náhled|vpravo|200px|Obecný strukturní vzorec triacylglycerolů Lipidy (z řeckého lipos – tučný) jsou přírodní látky živočišného i rostlinného původu, mezi které patří především tuky, oleje, vosky, některé vitamíny a hormony. Mohou být v kapalném nebo pevném skupenství.
Chemicky jsou to převážně estery vyšších mastných kyselin a alkoholů. Přesněji řečeno se jedná o deriváty mastných kyselin jednosytného nebo trojsytného alkoholu. Mastné kyseliny jsou vyšší karboxylové kyseliny nasycené nebo nenasycené. náhled|325x325pixelů|Lipid triacylglycerid C55H98O6. Vlevo glycerol, vpravo shora dolů kyselina palmitová, kyselina olejová, kyselina alfa-linolenová. Společnou vlastností lipidů je jejich hydrofobní charakter, který je podmíněný obsahem delšího nepolárního uhlovodíkového řetězce. V biologii a mikrobiologii jsou lipidy makro molekulami, které jsou nerozpustné ve vodě a rozpustné v nepolárních rozpouštědlech. Nepolární rozpouštědla jsou většinou uhlovodíky používané k rozpuštění jiných přirozeně se vyskytujících molekul uhlovodíkových lipidů, které se nerozpouštějí nebo se obtížně rozpouštějí ve vodě, včetně mastných kyselin, vosků, sterolů, vitamínů rozpustných v tucích (jako jsou vitamíny A, D, E a K), monoglyceridy, diglyceridy, triglyceridy a fosfolipidy.
Jedna z funkcí lipidů je ukládání energie, signalizace a působení jako strukturální složky buněčných membrán.Subramaniam S, Fahy E, Gupta S, Sud M, Byrnes RW, Cotter D, Dinasarapu AR, Maurya MR (October 2011). "Bioinformatics and systems biology of the lipidome". Chemical Reviews. 111 (10): 6452–90. doi:10.1021/cr200295k. PMC 3383319. PMID 21939287.Fahy E, Subramaniam S, Murphy RC, Nishijima M, Raetz CR, Shimizu T, Spener F, van Meer G, Wakelam MJ, Dennis EA (April 2009). "Update of the LIPID MAPS comprehensive classification system for lipids". Journal of Lipid Research. 50 (S1): S9-14. doi:10.1194/jlr.R800095-JLR200. PMC 2674711. PMID 19098281. Lipidy mají také uplatnění v kosmetickém a potravinářském průmyslu i v nanotechnologii.Mashaghi S, Jadidi T, Koenderink G, Mashaghi A (February 2013). "Lipid nanotechnology". International Journal of Molecular Sciences. 14 (2): 4242–82. doi:10.3390/ijms14024242. PMC 3588097. PMID 23429269.
Vědci někdy definují lipidy jako hydrofobní nebo amfifilní (látky dobře rozpustné v tucích a vodoodpudivé) malé molekuly. Amfifilní povaha některých lipidů jim umožňuje tvořit struktury, jako jsou vezikuly, multilamelární/unilamelární lipozomy nebo membrány ve vodném prostředí. Biologické lipidy pocházejí zcela nebo částečně ze dvou odlišných typů biochemických podjednotek: ketoacylových a izoprenových skupin. Díky tomuto přístupu lze lipidy rozdělit do osmi kategorií: mastné kyseliny, glycerolipidy, glycerofosfolipidy, sfingolipidy, sacharolipidy a polyketidy (odvozené z kondenzace ketoacylových podjednotek); a sterolové lipidy a prenolové lipidy (odvozené z kondenzace isoprenových podjednotek).
Lipidy jsou pro živé organismy nepostradatelné. Měly by tvořit maximálně 25–30 % denní dávky živin pro dospělé. Celkový příjem energie a tuků závisí na pohlaví, věku, hmotnosti a fyzické zátěži jedince. Při denním energetickém příjmu 8500 kilojoulů by množství přijatých tuků odpovídalo 70g.
Historie V roce 1815 Henri Braconnot klasifikoval lipidy do dvou kategorií a to tuhé tuky či lůj a tekuté oleje. Braconnot H (31 March 1815). "Sur la nature des corps gras". Annales de chimie. 2(XCIII): 225–277. V roce 1823 vyvinul Michel Eugène Chevreul podrobnější klasifikaci, zahrnující oleje, tuky, lůj, vosky, pryskyřice, balzámy a těkavé oleje (nebo esenciální oleje).Chevreul ME (1823). Recherches sur les corps gras d'origine animale. Paris: Levrault.Leray C (2012). Introduction to Lipidomics. Boca Raton: CRC Press. .Leray C (2015). "Introduction, History and Evolution.". Lipids. Nutrition and health. Boca Raton: CRC Press. .
