LIPĪDI: RAKSTUROJUMS, PIEMĒRI, FUNKCIJAS, KLASIFIKĀCIJA - BIOLOĢIJA - 2025

The lipīdi ir grupa heterogēns makromolekulu, ieskaitot taukus, eļļas, steroli, vaski, uc, kam piemīt īpašība būt daļēji ūdenī nešķīstošu (hidrofobs) un samērā šķīst nepolāru šķīdinātājos, piemēram, ēteris, benzols, acetons, hloroforma, cita starpā.

Agrāk visi ūdenī nešķīstošie un organiskajos šķīdinātājos šķīstošie savienojumi tika uzskatīti par lipīdiem. Tomēr šodien daudziem citiem savienojumiem, kas nav lipīdi, ir šīs īpašības, daži no tiem ir terpēni, daži vitamīni un karotinoīdi.

Lipīdi ir šūnu membrānu un līdz ar to arī plazmas membrānas pamata sastāvdaļas (Avots: Jpablo cad / CC BY (https://creativecommons.org/licenses/by/3.0), izmantojot Wikimedia Commons)

Vārds "lipīds" cēlies no grieķu vārda "lipos", kas nozīmē taukus. Daži autori par lipīdiem uzskata tikai tās molekulas, kas ir taukskābju produkti vai atvasinājumi, ieskaitot galvenokārt visus savienojumus, kas klasificēti kā eļļas un tauki.

Lipīdu savienojumi atrodas visās dzīvās būtnēs uz Zemes, pat dažiem vīrusiem šīs molekulas ir kapsīdā.

Tiek uzskatīts, ka lipīdi bija daļa no pirmajiem oglekļa savienojumiem, kas izveidojās dzīves sākumā, un ir pamata molekulas dzīves "sarežģīšanai".

Pašlaik lipīdu grupā ir zināma ļoti daudz dažādu savienojumu, kuriem katram ir atšķirīgas funkcijas un īpašības.

Tos klasificē atkarībā no aizvietotāju grupas, kas veido tā skeletu (un pats skelets), kā arī atkarībā no tā funkcijām (struktūras, glabāšanas, signalizācijas, aizsardzības utt.).

Lipīdu vispārīgās īpašības

Ar ūdeņraža atomiem saistītā oglekļa atomu ķēde

Lielākajai daļai lipīdu centrālā struktūra ir oglekļa atomu virkne, kas saistīta ar ūdeņraža atomiem, kas ir pazīstama kā "taukskābe"

Ja visi taukskābes oglekļa atomi ir piesātināti ar ūdeņraža atomiem, tiek uzskatīts, ka tā ir "piesātināta taukskābe".

Ja gluži pretēji, divi vai vairāki oglekļa atomi vienā ķēdē ir savienoti kopā ar divkāršu vai trīskāršu saiti, tiek uzskatīts, ka taukskābe ir "nepiesātināta", jo tā dehidrogenēšanas laikā ir zaudējusi 2 vai vairāk oglekļa atomus. ūdeņradis.

Augsta kušanas temperatūra

Lipīdiem ir augsta molekulmasa, kas tiem piešķir augstu kušanas temperatūru

Lipīdu kušanas temperatūra ir augstāka lipīdos, kas satur vairāk oglekļa atomu. Bet šī kušanas temperatūra samazinās, ja lipīdos ir taukskābes ar nepiesātinātām ogļūdeņraža ķēdēm.

Tās ir amfātiskās molekulas

Visiem lipīdiem ir polārā vai hidrofilā daļa un vēl viena polārā vai hidrofobā daļa, ko pārstāv taukskābju alifātiskās ķēdes, kas tos veido.

Lielākā daļa lipīdu molekulu savstarpēji asociējas, izmantojot ūdeņraža saites un van der Waals mijiedarbību starp to ogļūdeņražu ķēdēm.

Viņiem ir laba izturība pret mehānisko spriegumu

Saites, kas veidojas starp oglekļa un ūdeņraža atomiem, piešķir lipīdiem noteiktu fizisko izturību pret mehānisko spriegumu. Turklāt lipīdu asociācijas ir daļēji nešķīstošas ​​ūdenī, un tās ir grūti sadalāmas ūdens vidē.

