ლიპიდები: განმარტება, სტრუქტურა, ფუნქცია და მაგალითები

ლიპიდები შეიცავს ნაერთების ჯგუფს, როგორიცაა ცხიმები, ზეთები, სტეროიდები და ცვილები, რომლებიც გვხვდება ცოცხალ ორგანიზმებში. როგორც პროკარიოტები, ისე ეუკარიოტები ფლობენ ლიპიდებს, რომლებიც ბიოლოგიურად ასრულებენ ბევრ მნიშვნელოვან როლს, მაგალითად, მემბრანის წარმოქმნას, დაცვას, იზოლაციას, ენერგიის შენახვას, უჯრედების დაყოფას და სხვა. მედიცინაში ლიპიდები გულისხმობენ სისხლის ცხიმებს.

TL; DR (ძალიან გრძელია; არ წავიკითხე)

ლიპიდები ნიშნავს ცხიმებს, ზეთებს, სტეროიდებს და ცვილებს, რომლებიც გვხვდება ცოცხალ ორგანიზმებში. ლიპიდები ემსახურებიან მრავალ ფუნქციას სახეობებში, ენერგიის შენახვის, დაცვის, იზოლაციის, უჯრედების გაყოფისა და სხვა მნიშვნელოვანი ბიოლოგიური როლებისთვის.

ლიპიდები მზადდება ტრიგლიცერიდისგან, რომელიც მზადდება ალკოჰოლური გლიცერინისგან, პლუს ცხიმოვანი მჟავებისაგან. ამ ძირითადი სტრუქტურის დამატებები დიდი მრავალფეროვნებით გამოირჩევა ლიპიდებში. ამ დროისთვის აღმოჩენილია 10,000-ზე მეტი სახის ლიპიდი და ბევრი მუშაობს ცილების უზარმაზარი მრავალფეროვნებით უჯრედული მეტაბოლიზმისა და მასალების ტრანსპორტირებისთვის. ლიპიდები მნიშვნელოვნად მცირეა ვიდრე ცილები.

ცხიმოვანი მჟავები წარმოადგენს ლიპიდების ერთ-ერთ ტიპს და საშენი მასალაა სხვა ლიპიდებისთვისაც. ცხიმოვანი მჟავები შეიცავს კარბოქსილის (-COOH) ჯგუფებს, რომლებიც დაკავშირებულია ნახშირბადის ჯაჭვთან, თანდართული წყალბადებით. ეს ჯაჭვი წყალში არ ხსნადია. ცხიმოვანი მჟავები შეიძლება იყოს გაჯერებული და უჯერი. გაჯერებულ ცხიმოვან მჟავებს აქვთ ერთი ნახშირბადის ბმა, ხოლო უჯერი ცხიმოვანი მჟავების ორმაგი ნახშირბადის ობლიგაციები. როდესაც გაჯერებული ცხიმოვანი მჟავები კომბინირდება ტრიგლიცერიდებთან, ეს იწვევს მყარ ცხიმებს ოთახის ტემპერატურაზე. ეს იმიტომ ხდება, რომ მათი სტრუქტურა იწვევს მათ მჭიდროდ შეფუთვას. ამის საპირისპიროდ, უჯერი ცხიმოვანი მჟავები, ტრიგლიცერიდებთან ერთად, თხევად ზეთებს გამოყოფენ. უჯერი ცხიმების კრუნჩხული სტრუქტურა იძლევა უფრო ფხვიერ, მეტ სითხის ნივთიერებას ოთახის ტემპერატურაზე.

ფოსფოლიპიდები მზადდება ტრიგლიცერიდისგან, ფოსფატის ჯგუფით, რომელიც ჩანაცვლებულია ცხიმოვანი მჟავით. მათი აღწერა შეიძლება იყოს დამუხტული თავისა და ნახშირწყალბადის კუდის მქონე. მათი თავი ჰიდროფილური ან წყლისმოყვარეა, ხოლო კუდები ჰიდროფობიურია ან წყლის მოსაგერიებლად.