První syntetický triglycerid zaznamenal Théophile-Jules Pelouze v roce 1844, kdy vyrobil tributyrin zpracováním kyseliny máselné glycerinem v přítomnosti koncentrované kyseliny sírové. Pelouze TJ, Gélis A (1844). "Mémoire sur l'acide butyrique". Annales de Chimie et de Physique. 10: 434. O několik let později Marcellin Berthelot, jeden z Pelouzeových studentů, syntetizoval tristearin a tripalmitin reakcí analogických mastných kyselin s glycerinem v přítomnosti plynného chlorovodíku při vysoké teplotě.Comptes rendus hebdomadaires des séances de l'Académie des Sciences, Paris, 1853, 36, 27; Annales de Chimie et de Physique 1854, 41, 216 V roce 1827 William Prout uznal tuk spolu s bílkovinami a sacharidy jako důležitou živinu pro lidi a zvířata. Leray C. "Chronological history of lipid center". Cyberlipid Center. Archived from the original on 2017-10-13. Retrieved 2017-12-01.Prout W (1827). "On the ultimate composition of simple alimentary substances, with some preliminary remarks on the analysis of organised bodies in general". Phil. Trans.: 355–388.
Po jedno století považovali chemici za „tuky“ pouze jednoduché lipidy vyrobené z mastných kyselin a glycerolu, ale v průběhu let byly popsány nové formy lipidů. Theodore Gobley (1847) objevil fosfolipidy v mozku savců a slepičích vejcích. Thudichum objevil v lidském mozku některé fosfolipidy, glykolipidy a sfingolipidy.
Pro lipidy měl každý autor trochu jiný název, objevovali se termíny jako např. lipoid, lipin, lipide a lipid. Culling CF (1974). "Lipids. (Fats, Lipoids. Lipins).". Handbook of Histopathological Techniques (3rd ed.). London: Butterworths. pp. 351–376. . V roce 1912 navrhli Rosenbloom a Gies nahrazení „lipoidu“ „lipinem“.Rosenbloom J, Gies WJ (1911). "Suggestion to teachers of biochemistry. I. A proposed chemical classification of lipins, with a note on the intimate relation between cholesterols and bile salts". Biochem. Bull. 1: 51–6. V roce 1920 zavedl Bloor novou klasifikaci pro „lipoidy“: jednoduché lipoidy (tuky a vosky), složené lipoidy (fosfolipoidy a glykolipoidy) a odvozené lipoidy (mastné kyseliny, alkoholy, steroly).Bloor WR (1920). "Outline of a classication of the lipids". Proc. Soc. Exp. Biol. Med. 17(6): 138–140. doi:10.3181/00379727-17-75. S2CID 75844378.Christie WW, Han X (2010). Lipid Analysis: Isolation, Separation, Identification and Lipidomic Analysis. Bridgwater, England: The Oily Press. .
Slovo lipid, které etymologicky pochází z řeckého λίπος, lipos 'tuk', zavedl v roce 1923 francouzský farmakolog Gabriel Bertrand.Bertrand G (1923). "Projet de reforme de la nomenclature de Chimie biologique". Bulletin de la Société de Chimie Biologique. 5: 96–109.
V roce 1947 definoval T. P. Hilditch „jednoduché lipidy“ jako tuky a vosky (pravé vosky, steroly, alkoholy).
Dělení lipidů Dělení lipidůJednoduché lipidyacylglycerolyAlkohol tvoří glycerol:
nasycené (tuky) – pevné, živočišného původu; nenasycené (oleje) – kapalné, rostlinného původu; hydrogenací, takzvaným ztužováním se nasytí násobné vazby kyseliny (které jsou jinak náchylné k oxidaci, tedy žluknutí) a vzniká ztužený tuk.voskyAlkoholem není glycerol, ale například cetylalkohol, myricylalkohol – příkladem může být včelí vosk, nebo ovčí lanolin, často také pokrývají plody rostlin.Složené lipidysfingolipidyCeramidy, fosfosfingolipidy a glykosfingolipidy (cerebrosidy a gangliosidy).glykolipidyGalaktolipidy, sulfolipidy a glykosfingolipidy.lipoproteinyChylomikrony, HDL, VLDL, LDL.fosfolipidyTvoří dvojvrstvu buněčné membrány.Odvozené lipidysteroidy, karotenoidy, lipofilní vitaminy a prostaglandiny.Jsou to látky lipidické povahy, které ale nemohou být svojí strukturou zařazeny mezi lipidy.
