Типови масти у храни |
---|
|
Види још |
Липиди (грч. λίπος — маст) јесу једињења различитог састава по правилу нерастворна у води, а растворна у органским растварачима. Биолошки су веома значајна једињења. Они су основна компонента биолошких мембрана и утичу на њихову пропустљивост, учествују у предаји нервних импулса, стварају контакте међу ћелијама, чине енергетске резерве, штите организам од механичких повреда и формирају термоизолациони слој.
Због специфичне хемијске структуре, липиди се састоје од неполарног и поларног дела. Они су често упрошћено називани мастима, али тај назив није исправан јер су липиди група која не обухвата само једињења масних киселина и глицерола, већ и других супстанци. Дакле, масти су у ствари само једна од неколико група липида.
Липиди обухватају велику групу разнородних једињења са заједничком одликом нерастворљивости у води, и растворљивости у органским растварачима: бензолу, хлороформу, ацетону, врелом алкохолу. Липиди у биљним и животињским организмима учествтвују као градивне и резервне материје. У метаболизму липида значајну улогу има активирана сирћетна киселина (или ацетил-коензим-ацетил-КоА). Према структурној организацији, масти се деле на:
Прости липиди су естри трихидроксилног алкохола (глицерола) и масних киселина (олеинске, памитинске и стеаринске). Чврсте масти (лој) чине једињења глицерола са засићеном палмитинском (C16H36O2) или стеаринском (C18H36O2) киселином. За разлику од њих, у састав течних масти или уља улази олеинска (C17H34O2). Просте масти са водом чине нестабилне емулзије.
Загревањем масти у присуству алкалија (NaOH или KOH) долази до сапонификације, чиме се добијају једињења сапуна (која су растворна у води). Процесом сапонификације масти се разграђују на глицерол и соли масних киселина. Увођењем водоника у незасићене масне киселине (процесом хидрогенизације), оне прелазе у засићене са измењеним мирисом и укусом. Захваљујући примени овог поступка, у индустрији се развио поступак прављења маргарина и биљног масла.
Липиди, као резервна органску материја, су карактеристични по великој енергетској вредност, а почињу се трошити само у недостатку глукозе. Вишак угљених хидрата у организму се претвара у масти и складишти у различитим органима (код животиња, нпр. најчешће се одлажу поткожно). Такав случај је посебно значајан код птица селица и животиња са сезонским зимским сном.
Воскови, за разлику од глицетида, уместо глицерола садрже дуголанчане једновалентне алкохоле. Поред алкохола, садрже и више масне киселине. Заступљени су у биљкама и животињама. Нису растворљиви у води, већ у органским растварачима. Међу познатијим супстанцама ове групе су: пчелињи восак, спермацет и ланолин.
У сложене липиде убрајају се фосфолипиди, гликолипиди и липопротеини. Изграђени су од глицерола, масних киселина и фосфорне киселине.
Од познатијих фосфолипида, најчешћи су лецитин, кефалин, плазмалоген и лизофосфолипид. Фосфолипиди чине темељну компоненту живе ћелијске мембране и осталих ћелијских улдопина. Одвијање нормалних животних процеса у организму, везано је за специфичне функције сложених липида. Тако је за контраховање глатке мускулатуре неопходан медијатор ацетилхолин. Он такође има посебан значај у подраживању парасимпатичких нерава, те снижавање крвног притиска. Фосфолипиди такође учествују у пермеабилности ћелијских (живих) мембрана, посебно при преносу јона Na+ и K+ у срчаном мишићу (миокарду), док од неких других зависи пермеабилност мембране митохондрија. Лизофосфатиди изазивају хемолизу (разградњу) еритроцита. У змијском отрову налази се фосфолипаза А, због чега након уједа долази до хемолизе еритроцита.
Гликолипиди обухватају цереброзиде, ганглиозиде, сулфатиде итд. Цереброзиди су први пут изоловани из мозга (cerebrum), по чему су и добили име. Ганглиозиди су изоловани из ганглијских ћелија мозга (сиве масе). Сулфатиди су једињења сложених липида изолована из јетре и бубрега, а релативно високим садржајем ових гликолипида обогаћен је и мозак. Сва ова једињења у организмима животиња имају врло специфичне и значајне функције.
Прости липиди су супстанце чији се молекули састоје само од остатака масних киселина и алкохола (најчешће глицерола). Овде спадају масти и уља (триглицериди) и воскови.