ლიპიდის კიდევ ერთი მაგალითია ქოლესტერინი. ქოლესტერინები ეწყობა ხისტი ხუთი ან ექვსი ნახშირბადის ატომების მყარ ბეჭედურ ​​სტრუქტურებში, მიერთებულია წყალბადებით და მოქნილი ნახშირწყალბადის კუდით. პირველი ბეჭედი შეიცავს ჰიდროქსილის ჯგუფს, რომელიც ვრცელდება ცხოველური უჯრედების მემბრანის წყლის გარემოში. დანარჩენი მოლეკულა წყალში უხსნადია.

პოლიუჯერი ცხიმოვანი მჟავები (PUFA) არის ლიპიდები, რომლებიც ხელს უწყობენ მემბრანის სითხის მდგომარეობას. PUFA მონაწილეობენ უჯრედის სიგნალში, რომელიც უკავშირდება ნერვულ ანთებას და ენერგიულ მეტაბოლიზმს. მათ შეუძლიათ უზრუნველყონ ნეიროპროტექტორული მოქმედება, როგორც ომეგა -3 ცხიმოვანი მჟავები და ამ ფორმულირებით, ისინი ანთების საწინააღმდეგოა. ომეგა -6 ცხიმოვანი მჟავებისთვის, PUFA- მ შეიძლება გამოიწვიოს ანთება.

სტეროლები არის ლიპიდები, რომლებიც გვხვდება მცენარეთა მემბრანებში. გლიკოლიპიდები არის ლიპიდები, რომლებიც დაკავშირებულია ნახშირწყლებთან და ფიჭური ლიპიდური აუზების ნაწილია.

ლიპიდები რამდენიმე როლს ასრულებენ ორგანიზმებში. ლიპიდები ქმნიან დამცავ ბარიერებს. ისინი მოიცავს უჯრედულ მემბრანებს და მცენარეებში უჯრედის კედლების ზოგიერთ სტრუქტურას. ლიპიდები მცენარეებისა და ცხოველების ენერგიის შენახვას უზრუნველყოფს. საკმაოდ ხშირად, ლიპიდები ფუნქციონირებენ ცილებთან ერთად. ლიპიდურ ფუნქციებზე შეიძლება გავლენა იქონიოს მათი პოლარული თავის ჯგუფების ცვლილებებზე, აგრეთვე გვერდითი ჯაჭვებით.

ფოსფოლიპიდები ქმნიან ლიპიდურ ფენებს, ამფიპატური ბუნებით, რომლებიც ქმნიან უჯრედულ მემბრანებს. გარე ფენა ურთიერთქმედებს წყალთან, ხოლო შიდა ფენა არსებობს, როგორც მოქნილი ზეთოვანი ნივთიერება. უჯრედის მემბრანის თხევადი ბუნება ეხმარება მათ ფუნქციონირებას. ლიპიდები ქმნიან არა მხოლოდ პლაზმის მემბრანებს, არამედ უჯრედულ განყოფილებებს, როგორიცაა ბირთვული კონვერტი, ენდოპლაზმური ბადე (ER), გოლჯის აპარატი და ბუშტუკები.

ლიპიდები ასევე მონაწილეობენ უჯრედების დაყოფაში. გამყოფი უჯრედები არეგულირებენ ლიპიდების შემცველობას, რაც დამოკიდებულია უჯრედის ციკლზე. მინიმუმ 11 ლიპიდი მონაწილეობს უჯრედული ციკლის აქტივობაში. ინტერფაზის დროს სფინგოლიპიდები თამაშობენ როლს ციტოკინეზში. იმის გამო, რომ უჯრედების დაყოფა იწვევს პლაზმური მემბრანის დაძაბულობას, როგორც ჩანს, ლიპიდები ეხმარება დანაწევრების მექანიკურ ასპექტებს, როგორიცაა მემბრანის სიმტკიცე.

