Lipidy, estery, mýdla, isoprenoidy
= estery vyšších karboxylových kyselin a alkoholů nebo jejich derivátů
- nízkomolekulární látky
- nerozpustné ve vodě; dobře rozpustné v nepolárních rozpouštědlech (benzen, benzin, ether)
- hydrofobní (odpuzují vodu – mohou vytvářet v organismu prostředí, ve kterém se rozpouští nepolární látky např. vitamíny, hormony…)
- Vyskytují se především v buněčných membránách a nervových tkáních
- Nenasycené kyseliny- esenciální látky (neumíme vyrobit, musíme přijmout v potravě)
Funkce:
a) zásobní –tuky a oleje
b) stavební (strukturní) –fosfolipidy
c) ochranné (proti mechanickému poškození, proti chladu)
Rozdělení:
- Zmýdelnitelné – lipidy
- Nezmýdelnitelné
- Steroidy
- terpeny
Mastná kyselina
= alifatické monokarboxylové kyseliny s dlouhým, většinou nevětveným, řetězcem
- Většinou sudý počet C
- S některými alkoholy tvoří estery (acylglyceroly- estery s glycerolem; vosky – estery s např. cetylalkoholem)
Alkohol:
- Hydrofobní část – nemísí se s vodou
- Sfingozin: aminoalkohol
- Cholin: tvoří lecitin
- Ethanolamin:
- AMK serin
Cholin serin ethanolamin
Rozdělení:
- Jednoduché:
- Obsahují zbytek alkoholu a kyselinu
- Acylgylceroly:
- Obsahují glycerol, který může být mít esterifikovanou jednu až tři hydroxylové skupiny
- Tuky –pevné až mazlavé , nasycená karboxylová kyselina
–kyselina palmitová (C15H31COOH), stearová (C17H35COOH.)
- Oleje –kapalné, nenasycené
–kyselina thiolová, linoleová, linolová, arachnoidová..
- Žluknutí: účinek bakterií v teplém a vlhkém prostředí; nastává oxidace na dvojných vazbách nenasycených karboxylových kyselin -> vznikají ketony, aldehydy a nižší karbolové kys., které nepříjemně zapáchají a ničí vitamíny rozpuštěné v tucích
- Ztužování tuků: katalytická hydrogenace, kdy se z z olejů získávají tuhé tuky (vznik vazeb nasycených)
- při alkalické hydrolýze vznikají soli karboxylových kyselin mýdla
zmýdelnění (hydrolýza):
CH2⎯OCOR CH2⎯OH
⏐ ⏐
CH⎯OCOR + 3 NaOH → CH⎯OH + 3 R⎯COONa
⏐ ⏐ mýdlo
CH2⎯OCOR CH2⎯OH
triacylglycerol glycerol
- štěpí se esterová vazba za vzniku karboxylových kyselin a glycerolu
- je možné provést působením silné minerální kyselin nebo alkalických hydroxidů¨
- Sodná mýdla jsou tuhá, používají se jako čisticí nebo prací prostředek
- Draselná mýdla jsou mazlavá, používají se k přípravě dezinfekčních prostředků
- fermeže – používají se k natírání dřevěných předmětů ( oleje se na vzduchu mění na pevnou látku = vysychání olejů)
- Vosky
- Estery vyšších karboxylových kyselin a vyšších jednosytných alkoholů
- Tuhé; ve vodě nerozpustné estery vyšších mastných kyselin s jednosytnými alkoholy s delšími lineárními řetězci
- funkce: a) ochranná – ochranný povlak listů rostlin
b) živočichové – velí vosk, lanolin z ovčí vlny, vorvaňovina z mozku vorvaně
- Složité:
- Obsahují kromě alkoholu a karboxylové kyseliny ještě další složku
- Vyskytují se v biologicky nejaktivnějších tkáních a orgánech (mozek, mícha, srdce)
- Obsahují část polární a nepolární
- Fosfolipidy: esterově vázaná kyselina fosforečná
- Glykolipidy: obsahují sacharidy
- Lipoproteiny
Isoprenoidy
- Nezmýditelné lipidy
Terpeny
- přírodní sloučeniny převážně rostlinného původu
- obsahují ve svých molekulách dvě nebo více izoprenových jednotek
- podstatná součást rostlinných silic a pryskyřic
- získávají se destilací silic a pryskyřic vodní párou
isopren –2-methyl-1,3-butadien
CH2=C⎯CH=CH2
⏐
CH3
- Silice: vonící prchavé látky nacházející se ve květech, plodech, listech…
- Pryskyřice: tuhé, většinou lepkavé látky, ve vodě nerozpustné; vznikají oxidací silic (např. na místech porušení kůry stromů
- Balzámy: polotekuté směsi pryskyřic a silic
- Limonem– obsažený v citrusových plodech
- Přírodní kaučuk, gutaperča
Steroidy
- Vitamíny, hormony, alkaloidy, žlučové kyseliny
- Strukturním základem je steran
- Steroly: steroidy s hydroxylovou skupinou (zoosteroly, fytosteroly)
- Cholesterol: v tkáních volný nebo esterově vázaný s vyšší karboxylovou kyselinou; volný se účastní stavby buněčných membrán (způsobuje propustnost a má vliv na vstřebávání tuků)
- HDL
- LDL
- VLDL
- Žlučové kyseliny: podílejí se na trávení a vstřebávání tuků, kyselina cholová
- Steroidní hormony: steroidní strukturu mají ženské i mužské pohlavní hormony (testosteron, progesteron…) a hormony kůry nadledvin (kortikoidy)
Metabolismus
- Při oxidaci lipidů se uvolňuje ještě více energie než při oxidaci sacharidů (některé buňky organismu např. tukové tkáně a buňky srdečního svalu je využívají jako zdroj energie, ale obecně jsou lipidy z energetického hlediska považovány za méně důležité než sacharidy.)
