Lipid

Z Wikipédie

Lipidy (z gréc. slova lipos - tuk) sú látky rastlinného alebo živočíšneho pôvodu, málo rozpustné alebo nerozpustné vo vode. Lipidy sú estery vyšších karboxylových kyselín (nasýtených alebo nenasýtených) a alkoholov, respektíve ich derivátov. Patria do skupiny nepolárnych molekúl biogénneho pôvodu.

Obsah 1 Štruktúra 1.1 Karboxylové kyseliny 1.2 Alkoholy 2 Vlastnosti 3 Fyzikálne vlastnosti 3.1 Hydrofobicita 3.2 Micelácia 4 Funkcia 4.1 Štruktúrna funkcia 4.2 Metabolická funkcia 5 Jednoduché lipidy 5.1 Acylglyceroly 5.1.1 Rozdelenie tukov 5.2 Vosky (ceridy) 5.3 Reakcie jednoduchých lipidov 5.3.1 Oxidácia lipidov 5.3.2 Adícia lipidov 5.3.3 Hydrolýza lipidov 6 Zložené lipidy 6.1 Fosfolipidy 6.2 Glykolipidy 6.2.1 Glycerolglykolipidy 6.2.2 Glykosfingolipidy 7 Metabolizmus lipidov 8 Pozri aj

[úprava] Štruktúra

Z biochemického hľadiska sú lipidy estery (prípadne zložené amidy) vyšších karboxylových kyselín (mastných kyselín) a alkoholov.

[úprava] Karboxylové kyseliny

Pozri tiež: Karboxylová kyselina

Nepolárnou zložkou lipidov sú vyššie monokarboxylové kyseliny. Môžu to byť

1. alifatické nasýtené karboxylové kyseliny (zdrojom sú živočíšne tuky)
   • s lineárnym reťazcom (CH3-(CH2)n-COO−)
   • s rozvetveným reťazcom (kys. izovalérová (CH3)2CH-CH2-COO−)
2. alifatické nenasýtené karboxylové kyseliny
   • s jednou dvojitou väzbou (kys. palmitoolejová)
   • s dvomi dvojitými väzbami (kys. linolová)
3. aromatické karboxylové kyseliny (kys. hydrokarpová)
4. hydroxykarboxylové kyseliny (kys. ricínoolejová)

Najčastejšie sú to alifatické kyseliny s lineárnym reťazcom s párnym počtom atómov uhlíka - so 14 až 24 atómami. To je spôsobené tým, že sa v organizme syntetizujú pridávaním dvojuhlíkatých acetylových jednotiek, ktoré sa prenášajú v podobe acetylkoenzýmu A. Alifatické nenasýtené kyseliny v lipidoch mávajú 1 až 4 dvojité väzby, všetky v cis-konfigurácii. Dvojité väzby nie sú konjugované.

Telo je schopné si neesenciálne mastné kyseliny syntetizovať, avšak esenciálne mastné kyseliny (nenasýtené mastné kyseliny) musí prijímať v potrave. Preto sa niekedy esenciálne mastné kyseliny označujú ako vitamíny F.

Pôsobením tepla, svetla, vzduchu, prípadne mikroorganizmov sa tuky rozkladajú, vznikajú aldehydy, ketóny a kyseliny s menším počtom uhlíkov v reťazci molekúl.

[úprava] Alkoholy

Hlavný článok, pozri Alkohol.

Alkoholy najčastejšie prítomné v lipidoch sú:

• glycerol (C₃)
• cetylalkohol (C₁₆)
• cerylalkohol (C₂₆)
• melissylalkohol (C₃₀)
• sfingozín (C₁₈)

Glycerol. Najjednoduchšie lipidy (tuky) sú estery vyšších mastných kyselín s glycerolom (1,2,3–propántriol), nazývajú sa preto aj acylglyceroly. Keďže sa jedná o trojsýtny alkohol, môže viazať tri acyly (teda zvyšky karboxylových kyselín), takže vzniká mono-, di- alebo triacylglycerol. V prípade zložitejších lipidov to môže byť fosforylovaný glycerol (fosfoglycerol, glycerolfosfát).

Sfingozín je nenasýtený aminoalkohol odvodený od oktadekánu. Na amino skupinu v polohe 2 môže byť amidovou väzbou naviazaný zbytok vyššej mastnej kyseliny (vzniknutý amid sa nazýva ceramid). Na hydroxy skupinu v polohe 1 sa môžu viazať polárne skupiny, čím vznikajú dôležité súčasti lipidových dvojvrstiev – sfingolipidy.

