Lipidy, metabolizmus lipidov

Transcript

1 Názov ipidy pochádza z gréckeho sova ipos, čo znamená tuk. Sú to átky dôežité pre život rastín a živočíchov. Pre organizmus sú zdrojom energie, zabezpečujú termoizoáciu organizmu, zabezpečujú ochranu dôežitých orgánov, vytvárajú v organizme prostredie, v ktorom sa rozpúšťajú átky nerozpustné vo vode, napr. vitamíny, hormóny, iečivá, sú súčasťou bunkových membrán, obaľujú nervové vákna. Z chemického hľadiska sú ipidy estery vyšších mastných kyseín a akohoov. Lipidy možno kasifikovať z viacerých hľadísk: podľa pôvodu živočíšne (bravčová masť,maso) rastinné (repkový,snečnicový) podľa konzistencie a obsahu mastných kyseín tuhé kvapané podľa zoženia jednoduché zožené Jednoduché ipidy Acygyceroy Jednoduché ipidy sú estery vyšších karboxyových kyseín s akohoom, vo svojej moekue neobsahujú žiadnu inú zožku. Podľa toho, aký akoho sa nachádza v moekue ipidu rozišujeme acygyceroy a vosky. Vyššie karboxyové kyseiny (mastné kyseiny) môžu mať vo svojej moekue nasýtené aebo nenasýtené väzby, ineárne, prípadne cykické reťazce, párny počet atómov uhíka, atóm vodíka nahradený hydroxyovou skupinou. Ak obsahujú 2 aebo viac dvojitých väzieb,tieto väzby sú izoované,umiestnené symetricky v strede moekuy, majú konfiguráciu cis. V moekuách acygyceroov sa najčastejšie vyskytujú: kyseina pamitová CH3 (CH2)14 - CH kyseina stearová CH3 (CH2)16 CH kyseina inoénová CH3CH2CH=CHCH2CH=CHCH2CH=CH(CH2)7CH Kyseina oejová CH3(CH2)7CH=CH(CH2)7-CH Viac ako poovica živočíšnych a rastinných mastných kyseín sú nenasýtené (obsahujú dvojitú väzbu), väčšinou sú niekoľkonásobne nenasýtené (2 a viac dvojitých väzieb). Mastné kyseiny s <14 aebo >20 uhíkovými atómami ako aj mastné kyseiny s trojitými väzbami sú veľmi vzácne. Zvyšovaním stupňa nenasýtenosti, t.j. pribúdaním nenasýtených väzieb v reťazci, znižuje sa tepota topenia mastných kyseín. Mastné kyseiny, ktoré sú tvorené baktériami, obsahujú častejšie aj cykické reťazce (napr. cykopropánové kruhy). Mnohé z mastných nenasýtených kyseín (najmä v rozmedzí >16 a <20 uhíkových atómov v moekue) sú esenciáne, t.j. nevyhnutné, ktoré je potrebné dodávať do organizmu v potrave, ebo si ich organizmus nevie sám vyrobiť. Pri chýbaní mastných esenciánych kyseín sa už dávnejšie pozorovao viacero príznakov, ako sú napr. zastavenie rastu živočíchov, poruchy običiek, zápay kože, zníženie pohavných funkcií. Esenciáne mastné kyseiny sa preto niekedy označujú aj ako vitamíny F. 1

