Зміст
- Загальна інформація про ліпіди
- Що таке жирні кислоти?
- Точки плавлення жирної кислоти
- Жирні кислоти зберігають енергію
- Жирні кислоти утворюють мембрани
- Подушка та ізоляція жирних кислот
- Що таке ефірні жирні кислоти?
- Чому важливі жирні кислоти важливі?
- Як метаболізуються жирні кислоти?
- Інші ліпіди, які вам потрібно знати
- Неправильно зрозуміла молекула
Якщо ви пройшли курс харчування або навіть звернули увагу на етикетки на харчових продуктах, вам, мабуть, дуже добре знайомі три з чотирьох основних біомолекули людського тіла. Ці біомолекули є вуглеводи, ліпіди, нуклеїнові кислоти і білки. Ліпіди включають широкий спектр молекул, включаючи тригліцериди, які іноді називають жирами.
Ліпіди виконують багато важливих функцій в організмі людини. Одні з найважливіших з них - це накопичення енергії та складання мембран клітин. Ліпіди також забезпечують подушку та ізоляцію життєво важливих органів.
Загальна інформація про ліпіди
Ліпіди є найбільш енергетичною щільністю з усіх чотирьох основних біомолекул, коли мова йде про накопичення та доступ енергії. Ліпіди можуть постачати 9 калорій енергії на грам. Це більше ніж вуглеводів і білків, які кожен постачає тільки 4 калорії енергії на грам.
Ліпіди також утворюють клітинні мембрани завдяки одній дуже важливій характеристиці ліпідних молекул гідрофобність. Цей термін походить від грецьких слів гідор - означає вода - і фобос - означає страх. Гідрофобні молекули, такі як ліпіди, не змішуються добре з водою, оскільки вони відштовхують молекули води.
Як ви побачите, гідрофобні ліпіди можуть приєднуватися до гідрофільних молекул, тобто до молекул, які приваблюють молекули води, для утворення клітинної мембрани.
Що таке жирні кислоти?
Жирові молекули, або тригліцериди, мають основу гліцерину та три хвости жирних кислот. Ці жирні кислоти являють собою довгі ланцюги, що містять скелет атомів вуглецю з молекулами водню, приєднаними уздовж карбонового скелета і карбоновою кислотою, приєднаними на одному кінці.
Оскільки в них міститься стільки вуглецю та водню, вчені називають це вуглеводневі ланцюги.
Існує два основних типи жирних кислот, насичені та ненасичені. Жирні кислоти отримують свою класифікацію виходячи з їх хімічної структури. Насичені жирні кислоти мають поодинокі зв’язки між молекулами вуглецю вуглеводневих ланцюгів.
Вони насичені воднем, а значить, містять стільки молекул водню, скільки можливо.
Ненасичені жирні кислоти мають подвійні зв’язки або потрійні зв’язки між молекулами вуглецю вуглеводневих ланцюгів. Вони не насичені воднем, а значить, у них є відкриті місця для зв'язування інших молекул.
Точки плавлення жирної кислоти
Через відмінності в тому, як поодинокі зв’язки та подвійні (або потрійні) зв’язки впливають на молекулярну структуру, насичені жирні кислоти з одинарними зв’язками мають прямі, лінійні ланцюги, які можуть спакуватися дуже щільно. З іншого боку, ненасичені жирні кислоти в результаті подвійних зв'язків мають перегини, і тому вони також не можуть з'єднуватися.
Ця структура впливає на реальні функції ліпідів.
Однією з них є температура, при якій плавиться жирна кислота. Температура плавлення для ненасичених жирних кислот нижча, ніж температура плавлення для насичених жирних кислот однакової довжини. Наприклад, стеаринова кислота плавиться приблизно при 157 градусах Фаренгейта, тоді як олеїнова кислота плавиться приблизно на 56 градусах за Фаренгейтом.
Ось чому насичені ліпіди, такі як жир на стейку, мають тенденцію бути твердими при кімнатній температурі, тоді як ненасичені ліпіди, такі як оливкова олія, є рідкими при кімнатній температурі.
Жирні кислоти зберігають енергію
Однією з найважливіших ролей ліпідів та їх складових жирних кислот є накопичення енергії. Зазвичай це відбувається в спеціалізованих тканинах, званих жирова тканина. Клітини, що складають ці тканини - звані адипоцитами - можуть містити жирові крапельки тригліцеридів, які займають 90 відсотків об’єму клітин!