Сложени липиди укључују деривате фосфорне киселине (фосфолипиди) и липиде који садрже остатке угљених хидрата (гликолипиди). Овде спадају и стероиди.
Ако се животињска или биљна ткива третирају органским растварачима, део ће се растворити. Компоненте раствора се називају липиди. Липидна фракција садржи супстанце различитих типова.
Масне киселине спадају у алифатичне карбоксилне киселине. Из липида је изоловано више од 70 разних масних киселина. Деле се на засићене и незасићене. Природне масне киселине садрже паран број C атома, а низ није разгранат, већ је нормалан. Испод су набројане неке од најважнијих масних киселина (масне се зову зато што се налазе у мастима):
Засићене масне киселине | |
Тривијални назив | Структурна формула |
бутерна | CH3(CH2)2COOH |
капронска | CH3(CH2)4COOH |
каприлна | CH3(CH2)6COOH |
капринска | CH3(CH2)8COOH |
лауринска | CH3(CH2)10COOH |
миристинска | CH3(CH2)12COOH |
палмитинска | CH3(CH2)14COOH |
стеаринска | CH3(CH2)16COOH |
арахидинска | CH3(CH2)18COOH |
бегенска | CH3(CH2)20COOH |
лигноцеринска | CH3(CH2)22COOH |
Незасићене масне киселине | |
Тривијални назив | Структурна формула |
кротонска | CH3 - CH = CH - COOH |
палматоолеинска | CH3 - (CH2)5 - CH = CH - (CH2)7 - COOH |
олеинска | CH3 - (CH2)7 - CH = CH - (CH2)7 - COOH |
елаидинска | CH3 - (CH2)7 - CH = CH - (CH2)11 - COOH |
нервонска | CH3 - (CH2)7 - CH = CH - (CH2)13 - COOH |
линолна | CH3 - (CH2)4 - CH = CH - CH2 - CH = CH - (CH2)7 - COOH |
линолеинска | CH3 - CH2 - CH = CH - CH2 - CH = CH - CH2 - CH = CH - (CH2)7 - COOH |
арахидонска | CH3 - (CH2)4 - CH = CH - CH2 - CH = CH - CH2 - CH = CH - CH2 - CH = CH - (CH2)3 - COOH |
клупадонска | CH3 - CH2 - CH = CH - (CH2)2 - CH = CH - CH2 - CH = CH - (CH2)2 - CH = CH - (CH2)2 - CH = CH - (CH2)2 - COOH |
Најважније природне масне киселине садрже 16 или 18 C атома. Незасићене масне киселине обично садрже двоструке везе између C9 и C10. Остале двоструке везе нису конјуговане и налазе се према CH3- крају низа. Имају цис- конфигурацију, а веома ретко транс конфигурацију. Масне киселине са већим бројем C атома су практично нерастворне у води. Њихове Na и K- соли се зову сапуни. Оне образују мицеле у води код којих хе негативан COO- крај окренут ка води, а неполаран C- низ је окренут ка унутрашњости мицеле. У целини мицеле су наелектрисане негативно и у раствору остају суспендоване јер се међусобно одбијају.
Неутралне масти (глицериди) (ацилглицериди) су естри глицерола (глицерина) и масних киселина. У односу на број естарских веза у молекулу разликују се моноглицериди, диглицериди и триглицериди (односно, моноацилглицерини, диацилглицерини и триацилглицерини).
Масти се у организмима налазе као протоплазматичне масти (у одређеној количини) и као резервне масти (у неодређеној количини). Основну масу масти чине триглицериди. Ако су сва три киселинска остатка иста, прости триглицериди (на пример, трипалмитин), а ако су остаци од од различитих киселина, мешовити триглицериди. Код давања назива, цифре указују на коме се C атому налази одговарајући киселински остатак (на пример. 1-олео-2-пал-митостеарин).
Уколико су киселински остаци дужи, утолико расте и тачка топљења. Ако су киселине незасићене, тачка топљења са бројем двоструких веза опада. Животињске масти садрже знатну количину засићених масних киселина (нарочито стеаринску и палмитинску) па су на собној температури чврсте. Ако се у молекулу налази доста незасићених киселина то су онда уља, која су на собној температури течна (маслиново уље, сојино, сунцокретово, уље уљане репице). Маст код људи има тачку топљења 15 °C и садржи 70% олеинске киселине.
