ไขมัน: ความหมาย โครงสร้าง หน้าที่ & ตัวอย่าง

ลิปิดประกอบด้วยกลุ่มของสารประกอบ เช่น ไขมัน น้ำมัน สเตียรอยด์ และไขที่พบในสิ่งมีชีวิต ทั้งโปรคาริโอตและยูคาริโอตมีไขมันซึ่งมีบทบาทสำคัญในทางชีววิทยา เช่น การสร้างเมมเบรน การป้องกัน ฉนวน การเก็บพลังงาน การแบ่งเซลล์ และอื่นๆ ในทางการแพทย์ ลิพิดหมายถึงไขมันในเลือด

ทีแอล; DR (ยาวเกินไป; ไม่ได้อ่าน)

ลิปิดเป็นตัวกำหนดไขมัน น้ำมัน สเตียรอยด์และไขที่พบในสิ่งมีชีวิต ลิปิดทำหน้าที่หลายอย่างในสปีชีส์ต่างๆ สำหรับการจัดเก็บพลังงาน การป้องกัน ฉนวน การแบ่งเซลล์ และบทบาททางชีวภาพที่สำคัญอื่นๆ

ไขมันทำจากไตรกลีเซอไรด์ที่ทำจากแอลกอฮอล์กลีเซอรอลบวกกับกรดไขมัน การเพิ่มโครงสร้างพื้นฐานนี้ทำให้ไขมันมีความหลากหลายมาก จนถึงขณะนี้ มีการค้นพบไขมันมากกว่า 10,000 ชนิด และหลายชนิดทำงานร่วมกับโปรตีนที่หลากหลายสำหรับการเผาผลาญของเซลล์และการขนส่งวัสดุ ไขมันมีขนาดเล็กกว่าโปรตีนมาก

กรดไขมันเป็นไขมันชนิดหนึ่งและทำหน้าที่เป็นส่วนประกอบสำคัญสำหรับไขมันอื่นๆ เช่นกัน กรดไขมันประกอบด้วยหมู่คาร์บอกซิล (-COOH) ที่จับกับสายคาร์บอนที่มีไฮโดรเจนติดอยู่ โซ่นี้ไม่ละลายน้ำ กรดไขมันสามารถอิ่มตัวหรือไม่อิ่มตัว กรดไขมันอิ่มตัวมีพันธะคาร์บอนเดี่ยว ในขณะที่กรดไขมันไม่อิ่มตัวมีพันธะคาร์บอนคู่ เมื่อกรดไขมันอิ่มตัวรวมกับไตรกลีเซอไรด์ จะส่งผลให้เกิดไขมันแข็งที่อุณหภูมิห้อง เนื่องจากโครงสร้างของมันทำให้มัดติดกันอย่างแน่นหนา ในทางตรงกันข้าม กรดไขมันไม่อิ่มตัวรวมกับไตรกลีเซอไรด์มักจะให้น้ำมันที่เป็นของเหลว โครงสร้างที่โค้งงอของไขมันไม่อิ่มตัวทำให้ได้สารที่เป็นของเหลวมากขึ้นที่อุณหภูมิห้อง

ฟอสโฟลิปิดทำมาจากไตรกลีเซอไรด์โดยมีกลุ่มฟอสเฟตแทนกรดไขมัน สามารถอธิบายได้ว่ามีหัวชาร์จและหางไฮโดรคาร์บอน หัวของพวกมันชอบน้ำหรือชอบน้ำ ในขณะที่หางของพวกมันไม่ชอบน้ำหรือขับไล่น้ำ

อีกตัวอย่างหนึ่งของไขมันคือคอเลสเตอรอล คอเลสเตอรอลจัดเรียงเป็นโครงสร้างวงแหวนแข็งที่มีอะตอมของคาร์บอนห้าหรือหกอะตอม โดยมีไฮโดรเจนติดอยู่และหางไฮโดรคาร์บอนที่ยืดหยุ่นได้ วงแหวนแรกประกอบด้วยหมู่ไฮดรอกซิลที่ขยายไปสู่สภาพแวดล้อมทางน้ำของเยื่อหุ้มเซลล์ของสัตว์ อย่างไรก็ตาม โมเลกุลที่เหลือนั้นไม่ละลายน้ำ

