Conţinutul principal
Curs: Biblioteca de biologie > Unitatea 5
Lecția 3: LipideleLipidele
Prezentare generală a lipidelor, uleiurilor, grăsimilor saturate și nesaturate, trigliceridelor (triacilglicerol), fosfolipidelor și steroizilor.
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 grăsimea!)
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 lanțuri de hidrocarburi, deși există câteva variații, pe care le vom enumera mai jos. Diferitele tipuri de lipide au structuri diferite și, respectiv, roluri diverse în organism. De exemplu, lipidele stochează 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-un lanț lung 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 sinteză prin 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 triacilgliceroli 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 adipos
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 lanțul de hidrocarburi, acidul gras este considerat saturat. (Acizii grași sunt saturați cu hidrogen; într-o grăsime saturată, de scheletul de carbon sunt atașați pe cât se poate de mulți atomi de hidrogen.)
- Când lanțul de hidrocarburi conține o legătură dublă, acidul gras este considerat nesaturat, deoarece, în acest caz, conține mai puțini hidrogeni. Dacă există o singură legătură dublă într-un acid gras, este mononesaturat, în timp ce pentru 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 dublă 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 complet saturate pot fi foarte condensate. Această organizare compactă rezultă în grăsimi solide la temperatura camerei (care au un punct de topire destul de înalt). De exemplu, majoritatea grăsimilor din unt sunt grăsimi saturate
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 nesaturate
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. Grăsimile trans sunt rare în formă naturală, dar sunt produse cu ușurință într-o procedură industrială numită hidrogenare parțială.
În cadrul acestui proces, hidrogenul gazos este trecut prin uleiuri (formate în mare parte din grăsimi nesaturate cis), 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
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 Alimentelor și Medicamentelor din SUA (FDA) a emis recent o interdicție a grăsimilor trans în alimente, dându-le companiilor trei ani să elimine grăsimile trans din produse
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 singur
Acizii grași omega-3 și omega-6 au cel puțin două legături nesaturate cis, 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 nesaturate cis 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 a consuma cantități mari de mâncare prăjită și alte mâncăruri „grase” poate duce la creșterea în greutate și poate 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 un mod eficient de a stoca energie pentru perioade lungi de timp, deoarece conțin de două ori mai multă energie pe gram decât carbohidrații și, în plus, asigură izolație corpului.
Ca 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, unde proprietățile sale hidrofobe (respinge apa) previn lipirea sau abosrbția apei în suprafață. Din acest motiv, apa apare 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 de ester, deși cerurile produse de plante au adesea amestecate și hidrocarburi simple
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.
Lipide 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. Diferite fosfolipide prezintă modificări diferite ale grupării fosfat, exemple comune fiind colina (un compus care conține azot) și serina (un aminoacid). Diferiți modificatori oferă fosfolipidelor proprietăți și roluri diferite în celulă.
Fosfolipida este o moleculă amfipatică, adică are și parte hidrofobă și parte hidrofilă. Lanțurile de acizi grași sunt hidrofobe și nu interacționează cu apa, în timp ce gruparea care conține fosfat este hidrofilă (datorită sarcinii 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 organizare 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 jur
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 grupare funcțională hidroxil -OH atașată 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 pentru mulți 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, modificându-le fluiditatea și dinamica.
Desigur, colesterolul se găsește și în fluxul sangvin, iar 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 protectoare (în forma sa cu densitatea mare sau HDL) cât și efecte negative (în forma sa cu densitate mică sau LDL) asupra sănătății cardiovasculare.
Vrei să te alături conversației?
Nici o postare încă.