[úprava] Vlastnosti

[úprava] Fyzikálne vlastnosti

Čisté lipidy sú bezfarebné látky bez chuti a zápachu. Ich vlastnosti ovplyvňujú vyššie mastné kyseliny. Lipidy s nasýtenými mastnými kyselinami majú väčšiu teplotu topenia a väčšiu stabilitu. Vyplýva to hlavne z neprítomnosti dvojitých väzieb v molekulách mastných kyselín a teda v nižšej reaktivite daných molekúl. Naopak, pri lipidoch obsahujúcich v molekulách nenasýtené vyššie mastné kyseliny sa zvyšuje reaktivita molekuly v mieste dvojitej väzby a tým sa znižuje stabilita a teplota topenia. Vplyv má aj poloha dvojitej väzby, t.j. čím je poloha dvojitej väzby bližšie ku karboxylovej skupine, tým majú lipidy nižšiu teplotu topenia a sú menej stabilné.

[úprava] Hydrofobicita

Lipidy sú hydrofóbne (odpudzujú vodu) a sú vo vode nerozpustné. Príčinou je prítomnosť veľkých nepolárnych alifatických reťazcov vyšších mastných kyselín. Sú preto dobre rozpustné v nepolárnych organických rozpúšťadlách ako chloroform, éter, benzén, acetón a pod.

Zložitejšie lipidy môžu byť amfifilné molekuly. Nepolárne acylové zvyšky sú hydrofóbne, avšak ďalšia zložka viazaná estericky na glycerol (napr. aminoalkohol cholín) je hydrofilná a teda vzniká časť hydrofóbna a časť hydrofilná.

[úprava] Micelácia

Pri suspenzii vo vodnom prostredí vytvárajú lipidy koloidy, micély alebo lipidické dvojvrstvy.

[úprava] Funkcia

Sú dôležitou súčasťou buniek, nachádzajú sa najmä v bunkových membránach a nervových tkanivách. Lipoproteíny sú dôležitou stavebnou zložkou bunky, pomocou nich sa uskutočňuje transport prakticky všetkých lipidov v organizme.

[úprava] Štruktúrna funkcia

• sú zložkou biologických membrán
• ochrana niektorých orgánov (obalením tukom) pred mechanickým poškodením
• nevyhnutné pre prenos nervových vzruchov (nervové tkanivo obsahuje 40% lipidov)
• vytvára podkožný tuk ktorý plní funkciu tepelnej izolácie

[úprava] Metabolická funkcia

• sú rozpúšťadlom biologicky významných nepolárnych látok - vitamínov (A, D, E, K), hormónov, liečiv a farbív
• sú zásobnou látkou - pri oxidácii karboxylových kyselín uvoľnených z triacylglycerolu sa tvorí ATP - adenozíntrifosfát

[úprava] Jednoduché lipidy

Sú estery vyšších karboxylových kyselín, ktoré okrem kyseliny a alkoholu neobsahujú ďalšiu zložku.

Podľa prítomnosti alkoholovej zložky sa jednoduché estery delia na:

• acylglyceroly (tuky)
• vosky

Príjímajú sa v potrave v podobe acylglycerolov. Vo svojej molekule môžu obsahovať sterol, ktorý s vyššou karboxylovou kyselinou tvorí acylcholesterol. Jednoduché lipidy obsahujú esterickú väzbu -O-CO-, ktorá sa nachádza v esteroch a vzniká reakciou alkoholu s karboxylovou kyselinou. Ak sa na esterifikácii zúčastňuje len jeden typ karboxylovej kyseliny, vznikajú jednoduché acylglyceroly. Zmiešané acylglyceroly vznikajú reakciou rôznych karboxylových kyselín.

[úprava] Acylglyceroly

Známe aj pod starším názvom glyceridy.

Sú estery trojsýtneho alkoholu glycerolu (1,2,3 - propántriol) s vyššími nasýtenými alebo nenasýtenými karboxylovými kyselinami. Na esterifikáciu jednej molekuly glycerolu treba tri molekuly monokarboxylovej kyseliny. Preto sa tuky nazývajú aj triglyceridy. Podľa počtu esterifikovaných hydroxyskupín glycerolu ich delíme na mono-, di- a triacylglyceroly.

[úprava] Rozdelenie tukov

• Podľa pôvodu
  • rastlinné
  • živočíšne
• Podľa fyzikálnych vlastností
  • tuhé (loje)
  • mazľavé (maslo, masť)
  • kvapalné (oleje)

[úprava] Vosky (ceridy)

Hlavný článok, pozri Vosk.

