Lipidy. Jednoduché lipidy. Učební text

Transkript

1 Lipidy Učební text Výskyt a charakteristika lipidů látky rostlinného, živočišného i mikrobiálního původu. nachází se především v buněčných membránách a nervových tkáních estery vyšších mastných kyselin, tj. kyselin vyšších, necyklických, nerozvětvených, monokarboxylových se sudým počtem C atomů nejčastěji se vyskytující vyšší mastné kyseliny kyselina palmitová (hexadekanová) CH 3 (CH 2 ) 14 COOH kyselina stearová (oktadekanová) CH 3 (CH 2 ) 16 COOH kyselina olejová (cis-9-oktadecenová) CH 3 (CH 2 ) 7 CH=CH(CH 2 ) 7 COOH kyselina linolová (cis,cis-9,12-oktadekadienová) CH 3 (CH 2 ) 4 CH=CH-CH 2 -CH=CH (CH 2 ) 7 COOH Biologická funkce lipidů zdroj a rezerva energie (oxidací tuku se uvolní energie 38kJ/mol, oxidací sacharidů 17 kj/mol). Zásoby tuků se ukládají v tukových tkáních (funkce ochranná) strukturní funkce součást biomembrán (nervová tkáň obsahuje až 40% lipidů) ochranné funkce - tepelná ochrana organismu, mechanická ochrana některých orgánů rozpouštědlo - vytváří prostředí pro rozpouštění nepolárních látek (některé vitaminy, hormony, léčiva a barviva) Rozdělení lipidů lipidy jednoduché (acylglyceroly, vosky) lipidy složené (fosfolipidy, glykolipidy) isoprenoidy (terpenoidy, steroidy) Jednoduché lipidy v molekule obsahují jen zbytek alkoholu a kyseliny řadíme mezi ně acylglyceroly, vosky, prostaglandiny jednoduché lipidy jsou nerozpustné ve vodě = hydrofobicita; ukládají se do tukových tkání v podobě zásobních látek. Jsou dobře rozpustné v nepolárních organických rozpouštědlech = lipofilita. (Ostatní přírodní látky jsou většinou hydrofilní a lipofobní) Acylglyceroly estery vyšších mastných kyselin a glycerolu (dříve glyceridy) dělení acylglycerolů podle počtu esterifikovaných hydroxylových skupin glycerolu monoacylglyceroly diacylglyceroly triacylglyceroly podle počtu druhů zbytků karboxylových kyselin jednoduché acylglyceroly smíšené acylglyceroly 1/6

2 dělení triacylglycerolů podle obsahu zbytků nasycených mastných kyselin (podle skupenství) tuky pevné triacylglyceroly obsahují 40-50% zbytků nasycených mastných kyselin oleje kapalné triacylglyceroly obsahují jen 20% zbytků nasycených mastných kyselin tuky i oleje jsou směsi různých triacylglycerolů. Jejich hydrolýzou vzniká směs někdy i dvaceti mastných kyselin vlastnosti a význam tuků a olejů čisté tuky jsou bezbarvé látky bez chuti a zápachu. Nacházejí se v mléce, v některých rostlinných a živočišných tkáních, z nichž se získávají ( sojové boby, lněná semena, olivy, kokosové ořechy). žluknutí tuků a olejů mikrobiální rozklad v přítomnosti kyslíku. Dochází k oxidaci na dvojných vazbách a štěpení zbytků karboxylových kyselin. Vznikají aldehydy, ketony a nižší karboxylové kyseliny, které nepříjemně zapáchají. Tím se znehodnocují také vitaminy rozpuštěné v tucích. ztužování tuků katalytická (Ni) hydrogenace olejů za zvýšeného tlaku (adice H na dvojné vazby), přeměna na stálejší tuky. Ztužené tuky jsou stálejší. vysychání olejů oleje, které obsahují karboxylové kyseliny s několika dvojnými vazbami, se na vzduchu mění na pevnou a pružnou látku. Dochází k polymeraci a oxidaci molekul. Vysychání lze urychlit přidáním katalyzátorů (např. oxidy manganu a chromu). Uvedené oleje se využívají při výrobě fermeží a nátěrových látek. hydrolýza tuků a olejů kyselá hydrolýza triacylglycerolů - vzniká glycerol a vyšší mastné kyseliny zásaditá (alkalická) hydrolýza triacylglycerolů, tzv. zmýdelnění - vzniká glycerol a směs solí vyšších mastných kyselin, mýdla. použije-li se k zásadité hydrolýze NaOH, vzn. mýdla sodná (jsou tuhá, používají se jako čisticí nebo prací prostředky). Použije-li se KOH, vzn. mýdla sodná (jsou mazlavá, používají se k přípravě dezinfekčních prostředků) 2/6

