Липидите са химически естери на висши карбоксилни киселини и алкохоли. Техните молекули са относително бедни на кислород. Липидите образуват много разнообразна група вещества, чието общо свойство е тяхната разтворимост в органични разтворители, но само частична разтворимост, респ. пълна неразтворимост във вода. Те имат относително ниска точка на топене.
Значението на липидите е изключително голямо както за животните, така и за растенията. Необходими са липиди:
- за изграждане на клетъчни структури и тъкани
- те са източник на енергия за тялото
- предпазвайте тялото от загуба на топлина, както и от механични повреди
- те участват в изграждането на нервните клетки и обвиват нервните влакна
- създават среда, в която разтворимите вещества иначе са неразтворими във вода (някои витамини, хормони, лекарства, багрила)
Липидна връзка за разпределение
Липидите могат да бъдат класифицирани според няколко критерия. Според произхода разделяме липидите:
- животно
- зеленчукови
Според консистенцията и съдържанието на мастни киселини:
- твърдо
- течност
Според самия химичен състав на липидите попаднах на няколко подразделения. Въз основа на сравнение на няколко източника, реших да направя своя собствена класификация на липидите:
- мастни киселини - висши карбоксилни киселини, според броя на двойните връзки:
- наситени мастни киселини - те съдържат само единични връзки в молекулата
- ненаситени мастни киселини - съдържат 1 или повече двойни връзки в молекулата
- прости липиди - естери на висши мастни киселини и алкохол:
- мазнини и масла - естери на висши мастни киселини и глицерол трихидрово алкохол
- восъци - естери на висши мастни киселини и дълговерижен монохидратен алкохол
- съставни липиди - в молекулата има нелипидна част, напр.
- фосфолипиди - те съдържат остатък от H3PO4 киселина в молекулата
- гликолипиди - съдържат въглехидрати в молекулата
- изопреноидни липиди - получени от изопрен липиди:
- терпени и стероиди
- каротеноиди
Връзка между мастните киселини
Мастните киселини не се съобщават в литературата като отделна група липиди. Това може да се дължи на факта, че свободните мастни киселини са рядко срещани в природата. Следователно те се срещат в естерифицирана форма, а не като основни компоненти на различни липиди.
Химически мастните киселини са дълговерижни карбоксилни киселини и поради това се наричат също висши карбоксилни киселини. Повече от половината животински и растителни мастни киселини са ненаситени (те съдържат двойна връзка), докато те са предимно полиненаситени (2 или повече двойни връзки, така наречените полиненаситени мастни киселини). Мастните киселини с 20 въглеродни атома, както и мастните киселини с тройни връзки са много редки. Чрез увеличаване на степента на ненаситеност, т.е. чрез добавяне на ненаситени връзки във веригата, точката на топене на мастните киселини намалява. Мастните киселини, които се образуват от бактерии, също по-често съдържат циклични вериги (напр. Циклопропанови пръстени).
| ## C: ## = | често срещано име | структура | точка на топене (° C) |
| Наситени мастни киселини | |||
| 12: 0 | лауричен | CH3 (CH2) 10COOH | 44.2 |
| 14: 0 | миристичен | CH3 (CH2) 12COOH | 52,0 |
| 16: 0 | палмитик | CH3 (CH2) 14COOH | 63.1 |
| 18: 0 | стеаринова | CH3 (CH2) 16COOH | 69.6 |
| 20: 0 | арахид | CH3 (CH2) 18COOH | 74.4 |
| 22: 0 | behenová | CH3 (CH2) 20COOH | 81,0 |
| 24: 0 | лигносер | CH3 (CH2) 22COOH | 84.2 |
| Ненаситени мастни киселини | |||
| 16: 1 | палмитолей | CH3 (CH2) 5CH = CH (CH2) 7COOH | -0,5 |
| 18: 1 | масло | CH3 (CH2) 7CH = CH (CH2) 7COOH | 13.4 |
| 18: 2 | линолеум | CH3 (CH2) 4 (CH = CHCH2) 2 (CH2) 6COOH | -9.0 |
| 18: 3 | линоленова | CH3CH2 (CH = CHCH2) 3 (CH2) 6COOH | -17,0 |
| 20: 4 | арахидонови | CH3 (CH2) 4 (CH = CHCH2) 4 (CH2) 2COOH | -49.5 |
| 24: 1 | нервен | CH3 (CH2) 7CH = CH (CH2) 13COOH | 39,0 |
Първата колона показва съотношението на броя на въглеродите (С) към броя на двойните връзки (=) в молекулата на мастната киселина, което е пряко свързано с точката на топене - колкото повече двойни връзки и колкото по-къса е веригата, толкова по-ниска точката на топене.
