Λιπίδια. Σχηματίζονται στο βιολογικό κύκλο κάθε ζωικού ή φυτικού οργανισμού.

Transcript

1 Λιπίδια Με τον όρο λιπίδια εννοείται μια μεγάλη ομάδα οργανικών ενώσεων που απαντούν στη φύση και είναι συνήθως εστέρες λιπαρών οξέων με διάφορες αλκοόλες. Σχηματίζονται στο βιολογικό κύκλο κάθε ζωικού ή φυτικού οργανισμού. Το κοινό τους χαρακτηριστικό είναι ότι διαλύονται σε μη πολικούς- οργανικούς διαλύτες, όπως αιθέρας, βενζόλιο, τολουόλιο κ.λ.π. και είναι αδιάλυτα στους πολικούς διαλύτες, δε διαλύονται στο νερό.

2 Λιπίδια Τα λιπίδια διαιρούνται συνήθως σε τέσσερις κύριες υποομάδες: 1. Λιπαρά οξέα (κορεσμένα και ακόρεστα) 2. Γλυκερίδια (λιπίδια που περιέχουν την αλκοόλη γλυκερόλη) 3. Μη γλυκεριδικά λιπίδια (σφιγγολιπίδια, στεροειδή, κηροί) 4. Σύνθετα λιπίδια (λιποπρωτεΐνες και γλυκολιπίδια)

3 Ρόλος Λιπιδίων Μορφές αποταμίευσης και μεταφοράς βιολογικής ενέργειας Δομικά συστατικά των κυττάρων και ειδικότερα των βιολογικών τους μεμβρανών Προστατευτικά κηρώδη περιβλήματα πολλαπλών οργανισμών Ενώσεις με σημαντικές μεταβολικές δράσεις Φορείς για τη διακίνηση άλλων σημαντικών μορίων (π.χ. βιταμινών)

4 Λιπίδια Σαπωνοποιήσιμα Από χημική άποψη διακρίνονται Μη σαπωνοποιήσιμα Σαπωνοποιήσιμα: Τα λιπίδια που όταν κατεργασθούν με NaOH ή KOH δίνουν αλκοόλες και υδατοδιαλυτά άλατα των λιπαρών οξέων (άλατα = σάπωνες) Μη σαπωνοποιήσιμα: Τα λιπίδια που όταν κατεργαστούν με NaOH ή KOH, δεν τροποποιούνται κατά τη διάρκεια της κατεργασίας (δεν περιέχουν λιπαρά οξέα)

5 Σαπωνοποιήσιμα Λιπίδια Τα λιπαρά οξέα που είναι συστατικά των σαπωνοποιήσιμων λιπιδίων, αποτελούνται από μια μη διακλαδισμένη ανθρακική αλυσίδα μεθυλενομάδων (-CH 2 -), που στο ένα άκρο φέρουν μεθυλομάδα (-CH 3 ) και στο άλλο μια καρβοξυλική ομάδα (- COOH). Έχουν κατά κανόνα άρτιο αριθμό ατόμων άνθρακα και μπορεί να είναι κορεσμένα ή ακόρεστα με ένα ή περισσότερους διπλούς δεσμούς.

6 Λιπαρά οξέα Σε κάθε λιπαρό οξύ υπάρχει μια αλυσίδα ατόμων άνθρακα, που είναι ισχυρά μη πολική (υδρόφοβη) και αποτελεί την ουρά του λιπαρού οξέος και μια πολική (υδρόφιλη) καρβοξυλική ομάδα που αποτελεί την κεφαλή του λιπαρού οξέος.

