Lipide: definiție, structură, funcție și exemple

Lipidele cuprind un grup de compuși precum grăsimi, uleiuri, steroizi și ceruri găsite în organismele vii. Ambele procariote și eucariote posedă lipide, care joacă multe roluri importante din punct de vedere biologic, cum ar fi formarea membranei, protecția, izolarea, stocarea energiei, diviziunea celulară și multe altele. În medicină, lipidele se referă la grăsimile din sânge.

TL; DR (Prea lung; Nu am citit)

Lipidele desemnează grăsimile, uleiurile, steroizii și cerurile găsite în organismele vii. Lipidele îndeplinesc funcții multiple între specii, pentru stocarea energiei, protecție, izolare, diviziune celulară și alte roluri biologice importante.

Lipidele sunt fabricate dintr-un triglicerid care este fabricat din alcool glicerol, plus acizi grași. Adăugările la această structură de bază produc o mare diversitate a lipidelor. Până în prezent au fost descoperite peste 10.000 de tipuri de lipide și multe lucrează cu o diversitate imensă de proteine ​​pentru metabolismul celular și transportul materialului. Lipidele sunt considerabil mai mici decât proteinele.

Acizii grași sunt un tip de lipide și servesc și ca elemente de bază pentru alte lipide. Acizii grași conțin grupări carboxil (-COOH) legate de un lanț de carbon cu hidrogen atașat. Acest lanț este insolubil în apă. Acizii grași pot fi saturați sau nesaturați. Acizii grași saturați au legături unice de carbon, în timp ce acizii grași nesaturați au legături duble de carbon. Când acizii grași saturați se combină cu trigliceridele, rezultă grăsimi solide la temperatura camerei. Acest lucru se datorează faptului că structura lor îi face să se împacheteze strâns. În schimb, acizii grași nesaturați combinați cu trigliceridele tind să producă uleiuri lichide. Structura îndoită a grăsimilor nesaturate produce o substanță mai slabă și mai fluidă la temperatura camerei.

Fosfolipidele sunt formate dintr-un triglicerid cu o grupare fosfat substituită cu un acid gras. Acestea pot fi descrise ca având capul încărcat și coada hidrocarburii. Capetele lor sunt hidrofile sau iubitoare de apă, în timp ce cozile lor sunt hidrofobe sau repelente la apă.

Un alt exemplu de lipide este colesterolul. Colesterolii se aranjează în structuri inelare rigide de cinci sau șase atomi de carbon, cu hidrogen atașat și o coadă de hidrocarbură flexibilă. Primul inel conține o grupare hidroxil care se extinde în mediile de apă ale membranelor celulare animale. Restul moleculei este insolubil în apă.

Acizii grași polinesaturați (PUFA) sunt lipide care ajută la fluiditatea membranei. PUFA participă la semnalizarea celulară legată de inflamația neuronală și metabolismul energetic. Ele pot oferi efecte neuroprotectoare ca acizi grași omega-3 și, în această formulare, sunt antiinflamatori. Pentru acizii grași omega-6, PUFA pot provoca inflamații.

Sterolii sunt lipide care se găsesc în membranele plantelor. Glicolipidele sunt lipide legate de carbohidrați și fac parte din bazinele de lipide celulare.

Lipidele joacă mai multe roluri în organisme. Lipidele alcătuiesc bariere de protecție. Acestea cuprind membrane celulare și o parte din structura pereților celulari din plante. Lipidele asigură stocarea de energie plantelor și animalelor. Destul de des, lipidele funcționează alături de proteine. Funcțiile lipidice pot fi afectate de modificări ale grupurilor lor de cap polar, precum și de lanțurile lor laterale.

Fosfolipidele formează baza pentru straturile bilidice lipidice, cu natura lor amfipatică, care alcătuiesc membranele celulare. Stratul exterior interacționează cu apa, în timp ce stratul interior există ca o substanță uleioasă flexibilă. Natura lichidă a membranelor celulare ajută la funcționarea acestora. Lipidele alcătuiesc nu numai membranele plasmatice, ci și compartimentele celulare, cum ar fi anvelopa nucleară, reticulul endoplasmatic (ER), aparatul Golgi și veziculele.

Lipidele participă, de asemenea, la diviziunea celulară. Celulele împărțitoare reglează conținutul de lipide în funcție de ciclul celular. Cel puțin 11 lipide sunt implicate în activitatea ciclului celular. Sfingolipidele joacă un rol în citokinezie în timpul interfazei. Deoarece diviziunea celulară are ca rezultat tensiunea membranei plasmatice, lipidele par să ajute la aspectele mecanice ale diviziunii, cum ar fi rigiditatea membranei.

Lipidele oferă bariere de protecție pentru țesuturile specializate, cum ar fi nervii. Învelișul protector de mielină care înconjoară nervii conține lipide.