Простите липиди представляват естери на висши мастни киселини с алкохол. Разделяме ги според вида на алкохола:
- ацилглицероли (мазнини и масла)
- восъци
Алкохолът е най-често срещаният липид глицерол (C3), цетилов алкохол (C16), сфингозин (С18), а мелисилалов алкохол (C30).
Връзка между мазнини и масла
Те са естери на висши карбоксилни киселини, които имат в молекулата си алкохола пропанетриол, т.е. глицерол. Това е трихидратен алкохол, така че една, две или дори трите хидроксилни групи могат да бъдат естерифицирани. Съответно, ние познаваме ацилглицеролите:
Ако всички остатъци от карбоксилна киселина -R са еднакви, това е така прости ацилглицероли. В случай, че остатъците от карбоксилните групи -R не са еднакви, ние говорим за смесени ацилглицероли.
Мазнините са твърди вещества, тъй като техните мастни киселини не съдържат (или много малко) двойни връзки. Колкото по-високо е съдържанието на двойни връзки в остатъците от мастни киселини, толкова по-ниска е точката на топене и тогава те са течни масла. Това е и основната разлика между мазнините и маслата, която се основава главно на консистенцията на тези вещества.
Недостатъкът на ненаситените карбоксилни киселини е, че във въздуха двойните връзки се окисляват от кислорода, дългите вериги се разцепват на по-ниски алдехиди и миризливи кетони. Ние наричаме този процес пожълтяване или липидно стареене. Ефективна защита срещу стареене е втвърдяващи се мазнини. Чрез насищане на двойните връзки с водород (каталитично хидрогениране) маслата се превръщат в твърди вещества - мазнини, но първоначалната им биологична стойност за нашия организъм се губи.
Чрез хидролиза на мазнините можем да постигнем разграждането на липидната молекула на отделни компоненти, т.е. глицерол и мастни киселини. Когато липидите се хидролизират от NaOH или KOH, в допълнение към глицерола се образува и карбоксилна киселина. Получената сол всъщност е сапун, и следователно тази хидролиза също се нарича осапуняване. Чрез хидролиза с NaOH получаваме т.нар. сух натриев сапун, подходящ за производството на почистващи и миещи средства, използването на KOH ще бъде продукт на хидролиза на мазен калиев сапун, който може да се използва за производството на дезинфектанти.
Восъчна връзка
Восъците имат естерифицирани едноатомни алкохоли с по-дълга въглеродна верига в молекулите си, напр. цетилов алкохол (C16), стеарилов алкохол (C18), мирицилов алкохол (C22).
Восъците са известни предимно от растителното царство, намират се на повърхността на листата и плодовете и ефективно предпазват растителния организъм от нерегламентирано отделяне на вода и по този начин от изсушаване. Животински восъци произвеждат напр. водолюбивите птици, които ги използват срещу навлажняване на перата от вода, насекомите предпазват восъците от изсъхване.
Това е от икономическо значение за хората пчелен восък, които пчелите използват при производството на пчелни пити и ланолин, който е направен от овча вълна. Лютичето (Physeter catodon) има жълтеникава течност в черепната кухина и кухини по гръбначния стълб, която съдържа восък кит (китове, спермацет). Той се използва широко в медицината и козметичната индустрия, но също така и в производството на свещи. Животински восък мускус, който се намира в мастните торбички на северния мускус (Ovibos moschatus), се използва при производството на парфюми.