3 mýdla mají amfifilní charakter (jejich molekuly obsahují polární i nepolární část) => výrazné detergentní účinky. prací účinky mýdla souvisí s jeho emulgačními vlastnostmi. Vyplývají ze vzájemného vztahu nepolárních (hydrofobních) látek k nepolárním a polárních (hydrofilních) látek k polárním. spočívá v tom, že nepolární uhlovodíkový řetězec karboxylových kyselin se orientuje do vnitřku nepolární ("mastné") nečistoty, zatímco karboxylový anion směřuje do vodné fáze. Výsledkem je rozptýlení nečistot do polárního vodného prostředí (emulgace). nepolární látky hydrofobní, polární látky hydrofilní obdobné účinky jako mýdla mají i syntetické čistící prostředky - tenzidy, které však chemicky nepatří mezi lipidy. čisticí účinek mýdel mizí v tvrdé vodě, protože vznikají nerozpustné vápenaté a hořečnaté soli mastných kyselin. Orientace aniontů mýdel na rozhraní mastné nečistoty: Vosky estery vyšších mastných kyselin s vyššími acyklickými alkoholy (dvacet i více C atomů), nejčastěji s těmito cetylalkohol CH 3 -(CH 2 ) 14 -CH 2 -OH stearylalkohol CH 3 -(CH 2 ) 16 -CH 2 -OH myricylalkohol CH 3 -(CH 2 ) 29 -CH 2 -OH obvykle obsahují ještě další příměsi (především acyklické uhlovodíky s více než 20-ti C atomy) mohou být původu rostlinného i živočišného, uplatňují se jako ochranné a izolační vrstvy listů, plodů i některých živočichů (například lanolin z ovčí vlny, včelí vosk, vorvaňovina z lebeční dutiny vorvaně) jsou hydrofobní (NR ve vodě), strukturou podobné alifatickým uhlovodíkům, a proto stabilní v iontových reakcích, které jsou základem metabolických procesů. jsou stabilní vůči hydrolýze, pro živočichy nestravitelné používají se ve zdravotnictví, kosmetice k výrobě mastí a krémů, k výrobě svíček Prostaglandiny mastné kyseliny s dvaceti uhlíkovými atomy, které ve své struktuře obsahují pětičlenný kruh, ketoskupinu a hydroxyskupinu v organismu se tvoří z nenasycených kyselin o 20ti C atomech. ovlivňují činnost všech druhů žláz, hladkých svalů i jednotlivých buněk. Mají nízkou mez účinnosti (podobně jako hormony). Aktivně se účastní vzniku zánětlivých procesů. Mechanismus působení protizánětlivých léčiv (např. kyseliny acetylsalicylové) se vysvětluje inhibicí jejich tvorby. 3/6

4 Složené lipidy mají v molekule, kromě karboxylové kyseliny a alkoholu, ještě další složku obsahují v molekule nepolární - hydrofobní (např řetězce mastných kyselin) i polární - hydrofilní složku (např kyselina H 3 PO 4 ), mají tedy amfifilní charakter (část molekuly je hydrofobní a část hydrofilní). Molekuly tohoto typu vytváří ve vodném prostředí útvary, v nichž styčná plocha nepolárních částí a polárního rozpouštědla je minimální, tzv. micely, popřípadě dvojvrstvy. Tyto útvary jsou základem struktury biologických membrán, vyskytují se ve všech rostlinných a živočišných buňkách.. Komplexy lipidů a proteinů (tzv. lipoproteiny) jsou tak součástí jak biologických membrán, tak i polárního (vodného) prostředí krevní plazmy. například fosfolipidy obsahují esterově vázanou H 3 PO 4. Glycerofosfolipidy jsou fosfolipidy, jejichž základem je glycerol (např lecithiny mají schopnost emulgovat tuk ve vodném prostředí, jsou obsaženy v mozku, nervech a játrech, ve vejcích, kvasnicích) glykolipidy mají sacharidovou složku (glukosa nebo galaktosa). Vyskytují se v nervové tkáni, v játrech, ledvinách, v mozku. lipoproteiny vznikají spojením lipidů s bílkovinami. Vyskytují se v buněčných membránách, krevní plazmě, vaječném žloutku, cytoplasmě buněk. Isoprenoidy vznikají v rostlinných nebo živočišných organismech jejich strukturním základem je isopren (2-methylbuta-1,3-dien) isoprenoidy mají hydrofobní vlastnosti, účastní se transportu klasických lipidů v organismu a jsou spolu s nimi součástí biologických struktur. dělíme je na terpenoidy a steroidy Terpenoidy = terpeny převážně rostlinného původu v jejich molekulách jsou dvě nebo více isoprenových jednotek monoterpeny (dvě jednotky, 10 C), seskviterpeny (tři, 15 C), diterpeny (čtyři, 20 C), triterpeny (šest, 30 C), tetraterpeny (osm, 40 C), polyterpeny (velký počet) mohou být acyklické, nebo cyklické (s jedním nebo více kruhy) chemicky mohou být terpeny uhlovodíky, nebo kyslíkaté deriváty uhlovodíků (např. alkoholy, aldehydy, ketony, karboxylové kyseliny) terpeny jsou podstatnou složkou rostlinných silic (etherických olejů) a pryskyřic, ze kterých se získávají destilací s vodní parou silice vonící prchavé látky, nachází se v květech, listech i plodech rostlinného těla (i v jiných částech). Získávají se extrakcí (např. etherem) nebo destilací s vodní parou pryskyřice tuhé, většinou lepkavé látky, které zahříváním měknou, ve vodě NR, vznikají oxidací silic (např. na místě porušení kůry jehličnatých stromů) balzámy polotekuté směsi pryskyřic a silic 4/6