กรดไขมันไม่อิ่มตัวเชิงซ้อน (PUFAs) เป็นไขมันที่ช่วยในการไหลของเมมเบรน PUFAs มีส่วนร่วมในการส่งสัญญาณของเซลล์ที่เกี่ยวข้องกับการอักเสบของระบบประสาทและการเผาผลาญพลังงาน พวกเขาสามารถให้ผลต่อระบบประสาทเช่นเดียวกับกรดไขมันโอเมก้า 3 และในสูตรนี้ พวกมันมีฤทธิ์ต้านการอักเสบ สำหรับกรดไขมันโอเมก้า 6 PUFAs อาจทำให้เกิดการอักเสบได้

สเตอรอลเป็นไขมันที่พบในเยื่อหุ้มพืช Glycolipids เป็นไขมันที่เชื่อมโยงกับคาร์โบไฮเดรตและเป็นส่วนหนึ่งของกลุ่มไขมันในเซลล์

ไขมันมีบทบาทหลายอย่างในสิ่งมีชีวิต ไขมันสร้างเกราะป้องกัน ประกอบด้วยเยื่อหุ้มเซลล์และโครงสร้างบางส่วนของผนังเซลล์ในพืช ไขมันให้พลังงานแก่พืชและสัตว์ บ่อยครั้งที่ไขมันทำงานควบคู่ไปกับโปรตีน การทำงานของไขมันอาจได้รับผลกระทบจากการเปลี่ยนแปลงของกลุ่มหัวขั้วเช่นเดียวกับสายโซ่ด้านข้าง

ฟอสโฟลิปิดเป็นรากฐานสำหรับลิปิดไบเลเยอร์ซึ่งมีลักษณะเป็นแอมฟิพาติคซึ่งประกอบเป็นเยื่อหุ้มเซลล์ ชั้นนอกทำปฏิกิริยากับน้ำในขณะที่ชั้นในเป็นสารมันที่ยืดหยุ่นได้ ลักษณะของเหลวของเยื่อหุ้มเซลล์ช่วยในการทำงาน ไขมันไม่เพียงแต่ประกอบขึ้นเป็นเยื่อหุ้มพลาสมาเท่านั้น แต่ยังรวมถึงส่วนต่างๆ ของเซลล์ เช่น เยื่อหุ้มนิวเคลียส เอนโดพลาสมิกเรติคิวลัม (ER) เครื่องมือกอลจิ และถุงน้ำ

ไขมันยังมีส่วนร่วมในการแบ่งเซลล์ การแบ่งเซลล์จะควบคุมปริมาณไขมันขึ้นอยู่กับวัฏจักรของเซลล์ ไขมันอย่างน้อย 11 ชนิดเกี่ยวข้องกับกิจกรรมของวัฏจักรเซลล์ สฟิงโกลิปิดมีบทบาทในการเกิดไซโตไคเนซิสระหว่างเฟส เนื่องจากการแบ่งเซลล์ส่งผลให้เกิดความตึงเครียดของเมมเบรนในพลาสมา ไขมันจึงดูเหมือนว่าจะช่วยในด้านกลไกของการแบ่งตัว เช่น ความแข็งของเมมเบรน

ไขมันเป็นเกราะป้องกันสำหรับเนื้อเยื่อพิเศษ เช่น เส้นประสาท ปลอกหุ้มไมอีลินป้องกันรอบๆ เส้นประสาทประกอบด้วยลิพิด

