мини|Структура липида. На врху су холестерол и олеинска киселина.Stryer et al.. Структуре у средини су триглицериди који се састоје од олеоил, стеароил, и палмитоилних ланаца везаних за глицеролну основу. На дну је фосфолипид, фосфатидилхолин.Stryer et al.. Десно|оквир|Структура липида. Многи липиди се састоје од поларне (глава -{P}-) и неполарне групе (реп -{U}-). На слици је приказан фосфолипид са два репа.
Липиди ( — маст) јесу једињења различитог састава по правилу нерастворна у води, а растворна у органским растварачима. Биолошки су веома значајна једињења. Они су основна компонента биолошких мембрана и утичу на њихову пропустљивост, учествују у предаји нервних импулса, стварају контакте међу ћелијама, чине енергетске резерве, штите организам од механичких повреда и формирају термоизолациони слој.
Због специфичне хемијске структуре, липиди се састоје од неполарног и поларног дела. Они су често упрошћено називани мастима, али тај назив није исправан јер су липиди група која не обухвата само једињења масних киселина и глицерола, већ и других супстанци. Дакле, масти су у ствари само једна од неколико група липида.
Преглед
Липиди обухватају велику групу разнородних једињења са заједничком одликом нерастворљивости у води, и растворљивости у органским растварачима: бензолу, хлороформу, ацетону, врелом алкохолу. Липиди у биљним и животињским организмима учествтвују као градивне и резервне материје. У метаболизму липида значајну улогу има активирана сирћетна киселина (или ацетил-коензим-ацетил-КоА). Према структурној организацији, масти се деле на: просте и сложене масти.
Прости липиди су естри трихидроксилног алкохола (глицерола) и масних киселина (олеинске, памитинске и стеаринске). Чврсте масти (лој) чине једињења глицерола са засићеном палмитинском (-{C16H36O2}-) или стеаринском (-{C18H36O2}-) киселином. За разлику од њих, у састав течних масти или уља улази олеинска (-{C17H34O2}-). Просте масти са водом чине нестабилне емулзије.
Загревањем масти у присуству алкалија (-{NaOH}- или -{KOH}-) долази до сапонификације, чиме се добијају једињења сапуна (која су растворна у води). Процесом сапонификације масти се разграђују на глицерол и соли масних киселина. Увођењем водоника у незасићене масне киселине (процесом хидрогенизације), оне прелазе у засићене са измењеним мирисом и укусом. Захваљујући примени овог поступка, у индустрији се развио поступак прављења маргарина и биљног масла.
Липиди, као резервна органска материја, су карактеристични по великој енергетској вредност, а почињу се трошити само у недостатку глукозе. Вишак угљених хидрата у организму се претвара у масти и складишти у различитим органима (код животиња, нпр. најчешће се одлажу поткожно). Такав случај је посебно значајан код птица селица и животиња са сезонским зимским сном.
Воскови, за разлику од глицетида, уместо глицерола садрже дуголанчане једновалентне алкохоле. Поред алкохола, садрже и више масне киселине. Заступљени су у биљкама и животињама. Нису растворљиви у води, већ у органским растварачима. Међу познатијим супстанцама ове групе су: пчелињи восак, спермацет и ланолин.
У сложене липиде убрајају се фосфолипиди, гликолипиди и липопротеини. Изграђени су од глицерола, масних киселина и фосфорне киселине.
Од познатијих фосфолипида, најчешћи су лецитин, кефалин, плазмалоген и лизофосфолипид. Фосфолипиди чине темељну компоненту живе ћелијске мембране и осталих ћелијских улдопина. Одвијање нормалних животних процеса у организму, везано је за специфичне функције сложених липида. Тако је за контраховање глатке мускулатуре неопходан медијатор ацетилхолин. Он такође има посебан значај у подраживању парасимпатичких нерава, те снижавање крвног притиска. Фосфолипиди такође учествују у пермеабилности ћелијских (живих) мембрана, посебно при преносу јона -{Na}-+ и -{K}-+ у срчаном мишићу (миокарду), док од неких других зависи пермеабилност мембране митохондрија. Лизофосфатиди изазивају хемолизу (разградњу) еритроцита. У змијском отрову налази се фосфолипаза А, због чега након уједа долази до хемолизе еритроцита.
