Lipidek, lipoidok

BCS

Lipidek, lipoidok

• Lipid: sokfajta különböző vegyület-vízben

nem, apoláros oldószerekben oldódnak

• Lipid: zsírok, glicerinnek zsírsavakkal

alkotott észterei

Csoportosítás

• Elszappanosítható (lúgos hidrolízissel

történő bontás)

zsírok, viaszok

foszfogliceridek, foszfolipidek

koleszterolipidek

lipoproteinek

Csoportosítás

• Nem elszappanosítható

terpének

karotinoidok

prosztaglandinok

szteroidok

I. Zsírsavak

• Minden olyan karbonsav, ami a lipidekben előfordul.

• Emlősök és az emberi szervezet lipidjeiben kizárólag páros, 12-24

C atomszámú monokarbonsavak fordulnak elő.

• Telített vagy telítetlen, telítetlenek csak cisz-konformációban

fordulnak elő.

Tulajdonságok

• Sztearinsav • Olajsav

Olvadáspont: telített vagy telítetlen, szénlánc hosszával

(diszperziós effektus) a zsírsavak olvadáspontja nő.

Oldékonyság: a cisz-konformációjú kettős kötések miatt a

telítetlen zsírsavak oldékonysága nagyobb apoláris

oldószerekben, mint a megfelelő C atomszámú telített

zsírsavaké.

Tulajdonságok

A kettőskötések oxidációval szemben érzékenyek (pl.O2 ,H2O2). Erélyesebb oxidáció láncszakadást okozhat, karbonsav és aldehid válik szabaddá. (avasodás: telítetlen zsírsavak ilyen átalakukása)

A szervezetben a természetes antioxidánsok (E-vitamin) védik a telítetlen zsírsavakat.

Zsírsavak a szervezetben szabad állapotban kis mennyiségben vannak jelen, nagy mennyiségben a neutrális zsírokban, foszfo- és glikolipidekben találhatóak. (észterkötésben, savamidkötésben vagy éterkötésben) A linolsav és linolénsav esszenciális,az emberi szervezet nem tudja szintetizálni.

Zsírsavak gyenge savak (pKa: 5 körül).

Zsírsavak sói a szappanok. Na+ és K+ sók vízben jól oldódnak. Mg2+

és Ca2+ sók oldékonysága vízben kicsi.

Tulajdonságok

• Az alkáliszappanok vizes oldata kolloid

oldat, micellák jönnek létre.

• A szappanmolekulák amfipatikus

molekulák, az emulgeált részecske

teljes felületét beburkolják és negatív

töltésűvé teszik, hidrofób csoportjuk

oldódik a zsírszerű anyag cseppjének

belsejében: emulgeátorok. Így

stabilizálják a zsírszerű anyagok

emulzióit.

• Az erősen emulgeáló hatású,

amfipatikus vegyületek: detergensek

(anionos ha negatív töltésű a poláros

rész, kationos ha pozitív.)

II. Zsírsavszármazékok

• 1.Neutrális zsírok (Zsírok és olajok)

• Trigliceridek vagy triacilglicerolok (TG). A glicerin zsírsavakkal alkotott

észterei. Lehetnek egyszerűek (3 azonos zsírsavgyök) és vegyesek.

L-konfiguráció: szekunder alkoholos csoport balra tekint.

(Ha R1 és R3 különböző: C2 királis, ha R1 és R3 azonos C2

prokirális centrum.)

Trigliceridek vízben nem oldódnak, detergensekkel emulgeálhatók.

Lúgos hidrolízisük során a zsírsavak sói : szappanok keletkeznek

(szaponifikálás).

2. Foszfatidsav származékok

• A foszfatidsavakban az L-glicerin-3-foszforsavat

1. és 2. pozícióban zsírsavak észteresítik, a

glicerin 3. C atomján lévő primer alkoholos

csoportot foszforsav észteresíti. (pH 7.4-en a

foszforsav OH csoportja teljesen disszociált, X

lehet: H, Na,K,stb.)

• A foszfatidsav alapvegyülete az L-glicerin-3-

foszforsav, ami D-glicerin-1-foszforsavnak is

leírható, ezért vezették be a sztereospecifikus

számozást (sn).

Foszfatidsav származékok

• A glicerofoszfatidokban (röviden foszfatidokban) a foszfatidsavat

alkoholos OH csoportot tartalmazó vegyületek észteresítik. pl. kolin,

etanolamin, inozit, szerin, glicerin, foszfatidil-glicerin.