ไขมันให้พลังงานมากที่สุดจากการบริโภค โดยมีปริมาณพลังงานมากกว่าโปรตีนและคาร์โบไฮเดรตมากกว่าสองเท่า ร่างกายสลายไขมันในการย่อยอาหาร บางส่วนสำหรับความต้องการพลังงานทันทีและอื่น ๆ สำหรับการจัดเก็บ ร่างกายดึงไขมันสะสมเพื่อออกกำลังกายโดยใช้ไลเปสเพื่อสลายไขมันเหล่านั้น และในที่สุดก็สร้างอะดีโนซีน ไตรฟอสเฟต (ATP) ให้กับเซลล์พลังงานในที่สุด

ในพืช น้ำมันเมล็ดพืช เช่น ไตรเอซิลกลีเซอรอล (TAGs) เป็นแหล่งเก็บอาหารสำหรับการงอกและการเจริญเติบโตของเมล็ดพืชทั้งในพืชพันธุ์พืชพันธุ์พืชพันธุ์พืชและพืชตระกูลยิมโนสเปิร์ม น้ำมันเหล่านี้ถูกเก็บไว้ในตัวน้ำมัน (OBs) และได้รับการปกป้องโดยฟอสโฟลิปิดและโปรตีนที่เรียกว่าโอลีโอซิน สารทั้งหมดเหล่านี้ผลิตโดยเอนโดพลาสมิกเรติคิวลัม (ER) ตัวน้ำมันแตกหน่อจาก ER

ไขมันทำให้พืชมีพลังงานที่จำเป็นสำหรับกระบวนการเผาผลาญและส่งสัญญาณระหว่างเซลล์ ต้นฟลอมซึ่งเป็นส่วนสำคัญของการลำเลียงพืช (ร่วมกับไซเลม) มีลิพิดดังกล่าว เช่น โคเลสเตอรอล ซิโทสเตอรอล แคมโปสเตอรอล สติกมาสเตอร์อล และฮอร์โมนไลโปฟิลิกหลายชนิด โมเลกุล ไขมันต่างๆ อาจมีบทบาทในการส่งสัญญาณเมื่อพืชได้รับความเสียหาย ฟอสโฟลิปิดในพืชยังทำงานเพื่อตอบสนองต่อแรงกดดันจากสิ่งแวดล้อมในพืช เช่นเดียวกับการตอบสนองต่อการติดเชื้อของเชื้อโรค

ในสัตว์ ไขมันยังทำหน้าที่เป็นฉนวนจากสิ่งแวดล้อมและป้องกันอวัยวะสำคัญ ไขมันยังให้การลอยตัวและกันซึมอีกด้วย

ไขมันที่เรียกว่าเซราไมด์ซึ่งมีสฟิงกอยด์เป็นส่วนประกอบหลัก ทำหน้าที่สำคัญต่อสุขภาพผิว ช่วยสร้างชั้นหนังกำพร้าซึ่งทำหน้าที่เป็นชั้นผิวหนังชั้นนอกสุดที่ปกป้องจากสิ่งแวดล้อมและป้องกันการสูญเสียน้ำ เซราไมด์ทำงานเป็นสารตั้งต้นสำหรับเมแทบอลิซึมของสฟิงโกลิปิด การเผาผลาญไขมันที่ใช้งานเกิดขึ้นภายในผิวหนัง สฟิงโกลิปิดประกอบขึ้นเป็นไขมันที่มีโครงสร้างและส่งสัญญาณที่พบในผิวหนัง Sphingomyelins ทำจากเซราไมด์เป็นที่แพร่หลายในระบบประสาทและช่วยให้เซลล์ประสาทสั่งการอยู่รอด

ไขมันยังมีบทบาทในการส่งสัญญาณของเซลล์ ในระบบประสาทส่วนกลางและส่วนปลาย ไขมันจะควบคุมการไหลของเยื่อหุ้มและช่วยในการส่งสัญญาณไฟฟ้า ไขมันช่วยให้ไซแนปส์เสถียร

