Lipidy - tłuszczowce

Stanowią grupę związków rozpuszczalnych w niepolarnych rozpuszczalnikach organicznych, jak chloroform, eter, benzen, aceton, toluen, dwusiarczek węgla. Najogólniej dzieli się je na tłuszcze proste (tłuszcze właściwe i woski) zbudowane tylko z alkoholu i kwasów tłuszczowych oraz tłuszcze złożone, zawierające obok alkoholu i kwasów tłuszczowych inne składniki, jak: kwas fosforowy, cholinę, galaktozę. Występują w tłuszczach i olejach naturalnych. Klasyfikacja lipidów i substancji tłuszczopodobnych jest niejednorodna. Dla uproszczenia można przyjąć następujący podział: tłuszcze właściwe (trójglicerydy), woski, lipidy izoprenowe (steroidy i karotenoidy), tłuszcze złożone.

- Tłuszcze właściwe ze względu na budowę chemiczną należą do estrów, składnikiem alkoholowym jest glicerol, a kwasowym - jednokarboksylowe, wyższe kwasy tłuszczowe, np. mirystynowy, palmitynowy, stearynowy, linolenowy. Kwas tłuszczowy posiada jedną resztę karboksylową i długi łańcuch węglowodorowy. Kwas zazwyczaj zawiera parzystą liczbę węgli, granicznie 14-24, zwykle 16 lub 18.W stanie wolnym wyższe kwasy karboksylowe występują w nieznacznych ilościach.

- Tłuszcze właściwe (triglicerydy = acyloglicerole) występujące w przyrodzie są najczęściej mieszaninami trójglicerydów różnych kwasów tłuszczowych. Jeśli w skład glicerydu wchodzi jedna reszta kwasowa, powstaje monoacyloglicerol, jeśli dwie - diacyloglicerol, trzy - triacyloglicerol. Tłuszcze właściwe nie rozpuszczają się w wodzie, ich stan skupienia i temperatura topnienia zależą od długości reszt kwasowych (acylowych) oraz liczby wiązań podwójnych. Większość tłuszczów zwierzęcych ma konsystencję stałą (wyjątek tran), natomiast roślinnych - ciekłą (wyjątek masło kakaowe). Pod wpływem ogrzewania z kwasami i zasadami tłuszcze ulegają hydrolizie. Stanowią one magazyn energii dla różnych organizmów. Głównym miejscem przechowywania tłuszczów u ssaków jest cytoplazma komórek tłuszczowych. Duże krople triacylogliceroli zajmują większą część komórki. Gdy jest zapotrzebowanie na energię, enzym lipaza katalizuje hydrolizę tłuszczów do glicerolu i kwasów tłuszczowych.

- Woski to estry wyższych alkoholi jednowodorotlenowych i wyższych kwasów tłuszczowych; spełniają w przyrodzie rolę ochronną; z reguły alkohole i kwasy tłuszczowe wosków są związkami o dłuższych łańcuchach węglowych (od C 26 do C 42).




Rys. Budowa tłuszczu właściwego (trójglicerydu)

Lipidy izoprenowe to tłuszczowce o budowie opartej na cząsteczce izoprenu, węglowodorowej, pięciowęglowej jednostce, zawierającej podwójne wiązanie. Lipidy izoprenowe tworzą lotne substancje - olejki eteryczne (pomarańcza, mięta, geranium), są podstawą budowy kauczuku. Lipidy izoprenowe nie ulegają hydrolizie. Jedną z ważniejszych grup lipidów izoprenowych stanowią steroidy. Są to związki o budowie pierścieniowej, np. sterole, kwasy żółciowe, hormony sterydowe, witamina D. Sterolem jest cholesterol, prekursor syntezy hormonów sterydowych (płciowe i kory nadnerczy), kwasów żółciowych i witaminy D. Wraz z fosfolipidami tworzy błony biologiczne, w tkance nerwowej buduje osłonki mielinowe, w osoczu krwi wchodzi w skład lipoprotein. Nadmierna ilość cholesterolu w ścianach naczyń krwionośnych zwiększa ryzyko zawału serca i jest przyczyną miażdżycy tętnic. Karoteniody - karoteny i ksantofile to powszechnie występujące związki w komórkach roślin i zwierząt. U roślin biorą udział w procesie fotosyntezy, a u zwierząt ß- karoten jest najważniejszą prowitaminą A.