Lipīdu funkcijas

Lipīdiem ir liela bioloģisko funkciju daudzveidība, kas ir tikpat atšķirīga kā lielais ķīmisko struktūru skaits, kas atrodams šajā grupā.

Enerģisks

Lielākajā daļā mugurkaulnieku un daudzu bezmugurkaulnieku dzīvnieki lipīdi ir galvenās enerģijas uzkrāšanas un taukskābju pārvadāšanas formas šūnās.

Mugurkaulniekiem lipīdi, kas absorbēti kopā ar pārtiku, tiek taukaudos uzkrāti taukskābju veidā, un tur tie kalpo kā orgānu un zemādas audu siltumizolējoša viela.

Taukskābes ir specializēti lipīdi enerģijas uzkrāšanai dzīvos organismos, jo to oksidēšana izdala lielu daudzumu enerģijas ATP veidā. Tas tiek darīts, izmantojot procesu, ko sauc par "taukskābju β-oksidāciju", kuru veic gandrīz visas dzīvo organismu šūnas.

Strukturālā

Fosfolipīdi un sterīni ir šūnu un to organellu (eikariotu šūnās) bioloģisko membrānu svarīgi komponenti.

Daudzas mazas lipīdu molekulas uz membrānu virsmas kalpo par pigmentiem gaismas absorbēšanai, bet citi kalpo kā enkuri dažu membrānu olbaltumvielu pievienošanai virsmai.

Fermentatīvs

Daudzi lipīdi ir kofaktori fermentatīvā katalīzē vai darbojas kā elektroniski pārvadātāji elektroķīmiskajā gradientā.

Citi piedalās depolarizācijas viļņu straujā izplatībā visā dzīvnieku ķermenī, kas, protams, ir saistīts ar specializētām nervu šūnām.

Lipīdu klasifikācija

Lipīdus var iedalīt četrās lielās grupās: tauki un eļļas, fosfolipīdi, vaski, sterīni un terpēni un eikosanoīdi.

Tauki un eļļas

Šajā grupā ietilpst taukskābes, kas parasti ir visizplatītākie struktūras elementi sarežģītāku lipīdu, piemēram, fosfolipīdu un vasku, veidošanai.

Tauki parasti ir savienojumi, kas sastāv no taukskābēm, kas ar estera tipa saitēm piesaistītas glicerīna molekulai katrā no tā 3 oglekļa atomiem, tāpēc tos parasti sauc par triglicerīdiem.

Fosfolipīdi

Fosfolipīdi ir šūnu membrānu galvenās sastāvdaļas. Tie ir lipīdi, kas sastāv no glicerīna vai sfingozīna mugurkaula, pie kura esterificētas divas taukskābju molekulas, un fosfātu grupa, kas spēj reaģēt un saistīties ar dažādām spirta molekulām.

Saskaņā ar skeletu, uz kura "uzbūvēti" fosfolipīdi, tie var būt glicerofosfolipīdi vai fosfoesfingolipīdi.

Glicerolipīdi vai fosfolipīdi (Avots: Yo / Public domain, izmantojot Wikimedia Commons)

Pastāv vēl viena lipīdu grupa, kas līdzīga fosfolipīdiem un pazīstama kā e shingolipīdu grupa . Tie ir lipīdi, kas veidoti uz sfingozīna pamata, pie kuriem ar amīda saitēm ir piestiprinātas divas taukskābes un ogļhidrāti vai cits polārs savienojums.

Vaski

Cetilpalmitāts, tipisks vaska esteris

Vaski ir lipīdi, kas veidoti uz garās ķēdes spirtiem, kas esterificēti līdz garu ķēžu taukskābēm.

Tie darbojas, pārklājot augu un dzīvnieku ķermeņa struktūras un parasti ir cietā formā, tāpēc tiek uzskatīts, ka tie pilnīgi nešķīst ūdenī vai ūdens šķīdumos.