7 Μικκύλια Οι ενώσεις που περιέχουν υδρόφοβες και υδρόφιλες ομάδες, χαρακτηρίζονται αμφίτροπες και τείνουν να σχηματίσουν στο νερό μικκύλια, στα οποία οι υδρόφιλες (πολικές) κεφαλές βρίσκονται στην επιφάνεια του μικκυλίου, ενώ οι υδρόφοβες (μη πολικές) ουρές συσσωρεύονται στο εσωτερικό του. Η απορρυπαντική ικανότητα των σαπώνων, που είναι άλατα νατρίου και καλίου των ανώτερων λιπαρών οξέων (C 16 ή C 18 ), οφείλονται στο σχηματισμό μικκυλίων, μέσα στα οποία συσσωρεύονται οι οργανικοί ρύποι

8 Λιπαρά οξέα Οι φυσικές ιδιότητες των λιπαρών οξέων και των λιπιδίων που παράγονται από αυτά, εξαρτώνται από το μέγεθος της ανθρακικής αλυσίδας και τον αριθμό των διπλών δεσμών που φέρουν. π.χ. το σ.τ. του βουτυρικού οξέος (C 4 ) είναι -7 o C, ενώ του παλμιτικού (C 16 ) είναι -63 o C. Τα ακόρεστα λιπαρά οξέα έχουν χαμηλότερο σ.τ. από τα αντίστοιχα κορεσμένα, που έχουν τον ίδιο αριθμό ατόμων C. Τα σ.τ. τω πολυακόρεστων λιπαρών οξέων είναι ακόμη πιο χαμηλά.

9 Λιπαρά οξέα Από τα λιπαρά οξέα, το cis ελαϊκό, το παλμιτικό και το στεατικό οξύ είναι πολύ διαδεδομένα στα φυτικά και ζωικά λίπη. Από τα πολυακόρεστα λιπαρά οξέα ιδιαίτερο ενδιαφέρον παρουσιάζουν το λινελαϊκό, το λινολενικό και το αραχιδονικό. Το λινελαϊκό, το λινολενικό απαντούν σε μεγάλη αφθονία στα περισσότερα φυτικά έλαια (π.χ. στο λινέλαιο), έχουν ειδική θρεπτική σημασία και αποτελούν τα ονομαζόμενα απαραίτητα λιπαρά οξέα, διότι αυτά δεν μπορούν να τα συνθέσουν. Είναι απολύτως αναγκαία για ορισμένες βιοχημικές αντιδράσεις και πρέπει να λαμβάνονται από τις τροφές.

10 Μονοακόρεστα Λιπαρά οξέα που απαντούν στα τρόφιμα Είδ η Σ. Τ. Ονομασία Εμπειρική ονομασία C14:1 CH3(CH2)3CH=CH(CH2)7C OOH C16:1 (ω-7) CH3(CH2)5CH=CH(CH2)7C OOH Cis-9- δεκατετραενοϊκό Πηγές Μυριστελαϊκό Βακτήρια - φυτά Cis-9-δεκαεξενοϊκό Παλμιτελαϊκό Βακτήρια - φυτά C18:1 (ω-9) CH3(CH2)7CH=CH(CH2)7C OOH Cis-9- δεκαοκτενοϊκό Ελαϊκό Βακτήρια - φυτά C18:1 (ω-7) CH3(CH2)5CH=CH(CH2)9C OOH Cis-11- δεκαοκτενοϊκό Cis - βακενικό Βακτήρια C20:1 (ω-9) CH3(CH2)7CH=CH(CH2)9C OOH Cis-11-Εικοσενοϊκό Μαλάκια C22:1 (ω-9) CH3(CH2)7CH=CH(CH2)11 COOH Cis-11- Εικοσιδυενοϊκό Ερουκικό Φυτά

11 Πολυακόρεστα Λιπαρά οξέα που απαντούν στα τρόφιμα Είδη Σ. Τ. Ονομασία Εμπειρική ονομασία C18:2 (ω-6) CH3(CH2)4[CH=CH- CH2]2(CH2)6COOH Cis,cis-9,12-δεκαοκταδιενοϊκό α- Λινελαϊκό C18:2 (ω-9) CH3(CH2)7[CH=CH- CH2]2(CH2)3COOH Cis,cis-6,9-δεκαοκταδιενοϊκό γ-λινελαϊκό C18:3 (ω-3) CH3CH2[CH=CH-CH2]3-(CH2)6COOH Cis,cis-9,12,15-δεκαοκτατριενοϊκό α- Λινολενικό C18:3 (ω-6) C20:4 (ω-6) CH3(CH2)4[CH=CH-CH2]3- (CH2)3COOH CH3(CH2)4[CH=CH-CH2]4- (CH2)2COOH Cis,cis-6,9,12-δεκαοκτατριενοϊκό γ- Λινολενικό Cis,cis-5,8,11,14-εικοσιτετρενοϊκό γ- Λινολενικό

