Lipider omfatter en gruppe forbindelser såsom fedtstoffer, olier, steroider og voks, der findes i levende organismer. Både prokaryoter og eukaryoter har lipider, som spiller mange vigtige roller biologisk, såsom membrandannelse, beskyttelse, isolering, energilagring, celledeling og mere. I medicin henviser lipider til blodfedt.
TL; DR (for lang; Har ikke læst)
Lipider betegner fedtstoffer, 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 alkoholen glycerol plus fedtsyrer. Tilføjelser 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 carboxyl- (-COOH) grupper bundet til en carbonkæde med vedhæftede hydrogener. Denne kæde er vanduopløselig. Fedtsyrer kan være mættede eller umættede. Mættede fedtsyrer har enkelte kulstofbindinger, 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 tendens til at give flydende olier. Den knækkede struktur af umættede fedtstoffer 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 havende et ladet hoved og en carbonhydridhale. Deres hoveder er hydrofile eller vandelskende, mens deres haler er hydrofobe eller frastødende for vand.
Et andet eksempel på et lipid er kolesterol. Kolesteroler arrangeres 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 af dyrecellemembraner. Resten af molekylet er imidlertid vanduopløselig.
Flerumættede fedtsyrer (PUFA'er) er lipider, der hjælper med membranfluiditet. PUFA'er deltager i cellesignalering relateret til neural inflammation og energisk metabolisme. De kan give neurobeskyttende virkninger som omega-3 fedtsyrer, og i denne formulering er de antiinflammatoriske. For omega-6 fedtsyrer kan PUFAs forårsage betændelse.
Steroler er lipider, der findes i plantemembraner. Glykolipider er lipider forbundet med kulhydrater og er en del af cellulære lipidpools.
Funktioner af lipider
Lipider spiller flere roller i organismer. Lipider udgør beskyttende barrierer. De omfatter cellemembraner og noget af strukturen af cellevægge i planter. Lipider giver 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 natur, der udgør cellemembraner. Det ydre lag interagerer med vand, mens det indre lag eksisterer som et fleksibelt olieagtigt stof. Den flydende natur af cellemembraner hjælper med deres funktion. Lipider udgør ikke kun plasmamembraner, men også cellulære rum såsom den nukleare hylster, det endoplasmatiske retikulum (ER), Golgi-apparatet og vesiklerne.
Lipider deltager også i celledeling. Opdelende celler regulerer lipidindholdet afhængigt af cellecyklussen. Mindst 11 lipider er involveret i cellecyklusaktivitet. Sphingolipider spiller en rolle i cytokinese under interfase. Fordi 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 nerverne, indeholder lipider.
Lipider giver 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 motion ved at bruge lipaser til at nedbryde disse lipider og til sidst at fremstille mere adenosintrifosfat (ATP) til magtceller.
I planter giver frøolier såsom triacylglyceroler (TAG'er) madopbevaring til frøspiring og vækst i både angiospermer og gymnospermer. Disse olier opbevares i oliekroppe (OB'er) og beskyttes af phospholipider og proteiner kaldet oleosiner. Alle disse stoffer er produceret af det endoplasmatiske retikulum (ER). Oliekroppen knopper fra ER.
Lipider giver planter den nødvendige energi til deres metaboliske processer og signaler mellem celler. Phloem, en af de største transportdele af planter (sammen med xylem), indeholder sådanne lipider som 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. Phospholipider i planter fungerer også som reaktion på miljøbelastninger på planterne såvel som som reaktion på patogeninfektioner.
Hos dyr fungerer lipider også som isolering fra miljøet og som beskyttelse af vitale organer. Lipider giver også opdrift og vandtætning.
Lipider kaldet ceramider, som er sfingoidbaserede, udfører vigtige funktioner for hudens sundhed. De hjælper med at danne epidermis, som fungerer som det yderste hudlag, der beskytter mod miljøet og forhindrer vandtab. Ceramider fungerer som forløbere for sphingolipidmetabolisme; aktivt lipidmetabolisme forekommer i huden. Sphingolipider udgør strukturelle og signaliserende lipider, der findes i huden. Sphingomyeliner, fremstillet af ceramider, er udbredte i nervesystemet og hjælper motorneuroner med at overleve.
Lipider spiller også en rolle i cellesignalering. I det centrale og perifere nervesystem styrer lipider væske i membraner og hjælper med elektriske signaloverførsler. Lipider hjælper med at stabilisere synapser.
Lipider er essentielle 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 tjener som en forløber for hormoner som østrogen og testosteron. Det fremstiller også galdesyrer, der opløser fedt. Leveren og tarmene udgør ca. 80 procent af kolesterolet, mens resten opnås fra mad.
