuszczalność w rozpuszczalnikach organicznych takich jak: eter, chloroform, benzen
Ze względu na budowę chemiczną lipidy dzielą się na :
1.Lipidy proste (tłuszcze właściwe) - estry kw. tłuszczowych z alkoholami
-tłuszcze właściwe (estry kw. tłuszczowych z glicerolem)
-woski (estry kw. tłuszczowych z alkoholami)
Do tej grupy tłuszczów zaliczamy te, które spożywamy w pokarmach pod postacią masła, smalcu czy też jako oleje roślinne.
2.Złożone (tłuszcze złożone) - które oprócz kwasów tłuszczowych i alkoholi zawierają dodatkowe grupy (reszty cukrowe, reszty fosforanowe, aminoalkohole i inne).
-fosfolipidy (pochodne kwasu fosfatydowego) np. lecytyna
-sfingomieliny (fosfolipidy, pochodne sfingozyny)
-cerebrozydy (glikolipidy, pochodne sfingozyny)
-inne lipidy złożone
Tłuszcze proste stanowią materiał zapasowy organizmu zlokalizowany w tkance tłuszczowej
Tłuszcze złożone są składnikami błon komórkowych i warunkują ich sprawne działanie
2. Tłuszcze właściwe ( trójglicerydy) - budowa, występowanie, znaczenie.
Tłuszcze właściwe (triglicerydy) są estrami zbudowanymi z trzech cząsteczek kwasów tłuszczowych i jednej cząsteczki glicerolu.
Tłuszcze właściwe to tkanki zwierzęce (sadło, smalec, łój, tran) i nasiona roślinne (olej, masło kakaowe)
Do tej grupy tłuszczów zaliczamy te, które spożywamy w pokarmach pod postacią masła, smalcu czy też jako oleje roślinne.
Tłuszcze właściwe stanowią materiał zapasowy organizmu zlokalizowany w tkance tłuszczowej, pełnią
funkcje energetyczną i ochronną (jako tkanka amortyzuje narządy wewnętrzne, chroni organizm przed utratą ciepła i wody)
3. Woski - budowa, występowanie, znaczenie.
Woski są estrami wyższych kwasów tłuszczowych monokarboksylowych i wyższych alkoholi jednowodorotlenowych o parzystych liczbach atomów węgla od C16 do C36;
ciała stałe, pod wpływem ogrzewania przechodzą w stan plastyczny a następnie w ciecz o małej lepkości. Są nierozpuszczalne w wodzie, ale rozpuszczalne w rozpuszczalnikach org. - trudno ulegają hydrolizie
wytwarzane przez zwierzęta i rośliny.
Woski należą do substancji tłuszczowych, które znalazły zastosowanie jako podstawy do wyrobu maści, kremów, szminek, past do obuwia i podług, materiałów elektroizolacyjnych i lakierów
Woski spełniają u roślin i zwierząt rolę ochronną. Powlekają one cienką warstwą ochronną liście, owoce, pióra, skórę uodparniając je na działanie szkodliwych mechanicznych bodźców zewnętrznych oraz niekorzystnych czynników chemicznych i biologicznych. Woski niektórych roślin chronią je przed zbytnią utratą wody drogą parowania.
Rodzaje wosków:
1.Woski pochodzenia zwierzęcego: wosk pszczeli (wydzielany przez gruczoły odwłokowe pszczół robotnic); lanolina (składnik tłuszczopotu owiec); olbrot wielorybi (w czaszce wielorybów)
2.Woski pochodzenia roślinnego: olej jojoba, carnauba,
3.Woski mineralne: parafina
4.Woski syntetyczne
4. Fosfolipidy - przykłady, budowa, występowanie, rola w organizmie.
Fosfolipidy to estry wyższych kwasów tłuszczowych, glicerolu i kwasu fosforanowego. Fosfolipidy są pochodnymi kwasu fosfatydowego.
Fosfolipidy występują we wszystkich komórkach, m.in. w mięśniach serca, w tkance mózgowej i nerwowej. Wchodzą w skład wszystkich błon półprzepuszczalnych ustroju (błona komórkowa, jądrowa, siateczka śródplazmatyczna, mitochondrium). Funkcja: strukturalna, transport jonów przez błony.
