LIPIDY Lipidy jsou estery alkoholu a vyšších (mastných) karboxylových kyselin. Obecný vzorec esteru: Mastné kyseliny mohou být nasycené, či nenasycené. Počet uhlíků je sudý. Nejběžnějšími kyselinami tuků jsou kyseliny olejová, linolová a palmitová kyselina, dále např. stearová, arachová kys. Kyselina palmitová CH 3 (CH 2 ) 14 COOH Kyselina stearová CH 3 (CH 2 ) 16 COOH Kyselina olejová CH 3 (CH 2 ) 7 CH=CH(CH 2 ) 7 COOH Kyselina linolová CH 3 (CH 2 ) 4 CH=CHCH 2 CH=CH(CH 2 ) 7 COOH Esenciální mastné kyseliny jsou nenasycené kyseliny s několika dvojnými vazbami (např. kys. linoleová, linolenová, arachnidová). Jsou označovány jako vitamin F. Tělo je neumí syntetizovat v dostatečném množství, přijímáme je z rostlinné stravy, nedostatek může u člověka vést k dermatitidám. Nejčastějším alkoholem je trojsytný glycerol (vosky a složení lipidy obsahují jiné (jednosytné) alkoholy). Glycerol, neboli glycerín, systematickým názvem propan-1,2,3-triol, je bezbarvá viskosní vlhkost pohlcující kapalina, je rozpustný ve vodě, je bez zápachu a sladké chuti. Lipidy (řec. lipos = tuk) vznikají esterifikací, což je rekce podobná neutralizaci: NaOH + HCl NaCl + H 2 O sůl + voda CH 3 OH + CH 3 - COOH CH 3 - O- CO-CH 3 + H 2 O ester + voda (methylester kys. octové monoglycerid glycerol + kys. palmitová glycylester kyseliny palmitové Zpravidla jsou esterifikovány všechny tři hydroxyskupiny glycerolu, proto jde o triglyceridy. Lipidy jsou nepolární, hydrofobní, ve vodě nerozpustné látky, rozpouští se v organických rozpouštědlech (podobné se rozpouští v podobném), z pletiv rostlin a tkání je lze extrahovat např. benzínem, etherem, trichlorethylenem, kapalnými uhlovodíky. Rozdělení: A) Podle skupenství: a) Tuky obsahují převážně nasycené mastné kyseliny, jsou za normální teploty tuhé, jsou především živočišného původu, např. máslo, sádlo, lůj (obsahují více cholesterolu než oleje) b) Oleje obsahují nenasycené kyseliny, např olivový, řepkový, podzemnicový, sezamový, slunečnicový, sojový olej a vysychavé oleje např. lněný a makový. Lze je z rostlin získat lisováním za studena či za tepla. Lisováním za studena se získává kvalitnější oleje, jsou vhodné pro terapeutické a potravinářské účely. Reg. č. projektu CZ.1.07/1.1.00/14.0143 1
B) Podle složení a) Jednoduché lipidy jsou nimi tuky a vosky. Vosky jsou různorodá skupina esterů, ve kterých jsou místo glycerolu jen jednosytné alkoholy delším uhlíkatým řetezcem. Jsou velice stále a odolné proti štěpení i trávení enzymy. Při vyšších teplotách měknou a tají. Na povrchu listů rostlin vytvářejí kutikulu. Jsou využívány ve farmacii jako základ mastí. b) Složené lipidy obsahující další polární skupinu Fosfolipidy místo mastné kyseliny je na OH skupinu glycerolu či jiného alkoholu navázán zbytek kys. fosforečné (H 2 PO 4 - ). Ve vodném roztoku se shlukují a tvoří micely (LIPOZOMY = váčky s dvojvrstvou, kde nepolární řetězce směřují dovnitř vrstvy a polární části zůstávají na povrchu). Útvar je základem polopropustných membrán, přes které volně prochází malé nepolární molekuly, ale velké či polární molekuly jsou zadrženy. Řadíme k nim i lecitiny a kefaliny (obsahují fosfor a dusík). Glykolipidy