Липиди: дефиниција, структура, функција и примери

Липиди чине групу једињења попут масти, уља, стероида и воска који се налазе у живим организмима. И прокариоти и еукариоти поседују липиде, који биолошки играју многе важне улоге, као што су стварање мембрана, заштита, изолација, складиштење енергије, деоба ћелија и још много тога. У медицини, липиди се односе на масти у крви.

ТЛ; ДР (предуго; Нисам прочитао)

Липиди означавају масти, уља, стероиде и воскове који се налазе у живим организмима. Липиди имају више функција у врстама, за складиштење енергије, заштиту, изолацију, поделу ћелија и друге важне биолошке улоге.

Липиди су направљени од триглицерида који је направљен од алкохолног глицерола, плус масне киселине. Додаци овој основној структури дају велику разноликост липида. До сада је откривено преко 10 000 врста липида, а многи раде са огромном разноврсношћу протеина за ћелијски метаболизам и транспорт материјала. Липиди су знатно мањи од протеина.

Масне киселине су једна врста липида и служе као градивни блокови и за друге липиде. Масне киселине садрже карбоксилне (-ЦООХ) групе везане за ланац угљеника са везаним водоникима. Овај ланац је нерастворљив у води. Масне киселине могу бити засићене или незасићене. Засићене масне киселине имају једноструке везе са угљеником, док незасићене масне киселине имају двоструке везе са угљеником. Када се засићене масне киселине комбинују са триглицеридима, то резултира чврстим мастима на собној температури. То је зато што их због њихове структуре чврсто спакују. Насупрот томе, незасићене масне киселине у комбинацији са триглицеридима теже давању течних уља. Извијена структура незасићених масти даје рахлију, течнију супстанцу на собној температури.

Фосфолипиди су направљени од триглицерида са фосфатном групом замењеном масном киселином. Могу се описати као напуњене главе и угљоводонични реп. Њихове главе су хидрофилне или воле воду, док су репови хидрофобни или одбијају воду.

Још један пример липида је холестерол. Холестероли су распоређени у круте прстенасте структуре од пет или шест атома угљеника, са повезаним водоникима и флексибилним угљоводоничним репом. Први прстен садржи хидроксилну групу која се протеже у водено окружење мембрана животињских ћелија. Остатак молекула, међутим, није растворљив у води.

Полинезасићене масне киселине (ПУФА) су липиди који помажу у флуидности мембране. ПУФА учествују у ћелијској сигнализацији везаној за нервно запаљење и енергетски метаболизам. Они могу пружити неуропротективне ефекте као омега-3 масне киселине, а у овој формулацији су антиинфламаторни. За омега-6 масне киселине, ПУФА могу изазвати упалу.

Стероли су липиди који се налазе у биљним мембранама. Гликолипиди су липиди повезани са угљеним хидратима и део су ћелијских базена липида.

Липиди играју неколико улога у организмима. Липиди чине заштитне баријере. Садрже ћелијске мембране и део структуре ћелијских зидова биљака. Липиди обезбеђују складиштење енергије биљкама и животињама. Често липиди функционишу заједно са протеинима. На функције липида могу утицати промене њихових поларних група глава, као и бочни ланци.

Фосфолипиди чине основу за липидне двослојеве, са својом амфипатичком природом, који чине ћелијске мембране. Спољни слој комуницира са водом, док унутрашњи слој постоји као флексибилна уљна супстанца. Течна природа ћелијских мембрана помаже у њиховој функцији. Липиди не чине само плазма мембране, већ и ћелијске одељке попут нуклеарне овојнице, ендоплазматског ретикулума (ЕР), Голгијевог апарата и везикула.

Липиди такође учествују у подели ћелија. Делитељске ћелије регулишу садржај липида у зависности од ћелијског циклуса. Најмање 11 липида је укључено у активност ћелијског циклуса. Спхинголипиди играју улогу у цитокинези током интерфазе. Будући да дељење ћелија доводи до напетости плазматске мембране, чини се да липиди помажу у механичким аспектима деобе, као што је крутост мембране.

Липиди пружају заштитне баријере за специјализована ткива попут нерва. Заштитни мијелински омотач који окружује живце садржи липиде.