Przykłady: lecytyna, fosfatydyloseryna, fosfatydyloetanolamina
Najbardziej rozpowszechnionym fosfilipidem jest lecytyna mająca znaczenie w metabolizmie cholesterolu.
5. Glikolipidy - przykłady, budowa, występowanie, rola w organizmie.
Są to związki zawierające co najmniej jeden cukier połączony wiązaniem glikozydowym z częścią lipidową.
Glikolipidy występują obficie w mózgu. Do glikolipidów należą:
-cerebrozydy; występują w tkance nerwowej w mózgu i w innych organach (nadnerczach, nerkach, śledzionie, siatkówce),a także we krwi
-sulfolipidy; występują w tkance nerwowej, gł. w mózgu
-gangliozydy; występują głównie w mózgu w zewnętrznych błonach komórek
Rola glikolipidów nie jest do końca poznana, to przypisuje się im rozmaite funkcje:
1) utrzymują asymetryczność błony komórkowej
2) oddzielają komórki od środowiska i stabilizują błonę komórkową
3) są receptorami dla niektórych hormonów peptydowych i toksyn bakteryjnych
4) dzięki specyficznej kombinacji topograficznej reszt cukrowych w błonach erytrocytów określają grupy krwi (ABO)
Glikolipidy są na tyle ważnymi składnikami błon, że w przypadku wad genetycznych związanych z ich metabolizmem występują duże zaburzenia rozwojowe, kończące się przedwczesną śmiercią noworodka. Warstwa glikolipidów pokrywa większość komórek zwierzęcych tworząc tzw. glikokaliks. Glikolipidy uzyskuja swoje grupy cukrowe w aparacie Golgiego
6. Lipoproteiny krwi ( VLDL, LDL, HDL) - skład, stężenie HDL i LDL we krwi.
Lipoproteiny to kompleksy białek (apoprotein) z lipidami (triglicerydami) , cholesterolem wolnym i jego estrami oraz fosfolipidami. Dzielimy je ze względu na różnice w rodzaju białek, zawartości i składu lipidów oraz właściwości fizykochemicznych (masa cząsteczkowa, gęstość ruchliwość elektroforyczna). Białka zawarte w lipoproteinach umożliwiają transport nierozpuszczalnych w wodzie lipidów.
Dzielimy je na klasy:
Chylomikrony (CHM). Największe spośród lipoproteid. Zbudowane są w 90% z triglicerydy i w 2% z białka. Transportują lipidy egzogenne pochodzące z pokarmu. Produkowane w jelicie
VLDL (lipoproteidy o bardzo małej gęstości). Białka te transportują pochodzące z wątroby lipidy endogenne. Ich stężenie zależy od diety. Zawierają 10% białka; 50-60% trójglicerydów; 15-20% fosfolipidów.
LDL (lipoproteidy o małej gęstość), czyli tzw. zły cholesterol, powodujący pojawianie się zmian miażdżycowych. Ta frakcja przenika do ściany tętnicy ze szczególną łatwością i bardzo łatwo ulega utlenieniu. Dlatego najbardziej zagrożeni są ludzie z podwyższonymi poziomami cholesterolu LDL
LDL zawiera mało triglicerydów i dużo fosfolipidów (60%) i 20% białek. Powstają w wyniku przemian VLDL. Stężenie < 155 mg/100ml
HDL (lipoproteidy o dużej gęstości). Zawierają największą procentową zawartość białek (50%) oraz posiada najniższą masę cząsteczkową. W jej skład wchodzi 3-8% trójglicerydów,
Lipoproteiny HDL obok LDL są ważnym czynnikiem chroniącym tętnice przed rozwojem miażdżycy. Transportują one cholesterol ze ściany tętnicy do wątroby, gdzie ulega on przeróbce na kwasy żółciowe
HDL wykazują działanie przeciwmiażdżycowe. Podwyższenie zawartości HDL w surowicy obniża ryzyko wystąpienia miażdżycy. Stężenie > 45mg/100ml