• A foszfatidok a sejtmembrán építőkövei, amfipatikus jellegű

vegyületek (poláros fej és apoláros láb). ‘Lipid Bilayer’

Foszfatidsav származékok

A kolinfoszfatidok (lecitinek) a sejtmembrán

40-50%-át teszik ki.

Az etanolaminfoszfatidok (kefalinok) kb. 20-

25%-át.

A foszfatidil-inozitok 5-10%-át, ebből mintegy

20% foszforilált formában fordul elő a

plazmamembránban.

III. Szterinek (szterolok)

• Koleszterin (koleszterol):alapváza a szteránváz (C17 váz).

A gyűrűrendszerben a ciklohexánok szék konformációjúak, a B/C és a C/D

gyűrűk közti kapcsolódás transz konfigurációjú. A szterinek H-addícióval

telíthetők, melyekben az A és B gyűrű is ciklohexán. Ezekben a

származékokban az A és B gyűrű kapcsolódása vagy cisz vagy transz lehet.

Előbbieket 5 β, utóbbiakat 5 α vegyületeknek nevezzük (5. C atom H-jének

térállása alapján). Az öttagú gyűrű mindig jobbra és fent helyezkedik el, a 3-

OH, a 17. alkil és a 10. és 13. metilcsoportok törvényszerűen β térállásúak.

Koleszterin• A szteránvázas vegyületek a szteroidok. A szterinek pedig olyan

szteroidok, amelyek a 17 C atom alkilláncában különböznek

egymástól.

• A koleszterinben található C27 váz a kolesztán váz, így a koleszterin

szisztematikai neve: 5 (6)-kolesztén-3-β-ol.

• A koleszterin a sejtek plazmamembránjában fordul elő nagy

mennyiségben, akár 50-60 %-át is kiteheti a foszfolipideknek. A

koleszterin a fluid membránokat merevíti, a túl viszkózus

membránok befagyását gátolja.

• A plazmamembránon kívül a szérum lipoproteinek (LDL, HDL,

VLDL) tartalmaznak koleszterint. Ezek a lipoproteinek nem kovalens

kötéssel összekapcsolt lipidek és fehérjék (apolipoproteinek) változó

arányú keverékének komplexei. (magi rész, burok) A különböző

sűrűségű komplexekben a fehérje:lipid arány más és más, a

fehérjetartalom növelése a sűrűséget növeli, a nagyobb lipid arány

csökkenti.

Koleszterin

• A koleszterin vízben gyakorlatilag oldhatatlan, így a vérben valamennyi koleszterin (és egyéb lipid is) lipoprotein formájában kering. A koleszterin aránya az LDL-ben a legnagyobb.

• A szérum koleszterin szintje szabályozott, normálisan: 3.8-5.2 mmol/l (120-200 mg %), aminek kb. kétharmada a koleszterin zsírsavakkal alkotott észtere (mag).

• A koleszterint a legtöbb szerv szintetizálja (elsősorban a máj), másrészt a táplálékkal kerül a szervezetbe. A koleszterin előanyaga az epesavaknak, szteroidhormonoknak és a D-vitaminnak.

• A koleszterinkoncentráció meghatározása a vérszérumban: Liebermann-Burchard reakció. (tömény kénsav+ecetsavanhidrid keverékével végzett vízelvonás következtében a 3. C atomnál kettős kötés alakul ki, így a keletkező termék kékeszöld színű a konjugált kettős kötések miatt)

Terpének és származékaik

• 5 C atomos, izoprén egységekből felépülő apoláros vegyületek.

• Az izoprénből levezethető a prenil-gyök, amiben a kettős kötés

középen helyezkedik el, és az 1. és 4. C atomok egy-egy szabad

vegyértékkel rendelkeznek. A terpénekben a prenil-gyökök egymás

után kapcsolódnak, a láncvégi C atomokhoz OH csoport vagy egyéb

szerves molekulák kapcsolódnak. A terpénekben lévő kettős

kötések transz alkatúak.

• Két prenil-gyök összekapcsolódásával monoterpének jönnek létre.

Ciklusos monoterpén a limonén, mentol, kámfor (illóolajok).

• Három izoprén-egységből felépülő terpének: szeszkviterpének (pl.

farnezol, nerolidol)

• Négy izoprén-egység: diterpének. Diterpén származék a klorofill-

ban található fitol.

Terpének és származékaik• Hat izoprén egység:

triterpének. Pl. szkvalén, a

koleszterin bioszintézis közti

terméke.

• Nyolc izoprén egység:

tetraterpének. Pl. karotinoidok

• Nyolcnál több izoprén egység:

politerpének. (kaucsuk: több

ezer izoprén egységből

felépülő politerpén) Ha

alkoholos csoportot

tartalmaznak: poliprenolok (pl.

dolikolok).

