Lipidy a jejich metabolismus - Biologie-chemie.cz

genetika

Otázka: Lipidy a jejich metabolismus

Předmět: Biologie, Genetika

Přidal(a): anna

přírodní látky rostlinného i živočišného původu

Funkce

zdroje energie
- 1 g lipidu -˃ 38 kJ
- 1 g sacharidu -˃ 18 kJ
- nejprve se spaluje glukóza, odbourávání glykogenu až poté se štěpí lipidy
tepelná izolace
- lipidy uložené v podkožním vazivu
ochrana orgánů
- například ledviny – fixované v tukovém polštáři
- vorvaňovina – vosk v lebce vorvaňů, který chrání mozek
stavební funkce
- fosfolipidy
- mozek => 40 % lipidů
- myelinová pochva neuronů
buněčné dýchání
pouštějí vitaminy a hormony
- A, D, E, K

Fyzikální vlastnosti

hustota menší než voda
nerozpustné ve vodě, ale dobře se mísí s nepolárními rozpouštědly
jsou hydrofobní
rozpustné v nepolárních rozpouštědlech (benzín, chloroform, toluen, …)

Zdroje lipidů

olivy, slunečnice, řepka olejka, prase domácí, mák, len, sezam, arašídy

Klasifikace

jsou to estery mastných kyselin a alkoholů
jednoduché lipidy
- pouze zbytek kyseliny a zbytek alkoholu
- Acylglyceroly
  - acyl = zbytek
  - estery glycerolu a mastné kyseliny
- Vosky
  - stery vyšších alkoholů a mastné kyseliny
- složené lipidy
  - kromě zbytku alkoholu a zbytku kyseliny mají navázanou i jinou látku
  - příklad: fosfolipidy, glykolipidy

Acylglyceroly

nemusí být navázaná pouze jedna kyselina, mohou to být různé mastné kysleiny
alkoholy odštěpují -H
kyseliny odštěpují -OH
Přehled vyšších mastných kyselin:

C₁₇H₃₃COOH	Kyselina olejová
C₁₇H₃₁COOH	Kyselina linoová
C₁₅H₃₁COOH	Kyselina palmitová
C₁₂H₃₅COOH	Kyselina stereová
C₁₇H₂₉COOH	Kyselina linolenová
C₁₉H₃₁COOH	Kyselina arachnidonová
C₁₇H₃₁COOH	Kyseliny linolová

tuky
- zpravidla živočišného původu
- pevné
- převládají nasycené mastné kyseliny
- zásobní funkce, zdroj energie, chrání organismus
oleje

- zpravidla rostlinného původu
- kapalné
- větší množství nenasycených mastných kyselin

mastné kyseliny v cis uspořádání
lidský tuk: nasycené a nenasycené kyseliny v poměru 1:1
stálejší jsou tuky než oleje, protože mají jen jednoduché vazby, dvojná vazba podléhá oxidaci -˃ může dojít ke vzniku karboxylových kyselin
Polynenasycené mastné kyseliny jsou pro člověka nezbytné (=esenciální)

Vlastnosti:

látky bez chuti a zápachu
v teplém a vlhkém prostředí se snadno rozkládají -˃ žluknutí
- dochází k oxidace a vznikají různé aldehydy, ketony a nižší karboxylové kyseliny, nepříjemně páchnoucí
při tepelném rozkladu tuků (přepalování se uvolňuje silně zapáchající nenasycený akrolein (propenal)

Reakce:

ztužování olejů
- přeměna olejů na tuk
- CH₂=CH₂ + H₂ -˃ CH₃-CH₃
- olej -˃ tuk hydrogenace
- činidla – platina, nikl
- proč to dělat?

Trvanlivost

„dá se namazat“
v oleji není cholesterol
není živočišného původu

Hydrolýza acylglycerolů

Alkalická hydrolýza

acylglycerol -˃ glycerol + mýdlo (v zásaditém prostředí)
sodná sůl -˃ pevné mýdlo
draselná sůl -˃ mazlavé mýdlo
Mýdla mají schopnost emulgovat tuky a oleje ve vodě, protože obsahují hydrofilní (smáčivá) a hydrofobní (nesmáčivá) část. Mýslo ve vodě tvoří micely, v nichž nepolární uhlovodíkový řetězec mastné kyseliny směřuje dovnitř, a polární skupiny -COO^– jsou na povrchu micely a směřují do vodné fáze. Micely absorbují nepolární látky, a tak sochází k rozptýlení emulgaci) hydrofobních látek ve vodné prostředí.