ლიპიდები უზრუნველყოფს დამცავი ბარიერებს სპეციალიზებული ქსოვილებისთვის, მაგალითად, ნერვებისთვის. ნერვების მიმდებარე მიელინის გარსი შეიცავს ლიპიდებს.

ლიპიდები ენერგიის მოხმარებას ყველაზე დიდ ენერგიას აწვდიან, ენერგია ორჯერ მეტი აქვთ ვიდრე ცილებს და ნახშირწყლებს. სხეული ცვლის ცხიმებს საჭმლის მონელების დროს, ზოგი ენერგიის დაუყოვნებლივი საჭიროებისთვისაა და სხვებიც შესანახად. სხეული იზიდავს ლიპიდების შენახვას ვარჯიშისთვის, ლიპაზების გამოყენებით ამ ლიპიდების დასაშლელად და ბოლოს ადენოზინტრიფოსფატის (ATP) შექმნის უჯრედების ენერგიის დასადგენად.

მცენარეებში სათესლე ზეთები, როგორიცაა ტრიაცილგლიცერინები (TAG) უზრუნველყოფს საკვების შენახვას თესლის გაღივებისა და ზრდისთვის, როგორც ანგიოსპერმებში, ასევე გიმოსპერმებში. ეს ზეთები ინახება ზეთოვან სხეულში (OBs) და იცავს ფოსფოლიპიდებს და ცილებს, რომლებსაც ოლეოზინები ეწოდება. ყველა ეს ნივთიერება წარმოიქმნება ენდოპლაზმური ქსელის (ER) მიერ. ნავთობის სხეულის კვირტი ER- დან.

ლიპიდები მცენარეებს აძლევენ საჭირო ენერგიას მათი მეტაბოლური პროცესებისა და უჯრედებს შორის სიგნალებისთვის. Phloem, მცენარეთა ერთ-ერთი მთავარი სატრანსპორტო ნაწილი (ქსილემასთან ერთად), შეიცავს ლიპიდებს როგორც ქოლესტერინი, სიტოსტეროლი, კამპოსტეროლი, სტიგმასტეროლი და რამდენიმე ცვალებადი ლიპოფილური ჰორმონი და მოლეკულები. მცენარის დაზიანებისას სხვადასხვა ლიპიდებმა შეიძლება მონაწილეობა მიიღონ სასიგნალო პროცესში. მცენარეებში არსებული ფოსფოლიპიდები ასევე მოქმედებენ მცენარეებზე გარემო სტრესული ფაქტორების, აგრეთვე პათოგენური ინფექციების საპასუხოდ.

ცხოველებში ლიპიდები ასევე იყენებენ გარემოს იზოლაციას და სასიცოცხლო ორგანოების დაცვას. ლიპიდები ასევე უზრუნველყოფენ წყალგაუმტარობას და ჰიდროიზოლაციას.

ლიპიდები, სახელწოდებით კერამიდები, რომლებიც სფინგოიდურ საფუძველზე არიან, ასრულებენ მნიშვნელოვან ფუნქციებს კანის ჯანმრთელობისთვის. ისინი ხელს უწყობენ ეპიდერმისის ფორმირებას, რომელიც წარმოადგენს კანის ყველაზე შორეულ ფენას, რომელიც იცავს გარემოს და ხელს უშლის წყლის დაკარგვას. ცერამიდები მუშაობენ სფინგოლიპიდური მეტაბოლიზმის წინამორბედებად; აქტიური ლიპიდური მეტაბოლიზმი ხდება კანის შიგნით. სფინგოლიპიდები ქმნიან სტრუქტურულ და სასიგნალო ლიპიდებს კანში. სფინგომიელინები, დამზადებული კერამიდებისგან, გავრცელებულია ნერვულ სისტემაში და ხელს უწყობს საავტომობილო ნეირონების გადარჩენას.

ლიპიდები ასევე თამაშობენ როლს უჯრედის სიგნალში. ცენტრალურ და პერიფერულ ნერვულ სისტემაში ლიპიდები აკონტროლებენ მემბრანების სითხის სითბოს და ეხმარებიან ელექტრული სიგნალის გადაცემას. ლიპიდები ხელს უწყობენ სინაფსის სტაბილიზაციას.