Съединена липидна връзка
В молекулата на сложни липиди освен алкохолния остатък и висшата карбоксилна киселина има и други компоненти, според които различаваме сложни липиди, например:
- фосфолипиди те също съдържат свързана с естер трихидрогенфосфорна киселина в молекулата,
- гликолипиди те също имат въглехидратен компонент в молекулата, най-често глюкоза или галактоза.
Фосфолипиди връзка
Фосфолипидите (фосфатиди, глицерофосфолипиди) се състоят от глицерол-3-фосфат, който е върху въглеродните атоми C1 и C2 естерифицирани с мастни киселини. Фосфолипидите са основните липидни компоненти на биомембраните, поради което ги наричаме мембранни липиди. Техните молекули са амфифилен, т.е. че имат неполярен (хидрофобен) (С1 и С2 въглерод с естерифицирани мастни киселини) a полярна (хидрофилна) част (остатък от трихидрогенфосфорна киселина и други компоненти, напр. серин, етаноламин, холин и др. - на фиг. R).
Неполярните вериги на мастните киселини са ориентирани една към друга и полярните части на фосфолипидите са обърнати към водната среда. При определена критична концентрация на фосфолипиди във водната среда се образуват сферични (сферични) образувания, които се наричат миши. Мицелите са еднослойни образувания. Въпреки това, амфифилната природа на фосфолипидите може също да определи тяхното образуване двуслойни фосфолипидни мембрани, които могат да бъдат затворени и създадени липозома. Липозомата затваря водната фаза вътре. Липозомите вероятно са били предшествениците на примитивните клетъчни структури.
Двуслойната мембрана на липозомата не позволява спонтанно проникване на полярни съединения. От друга страна, липозомите могат да се слеят помежду си, като съединят мембраните си и обединят вътрешното си съдържание. Липозомите могат също така естествено да се слеят с биомембрани, така че те могат да се използват за въвеждане на лекарства в клетки, които поради своя химичен състав не могат по друг начин да преминат през клетъчната мембрана.
Сред най-типичните и широко разпространени фосфолипиди са лецитини (фосфатидилхолини), които имат A-свързан сайт холин. Те се срещат в червените кръвни клетки, надбъбречните жлези, черния дроб, много от тях в яйчния жълтък, мозъчната тъкан, гръбначния мозък, сърдечния мускул. Етаноламин вместо холин, който имат в молекулата кефалин, вторият най-разпространен фосфолипид. Инозитол-3-фосфат (IP3) а диацилглицерол (DAG) са втори посланици в някои сигнални пътища. Те са получени чрез делене фосфатидилинозитол-1,4,5-трифосфат (PIP3).
Съществуват изключително големи количества сложни липиди (сфингофосфатиди, цереброзиди, ганглиозиди, сулфатиди) и тяхното описание в момента е извън обхвата на тази статия.
Изопреноидни липиди връзка
Връзка между терпени и стероиди
Терпените са предимно вещества от растителен произход, които са важни за растенията, напр. като опрашители, тъй като те са цветни и ароматни. Стероидите (стероли) са типични молекулярни структури на животните и хората, но някои се срещат и в гъбички (ергостерол) и растения (стигмастерол). Стероидите включват много физиологично активни вещества: холестерол, калцифероли (витамин D), стероидни хормони, жлъчни киселини, токсични секрети и други.
Калцифероли (витамини D) Стероидите са важни, особено за метаболизма на минералите в тялото. Стероидни хормони те представляват важни веществени сигнали на хормоналните регулаторни механизми на организма. Жлъчни киселини са важни вещества, които влияят върху метаболизма на мазнините. Те се екскретират с жлъчката, която причинява емулгиране на мазнини, т.е. разграждане на големи мастни частици на по-малки, по-лесно смилаеми капчици. Някои токсични вещества от растения (нагръдник) и животни (крастава жаба) също имат стероиден характер.
