2.7: Жирні кислоти
- Page ID
- 3557
На відміну від моносахаридів, нуклеотидів та амінокислот, жирні кислоти не є мономерами, які пов'язані між собою, утворюючи набагато більші молекули. Хоча жирні кислоти можуть бути пов'язані між собою, наприклад, в триацилгліцерини або фосфоліпіди, вони не пов'язані безпосередньо один з одним і, як правило, не більше трьох в даній молекулі. Самі жирні кислоти являють собою довгі ланцюги атомів вуглецю, увінчаних карбоксильною групою. Довжина ланцюга може варіюватися, хоча більшість - від 14 до 20 вуглеців, а у рослин і тварин вищого порядку жирні кислоти з 16 і 18 вуглецями є основними видами.
Завдяки механізму синтезу більшість жирних кислот мають парну кількість вуглеців, хоча також можуть утворюватися непарні вуглецеві ланцюги. Більше різноманітності може генеруватися подвійними зв'язками між вуглецями. Ланцюги жирних кислот без подвійних зв'язків насичені, тому що кожен вуглець насичений якомога більшою кількістю зв'язаних атомів водню. Ланцюги жирних кислот з подвійними зв'язками ненасичені (рис.\(\PageIndex{13}\)). Ті, у кого більше одного подвійного зв'язку, називаються поліненасиченими. Жирні кислоти в еукаріотичних клітині майже рівномірно поділяються між насиченими та ненасиченими типами, і багато з останніх можуть бути поліненасиченими. У прокаріотів поліненасиченість зустрічається рідко, але інші модифікації, такі як розгалуження та циклізація, зустрічаються частіше, ніж у еукаріот. Таблиця поширених жирних кислот приведена нижче.
| Міристинова кислота | 14:0 (14 вуглецю, подвійних облігацій немає |
| пальмітинова кислота | 16:0 |
| Стеаринова кислота | 18:0 |
| Арахінова кислота | 20:0 |
| Пальмітолеїнова кислота | 16:1 |
| олеїнова кислота | 18:1 |
| Лінолева кислота | 18:2 |
| Арахідонова кислота | 2:4 |
Існують значні фізичні відмінності між насиченими та ненасиченими жирними кислотами через геометрію подвійних зв'язків вуглецю. Насичена жирна кислота дуже гнучка з вільним обертанням навколо всіх своїх C-C-зв'язків. Звичайні лінійні діаграми та формули, що зображують насичені жирні кислоти, також служать для пояснення здатності насичених жирних кислот щільно упаковувати разом, при цьому дуже мало місця для втручання. Ненасичені жирні кислоти, з іншого боку, не в змозі упакувати так щільно через обмеження обертання, введеного подвійним зв'язком. Вуглець не може обертатися навколо подвійного зв'язку, тому зараз в ланцюзі є «злам». Як правило, подвійні зв'язкові вуглеці в жирних кислотах знаходяться в цис-конфігурації, вводячи 30-градусний вигин у структурі.
Жирні кислоти всередині клітин зазвичай є частинами більших молекул, а не вільних кислот. Деякі з найпоширеніших ліпідів, отриманих з жирних кислот, - це триацилгліцериди, фосфогліцериди та сфінголіпіди. Триацилгліцерин, як випливає з назви, являє собою три ланцюга жирних кислот (ацилові), з'єднані з молекулою гліцерину ефірними зв'язками (рис.\(\PageIndex{14}\)). Триацилгліцерини, також відомі як тригліцериди, можуть мати однакові жирні кислоти (прості триацилгліцерини) або різні типи (змішані триацилгліцерини). Суміші цих є первинними молекулами тривалого зберігання енергії для більшості організмів. Хоча їх можна розмовно називати жирами або маслами, єдиною реальною відмінністю є ступінь насичення їх складових жирних кислот. Суміші з більш високим відсотком насичених жирних кислот мають більш високу температуру плавлення і якщо вони тверді при кімнатній температурі, то їх відносять до жирів. Триацилгліцеринові суміші, що залишилися рідкими при кімнатній температурі, є маслами.
У медицині людини загальним тестом на фактори ризику серцевих захворювань є вимірювання рівня тригліцеридів у крові. Хоча різні типи клітин можуть виробляти та використовувати тригліцериди, більшість тригліцеридів у людей зосереджені в жировій тканині, яка складається з адипоцитів або жирових клітин, хоча печінка також є значним запасом жиру. Ці клітини спеціалізуються на перенесенні жирових кульок, які займають більшу частину обсягу клітини. Коли рівень тригліцеридів у крові високий, це означає, що жир виробляється або потрапляє в організм швидше, ніж він може бути прийнятий адипоцитами.
Фосфоліпіди (також звані фосфогліцеридами або гліцерофосфоліпідами), також засновані на приєднанні жирних кислот до гліцерину. Однак замість трьох жирних ацильних хвостиків всього два, а на третій позиції знаходиться фосфатна група (рис.\(\PageIndex{15}\)). Фосфатна група також приєднується до «головної групи». Ідентичність групи голови називає молекулу разом з жирними ацильними хвостами. На прикладі малюнка 1-стеароїл відноситься до стеаринової кислоти на 1-вуглеці гліцеринового хребта; 2-пальмітоіл відноситься до пальмітинової кислоти на 2-вуглець гліцерину, а фосфатидилетаноламін відноситься до фосфатної групи та приєднаного до неї етаноламіну, які пов'язані з гліцерином 3-вуглецю. Через негативно-зарядженої фосфатної групи, і головної групи, яка часто буває полярною або зарядженою, фосфоліпіди амфіпатичні - несуть сильний гідрофобний характер в двох жирних ацильних хвостах, і сильний гідрофільний характер в головній групі. Ця амфіпатичність має вирішальне значення в ролі фосфоліпідів як основного компонента клітинних мембран.
Сфінголіпіди (рис.\(\PageIndex{16}\)) також є важливими складовими мембран, і засновані не на гліцериновому хребті, а на аміноспирті, сфінгозин (або дигідросфінгозин). Існує чотири основних типи сфінголіпідів: цераміди, сфінгомієліни, цереброзиди та гангліозиди. Кераміди - це молекули сфінгозину з хвостом жирної кислоти, прикріпленим до аміногрупи. Сфінгомієліни - це кераміди, в яких фосфохолін або фосфоетаноламін приєднані до 1-вуглецю. Цереброзиди і гангліозиди є гліколіпідами - вони мають цукор або цукру, відповідно, прикріплені до 1-вуглецю кераміду. Олігосахариди, прикріплені до гангліозидів, містять принаймні один залишок сіалової кислоти. Окрім того, що є структурним компонентом клітинної мембрани, гангліозиди мають особливе значення для розпізнавання клітин до клітин.
Ліпіди невиразно визначаються як біологічні сполуки, які не розчиняються у воді, але розчинні в органічних розчинниках, таких як метанол або хлороформ. Сюди входять перераховані вище похідні жирних кислот, і вона включає в себе заключну тему для цієї глави - холестерин. Холестерин (рис.\(\PageIndex{17}\)) - основне біологічне похідне циклопентанопергідрофенантрен, насиченого вуглеводню, що складається з чотирьох злитих кільцевих утворень. Він є важливим компонентом плазматичних мембран в клітині тварин, а також є метаболічним попередником стероїдних гормонів, таких як кортизол або b-естрадіол. Рослинні клітини мають мало холестерину, але інші стерини, такі як стигмастерол, присутні. Так само гриби мають свої особливі стерини. Однак прокаріоти, здебільшого, не містять ніяких молекул стерину.