Rys. Model budowy reszty izoprenowej (A) i łańcucha izoprenowego (B)
- Tłuszcze złożone

Podstawą klasyfikacji tłuszczów złożonych jest najczęściej składnik alkoholowy - glicerol, sfingozyna lub komponent dodatkowy - kwas fosforowy, cukier.

Ze względu na składnik alkoholowy dzieli się je na:

glicerolipidy,

sfingolipidy.

Ze względu na składnik dodatkowy dzieli się na:

- Fosfolipidy z kwasem fosforowym; przykładem znanego fosfolipidu, wchodzącego w skład błon biologicznych, jest lecytyna, w której jedna reszta glicerolu została zestryfikowana ufosforylowaną choliną; lecytyna ma znaczenie w selektywnym transporcie przez błony; duże jej ilości występują w oocytach (komórkach jajowych) zwierzęcych i ludzkich;

- Glikolipidy z cukrowcami; cukrem może być glukoza, galaktoza lub oligosacharyd; często składnikiem glikolipidów jest kwas sjalowy; połączenia kwasu sjalowego decydują o właściwościach anty-genowych błon komórkowych, powierzchniowym ładunku elektrycznym błon, zdolności przemieszczania się i skupiania komórek w tkankach; duże ilości glikolipidów z kwasem sjalowym znajdują się w substancji szarej mózgu.







Rys. Przykłady fosfolipidów

Występowanie i rola biologiczna lipidów

- Służą jako wysokoenergetyczny materiał zapasowy (tłuszcze właściwe).

- Gromadzone pod skórą ssaków i ptaków pełnią funkcję ochronną i termoizolacyjną (tłuszcze właściwe).

- Tworzą warstwę izolacyjną na skórze, sierści, piórach, a u roślin na liściach i owocach (woski); wosk pszczeli buduje gniazda; olbrot oraz lanolina stanowią ochronę ciała kaszalota i włosów owiec.

- Fosfolipidy stanowią główne składniki błon biologicznych - białkowo-lipidowych, np. lecytyna buduje błony biologiczne i decyduje o ich selektywnej wybiórczości oraz gromadzona w oocytach stanowi materiał zapasowy; sfingolipidy występują w mózgu i osłonkach mielinowych włókien nerwowych, gdzie pełnią rolę izolatora chroniącego impulsy nerwowe przed wpływem polarnego środowiska organizmu.

- Glikolipidy wchodzą w skład nasienia u ludzi.

- Składniki strukturalne błon biologicznych należące do sterydów, np. cholesterol u zwierząt, stygmasterol u roślin.

- Pochodne cholesterolu - kwasy żółciowe produkowane w wątrobie są naturalnymi detergentami współdziałającymi w trawieniu tluszczów w przewodzie pokarmowym (emulgują tłuszcze).

- Regulują i koordynują przebieg procesów biochemicznych - hormony sterydowe: płciowe produkowane przez gonady, np. estrogeny, progesteron, testosteron oraz hormony kory nadnerczy.

- Są prekursorami witamin rozpuszczalnych w tłuszczach: karoten - prowitamina A, witamina D jest pokrewna sterydom, E i K - lipidom izoprenowym.

- Jako barwniki roślinne, tzw. karotenoidy, pełnią rolę w fazie jasnej fotosyntezy, np. karoteny (pomarańczowe), ksantofile (żółte), likopen (czerwony barwnik pomidorów) nadają barwę liściom, owocom, kwiatom, nasionom.

- Biorą udział w tworzeniu ATP podczas fotosyntezy i oddychania komórkowego, np. plastochinon, ubichinon.

- Biorą udział w transporcie cukrów przez błony lipidowe, np. dolichole.

- Wchodzą w skład roślin leczniczych, np. glikozydy i alkaloidy sterydowe.

---