Chemie lipidů

Transkript

1 Chemie lipidů

2 Lipidy - heterogenní skupina látek, obtížná klasifikace (mnoho způsobů) - špatná rozpustnost ve vodě (hydrofóbnost) - dobrá rozpustnost v nepolárních rozpouštědlech (ether, chloroform, benzín) - lipidy ( + terpeny, steroidy = isoprenoidy) Klasifikace lipidů: jednoduché TAG (tuky) a vosky složené fosfolipidy a glykolipidy - přítomnost mastných kyselin a alkoholů (estery)

3 Mastné kyseliny termín opět užíván v různě širokém významu! nejširší pojetí termínu "fatty acids" = karboxylové kyseliny s alifatickým řetezcem Klasifikace "fatty acids" -bez ohledu na počet uhlíku (sudý lichý) -bez ohledu na větvení SCFA short chain fatty acids < 6 uhlíků MCFA medium chain fatty acids 6-12 uhlíků LCFA long chain fatty acids > 12 uhlíků když budeme v lék.chemii mluvit o mastných kyselinách, budeme myslet: (vyšší) mastné kyseliny delší řetězec lineární sudý počet uhlíků

4 (vyšší) Mastné kyseliny - ve všech druzích lipidů, většinou esterifikované -také jako volnév krevní plazmě (vázané na albumin) - sudýpočet atomů C syntezoványz acetyl-coa -převládají C16 a C18 - nižší - meziprodukty rozkladu - C4 máselná, C6 kapronová - nasycené COOH koncový methyl

5 (vyšší) Mastné kyseliny nenasycené (konfigurace cis stavební funkce), kapalné mononenasycená= monoenová kyselina olejová C18, dvojná vazba přesně v polovině α ω - číslování - od karboxylového C1, vedle karboxylového C2 αc - koncový methyl ncnebo ωc ω9, ω6, ω3 - polynenasycené(vesměs esenciální) (eikosatetraenová)

6 - konfigurace cis brání vzniku krystaloidních struktur lipidů, umožňuje tím polotekutou konzistenci lipidů (nižší bod tání), významné pro uspořádání např. v buněčných membránách

7 Podle polohy dvojné vazby vzhledem ke koncovému ω uhlíku (resp. k methylové skupině) -různé ωsérie sojový olej, řepkový olej, mořské ryby (sleď, losos aj.) slunečnicový olej, olivový olej, mandle, ořechy

8 Eikosanoidy (C 20) - obecná funkce v organismu zajištění buněčné signalizace - dále ovlivňují kontrakci a relaxaci hladké svaloviny, srážení krve, bolest, zánět

9 Triacylglyceroly - TAG (neutrální tuky, glyceridy) - esteryvyšších mastných kyselin a glycerolu -konzistence podle zastoupení MK : pevné tuky x oleje (obs. nenasycenou MK) -lidský tuk 54 % kys.olejová, 27 % kys.palmitová, zbytek ostatní MK C1 a C3 nejsou identické snadné rozlišení enzymy glycerol monoacylglycerol diacylglycerol triacylglycerol = tuk Biologické funkce: -největší zásobárna energie - tepelná izolace a ochranný obal - představují lipofilní prostředí TAG nemají náboj neutrální tuky V krvi a lymfě jsou tuky transportovány ve formě lipoproteinů.

10 Dělení tuků podle biologického původu Rostlinné tuky tuhé kokosový, palmový tuk mazlavé kakaové máslo tekuté olivový, slunečnicový olej aj. Živočišné tuky studenokrevných živočichů kapalné např. rybí olej teplokrevných živočichů tuhé, mazlavé lůj, sádla lidský tuk 54 % kys. olejová, 27 % kys. palmitová, zbytek ostatní MK (tuky na severu tekutější)

11 Reakce TAG - tzv. saponifikace zvýšený p vedlejší produkt trans MK -působením vzduchu, tepla, slunečního záření,vlhka - rostlinné oleje s vyšším obsahem nenasycených karboxylových kys. delším stáním tuhnou V organizmu je hydrolýza TAG katalyzována specifickými enzymy LIPÁZAMI

12 Vosky Dokonale hydrofobní, ve vodě zcela nerozpustné ochranná vodotěsná vrstva. Malý podíl vosků je součástí kožního, ušního mazu.

