Conţinutul principal
Biblioteca de biologie
Curs: Biblioteca de biologie > Unitatea 5
Lecția 3: LipideleLipidele
Prezentare generală a lipidelor, grăsimi şi uleiuri, grăsimile saturate şi nesaturate, trigliceridele (triacilglicerol), fosfolipidele şi steroizii.
Introducere
Uneori discutăm despre grăsimi ca despre niște substanțe malefice determinate să ne distrugă dieta. În realitate, grăsimile sunt molecule elegante, alcătuite fiecare din câte trei catene lungi de hidrocarburi atașate de o mică moleculă în formă de umeraș numită glicerol La fel ca în cazul celorlalte macromolecule, joacă un rol esențial în biologia omului și a altor organisme. (De asemenea, multe studii recente de nutriție susțin că zahărul cauzează mult mai multe probleme de sănătate decât grăsimile!)
Grăsimile sunt un tip de lipide, o categorie de molecule care nu se pot amesteca cu apa. Lipidele tind să fie hidrofobe, nepolare și alcătuite, în mare parte, din catene de hidrocarburi, deși există câteva variații, pe care le vom enumera mai jos. Tipurile diverse de lipide au structuri diferite și, respectiv, roluri diferite în organism. De exemplu, lipidele depozitează energie, asigură izolare, formează membranele celulelor, formează straturi rezistente la apă pe frunze și asigură componente pentru hormoni, precum testosteronul.
Aici vom analiza în amănunt câteva dintre cele mai importante tipuri de lipide, inclusiv grăsimi și uleiuri, ceruri, fosfolipide și steroizi.
Grăsimi și uleiuri
O moleculă de grăsime este formată din două tipuri de componente: o bază de glicerol și trei catene de acizi grași. Glicerolul este o moleculă organică mică cu trei grupări de hidroxil (OH). în timp ce un acid gras este alcătuit dintr-o catenă lungă formată din legături de hidrocarburi atașate de o grupare carboxil. Un acid gras tipic conține 12-18 carboni, deși unii pot avea doar 4 sau până la 36.
Pentru a forma o moleculă de grăsime, grupările hidroxil din glicerol reacționează cu grupările de carboxil din acizii grași într-o reacție de deshidratare. Aceasta produce o moleculă de grăsime cu trei catene de acizi grași unite de baza de glicerol prin legături esterice (legături care conțin un atom de oxigen lângă o grupare carbonil, sau C=O). Trigliceridele pot conține trei catene de acizi grași identice sau trei catene de acizi grași diferite (cu lungimi, forme sau legături duble diferite).
Moleculele de grăsime sunt numite și triacilgliceriole sau, în cazul analizelor de sânge făcute de doctorul tău, trigliceride. În corpul uman, trigliceridele sunt depozitate în celule de grăsime specializate, numite adipocite, care formează un țesut numit țesutul adiposstart superscript, 1, end superscript. Deși mulți acizi grași se găsesc în molecule de grăsime, unii sunt liberi în corp, fiind considerați un tip de lipide de sine stătător.
Acizi grași saturați și nesaturați
După cum este exemplificat mai sus, cele trei catene de acizi grași nu trebuie să fie identice. Catenele de acizi grași pot fi diferite în lungime, dar și în gradul de nesaturare.
- Dacă există doar legături simple între carbonii alăturați în catena de hidrocarburi, acidul gras este considerat saturat. (Acizii grași sunt saturați cu hidrogen; într-o grăsime saturată, sunt atașați de scheletul de carbon pe cât se poate de mulți atomi de hidrogen.)
- Când catena de hidrocarburi conține o legătură dublă, acidul gras este considerat nesaturat, deoarece în acest caz conține mai puțini hidrogeni. Dacă există o singură legătură într-un acid gras, este mononesaturat, dar dacă conține mai multe legături duble, este polinesaturat.
Legăturile duble de acizi grași nesaturați, ca alte tipuri de legături duble, pot exista în configurații cis sau trans. În configurația cis, cei doi hidrogeni asociați cu legătura sunt pe aceeași parte, în timp ce în configurația trans, aceștia sunt pe părți opuse (în imaginea alăturată). O legătură cis generează un nod sau o îndoitură în acidul gras, o caracteristică ce are consecințe importante asupra comportamentului grăsimilor.
Catenele acizilor grași saturați sunt drepte, deci moleculele de grăsime cu catene saturate complet se pot ambala strâns una cu alta. Această împachetare strânsă rezultă în grăsimi solide la temperatura camerei (care au un punct de topire destul de înalt). De exemplu, majoritatea grăsimilor din unt sunt grăsimi saturatesquared.
