الدهون: التعريف والبنية والوظيفة والأمثلة

تتكون الدهون من مجموعة من المركبات مثل الدهون والزيوت والمنشطات والشموع الموجودة في الكائنات الحية. تمتلك كل من بدائيات النوى وحقيقيات النوى دهونًا ، والتي تلعب العديد من الأدوار المهمة بيولوجيًا ، مثل تكوين الغشاء والحماية والعزل وتخزين الطاقة وانقسام الخلايا والمزيد. في الطب ، تشير الدهون إلى دهون الدم.

TL ؛ DR (طويل جدًا ؛ لم أقرأ)

تحدد الدهون الدهون والزيوت والمنشطات والشموع الموجودة في الكائنات الحية. تؤدي الدهون وظائف متعددة عبر الأنواع ، لتخزين الطاقة والحماية والعزل وانقسام الخلايا والأدوار البيولوجية المهمة الأخرى.

تتكون الدهون من الدهون الثلاثية المصنوعة من الجلسرين الكحولي بالإضافة إلى الأحماض الدهنية. تؤدي الإضافات إلى هذا الهيكل الأساسي إلى تنوع كبير في الدهون. تم اكتشاف أكثر من 10000 نوع من الدهون حتى الآن ، ويعمل العديد منها مع مجموعة متنوعة ضخمة من البروتينات لعملية التمثيل الغذائي الخلوي ونقل المواد. الدهون أصغر بكثير من البروتينات.

الأحماض الدهنية هي نوع واحد من الدهون وتعمل بمثابة لبنات بناء للدهون الأخرى أيضًا. تحتوي الأحماض الدهنية على مجموعات كربوكسيل (-COOH) مرتبطة بسلسلة كربون مع هيدروجين متصل بها. هذه السلسلة غير قابلة للذوبان في الماء. يمكن أن تكون الأحماض الدهنية مشبعة أو غير مشبعة. الأحماض الدهنية المشبعة لها روابط كربون مفردة ، في حين أن الأحماض الدهنية غير المشبعة لها روابط كربون مزدوجة. عندما تتحد الأحماض الدهنية المشبعة مع الدهون الثلاثية ، ينتج عن ذلك دهون صلبة في درجة حرارة الغرفة. هذا لأن هيكلهم يجعلهم يتجمعون معًا بإحكام. في المقابل ، تميل الأحماض الدهنية غير المشبعة مع الدهون الثلاثية إلى إنتاج زيوت سائلة. ينتج عن التركيب الملتوي للدهون غير المشبعة مادة أكثر مرونة وأكثر مرونة في درجة حرارة الغرفة.

تتكون الفسفوليبيد من ثلاثي الجليسريد مع مجموعة فوسفات تحل محل الأحماض الدهنية. يمكن وصفها بأنها ذات رأس مشحون وذيل هيدروكربوني. رؤوسهم محبة للماء ، أو محبة للماء ، في حين أن ذيولهم كارهة للماء أو طاردة للماء.

مثال آخر للدهون هو الكوليسترول. يتم ترتيب الكوليسترول في هياكل حلقية صلبة من خمس أو ست ذرات كربون ، مع هيدروجين متصل وذيل هيدروكربون مرن. تحتوي الحلقة الأولى على مجموعة هيدروكسيل تمتد إلى البيئات المائية لأغشية الخلايا الحيوانية. ومع ذلك ، فإن باقي الجزيء غير قابل للذوبان في الماء.

الأحماض الدهنية المتعددة غير المشبعة (PUFAs) هي دهون تساعد في سيولة الغشاء. تشارك PUFAs في إشارات الخلية المتعلقة بالالتهاب العصبي والتمثيل الغذائي النشط. يمكن أن توفر تأثيرات وقائية للأعصاب مثل أحماض أوميغا 3 الدهنية ، وفي هذه الصيغة ، فهي مضادة للالتهابات. بالنسبة لأحماض أوميغا 6 الدهنية ، يمكن أن تسبب PUFAs الالتهاب.

الستيرولات هي دهون موجودة في أغشية النبات. الدهون السكرية هي دهون مرتبطة بالكربوهيدرات وهي جزء من تجمعات الدهون الخلوية.

تلعب الدهون عدة أدوار في الكائنات الحية. تشكل الدهون حواجز واقية. وهي تتألف من أغشية الخلايا وبعض هياكل جدران الخلايا في النباتات. توفر الدهون تخزين الطاقة للنباتات والحيوانات. في كثير من الأحيان ، تعمل الدهون جنبًا إلى جنب مع البروتينات. يمكن أن تتأثر وظائف الدهون بالتغيرات التي تطرأ على مجموعات الرأس القطبية وكذلك من خلال سلاسلها الجانبية.