Весь цей жир має вирішальне головне призначення: зберігати енергію, необхідну для живлення людського організму. Це важливий спосіб, завдяки якому еволюція дозволяє організмам виживати в періоди низької доступності їжі, створюючи запаси енергії, коли джерела їжі будуть доступні, щоб вони могли піти в ці сховища протягом пізнішого часу.
Наприклад, тварини, які сплять або мігрують, покладаються на жирові запаси, щоб підтримувати необхідні функції організму і залишатися живими в часи, які вони не їдять.
Деякі вчені приводять додому ідею, що ліпіди ідеально підходять для зберігання енергії, використовуючи приклад середнього чоловіка, який важить 154 кілограми. Якщо цей зразок перестане їсти, його запаси вуглеводів (вільні запаси глюкози та глікогену в печінці та м’язах) утримують його живим близько доби.
Його запаси білка (здебільшого м’язи) триватимуть близько тижня, хоча деякі м’язи, які йому в кінцевому підсумку потрібно буде спалити для енергії, також мають вирішальне значення для його здоров’я, наприклад, серцеві м’язи серця.
Однак його запаси ліпідів - які складають близько 24 кілограмів його загальної маси тіла - могли витримати його протягом 30 або 40 днів. Тип метаболізму, який його організм використовує для перетворення енергії, що зберігається в його жирових тканинах, в корисну енергію ліполіз.
Жирні кислоти утворюють мембрани
Жирні кислоти також роблять можливими мембрани клітин. Біологічні мембрани, такі як мембрани плазми, є селективними бар'єрами між внутрішньою клітиною (або органеллю) і зовнішньою клітиною. У цій функції вони дозволяють деяким молекулам проходити крізь інші молекули.
Основним компонентом цих мембран є спеціалізовані ліпіди, звані фосфоліпіди. Фосфоліпіди мають дві основні частини: голову і хвіст. Область голови - гліцерин з приєднаною фосфатною групою. Хвостова область складається з ланцюгів жирних кислот. Ці фосфоліпідні молекули є амфіпатичний; хвостовий кінець жирної кислоти відштовхує воду (гідрофобний), а головний кінець притягує воду (гідрофільну).
Біологічні мембрани зазвичай утворюються за допомогою ліпідів двошарові. Це означає, що два ряди фосфоліпідів вирівнюються хвостом до хвоста з гідрофільними головками, що контактують із внутрішньою та зовнішньою стороною клітини, які переважно містять воду.
Це робить фосфоліпідну мембрану водонепроникною, в той же час дозволяючи невеликим молекулам проходити через напівпроникну мембрану, не потребуючи спеціалізованих транспортерів, таких як білкові насоси.
Подушка та ізоляція жирних кислот
Весь той жир, який висить у жировій тканині, зберігає енергію, коли це потрібно, теж служить іншим корисним цілям. Жирова тканина м'яка і тому забезпечує подушку для вразливих органів в організмі, таких як серце, нирки та печінка.
Ось чому ви можете зазнати важкого падіння або навіть протистояти автомобільній аварії, не завдаючи шкоди життєво важливим органам.
Жирова тканина також виконує роль утеплення щоб допомогти організму регулювати свою основну температуру. Це особливо важливо в обставинах, що включають екстремальний клімат або зміну температури. Ось чому ссавці, які живуть в надзвичайно холодних умовах, наприклад, деякі кити, які подорожують через замерзаючі води, підтримують запаси жиру, що називається тріском.
Жирові відкладення трохи нижче шкіри можуть навіть метаболізуватися, щоб отримати тепло, коли температура шкіри стає занадто низькою.
Що таке ефірні жирні кислоти?
Люди можуть синтезувати багато жирних кислот, використовуючи атоми вуглецю, які містяться в біомолекулах, таких як вуглеводи та білки. Однак, незамінні жирні кислоти - це тип жирної кислоти, який організм людини не може виготовити самостійно.
Їх іноді називають дієтичними жирними кислотами, оскільки ці молекули повинні надходити з їжі у вашому раціоні.