Гликолипиди обухватају цереброзиде, ганглиозиде, сулфатиде итд. Цереброзиди су први пут изоловани из мозга (-{cerebrum}-), по чему су и добили име. Ганглиозиди су изоловани из ганглијских ћелија мозга (сиве масе). Сулфатиди су једињења сложених липида изолована из јетре и бубрега, а релативно високим садржајем ових гликолипида обогаћен је и мозак. Сва ова једињења у организмима животиња имају врло специфичне и значајне функције.
Класификација и особине Прости липиди су супстанце чији се молекули састоје само од остатака масних киселина и алкохола (најчешће глицерола). Овде спадају масти и уља (триглицериди) и воскови.
Сложени липиди укључују деривате фосфорне киселине (фосфолипиди) и липиде који садрже остатке угљених хидрата (гликолипиди). Овде спадају и стероиди.
Ако се животињска или биљна ткива третирају органским растварачима, део ће се растворити. Компоненте раствора се називају липиди. Липидна фракција садржи супстанце различитих типова.
Масне киселине спадају у алифатичне карбоксилне киселине. Из липида је изоловано више од 70 разних масних киселина. Деле се на засићене и незасићене. Природне масне киселине садрже паран број C атома, а низ није разгранат, већ је нормалан. Испод су набројане неке од најважнијих масних киселина (масне се зову зато што се налазе у мастима):
Засићене масне киселине Тривијални назив Структурна формула бутерна CH3(CH2)2COOH капронска CH3(CH2)4COOH каприлна CH3(CH2)6COOH капринска CH3(CH2)8COOH лауринска CH3(CH2)10COOH миристинска CH3(CH2)12COOH палмитинска CH3(CH2)14COOH стеаринска CH3(CH2)16COOH арахидинска CH3(CH2)18COOH бегенска CH3(CH2)20COOH лигноцеринска CH3(CH2)22COOH Незасићене масне киселине Тривијални назив Структурна формула кротонска CH3 - CH = CH - COOH палматоолеинска CH3 - (CH2)5 - CH = CH - (CH2)7 - COOH олеинска CH3 - (CH2)7 - CH = CH - (CH2)7 - COOH елаидинска CH3 - (CH2)7 - CH = CH - (CH2)11 - COOH нервонска CH3 - (CH2)7 - CH = CH - (CH2)13 - COOH линолна CH3 - (CH2)4 - CH = CH - CH2 - CH = CH - (CH2)7 - COOH линолеинска CH3 - CH2 - CH = CH - CH2 - CH = CH - CH2 - CH = CH - (CH2)7 - COOH арахидонска CH3 - (CH2)4 - CH = CH - CH2 - CH = CH - CH2 - CH = CH - CH2 - CH = CH - (CH2)3 - COOH клупадонска CH3 - CH2 - CH = CH - (CH2)2 - CH = CH - CH2 - CH = CH - (CH2)2 - CH = CH - (CH2)2 - CH = CH - (CH2)2 - COOH
Најважније природне масне киселине садрже 16 или 18 C атома. Незасићене масне киселине обично садрже двоструке везе између C9 и C10. Остале двоструке везе нису конјуговане и налазе се према CH3- крају низа. Имају цис- конфигурацију, а веома ретко транс конфигурацију. Масне киселине са већим бројем C атома су практично нерастворне у води. Њихове Na и K- соли се зову сапуни. Оне образују мицеле у води код којих хе негативан COO- крај окренут ка води, а неполаран C- низ је окренут ка унутрашњости мицеле. У целини мицеле су наелектрисане негативно и у раствору остају суспендоване јер се међусобно одбијају.
Глицериди Неутралне масти (глицериди) (ацилглицериди) су естри глицерола (глицерина) и масних киселина. У односу на број естарских веза у молекулу разликују се моноглицериди, диглицериди и триглицериди (односно, моноацилглицерини, диацилглицерини и триацилглицерини).
Масти се у организмима налазе као протоплазматичне масти (у одређеној количини) и као резервне масти (у неодређеној количини). Основну масу масти чине триглицериди. Ако су сва три киселинска остатка иста, прости триглицериди (на пример, трипалмитин), а ако су остаци од од различитих киселина, мешовити триглицериди. Код давања назива, цифре указују на коме се -{C}- атому налази одговарајући киселински остатак (на пример. 1-олео-2-пал-митостеарин).