تشكل الفوسفوليبيدات الأساس لطبقات ثنائية الدهون ، بطبيعتها الأمفيباثية ، التي تشكل أغشية الخلايا. تتفاعل الطبقة الخارجية مع الماء بينما توجد الطبقة الداخلية كمادة زيتية مرنة. تساعد الطبيعة السائلة لأغشية الخلايا في أداء وظيفتها. لا تشكل الدهون أغشية البلازما فحسب ، بل تشكل أيضًا مقصورات خلوية مثل الغلاف النووي والشبكة الإندوبلازمية (ER) وجهاز جولجي والحويصلات.

تشارك الدهون أيضًا في انقسام الخلايا. تنظم الخلايا المنقسمة محتوى الدهون اعتمادًا على دورة الخلية. تشارك 11 مادة دهنية على الأقل في نشاط دورة الخلية. تلعب الشحميات السفينغولية دورًا في الحركية الخلوية أثناء الطور البيني. نظرًا لأن الانقسام الخلوي يؤدي إلى توتر غشاء البلازما ، يبدو أن الدهون تساعد في الجوانب الميكانيكية للانقسام مثل تصلب الغشاء.

توفر الدهون حواجز واقية للأنسجة المتخصصة مثل الأعصاب. يحتوي غمد المايلين الواقي المحيط بالأعصاب على دهون.

توفر الدهون أكبر قدر من الطاقة من الاستهلاك ، حيث تحتوي على أكثر من ضعف كمية الطاقة الموجودة في البروتينات والكربوهيدرات. يفكك الجسم الدهون في عملية الهضم ، بعضها لاحتياجات الطاقة الفورية والبعض الآخر للتخزين. يعتمد الجسم على تخزين الدهون لممارسة الرياضة عن طريق استخدام الليباز لتفكيك تلك الدهون ، وفي النهاية لإنتاج المزيد من الأدينوزين ثلاثي الفوسفات (ATP) لتزويد الخلايا بالطاقة.

في النباتات ، توفر زيوت البذور مثل triacylglycerols (TAGs) تخزينًا غذائيًا لإنبات البذور ونموها في كل من كاسيات البذور وعاريات البذور. يتم تخزين هذه الزيوت في أجسام زيتية (OBs) ومحمية بواسطة الدهون الفوسفورية والبروتينات التي تسمى الأوليوسينات. يتم إنتاج كل هذه المواد بواسطة الشبكة الإندوبلازمية (ER). يتبرعم جسم الزيت من ER.

تعطي الدهون للنباتات الطاقة اللازمة لعمليات التمثيل الغذائي والإشارات بين الخلايا. يحتوي اللحاء ، وهو أحد أجزاء النقل الرئيسية للنباتات (جنبًا إلى جنب مع نسيج الخشب) ، على دهون مثل الكوليسترول ، سيتوستيرول ، كامبوستيرول ، ستيغماستيرول والعديد من الهرمونات المحبة للدهون المختلفة و الجزيئات. قد تلعب الدهون المختلفة دورًا في إرسال الإشارات عند تلف النبات. تعمل الفسفوليبيدات في النباتات أيضًا استجابة للضغوط البيئية على النباتات وكذلك استجابة للعدوى المسببة للأمراض.

في الحيوانات ، تعمل الدهون أيضًا كعزل عن البيئة وكحماية للأعضاء الحيوية. توفر الدهون الطفو والعزل المائي أيضًا.

تؤدي الدهون التي تسمى سيراميد ، والتي تعتمد على السفينجويد ، وظائف مهمة لصحة الجلد. إنها تساعد في تكوين البشرة ، والتي تعمل بمثابة طبقة الجلد الخارجية التي تحمي من البيئة وتمنع فقدان الماء. يعمل السيراميد كسلائف لعملية التمثيل الغذائي للدهون السفينغولية ؛ يحدث التمثيل الغذائي النشط للدهون داخل الجلد. تشكل الدهون السفينغوليبيد الدهون التركيبية والإشارات الموجودة في الجلد. Sphingomyelins ، المصنوعة من سيراميد ، منتشرة في الجهاز العصبي وتساعد الخلايا العصبية الحركية على البقاء.

تلعب الدهون أيضًا دورًا في إرسال الإشارات الخلوية. في الجهاز العصبي المركزي والمحيطي ، تتحكم الدهون في سيولة الأغشية وتساعد في نقل الإشارات الكهربائية. تساعد الدهون على استقرار نقاط الاشتباك العصبي.