12 Σαπωνοποιήσιμα Λιπίδια Από τη συνένωση των λιπαρών οξέων με τις αλκοόλες προκύπτουν οι εξής κατηγορίες σαπωνοποιήσιμων λιπιδίων: Γλυκερίδια ή κοινά λίπη ή έλαια. Φωσφολιπίδια ή φωσφογλυκερίδια ή φωσφατίδια Σφιγγολιπίδια Κηροί

13 Γλυκερίδια Τα γλυκερίδια είναι εστέρες της τρισθενούς αλκοόλης γλυκερίνης με λιπαρά οξέα. Η γλυκερίνη έχοντας 3 αλκοολικά υδροξύλια σχηματίζει, ύστερα από εστεροποίηση, μονο-, δι- και τριεστέρες που καλούνται μονο-, δι- και τριγλυκερίδια ή μονο-, δι- και τριακυλογλυκερόλες. Αν τα λιπαρά οξέα είναι όμοια τότε τα γλυκερίδια ονομάζονται απλά, αν είναι ανόμοια λέγονται μεικτά.

14 Η σύνθεση και η δοµή ενός τριγλυκεριδίου

15 Η σύνθεση και η δοµή ενός τριγλυκεριδίου Τα τριγλυκερίδια έχουν εστεροποιημένα και τα 3 υδροξύλια της γλυκερόλης και περιέχουν λιπαρά οξέα με 4-20 άτομα, πάντα με ζυγό αριθμό ατόμων C, συνιστώντας τις λιπαρές ύλες- τα λίπη και τα έλαια. Τα φυσικά λίπη και έλαια περιέχουν τα τριγλυκερίδια ως μίγματα σε μεγάλο αριθμό συνδυασμών. Τρία μόνο οξέα μπορούν να δώσουν 16 συνδυασμούς τριγλυκεριδίων. Ο αριθμός των διαφορετικών λιπαρών οξέων στα συνήθη τριγλυκερίδια είναι περίπου 10.

16 Τα οξέα αυτά χαρακτηρίζονται συλλογικά ως ω-3 και ω-6 οξέα. Η σύνθεση και η δοµή ενός τριγλυκεριδίου Σε μια φυσική λιπαρή ύλη ενδιαφέρει κυρίως η σύστασή της, όχι όμως ως προς τα τριγλυκερίδιά της, τα οποία δεν προσφέρουν κάποια σπουδαία πληροφορία, αλλά ως προς τα λιπαρά οξέα της. Πράγματι ορισμένα λιπαρά οξέα έχουν μεγαλύτερη διατροφική αξία από τα υπόλοιπα και χρειάζεται να γνωρίζουμε ποια από αυτά και σε ποιες ποσότητες απαντούν στα διάφορα τρόφιμα. Ειδικό διατροφικό ενδιαφέρον παρουσιάζουν τα πολυακόρεστα οξέα και μάλιστα εκείνα που έχουν ένα διπλό δεσμό στο 3 ο ή στο 6 ο άτομο C, μετρώντας όχι από το καρβοξύλιο αλλά από το τέλος, το μεθύλιο, που παίρνει το ελληνικό αριθμητικό ω.