obsahují sacharidy vázané na glycerol nebo sfingozin, hrají roli jako receptory na povrchu membrán. Cerebrosidy se vyskytují v mozku a v některých dalších orgánech (játra, slezina a jiné). Lipoproteiny jsou makromolekulární komplexy, které slouží k transportu lipidů krevním řečištěm. Transportují i cholesterol navázaný na bílkovinné řetězce. Jsou součásti biomembrán společně s cholesterolem. Isoprenoidy rozsáhlá skupina látek lipoidní povahy převážně rostlinného původu, řádíme sem terpenoidy (např. vitamin A) a steroidy. Základní látkou pro jejich syntézu je izopren (2-metylbuta-1,3-dien). Mezi izoprenoidy patří pryskyřice, silice. Chemické reakce lipidů 1 Zmýdelňování tuků (hydrolýza) je proces kdy v kyselém prostředí, vlivem enzymů nebo účinkem zásaditých hydroxidů a uhličitanů vznikají sodná a draselná mýdla. Mýdlo je sodná či draselná sůl mastné kyseliny např. palmitan sodný Kyselina palmitová CH 3 (CH 2 ) 14 COOH sůl kyseleiny palmitové CH 3 (CH 2 ) 14 COO - Na + Reg. č. projektu CZ.1.07/1.1.00/14.0143 2
Micely jsou oválné či kulovité shluky molekul lipidů či mýdel ve vodě. V případě mýdlových micel jsou dlouhé nepolární hydrofobní řetězce mastných kyselin orientovány do středu útvaru, hydrofilní polární karboxylové skupiny s nábojem na povrch micely. Při praní micela (obecně tenzid), která se potká s tkaninou s tukem, pohltí tuk do nitra micely a převede tuk z látky do roztoku. 2 Polymerace (vysychání) olejů je oxidace nenasycených mastných kyselin, které mají více dvojných vazeb (např. kyselina linolová, kyselina linoleová - lněný, sojový, bavlníkový nebo makový olej). Když je olej rozetřený po povrchu předmětu do tenké vrstvy reaguje se vzdušným kyslíkem. Přitom dochází v důsledku polymerace k vytvoření pevného povlaku (filmu). Toho se využívá při výrobě laků (fermež) a barviv. 3 Ztužování tuků - dvojné vazby nenasycených mastných kyselin olejů mohou být nasyceny vodíkem (hydrogenovány). Vnikají tak ztužené tuhé a polotuhé pokrmové tuky (margaríny) např. Flora, Hera. 4 Žluknutí (oxidace) tuků je biochemický proces, při kterém působením mikroorganismů, např. Penicillium glaucum nebo Aspergillus niger dochází k oxidaci na nenasycených vazbách a štěpení uhlíkového řetězce na kratší části. Vznikají nižší karboxylové kyseliny (např. páchnoucí kys. máselná), aldehydy a ketony, které jsou jedovaté a znehodnocují i vitaminy rozpuštěné v tucích. Funkce lipidů Stavební jednotka biomembrán Zásobní zdroj enegie, enrgie se uvoňuje biologickou oxidaci. Z mast. kyselin jsou odštěpovány dvouhlíkatě štěpy, ty jsou přenášeny do citátového cyklu a spáleny na CO2, uvolněná energie je uzavřena do vazeb ATP. V rostlinách jsou glyceridy uloženy hlavně v semenech a plodech, u živočichů pod kůží, mezi svaly a v břišní dutině. Tepelná izolaci tkání a orgánů Nepolární rozpouštědla pro látky ve vodě nerozpustné, např. vitaminy A, D, E, K, hormony, barviva (micely do svého nitra vstřebají např. vitamíny rozpustné v tucích) Živočišné vosky mají stavební funkci, např. vorvaňovina v mozku vorvaně, lanolin v ovčí vlně nebo včelí vosk na plástve. Ochranná funkce na povrchu těla (např. vosky u rostlin kutikula) Reg. č. projektu CZ.1.07/1.1.00/14.0143 3