Холестеролна връзка
Холестеролът е типичен животински стерол, който се среща във всички клетки и течности. Той беше изолиран за първи път от една година 1784 на камъни в жлъчката, оттогава са присъдени 17 Нобелови награди във връзка с неговото обучение.
Холестеролът е неразтворимо във вода съединение. Неговата молекула е амфифилна, неполярната част е „опашката“ на дълга въглеродна верига, слабият полярен характер има ОН група, разположена в противоположния край на молекулата. Кондензираните цикли придават на холестеролните молекули по-голяма сила от останалите мембранни липиди.
Има два източника на холестерол в човешкото тяло: 1. външен (екзогенен), получен от храната, и 2. вътрешен (ендогенен), синтезиран предимно от чернодробни клетки. Тъй като холестеролът е неразтворим във вода (и следователно в кръвта), предаването му е свързано с липопротеинови комплекси, които са вид кръгли везикули, вътре в които са разположени молекулите на холестерола. И тук се сблъскваме с феномена "добър" и "лош" холестерол.
Холестеролът, който пътува от черния дроб до прицелните тъкани чрез кръвния поток, е свързан с. LDL частици липопротеини с ниска плътност, докато се осигурява обратен трансфер на холестерол (от тъкани към черния дроб) HDL липопротеин с висока плътност. Излишният холестерол се отделя от тялото под формата на жлъчни киселини, като по този начин се предотвратява натрупването на излишен холестерол в организма. При дългосрочен висок прием на екзогенен холестерол (мазни храни и др.) Има излишък от LDL частици, които се натрупват в кръвния поток и могат да причинят стесняване (артериосклероза) и последващо запушване на кръвоносните съдове, особено в мозъка или сърцето - сърдечен удар. Следователно LDL-холестеролът се нарича "лош", докато HDL-холестеролът се нарича "добър", тъй като ролята на HDL частиците е да поемат излишния холестерол от кръвта и да го транспортират до черния дроб за преработка.
Освен че е съществен компонент на клетъчните мембрани, на който той придава подходяща консистенция, холестеролът е необходим и за правилното функциониране на фагоцитните клетки, произвеждащи имунитет. Без холестерол, червените кръвни клетки също се втвърдяват и губят своята функция, сърдечната дейност намалява, костите омекват, а податливостта към възпаление се увеличава. Излишъкът от холестерол води до гореспоменатото критично стесняване на кръвоносните съдове и съществува риск от инфаркт (ако съотношението LDL: HDL е по-голямо от 3,5).
Каротеноиди връзка
Каротеноидите се образуват в растителните и микроорганизмите като жълти, оранжеви, червени или лилави багрила, които са лесно разтворими в липиди. При животните и хората тези вещества се превръщат в различни и физиологично важни съединения, напр. β-каротин е предшественик на витамин А.
Доказателства за липидна връзка
Липидите могат да бъдат открити чрез багрило Судан III, който е мастноразтворим. Абсорбцията до мазнини води до цветна реакция. Фактът, че молекулите на тези липиди съдържат хидрофилен и хидрофобен край, може да се използва за откриване на сложни липиди от типа лецитин. В резултат на това има постоянно поглъщане на вода, която заобикаля хидрофилния край и по този начин липидната молекула расте в една посока. Получените кухи образувания се наричат миелинови фигури. Това явление може да се наблюдава в микроскоп без специални модификации на препарата. Холестеролът може да бъде открит в проба чрез цветни реакции с помощта на сярна киселина (червен пръстен) - Реакцията на Салковски, или може да се използва оцетен анхидрид със сярна киселина, което води до синьо-зелено оцветяване на разтвора. Количествено, липидите (тяхното количество) могат да бъдат определени чрез екстракция с органичен разтворител.