7. Cholesterol - stężenie we krwi, rola w organizmie.
Cholesterol jest tłuszczowym związkiem chemicznym, niezbędnym do życia. Bierze udział w tworzeniu hormonów sterydowych, kwasów żółciowych i witaminy D, jest składnikiem błon komórkowych. Część cholesterolu powstaje w organizmie człowieka dzięki syntezie (cholesterol endogenny), głównie w wątrobie (gdzie ulega też procesom metabolizmu), a także w jelicie cienkim i w skórze. Jest on wydalany z żółcią, po przemianie do kwasów żółciowych.
Podobnie jak inne związki tłuszczowe cholesterol jest nierozpuszczalny ani w wodzie, ani we krwi. Dlatego też łączy się z białkami, fosfolipidami i triglicerydami, tworząc lipoproteiny. Cholesterol jest dostarczany także bezpośrednio z pożywienia, nazywamy go egzogennym. Podlega on takim samym procesom metabolicznym co cholesterol endogenny.
Jego stężenie we krwi powinno wynosić między 120-200mg/100ml
8. Kwasy tłuszczowe nasycone i nienasycone - przykłady, wzory chemiczne, udział w budowie lipidów. NNKT (niezbędne nienasycone kwasy tłuszczowe) - znaczenie. (skan)
Gdy w skład tłuszczów wchodzą kwasy nasycone, wówczas tłuszcze występują w stanie stałym.
Gdy w tłuszczach przeważają kwasy nienasycone, wówczas występują one w stanie ciekłym, w postaci oleju (np. olej rzepakowy, lniany, słonecznikowy, sojowy, itp.).
Tłuszcze, które spożywamy w różnej postaci są mieszaniną różnych tłuszczów np. smalec czy olej sojowy
Najważniejszymi kwasami tłuszczowymi wchodzącymi w skład glicerydów o charakterze nasyconym są:
wzór sumaryczny wzór półstrukturalny
kwas palmitynowy C15H31COOH. CH3(CH2)14COOH
kwas stearynowy C17H35COOH CH3(CH2)16COOH
Kwasy te występują we wszystkich spożywanych tłuszczach
Najważniejszymi kwasami tłuszczowymi wchodzącymi w skład glicerydów o charakterze nienasyconym są: (niezbędne nienasycone kwasy tłuszczowe - NNKT)
wzór sumaryczny wzór półstrukturalny
kwas oleinowy C17H33COOH CH3(CH2)7CH=CH(CH2)7COOH
cząsteczka zbudowana z 18 atomów węgla i 1 wiązania podwójnego
kwas linolowy C17H31COOH CH3(CH2)4CH=CHCH2CH=CH(CH2)7COOH
cząsteczka zbudowana z 18 atomów węgla i 2 wiązań podwójnych
kwas linolenowy C17H29COOH CH3CH2CH=CHCH2CH=CHCH2CH=CH(CH2)7COOH
cząsteczka zbudowana z 18 atomów węgla i 3 wiązań podwójnych
kwas arachidonowy C19H31COOH
CH3(CH2)4CH=CHCH2CH=CHCH2CH=CHCH2CH=CH(CH2)3COOH
cząsteczka zbudowana z 20 atomów węgla i 4 wiązań podwójnych
Niezbędne nienasycone kwasy tłuszczowe muszą być dostarczone w diecie do organizmu człowieka. Ich źródłem mogą być oleje roślinne lub rybie
9. Zasady purynowe i pirymidynowe. Synteza i rozkład (skan)
Są podstawowym składnikiem nukleotydów. Różnią się od siebie podstawnikiem na pierścieniu purynowym i pirymidowym. Są zasadami bo posiadają azot. Zasady purynowe i pirymidowe są skłądnikami kwasów nukleinowych (DNA i RNA) i w dwuniciowych formach tych kwasów oddziałują ze sobą, tworząc za pomocą 2 lub 3 wiązań wodorowych komplementarne pary A=T A=U G=C
Puryny rozkałdają się do kwasu moczowego; Pirymidyny rozkładają się na NH3, CO2
Zasady purynowe: adenina (A), guanina (G)
Zasady piramidowe: cytozyna (C), tymina (T), uracyl (U)
10. Powstawanie nukleozydów i nukleotydów.
Nukleozydy, związki chemiczne zbudowane są z zasady purynowej lub pirymidynowej oraz cukru pentozy (rybozy lub deoksyrybozy) połączonych wiązaniem glikozydowym
Nazwy nukleozydów są pochodnymi nazw zasad purynowych i pirymidowych.