Lipider og sundhed
Generelt er animalske fedtstoffer mættede og derfor faste, mens planteolier har tendens til at være umættede og derfor flydende. Dyr kan ikke producere umættede fedtstoffer, så disse fedtstoffer skal indtages fra producenter som planter og alger. Til gengæld får dyr, der spiser disse planteforbrugere (såsom koldtvandsfisk) disse gavnlige fedtstoffer. Umættede fedtstoffer er de sundeste fedtstoffer at spise, da de mindsker risikoen for sygdomme. Eksempler på disse fedtstoffer inkluderer olier såsom oliven- og solsikkeolier samt frø, nødder og fisk. Grønne grøntsager er også gode kilder til umættede fedtstoffer i kosten. Fedtsyrerne i blade bruges i kloroplaster.
Transfedtstoffer er delvist hydrogenerede planolier, der ligner mættede fedtstoffer. Tidligere brugt til madlavning betragtes transfedtstoffer nu som usunde til forbrug.
Mættede fedtstoffer bør indtages mindre end umættede fedtstoffer, da mættede fedtstoffer kan øge sygdomsrisikoen. Eksempler på mættede fedtstoffer inkluderer rødt animalsk kød og fede mejeriprodukter samt kokosolie og palmeolie.
Når læger henviser til lipider som blodfedt, beskriver dette den slags fedt, der ofte diskuteres med hensyn til hjerte-kar-sundhed, især kolesterol. Lipoproteiner hjælper med at transportere kolesterol gennem kroppen. High-density lipoprotein (HDL) refererer til kolesterol, der er et "godt" fedt. Det tjener til at hjælpe med 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 helbredet.
Inflammatoriske hudsygdomme kan have gavn af forbruget af visse lipider såsom eicosapentaensyre (EPA) og docsahexaensyre (DHA). EPA har vist sig at ændre hudens ceramidprofil.
En række sygdomme er relateret til lipider i den menneskelige krop. Hypertriglyceridæmi, en tilstand med høje triglycerider i blodet, kan føre til pancreatitis. En række lægemidler arbejder for at reducere triglycerider, såsom ved enzymer, der nedbryder blodfedt. Høj triglyceridreduktion er også fundet hos nogle individer ved medicinsk tilskud via fiskeolie.
Hyperkolesterolæmi (højt kolesteroltal i blodet) kan erhverves eller genetisk. Personer med familiær hyperkolesterolæmi har ekstraordinært høje kolesterolværdier, der ikke kan kontrolleres via medicin. Dette øger i høj grad risikoen for hjerteanfald og slagtilfælde, idet mange personer dør inden de når 50 år.
Genetiske sygdomme, der resulterer i høj ophobning af lipider i blodkar, kaldes lipidlagringssygdomme. Denne overdrevne fedtopbevaring 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 motorneuronsygdomme (MND'er), da disse tilstande ikke kun er karakteriseret 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. For eksempel forekommer hypermetabolisme med amyotrof lateral sklerose (ALS). Der ser ud til at være en sammenhæng mellem ernæring (i dette tilfælde ikke nok lipidkalorier forbrugt) og risiko for at udvikle ALS. Højere lipider svarer til bedre resultater for ALS-patienter. Lægemidler, der er målrettet mod sfingolipider, betragtes som behandlinger for ALS-patienter. Mere forskning er nødvendig for bedre at forstå de involverede mekanismer og til at give passende behandlingsmuligheder.
I spinal muskelatrofi (SMA), en genetisk autosomal recessiv sygdom, anvendes lipider ikke korrekt til energi. SMA-individer har en høj fedtmasse i et lavt kalorieindtag. Derfor spiller dysfunktion af lipidmetabolisme igen en vigtig rolle i en motorneuronsygdom.
Der findes beviser for omega-3 fedtsyrer, der spiller en gavnlig 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 blevet fundet i musemodeller.
Løbende lipidforskning
Forskere fortsætter med at opdage nye lipider. I øjeblikket undersøges lipider ikke på niveau med proteiner og forstås derfor mindre. Meget af den nuværende lipidklassificering 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 der behov for bedre opløsning i mikroskopi for at få indsigt i lipidmekanismer og -funktioner. I stedet for at analysere en gruppe af lipideekstrakter, vil der være behov for mere specifik MS for at isolere lipider fra deres proteinkomplekser. Isotopmærkning kan forbedre visualiseringen og dermed identifikationen.
Det er klart, at lipider ud over deres kendte strukturelle og energiske egenskaber spiller en rolle i vigtige motorfunktioner og signalering. Da teknologien forbedres til identifikation og visualisering af lipider, er der behov for mere forskning for at fastslå lipidfunktionen. Til sidst er håbet, at der kan designes markører, der ikke for meget forstyrrer lipidfunktionen. At være i stand til at manipulere lipidfunktion på subcellulære niveauer kunne give et forskningsgennembrud. Dette kunne revolutionere videnskaben på samme måde som proteinforskning har. Til gengæld kunne der fremstilles nye lægemidler, der potentielt kunne hjælpe dem, der lider af lipidforstyrrelser.