2 Akohoovou zožkou acygyceroov je akoho propántrio čiže gycero. Je to trojsýtny akoho,preto sa môžu esterifikovať všetky tri H skupiny. Podľa počtu esterifikovaných H skupín poznáme 1 monoacygyceroy, 1,3 diacygyceroy, 1,2,3 triacygyceroy. Práve triacygyceroy majú najväčší význam sú súčasťou prírodných tukov (zmesi tuhých triacygyceroov) a oejov (zmesi kvapaných triacygyceroov) Tuky sú tuhé átky, pretože ich mastné kyseiny neobsahujú (aebo en veľmi máo) dvojité väzby. Čím je obsah dvojitých väzieb vo zvyškoch mastných kyseín vyšší, kesá u nich tepota topenia, a vtedy sú to kvapané oeje. To je aj zákadný rozdie medzi tukmi a oejmi, ktorý vychádza havne z konzistencie týchto átok. Nevýhodou nenasýtených karboxyových kyseín je, že na vzduchu sa dvojité väzby oxidujú kysíkom, dhé reťazce sa štiepia na nižšie adehydy a ketóny, ktoré zapáchajú. Tento proces nazývame žtnutie aebo starnutie ipidov. Účinnou ochranou pred starnutím je stužovanie tukov. Nasýtením dvojitých väzieb vodíkom (kataytická hydrogenácia) sa z oejov stávajú tuhé átky - tuky, pričom sa ae stráca ich pôvodná bioogická hodnota pre náš organizmus. Kysou hydroýzou tukov môžeme dosiahnuť rozpad moekuy ipidu na jednotivé zožky, t.j. gycero a mastné kyseiny. CH2 CR CH2 H CH CR + 3H2 CH H +3RCH CH2 CR CH2 H V prípade, že ipidy hydroyzujeme v zásaditom prostredí pôsobením NaH aebo KH, vzniká okrem gycerou aj soľ karboxyovej kyseiny. Vzniknutá soľ je mydo. Preto sa táto hydroýza nazýva aj zmydeňovanie. Hydroýzou s NaH dostaneme tzv. suché sodné mydo, vhodné na výrobu čistiacich a pracích prostriedkov, použitím KH bude produktom hydroýzy mazľavé drasené mydo, ktoré môžeme použiť na výrobu dezinfekčných prostriedkov. 2

3 Mydo pôsobí ako tenzid. Znižuje napätie na rozhraní dvoch átok (oeja a vody). Táto jeho vastnosť vypýva zo štuktúry aniónov myda. Kým hydrofiná skupina sa vtáča medzi moekuy vody, hydrofóbny reťazec (zvyšok karboxyovej kyseiny) preniká cez rozhranie a vyčnieva z vody. Čistiaci účinok myda spočíva v tom, že hydrofóbny reťazec sa zachytí na váknach. Týmto sa zníži povrchové napätie a vákno sa zmáča. Povrch vákna aj mastný povrch získa záporný náboj. Ich vzájomné odpudzovanie sa umožňuje odstránenie nečistoty. Acygyceroy Vosky majú vo svojich moekuách esterifikovaný jednosýtny akoho s dhším uhíkovým reťazcom, napr. cetyakoho (C16), stearyakoho (C18), myricyakoho (C22). Vosky sú známe predovšetkým z rastinnej ríše, nachádzajú sa na povrchu istov a podov a účinne chránia rastinný organizmus pred nereguovaným výdajom vody a tým pred vysychaním. Živočíšne vosky produkujú napr. vodné vtáky, ktoré ich využívajú proti zmáčaniu peria vodou, hmyz chránia vosky pred vyschnutím. Pre čoveka má hospodársky význam včeí vosk, ktorý včey používajú pri výrobe pástov a anoín, ktorý sa vyrába z ovčej vny. Vorvaň tuponosý (Physeter catodon) má v ebečnej dutine a dutinách pozdĺž chrbtice žtkastú tekutinu, ktorá obsahuje vosk vorvaňovinu (cetaceum, spermacet). Má široké využitie vekárstve 3