Глицериди реагују као естри, а посебно је важна реакција хидролизе, при чему се издваја глицерин и масне киселине. Хидролиза се може вршити ензимски или дејством киселина или база. Базна хидролиза са натријум хидроксидом (NaOH) или са калијум хидроксидом (KOH) се користи за производњу сапуна (реакција сапонификације, сапо-сапун).
Масти садрже разне примесе које се уклањају, а заостаје тзв. неутрална маст. Она се карактерише:
Воскови су естри виших масних киселина и виших алкохола са 20 до 70 C атома у молекулу. Они се налазе у саставу масти која покрива кожу, вуну, перје. Код биљака су 80% свих липида воскови који стварају заштитни слој на површини биљке и штите је од испаравања воде.
Природни восак (пчелињи, ланолин) поред поменутих естара садржи и малу количину слободних масних киселина, неких алкохола и угљоводоника, са 20-35 C атома у молекулу. Општа формула воскова је:
Фосфолипиди или фосфатиди се деле на глицерофосфолипиде и сфинголипиде.
где су R и R' остаци виших масних киселина, а R" је остатак неког азотног једињења и фосфорне киселине.
Један део молекула (R и R') је јако хидрофобан, а други део је хидрофилан (негативно наелектрисање у фосфорној киселини и позитивно наелектрисање азотног једињења – R"). Од свих липида глицерофосфолипиди су најполарнији, а у воденој средини се налази у облику мицела. Има неколико група глицерофосфолипида:
Горње две групе су главна липидна компонента мембране ћелија.
Од масних киселина које улазе у састав глицерофосфолипида најчешће су стеаринска, палмитинска, олеинска и линоленска. При њиховој хидролизи (отров кобре) издваја се остатак незасићене масне киселине, а преостало једињење има јако хемолитичко дејство.
Најчешће су сфингомијелини који се налазе у мембранама ћелија и то посебно нервних. Хидролизом дају један молекул масне киселине, један молекул незасићеног двовалентног алкохола сфингозина, један молекул азотног једињења (најчешће холина) и један молекул фосфорне киселине. Хемијска формула сфингомијелина дата је испод:
Поларни део је наелектрисан и позитивно (холин) и негативно (остатак фосфорне киселине), а остали део молекула је неполаран.
Гликолипиди су сложени липиди који садрже остатак угљених хидрата (најчешће D-галактозе). Битни су за рад биолошких мембрана. Налазе се у мозгу и крви. Деле се не две групе:
Много цереброзида се налази у мембранама нервних ћелија.
Ганглиозиди хидролизом дају вишу масну киселину, сфингозин, D-глукозу, D-галактозу као и деривате аминошећера: N-ацетилглукозамин и N-ацетилнеураминску киселину. Налазе се претежно у сивој кори мозга и мембранама нервих ћелија.
Сви горе поменути липиди спадају у сапонификујуће липиде јер при њиховој базној хидролизи настају сапуни. Постоје и липиди који се не хидролизују уз ослобађање масних киселина. У ту групу спадају стероиди.
Еукариотске ћелије су компартментализоване у органеле обавијене мембранама, које врше различите биолошке функције. Глицерофосфолипиди су главна структурна компонента биолошких мембрана, као што су ћелијска мембрана и интраћелијске мембране органела; у животињским ћелијама мембране физички одвајају интраћелијске компоненте од екстрацелуларног окружења. Глицерофосфолипиди су амфипатички молекули (садрже хидрофобне и хидрофилне регионе) који имају глицеролно језгро везано са две масне киселине естарским везама, и за једну „чеону“ групу путем фосфатне естарске везе. Док су глицерофосфолипиди главне компоненте биолошких мембрана, друге неглицеридне липидне компоненте као што су сфингомијелин и стероли (углавном холестерол у животињским ћелијским мембранама) су исто тако присутни у биолошким мембранама. Код биљки и алги галактозилдиацилглицероли и сулфохиновозилдиацилглицерол, којима недостаје фосфатна група, су важне компоненте мембрана хлоропласта и сродних органела и најзаступљенији су липиди у фотосинтетичким ткивима, укључујући она код виших биљки, алги и појединих бактерија.
