Τι είναι η σχέση της αλυσίδας υδρογονανθράκων με τα λίπη στη βιολογία;

Τα λίπη είναι κατασκευασμένα από τριγλυκερίδια και είναι γενικά διαλυτά σε οργανικούς διαλύτες και είναι αδιάλυτα στο νερό. Οι αλυσίδες υδρογονανθράκων στα τριγλυκερίδια καθορίζουν τη δομή και τη λειτουργικότητα των λιπών. Η αντοχή στο νερό των υδρογονανθράκων τους καθιστά αδιάλυτα στο νερό και επίσης βοηθά στο σχηματισμό μικκυλίων, τα οποία είναι σφαιρικοί σχηματισμοί λίπους σε υδατικά διαλύματα. Οι υδρογονάνθρακες παίζουν επίσης ρόλο στα σημεία τήξης του λίπους μέσω του κορεσμού ή στον αριθμό των διπλών δεσμών που υπάρχουν μεταξύ των ατόμων άνθρακα των υδρογονανθράκων.

Τα λίπη εμπίπτουν στην κατηγορία των λιπιδίων που είναι γενικά διαλυτά σε οργανικούς διαλύτες και είναι αδιάλυτα στο νερό. Τα λίπη μπορεί να είναι είτε υγρά, όπως λάδι, είτε στερεά, όπως βούτυρο, σε θερμοκρασία δωματίου. Η διαφορά μεταξύ ελαίου και βουτύρου οφείλεται στον κορεσμό των ουρών λιπαρών οξέων. Αυτό που κάνει τα λίπη να διαφέρουν από τα άλλα λιπίδια είναι η χημική δομή και οι φυσικές ιδιότητες. Τα λίπη χρησιμεύουν ως σημαντική πηγή αποθήκευσης και μόνωσης ενέργειας.

•••Ryan McVay / Lifesize / Getty Images

Τα λίπη αποτελούνται από τριεστέρες γλυκερόλης που συνδέονται με ουρές λιπαρών οξέων από υδρογονάνθρακες. Επειδή υπάρχουν τρία λιπαρά οξέα για κάθε γλυκερόλη, τα λίπη συχνά ονομάζονται τριγλυκερίδια. Η αλυσίδα υδρογονανθράκων που αποτελεί λιπαρά οξέα καθιστά το άκρο του μορίου υδρόφοβο ή ανθεκτικό στο νερό, ενώ η κεφαλή της γλυκερόλης είναι υδρόφιλη ή «αγαπάει το νερό». Αυτές οι ιδιότητες οφείλονται στην πολικότητα των μορίων που αποτελούν το καθένα πλευρά. Η υδροφοβία οφείλεται στα μη πολικά χαρακτηριστικά των δεσμών άνθρακα-άνθρακα και άνθρακα-υδρογόνου στις αλυσίδες υδρογονανθράκων. Το υδρόφιλο χαρακτηριστικό της γλυκερόλης οφείλεται στις υδροξυλομάδες, οι οποίες καθιστούν το μόριο πολικό και αναμιγνύεται εύκολα με άλλα πολικά μόρια, όπως το νερό.

•••Comstock Images / Comstock / Getty Images

Μία από τις ασυνήθιστες ιδιότητες των λιπών είναι η ικανότητα γαλακτωματοποίησης. Η γαλακτωματοποίηση είναι η βασική ιδέα πίσω από το σαπούνι, το οποίο μπορεί να αλληλεπιδράσει με σωματίδια πολικού νερού και μη πολικού ρύπου. Η πολική κεφαλή του λιπαρού οξέος αλληλεπιδρά με το νερό και οι μη πολικές ουρές μπορούν να αλληλεπιδράσουν με τη βρωμιά. Αυτή η γαλακτωματοποίηση μπορεί να σχηματίσει μικκύλια - μπάλες λιπαρών οξέων - όπου οι πολικές κεφαλές αποτελούν το εξωτερικό στρώμα και οι υδρόφοβες ουρές σχηματίζουν το εσωτερικό στρώμα. Χωρίς υδρογονάνθρακες, τα μικκύλια δεν θα ήταν δυνατά, καθώς το όριο υδροφοβίας της κρίσιμης συγκέντρωσης μικκυλίων, ή cmc, παίζει σημαντικό ρόλο στο σχηματισμό μικκυλίων. Αφού η υδροφοβικότητα των υδρογονανθράκων φτάσει σε ένα ορισμένο σημείο σε έναν πολικό διαλύτη, οι υδρογονάνθρακες συσσωρεύονται αυτόματα μαζί. Οι πολικές κεφαλές ωθούνται προς τα έξω για να αλληλεπιδράσουν με τον πολικό διαλύτη και αποκλείονται όλα τα πολικά μόρια ο εσωτερικός όγκος του μικκυλίου καθώς τα μη πολικά σωματίδια ρύπων και οι υδρογονάνθρακες συμπληρώνουν το εσωτερικό χώρος.

Ο κορεσμός αναφέρεται στον αριθμό των διπλών δεσμών που υπάρχουν στην ουρά υδρογονανθράκων. Ορισμένα λίπη δεν έχουν διπλούς δεσμούς και έχουν τον μέγιστο αριθμό ατόμων υδρογόνου συνδεδεμένα στην ουρά υδρογονανθράκων. Επίσης γνωστά ως κορεσμένα λίπη, αυτά τα λιπαρά οξέα έχουν ευθεία δομή και συσκευάζονται στενά μαζί για να σχηματίσουν ένα στερεό σε θερμοκρασία δωματίου. Ο κορεσμός καθορίζει επίσης τη φυσική κατάσταση και τα σημεία τήξης των λιπαρών οξέων. Για παράδειγμα, ενώ τα κορεσμένα λίπη είναι στερεά, λόγω της δομής τους σε θερμοκρασία δωματίου, ακόρεστα λίπη, όπως τα έλαια, έχουν καμπύλες στις ουρές υδρογονανθράκων τους από διπλή σύνδεση στον άνθρακα-άνθρακα δεσμούς. Οι στροφές αναγκάζουν τα λάδια να είναι υγρά ή ημι-στερεά σε θερμοκρασία δωματίου. Επομένως, τα κορεσμένα λίπη έχουν υψηλότερα σημεία τήξης λόγω της ευθείας δομής των ουρών υδρογονάνθρακα. Οι διπλοί δεσμοί σε ακόρεστα λίπη τα καθιστούν ευκολότερα να σπάσουν σε χαμηλότερες θερμοκρασίες.