13 Fosfolipidy a glykolipidy základní struktura membrán

14 Glycerolfosfolipidy hydrofobní část hydrofilní část acyl nasycené MK acyl nenasycené MK

15 Sfingofosfolipidy -alkohol sfingosin C18, 2 x -OH, -NH 2 -MK + sfingosin ceramid (amidová vazba) - ceramid + kys.fosforečná + cholin sfingomyeliny - MK C24 lignocerová, cerebronová, 2-hydroxynervonová - nervová tkáň, myelinové pochvy MK sfingosin hydrofobní část hydrofilní část

16 + Glykolipidy

17 Terpeny - isoprenoidy - steroidů

18 Monoterpeny -v silici máty peprné, - mírné desinfekční vlastnosti - alkoholový roztok - francovka kafr -v pryskyřici -součást masážních prostředků - vavřínová silice - hlavní složka růžového oleje - malé množství pelargonie, citrony

19 farnesol - acyklický seskviterpen, součást konvalinkové silice - meziprodukt při biosyntéze cholesterolu - meziprodukt při biosyntéze steroidů - vzniká spojením dvou zbytků farnesolu

20 Vitaminy - esenciální organické látky nutný příjem potravou - seznam vitaminů pro člověka není shodný s jinými druhy - mg nebo μg za den - - hypovitaminóza až avitaminóza (příslušný klinický obraz) - - hypervitaminóza (jen u některých vit. např. A a D) - provitamin účinný vitamin (např. A) - mechanismus účinku různý (většinou součásti koenzymů) - hydrofilní vitaminy C a B komplex - lipofilní A, D, E, K v plazmě přenášeny bílkovinným přenašečem Opouští se označování vitaminů písmeny, přednost mají názvy odvozené od chemické struktury.

21 Vitamin E (tokoferol) - antioxidant ochrana před oxidací např. tuků přejímá nepárový e - (vystupuje v roli sebevraha, který vlastním obětováním zachrání jiné), regenerace díky vit.c - několik druhů tokoferolů liší se stupněm methylace heterocyklického jádra a délkou izoprenoidního řetězce - fyziologicky nejúčinnější α-tokoferol - zdroj: obilné klíčky, zelené části rostlin, olivový olej, jádra ořechů - hypervitaminóza zřídka - GIT obtíže - hypovitaminóza vzácná, výsledek genetické abnormality

22 Vitamin A (retinol) - diterpen, koncové části řetězce jsou cyklizovány na tzv. jonony -provitamin β karoten - zdroj vit.a: vejce, játra, rybí tuk, olej, máslo - zdroj karotenu: mrkev, další zelenina ve velkých dávkách antioxidant - hypervitaminóza: jen u vit.a (poškození jater, atrofie sliznic, kostní fraktury, poruchy růstu játra ledního medvěda) nikoliv u β-karotenu (oranžové zabarvení kůže) - funkce: růst epitelových buněk kys.retinová; proces vidění retinal, mírné antioxidační vlastnosti - hypovitaminóza: xeroftalmie vysychání rohovky hemeralopie - šeroslepost

23 Vitamin K (fylochinon) K 2 - deriváty (K 1 K 3 ) naftochinonu+ vedlejší izoprenoidní řetězec (slouží k zakotvení vit. v lipoidních strukturách) - zdroj: K 1 -listová zelenina, květák, zelí, játra; vitamin K 2 vzniká činností střevních bakterií; K 3 -vyrobený synteticky - funkce: zajištění normální srážlivosti krve - antidota vit.k - dikumarol k zabránění tvorby trombů - hypovitaminóza: krvácivost vyvolaná likvidací střevní flóry - novorozenci - Kanavit - hypervitaminóza:důsledek předávkování vitamínovými přípravky hemolýza

24 Steroidy - látky odvozené od steranu - ve vodě špatně či vůbec nerozpustné, extrakce pomocí organických rozpouštědel - rozpustnost ve vodě se zvyšuje konjugací se silně polárními zbytky kys.sírové, glukuronové, taurinu a glycinu - výchozí látka pro tvorbu ostatních steroidních sloučenin - cholesterol

25 Syntéza cholesterolu

26 Význam cholesterolu Důležitá stavební složka biologických membrán Tvorba žlučových kyselin Biosyntéza steroidních hormonů Syntéza vitaminu D Patologie Ateroskleróza Původ cholesterolu 1) Endogenní syntéza (játra - 50%, kůže, střevo) 2) Exogenní příjem Cholesterol v plasmě: 1) Volný (1/3) 2) Esterifikovaný (2/3) 3,8 5,2 mmol/l - část je degradována střevními bakteriemi na koprosterol (ve výkalech)