În schimb, catenele de acizi grași nesaturați cis- sunt îndoite din cauza legăturilor duble cis. Asta face strângerea moleculelor de grăsime cu una sau mai multe cozi de acizi grași nesaturați cis dificilă. Deci, grăsimile cu catene nesaturate tind să fie lichide la temperatura camerei (au un punct de topire relativ scăzut) - sunt numite de obicei uleiuri. De exemplu, uleiul de măsline este format în mare parte din grăsimi nesaturatesquared.
Grăsimile trans
Până acum, poate ați observat că am omis ceva: nu am menționat grăsimile nesaturate cu legături duble trans in catenele de acizi grași; sau trans grăsimile. Trans grăsimile sunt rare în formă naturală, dar sunt produse cu ușurință într-o procedură industrială numită hidrogenare parțială.
În cadrul acestui proces, hidrogenul gazos este transportat prin intermediul uleiurilor (formate în mare parte din grăsimi cis nesaturate), transformând câteva - dar nu toate - dintre legăturile duble în legături simple. Scopul hidrogenării parțiale este de a oferi uleiurilor câteva dintre caracteristicile atrăgătoare ale grăsimilor saturate, precum soliditatea la temperatura camerei, dar o consecință neintenționată este că unele dintre legăturile duble cis își schimbă configurația, devenind legături duble trans cubed. Acizii grași trans nesaturați se strâng mai tare și sunt mai probabili să fie solizi la temperatura camerei. Unele tipuri de untură, de exemplu, conțin un procent mare de grăsimi transcubed.
Hidrogenarea parțială și grăsimile trans pot părea o modalitate de a obține o substanță asemănătoare untului, la preț de ulei. Din păcate, grăsimile trans s-au dovedit a avea efecte negative severe asupra sănătății. Din cauza legăturii puternice dintre grăsimile trans și bolile coronariene, Administrația Mâncărurilor și Medicamentelor din SUA (FDA) a emis recent o interdicție a grăsimilor trans în mâncare, dându-le companiilor trei ani să elimine grăsimile trans din produsestart superscript, 4, end superscript.
Acizii grași omega
O altă clasă de acizi grași care merită menționați sunt acizii grași omega-3 și omega-6. Există trei tipuri de acizi grași omega-3 și omega-6, dar toți sunt formați din două forme precursoare simple: acidul alfa-linoleic (AAL) pentru omega-3 și acidul linoleic (AL) pentru omega-6.
Corpul uman are nevoie de aceste molecule (și derivatele lor), dar nu poate sintetiza nici AAL, nici AL singurstart superscript, 5, end superscript. Așadar, AAL și AL sunt clasificați ca acizi grași esențiali și trebuie obținuți prin dieta fiecăruia. Unele tipuri de pește, ca somonul, și anumite semințe, precum chia și inul, sunt surse pentru acizii grași omega-3.
Acizii grași omega-3 și omega-6 au cel puțin două legături cis -nesaturate, fapt ce le conferă o formă curbată. AAL, ca mai jos, este relativ curbat, dar nu este exemplul extrem - DHA, un acid gras omega-3 format din AAL prin formarea de legături duble suplimentare, are șase legături cis-nesaturate și este atât de curbat încât seamănă cu un cerc!
Acizii grași omega-3 și omega-6 joacă mai multe roluri în organism. Aceștia sunt precursori (materie primă) pentru sinteza mai multor molecule importante de semnalizare, inclusiv unele care reglează inflamațiile și dispoziția. În special acizii grași omega-3 pot reduce riscul de moarte subită din cauza atacurilor de cord, scad cantitatea trigliceridelor din sânge, scad tensiunea arterială și previn formarea cheagurilor de sânge.
Rolul grăsimilor
Grăsimile au avut parte de multă publicitate negativă și este adevărat că mâncatul cantităților mari de mâncare prăjită și alte mâncăruri “grase” pot duce la creșterea în greutate și pot cauza probleme de sănătate. Totuși, grăsimile sunt esențiale pentru organism și au mai multe funcții importante.
De exemplu, multe vitamine sunt liposolubile, ceea ce înseamnă că trebuie să fie asociate cu molecule de grăsime pentru a fi absorbite corespunzător de organism. De asemenea, grăsimile oferă o modalitate eficientă de a stoca energie pentru perioade lungi de timp, deoarece conțin de două ori mai multă energie per gram decât carbohidrații și, în plus, asigură izolație corpului.
