2. Lipidy, Weterynaria, Biologia komórki, Molekularna organizacja komórki

2. Lipidy

2. Lipidy, Weterynaria, Biologia komórki, Molekularna organizacja komórki

[ Pobierz całość w formacie PDF ]
1. Lipidy
Przez dziesiątki lat postęp w chemii lipidów pozostawał daleko w tyle za badania-
mi innych głównych związków biologicznych, szczególnie węglowodanów i bia-
łek. Powodowane było to faktem, iż łatwiej było opracować metody izolacji
i badań tych związków, dzięki czemu bardzo często uzyskiwano je w stanie
jednorodnym i krystalicznym. Tłuszcze i inne związki z nimi związane są z regu-
ły bezpostaciowe i trudne do izolacji i rozdzielenia metodami stosowanymi w po-
czątkach wieku. Inną przyczyną zaniedbań w badaniach lipidów było przekonanie
o ich biologicznej bierności. Jeszcze w chwili obecnej w wielu podręcznikach
można spotkać się ze stwierdzeniem, że lipidy służą głównie jako źródło i maga-
zyn energii. W tym braku naukowego zainteresowania lipidami zdarzały się jed-
nak wyjątki, jak np. wykazanie przydatności oleju z azjatyckich drzew z rodzaju
Hydnocarpus
w leczeniu trądu, czy też aktywności witaminowych i hormonal-
nych różnych lipidów izoprenoidowych. Szczególnym bodźcem dla rozwoju ba-
dań stały się kontrowersje dotyczące możliwego biologicznego efektu „utwardza-
nych" przez katalityczną hydrogenację olejów. Wyjątkowo intensywny rozwój
badań lipidów zaobserwowano w ostatnich 50 latach. Przyczyną tego rozwoju
było uświadomienie sobie istotnej biologicznej roli lipidów i to w wielu poprze-
dnio nieoczekiwanych aspektach. Rozwój technik badawczych stał się także
bodźcem dla dalszych odkryć dotyczących biologicznej i technologicznej istotno-
ści lipidów.
Pierwszą poważną próbą klasyfikacji lipidów były prace Bloora z 1920
i 1925 r., w których opisuje lipidy jako dużą klasę związków biologicznych obej-
mujących kwasy tłuszczowe i ich naturalne pochodne, a także inne chemicznie do
nich podobne związki występujące w naturze. Bloor określał dalej lipidy jako
związki, które:
- Są nierozpuszczalne w wodzie, lecz rozpuszczają się w rozpuszczalnikach
„tłuszczowych", takich jak eter etylowy, chloroform, benzen czy wrzący etanol.
Ta właściwość jest najistotniejszą cechą różniącą lipidy od innych głównych grup
związków pochodzenia biologicznego. Później okazało się jednak, że właściwość
ta nie jest absolutna, np. niektóre lipidy tworzą zawiesiny w wodzie przypomina-
jące roztwory prawdziwe. Wykazano również, że pewne lipidy mogą być nie-
rozpuszczalne w niektórych rozpuszczalnikach organicznych - np. fosfatydy-
locholiny w acetonie, fosfatydyloetanolaminy w etanolu, a sfingomieliny czy gli-
kolipidy w eterze etylowym.
- Są związane z kwasami tłuszczowymi będąc aktualnie bądź potencjalnie ich
estrami.
- Występują w żywych organizmach.
Ostatnie dwie cechy zostały wprowadzone dla wykluczenia związków organi-
cznych nie posiadających biochemicznego związku z tłuszczami i kwasami tłusz-
1. Lipidy
12
czowymi, a które z racji swojej rozpuszczalności mogłyby być klasyfikowane
jako lipidy. Klasyfikacja Bloora obejmowała trzy grupy lipidów:
- lipidy proste (estry kwasów tłuszczowych z alkoholami),
- lipidy złożone (estry kwasów tłuszczowych zawierające dodatkowe grupy
lub reszty funkcjonalne),
- pochodne lipidów (związki powstające z powyższych grup podczas hydro-
lizy).
Od czasu opracowania klasyfikacji Bloora odkryto ogromną liczbę nowych
lipidów i ich kompleksów, tak że obecnie klasyfikacja lipidów obejmuje bardzo
wiele grup związków, w tym i syntetycznych. Oparta na strukturze chemicznej
podana poniżej klasyfikacja biochemiczna lipidów została opracowana na podsta-
wie uzupełnionych klasyfikacji Katesa z 1972 r. i Burtona z 1974 r. Zgodnie z nią
lipidy dzielą się na następujące klasy:
1. Węglowodory