Vznik a složky lipidů
Vznik lipidů Chemicky jsou lipidy estery vyšších mastných kyselin a alkoholů. Přesněji řečeno se jedná o deriváty mastných kyselin jednosytného nebo trojsytného alkoholu. Chemická reakce vzniku lipidu a vzorec triacylglyceridu: vlevo|náhled|584x584pixelů|Vznik lipidu (triglyceridu) z glycerolu (glycerin) a mastných kyselin (fettsauren).
Složka lipidů – alkoholy První složkou lipidů jsou alkoholy. V tucích je to trojsytný alkohol glycerol. Ve voscích je to primární nebo sekundární alifatický alkohol. vlevo|náhled|Glycerol, trojsytný alkohol
Složka lipidů – mastné kyseliny Druhou složkou lipidů jsou mastné kyseliny, vyšší monokarboxylové kyseliny. Mastné kyseliny lze dělit podle různých kritérií – například podle délky řetězce nebo nasycenosti vazeb.
Nasycené mastné kyseliny neobsahují v řetězci žádnou dvojnou vazbu. Tvoří dlouhé přímé řetězce. Zvláště v živočišných tucích je velké množství nasycených mastných kyselin jako energetická rezerva. Příklady nasycených mastných kyselin:
kyselina kaprylová (CH3(CH2)6COOH) kyselina kaprinová (CH3(CH2)8COOH) kyselina laurová (CH3(CH2)10COOH)
Nenasycené mastné kyseliny obsahují ve svém řetězci jednu dvojnou vazbu. Zvláště v rostlinách je velké množství nenasycených mastných kyselin. Příklady nenasycených mastných kyselin:
kyselina palmitoolejová (CH3(CH2)5CH=CH(CH2)7COOH) kyselina olejová – cis izomer (CH3(CH2)7CH=CH(CH2)7COOH) kyselina eruková (CH3(CH2)7CH=CH(CH2)11COOH)
Chemické složení lipidů
Jednoduché (homolipidy)
Tuky a oleje – estery vyšších karboxylových kyselin (nejčastěji z kyselin olejové, linolové a palmitové) a trojmocného alkoholu glycerolu, Vosky – estery vyšších alifatických kyselin (nejčastěji z kyselin laurové, myristové a palmitové) a primárních nebo sekundárních alifatických alkoholů.
Složené (heterolipidy)
Fosfolipidy – estery kyseliny fosforečné a různých derivátů glycerolu nebo sfingosinu na jedné své straně, také glycerolu nebo cholinu, ethanolaminu nebo serinu na druhé a zároveň obsahují i dlouhé nepolární mastné kyseliny. Výsledkem je pak, že fosfolipid má polární a nepolární konec, Glykolipidy – obdobné fosfolipidům, jen na sfingosin nebo glycerol je glykosidicky navázán oligo- nebo mono-sacharid, který pak v celém lipidu představuje polární konec, Lipoproteiny – jsou shluky lipidů s proteiny na svém povrchu. Jsou součástí buněčných membrán, cytoplazmy a krevní plazmy. Sfingolipidy – obsahují základní skelet sfingoidních bází – sadu alifatických aminoalkoholů, která zahrnuje sfingosin. Byly objeveny v extraktech mozku a byly nazvány podle mytologické sfingy. Mají význam pro nervovou tkáň.
Biologické funkce náhled|Kalotový model molekuly cholesterolu
Součást buněčných membrán Eukaryotické buňky se vyznačují kompartmentalizovanými organelami vázanými na membránu, které provádějí různé biologické funkce. Glycerofosfolipidy jsou hlavní strukturální složkou buněčných membrán, jako je buněčná cytoplazmatická membrána a intracelulární membrány organel; v živočišných buňkách cytoplazmatická membrána fyzicky odděluje intracelulární složky od extracelulárního prostředí.
Glycerofosfolipidy jsou amfipatické molekuly (obsahující hydrofobní i hydrofilní oblasti), které obsahují glycerolové jádro spojené se dvěma "ocásky" odvozenými od mastných kyselin pomocí esterové vazby a do jedné "hlavové" skupiny fosfátovou esterovou vazbou. Zatímco glycerofosfolipidy jsou hlavní složkou buněčných membrán, jiné "neglyceridové" lipidové složky, jako je sfingomyelin a steroly (hlavně cholesterol v membránách živočišných buněk) se v buněčných membránách objevují také.Coones RT, Green RJ, Frazier RA (July 2021). "Investigating lipid headgroup composition within epithelial membranes: a systematic review". Soft Matter. 17 (28): 6773–6786. Bibcode:2021SMat...17.6773C. doi:10.1039/D1SM00703C. ISSN 1744-683X. PMID 34212942. S2CID 235708094.