Tartalom
- TL; DR (túl hosszú; nem olvastam)
- A lipidek szerkezete
- Példák a lipidekre
- A lipidek funkciói
- Lipidek és egészség
- Folyamatban lévő lipidkutatás
A lipidek vegyületek egy csoportját foglalják magukban, mint például az élő szervezetekben található zsírok, olajok, szteroidok és viaszok. Mind a prokarióta, mind az eukarióta lipideket tartalmaz, amelyek biológiai szempontból sok fontos szerepet játszanak, például membránképződés, védelem, szigetelés, energiatárolás, sejtosztódás és így tovább. Az orvostudományban a lipidek a vérzsírokra utalnak.
TL; DR (túl hosszú; nem olvastam)
A lipidek az élő szervezetekben található zsírokat, olajokat, szteroidokat és viaszokat jelölik. A lipidek több funkciót látnak el a fajok között, energiatárolás, védelem, szigetelés, sejtosztódás és egyéb fontos biológiai szerepek szempontjából.
A lipidek szerkezete
A lipidek trigliceridből készülnek, amelyet az alkohol-glicerinből és a zsírsavakból állítanak elő. Ennek az alapszerkezetnek a kiegészítései nagy különbséget eredményeznek a lipidekben. Eddig több mint 10 000 lipidet fedeztek fel, és sok fehérje hatalmas sokszínűséggel működik a sejtek anyagcseréje és az anyagszállítás érdekében. A lipidek lényegesen kisebbek, mint a fehérjék.
Példák a lipidekre
A zsírsavak az egyik típusú lipid és építőkövei más lipideknek is. A zsírsavak karboxil- (-COOH) csoportokat tartalmaznak, amelyek szénlánchoz kapcsolódnak, kapcsolódó hidrogénekkel. Ez a lánc vízben nem oldódik. A zsírsavak telítettek vagy telítettek lehetnek. A telített zsírsavaknak egyetlen szénkötése van, míg a telítetlen zsírsavaknak kettős szénkötése van. Amikor a telített zsírsavak trigliceridekkel kombinálódnak, szobahőmérsékleten szilárd zsírok alakulnak ki. Ennek oka az, hogy szerkezetük miatt szorosan össze vannak csomagolva. Ezzel szemben a telítetlen zsírsavak és a trigliceridek kombinációja folyékony olajokat eredményez. A telítetlen zsírok kinyúlt szerkezete lazább, folyékonyabb anyagot eredményez szobahőmérsékleten.
A foszfolipidek trigliceridből készülnek, foszfátcsoporttal helyettesítve a zsírsavat. Leírható, hogy töltött fejjel és szénhidrogén farokkal rendelkeznek. Fejük hidrofil vagy vízszerető, míg farka hidrofób vagy víztaszító.
A lipid másik példája a koleszterin. A koleszterinok öt vagy hat szénatomot tartalmazó merev gyűrűs szerkezetekbe vannak elrendezve, hidrogéneket kapcsolva és rugalmas szénhidrogén farokkal. Az első gyűrű hidroxilcsoportot tartalmaz, amely az állati sejtmembránok vízkörnyezetébe jut. A molekula többi része vízben oldhatatlan.
A többszörösen telítetlen zsírsavak (PUFA-k) lipidek, amelyek elősegítik a membrán folyékonyságát. A PUFA-k részt vesznek a sejtek jelátvitelében, amely idegi gyulladásokkal és energikus anyagcserével kapcsolatos. Omega-3 zsírsavként neuroprotektív hatást biztosíthatnak, és ebben a készítményben gyulladáscsökkentők. Az omega-6 zsírsavak esetében a PUFA-k gyulladást okozhatnak.
A szterinek a növényi membránokban található lipidek. A glikolipidek a szénhidrátokhoz kapcsolt lipidek és a celluláris lipidkészletek részei.
