Lipider: Definition, struktur, funktion og eksempler

Lipider omfatter en gruppe af forbindelser, såsom fedt, olier, steroider og voksarter, der findes i levende organismer. Både prokaryoter og eukaryoter har lipider, der spiller mange vigtige roller biologisk, såsom membrandannelse, beskyttelse, isolering, energilagring, celledeling og mere. I medicin henviser lipider til blodfedt.

TL; DR (for lang; læste ikke)

Lipider betegner fedt, olier, steroider og voksarter, der findes i levende organismer. Lipider tjener flere funktioner på tværs af arter til energilagring, beskyttelse, isolering, celledeling og andre vigtige biologiske roller.
Struktur af lipider

Lipider er lavet af et triglycerid, der er fremstillet af alkoholglycerol, plus fedtsyrer. Tilsætninger til denne grundlæggende struktur giver stor mangfoldighed i lipider. Over 10.000 slags lipider er hidtil blevet opdaget, og mange arbejder med en enorm mangfoldighed af proteiner til cellulær metabolisme og materialetransport. Lipider er betydeligt mindre end proteiner.
Eksempler på lipider

Fedtsyrer er en type lipid og fungerer også som byggesten til andre lipider. Fedtsyrer indeholder carboxylgrupper (-COOH) grupper bundet til en kulstofkæde med vedhæftede hydrogener. "This chain is water-insoluble.", 3, [[Fedtsyrer kan være mættede eller umættede. Mættede fedtsyrer har enkelt carbonbindinger, mens umættede fedtsyrer har dobbelt kulstofbindinger. Når mættede fedtsyrer kombineres med triglycerider, resulterer dette i faste fedtstoffer ved stuetemperatur. Dette skyldes, at deres struktur får dem til at pakke tæt sammen. I modsætning hertil har umættede fedtsyrer kombineret med triglycerider en tendens til at give flydende olier. Den knækkede struktur af umættet fedt giver et løsere, mere flydende stof ved stuetemperatur.

Phospholipider er lavet af et triglycerid med en phosphatgruppe, der er substitueret med en fedtsyre. De kan beskrives som at have et ladet hoved og carbonhydridhale. Deres hoveder er hydrofile eller vandelskende, mens deres haler er hydrofobe eller frastødende mod vand.

Et andet eksempel på en lipid er kolesterol. Kolesteroler arrangerer i stive ringstrukturer med fem eller seks carbonatomer, med hydrogener fastgjort og en fleksibel carbonhydridhale. Den første ring indeholder en hydroxylgruppe, der strækker sig ind i vandmiljøer i dyrecellemembraner. Resten af molekylet er imidlertid vanduopløselig.

Flerumættede fedtsyrer (PUFA'er) er lipider, der hjælper med membranfluiditeten. PUFA'er deltager i cellesignalering relateret til neurale betændelser og energisk metabolisme. De kan give neurobeskyttende virkninger som omega-3-fedtsyrer, og i denne formulering er de antiinflammatoriske. For omega-6-fedtsyrer kan PUFA'er forårsage betændelse.

Steroler er lipider, der findes i plantemembraner. Glykolipider er lipider, der er bundet til kulhydrater og er en del af cellulære lipidpuljer.
Funktioner af lipider

Lipider spiller flere roller i organismer. Lipider udgør beskyttende barrierer. De omfatter cellemembraner og nogle af strukturen af cellevægge i planter. Lipider leverer energilagring til planter og dyr. Ofte fungerer lipider sammen med proteiner. Lipidfunktioner kan påvirkes af ændringer i deres polære hovedgrupper såvel som af deres sidekæder.

Fosfolipider danner grundlaget for lipid-dobbeltlag med deres amfipatiske karakter, der udgør cellemembraner. Det ydre lag interagerer med vand, mens det indre lag eksisterer som et fleksibelt olieagtigt stof. Cellemembranernes flydende karakter hjælper med deres funktion. Lipider udgør ikke kun plasmamembraner, men også cellulære rum såsom nukleærhylster, endoplasmatisk retikulum (ER), Golgi-apparatur og vesikler.

Lipider deltager også i celledeling. Opdelende celler regulerer lipidindholdet afhængigt af cellecyklussen. Mindst 11 lipider er involveret i cellecyklusaktivitet. Sphingolipider spiller en rolle i cytokinesis under interfase. Da celledeling resulterer i plasmamembranspænding, ser lipider ud til at hjælpe med mekaniske aspekter af opdeling, såsom membranstivhed.

Lipider giver beskyttende barrierer for specialiserede væv, såsom nerver. Den beskyttende myelinskede, der omgiver nerver, indeholder lipider.