27 Cholesterol je částečně esterifikovaný vyššími mastnými kyselinami

28 Membrána

29 Steroidní hormony -chemie steroidních hormonů rozsáhlá, rychle se rozvíjející oblast - syntézaprobíhá v kůře nadledvinek kortikoidy a v gonádách v těle každé osoby se tvoří pohlavní hormony mužské i ženské - jádro cholesterolu zůstává, počet uhlíků se -špatně rozpustné ve vodě, ve vodném prostředí vázány na povrchu bílkovin - degradační produkty vyloučeny močí (po předchozí konjugaci) - biologická funkce kyslíkaté funkční skupiny a konformace steroidního jádra změnou konformace lze hormony zcela inaktivovat nemohou dosednout na povrch receptoru

30 kyslíkaté funkční skupiny Steroidní hormony

31 Gestageny - hormony tvořené žlutým tělískem, při těhotenství i placentou - produkce řízená hypofýzou - sekreční fáze menstruačního cyklu, zadržuje další ovulaci - formování druhotných pohlavních znaků - hlavní představitel progesteron -slouží jako prekurzorvšech ostatních steroidních hormonů meziprodukt v kůře nadledvinek a v mužských gonádách - degradace na pregnandiol vylučován močí - součást antikoncepčních pilulek v kombinaci s estrogeny! vedlejší účinky!

32 Androgeny - nejdůležitější testosteron - produkován varlaty tvorba kontrolována hypofýzou - méně účinný androsteron - androgenní účinek vývoj generativních orgánů muže, dozrávání zárodečného epitelu, vývoj druhotných pohlavních znaků - anabolický efekt podporují tvorbu bílkovin (robustnější postava) 17 testosteron androsteron - inaktivacetestosteronu izomeracíhydroxylu při C 17 z α- do β-polohy -uměle připravený derivát methyltestosteron -stabilnější methylace při C 17 Syntetické anabolické steroidy - připraveny uměle v přírodě se nevyskytují - mají pouze anabolický účinek např. stenolon - živočišná výroba, anabolika

33 Estrogeny - produkovány především Graafovy folikuly ve vaječnících, v těhotenství placentou - tvorba řízena hypofýzou - vliv na proliferaci sliznice během menstruačního cyklu - vývoj generativních orgánů ženy, formování druhotných pohlavních znaků - nejúčinnější - estradiol - jádro A má aromatický charakter fenolová funkční skupina estradiol estron estriol - estran Syntetické deriváty např. stilbenu - nejsou steroidy, mají aromatický charakter, kyslíkaté funkční skupiny účinnější ethinylestradiol -pro perorální použití zavedení ethynovéhozbytku do estradiolu 500 x zvyšuje biologický efekt

34 Glukokortikoidy - vznikají výhradně v kůře nadledvinek - zasahují do metabolizmu cukrů a bílkovin - řízena výhradně adrenokortikotropným hormonem hypofýzy (ACTH) + tvorbu sacharidů z proteinů glukoneogeneze obsah jaterního glykogenu - proteosyntézu(imunosupresivní účinek), - zánětlivé reakce (antiflogistický účinek) - pomáhají organizmu vyrovnat se se zvýšenou zátěží -volná kyslíkatá skupina při C 11 - nejvýznamnější kortizol, kortizon, kortikosteron Syntetické deriváty aktivnější - např. prednison, triamcinolon kortizon

35 Mineralokortikoidy - nejvýznamnější aldosteron -methylová skupina C 18 je oxidovaná na aldehyd, reaguje s hydroxylem při C 11 poloacetalu(účinná forma hormonu) aldosteron - ovlivňují přechod elektrolytů buněčnými membránami udržují iontovou rovnováhu -v ledvinách stimulují zpětnou resorbci vody a Na + výměnou za K + a H + -retence Na + v ECT expanze objemu ECT - - při nadbytku aldosteronu krevního tlaku

36 Žlučové kyseliny

37 Žlučové kyseliny

38 Konjugace žlučových kyselin

39 Metabolismus žlučových kyselin

40 Vitaminy skupiny D (kalciferoly) D 2 -ergokalciferol, D 3 -cholekalciferol 1. absorbce s tukem v chylomikronech lymfou 2. syntezovánz cholesterolu cholesterol 7-dehydrocholesterol cholekalciferol D 3 (působením UV v kůži) kalcitriol(vzniká hydroxylací v ledvinách a ovlivňuje hospodaření s vápníkem) - zdroj: rybí tuk, vaječný žloutek, játra, kokosové máslo, hřiby - funkce: regulace metabolismu vápníku a fosforu - hypovitaminóza: křivice(rachitis) u dětí a osteomalácie (měknutí kostí) u dospělých málo slunečního záření, nedostatek vit.d v potravě

41 Lipoproteiny

42 Klasifikace lipoproteinů podle ultracentrifugace

43 Složení lipoproteinů