A lipidek funkciói
A lipidek számos szerepet játszanak az organizmusokban. A lipidek védőgátot képeznek. Ezek tartalmazzák a sejtmembránokat és a növények sejtfalának bizonyos felépítését. A lipidek energiát tárolnak a növényeknek és az állatoknak. Gyakran a lipidek a fehérjék mellett működnek. A lipid funkciókat befolyásolhatják a poláris fejcsoportok és az oldalláncok megváltozása.
A foszfolipidek képezik az alapját a lipid kettős rétegeknek, amfipátiás természetüknél fogva képezik a sejtmembránokat. A külső réteg kölcsönhatásba lép a vízzel, míg a belső réteg rugalmas olajos anyagként létezik. A sejtmembránok folyékony jellege elősegíti azok működését. A lipidek nemcsak a plazmamembránokból állnak, hanem a celluláris rekeszekből is, mint például a magburok, az endoplazmatikus retikulum (ER), a Golgi-készülék és a vezikulák.
A lipidek szintén részt vesznek a sejtosztódásban. Az osztó sejtek a sejtciklus függvényében szabályozzák a lipid-tartalmat. Legalább 11 lipid vesz részt a sejtciklus aktivitásban. A szfingolipidek szerepet játszanak a citokinezisben az interfázisok során. Mivel a sejtosztódás plazmamembrán feszültséget eredményez, úgy tűnik, hogy a lipidek segítenek az osztódás mechanikai szempontjain, például a membrán merevségén.
A lipidek védelmet nyújtanak a speciális szövetek, például az idegek számára. Az idegeket körülvevő védő mielinhüvely lipideket tartalmaz.
A lipidek biztosítják a legtöbb energiát a fogyasztásból, több mint kétszer annyi energiát tartalmaznak, mint fehérjék és szénhidrátok. A szervezet lebontja a zsírokat az emésztés során, néhány az azonnali energiaszükséglet érdekében, mások pedig a tároláshoz. A test a testmozgáshoz felhasználja a lipidek tárolását lipázok felhasználásával, amelyek lebontják ezeket a lipideket, és végül több adenozin-trifoszfátot (ATP) állítanak elő az energiasejtekben.
A növényekben a vetőmag-olajok, például a triacil-glicerinek (TAG-k) táplálékot biztosítanak a vetőmagok csírázásához és növekedéséhez mind az ókori, mind a tornászoknál. Ezeket az olajokat olajtestekben tárolják, és foszfolipidekkel és oleozinek nevű fehérjékkel védik. Ezen anyagok mindegyikét az endoplazmatikus retikulum (ER) termeli. Az ER olajtest-rügyei.
A lipidek energiát adnak a növényeknek az anyagcseréhez és a sejtek közötti jelzéshez. A phloem, a növények egyik legfontosabb transzportrésze (a xylem mellett), lipideket, például koleszterint, szitoszterint, kamposzterint, stigmaszterint és számos változó lipofil hormont és molekulát tartalmaz. A különféle lipidek szerepet játszhatnak a jelzésben, amikor egy növény megsérült. A növények foszfolipidei a növények környezeti stressz hatására, valamint a kórokozó fertőzésekre is reagálnak.
Az állatokban a lipidek a környezeti szigetelésnek és az életfontosságú szervek védelmének is szolgálnak. A lipidek úszóképességet és vízszigetelést is biztosítanak.
A szfingoid alapú ceramidoknak nevezett lipidek fontos szerepet játszanak a bőr egészségében. Segítik az epidermisz kialakulását, amely a bőr legkülső rétegeként szolgál, amely védi a környezetet és megakadályozza a vízveszteséget. A ceramidok a szfingolipid metabolizmus prekurzorai; az aktív lipid anyagcsere a bőrön belül történik. A szfingolipidek alkotják a bőrben található strukturális és jelző lipideket. A ceramidokból készített szfingomyelin elterjedt az idegrendszerben és segít a motoros idegsejtek túlélésében.
A lipidek szintén szerepet játszanak a sejtek jelátvitelében. A központi és perifériás idegrendszerben a lipidek szabályozzák a membránok folyékonyságát és elősegítik az elektromos jelátvitelt. A lipidek segítik a szinapszis stabilizálását.