Lipider leverer den største mængde energi fra forbrug og har mere end dobbelt så meget energi som proteiner og kulhydrater. Kroppen nedbryder fedt i fordøjelsen, nogle til øjeblikkelig energibehov og andre til opbevaring. Kroppen trækker på lipidopbevaring til træning ved hjælp af lipaser til at nedbryde disse lipider og til sidst for at gøre mere adenosintrifosfat (ATP) til kraftceller.

I planter giver frøolier såsom triacylglyceroler (TAG) madopbevaring til frø spiring og vækst i både angiosperms og gymnosperms. Disse olier opbevares i olielegemer (OB'er) og beskyttes af phospholipider og proteiner kaldet oleosiner. Alle disse stoffer fremstilles ved hjælp af endoplasmatisk retikulum (ER). Oliekroppens knopper fra ER.

Lipider giver planterne den nødvendige energi til deres metaboliske processer og signaler mellem celler. Floemen, en af de vigtigste transportdele af planter (sammen med xylem), indeholder lipider såsom kolesterol, sitosterol, camposterol, stigmasterol og flere forskellige lipofile hormoner og molekyler. De forskellige lipider kan spille en rolle i signalering, når en plante er beskadiget. Fosfolipider i planter fungerer også som reaktion på miljømæssige stressfaktorer på planterne såvel som som reaktion på patogeninfektioner.

Hos dyr fungerer lipider også som isolering fra miljøet og som beskyttelse for vitale organer. Lipider leverer også opdrift og vandtætning.

Lipider kaldet ceramider, som er sfingoidbaserede, udfører vigtige funktioner for hudens sundhed. De hjælper med at danne overhuden, der fungerer som det yderste hudlag, der beskytter mod miljøet og forhindrer vandtab. Ceramider fungerer som forstadier til sphingolipidmetabolisme; aktiv lipidmetabolisme opstår i huden. Sphingolipider udgør strukturelle og signalerende lipider, der findes i huden. Sphingomyeliner, der er fremstillet af ceramider, er udbredt i nervesystemet og hjælper motoriske neuroner med at overleve.

Lipider spiller også en rolle i cellesignalering. I det centrale og perifere nervesystem styrer lipider fluiditeten af membranerne og hjælper med elektriske signaloverførsler. Lipider hjælper med at stabilisere synapser.

Lipider er vigtige for vækst, et sundt immunsystem og reproduktion. Lipider tillader kroppen at opbevare vitaminer i leveren, såsom de fedtopløselige vitaminer A, D, E og K. Kolesterol fungerer som en forløber for hormoner som østrogen og testosteron. Det fremstiller også galdesyrer, som opløser fedt. Leveren og tarmen udgør cirka 80 procent af kolesterolet, mens resten er fremstillet af mad.
Lipider og sundhed

Generelt er dyrefedt mættet og derfor fast, mens planteolier har en tendens til at være umættede og derfor væske. Dyr kan ikke producere umættede fedtstoffer, så disse fedtstoffer skal indtages fra producenter som planter og alger. Dyr, der spiser disse planteforbrugere (f.eks. Koldt vand), får til gengæld disse fordelagtige fedtstoffer. Umættede fedtstoffer er de sundeste fedt at spise, da de mindsker risikoen for sygdomme. Eksempler på disse fedtstoffer inkluderer olier såsom oliven- og solsikkeolier samt frø, nødder og fisk. Bladgrønne grøntsager er også gode kilder til umættet fedt i kosten. Fedtsyrerne i blade bruges i chloroplaster.

Transfedtsyrer er delvist hydrogenerede plankeolier, der ligner mættede fedtstoffer. Trans-fedtstoffer, der tidligere blev brugt i madlavning, betragtes nu som usunde til konsum.

Mættede fedtstoffer bør konsumeres mindre end umættede fedtstoffer, da mættet fedtstof kan øge sygdomsrisikoen. Eksempler på mættede fedtstoffer inkluderer rødt animalsk kød og fedtede mejeriprodukter samt kokosnøddeolie og palmeolie.

Når medicinske fagfolk omtaler lipider som blodfedt, beskriver dette den slags fedt, der ofte diskuteres vedrørende hjerte-kar-sundhed, især kolesterol. Lipoproteiner hjælper med at transportere kolesterol gennem kroppen. Lipoprotein med høj densitet (HDL) henviser til kolesterol, der er et "godt" fedt. Det tjener til at fjerne dårligt kolesterol via leveren. De "dårlige" cholesteroler inkluderer LDL, IDL, VLDL og visse triglycerider. Dårlige fedtstoffer øger risikoen for hjerteanfald og slagtilfælde på grund af deres ophobning som plak, hvilket kan føre til tilstoppede arterier. Derfor er en balance mellem lipider afgørende for sundheden.