Lipidele furnizează cea mai mare cantitate de energie din consum, având mai mult de două ori cantitatea de energie ca proteinele și carbohidrații. Corpul descompune grăsimile în digestie, unele pentru necesități imediate de energie, iar altele pentru stocare. Corpul se bazează pe depozitarea lipidelor pentru exerciții fizice, folosind lipaze pentru a descompune aceste lipide și, în cele din urmă, pentru a produce mai mult adenozin trifosfat (ATP) pentru a alimenta celulele.

La plante, uleiurile de semințe, cum ar fi triacilglicerolii (TAG), asigură stocarea alimentelor pentru germinarea și creșterea semințelor atât în ​​angiosperme, cât și în gimnosperme. Aceste uleiuri sunt depozitate în corpuri de ulei (OB) și protejate de fosfolipide și proteine ​​numite oleozine. Toate aceste substanțe sunt produse de reticulul endoplasmatic (ER). Mugurii corpului uleios din ER.

Lipidele oferă plantelor energia necesară proceselor lor metabolice și semnale între celule. Floemul, una dintre porțiunile principale de transport al plantelor (împreună cu xilemul), conține astfel de lipide ca colesterol, sitosterol, camposterol, stigmasterol și mai mulți hormoni lipofili variați și molecule. Diferitele lipide pot juca un rol în semnalizare atunci când o plantă este deteriorată. Fosfolipidele din plante funcționează, de asemenea, ca răspuns la factorii de stres de mediu ai plantelor, precum și ca răspuns la infecțiile cu agenți patogeni.

La animale, lipidele servesc și ca izolație față de mediu și ca protecție pentru organele vitale. Lipidele asigură, de asemenea, flotabilitate și impermeabilizare.

Lipidele numite ceramide, pe bază de sfingoid, îndeplinesc funcții importante pentru sănătatea pielii. Ele ajută la formarea epidermei, care servește ca strat exterior al pielii, care protejează de mediu și previne pierderea apei. Ceramidele funcționează ca precursori ai metabolismului sfingolipidelor; metabolismul activ al lipidelor apare în interiorul pielii. Sfingolipidele alcătuiesc lipidele structurale și de semnalizare găsite în piele. Sfingomielinele, fabricate din ceramide, sunt răspândite în sistemul nervos și ajută neuronii motori să supraviețuiască.

Lipidele joacă, de asemenea, un rol în semnalizarea celulară. În sistemul nervos central și periferic, lipidele controlează fluiditatea membranelor și ajută la transmiterea semnalului electric. Lipidele ajută la stabilizarea sinapselor.

Lipidele sunt esențiale pentru creștere, un sistem imunitar sănătos și reproducere. Lipidele permit organismului să stocheze vitamine în ficat, cum ar fi vitaminele liposolubile A, D, E și K. Colesterolul servește ca precursor al hormonilor precum estrogenul și testosteronul. De asemenea, produce acizi biliari, care dizolvă grăsimile. Ficatul și intestinele produc aproximativ 80% din colesterol, în timp ce restul se obține din alimente.

În general, grăsimile animale sunt saturate și, prin urmare, solide, în timp ce uleiurile vegetale tind să fie nesaturate și, prin urmare, lichide. Animalele nu pot produce grăsimi nesaturate, deci acele grăsimi trebuie consumate de la producători precum plante și alge. La rândul lor, animalele care mănâncă acei consumatori de plante (cum ar fi peștii cu apă rece) câștigă acele grăsimi benefice. Grăsimile nesaturate sunt cele mai sănătoase grăsimi de mâncat, deoarece scad riscul bolilor. Exemplele acestor grăsimi includ uleiuri precum uleiurile de măsline și floarea-soarelui, precum și semințele, nucile și peștele. Legumele cu frunze verzi sunt, de asemenea, surse bune de grăsimi nesaturate din dietă. Acizii grași din frunze sunt folosiți în cloroplaste.

Trans-grăsimile sunt uleiuri plan parțial hidrogenate care seamănă cu grăsimile saturate. Folosite anterior în gătit, grăsimile trans sunt acum considerate nesănătoase pentru consum.

Grăsimile saturate trebuie consumate mai puțin decât grăsimile nesaturate, deoarece grăsimile saturate pot crește riscul de boală. Exemple de grăsimi saturate includ carnea roșie de animale și produsele lactate grase, precum și uleiul de cocos și uleiul de palmier.

Când profesioniștii din domeniul medical se referă la lipide ca grăsimi din sânge, acest lucru descrie tipul de grăsimi adesea discutate în ceea ce privește sănătatea cardiovasculară, în special colesterolul. Lipoproteinele ajută la transportul colesterolului în organism. Lipoproteinele cu densitate mare (HDL) se referă la colesterolul care este o grăsime „bună”. Acesta servește la eliminarea colesterolului rău prin ficat. Colesterolii „răi” includ LDL, IDL, VLDL și anumite trigliceride. Grăsimile rele cresc riscul de infarct miocardic și accident vascular cerebral datorită acumulării lor ca placă, ceea ce poate duce la înfundarea arterelor. Prin urmare, echilibrul lipidelor este crucial pentru sănătate.