Vosky sú estery mastných kyselín s vyššími jednosýtnymi alebo dvojsýtnymi (voskovými) alkoholmi - najčastejšie cetylalkohol, karnaubylalkohol (C₂₄), cerylalkohol (C₂₆) a myricylalkohol (C₃₀). Živočíšne vosky majú v molekule alkoholy so 14-16 uhlíkmi, rastlinné s 26-30 uhlíkmi. Sú nepolárne a chemicky stabilné látky, ťažko hydrozylovateľné. Pri normálnej teplote sú pevné, pri vyšších teplotách mäknú a roztápajú sa. Vosky tvoria základ mastí, kde plnia ochrannú a emulgačnú funkciu. Vosky najčastejši obsahujú kyselinu laurovú, myristovú, palmitovú.

[úprava] Reakcie jednoduchých lipidov

[úprava] Oxidácia lipidov

• oxidačná reakcia na dvojitých väzbách nenasýtených karboxylových kyselinách spôsobí štiepenie uhľovodíkového reťazca za vzniku aldehydov, ketónov a nižších karboxylových kyselín, čo sa prejaví žltnutím tukov (staré maslo) a následným zápachom
• žltnutie tukov je negatívnou vlastnosťou lipidov a je spôsobené účinkom baktérii a kyslíka v teplom a vlhkom prostredí

[úprava] Adícia lipidov

• adíciou vodíka (katalytická hydrogenácia karboxylových kyselín v lipidoch) na dvojité väzby sa pripravujú z olejov tuhé tuky
• hydrogenáciou sa nenasýtené karboxylové kysely menia na nasýtené karboxylové kyseliny
• v priemyselnej výrobe sa reakcia, ktorou pripravíme stužený tuk volá stužovanie tukov a táto reakcia prebieha pod tlakom a za pôsobenia katalyzátora niklu alebo platiny

[úprava] Hydrolýza lipidov

Hydrolýzou acylglycerolov sa štiepi esterová väzba, pričom sa uvoľnujú molekuly karboxylových kyselín a glycerol:

• kyslá hydrolýza - pôsobením silných minerálnych kyselín
• alkalická hydrolýza - pôsobením hydroxidov;
• enzymatická hydrolýza - pomocou enzýmov zvaných lipázy

Pri alkalickej hydrolýze tukov vznikajú sodné alebo draselné soli mastných kyselín, ktoré sa nazývajú mydlá. Preto sa táto reakcia nazýva aj zmydelňovanie (saponifikácia), napríklad:

palmitylglycerol + hydroxid sodný → palmitát sodný (sodné mydlo) + glycerol + voda

[úprava] Zložené lipidy

Sú také lipidy, ktoré obsahujú vo svojej molekule okrem nepolárnej zložky (mastná kyselina) a polárnej zložky (alkohol) aj ďalšie deriváty viazané na alkohol. Ďalším derivátom môže byť sacharid (glykolipidy) alebo iné polárne látky - cholín, etanolamín, serín a pod.

Zložené lipidy majú amfifilné molekuly a sú dôležitou zložkou bunkových membrán, ktoré zabezpečujú heterogénnosť prostredia v bunke.

Z biochemického hľadiska rozoznávame napríklad:

• fosfolipidy - obsahujú esterovo viazanú kyselinu fosforečnú
• glykolipidy - obsahujú sacharidovú zložku, napr. glukózu alebo glaktózu

[úprava] Fosfolipidy

Fosfolipidy alebo fosfatidy sú lipidy v ktorých je na jednu z hydroxylových skupín alkoholu (glycerol, sfingozín) naviazaná nie karboxylová kyselina, ale fosfoderivát cholínu, etanolamínu alebo serínu - teda

• fosfatidylcholín,
• fosfatidyletanolamín,
• fosfatidylserín.

Zvyšok kyseliny fosforečnej (PO43−, resp. HPO42−) tvorí na jednu stranu esterickú väzbu s alkoholom lipidu, na druhej strane esterickú väzbu s amínom. Preto sa spôsob naviazania dvoch derivátov cez zvyšok kyseliny fosforečnej (fosfát) nazýva aj fosfodiesterická väzba.

[úprava] Glykolipidy

Glykolipidy sú lipidy v ktorých je na jednu z hydroxylových skupín alkoholu (glycerol, sfingozín) naviazaná nie karboxylová kyselina, ale glykozidickou väzbou naviazanú monosacharidovú alebo oligosacharidovú zložku. Sacharidová zložka tvorí hydrofilnú časť molekuly.

Vyskytujú sa v slezine, bunkových membrán, pečeni, obličkách a v žĺtku. Veľké množstvo sa nachádza v sóji.