Využítí Potrava Glyceridy jsou surovinou pro výrobu mýdla. Oleje s nenasycenými mastnými kyselinami s několika dvojnými vazbami jsou surovinou pro výrobu nátěrových hmot a fermeží. Vosky se používají při výrobě svíček., v kosmetickém a farmaceutickém průmyslu při výrobě mastí a krémů. Reg. č. projektu CZ.1.07/1.1.00/14.0143 4
LIPIDY Pracovní list Odpovězte na otázky, doplňte text nebo splňte pokyn: Otázka Vzorec, prvek ODPOVĚĎ Definujte, co jsou lipidy Definice esterifikace Napište obecnou rovnici esterifikace Napište vzorec kyseliny palmitové. Co to jsou glyceridy? Napište vzorec tuku odvozený od glycerolu. Objasněte pojem nenasycené mastné kyseliny. Objasněte, co je příčinou rozdílného skupenství tuků a olejů. Jak vznikají mýdla? Co je to micela a kde je schopnost tuků tvořit micely využita? Objasněte význam pojmů hydrofilní, hydrofobní. Proč tuky žluknou? Které skupiny lipidů se podílí na tvorbě biomembrán? Uveďte příklady poživatin, které jsou zdrojem vitamínů rozpustných v tucích. Co znamená koncovka in v názvu sloučeniny? Napište název alkoholu, který má koncovku in. Reg. č. projektu CZ.1.07/1.1.00/14.0143 5
Co to jsou vosky, jaké mají složení, vlastnosti, kde se vyskytují a jaké je využití? Pojmenujte typ sloučeniny. Popište, které charakteristické skupiny obsahuje. Uveďte název látky. Pojmenujte typ sloučeniny. Popište, které charakteristické skupiny obsahuje. Uveďte název látky. Zdroj obrázku: VILLARREYL. wikipedia [online]. [cit. 15.6.2013]. Dostupný na WWW: http://en.wikipedia.org/wiki/file:phospholipids_aqueous_solution_structures.svg NEZNÁMÝ. wikimedia [online]. [cit. 15.6.2013]. Dostupný na WWW: http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/a/a3/mydlo_micela-tuk.png/300px-mydlo_micelatuk.png VÍTEK. wikimedia [online]. [cit. 15.6.2013]. Dostupný na WWW: http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/c/c7/mydlo_micela.png/200px-mydlo_micela.png Doporučené zdroje ke studiu: MAREČEK, Aleš; HONZA, Jaroslav. CHEMIE pro čtyřletá gymnázia: 3. díl. 1. vydání, reprint 2005. Olomouc: NAKLADATELSTVÍ OLOMOUC, s.r.o., 2005. 255 s. ISBN 80-7182-057-1. JELÍNEK, Jan, ZICHÁČEK, Vladimír a kol: Biologie pro gymnázia. 9. vydání., 2007. Olomouc: Nakladatelství Olomouc, s.r.o., 2007. ISBN: 978-80-7182-213-4 http://www.chesapeake.cz/chemie/download/skripta/biochemie.pdf http://www.e-chembook.eu/cz/biochemie/lipidy http://cs.wikipedia.org/wiki/m%c3%bddlo Reg. č. projektu CZ.1.07/1.1.00/14.0143 6
Příloha: Téma lipidy povinné vzorce, pojmy, rovnice Pojmy uhlovodík, derivát uhlovodíku, alkyl, aryl Organická chemie Biochemie Charakteristická skupina ( -OH, - NH2,- CO, -CHO, -COOH, -SH) Přírodní látky Biogenní prvky Sacharidy Glukosa Alkohol Glycerol Amin Sfingosin Cholesterol Neutralizace Esterifikace Nenasycená kyselina Konjugované vazby Vyšší mastná kyselina Esenciální kyseliny Hydrogenace Ztužování tuků Micela Lipozom Hydrofilní část molekuly Hydrofobní část molekuly Biomembrána Zmýdelnění Vysychání olejů Vitamíny rozpustné v tucích Poživatiny obsahující vitamíny rozpustné v tucích Vosky Izopren, izoprenoidy Terpeny Steroidy Reg. č. projektu CZ.1.07/1.1.00/14.0143 7