Steroli

Sterolu un to atvasinājumu vispārējā struktūra. Avots: Vaccinationist

Tie ir lieli lipīdi, kas sastāv no 4 cikliskām ogļūdeņraža vienībām, nevis no taisnās ķēdes taukskābēm. Dažiem ir funkcionāla grupa -OH, tāpēc tie ietilpst spirtu klasifikācijā. Holesterīnam un tā atvasinājumiem ir liela nozīme.

Terpēni un eikosanoīdi

Mirotēna, monoterpēna ķīmiskā struktūra (Avots: Jans Herolds, Lejo / Public Domain, via Wikimedia Commons

Divi citi lipīdu veidi ir terpēni un eikosanoīdi. Terpēni atšķirībā no biežāk sastopamajiem lipīdiem nesastāv no taukskābēm, bet no atkārtotām 5 oglekļa atomu vienībām, kas pazīstamas kā “izoprēna vienības”.

Tā klasifikācija lipīdu grupā ir daudz saistīta ar tā hidrofobo raksturu un nešķīstību ūdenī vai polārajos šķīdinātājos.

Eikosanoīdi, no otras puses, ir lipīdi, kas rodas dažu taukskābju metabolisma rezultātā, un ir svarīgu hormonu priekšgājēji cilvēkam un citiem zīdītājiem, piemēram, prostaglandīniem.

Lipīdu piemēri

Kā tika komentēts, dabā ir liela savienojumu ar lipīdu īpašībām daudzveidība, tāpēc turpmāk tiks minēti tikai daži no vissvarīgākajiem piemēriem.

Palmitīnskābe

Tā ir garu ķēžu piesātināta taukskābe (16 oglekļa atomi). Tā ir galvenā mugurkaulnieku rezerves viela, un endogēnā veidā to iegūst lipoģenēzes ceļā.

Šī taukskābe kalpo kā bāzes molekula citu savienojumu sintēzei. Turklāt tikai viena mol šī savienojuma oksidēšana rada apmēram 2,59 mol ATP, kas ir lielisks enerģijas nodrošinājums mugurkaulniekiem, it īpaši pretstatā ogļhidrātu un olbaltumvielu oksidēšanai.

Holesterīns

Holesterīna ķīmiskā struktūra (Avots: Guillem d'Occam. Modificējis Alejandro Porto. / CC BY-SA (https://creativecommons.org/licenses/by-sa/3.0), izmantojot Wikimedia Commons)

Tas ir lipīds, kas pieder sterīnu grupai un ir atrodams gandrīz visu šūnu šūnu membrānā. Šo molekulu klātbūtne plazmas membrānā ir būtiska, lai regulētu to stīvumu, izliekumu un elastību.

Tam ir 27 oglekļa atomu centrālais skelets. Tomēr tā ir molekula, kas sastāv no aromātiskiem gredzeniem, kas tai salīdzinājumā ar citiem lipīdiem piešķir daudz augstāku cietību, izturību un stingrību. Šis lipīds ir daudzu dzīvnieku hormonu priekštecis.

Cilvēkiem holesterīns ir būtisks testosterona un citu ļoti būtisku dzimumhormonu sintēzē.

Fosfatidilholīns

Tas pieder pie fosfolipīdu grupas un atrodas praktiski visu šūnu plazmas membrānā. Tam parasti ir palmitīnskābes ķēde, un to galvenokārt sintezē mugurkaulnieku aknās.

Šis savienojums ir būtisks holesterīna sintēzei un tipiskai šūnu elastībai. Daudzi proteīni, kas saistās ar šūnas membrānu, īpaši pielīp šī lipīda polārajai galvai.

Sfingomielīns

Sfingomielīna struktūra (Avots: Jag123 angļu Vikipēdijā, izmantojot Wikimedia Commons)

Tas ir atrodams visu organismu šūnu membrānā, un daudzos pētījumos uzmanība ir pievērsta tā funkcijai un struktūrai, jo tā ir arī daļa no mielīna apvalka, kas aptver dzīvnieku neironu aksonus.