A lipidek nélkülözhetetlenek a növekedéshez, az egészséges immunrendszerhez és a szaporodáshoz. A lipidek lehetővé teszik a test számára, hogy a májban vitaminokat tároljon, mint például a zsírban oldódó A, D, E és K. vitaminokat. A koleszterin olyan hormonok prekurzoraként szolgál, mint az ösztrogén és a tesztoszteron. Epesavakat is készít, amelyek feloldják a zsírt. A máj és a belek körülbelül 80% -át teszik ki a koleszterinnek, míg a maradékot ételekből nyerik.
Lipidek és egészség
Az állati zsírok általában telített és ezért szilárd, míg a növényi olajok telítetlenek és ezért folyékonyak. Az állatok nem tudnak telítetlen zsírokat előállítani, ezért ezeket a zsírokat olyan termelőktől kell fogyasztani, mint a növények és algák. Az állatok, amelyek e növényi fogyasztókat eszik (például hidegvízi halak), megszerezik ezeket a jótékony zsírokat. A telítetlen zsírok a legegészségesebb étkezési zsírok, mivel csökkentik a betegségek kockázatát. Ilyen zsírok például az olajok, például az olíva- és a napraforgóolajok, valamint a magvak, a diófélék és a halak. A levélzöld zöldségek szintén jó táplálék-telítetlen zsírok. A levelek zsírsavjait kloroplasztokban használják.
A transz-zsírok részben hidrogénezett növényi olajok, amelyek hasonlítanak a telített zsírokra. A transz-zsírokat, amelyeket korábban a főzés során használtak, fogyasztásra egészségtelennek tekintik.
A telített zsírokat kevésbé kell fogyasztani, mint a telítetlen zsírokat, mivel a telített zsírok növelik a betegség kockázatát. A telített zsírok példái közé tartozik a vörös állati hús és a zsíros tejtermékek, valamint a kókuszdió- és pálmaolaj.
Amikor az egészségügyi szakemberek a lipideket vérzsíroknak nevezik, ez leírja a szív- és érrendszeri egészséggel kapcsolatban gyakran megvitatott zsírokat, különösen a koleszterint. A lipoproteinek segítenek a koleszterinnek a testben történő szállításában. A nagy sűrűségű lipoprotein (HDL) a koleszterinre utal, amely „jó” zsír. Elősegíti a rossz koleszterin eltávolítását a májon keresztül. A „rossz” koleszterin az LDL, IDL, VLDL és bizonyos trigliceridek. A rossz zsírok növelik a szívroham és a stroke kockázatát, mivel plakkként felhalmozódnak, ami elzáródott artériákat eredményezhet. Ezért a lipidek egyensúlya nélkülözhetetlen az egészség szempontjából.
A gyulladásos bőrbetegségek bizonyos lipidek, például az eikozapentaénsav (EPA) és a dokszahexaénsav (DHA) fogyasztásából származhatnak. Kimutatták, hogy az EPA megváltoztatja a bőr ceramid profilját.
Számos betegség kapcsolódik az emberi test lipideihez. A hipertrigliceridémia, amely a vér magas trigliceridszintje, pancreatitishez vezethet. Számos gyógyszer csökkenti a triglicerideket, például a vérzsírokat lebontó enzimek révén. Magas trigliceridcsökkentést találtak egyes egyénekben orvosi kiegészítésként a halolaj segítségével.
A hiperkoleszterinémia (magas vér koleszterinszint) megszerezhető vagy genetikai is lehet. A családi hiperkoleszterinémiában szenvedő személyek rendkívül magas koleszterinszinttel rendelkeznek, amelyet nem lehet gyógyszeresen ellenőrizni. Ez nagymértékben növeli a szívroham és a stroke kockázatát, mivel sok ember meghal, még mielőtt eléri az 50 évet.