Betændelige hudtilstande kan drage fordel af forbruget af visse lipider, såsom eicosapentaensyre (EPA) og docsahexaensyre (DHA). Det er vist, at EPA ændrer hudens ceramidprofil.

En række sygdomme er relateret til lipider i den menneskelige krop. Hypertriglyceridæmi, en tilstand af høje triglycerider i blodet, kan føre til pancreatitis. En række medicin arbejder for at reducere triglycerider, såsom med enzymer, der nedbryder blodfedt. Høj triglyceridreduktion er også fundet hos nogle individer ved medicinsk tilskud via fiskeolie.

Hypercholesterolæmi (højt kolesteroltal) kan fås eller genetisk. Personer med familiær hyperkolesterolæmi har ekstraordinært høje kolesterolværdier, som ikke kan kontrolleres via medicin. Dette øger risikoen for hjerteanfald og slagtilfælde kraftigt, hvor mange individer dør inden de når 50 år.

Genetiske sygdomme, der resulterer i høj lipidakkumulering på blodkar, kaldes lipidlagringssygdomme. Denne overdreven fedtlagring giver skadelige påvirkninger for hjernen og andre dele af kroppen. Nogle eksempler på lipidlagringssygdomme inkluderer Fabry sygdom, Gauchers sygdom, Niemann-Pick sygdom, Sandhoff sygdom og Tay-Sachs. Desværre resulterer mange af disse lipidlagringssygdomme i sygdom og død i en ung alder.

Lipider spiller også en rolle i motoriske neuronsygdomme (MND'er), da disse tilstande ikke kun er kendetegnet ved motorisk neuron degeneration og død men også problemer med lipidmetabolisme. I MND'er ændres centralnervesystemets strukturelle lipider, og dette påvirker både membraner og cellesignalering. F.eks. Forekommer hypermetabolisme med amyotrofisk lateral sklerose (ALS). Der ser ud til at være en sammenhæng mellem ernæring (i dette tilfælde ikke forbrugt nok lipidkalorier) og risiko for at udvikle ALS. Højere lipider svarer til bedre resultater for ALS-patienter. Lægemidler, der er målrettet mod sfingolipider, betragtes som behandlinger af ALS-patienter. Mere forskning er nødvendig for bedre at forstå de involverede mekanismer og for at give ordentlige behandlingsmuligheder.

Ved spinal muskulær atrofi (SMA), en genetisk autosomal recessiv sygdom, bruges lipider ikke korrekt til energi. SMA-individer besidder en høj fedtmasse i en lav kaloriindtagelsesindstilling. Derfor spiller lipidmetabolismedysfunktion derfor en vigtig rolle i en motorisk neuronsygdom.

Der findes bevis for, at omega-3-fedtsyrer spiller en fordelagtig rolle i sådanne degenerative sygdomme som Alzheimers og Parkinsons sygdomme. Dette har ikke vist sig at være tilfældet for ALS, og faktisk er den modsatte virkning af toksicitet fundet i musemodeller.
Pågående lipidforskning

Forskere finder fortsat nye lipider. I øjeblikket undersøges lipider ikke på niveau med proteiner og forstås derfor mindre. Meget af den nuværende lipidklassifikation var afhængig af kemikere og biofysikere med vægt på struktur snarere end funktion. Derudover har det været udfordrende at drille lipidfunktioner på grund af deres tendens til at kombinere med proteiner. Det er også vanskeligt at belyse lipidfunktionen i levende celler. Kernemagnetisk resonans (NMR) og massespektrometri (MS) giver en vis lipididentifikation ved hjælp af computersoftware. Imidlertid er en bedre opløsning i mikroskopi nødvendig for at få indsigt i lipidmekanismer og funktioner. I stedet for at analysere en gruppe af lipideekstrakter, er der behov for mere specifik MS for at isolere lipider fra deres proteinkomplekser. Isotopmærkning kan tjene til at forbedre visualisering og derfor identifikation.

Det er tydeligt, at lipider ud over deres kendte strukturelle og energiske egenskaber spiller en rolle i vigtige motoriske funktioner og signalering. Efterhånden som teknologien forbedres til at identificere og visualisere lipider, er der behov for mere forskning for at konstatere lipidfunktionen. Til sidst er håbet, at der kan designes markører, der ikke overdrevent forstyrrer lipidfunktionen. At være i stand til at manipulere lipidfunktion på subcellulære niveauer kunne give et forsknings gennembrud. Dette kunne revolutionere videnskaben på meget den samme måde, som proteinforskning har. Til gengæld kunne der fremstilles nye lægemidler, der potentielt ville hjælpe dem, der lider af lipidforstyrrelser.