5 příklady terpenů monoterpeny používají se v kosmetice k výrobě parfémů, v lékařství jako rozpouštědla olejových barev limonen obsažen v terpentýnové silici (získává se z terpentýnu, vytékajícího z poraněných kmenů borovic) a v citrusových plodech menthol hlavní složka silice máty peprné kafr získává se z dřeva kafrovníku, vyrábí se i synteticky diterpeny fytol nenasycený acyklický alkohol C 20 H 39 OH, je obsažen v chlorofylu vitamin A důležitý pro správnou funkci zrakového ústrojí triterpeny skvalen izolován ze žraločích jater, má vliv na metabolismus cholesterolu, zdrojem skvalenu jsou pekařské a pivovarské kvasnice tetraterpeny žluté a oranžové sloučeniny s konjugovanými dvojnými vazbami, rostlinná barviva rozpustná v tucích karotenoidy beta karoten v mrkvi lykopen v rajčatech xanthofyl na podzim v listech (žlutý) polyterpeny přírodní kaučuk získává se jako latex z tropických gumovníků (kaučukovník). Je elastický, zpracovává se v gumárenském průmyslu (např. na pryž) gutaperča stereoizomer přírodního kaučuku (nemá elasticitu přírodního kaučuku), má výborné elektroizolační vlastnosti, používá se v elektrotechnice 5/6

6 Steroidy rostlinného i živočišného původu uhlovodíky nebo jejich kyslíkaté deriváty, jejich biosyntéza probíhá přes skvalen odvozují se od steranu = cyklopentanoperhydrofenanthren řadíme mezi ně steroly, žlučové kyseliny, steroidní hormony, steroidní glykosidy steroly steroidy s hydroxylovou skupinou (steroidní alkoholy) fytosteroly rostlinné, např. ergosterol v kvasnicích, účinkem UV záření vzniká vitamin D 2 zoosteroly živočišné, např. cholesterol - volný se účastní stavby buněčných membrán (způsobuje jejich polopropustnost a má vliv na vstřebávání tuků); esterově vázaný s vyšší karboxylovou kyselinou i volný je obsažen v živočišných tucích; je v mozku a míše obratlovců, ve žlučových kamenech. žlučové kyseliny jsou obsaženy ve žluči, ve formě solí ve žlučníku emulgují lipidy obsažené v potravě a tím usnadňují jejich vstřebávání ve střevech např. kyselina cholová steroidní hormony pohlavní mužské: testosteron (ve varlatech) ženské: estradiol (ve vaječnících), progesteron (v těhotenství) používají se v lékařství kortikoidní obsaženy v kůře nadledvin, řídí v savčím organismu metabolismus cukrů, hospodaření s vodou a s ionty K a Na používají se v lékařství (kortison oční lékařství, prednison lék proti revmatismu, alergiím) steroidní glykosidy steroidní část molekuly je vázána na cukr používají se v lékařství, snižují počet srdečních tepů, zvyšují intenzitu srdečního stahu, např. digitoxin (v semenech a listech náprstníku), posiluje srdeční činnost, prudce jedovatý 6/6