ლიპიდები აუცილებელია ზრდის, ჯანმრთელი იმუნური სისტემისა და გამრავლებისთვის. ლიპიდები სხეულს საშუალებას აძლევს შეინახოს ვიტამინები ღვიძლში, როგორიცაა ცხიმში ხსნადი ვიტამინები A, D, E და K. ქოლესტერინი წარმოადგენს ჰორმონების წინამორბედს, როგორიცაა ესტროგენი და ტესტოსტერონი. იგი ასევე ქმნის ნაღვლის მჟავებს, რომლებიც ხსნიან ცხიმს. ღვიძლი და ნაწლავები ქმნიან ქოლესტერინის დაახლოებით 80 პროცენტს, ხოლო დანარჩენი საკვები მიიღება.

ზოგადად, ცხოველური ცხიმები გაჯერებულია და, შესაბამისად, მყარია, ხოლო მცენარეული ზეთები უჯერი და, შესაბამისად, თხევადია. ცხოველებს არ შეუძლიათ წარმოქმნან უჯერი ცხიმები, ამიტომ ეს ცხიმები უნდა მოხმარდეს მწარმოებლებისგან, როგორიცაა მცენარეები და წყალმცენარეები. თავის მხრივ, ცხოველები, რომლებიც ჭამენ მცენარეთა მომხმარებლებს (მაგალითად, ცივი წყლის თევზები) მიიღებენ ამ სასარგებლო ცხიმებს. უჯერი ცხიმები ყველაზე ჯანმრთელი ცხიმებია, რადგან ისინი ამცირებენ დაავადებების რისკს. ამ ცხიმების მაგალითებია ისეთი ზეთები, როგორიცაა ზეთისხილის და მზესუმზირის ზეთები, ასევე თესლი, თხილი და თევზი. ფოთლოვანი მწვანე ბოსტნეული დიეტური უჯერი ცხიმების კარგი წყაროცაა. ფოთლებში ცხიმოვანი მჟავები გამოიყენება ქლოროპლასტებში.

ტრანს-ცხიმები არის ნაწილობრივ ჰიდროგენიზებული გეგმის ზეთები, რომლებიც ჰგავს გაჯერებულ ცხიმებს. ადრე იყენებდნენ კულინარიაში, ტრანს-ცხიმები ახლა არაჯანსაღად ითვლება მოხმარებისთვის.

გაჯერებული ცხიმები ნაკლებად უნდა მოიხმაროთ ვიდრე უჯერი ცხიმები, რადგან გაჯერებულმა ცხიმებმა შეიძლება გაზარდოს დაავადების რისკი. გაჯერებული ცხიმების მაგალითებია წითელი ცხოველის ხორცი და ცხიმიანი რძის პროდუქტები, ასევე ქოქოსის ზეთი და პალმის ზეთი.

როდესაც სამედიცინო პროფესიონალები ლიპიდებს სისხლის ცხიმებად მოიხსენიებენ, ეს აღწერს იმ სახის ცხიმებს, რომელზეც ხშირად საუბრობენ გულსისხლძარღვთა ჯანმრთელობაზე, განსაკუთრებით ქოლესტერინზე. ლიპოპროტეინები ხელს უწყობენ ქოლესტერინის ტრანსპორტირებას ორგანიზმში. მაღალი სიმკვრივის ლიპოპროტეინი (HDL) აღნიშნავს ქოლესტერინს, რომელიც არის ”კარგი” ცხიმი. ის ემსახურება ცუდი ქოლესტერინის მოცილებას ღვიძლის საშუალებით. "ცუდი" ქოლესტერინები შეიცავს LDL, IDL, VLDL და გარკვეულ ტრიგლიცერიდებს. ცუდი ცხიმები ზრდის ინფარქტის და ინსულტის რისკს, მათი დაგროვების გამო, როგორც დაფა, რამაც შეიძლება გამოიწვიოს არტერიების ჩაკეტვა. ამიტომ ლიპიდების ბალანსს ჯანმრთელობისთვის გადამწყვეტი მნიშვნელობა აქვს.