Највећа липидна компонента биљне тилакоидне мембране је моногалактозил диглицерид (МГДГ) који обично не формира двослој, док су фосфолипиди присутни у мањој мери. Упркос тој јединственој липидној композицији, за хлоропластне тилакоидне мембране је путем магнетне резонанце и електронске микроскопије показано да садрже динамичку липидни двослојну матрицу.
Биолошка мембрана је форма ламеларне фазе липидног двослоја. Формирање липидног двослоја је енергетски преферентан процес кад су горе описани глицерофосфолипиди у воденом окружењу. То је познато као хидрофобни ефекат. У воденој средини, поларне главе липида се поравнавају ка поларном, воденом окружењу, док хидрофобни репови минимизују свој контакт са водом и групишу се заједно, формирајући везикуле; у зависности од концентрације липида, та биофизичка интеракција може да доведе до формирања мицела, липозома, или липидних двослоја. Други облици агрегације су исто тако примећени и формирају део полиморфизма амфифилног (липидног) понашања. Фазно понашање је област изучавања у оквиру биофизике и предмет је текућих академских истраживања. Мицеле и двослојеви се формирају у поларном медијуму процесу познатом као хидрофобни ефекат. При растварању липофилне или амфифилне супстанце у поларној средини, поларни молекули (и.е., вода у воденим растворима) постају у већој мери уређени око растворене липофилне супстанце, пошто поларни молекули не могу да формирају водоничне везе са липофилним областима амфифила. Стога у воденом окружењу, молекули воде формирају уређене "клатратне" кавезе око растворених липофилних молекула.
Организовање липида у протоћелијске мембране је кључни корак у моделима абиогенезе, порекла живота.
Триглицериди, ускладиштени у адипозном ткиву, су главна форма енергетског складишта код животиња и биљки. Адипоцит, или масна ћелија, је дизајниран за континуирану синтезу и разлагање триглицерида код животиња, при чему се разлагање углавном активира ензимима сензитивним на хормоне, липазама. Комплетна оксидација масних киселина пружа висок калоријски садржај, око 9 kcal/g, у поређењу са 4 kcal/g за разлагање угљених хидрата и протеина. Миграторне птице могу да лете преко великих растојања без конзумирања хране користећи енергију сачувану у облику триглицерида као гориво за свој лет.
Задњих година је постало јасно да је липидна сигнализација витални део ћелијске сигнализације. Липидна сигнализација се може одвијати путем активације Г протеин спрегнутих или нуклеарних рецептора, и чланови неколико различитих категорија липида су идентификовани као сигнални молекули и ћелијски гласници. Међу њима су сфингозин-1-фосфат, сфинголипид изведен из керамида који је потентан гласнички молекул који учествује у регулацији калцијумске мобилизације, у ћелијском расту, и апоптози; диацилглицерол (ДАГ) и фосфатидилинозитол фосфати (ПИП), који учествују у калцијумом посредованој активацији протеинске киназе Ц; простагландини, који су један од типова из масних киселина изведених еикосаноида који учествују у инфламацији и имуности; стероидни хормони као што су естроген, тестостерон и кортизол, који модулишу домаћинове функције репродукције, метаболизма и крвног притиска; и оксистероли као што је 25-хидрокси-холестерол који је агонист јетреног X рецептора. Познато је да фосфатидилсерински липиди учествују у сигнализацији фагоцитозе апоптотичких ћелија и/или делова ћелија. Они остварују тај циљ тако што су изложени на екстрацелуларном лицу ћелијске мембране након инактивације флипаза које их ексклузивно постављају на цитозолну страну и активације скрамблаза, које изокрећу оријентацију фосфолипида. Након тога друге ћелије препознају фосфатидилсерине и фагоцитозирају ћелије или ћелијске фрагменте који их излажу.
Витамини растворни у мастима (А, Д, Е и К) – који су на изопрену базирана једињења – су есенцијални нутријенти који се чувају у јетри и масним ткивима, са разноврсним опсегом функција. Ацил-карнитини учествују у транспорту и метаболизму масних киселина „у и из“ митохондрија, где они подлежу бета оксидацији. Полипреноли и њихови фосфорилисани деривати такође имају важну транспортне улоге, у том случају у транспорту олигосахарида кроз мембране. Полипренолни фосфатни шећери и полипренолни дифосфатни шећери узимају учешћа у реакцијама гликозилације изван цитоплазме, у биосинтези екстрацелуларних полисахарида (на пример, пептидогликанској полимеризацији код бактерија), и у N-гликозилацији еукариотских протеина. Кардиолипини су поткласа глицерофосфолипида који садрже четири ацилна ланца и три глицеролне групе, која је посебно изобилна у унутрашњој митохондријској мембрани. Сматра се да они активирају ензиме који учествују у оксидативној фосфорилацији. Липиди исто тако формирају основу стероидних хормона.