17 Γλυκερίδια Τα γλυκερίδια είναι συστατικά των λιπών και των ελαίων. Τα λίπη περιέχουν σε μεγαλύτερη αναλογία κορεσμένα λιπαρά οξέα και είναι συνήθως στερεά σώματα στη θερμοκρασία του περιβάλλοντος. Τα έλαια περιέχουν πολλά ακόρεστα λιπαρά οξέα και είναι υγρά. Κατά τη μακρά παραμονή, τόσο τα λίπη όσο και τα έλαια, υφίστανται υπό την επίδραση του φωτός και του αέρα, χαρακτηριστική αλλοίωση με εμφάνιση δυσάρεστης οσμής και γεύσης. Η αλλοίωση αυτή των λιπών και ελαίων καλείται τάγγισμα. Πρόκειται για μια αντίδραση φωτοχημικής οξείδωσης, η οποία τελικά οδηγεί στη διάσπαση των οξέων προς διάφορα προϊόντα μικρής μοριακής μάζας, όπως το αιθάνιο, το πεντάνιο και αλδεΰδες, οι οποίες μάλιστα έχουν δυσάρεστη οσμή. Το σύνολο των αλλοιώσεων συνιστά το τάγγισμα.

18 Κορεσµένα και ακόρεστα λίπη σε κανονικές θερμοκρασίες

19 Λίπη & Έλαια Τα σπουδαιότερα ζωικά λίπη είναι το βούτυρο του γάλακτος, το βόειο, χοίρειο και πρόβειο λίπος. Τα σπουδαιότερα ζωικά έλαια είναι τα ιχθυέλαια και τα ηπατέλαια. Σ αυτά ανήκει το μουρουνέλαιο, το οποίο είναι πλούσιο σε βιταμίνες Α και D. Τα σπουδαιότερα φυτικά λίπη είναι το λίπος της ινδικής καρύδας και το λίπος του κακάο. Τα σπουδαιότερα φυτικά έλαια είναι το ελαιόλαδο, το σογιέλαιο, το βαμβακέλαιο, το αραβοσιτέλαιο και το ηλιανθέλαιο (από τα σπέρματα του ηλίανθου)

20 Χημική Σύσταση ελαιολάδου Το ελαιόλαδο είναι, κυρίως, μίγμα εστέρων της γλυκερίνης (τριγλυκερίδια) με ανώτερα λιπαρά οξέα, κυρίως ελαϊκό (ακόρεστο ), στεατικό και παλμιτικό (κορεσμένα). Σαπωνοποιήσιμο κλάσμα 99% w/w Ελαϊκό οξύ (C18:1) 55-83% CH 2 ΟCΟR 1 CH ΟCΟR 2 CH 2 ΟCΟR 3 Παλμιτικό οξύ (C16:0) 7,5-20% Λινελαϊκό οξύ (C18:2) 3,5-21% Στεατικό οξύ (C20:0) 0,5-5% Λινολενικό οξύ (C18:3) 0,5-1,5%

21 Έλαια- Ελαιόλαδο Περιέχει επιπλέον αντιοξειδωτικές ουσίες -όπως οι τοκοφερόλες (βιταμίνη Ε), η βιταμίνη Κ, τα φλαβονοειδή και οι αρωματικές φαινόλες-, οι οποίες θέτουν σε λειτουργία έναν αμυντικό μηχανισμό που καθυστερεί το γήρας, προλαμβάνει την καρκινογένεση, την αθηροσκλήρωση, τις δυσλειτουργίες του συκωτιού και τις φλεγμονές. Ανήκουν στο ασαπωνοποίητο κλάσμα του ελαιολάδου που είναι το 1% w/w Πρέπει να αναφερθεί και η παρουσία στο ελαιόλαδο μεγάλου αριθμού (πάνω από 70) γευστικών και αρωματικών συστατικών, που του προσδίδουν το χαρακτηριστικό άρωμα και την ευχάριστη γεύση.

22 Κατεργασίες Ελαίων Διαύγαση, αποχρωματισμός, απόσμιση, εξουδετέρωση των ελευθέρων οξέων, όταν υπάρχουν στο αρχικό έλαιο. Οι κατεργασίες αυτές είναι γνωστές με το όνομα ραφινάρισμα Υδρογόνωση: δηλώνει την πρόσληψη υδρογόνου από τα ακόρεστα λιπαρά οξέα των υγρών ελαίων, με αποτέλεσμα να μετασχηματίζονται σε κορεσμένα ή λιγότερο ακόρεστα λιπαρά οξέα. Κατά την υδρογόνωση μετατρέπονται τα υγρά έλαια σε στερεά λίπη.