Azokat a genetikai betegségeket, amelyek nagy lipid-akkumulációt eredményeznek az erekben, lipid-tároló betegségeknek nevezik. Ez a túlzott zsírmegőrzés káros hatást gyakorol az agyra és a test más részeire. A lipidmegőrző betegségek néhány példája a Fabry-kór, Gaucher-kór, Niemann-Pick-betegség, Sandhoff-kór és Tay-Sachs. Sajnos ezeknek a lipidmegőrző betegségeknek sokuk fiatalkorban betegséget és halált eredményez.
A lipidek szerepet játszanak a motoros neuronbetegségekben (MND) is, mivel ezeket a feltételeket nemcsak a motoros neuronok degenerációja és halála jellemzi, hanem a lipid anyagcserével kapcsolatos problémák is. Az MND-kben a központi idegrendszer szerkezeti lipidei megváltoznak, és ez mind a membránokat, mind a sejtjelzést érinti. Például hipermetabolizmus alakul ki amyotrophicus lateralis sclerosis (ALS) esetén. Úgy tűnik, hogy van kapcsolat a táplálkozás (ebben az esetben nem kell elegendő lipid kalóriát fogyasztani) és az ALS kialakulásának kockázata között. A magasabb lipidek megfelelnek az ALS-betegek jobb eredményének. Azokat a gyógyszereket, amelyek a szfingolipideket célozzák, kezelik az ALS-betegek kezeléseként. További kutatásokra van szükség az érintett mechanizmusok jobb megértése és a megfelelő kezelési lehetőségek biztosítása érdekében.
A gerincvelő izom atrófiájában (SMA), egy genetikai autoszomális recesszív betegségben a lipideket nem használják megfelelően az energiához. Az SMA egyének magas zsírtartalommal rendelkeznek, alacsony kalóriabevitel mellett. Ezért ismét a lipid metabolizmus diszfunkciója játszik nagy szerepet a motoros neuronbetegségben.
Bizonyítékok állnak rendelkezésre az omega-3 zsírsavak számára, amelyek jótékony szerepet játszanak az olyan degeneratív betegségekben, mint az Alzheimer és a Parkinson-kór. Ez nem bizonyult igaznak az ALS esetében, és valójában a toxicitás ellentétes hatását találták az egér modellekben.
Folyamatban lévő lipidkutatás
A tudósok továbbra is felfedezik az új lipideket.Jelenleg a lipideket nem vizsgálják a fehérjék szintjén, ezért kevésbé értendők. A jelenlegi lipid-osztályozás nagy része a vegyészekre és a biofizikokra támaszkodott, hangsúlyt fektetve a szerkezetre, mint a funkcióra. Ezenkívül kihívást jelent a lipid funkciók kiküszöbölése, mivel hajlamosak fehérjékkel való kombinációra. Az élő sejtek lipid funkcióját szintén nehéz megvilágítani. A nukleáris mágneses rezonancia (NMR) és a tömegspektrometria (MS) a lipidek azonosítását lehetővé teszi számítástechnikai szoftver segítségével. A lipidmechanizmusokhoz és funkcióikhoz való betekintés érdekében azonban jobb felbontásra van szükség a mikroszkópia során. A lipidkivonatok egy csoportjának elemzése helyett specifikusabb MS-re lesz szükség a lipidek fehérjekomplexeiből történő izolálására. Az izotópok címkézése javíthatja a megjelenítést és ezáltal az azonosítást.
Nyilvánvaló, hogy a lipidek ismert szerkezeti és energetikai tulajdonságaik mellett szerepet játszanak a fontos motoros funkciókban és a jelzésben is. Ahogy a technológia javul a lipidek azonosításában és megjelenítésében, további kutatásokra lesz szükség a lipidek működésének megállapításához. Végül a remény az, hogy olyan markereket lehet megtervezni, amelyek nem akadályozzák túlzottan a lipid működését. A lipid funkció szubcelluláris szinten történő manipulálása kutatási áttörést eredményezhet. Ez forradalmasíthatja a tudományt, ugyanúgy, mint a fehérjekutatás. Új gyógyszereket lehet készíteni, amelyek potenciálisan segítenek azoknak, akik lipid rendellenességekben szenvednek.