Nukleozydami są: adenozyna, guanozyna, cytydyna, urydyna i tymidyna; jeżeli cukrem jest deoksyryboza, są to odpowiednio: deoksyadenozyna, deoksyguanozyna, deoksytymidyna i deoksycytydyna; po dołączeniu reszt fosforanowych tworzą → nukleotydy
zasada - cukier - fosforan
zasada + cukier =nukleozyd
zasada + cukier + fosforan = nukleotyd
11. Funkcje nukleotydów w organizmie.
-budują żywe organizmy
-spełniają najistotniejsze funkcje życiowe, takie jak zachowywanie, przekazywanie informacji genetycznej i biosynteza białka +
-pełnia funkcje równoważników redukcyjnych (NAD FAD) i energetycznych (są nośnikiem wolnej energii ATP), koenzymów i pośredników działania hormonów
12. Budowa i funkcja ATP. Produkcja i zużycie ATP.
ATP adenozynotrifosforan (kwas adenozynotrójfosforowy)
Występuje we wszystkich rodzajach komórek i jest najważniejszym związkiem wysoko energetycznym. Pełni funkcję uniwersalnego przenośnika energii. ATP jest jednym z wielu związków w organizmie z którego czerpie on energię do życia i jego przejawów. Wszystkie procesy energetyczne służą, w końcowym rozrachunku, do tworzenia ATP lub jego redukcji. Związek ten nie jest magazynowany, tylko tworzony na bieżąco.
Właściwości chemiczne ATP
Cząsteczka ATP jest nukleotydem składającym się z zasady azotowej - adeniny połączonej wiązaniem N-glikozydowym z cząsteczką cukru - rybozy i trzech reszt fosforanowych połączonych dwoma wiązaniami wysokoenergetycznymi
Wzór strukturalny ATP:
Związek ATP powstaje w wyniku fosforylacji, czyli reakcji polegającej na przyłączeniu grupy fosforanowej (reszty fosforanowej) do ADP
ADP + Pi + E ATP
Komórka przez cały czas zużywa energię zmagazynowaną w ATP, ale jednocześnie wytwarza nowe cząsteczki ATP z ADP i fosforanów w reakcjach fosforylacji. Dzięki temu zasoby energetyczne komórki nie ulegają wyczerpaniu.
Energia cząsteczki ATP jest zmagazynowana w dwóch wiązaniach wysokoenergetycznych ( ~ ), które łączą pierwszą i drugą oraz drugą i trzecią grupę fosforanową cząsteczki
Cała energia ATP jest wytwarzana z katabolizmu cząsteczek pobieranych z pokarmem: cukrów, tłuszczy i białek
13. Reakcja hydrolizy ATP. Reakcja miokinazowa.
hydroliza - reakcja chemiczna polegająca na rozpadzie cząsteczek związku chemicznego na dwa lub więcej mniejszych fragmentów pod wpływem kontaktu z wodą lub parą wodną
Energia ATP jest uwalniana podczas hydrolizy wiązania wysokoenergetycznego
1.Hydroliza wiązania wysokoenergetycznego z ATP do ADP pomiędzy resztami fosforanów β i γ
ATP + H2O ADP + Pi + energia
W wyniku tego procesu powstaje cząsteczka ADP oraz anion fosforanowy (Pi). Cykl ATP / ADP jest podstawowym sposobem wymiany energii w układach biologicznych.