ანთებითი კანის პირობებში შეიძლება გარკვეული ლიპიდების, მაგალითად, ეიკოსაპენტაენოის მჟავის (EPA) და დოქსაჰექსაენოინის მჟავის (DHA) მოხმარება სარგებელს მოიტანოს. ნაჩვენებია, რომ EPA ცვლის კერამიდის პროფილს.

მთელი რიგი დაავადებები დაკავშირებულია ადამიანის ორგანიზმში არსებულ ლიპიდებთან. ჰიპერტრიგლიცერიდემიამ, სისხლში მაღალი ტრიგლიცერიდების მდგომარეობამ, შეიძლება გამოიწვიოს პანკრეატიტი. რიგი მედიკამენტები მუშაობს ტრიგლიცერიდების შესამცირებლად, მაგალითად, ფერმენტების მიერ, რომლებიც ამცირებენ სისხლის ცხიმებს. ტრიგლიცერიდების მაღალი შემცირება ასევე აღმოაჩინეს ზოგიერთ ინდივიდში თევზის ზეთის საშუალებით სამედიცინო დამატებით.

ჰიპერქოლესტერინემია (სისხლში ქოლესტერინის მაღალი შემცველობა) შეიძლება იყოს შეძენილი ან გენეტიკური. ოჯახური ჰიპერქოლესტერინემიის მქონე პირებს აქვთ ქოლესტერინის არაჩვეულებრივად მაღალი მაჩვენებლები, რომელთა კონტროლი შეუძლებელია მედიკამენტების საშუალებით. ეს მნიშვნელოვნად ზრდის ინფარქტისა და ინსულტის რისკს, ბევრი ადამიანი იღუპება 50 წლის ასაკამდე.

გენეტიკური დაავადებები, რომლებიც სისხლძარღვებზე ლიპიდების მაღალ დაგროვებას იწვევს, მოიხსენიება როგორც ლიპიდების შენახვის დაავადებები. ცხიმების ზედმეტი შენახვა საზიანო გავლენას ახდენს თავის ტვინზე და სხეულის სხვა ნაწილებზე. ლიპიდების შენახვის დაავადებების რამდენიმე მაგალითია ფაბრი, გოჩერის დაავადება, ნიემან-პიკის დაავადება, სანდჰოფის დაავადება და ტეი-საქსი. სამწუხაროდ, ლიპიდების შენახვის ამ დაავადებებიდან ბევრი იწვევს დაავადებასა და სიკვდილს ახალგაზრდა ასაკში.

ლიპიდები ასევე თამაშობენ როლს საავტომობილო ნეირონების დაავადებებში (MNDs), რადგან ამ პირობებს ახასიათებს არა მხოლოდ საავტომობილო ნეირონების გადაგვარება და სიკვდილი, არამედ ლიპიდური ცვლის პრობლემები. MND- ში, ცენტრალური ნერვული სისტემის სტრუქტურული ლიპიდები იცვლება და ეს გავლენას ახდენს როგორც მემბრანებზე, ასევე უჯრედის სიგნალზე. მაგალითად, ჰიპერმეტაბოლიზმი ხდება ამიოტროფიული გვერდითი სკლეროზის დროს. როგორც ჩანს, კავშირი არსებობს კვებასთან (ამ შემთხვევაში, არ არის საკმარისი ლიპიდური კალორიების მიღება) და ALS– ის განვითარების რისკს შორის. უმაღლესი ლიპიდები შეესაბამება ALS პაციენტების უკეთეს შედეგებს. მედიკამენტები, რომლებიც მიზნად ისახავს სფინგოლიპიდებს, განიხილება როგორც ALS პაციენტების მკურნალობა. საჭიროა მეტი გამოკვლევა, რომ უკეთ გავიგოთ ეს მექანიზმები და უზრუნველყონ სათანადო მკურნალობის ვარიანტები.