Липиди пружају највећу количину енергије из потрошње, имају више него двоструко већу количину енергије од протеина и угљених хидрата. Тело разграђује масти у варењу, неке за непосредне потребе за енергијом, а друге за складиштење. Тело се ослања на складиште липида за вежбање користећи липазе за разградњу тих липида и на крају да створи више аденозин трифосфата (АТП) за напајање ћелија.

У биљкама, семенска уља као што су триацилглицероли (ТАГ) пружају складиште хране за клијање и раст семена и у критосеменкама и у голосеменицама. Ова уља се складиште у уљним телима и заштићују фосфолипидима и протеинима званим олеозини. Све ове супстанце производи ендоплазматски ретикулум (ЕР). Уљно тело пупа од ЕР.

Липиди дају биљкама потребну енергију за њихове метаболичке процесе и сигнале између ћелија. Флоем, један од главних транспортних делова биљака (заједно са ксилемом), садржи такве липиде као холестерол, ситостерол, кампостерол, стигмастерол и неколико различитих липофилних хормона и молекула. Разни липиди могу играти улогу у сигнализацији када је биљка оштећена. Фосфолипиди у биљкама такође делују као одговор на стресоре из окружења на биљкама, као и као одговор на инфекције патогенима.

Липиди код животиња такође служе као изолација од околине и као заштита виталних органа. Липиди такође пружају пловност и хидроизолацију.

Липиди звани керамиди, који су засновани на сфингоидима, обављају важне функције за здравље коже. Они помажу у формирању епидермиса, који служи као најудаљенији слој коже који штити од околине и спречава губитак воде. Церамиди делују као претече метаболизма сфинголипида; у кожи се јавља активни метаболизам липида. Спхинголипиди чине структурне и сигналне липиде који се налазе у кожи. Сфингомијелини, направљени од керамида, преовлађују у нервном систему и помажу моторним неуронима да преживе.

Липиди такође играју улогу у ћелијској сигнализацији. У централном и периферном нервном систему, липиди контролишу флуидност мембрана и помажу у преносу електричних сигнала. Липиди помажу у стабилизацији синапси.

Липиди су неопходни за раст, здрав имунолошки систем и репродукцију. Липиди омогућавају телу да у јетри складишти витамине као што су витамини А, Д, Е и К. растворљиви у мастима. Холестерол служи као прекурсор за хормоне као што су естроген и тестостерон. Такође ствара жучне киселине, које растварају масти. Јетра и црева чине приближно 80 процената холестерола, док се остатак добија храном.

Генерално, животињске масти су засићене и стога чврсте, док биљна уља имају тенденцију да буду незасићена и стога течна. Животиње не могу да производе незасићене масти, тако да те масти морају да се конзумирају од произвођача као што су биљке и алге. Заузврат, животиње које једу оне биљне потрошаче (попут рибе са хладном водом) добијају те корисне масти. Незасићене масти су најздравије масти за јело јер смањују ризик од болести. Примери ових масти укључују уља као што су маслиново и сунцокретово уље, као и семе, ораси и риба. Лиснато зелено поврће је такође добар извор незасићених масти у исхрани. Масне киселине у лишћу се користе у хлоропластима.

Транс-масти су делимично хидрогенизована план-уља која подсећају на засићене масти. Раније коришћене у кувању, транс-масти се данас сматрају нездравима за конзумацију.

Засићене масти треба уносити мање од незасићених масти, јер засићене масти могу повећати ризик од болести. Примери засићених масти укључују црвено животињско месо и масне млечне производе, као и кокосово уље и палмино уље.

Када медицински радници називају липиде масноћом у крви, ово описује врсте масти о којима се често расправља у вези са здрављем кардиоваскуларног система, посебно холестерола. Липопротеини помажу у транспорту холестерола кроз тело. Липопротеин велике густине (ХДЛ) односи се на холестерол који је „добра“ масноћа. Служи за уклањање лошег холестерола преко јетре. „Лоши“ холестероли укључују ЛДЛ, ИДЛ, ВЛДЛ и одређене триглицериде. Лоше масти повећавају ризик од срчаног и можданог удара због накупљања у облику плака, што може довести до зачепљења артерија. Стога је равнотежа липида пресудна за здравље.