ไขมันมีความจำเป็นต่อการเจริญเติบโต ระบบภูมิคุ้มกันที่ดี และการสืบพันธุ์ ไขมันช่วยให้ร่างกายเก็บวิตามินไว้ในตับ เช่น วิตามินที่ละลายในไขมัน A, D, E และ K คอเลสเตอรอลทำหน้าที่เป็นสารตั้งต้นของฮอร์โมนเช่นเอสโตรเจนและฮอร์โมนเพศชาย ยังสร้างกรดน้ำดีซึ่งละลายไขมัน ตับและลำไส้สร้างโคเลสเตอรอลประมาณ 80 เปอร์เซ็นต์ ส่วนที่เหลือได้มาจากอาหาร

โดยทั่วไป ไขมันสัตว์มีความอิ่มตัวและเป็นของแข็ง ในขณะที่น้ำมันจากพืชมีแนวโน้มที่จะไม่อิ่มตัวและเป็นของเหลว สัตว์ไม่สามารถผลิตไขมันไม่อิ่มตัว ดังนั้นไขมันเหล่านั้นต้องบริโภคจากผู้ผลิต เช่น พืชและสาหร่าย ในทางกลับกัน สัตว์ที่กินพืชที่บริโภค (เช่น ปลาน้ำเย็น) จะได้รับไขมันที่เป็นประโยชน์เหล่านั้น ไขมันไม่อิ่มตัวเป็นไขมันที่ดีต่อสุขภาพมากที่สุด เพราะช่วยลดความเสี่ยงในการเกิดโรค ตัวอย่างของไขมันเหล่านี้ ได้แก่ น้ำมัน เช่น น้ำมันมะกอก น้ำมันดอกทานตะวัน เมล็ดพืช ถั่ว และปลา ผักใบเขียวเป็นแหล่งที่ดีของไขมันไม่อิ่มตัวในอาหาร กรดไขมันในใบถูกใช้ในคลอโรพลาสต์

ไขมันทรานส์เป็นน้ำมันแผนเติมไฮโดรเจนบางส่วนที่มีลักษณะคล้ายไขมันอิ่มตัว ก่อนหน้านี้เคยใช้ในการปรุงอาหาร ปัจจุบันไขมันทรานส์ถือว่าไม่ดีต่อสุขภาพสำหรับการบริโภค

ควรบริโภคไขมันอิ่มตัวน้อยกว่าไขมันไม่อิ่มตัว เนื่องจากไขมันอิ่มตัวอาจเพิ่มความเสี่ยงต่อโรคได้ ตัวอย่างของไขมันอิ่มตัว ได้แก่ เนื้อสัตว์แดงและผลิตภัณฑ์จากนมที่มีไขมันสูง น้ำมันมะพร้าวและน้ำมันปาล์ม

เมื่อผู้เชี่ยวชาญทางการแพทย์เรียกไขมันว่าเป็นไขมันในเลือด สิ่งนี้จะอธิบายถึงชนิดของไขมันที่มักกล่าวถึงเกี่ยวกับสุขภาพหัวใจและหลอดเลือด ไลโปโปรตีนช่วยในการขนส่งคอเลสเตอรอลแม้ว่าร่างกาย ไลโปโปรตีนความหนาแน่นสูง (HDL) หมายถึงคอเลสเตอรอลที่เป็นไขมัน "ดี" ทำหน้าที่ช่วยขจัดคอเลสเตอรอลที่ไม่ดีผ่านทางตับ คอเลสเตอรอลที่ "ไม่ดี" ได้แก่ LDL, IDL, VLDL และไตรกลีเซอไรด์บางชนิด ไขมันไม่ดีจะเพิ่มความเสี่ยงต่อภาวะหัวใจวายและโรคหลอดเลือดสมองเนื่องจากการสะสมเป็นคราบพลัค ซึ่งอาจนำไปสู่การอุดตันของหลอดเลือดแดง ดังนั้นความสมดุลของไขมันจึงมีความสำคัญต่อสุขภาพ