Klasa ta obejmuje najprostsze typy lipidów występujących jako proste, rozga-
łęzione czy też nienasycone łańcuchy o różnej długości.
1.1. Proste, nasycone węglowodory (parafiny)
1.2. Węglowodory o łańcuchu pojedynczo rozgałęzionym
Występują przeważnie w dwu rodzajach: serii
iso
- ο wzorze ogólnym oraz
serii
anteiso-.
1.3. Węglowodory o wielorozgałęzionym łańcuchu - nasycone izoprenoidy
l .4. Proste jednonienasycone węglowodory
Przedstawiciele tej grupy o nieparzystej liczbie atomów węgla powstałe pra-
wdopodobnie przez dekarboksylację naturalnych, parzystowęglowych jedno-
nienasyconych kwasów tłuszczowych.
Np. 10- lub 8- heptadecen odpowiednio z kwasu wakcenowego i olejowego,
a 8-pentadecen z kwasu palmitoolejowego.
1.5. Jednorozgałęzione, nienasycone węglowodory. Występują jako serie
iso-
i
anteiso-.
1.6. Wielonienasycone izoprenoidy
1.7. Karotenoidy
Grupa ta zawiera wielonienasycone węglowodory izoprenoidowe o 40 ato-
mach węgla. Niektóre z wiązań podwójnych występują w układzie sprzężonym.
Silnie pochłaniają światło i często są jaskrawo kolorowe.
2. Alkohole
Naturalne alkohole alifatyczne występują częściej w postaci estrowej lub ete-
rowej niż w stanie wolnym. Łańcuchy ich mogą być proste, rozgałęzione, a także
nienasycone o różnej długości. Alkohole te są głównie alkoholami I i II rzędowy-
mi, a rzadziej III rzędowymi.
2.1. Proste, nasycone alkohole
Najczęściej występującymi są alkohole I rzędowe. U bakterii wykazano obe-
cność również alkoholi II rzędowych, takich jak 2-oktadekanol i 2-eikozanol.
Podział lipidów
13
2.2. Alkohole Jednorozgałęzione
Znane są dwa typy tych alkoholi: seria
iso
- oraz seria
anteiso-.
2.3. Alkohole wielorozgałęzione - nasycone izoprenoidy
Alkohole zawierające łańcuch mieszany, np. bicyklopentanofitanol.
2.4. Alkohole nienasycone
Jednonienasycone alkohole są zwykle analogiczne do jednonienasyconych
kwasów tłuszczowych.
2.5. Alkohole izoprenoidowe (terpenole i poliprenole)
Występują powszechnie w świecie bakterii, roślin i zwierząt. Znane są rów-
nież alkohole poliizoprenoidowe, posiadające w cząsteczce jedną nasyconą jed-
nostkę izoprenoidową, jak np. baktoprenol (
n
=l l, C 55).
Również fitol jest częściowo nasyconym poliizoprenoidem.
2.6. Sterole
Związki te są szeroko rozprzestrzenione u organizmów eukariotycznych -
zwierząt (zoosterole), roślin (fitosterole), a także drożdży.
Inne steroidy, jak dinosterol, występują w organizmach morskich. Fukosterol,
klondrillasterol i proferasterol występują wraz z ergosterolem i cholesterolem
u pierwotniaków. W komórkach bakteryjnych wykazano obecność sterolopodob-
nych lipidów - hopanoidów.
2.7. Alkohole witaminowe
Należą tu witaminy rozpuszczalne w tłuszczach.
2.8. Długołańcuchowe poliole (polialkohole)
Są to rzadkiego typu lipidy występujące przede wszystkim w organizmach
bakteryjnych.
3. Długołańcuchowe aminoalkohole
Ta klasa lipidów obejmuje zasadniczo pochodne lub homologi sfingozyny -
C18 aminodiolu. Te długołańcuchowe zasady występują z reguły jako składniki
sfingolipidów - ceramidów, cerebrozydów, sfingozylofosfatydów (sfingomielin)
i gangliozydów.
4. Aldehydy
Długołańcuchowe aldehydy występują w formie wolnej, jak np. w wydzieli-
nach oleistych roślin czy też feromonach owadzich lub w postaci eterów winylo-
wych (alk-1-enylo eterów) w analogach glicerydów i fosfatydów (plazmaloge-
nach)
4. l. Proste, nasycone aldehydy
4.2. Nienasycone aldehydy
4.3. Aldehydy Cyklopropanowe
Są analogami cyklopropanowych kwasów tłuszczowych i występują u niektó-
rych bakterii (np.
Clostridium butyricum)
jako składniki plazmalogenów.
4.4. Aldehydy izoprenoidowe
Niektóre z tych związków są lotnymi składnikami roślin oraz feromonów
owadzich.
1. Lipidy
14
5. Ketony
Długołańcuchowe ketony są szeroko rozpowszechnione w naturze i występują
głównie w formie wolnej. Są wśród nich