Упална стања коже могу имати користи од конзумације одређених липида као што су еикозапентаенојска киселина (ЕПА) и доксахексаенојска киселина (ДХА). Показало се да ЕПА мења церамидни профил коже.

Бројне болести повезане су са липидима у људском телу. Хипертриглицеридемија, стање високих триглицерида у крви, може довести до панкреатитиса. Бројни лекови раде на смањењу триглицерида, на пример ензимима који разграђују масноће у крви. Високо смањење триглицерида такође је утврђено код неких особа медицинским суплементима путем рибљег уља.

Хиперхолестеролемија (повишен холестерол у крви) може бити стечена или генетска. Појединци са породичном хиперхолестеролемијом поседују изузетно високе вредности холестерола које се не могу контролисати лековима. Ово у великој мери повећава ризик од срчаног и можданог удара, јер многи појединци умиру пре него што напуне 50 година.

Генетске болести које резултирају високим накупљањем липида на крвним судовима називају се болестима складиштења липида. Ово прекомерно складиштење масти доводи до штетних утицаја на мозак и друге делове тела. Неки примери болести складиштења липида укључују Фабри-јеву болест, Гауцхер-ову болест, Ниеманн-Пицк-ову болест, Сандхофф-ову болест и Таи-Сацхс-а. Нажалост, многе од ових болести складиштења липида резултирају болешћу и смрћу у младости.

Липиди такође играју улогу у болестима моторних неурона (МНД), јер ова стања карактеришу не само дегенерација и смрт моторних неурона већ и проблеми са метаболизмом липида. Код МНД-а, структурни липиди централног нервног система се мењају, а то утиче и на мембрану и на ћелијску сигнализацију. На пример, хиперметаболизам се јавља код амиотрофичне латералне склерозе (АЛС). Чини се да постоји веза између исхране (у овом случају, недовољног уноса липидних калорија) и ризика од развоја АЛС-а. Виши липиди одговарају бољим исходима за пацијенте са АЛС. Лекови који циљају сфинголипиде сматрају се лечењем пацијената са АЛС. Потребно је више истраживања како би се боље разумели укључени механизми и пружиле одговарајуће могућности лечења.

У спиналној мишићној атрофији (СМА), генетској аутосомно рецесивној болести, липиди се не користе правилно за енергију. СМА појединци поседују велику масну масу у условима ниског уноса калорија. Стога, опет, дисфункција метаболизма липида игра главну улогу у болести моторног неурона.

Постоје докази да омега-3 масне киселине играју благотворну улогу у таквим дегенеративним болестима као што су Алзхеимер-ова и Паркинсонова болест. То се није показало као случај са АЛС, а заправо је супротан ефекат токсичности пронађен код модела миша.

Научници настављају да откривају нове липиде. Тренутно се липиди не проучавају на нивоу протеина и стога се мање разумеју. Већина тренутне класификације липида ослањала се на хемичаре и биофизичаре, са нагласком на структури, а не на функцији. Поред тога, изазов је изазивати липидне функције због њихове тенденције да се комбинују са протеинима. Такође је тешко расветлити функцију липида у живим ћелијама. Нуклеарна магнетна резонанца (НМР) и масена спектрометрија (МС) дају одређену липидну идентификацију уз помоћ рачунарског софтвера. Међутим, потребна је боља резолуција у микроскопији да би се стекао увид у механизме и функције липида. Уместо да анализирају групу липидних екстраката, биће потребне специфичније МС да би се изоловали липиди из њихових протеинских комплекса. Означавање изотопа може послужити за побољшање визуелизације, а тиме и идентификације.

Јасно је да липиди, поред својих познатих структурних и енергетских карактеристика, играју улогу у важним моторичким функцијама и сигнализацији. Како се технологија побољшава за идентификовање и визуализацију липида, биће потребно више истраживања како би се утврдила функција липида. На крају, нада се да би могли бити дизајнирани маркери који не би претјерано реметили функцију липида. Могућност манипулисања липидном функцијом на подћелијским нивоима могла би пружити истраживачки напредак. Ово би могло да револуционише науку на приближно исти начин као што су то учинила истраживања протеина. Заузврат, могли би се направити нови лекови који би потенцијално помогли онима који пате од поремећаја липида.