Az izoprén nem fordul elő a szövetekben, csak a prenil-pirofoszfátok.

(aktivált prenil-gyök) Ezeket szokás biológiai izoprénnek nevezni.

A koleszterinen kívül terpénszármazékok a zsíroldékony vitaminok (A,

D, K, E) és bizonyos zsíroldékony koenzimek (koenzim Q)!

Epesavak

• Az epesavak a májban koleszterinből képződnek. Szintézisük jelenti a koleszterin lebontásának és eltávolításának fő útját.

• Az epesavak kolánvázas vegyületek (C24 szteroidok). Bennük a szteránvázhoz 17β helyzetben 5 C atomos oldallánc kapcsolódik (kolánsav). A kolánváz lehet 5α vagy 5β. Az epesavakban kizárólag az 5β-kolán fordul elő.

• Emberben a kólsav és kenodeoxikólsav a legnagyobb mennyiségben képződő epesavak. Az epében található deoxikólsav és litokólsav a bél baktériumflórájának termékei.

• Az epesavak nagy része konjugált formában fordul elő az epében, taurinnal vagy glicinnel alkot savamid kötéssel vegyületet: taurokólsav és glikokólsav.

Epesavak

• Az epe és a bélnedv alkalikus pH-ján a glikokólsav nagyrészt, a

taurokólsav teljes mértékben anionos formában van jelen (epesavas

sók).

• Az epesavas sók természetes detergensek, poláros és apoláros

részeik vannak. Vizes oldatban micellákat képeznek, ill. kettős

rétegeket képeznek.

• Epesavas sók jelenlétében a lipidekből egyszerű rázással emulzió

képződik, amit a diszpergált részecskék felületének negatív töltése

stabilizál.

Szteroid hormonok (szteroidok)• Endokrin mirigyek megfelelő enzimekkel a koleszterint szteroid

hormonokká alakítják. A szteroid hormonok intracelluláris

receptorral rendelkeznek, amelyek a hormon bekötésekor a

sejtmagba bejutva transzkripciós faktorként viselkednek!

• Kortikoszteroidok (mellékvesekéreg hormonjai)

• Pregnán származékai (szteránvázhoz 10. és 13. helyzetben β-

metil, a 17. C atomhoz β-etil csoport kapcsolódik)

• -glukokortikoidok: kortizol (hidrokortizon: 11,17,21-trihidroxi-4-

pregnén-3,20 dion) képződik a legnagyobb mennysiégben.

Stressz hormon (fokozza a glukoneogenezist, segíti a glükóz

felhasználást) és jelentős gyulladáscsökkentő hatása is van.

Szteroid hormonok (szteroidok)

• -mineralokortikoidok: aldoszteron: 11,21-

dihidroxi-3,20-dioxo-4-pregnén-18-al

(legaktívabb mineralokortikoid).

• Az aldoszteron főleg 18,11-ciklofélacetálja

formájában fordul elő. A kortikoszteron

(11,21-dihidroxi-4-pregnén-3,20-dion) maga

glukokortikoid hatású, belőle képződik az

aldoszteron.

• A glukokortikoidoknak van mineralokortikoid

hatása és fordítva, az aktivitás mértékében

különböznek egymástól.

• A kortikoidok bioszintézisében fontos közti

termék a pregnenolon és a progeszteron is.

Szteroid hormonok (szteroidok)• Női nemi hormonok (ösztrogének és progesztinek)

• Az ösztrogének alapváza a 18 C atomos ösztránváz. (a

szteránvázhoz csak a 13. helyen kapcsolódik egy metilcsoport)

• Tüszőhormonok: ösztradiol és a gyengébben ösztrogén hatású

ösztron. Szerepük a másodlagos nemi jellegek kialakítása és a

menstruációs ciklus irányítása. Terhesség alatt a placenta

termeli.

• Másik női nemi hormon: progeszteron (4-pregnén-3,20-dion, a

21 C atomos pregnán származéka). A sárgatest, ill. terhesség

alatt a placenta termeli, szabályozza az uterus nyálkahártya

ciklusos változását, előkészíti az implantációt, a terhesség

fenntartásához nélkülözhetetlen.

Szteroid hormonok (szteroidok)• Hím nemi hormon és az androgének

• Tesztoszteron (17β-hidroxi-4-androsztén-3-on):alapváza a 19 C

atomos androsztánváz.A hím nemiszervek és a hímre jellemző

testalakt és másodlagos nemi jelleg kialakulását irányítja. Ha

embrionális korban a tesztoszteron vmilyen okból nem fejti ki hatását

női nemi szervek fejlődnek ki.