ภาวะผิวหนังอักเสบอาจได้รับประโยชน์จากการบริโภคไขมันบางชนิด เช่น กรดไอโคซาเพนทาอีโนอิก (EPA) และกรดด็อกซาเฮกซาอีโนอิก (DHA) EPA แสดงให้เห็นว่าสามารถเปลี่ยนแปลงโปรไฟล์เซราไมด์ของผิวหนังได้

โรคหลายชนิดเกี่ยวข้องกับไขมันในร่างกายมนุษย์ hypertriglyceridemia ซึ่งเป็นภาวะของไตรกลีเซอไรด์ในเลือดสูง สามารถนำไปสู่ตับอ่อนอักเสบได้ ยาหลายชนิดทำงานเพื่อลดไตรกลีเซอไรด์ เช่น โดยเอนไซม์ที่ย่อยสลายไขมันในเลือด การลดไตรกลีเซอไรด์สูงยังพบได้ในบางคนด้วยการเสริมทางการแพทย์ผ่านน้ำมันปลา

hypercholesterolemia (คอเลสเตอรอลในเลือดสูง) สามารถได้มาหรือมาจากพันธุกรรม บุคคลที่มีคอเลสเตอรอลในเลือดสูงในครอบครัวมีค่าคอเลสเตอรอลสูงเป็นพิเศษซึ่งไม่สามารถควบคุมได้ด้วยยา สิ่งนี้จะเพิ่มความเสี่ยงต่ออาการหัวใจวายและโรคหลอดเลือดสมองอย่างมาก โดยหลายคนเสียชีวิตก่อนอายุ 50 ปี

โรคทางพันธุกรรมที่ทำให้มีไขมันสะสมในเส้นเลือดสูงเรียกว่าโรคสะสมไขมัน การเก็บไขมันที่มากเกินไปนี้ส่งผลเสียต่อสมองและส่วนอื่น ๆ ของร่างกาย ตัวอย่างบางส่วนของโรคที่เก็บไขมัน ได้แก่ โรค Fabry, โรค Gaucher, โรค Niemann-Pick, โรค Sandhoff และ Tay-Sachs น่าเสียดายที่โรคสะสมไขมันเหล่านี้จำนวนมากส่งผลให้เกิดการเจ็บป่วยและเสียชีวิตตั้งแต่อายุยังน้อย

ไขมันยังมีบทบาทในโรคของเซลล์ประสาทสั่งการ (MNDs) เนื่องจากภาวะเหล่านี้ไม่เพียงแต่มีลักษณะเฉพาะจากการเสื่อมสภาพและการตายของเซลล์ประสาทสั่งการเท่านั้น แต่ยังมีปัญหาเกี่ยวกับการเผาผลาญไขมันด้วย ใน MNDs ไขมันในโครงสร้างของระบบประสาทส่วนกลางจะเปลี่ยนแปลง ซึ่งส่งผลต่อทั้งเยื่อหุ้มเซลล์และการส่งสัญญาณของเซลล์ ตัวอย่างเช่น hypermetabolism เกิดขึ้นกับเส้นโลหิตตีบด้านข้าง amyotrophic (ALS) ดูเหมือนว่าจะมีความเชื่อมโยงระหว่างโภชนาการ (ในกรณีนี้คือการบริโภคแคลอรี่ไขมันไม่เพียงพอ) และความเสี่ยงต่อการพัฒนา ALS ไขมันที่สูงขึ้นสอดคล้องกับผลลัพธ์ที่ดีขึ้นสำหรับผู้ป่วย ALS ยาที่มีเป้าหมายเป็นสฟิงโกลิปิดกำลังถือเป็นการรักษาผู้ป่วยโรค ALS จำเป็นต้องมีการวิจัยเพิ่มเติมเพื่อทำความเข้าใจกลไกที่เกี่ยวข้องให้ดีขึ้นและเพื่อให้มีทางเลือกในการรักษาที่เหมาะสม