Rozdeľujú sa na:

• glycerolglykolipidy - deriváty diacylglycerolu
• glykosfingolipidy - deriváty acylsfingozínu (ceramidu)

[úprava] Glycerolglykolipidy

Glycerolglykolipidy majú celkom jednoduchú štruktúru. Základ je 1,2-diacylglycerol, ktorý má na ostávajúcej polohe glykozidicky naviazaný monosacharid alebo oligosacharid. Tieto zlúčeniny sa často objavujú u baktérii, boli však objavené aj u stavovcov.

[úprava] Glykosfingolipidy

Glykosfingolipidy majú väčší význam. Základným kameňom týchto zlúčenín je ceramid, čo je vlastne sfingolipid, kde na jeho aminoskupine je naviazaný zbytok karboxylovej kyseliny. Podľa druhu sacharidu sa glykosfingolipidy delia na:

Neutrálne glykosfingolipidy
Najjednoducjšími neutrálnymi glykosfinkgolipidmi sú cerebrozidy. Sacharidová zložka je monosacharid, najčastejšie galaktóza alebo glukóza. Vyskytujú sa v mozgu a v niektorých ďalších orgánoch (pečeň, slezina a iné).

Sulfatidy
Sulfatidy sú estery neutrálnych glykosfingolipidov a kyseliny sírovej. Najviac rozšírená je zlúčenina, odvodená od galaktocerebrozínu, pričom na treťom uhlíku galaktózy je naviazaný zbytok kyseliny sírovej. Množstvo sulfatidu je zvýšené pri špecifických metabolických poškodeniach mozgu.

Gangliozidy
Gangliozidy obsahujú vo svojej štruktúre glykozidicky naviazanú jednu alebo viacej molekúl sialových kyselín. Inými slovami, na ceramid je niazaný oligosacharidový reťazec, ktorý je zakončený jednou či viacerými modifikovanými sacharidovými jednotkami, tzv. neuramínové kyseliny, ktoré obsahujú aminoskupinu a karboxylové skupiny. Neuramínové kyseliny vznikajú kondenzáciou sacharidu s kyselinou pyrohroznovou. Gangliozidy sú prítomné v zaujímavo vysokej koncentrácii v šedej kôre mozgovej, sú však aj v iných orgánoch, hlavne na bunkovom povrchu. Hrajú významnú úlohu pri zachytávaní vírusových častíc a ich prenikaniu do bunky.

[úprava] Metabolizmus lipidov

Sú najdôležitejšou energetickou rezervou organizmu a podieľajú sa až 50% na získavaní energie v biologických oxidáciách. Denne sa metabolizuje 100g lipidov, z ktorých sa uvoľňuje 3760 kJ (900 kcal). Asi polovica tukov organizmu je uložená v podkožnom tkanive, ďalej sa nachádzajú okolo obličiek, v brušnej dutine (omentum), v oblasti pohlavných orgánov a vo svaloch.

Lipidy sa neustále obmieňajú, uvoľňujú zo zásob, transportujú krvou a metabolizujú, alebo sa opäť ukladajú do iných tukových tkanív. Ľudský organizmus uskladňuje lipidy vo veľkom množstve, na rozdiel od malých zásob glykogénu. Uvoľňujú najväčšie množstvo energie, ale aj napriek tomu sú po sacharidoch druhým bezprostredným zdrojom energie pre človeka.

Lipidy ľudského organizmu sa rozdeľujú na triacylglyceroly (neutrálne tuky), fosfolipidy a cholesterol. Triacylglyceroly slúžia predovšetkým ako energetická zásoba, fosfolipidy a cholesterol sa zúčastňujú na výstavbe bunkových membrán, hormónov a iných funkčných molekúl. Organizmus človeka je schopný syntetizovať väčšinu vyšších karboxylových kyselín, okrem tých, ktoré majú v molekulách prítomnosť dvojitých väzieb. Sú to esenciálne vyššie karboxylové kyseliny, ktoré sa využívajú pri syntéze dôležitej skupiny lipidov prostaglandínov. Z vyšších karboxylových kyselín sa v potrave človeka vyskytujú najčastejšie kyselina stearová C₁₈, kyselina palmitová C ₁₆ a nenasýtená kyselina olejová s C₁₈.

Fosfolipidy sú prirodzenou súčasťou potravy človeka a skladajú sa rovnako ako neutrálne tuky z vyšších karboxylových kyselín, glycerolu, kyseliny fosforečnej a z ďalšej zložky, ktorá je v jednotlivých fosfolipidoch odlišná.

[úprava] Pozri aj

• potravinársky produkt (masť, maslo, olej), pozri potravinársky tuk