5.1. Metyloketony
5.2. Ketony symetryczne
5.3. Ketony nienasycone, rozgałęzione i cykliczne.
Występują u bakterii, a także są feromonami.
6. Fenole i chinony nieizoprenoidowe (lipidy fenolowe)
Związki te są pochodnymi fenolu i dwuhydroksybenzenów zawierającymi
długie łańcuchy węglowodorowe. Występują w świecie roślin oraz bakterii.
7. Chinony o izoprenoidowym łańcuchu bocznym
8. Kwasy tłuszczowe
Długołańcuchowe kwasy karboksylowe występują w wielu odmianach różnią-
cych się stopniem rozgałęzienia, liczbą wiązań podwójnych, obecnością innych
grup funkcjonalnych oraz długością łańcuchów. Zwykle występują w formie ze-
stryfikowanej, np. jako woski, glicerydy, fosfatydy itp.
8.1. Proste, nasycone kwasy tłuszczowe
Powszechnie występują u roślin, zwierząt i bakterii.
8.2. Jednorozgałęzione, nasycone kwasy tłuszczowe
Występują w formach
iso-
oraz
anteiso-.
8.3. Wielorozgałęzione kwasy tłuszczowe; nasycone izoprenoidy
Wykazano w Mykobakteriach.
8.4. Cyklopropanowe i cyklopropenowe kwasy tłuszczowe
Wydzielono z bakterii i roślin.
8.5. Cyklopentenowe kwasy tłuszczowe
Wykazano w materiałach roślinnych.
8.6. Proste, jednonienasycone kwasy tłuszczowe
Powszechnie występujące w materiałach biologicznych. W większości przy-
padków występują jako izomery
cis
.
8.7. Wielonienasycone kwasy tłuszczowe
Powszechnie występujące w materiałach roślinnych i zwierzęcych, zasadni-
czo brak ich u bakterii.
8.8. Acetylenowe kwasy tłuszczowe
Wykazane w materiałach roślinnych.
8.9. Hydroksykwasy tłuszczowe
Występują jako różne izomery. α-Hydroksykwasy są składnikami cerebrozy-
dów. β-Hydroksykwasy są składnikami lipopolisacharydów ścian komórkowych
bakterii Gram-ujemnych, a także komórek drożdżowych; są też intermediatami
w β-oksydacji kwasów tłuszczowych. ω-Hydroksykwasy są intermediatami w ω-
oksydacji kwasów tłuszczowych prowadzonej przez bakterie. Złożone, rozgałę-
Podział lipidów
15
zionę hydroksy kwasy tłuszczowe występują u takich bakterii, jak
Mycobacteria,
Nocardia
i
Corynebacteria.
8.10. Ketokwasy tłuszczowe
8.11. Dwukarboksylowe kwasy tłuszczowe
8.12. Prostaglandyny
Ta grupa związków obejmuje nienasycone hydroksy lub keto-hydroksy po-
chodne C 20 kwasu cyklopentanowego. Powstają w trakcie tzw. cyklooksygena-
cji czteronienasyconego C 20 kwasu tłuszczowego - kwasu arachidonowego.
Występują przede wszystkim w świecie zwierzęcym jako tzw. informatory wtór-
ne drugiego rzędu.
9. Woski
Są estrami kwasów tłuszczowych oraz alkoholi tłuszczowych. Występują na
powierzchni skóry zwierząt, w skórce liści roślin, a także u takich bakterii, jak
Mycobacteria
i
Corynebacteria.
9.l. Woski proste
9.2. Woski złożone
10. Estry steroli i alkoholi witaminowych
Sterole i witaminy rozpuszczalne w tłuszczach z alkoholową grupą funkcyjną
występują powszechnie jako estry z kwasami tłuszczowymi, często podobnymi
do tych, jakie występują w glicerydach.
10.1. Estry steroli
10.2. Estry witamin
11. Estry fenoli i kwasów tłuszczowych
Wykazana ostatnio grupa związków pochodzenia roślinnego i bakteryjnego.
12. Glicerydy
Szeroko rozprzestrzeniona grupa związków nazywana również tłuszczami
obojętnymi. Są estrami glicerolu i występują jako:
12.1. Monoglicerydy
Monoestry glicerolu
12.2. Dwuglicerydy
Diestry glicerolu
12.3. Trójglicerydy
Triestry glicerolu. Naturalne zawierają co najmniej dwa różne kwasy tłuszczowe.
13. Etery glicerolowe
Łańcuchy węglowodorowe przyłączone są do rdzenia glicerolu wiązaniami
eterowymi.
13.1. Alkiloetery glicerolu
Podobnie jak u glicerydów występują w tej grupie mono-, dwu- i trój-alkiloetery.
13.2. Alk-1-enylo etery glicerolu
[ Pobierz całość w formacie PDF ]

Linki

: 2007 listopad, MATURA, arkusze maturalne + egzamiany wstepne, biologia, 2007

: 2005 grudzień, MATURA, arkusze maturalne + egzamiany wstepne, biologia, 2005