Kyselá hydrolýza

acylglycerol -˃ mastná kyselina + glycerol (probíhá v kyselém prostředí)
nezálěží na tom jestli je reaktant monoacylglycerol, diacylglycerol nebo triacylglycerol
stéjný účinek jako lipázy (rozštěpení tuku)

Vosky

estery mastných kyseliny a vyšších jednosytných alkoholů
rostliného i živočišného původu
u rostlin mají ochranou fuknci, tvoří kutikulu, na listech zabraňuje odpařování vody
u živočichů:
- lanolin na ovčí vlně (P: přidává se do krémů)
- včelí vosk
- vorvaňovina – kytovci jako ochrana mozku
pro člověka nestravitelné

Cetylalkohol	C₁₆H₃₁OH	Hexadekanol
Sterylalkohol	C₁₈H₃₅OH	Oktadekanol
Mirycylalkohol	C₃₁H₆₁OH	Triakonanol

Složené lipidy

Fosfolipidy

mají navázaný zbytek kyseliny fosforečné
na povrchu každé buňky -˃ tvorba biomembrán
tvoří membránu mitochodnirií
Přehled:
- Lecitin (fosfatidylchlin)
  - složený lipid má na povrchu navázaný
  - zdroj: játra, žloutek, arašídy, …
  - údajně by měl zpoalovat stárnutí, dobrý vůči stresu, podpora imunity, zlepšuje paměť
- Glykolipidy
  - Mají na sobě navázanou glykosidickou vazbou (C – O – C) zbytek cukru
  - v biomembránách jako stavební jednotky
- Lipoproteiny
  - mají na sobě navázaný zbytek bílkoviny
  - v biomembránách a v cytoplazmě

Metabolismus Lipidů

metabolismus = látková energetická přeměna v živých organismech
2 dráhy:
- Katabolická
  - rozkladná dráha
  - složité sloučeniny se mění na jednodušší
  - energie se uvolňuje
  - exotermické děje
  - většinou oxidace substrátu
- Anabolická
  - skladná dráha
  - z jednoduchých látek se stávají složitější
  - spotřebovává se energie
  - endotermické děje
  - většinou redukce substrátu
- způsobují ho enzymy
- Katabolismus základních živin (přehled obecně)

Katabolismus lipidů

Štěpení esterových vazeb

enzymy lipázy (v tenkém střevě)
Triacylglyceroly -˃ 3MK + glycerol
monoacylglyceroly prochází přes střevní stěnu do krve a do jater
anabolismus na triacylglyceroly (v játrech z monoacylglycerolů zpět na triacylglyceroly uloží se pod kůži)

Glycerol

Vstoupí do metabolismus sacharidů
slouží k syntéze glukózy a fruktózy

ꞵ – oxidace mastných kyselin

ꞵ protože k oxidaci dochází na beta uhlíku (3. uhlík za karboxylovou skupinou)
probíhá v mitochondriích
- navázání koenzymu na MK – vzniká acylkoenzym

- acylkoenzym prodělá dehydrogenaci (-H) mezi alfa a beta uhlíkem (oxidace)

- hydratace (adice vody)

- dehydrogenace (-2H) – ketokyselina

- enzymatické štěpení
  - vzniká acetylkoenzym A a acetylový zbytek
  - zkátí se o 2 uhlíky a opakuje se celý cyklus
ꞵ – oxidace se cyklicky opakuje do té doby, než se MK na dvouhlíkaté štěpky ACETYLKOENZYM A = Lyneova spirála

Anabolismus lipidů

probíhá v cytoplazmě
spirálovitě
jiná metabilická dráha než katabolismus
spotřeba ATP a redukovaných koenzymů
z acetylkoenzymu A -˃ mastné kyseliny
MK se sloučí s glyceroly -˃ acylglyceroly – tuková tkáň