ზურგის კუნთოვანი ატროფიის დროს (SMA), გენეტიკური აუტოსომური რეცესიული დაავადება, ლიპიდებს არ იყენებენ ენერგიის სათანადოდ. SMA პირები ფლობენ მაღალ ცხიმიან მასას დაბალკალორიული მიღების პირობებში. ამიტომ, კვლავ, ლიპიდური ცვლის დისფუნქცია მნიშვნელოვან როლს ასრულებს საავტომობილო ნეირონის დაავადებაში.

არსებობს მტკიცებულებები ომეგა -3 ცხიმოვანი მჟავების შესახებ, რომლებიც სასარგებლო როლს ასრულებენ ისეთ დეგენერაციულ დაავადებებში, როგორიცაა ალცჰეიმერისა და პარკინსონის დაავადებები. ეს არ დადასტურებულა ALS– ს შემთხვევაში და სინამდვილეში ტოქსიკურობის საპირისპირო ეფექტი აღმოჩენილია თაგვის მოდელებში.

მეცნიერები აგრძელებენ ახალი ლიპიდების აღმოჩენას. ამჟამად, ლიპიდები არ არის შესწავლილი ცილების დონეზე და, შესაბამისად, ნაკლებად გასაგებია. ამჟამინდელი ლიპიდების კლასიფიკაციის დიდი ნაწილი ეყრდნობოდა ქიმიკოსებსა და ბიოფიზიკოსებს, აქცენტი გაკეთებულია სტრუქტურაზე და არა ფუნქციებზე. გარდა ამისა, რთული იყო ლიპიდური ფუნქციების გაღიზიანება, რადგან მათ აქვთ ცილებთან კომბინირების ტენდენცია. ასევე ძნელია ცოცხალ უჯრედებში ლიპიდების ფუნქციის განმარტება. ბირთვული მაგნიტური რეზონანსი (NMR) და მასობრივი სპექტრომეტრია (MS) იძლევა გარკვეულ ლიპიდურ იდენტიფიკაციას გამოთვლითი პროგრამული უზრუნველყოფის დახმარებით. ამასთან, საჭიროა მიკროსკოპიაში უკეთესი რეზოლუცია ლიპიდური მექანიზმებისა და ფუნქციების შესახებ ცოდნის მისაღებად. ვიდრე ლიპიდური ექსტრაქტების ჯგუფის ანალიზს, უფრო სპეციფიკური MS იქნება საჭირო ლიპიდების გამოყოფა მათი ცილოვანი კომპლექსებიდან. იზოტოპების მარკირება შეიძლება ემსახურებოდეს ვიზუალიზაციის გაუმჯობესებას და, შესაბამისად, იდენტიფიკაციას.

აშკარაა, რომ ლიპიდები, ცნობილი სტრუქტურული და ენერგეტიკული მახასიათებლების გარდა, მნიშვნელოვან საავტომობილო ფუნქციებსა და სიგნალიზაციაში ასრულებენ როლს. როგორც ტექნოლოგია აუმჯობესებს ლიპიდების იდენტიფიკაციასა და ვიზუალიზაციას, საჭიროა მეტი გამოკვლევა ლიპიდების ფუნქციის დასადგენად. საბოლოოდ, იმედი გვაქვს, რომ შეიქმნება ისეთი მარკერები, რომლებიც ზედმეტად არ დაარღვევს ლიპიდურ ფუნქციას. სუბუჯრედულ დონეზე ლიპიდების ფუნქციის მანიპულირების შესაძლებლობა შეიძლება კვლევის მიღწევას წარმოადგენს. ამან შეიძლება მოახდინოს მეცნიერების რევოლუცია ისევე, როგორც ცილების კვლევა. თავის მხრივ, შეიძლება გაკეთდეს ახალი მედიკამენტები, რომლებიც პოტენციურად დაეხმარება მათ, ვისაც აწუხებს ლიპიდური დარღვევები.