الدهون ضرورية للنمو ونظام المناعة الصحي والتكاثر. تسمح الدهون للجسم بتخزين الفيتامينات في الكبد مثل الفيتامينات القابلة للذوبان في الدهون A و D و E و K. يعتبر الكوليسترول بمثابة مقدمة لهرمونات مثل الاستروجين والتستوستيرون. كما أنه يصنع الأحماض الصفراوية التي تذوب الدهون. يصنع الكبد والأمعاء ما يقرب من 80 في المائة من الكوليسترول ، في حين يتم الحصول على الباقي من الطعام.

بشكل عام ، الدهون الحيوانية مشبعة وبالتالي فهي صلبة ، في حين أن الزيوت النباتية تميل إلى أن تكون غير مشبعة وبالتالي سائلة. لا يمكن للحيوانات إنتاج الدهون غير المشبعة ، لذلك يجب استهلاك هذه الدهون من المنتجين مثل النباتات والطحالب. في المقابل ، تكتسب الحيوانات التي تأكل مستهلكي النباتات (مثل أسماك المياه الباردة) تلك الدهون المفيدة. الدهون غير المشبعة هي أصح الدهون التي يجب تناولها لأنها تقلل من خطر الإصابة بالأمراض. ومن أمثلة هذه الدهون الزيوت مثل زيت الزيتون وزيت عباد الشمس وكذلك البذور والمكسرات والأسماك. الخضروات الورقية الخضراء هي أيضًا مصادر جيدة للدهون الغذائية غير المشبعة. الأحماض الدهنية في الأوراق تستخدم في البلاستيدات الخضراء.

الدهون المتحولة هي زيوت مهدرجة جزئيًا تشبه الدهون المشبعة. كانت الدهون المتحولة تُستخدم سابقًا في الطهي ، وتعتبر الآن غير صحية للاستهلاك.

يجب أن تستهلك الدهون المشبعة أقل من الدهون غير المشبعة لأن الدهون المشبعة قد تزيد من مخاطر الإصابة بالأمراض. تشمل أمثلة الدهون المشبعة اللحوم الحمراء الحيوانية ومنتجات الألبان الدهنية وكذلك زيت جوز الهند وزيت النخيل.

عندما يشير المهنيون الطبيون إلى الدهون على أنها دهون الدم ، فإن هذا يصف نوع الدهون الذي غالبًا ما تتم مناقشته فيما يتعلق بصحة القلب والأوعية الدموية ، وخاصة الكولسترول. تساعد البروتينات الدهنية في نقل الكوليسترول عبر الجسم. يشير البروتين الدهني عالي الكثافة (HDL) إلى الكوليسترول الذي يعد دهونًا "جيدة". يعمل على المساعدة في إزالة الكوليسترول السيئ عن طريق الكبد. تشمل الكوليسترول الضار LDL و IDL و VLDL وبعض الدهون الثلاثية. تزيد الدهون السيئة من خطر الإصابة بالنوبات القلبية والسكتات الدماغية بسبب تراكمها على شكل لويحات ، مما قد يؤدي إلى انسداد الشرايين. لذلك فإن توازن الدهون أمر بالغ الأهمية للصحة.

قد تستفيد أمراض الجلد الالتهابية من استهلاك بعض الدهون مثل حمض الإيكوسابنتاينويك (EPA) وحمض الدوكساهيكسانويك (DHA). لقد ثبت أن وكالة حماية البيئة (EPA) تغير مظهر سيراميد الجلد.

يرتبط عدد من الأمراض بالدهون في جسم الإنسان. يمكن أن يؤدي فرط شحوم الدم ، وهو حالة من ارتفاع الدهون الثلاثية في الدم ، إلى التهاب البنكرياس. يعمل عدد من الأدوية على تقليل الدهون الثلاثية ، مثل الإنزيمات التي تحلل دهون الدم. تم العثور على انخفاض كبير في الدهون الثلاثية في بعض الأفراد عن طريق المكملات الطبية عن طريق زيت السمك

يمكن اكتساب فرط كوليسترول الدم (ارتفاع نسبة الكوليسترول في الدم) أو اكتسابه وراثيًا. يمتلك الأفراد المصابون بفرط كوليسترول الدم العائلي قيمًا عالية جدًا من الكوليسترول لا يمكن السيطرة عليها عن طريق الأدوية. هذا يزيد بشكل كبير من خطر الإصابة بالنوبات القلبية والسكتات الدماغية ، حيث يموت العديد من الأفراد قبل بلوغهم سن الخمسين.