Ca și toate celelalte molecule biologice mari, grăsimile, în cantități potrivite, sunt necesare pentru funcționarea corectă a corpului tău (și a corpurilor altor organisme).
Ceruri
Cerurile sunt o altă categorie de lipide cu importanță biologică. Ceara acoperă penele unor păsări acvatice și suprafața frunzelor unor plante, căci proprietatea sa hidrofobă (respinge apa) previne apa din a se lipi sau a fi absorbită în frunză. Din acest motiv, apa se depune sub formă de mărgele pe frunzele multor plante, iar păsările nu se udă leoarcă atunci când plouă.
Structural, cerurile conțin de obicei lanțuri lungi de acizi grași conectate la alcooli prin legături estere, deși cerurile produse de plante au adesea amestecate și hidrocarburi simplestart superscript, 6, end superscript.
Fosfolipidele
Ce împiedică substanța apoasă (citosolul) din celulele tale să se reverse? Celule sunt înconjurate de o structură numită membrana plasmatică, care servește ca o barieră între interiorul celulei și împrejurimile sale.
Lipidele specializate numite fosfolipide sunt componente importante ale membranei plasmatice. La fel ca grăsimile, sunt compuse, în general, din catene de acizi grași atașate de o bază de glicerol. În loc de trei catene de acid gras, fosfolipidele au doar două, iar al treilea carbon al bazei de glicerol este ocupat de o grupare fosfat modificată. Fosfolipide diferite prezintă modificări diferite ale grupării fosfat, exemple comune fiind colina (un compus care conține azot) și serina (un aminoacid). Modificările diferite oferă fosfolipidelor diverse proprietăți și roluri în celulă.
Fosfolipida este o moleculă amfipatică, adică are și parte hidrofobă și parte hidrofilă. Catenele de acizi grași sunt hidrofobe și nu interacționează cu apa, în timp ce gruparea care conține fosfat este hidrofilă (datorită încărcării acesteia) și interacționează cu ușurință cu apa. Într-o membrană, fosfolipidele sunt aranjate într-o structură numită bistrat, cu capetele de fosfat poziționate spre apă și catenele spre interior (deasupra). Această structură previne contactul catenelor hidrofobe cu apa, transformând structura într-una stabilă, cu consum mic de energie.
Dacă o picătură de fosfolipide este plasată în apă, poate forma imediat o structură sferică cunoscută sub numele de micelă, în care capetele hidrofile de fosfat se îndreaptă spre exterior, iar acizii grași sunt poziționați spre interior. Formarea micelei este favorabilă din punct de vedere energetic deoarece izolează catenele hidrofobe de acizi grași, lăsând capetele hidrofile de grupare fosfat să interacționeze cu apa din jurstart superscript, 7, comma, 8, end superscript.
Steroizi
Steroizii reprezintă o altă clasă de molecule lipide caracterizate prin structura lor de patru inele fuzionate. Deși structural diferă de celelalte lipide, steroizii sunt incluși în categoria lipidelor deoarece sunt molecule hidrofobe și insolubile în apă. Toți steroizii au patru inele de carbon conectate și mulți dintre aceștia, precum colesterolul, prezintă și o scurtă catenă. Mulți steroizi au în plus o grupă funcțională hidroxil -OH atașat într-un loc specific, cum se poate observa în imaginea următoare. Acești steroizi sunt clasificați și ca alcooli purtând numele de steroli.
Colesterolul, cel mai comun steroid, este în mare parte sintetizat în ficat și este precursorul reacțiilor de sinteză a multor hormoni sterolici. Aceștia includ hormonii sexuali testosteronul și estradiolul, secretați de gonade (testicule și ovare). Colesterolul servește și ca materie primă pentru alte molecule importante din organism, inclusiv vitamina D și acizii biliari care ajută la digestia și absorbția grăsimilor din alimentație. Este, de asemenea, o componentă cheie a membranelor celulare, modificând fluiditatea și dinamica acestora.
Desigur, colesterolul se găsește și în fluxul sangvin, nivelul de colesterol din sânge este cel despre care auzim când ajungem la cabinetul medicului sau în reportajele de la știri. Colesterolul din sânge poate avea atât efecte de protecție (în forma sa cu densitatea ridicată sau HDL) cât și efecte negative (în cazul colesterolului cu densitate scăzută sau LDL) asupra sănătății cardiovasculare.
Vrei să te alături conversației?
Nici o postare încă.