Уколико су киселински остаци дужи, утолико расте и тачка топљења. Ако су киселине незасићене, тачка топљења са бројем двоструких веза опада. Животињске масти садрже знатну количину засићених масних киселина (нарочито стеаринску и палмитинску) па су на собној температури чврсте. Ако се у молекулу налази доста незасићених киселина то су онда уља, која су на собној температури течна (маслиново уље, сојино, сунцокретово, уље уљане репице). Маст код људи има тачку топљења 15 °C и садржи 70% олеинске киселине.
Глицериди реагују као естри, а посебно је важна реакција хидролизе, при чему се издваја глицерин и масне киселине. Хидролиза се може вршити ензимски или дејством киселина или база. Базна хидролиза са натријум хидроксидом (-{NaOH}-) или са калијум хидроксидом (-{KOH}-) се користи за производњу сапуна (реакција сапонификације, сапо-сапун).
Масти садрже разне примесе које се уклањају, а заостаје тзв. неутрална маст. Она се карактерише: јодним бројем (број грама јода кога везује 100 -{g}- масти под одређеним условима и који карактерише степен незасићености. Јодни број свињске масти је 46-66, а маслиновог уља око 85). киселински број (број -{mg}- -{KOH}- потребан за неутрализацију 1 -{g}- масти и који указује на количину слободних масних киселина у масти). сапонификациони број (број -{mg}- -{KOH}- потребан за неутрализацију свих киселина – и слободних и везаних у триглицериде – у 1 -{g}- масти).
Воскови Воскови су естри виших масних киселина и виших алкохола са 20 до 70 C атома у молекулу. Они се налазе у саставу масти која покрива кожу, вуну, перје. Код биљака су 80% свих липида воскови који стварају заштитни слој на површини биљке и штите је од испаравања воде.
Природни восак (пчелињи, ланолин) поред поменутих естара садржи и малу количину слободних масних киселина, неких алкохола и угљоводоника, са 20-35 C атома у молекулу. Општа формула воскова је:
Датотека:voskovi.jpg
Фосфолипиди Фосфолипиди или фосфатиди се деле на глицерофосфолипиде и сфинголипиде.
Глицерофосфолипиде су деривати фосфатидне киселине и садрже глицерол, масне киселине, фосфатидну киселину и азотна једињења. Њихова општа формула је:
Датотека:trigliceridi.gif
где су R и R' остаци виших масних киселина, а R" је остатак неког азотног једињења и фосфорне киселине.
Један део молекула (R и R') је јако хидрофобан, а други део је хидрофилан (негативно наелектрисање у фосфорној киселини и позитивно наелектрисање азотног једињења – R"). Од свих липида глицерофосфолипиди су најполарнији, а у воденој средини се налази у облику мицела. Има неколико група глицерофосфолипида: Фосфатидилхолини, лецитини садрже глицерол, више масне киселине, фосфорну киселину и холин:
Датотека:lecitin.png Фосфатидилетаноламини, кефалини уместо холина садрже етаноламин:
Датотека:kefalin.png
Горње две групе су главна липидна компонента мембране ћелија. Фосфатидилсерини као азотна једињења садрже остатак серина:
Датотека:121212.png
Од масних киселина које улазе у састав глицерофосфолипида најчешће су стеаринска, палмитинска, олеинска и линоленска. При њиховој хидролизи (отров кобре) издваја се остатак незасићене масне киселине, а преостало једињење има јако хемолитичко дејство.
Сфинголипиди Сфинголипиди не садрже глицерол већ алкохол сфингозин: Датотека:MFCD000367511.jpg Најчешће су сфингомијелини који се налазе у мембранама ћелија и то посебно нервних. Хидролизом дају један молекул масне киселине, један молекул незасићеног двовалентног алкохола сфингозина, један молекул азотног једињења (најчешће холина) и један молекул фосфорне киселине. Хемијска формула сфингомијелина дата је испод:
Датотека:sfingomijelin.jpg Поларни део је наелектрисан и позитивно (холин) и негативно (остатак фосфорне киселине), а остали део молекула је неполаран.
Гликолипиди Гликолипиди су сложени липиди који садрже остатак угљених хидрата (најчешће -{D}--галактозе). Битни су за рад биолошких мембрана. Налазе се у мозгу и крви. Деле се не две групе:
Цереброзиди садрже хексозу (често -{D}--галактозу) везану етарском везом са сфингозином, а садрже и неку масну киселину са 24 C атома (лигноцеринска, церебронска):
Датотека:cerebrozidi.png Много цереброзида се налази у мембранама нервних ћелија.
Ганглиозиди