يشار إلى الأمراض الوراثية التي تؤدي إلى تراكم الدهون في الأوعية الدموية باسم أمراض تخزين الدهون. ينتج عن هذا التخزين المفرط للدهون آثار ضارة بالدماغ وأجزاء أخرى من الجسم. تشمل بعض الأمثلة على أمراض تخزين الدهون مرض فابري ومرض جوشر ومرض نيمان بيك ومرض ساندهوف وتاي ساكس. لسوء الحظ ، تؤدي العديد من أمراض تخزين الدهون هذه إلى المرض والوفاة في سن مبكرة.

تلعب الدهون أيضًا دورًا في أمراض الخلايا العصبية الحركية (MNDs) ، حيث تتميز هذه الحالات ليس فقط بتنكس الخلايا العصبية الحركية والموت ولكن أيضًا بمشاكل التمثيل الغذائي للدهون. في MNDs ، تتغير الدهون الهيكلية للجهاز العصبي المركزي ، وهذا يؤثر على كل من الأغشية وإشارات الخلايا. على سبيل المثال ، يحدث فرط التمثيل الغذائي مع التصلب الجانبي الضموري (ALS). يبدو أن هناك صلة بين التغذية (في هذه الحالة ، عدم تناول السعرات الحرارية الدهنية الكافية) وخطر الإصابة بمرض التصلب الجانبي الضموري. تتوافق الدهون المرتفعة مع نتائج أفضل لمرضى التصلب الجانبي الضموري. يتم اعتبار الأدوية التي تستهدف الدهون السفينغولية كعلاج لمرضى التصلب الجانبي الضموري. هناك حاجة إلى مزيد من البحث لفهم الآليات المعنية بشكل أفضل ولتوفير خيارات العلاج المناسبة.

في الضمور العضلي النخاعي (SMA) ، وهو مرض وراثي وراثي متنحي ، لا يتم استخدام الدهون بشكل صحيح للحصول على الطاقة. يمتلك أفراد SMA كتلة دهنية عالية في بيئة منخفضة السعرات الحرارية. لذلك ، مرة أخرى ، يلعب ضعف التمثيل الغذائي للدهون دورًا رئيسيًا في مرض الخلايا العصبية الحركية.

توجد أدلة على أن الأحماض الدهنية أوميغا 3 تلعب دورًا مفيدًا في الأمراض التنكسية مثل مرض الزهايمر ومرض باركنسون. لم يثبت أن هذا هو الحال بالنسبة لمرض التصلب الجانبي الضموري ، وفي الواقع تم العثور على التأثير المعاكس للسمية في نماذج الفئران.

يواصل العلماء اكتشاف الدهون الجديدة. حاليًا ، لا تتم دراسة الدهون على مستوى البروتينات وبالتالي فهي غير مفهومة بشكل أقل. اعتمد الكثير من تصنيف الدهون الحالي على الكيميائيين والفيزياء الحيوية ، مع التركيز على البنية بدلاً من الوظيفة. بالإضافة إلى ذلك ، كان من الصعب استبعاد وظائف الدهون بسبب ميلها للاندماج مع البروتينات. من الصعب أيضًا توضيح وظيفة الدهون في الخلايا الحية. ينتج عن الرنين المغناطيسي النووي (NMR) وقياس الطيف الكتلي (MS) بعض التعرف على الدهون بمساعدة برامج الحوسبة. ومع ذلك ، هناك حاجة إلى دقة أفضل في الفحص المجهري لاكتساب نظرة ثاقبة لآليات ووظائف الدهون. بدلاً من تحليل مجموعة من المستخلصات الدهنية ، ستكون هناك حاجة إلى مرض التصلب العصبي المتعدد الأكثر تحديدًا لعزل الدهون من معقداتها البروتينية. يمكن أن يساعد وضع العلامات على النظائر في تحسين التصور وبالتالي تحديد الهوية.

من الواضح أن الدهون ، بالإضافة إلى خصائصها الهيكلية والحيوية المعروفة ، تلعب دورًا في الوظائف الحركية المهمة والإشارات. مع تحسن التكنولوجيا لتحديد وتصور الدهون ، ستكون هناك حاجة إلى مزيد من البحث للتأكد من وظيفة الدهون. في النهاية ، نأمل أن يتم تصميم علامات لا تؤدي إلى تعطيل وظيفة الدهون بشكل مفرط. يمكن أن توفر القدرة على التلاعب بوظيفة الدهون في المستويات دون الخلوية تقدمًا بحثيًا. يمكن أن يحدث هذا ثورة في العلم بنفس الطريقة التي أحدثتها أبحاث البروتين. في المقابل ، يمكن تصنيع أدوية جديدة من شأنها أن تساعد أولئك الذين يعانون من اضطرابات الدهون.