23 Βιολογικός ρόλος των λιπιδίων Παίζουν σπουδαίο ρόλο στη δομή, τη σύσταση και τη διαπερατότητα των μεμβρανών των τοιχωμάτων των κυττάρων. Χρησιμεύουν ως ενεργειακό αποθεματικό σε σπέρματα, φρούτα και ζώα. Αποτελούν το κυριότερο συστατικό του λιπώδους ιστού, το οποίο χρησιμεύει για θερμική μόνωση και προστασία των διαφόρων οργάνων του ζωικού οργανισμού.

24 Φωσφολιπίδια Τα φωσφολιπίδια ή φωσατίδια ή φωσφογλυκερίδια είναι εστέρες της γλυκερίνης με 2 λιπαρά οξέα και ένα φωσφορικό οξύ, το οποίο με τη σειρά του είναι εστεροποιημένο με μια οργανική ένωση Α (π.χ. χολίνη- λεκιθίνες).

25 Φωσφολιπίδια Τα φωσφολιπίδια έχουν συνήθως 2 υδρόφοβες (μη πολικές) ουρές και μια υδρόφιλη πολική κεφαλή με ή χωρίς ηλεκτρικό φορτίο. Σε υδατικό περιβάλλον σχηματίζουν εκτεταμένες διπλοστιβάδες λιπιδίων και όχι μικκύλια(οι 2 υδρόφοβες ουρές καταλαμβάνουν μεγάλο όγκο και δε χωράνε στο εσωτερικό του μικκυλίου). Πλούσιες πηγές φωσφολιπιδίων είναι ο κρόκος των αυγών και οα καρπός της σόγιας.

26 Σφιγγολιπίδια Είναι παράγωγα της αλκοόλης σφιγγοσίνης της οποίας η αμινομάδα (-NH 2 ) είναι αλκυλιωμένη με λιπαρά οξέα και η αλκοολομάδα είναι εστεροποιημένη με μια οργανική ένωση Χ Τα σφιγγολιπίδια απαντούν σε μεγάλα ποσοστά στο εγκέφαλο και στο νευρικό ιστό και συμμετέχουν στη δομή της μεμβράνης των φυτικών και ζωικών κυττάρων.

27 Κηροί Είναι εστέρες των λιπαρών οξέων με μονοαλκοόλες, που περιέχουν από 26 έως 34 άτομα άνθρακα. Βρίσκονται στην επιφάνεια του δέρματος, του τριχώματος και των πούπουλων, καθώς και στην επιφάνεια των φύλλων και των φρούτων ανώτερων φυτών. Ο ρόλος τους είναι κυρίως προστατευτικός

28 Μη σαπωνοποιήσιμα λιπίδια Σε αντίθεση με τα σαπωνοποιήσιμα δεν περιέχουν στο μόριο τους λιπαρά οξέα και απαντώνται σε μικρές ποσότητες στους φυτικούς και ζωικούς ιστούς. Χωρίζονται σε 2 μεγάλες κατηγορίες, τα τερπένια και τα στεροειδή.

29 Καταβολισμός των λιπών Τα λίπη για να χρησιμοποιηθούν από τον οργανισμό πρέπει πρώτα να υδρολυθούν. Η υδρόλυση τους γίνεται με το ένζυμο λιπάση και τα προϊόντα της είναι η γλυκερίνη και τα λιπαρά οξέα. Η γλυκερίνη με την αποικοδόμησή της μέσω της γλυκόλυσης, του κύκλου του Krebs & της αλυσίδας της αναπνοής, χρησιμοποιείται είτε για το σχηματισμό γλυκόζης και φρουκτόζης, είτε για την παραγωγή ενέργειας. Τα λιπαρά οξέα αποικοδομούνται στη μήτρα των μιτοχονδρίων με το μηχανισμό της β-οξείδωσης.