Afecțiunile inflamatorii ale pielii pot beneficia de consumul anumitor lipide, cum ar fi acidul eicosapentaenoic (EPA) și acidul docsahexaenoic (DHA). Sa demonstrat că EPA modifică profilul ceramidei pielii.

O serie de boli sunt legate de lipidele din corpul uman. Hipertrigliceridemia, o afecțiune a trigliceridelor ridicate din sânge, poate duce la pancreatită. O serie de medicamente acționează pentru a reduce trigliceridele, cum ar fi enzimele care degradează grăsimile din sânge. Reducerea ridicată a trigliceridelor a fost de asemenea găsită la unii indivizi prin suplimentarea medicală prin ulei de pește.

Hipercolesterolemia (colesterol ridicat din sânge) poate fi dobândită sau genetică. Persoanele cu hipercolesterolemie familială posedă valori extraordinar de ridicate ale colesterolului, care nu pot fi controlate prin medicație. Acest lucru crește foarte mult riscul de atac de cord și accident vascular cerebral, mulți indivizi murind înainte de a atinge vârsta de 50 de ani.

Bolile genetice care duc la acumularea mare de lipide pe vasele de sânge sunt denumite boli de depozitare a lipidelor. Această depozitare excesivă de grăsime produce efecte dăunătoare pentru creier și alte părți ale corpului. Câteva exemple de boli de stocare a lipidelor includ boala Fabry, boala Gaucher, boala Niemann-Pick, boala Sandhoff și Tay-Sachs. Din păcate, multe dintre aceste boli de depozitare a lipidelor duc la boli și la moarte la o vârstă fragedă.

Lipidele joacă, de asemenea, un rol în bolile neuronilor motori (MND), deoarece aceste afecțiuni sunt caracterizate nu numai de degenerarea neuronilor motori și de moarte, ci și de probleme cu metabolismul lipidelor. În MND, lipidele structurale ale sistemului nervos central se schimbă și acest lucru afectează atât membranele, cât și semnalizarea celulară. De exemplu, hipermetabolismul apare cu scleroza laterală amiotrofică (SLA). Se pare că există o legătură între nutriție (în acest caz, insuficiența caloriilor lipidice consumate) și riscul apariției SLA. Lipidele mai mari corespund unor rezultate mai bune pentru pacienții cu SLA. Medicamentele care vizează sfingolipidele sunt considerate tratamente pentru pacienții cu SLA. Sunt necesare mai multe cercetări pentru a înțelege mai bine mecanismele implicate și pentru a oferi opțiuni de tratament adecvate.

În atrofia musculară a coloanei vertebrale (SMA), o boală genetică autozomală recesivă, lipidele nu sunt utilizate corespunzător pentru energie. Indivizii SMA posedă o masă ridicată de grăsimi într-un cadru de aport caloric scăzut. Prin urmare, din nou, disfuncția metabolismului lipidic joacă un rol major într-o boală a neuronilor motori.

Există dovezi că acizii grași omega-3 joacă un rol benefic în boli degenerative precum bolile Alzheimer și Parkinson. Acest lucru nu sa dovedit a fi cazul SLA și, de fapt, efectul opus al toxicității a fost găsit la modelele de șoarece.

Oamenii de știință continuă să descopere noi lipide. În prezent, lipidele nu sunt studiate la nivelul proteinelor și, prin urmare, sunt mai puțin înțelese. O mare parte din clasificarea actuală a lipidelor s-a bazat pe chimiști și biofizicieni, cu accent mai degrabă pe structură decât pe funcție. În plus, a fost o provocare eliminarea funcțiilor lipidice din cauza tendinței lor de a se combina cu proteinele. De asemenea, este dificil să se elucideze funcția lipidică în celulele vii. Rezonanța magnetică nucleară (RMN) și spectrometria de masă (MS) produc o anumită identificare a lipidelor cu ajutorul software-ului de calcul. Cu toate acestea, este necesară o rezoluție mai bună în microscopie pentru a obține o perspectivă asupra mecanismelor și funcțiilor lipidelor. În loc să analizeze un grup de extracte lipidice, va fi nevoie de SM mai specifice pentru a izola lipidele din complexele lor proteice. Etichetarea izotopilor poate servi la îmbunătățirea vizualizării și, prin urmare, a identificării.

Este clar că lipidele, pe lângă caracteristicile lor structurale și energetice cunoscute, joacă un rol în funcțiile motorii importante și în semnalizare. Pe măsură ce tehnologia se îmbunătățește pentru identificarea și vizualizarea lipidelor, vor fi necesare mai multe cercetări pentru a stabili funcția lipidelor. În cele din urmă, speranța este că ar putea fi proiectați markeri care nu ar perturba excesiv funcția lipidică. Abilitatea de a manipula funcția lipidelor la niveluri subcelulare ar putea oferi o descoperire de cercetare. Acest lucru ar putea revoluționa știința în același mod în care o are cercetarea proteinelor. La rândul lor, s-ar putea face noi medicamente care ar putea ajuta pe cei care suferă de tulburări lipidice.