• A járulékos hím nemi mirigyekben (pl. prostata, vesicula seminalis) és

egyes bőrképletekben (pl. szőrtüsző) van egy enzim (tesztoszteron-

5α-reduktáz) amely a tesztoszteronban lévő kettős kötés

hidrogénaddícióját katalizálja, a termék neve: 5α-dihidro-

tesztoszteron<- receptorához kötődve bejut a sejtmagba, ahol

gyorsítja az RNS szintézist, a vérképzés szabályozásában van

szerepe.

Szteroid hormonok (szteroidok)

• A mellékvesekéreg is termel androgén hatású szteroidokat, ezekből

aztán egyes szövetekben tesztoszteron képződhet: ilyen pl. a

dehidro-epiandroszteron, ami a férfi és női vérplazmában közel

azonos koncentrációban van jelen.

• A tesztoszteron anyagcsereterméke az androszteron, 5α-dihidro-

tesztoszteron képződhet belőle.

• Tesztoszteron: anabolikus szteroid, fokozza a fehérjeszintézist.

• Vannak olyan származékai melyek szintén anabolikusak, de a

férfias szőrnövekedést, hangmélyülést, stb. nem váltják ki. Ezek

vagy nem szubsztrátjai az 5α-reduktáznak, vagy kevésbé hatékony

származékká alakulnak át.

• Antiandrogén hatású származékokat is kifejlesztettek.

Zsíroldékony vitaminok• Izoprén egységekből épülnek fel. Szervezetünk jelentős raktárakkal

rendelkezik belőlük,ezért megvonásuk hónapokig nem okoz

tüneteket.

• A-vitamin (retinol): 20 C atomos, számos transz alkatú konjugált

kettős kötéssel. Karotinoidok az A-vitamin előanyagai (pl.β-karotin).

• Az A-vitamin aldehidje: (transz)-retinal, valamennyi kettős kötés

transz alkatú. A transz-retinal izomerje a 11-cisz-retinal, az opszin

nevű fehérje prosztetikus csoportja (rodopszin v.látóbíbor). A látási

ciklus során a 11-cisz-retinal fotoizomerizációval transz-retinal-lá

alakul át, ami az opszinról leválik (a látóbíbor elszíntelenedik), majd

az opszinhoz ismét 11-cisz-retinal kapcsolódik. Az A-vitamin hiány

tünete a szürkületi csökkentlátás (farkasvakság).

Zsíroldékony vitaminok• D3-vitamin (kolekalciferol): normálisan 7-dehidrokoleszterinből

képződik a bőrben fotoizomerizációval UV fény hatására.

Halmájolajok is gazdagok ebben a vitaminban. A D2-vitamin

(ergokalciferol) mesterséges D-vitamin hatású vegyület, amit az

élesztőből nyert ergoszterinből állítanak elő UV besugárzással.Nem

szteránvázas vegyületek!

• A D-vitaminok hormonelőanyagnak tekinthetők, mivel a májban a

25. C atomon, majd a vesében az 1. C atomon hidroxilálódnak. A

képződő 1α,25-kole- ill. ergokalciferol (kalcitriolok) egyrészt a

bélhámban hatnak, ahol fokozzák a Ca2+ felszívódást, és a

csontban elősegítik a Ca2+ lerakódását. D-vitamin hiány:

angolkór.

Zsíroldékony vitaminok

• E-vitamin: a természetes E-

vitamin több rokon vegyület

keveréke (tokoferolok és

tokotrienolok). A

leghatékonyabb az α-

tokoferol (kromán

gyűrűrendszert tartalmaz).

Antioxidáns hatású.Védi a

biológiai membránokat,

telítetlen zsírsavakat, A-

vitamint, stb. az oxidációtól.

Növényi olajok gazdagok

tokoferolokban.

Tokoferol

Zsíroldékony vitaminok• K-vitamin: a természetes K-vitaminok a 2-metil-1,4-naftokinon 3-

alkil származékai.

• K1-vitamin (fillokinon) növényi eredetű, a K2-vitamin

(menakinon) állatokban fordul elő. Szintetikus K-vitamin a

menadinon.

• A K-vitamin hiány a véralvadás zavarához vezet. A protrombin

aktív formájának kialakulásához K-vitamin szükséges.

• K-vitamin antagonista hatású vegyületek (pl. dikumarol

származékok) akkor hasznosak, ha a vér alvadási képességét

kívánjuk csökkenteni.