4 a kozmetickom priemyse, ae aj pri výrobe sviečok. Živočíšny vosk pižmo, ktorý sa nachádza v tukových váčkoch pižmoňa severského (vibos moschatus), používa sa pri výrobe parfumov. Zožené ipidy d jednoduchých ipidov sa íšia tým, že v moekue majú okrem karboxyovej kyseiny a akohou aj ďaľšiu zožku: fosfoipidy obsahujú zvyšok H3P4 gykoipidy majú naviazanú moekuu sacharidu ipoproteíny obsahujú biekovinu Zožené ipidy sú zákadnými stavebnými prvkami bunkových membrán. Vo vodných roztokoch vytvárajú tzv. micey, prípadne dvojvrstvy. Fosfoipidy bsahujú v moekue aj estericky viazanú H3P4 Môžu obsahovať ešte ďaľšie zožky, ako choín (sú ecitíny), etanoamín (kefaíny) aebo aminokyseinu serín. tvoria fosfoipidové dvojvrstvy súčasťou bunkových membrán Fosfoacygyceroy patrí sem napr.: fosfatidyetanoamín, fosfatidyserín, najpočetnejšou skupinou sú fosfatidychoíny(ecitíny) súčasť biomembrán,v mozgovom a nervovom tkanive, vo vaječnom žĺtku. Sfingofosfoipidy namiesto gycerou obsahujú sfingozín výskyt: v mozgu a nervovom tkanive. 4

5 Gykoipidy majú v moekue aj sacharidovú zožku, najčastejšie gukózu aebo gaaktózu. sacharidová zožka je viazaná gykozidicky na ipidovú časť. výskyt: mozog,nervové tkanivo (cerebrozidy), v gangiách nervových buniek (gangiozidy) Lipoproteíny vznikajú spojením ipidov so špecifickými biekovinami výskyt: bunkové membrány, cytopazmy buniek, krvná pazma, vaječný žĺtok. Metaboizmus ipidov ipidy sú kaoricky najhodnotnejšie átky (až 40 kj z 1 g) pre teo nie sú však prvotným zdrojom energie (to sú cukry), súžia najmä ako tepená izoácia a ako rozpúšťadá ipidy sú estery vyšších karboxyových kyseín (VKK) a gycerou biosyntéza ipidov vznikajú z vyšších karboxyových kyseín a gycerou metaboizmus ipidov rozpad ipidov na vyššie karboxyové kyseiny a gycero; prebieha podľa schémy: 2 H 2 H 2 CH 2 C R 1 CH 2 H CH 2 H CH C R 2 ipáza CH C R 2 CH 2 C R 3 CH 2 H R 1 CH monoacygycero triacygycero R 3 CH karboxyové kyseiny R 2 CH karboxyová kyseina CH CH 2 H H gycero ďaej sa odbúrava vyššia karboxyová kyseina a gycero b-oxidácia metaboizmus (odbúravanie) vyšších karboxyových kyseín na acetykoenzým A: 1) na karboxyovú skupinu mastnej kyseiny (VKK) sa naviaže koenzým A (VKK sa aktivuje) 2) nastáva dehydrogenácia na α- a β-uhíku aktivovanej karboxyovej kyseiny (FAD) 3) adícia vody, H-skupina sa naviaže na β-uhík 4) dehydrogenácia (NAD) 5) vznik karboxyovej kyseiny kratšej o dva uhíky, proces sa opakuje vzniknutý acetykoenzým A sa odbúrava ďaej v citrátovom cyke a vzniknutá kyseina má uhíkový reťazec kratší o dva uhíky novovzniknutá moekua karboxyovej kyseiny sa opäť odbúrava týmto postupom; β-oxidácia sa opakuje dovtedy, kým sa ceý reťazec karboxyovej kyseiny nerozoží na acetykoenzým A podrobný priebeh reakcie je znázornený na nasedujúcej schéme. 5

6 ATP AMP + PP R CH 2 CH 2 C H karboxyová kyseina CoASH (koenzým A) R CH 2 CH 2 C aktivovaná karboxyová kyseina (acykoenzým A) oxidácia (dehydrogenácia) 2 H PAKVANIE METABLICKEJ DRÁHY hydratácia oxidácia (dehydrogenácia) R CH CH C β H 2 dehydroacykoenzým A R CH CH 2 C 2 H CoASH H R C CH 2 C hydroxyacykoenzým A oxoacykoenzým A CH 3 C acetykoenzým A R C acykoenzým A s reťazcom kratším o 2 atómy uhíka 6

7 Dôežité ipidy 7