ในการลีบของกล้ามเนื้อกระดูกสันหลัง (SMA) ซึ่งเป็นโรคทางพันธุกรรมด้อย autosomal ไขมันไม่ถูกใช้เป็นพลังงานอย่างเหมาะสม บุคคล SMA มีมวลไขมันสูงในการตั้งค่าปริมาณแคลอรี่ต่ำ ดังนั้นอีกครั้ง ความผิดปกติของการเผาผลาญไขมันจึงมีบทบาทสำคัญในโรคเซลล์ประสาทสั่งการ

มีหลักฐานแสดงว่ากรดไขมันโอเมก้า 3 มีบทบาทที่เป็นประโยชน์ในโรคเสื่อมเช่นโรคอัลไซเมอร์และพาร์กินสัน สิ่งนี้ไม่ได้พิสูจน์ว่าเป็นกรณีของ ALS และในความเป็นจริงแล้วพบผลกระทบที่ตรงกันข้ามกับความเป็นพิษในแบบจำลองเมาส์

นักวิทยาศาสตร์ยังคงค้นพบไขมันชนิดใหม่ต่อไป ปัจจุบัน ไขมันไม่ได้รับการศึกษาที่ระดับของโปรตีน ดังนั้นจึงไม่ค่อยเข้าใจ การจำแนกประเภทไขมันในปัจจุบันส่วนใหญ่อาศัยนักเคมีและนักชีวฟิสิกส์ โดยเน้นที่โครงสร้างมากกว่าหน้าที่ นอกจากนี้ มันเป็นเรื่องท้าทายที่จะหยอกล้อหน้าที่ของไขมันเนื่องจากมีแนวโน้มที่จะรวมเข้ากับโปรตีน นอกจากนี้ยังเป็นการยากที่จะอธิบายการทำงานของไขมันในเซลล์ที่มีชีวิต สนามแม่เหล็กนิวเคลียร์ (NMR) และแมสสเปกโตรเมตรี (MS) ให้การระบุไขมันบางส่วนด้วยความช่วยเหลือของซอฟต์แวร์คำนวณ อย่างไรก็ตาม จำเป็นต้องมีความละเอียดที่ดีขึ้นในกล้องจุลทรรศน์เพื่อให้เข้าใจถึงกลไกและการทำงานของไขมัน แทนที่จะวิเคราะห์กลุ่มของสารสกัดจากไขมัน จำเป็นต้องมี MS ที่เฉพาะเจาะจงมากขึ้นเพื่อแยกไขมันออกจากคอมเพล็กซ์โปรตีนของพวกมัน การติดฉลากไอโซโทปสามารถปรับปรุงการแสดงภาพและระบุตัวตนได้

เป็นที่ชัดเจนว่า ลิปิด นอกเหนือจากลักษณะทางโครงสร้างและพลังงานที่เป็นที่รู้จักแล้ว ยังมีบทบาทสำคัญในการทำงานของมอเตอร์และการส่งสัญญาณ เมื่อเทคโนโลยีพัฒนาขึ้นเพื่อระบุและแสดงภาพไขมัน จำเป็นต้องมีการวิจัยเพิ่มเติมเพื่อตรวจสอบการทำงานของไขมัน ในที่สุด ความหวังก็คือว่าสามารถออกแบบเครื่องหมายที่จะไม่รบกวนการทำงานของไขมันมากเกินไป ความสามารถในการควบคุมการทำงานของไขมันในระดับเซลล์ย่อยสามารถให้ความก้าวหน้าในการวิจัย สิ่งนี้สามารถปฏิวัติวิทยาศาสตร์ในลักษณะเดียวกับการวิจัยโปรตีน ในทางกลับกัน ยาชนิดใหม่สามารถสร้างขึ้นได้ซึ่งอาจช่วยผู้ที่เป็นโรคไขมันผิดปกติได้