Krebsův cyklus

probíhá v mitochondiích
dehydrogenace – 2 x (-8H)
Dekarboxylace – 2 x (-2CO₂)
Hydratace – 3x (+ 3H₂O)
Uvolněný vodík redukuje koenzymy:
- NAD -˃ NADH – H⁺
  - ˄ nikotinaminadenindenukleotid
- FAD -˃ FADH₂
  - ˄ flavinadenindinukleotid
- redukované koenzymy přenášejí vodík do dýchacího řetězce

Reakce KREBSOVA CYKLU

acetylkoenzym A + 3H₂O -˃ 2CO₂+ 8H + koenzym A (-˃)
Odbouráváním D- glukosy (ze sacharidů), karboxlových kyselin (z lipidů) a některých aminokyselin (z proteinů) vzniká acetylkoenzym A (acetyl-CoA = aktivovaná forma kyseliny octové)
uvolní se acetylový zbytek (CH₃CO-)
Jeho kondenzace s kyselinou oxaloctovou vzniká citrát (kyselina citronová)
následuje dehydrogenace (odštěpení vodíku) a dekarboxyloce (odštěpení oxidu uhličitého CO₂) citrátu nejprve vzniká kyselina 2-oxoglutarová a následně kyselina oxaloctová
Kyselina oxaloctová může kondenzovat s dalším acylem a celý cyklus se opakuje
Produktem Krebsova cyklu je oxid uhličitý a vodíkové atom, které se využijá při slučování kyslíku s vodou v dýchacím řetězci

Průběh

Acetylkoenzym A se váže na oxalacetát, čímž vznikne citrát a uvolní se koenzym A
Izomerací citrátu vznikne isocitrát
Dekarboxylací (odštěpením oxidu uhličitého CO2) isocitrátu ze současné redukce nikotinamidadenindinukleotidu NAD + vznikne α – ketoglutarát
Navázáním koenzymu A na α – ketoglutarát (též 2- oxyglutarát), jeho dekarboxylací (odštěpením oxidu uhličitého CO₂) a redukci nikotinamidadenindinukleotidu NAD + vznikne sukcinyl A
Ze sukcinylu A se odštěpí koenzym A a dojde k přeměně guanosindifosfátu GDP na guanosintrifosfát GTP. Produktem reakce je sukcinát.
Redukcí flavinadenindinukleotidu FAD vznikne ze sukcinátu fumarát.
Hydratací (adicí vody) fumarátu vzniká malát.
Malát se přeměňuje na oxalacetát za redukce nikotinamidadenindinukleotidu NAD+.

Dýchací řetězec

probíhá na kristách v mitochondriích
tvořen redoxními systémy:
- koenzymy, které přinášejí elektrony
- cytochromy
- flavoproteiny = oxidoreduktázy
- účiná složka: Fe²⁺a Fe³⁺(← oxidace, -˃ redukce)
Redukované koenzymy (NADH + H+ a FADH₂) z Krebsova cyklu vstupují do dýchacího řetězce. Vodík vázaný v redukovaných koenzymech se při dýchání oxiduje, čímž získává organismus značné množství energie (oxidace je katabolický děj). Jako oxidační činidlo používá organismus kyslík, který se do těla dostane při nadechnutí. Zjednodušenná souhrnná rovnice reakce probíhající na mitochondriích při oxidaci redukovaného koenzymu nikotinamidadenindinukleotidu NADH + H+ je:
- NADH + H+ + ½ O2+ 3ADP+ 3 Pi-˃NAD++H2O+ 3ATP
Celý děj probíhá ve dvou na sebe navazujících fázích. V té první dochází k transportu elektronů z redukovaných koenzymů NADH + H+ a FADH2 na kyslík. Druhou fází je oxidační fosforylace, při které se uvolněná energie ukládá do adenosintrifosfátu ATP. Přenosem elektronů je vytvářen gradient H+ v mezimembránovém prostoru mitochondrie, který pohání ATP-syntasu a umožňuje tak vznik ATP. Oxidací redukovaného koenzymu NADH + H+získáme větší množství energie (konkrétně o 1 molekulu adenosintrifosfátu ATP více) než při oxidaci redukované formy koenzymu FADH₂.
reakce probíhají kaskádovitě
- 8H + Fe³⁺ -˃ 8H⁺+ Fe²⁺
- 4O + Fe²⁺-˃ 4O^2-+ Fe³⁺
- 4O^2-+ 8H⁺-˃ 4H₂O + E
- E- 40% ATP + 60% tepelná energie