2. Hydroliza wiązania wysokoenergetycznego z ADP do AMP pomiędzy resztami fosforanów α i β:
ADP + H2O AMP + Pi + energia
Wydziela się przy tym mniej energii niż przy rozpadzie ATP do ADP
W komórce 2 cząsteczki ADP mogą reagować ze sobą przy udziale miokinazy:
Reakcja miokinazowa:
miokinaza
ADP + ADP ATP + AMP
14. Drogi resyntezy ATP w mięśniach.
W mięśniu szkieletowym mamy 4 drogi resyntezy ATP z ADP o różnej szybkości i wydajności
1. Resynteza ATP kosztem rezerwy fosfokreatynowej (w wyniku skurczu ADP)
kinaza kreatynowa
ADP + P-Kreatyna ATP + kreatyna
Reakcja ta zapewnia bardzo szybką resyntezę, lecz poziom fosfokreatyny w mięśniach zapewnia działanie tego systemu tylko przez kilka sekund
2. Reakcja miokinazowa
miokinaza
ADP + ADP ATP + AMP
3. Glikoliza w warunkach beztlenowych: przebiega w komórkach mięśniowych kosztem glukozy i glikogenu mięśniowego
glukoza + 2ADP + 2Pi 2 kw. mlekowy + 2ATP
lub
glikogen + 3ADP + 3Pi glikogen (n-1) + 2 kw. mlekowy + 3ATP
Reakcja ta przebiega względnie szybko i dostarcza dużych ilości ATP jednak przebiegająca w warunkach beztlenowych z wielką intensywnością. Dostarcza znacznych ilości kw. mlekowego (gromadzony w komórkach mięśniowych i wydzielany jest do krwi)
4. Przemiany tlenowe (cykl Krebsa) jest to oksydacja dekarboksylacyjna, oraz związana z nim fosforylacja oksydacyjna zachodząca w łańcuchu oddechowym i najważniejszym źródłem ATP dla komórek. Jest to najwolniejszy ale najwydajniejszy proces (zachodzący w mitochondrium)
ATP powstałe w tej reakcji może być użyty przez ATP-azę miozynową, oraz podtrzymuje resyntezę ATP z punktów 1,2,3 (tak jakby odwraca te reakcje)
ATP + kreatyna P-Kreatyna + ADP (system 1)
ATP + AMP 2ADP (system 2)
oraz „finansuje” energetycznie glukoneogenezę
2 kwas mlekowy + 6ATP glukoza + 6ADP (system 3)
Rozkład 1 cząsteczki glukozy w przemianach tlenowych daje max 38 cząstek ATP
14. cAMP - powstawanie, rola jako pośrednika działania hormonów.
?????????????????????????????????????????????????????
15 NAD i FAD - budowa, funkcja, udział w reakcjach red-ox.
NAD+ dinukleotyd (dwunukleotyd) nikotynamido-adeninowy.
Skład: adenina-ryboza-P-P-ryboza-nikotynamid
NAD+ uczestniczy w reakcjach przyłączając i oddając atomy wodoru:
NAD+ + AH2 NADH + H+ + A
AH2 oznacza że w tej reakcji substrat oddający atom wodoru
A oznacza w tej reakcji odpowiedni produkt, który został pozbawiony atomów wodoru
FAD - dinukleotyd (dwunukleotyd) flawinowo-adeninowy
Skład: adenina-ryboza-P-P-rybitol-flawina
FAD uczestniczy w reakcjach przenoszenia wodoru:
FAD + BH2 FADH2 + B
BH2 oznacza w tej reakcji substrat oddający atomy wodoru
B oznacza w tej reakcji odpowiedni produkt, który został pozbawiony atomów wodoru
Funkcja: przenośniki wodorów. Związki te są koenzymami dehydrogenaz.. Zredukowane równoważniki redukcyjne NADH + H+ i FADH2 mogą przenosić atomy wodoru do łańcucha oddechowego, gdzie łączą się z tlenem. Cząsteczka NADH + H+ reaguje najpierw z enzymami kompleksu I łańcucha oddechowego, co umożliwia wytworzenie 3 cząsteczek ATP. Cząsteczka FADH2 reaguje najpierw z enzymami kompleksu II łańcucha oddechowego, co umożliwia wytworzenie 2 cząsteczek ATP