Odbourávání lipidů:
- Hydrolytické štěpení:
- katalyzováno enzymy lipázami ze třídy hydrolaz (účastní se voda)
- lipazy se vyskytují hlavně ve střevní stěně u savců (tvoří se ve slinivce)
- štěpí se esterová vazba mezi glycerolem a mastnými kyselinami (štěpí nejprve esterovou vazbu na koncových atomech uhlíku, poté se štěpí vazba na prostředním)
- v játrech se štěpí lipidy z tukových tkání
- z fosfolipidů se účinkem fofsfolipáz se ještě odštěpí kys. fosforečná a aminoalkoholy
- z glykolipidů se uvolňují sacharidy za katalýzy glykosidáz
- Vstřebávání
- V tenkém střevě
- Mastné kyseliny vzniklé štěpením s maximálně C12 se vstřebávají rovnou do krve; používají se syntézu tělních lipidů nebo se odbourávají
- Delší řetězce jsou neesterifikovány na triacylglycerol (v buňkách střevní sliznice) a obaleny vrstvou lipoproteinu- cholesterolu a fosfolipidů – chylomikrónů a s nimi se dostávají do krve nebo do lymfy. Krví putují do jater, kde se buď rozkládají, nebo se mění na tuky tělu vlastní.
- Metabolismus glycerolu
- Glycerol je produkt štěpení většiny lipidů
- Z 1 molekuly glycerolu zisk 20 ATP
- K syntéze glukózy, fruktózy nebo se dále odbourává
- odbourání acylglycerolů (hydrolytické štěpení- MK a glycerol)
CH2 –OH H -C = O H – C = O
│ NAD+ → NADH + H+ │ ATP → ADP │
CH – OH → CH – OH → CH – OH → glykolýza nebo
│ │ │ glukoneogeneze
CH2 – OH CH2 – OH CH2 – O – P
Β-Oxidace
- Probíhá v Lynenově spirále ( v mitochondriích)
- Dochází k postupnému zkracování řetězce vždy o 2 C
- Probíhá tak dlouho, dokud se celá kyselina nerozloží na acetylové zbytky (pokud byla původní kyselina s lichým počtem C, vzniká propionyl-CoA, který e může karboxylací převést na sukcinyl- CoA)
- mastná kyselina je poměrně nereaktivní -> nutné ji aktivovat -> připojení Acetylu-CoA
R- COO + ATP + HSCoA → R-CO-SCoA + AMP + PPi
- Zisk energie při proběhnutí 1 cyklu:
- 1FADH2 → 2ATP
- 1 NADH + H+ → 3ATP
- CH3 COSCoA → 12 ATP
- Zisk 17 ATP
- Sumární rovnice:
R
│
CH2 R CH3
│ │ │
CH2 + H2O + HS-CoA → C = O + C = O + 4[ H ]
│ │ │
C = O S-CoA S-CoA
│
S-CoA
Biosyntéze lipidů:
- Stavení materiál: mastné kyseliny, které vznikají téměř opačným dějem k β-oxidaci (používají se jiné enzymy a je navíc karboxylace)
O
ǁ
CH3 – C – SCoA + 4 [ H ] → – CH2 – CH2 – + H2O + CoASH
- Vyžaduje energii
- Probíhá v tukové tkáni v cytoplazmě buněk
- Acetyl-CoA se získá odbouráváním jiných mastných kyselin, aerobním odbourávání sacharidů nebo některé AMK
- Atomy vodíku poskytuje NADPH + H+ ; spotřeba 7 ATP na prodloužení řetězce
- Děj: uhlíkový řetězec se buduje stupňovitě z dvouhlíkatých jednotek,tyto jednotky neposkytuje přímo Acetyl-CoA, ale energií bohatý produkt jeho karboxylace
O O O
ǁ ǁ ǁ
CH3 –C – S-CoA + CO2 → O – C – CH2 – C – S-CoA (malonyl-CoA)
- Sled reakcí, kterými se z malonylu- CoA syntetizují řetězce MK je zajištěn multienzymovým komplexemsyntetázy mastných kyselin
- Výroba MK 49 ATP
- Syntéza acylglycerolu – MK a glycerol (glycerol vznik z glukózy)
- Glycerol + ATP → glycerol-3-fosfát O
ǁ
CH2 – OH O H2C – O – C – R1
│ – 2HS – CoA ǁ │
H- C – OH + R1 – C = O + R2 – C = O → R2 – C – O – C – H
│ │ │ │
CH2 – O – P S – CoA S – CoA CH2 – P (později P nahrazen OH)
- Vznikne diacylglycerol; reakce s dalším acetylem-CoA vznikne triacylglycerol a HS-CoA