Дві добре відомі незамінні жирні кислоти - це омега-3 жирні кислоти, які також називаються альфа-ліноленовою кислотою, і омега-6 жирні кислоти, які також називаються лінолевою кислотою. Дієтичні омега-3 та омега-6 жирні кислоти утворюють в організмі інші незамінні жирні кислоти, такі як арахідонова кислота (АА).
Їжа, яка природно містить ці жирні кислоти, включає:
Чому важливі жирні кислоти важливі?
Ці незамінні жирні кислоти мають вирішальне значення для правильної роботи мембрани, особливо у важливих мембранах нервових клітин та мембранах клітин крові. Там вони сприяють мембранної текучості, що є критично важливим для підтримки градієнтів концентрації, які роблять можливими життєздатні процеси, такі як дифузія та осмос.
Вчені вважають, що незамінні жирні кислоти відіграють важливу роль у розвитку хвороб та загальному здоров’ї. Умови, які впливають на дефіцит жирних кислот, можуть включати:
Деякі жирні кислоти необхідні лише в конкретних умовах, таких як захворювання або стани розвитку. Наприклад, довголанцюгові поліненасичені жирні кислоти, що називаються докозагексаенова кислота (DHA) мають вирішальне значення для структури мозку та когнітивної функції, а також для правильного зору. Новонародженим людям, особливо тим, хто народився передчасно, потрібно ретельне годування молоком, багатим ДГК та АА, або дитячими сумішами, збагаченими цими незамінними жирними кислотами.
Як метаболізуються жирні кислоти?
Ви вже ознайомилися з терміном ліполіз, який метаболізує жирні кислоти, щоб звільнити накопичену енергію. Коли клітини жирової тканини отримують сигнал про те, що організму потрібен доступ до накопиченої енергії, ферменти ліпази починають багатоетапний процес, званий гідроліз, який розщеплює тригліцериди на складові їх частини, жирні кислоти та гліцерин.
Кожен етап гідролізу відщеплює одну жирну кислоту від молекули тригліцеридів.
З цього моменту цикл лимонної кислоти, також називається Цикл Кребса, бере на себе. Ця серія хімічних реакцій ще більше розщеплює жирові кислотні ланцюги, щоб звільнити всю накопичену енергію, що міститься в ланцюгах. Усі аеробні організми, включаючи людину, використовують цей цикл для отримання енергії.
Протилежний процес ліполізу дозволяє людському організму зберігати цю енергію в першу чергу. Ліпогенез, або етерифікація, перетворює прості цукри в жирні кислоти. Потім ці ланцюги жирних кислот синтезуються в тригліцериди, щоб зберігати енергію як жир в організмі, особливо в жирових тканинах.
Інші ліпіди, які вам потрібно знати
Можливо, ви чули про ще один важливий ліпід, який називається холестерин. Ця стероїдна молекула буває двох форм: холестерин високої щільності (ЛПВЩ) та холестерин низької щільності (ЛПНЩ). Оскільки холестерин подорожує через кров, медичні працівники можуть перевірити рівень холестерину за допомогою простого аналізу крові.
Хоча холестерин ЛПВЩ корисний для людського організму, високий рівень холестерину ЛПНЩ може завдати шкоди серцево-судинній системі.
Хоча більшість людей порівнюють термін холестерин з холестерином ЛПНЩ і переживають за те, щоб у крові надто багато холестерину, молекула холестерину відіграє дуже важливу роль у людському організмі. Крім захисного впливу холестерину ЛПВЩ, стероїдна молекула також виступає попередником багатьох важливих гормонів.
До них належать статеві гормони, важливі для вашої репродуктивної системи, наприклад естроген, прогестерон і тестостерон.
Холестерин також відповідає за вироблення гормонів стресу, в т.ч. кортизол. Ці гормони допомагають організму підходити до важливих реакцій на стрес перед небезпекою, як-от реакція на політ або бій.
Неправильно зрозуміла молекула
Протягом багатьох років ліпіди набули поганого іміджу в суспільстві через тенденції до дієти з низьким вмістом жиру. Як бачите, ця погана репутація незаслужена, тому що ролі, які відіграють ліпіди в організмі людини - від накопичення енергії до утворення мембран до простої подушки та ізоляції - не просто важливі; вони мають вирішальне значення для життя.