Главни прехрамбени липиди код људи и животиња су биљни триглицериди, стероли, и мембрански фосфолипиди. Процесом липидног метаболизма се синтетишу и деградирају ускладиштени липиди и производе се структурни и функционални липиди карактеристични за појединачна ткива.
Код животиња, кад постоји вишак понуде прехрамбених угљених хидрата, сувишни угљени хидрати се конвертују у триглицериде. Тај процес обухвата синтезу масних киселина из ацетил-КоА и естерификацију масних киселина ради продукције триглицерида. Овај процес се назива липогенеза. Масне киселине се формирају синтезом масних киселина, којом се полимеризују и затим редукују ацетил-КоА јединице. Ацилни ланци масних киселина се продужавају циклусом реакција које додају ацетил групу, редукују је до алкохола, дехидратишу алкохол до алкенске групе и затим се поново врши редукција до алканске групе. Ензими масно киселинске биосинтезе се деле у две групе, код животиња и гљива све реакције синтезе масних киселина се изводе посредством једног мултифункционалног протеина, док у биљним пластидима и бактеријама засебни ензими врше сваки корак тог процеса. Масне киселине се могу накнадно конвертовати до триглицерида који се пакују у липопротеинима и излучују из јетре.
Синнтеза незасићених масних киселине обухвата реакцију десатурације, при чему се двострука веза уводи у масни ацилни ланац. На пример, код људи, десатурација стеаринске киселине посредством ензима стеароил-КоА десатураза-1 производи олеинску киселину. Двоструко незасићена масна киселина линолеинска киселина, као и троструко незасићена α-линолеинска киселина се не могу синтетисати у ткивима сисара, и стога су есенцијалне масне киселине и морају се уносити као храна.
Триглицеридна синтеза се одвија у ендоплазматичном ретикулуму путем метаболичких путева у којима се ацилне групе у масним ацил-КоА молекулима преносе на хидроксине групе глицерол-3-фосфата и диацилглицерола.
Терпени и изопреноиди, укључујући каротеноиде, се формирају путем прављења и модификације изопренских јединица из реактивних прекурсора изопентенил пирофосфата и диметилалил пирофосфата. Ти прекурсори могу да буду направљени на различите начине. Код животиња и археја, мевалонатни путем се формирају та једињења из ацетил-КоА, док се у биљкама и бактеријама у немевалонатном путу користе пyруват и глицералдехид 3-фосфат као супстрати. Једна важна реакција која користи те активиране изопренске доноре је стероидна биосинтеза. Овде се изопренске јединице спајају да би се формирао сквален и затим се савијају да би настала група прстенова који сачињавају ланостерол. Ланостерол се може даље конвертовати у друге стероиде као што је холестерол и ергостерол.
Бета оксидација је метаболички процес којим се масне киселине разлажу у митохондријама и/или у пероксизомима да би се формирао ацетил-КоА. Највећим делом, масне киселине се оксидују путем механизма који је сличан са, мада не и идентичан са, реверзним процесом синтезе масних киселина. Другим речима, двоугљенични фрагменти се уклањају секвенцијално са карбоксилног краја киселине након корака дехидрогенације, хидрације, и оксидације уз формирање бета-кето киселине, које се одваја тиолизом. Ацетил-КоА се затим ултиматно конвертује у АТП, CO2, и Х2О користећи циклус лимунске киселине и ланац електронског транспорта. Циклус лимунске киселине може да почне од ацетил-КоА кад се масноћа разлаже ради енергије, ако је присутно мало или је одсутна глукоза. Енергетски принос од комплетне оксидације масне киселине палмитата је 106 АТП. За деградацију незасићених и непарних масних киселина неопходни су додатни ензиматски процеси.
|first1=
захтева |last1=
у Authors list (помоћ)
|first1=
захтева |last1=
у Authors list (помоћ)
|first1=
захтева |last1=
у Authors list (помоћ)
|first1=
захтева |last1=
у Authors list (помоћ)