Sfingomielīns pieder sfingolipīdu grupai, un cilvēkiem tas ir visbagātākais sfingolipīds visā ķermenī. Tam raksturīgs sphingozīna mugurkauls, kuru ar amīda saiti savieno polārā grupa, parasti fosfatidiletanolamīns.

Steroīdi

Steroīda pamatstruktūra (Avots: Hati vācu Wikipedia / Public domain, izmantojot Wikimedia Commons)

Vēl viens lipīdu piemērs ir steroīdi. Dabiski steroīdi atrodas ķermenī, un tie var ietvert holesterīnu, kas ir visizplatītākais tips, estrogēnu, testosteronu, žults sāļus, kas atrodami zarnu žulti, un kortizolu, ķīmisku vielu, ko organisms izdala.

Estrogēns

Tā saucamais sieviešu dzimuma hormons ir lipīds; to galvenokārt ražo olnīcas un tā ir atbildīga par sieviešu sekundāro seksuālo īpašību saglabāšanu.

Testosterons

Tā saucamais vīriešu dzimuma hormons ir lipīds; to galvenokārt ražo sēklinieki, un tā ir atbildīga par vīriešu sekundāro seksuālo īpašību saglabāšanu.

Vitamīni

Ūdenī šķīstošie vitamīni ir lipīdi; lielāko daļu no tiem uzglabā aknās vai citos ķermeņa orgānos. Piemēram:

• A vitamīns, kas ir svarīgs imūnsistēmas darbībai, redzei un reprodukcijai. To var atrast krāsainos augļos un dārzeņos, pilnpienā un aknās.
• D vitamīns, ko izmanto, lai uzlabotu kalcija, cinka, fosfāta, dzelzs un magnija uzsūkšanos zarnās. To var iegūt no noteiktiem pārtikas produktiem un saules staru iedarbībā.
• E vitamīns aizsargā sirdi un palīdz ķermenim pasargāt sevi no brīvajiem radikāļiem; tāpēc tas palīdz saglabāt šūnas veselīgas. To var atrast augu eļļās, sēklās un riekstos.
• K vitamīns ļauj asinīm sarecēt un vecāka gadagājuma cilvēkiem var palīdzēt stiprināt kaulu. To var atrast spinātos, kāpostos, salātos, pētersīļos, Briseles kāpostos, brokoļos, kāpostos, aknās, gaļā, olās, graudaugos un zivīs.

Svarīgums dzīvām būtnēm

Lipīdi ir daļa no dzīvībai nepieciešamajām biomolekulēm, jo ​​bez to attīstības dzīve, kā mēs zinām, nebūtu izveidojusies, jo lipīdu membrānu esamība ir iespējama tikai pateicoties šīm vielām.

Lipīdi, kā iepriekš tika apspriests, ir iesaistīti gandrīz visos zināmajos fizioloģiskajos procesos, sākot no šūnas aizsargāšanas pret vīrusu infekciju līdz enerģijas ražošanai un uzglabāšanai.

Tie darbojas arī kā izolatori, lai elektriskie stimuli tiktu efektīvi pārvadīti starp nervu šūnām, un lipīdu uzkrāšanās dažu dzīvnieku ķermenī ir svarīga enerģijas uzkrāšanai un aizsardzībai pret zemu temperatūru vai mehānisku stresu.

Atsauces

1. Brady, S. (2011). Neiroķīmijas pamatprincipi: molekulārās, šūnu un medicīniskās neirobioloģijas principi. Akadēmiskā prese.
2. Ha, CE un Bhagavan, NV (2011). Medicīniskās bioķīmijas pamati: ar klīniskiem gadījumiem. Akadēmiskā prese.
3. Litwack, G. (2017). Cilvēka bioķīmija. Akadēmiskā prese.
4. Nelsons, D., un Kokss, M. Lehningers (2000). Bioķīmijas principi, 3.
5. Sargent, JR, Tocher, DR, & Bell, JG (2003). Lipīdi. Zivju uzturā (181.-257. Lpp.). Akadēmiskā prese.