Z MojeChemie
Verze z 28. 9. 2010, 15:02, kterou vytvořila Katka (diskuse | příspěvky) (Lipidy)
Přejít na: navigace, hledání

Lipidy

Lipidy jsou přírodní látky, jejichž výraznou charakterní vlastností je hydrofóbnost. Jiným slovem se jim může říkat lipoidní látky. Tyto se dělí na dvě významné skupiny, na samotné lipidy a isoprenoidy. Z tohoto důvodu není úplně korektní, že se lipidům česky říká tuky. Tuky jsou pouze podmnožinou skupiny lipidů.

Lipidy jsou obsažené ve značném množství věcí, které potkáváme v běžném životě. Z lipidů jsou tvořeny cytoplasmatické fosfolipidové membrány, tuky, másla, oleje. Z lipidů jsou tvořeny i obaly neuronů, tvoří se z nich včelí plástve. Některé lipidy jsou v živočišné říši jako energetická zásoba, tepelná izolace i jako zdroj tzv. metabolické vody, která vzniká při štěpení lipidů. Tento druh lipidů mají například velbloudi ve svých hrbech.

Chemické složení lipidů

Chemickým složením jde o značně nejednotnou skupinu. Často jsou to deriváty (například estery) mastných kyselin a hydroxy- (např. glycerol, cholesterol) nebo aminosloučenin (např. sfingosin). Obecně o nich lze říct, že se jedná o nízkomolekulární sloučeniny.
Sfingosin ne tvořen poměrně dlouhým řetězcem a obsahuje jednu aminovou a dvě hydroxy skupiny. Kromě glycerolu a cholesterolu jsou pro stavbu lipidů důležité taky voskové alkoholy. Jedná se o velmi dlouhé, lineární uhlovodíkové řetězce s jednou hydroxy skupinou. Důležité mastné kyseliny, které dávají vzniku lipidům, jsou uvedeny v tabulce.

Název Vzorec
Máselná CH3(CH2)2COOH
Kapronová CH3(CH2)4COOH
Laurová CH3(CH2)10COOH
Palmitová CH3(CH2)14COOH
Stearová CH3(CH2)16COOH
Arachidová CH3(CH2)18COOH
Olejová CH3(CH2)7CH=CH(CH2)7COOH
Linolenová CH3CH2CH=CH(CH2)CH=CHCH2CH=CH(CH2)7COOH

MK mají některé společné vlastnosti. Mezi ně patří například karboxylová skupina, která do molekuly vnáší částečný a lokální hydrofilní charakter, který je ale narušen esterovou vazbou, takže se tato jejich vlastnost nepřenáší do struktury lipidů. Další společnou vlastností je fakt, že se většinou jedná molekuly s dlouhými lineárními řetězci. Všechny mají bez výhrady sudý počet uhlíků, což hraje roli v jejich metabolismu. Při katabolických dějích se rozkládají tak, že se postupně odštěpují vždy 2 uhlíkaté sloučeniny od hlavního řetězce.

Důkaz lipidů

V mikroskopii se používá důkazová reakce lipidů pomocí barviva Sudan III. Tento důkaz se dělá na filtračním papíře. Látka, která je podezřelá z toho, že je lipidem (tedy například vmačkaný tuk z ořechů) se nechá zreagovat s Sudanem. Tímto dojde k obarvení celé reakční směsi. Dalším krokem je vyprání papíru vodou od barviva. Po proprání vodou zůstanou obarvená pouze ta místa, kde je na papíře navázán lipid.

Vlastnosti lipidů

Obecně se lipidy chovají jako hydrofobní látky. Obsahují tedy značné množství nepolárních vazeb. Jelikož je většina lipidů navázána přes esterovou vazbu, budeme se jí trochu zabývat. Esterová vazba do molekuly vnáší nové vlastnosti. Tím, že se karboxylová skupina poruší, se degraduje její kyselost, takže již nefungují jako kyseliny.
Lipidy jsou nerozpustné ve vodě a polárních rozpouštědlech, zato jsou rozpustné v sobě samých a v nepolárních rozpouštědlech, jako je benzen, toluen, chloroform, ether a nebo CS2, tedy sulfid uhličitý.
Jejich další vlastností je jejich hořlavost. Dříve se dokonce využívali jako materiál na hoření. Nesmí se ale hasit vodou. Jakmile se kapénky lipidu dostanou do kontaktu s vodou, dostanou se molekuly vody pod ně a vytlačí je nad sebe. Tímto hrozí popáleniny.

Výroba lipidů

Lipidy se mohou získávat hned několika způsoby. Jednou možností je extrakce nepolárními rozpouštědly. Konkrétně dochází k vypírání organického materiálu daným rozpouštědlem. Druhou možností je lisování. Tímto způsobem se vyrábí lipidy, které se používají v potravinářství. Typickým příkladem je olivový olej. Aby byl vyrobený olej té nejvyšší klavíry (tedy Extra Virgin), musí docházet k prvnímu lisování za studena. Další možnosti jsou vyškvařování, tlučení, či odstřeďování.
Některé typy lipidů se vyrábí zhušťováním olejů. Při tomto procesu ale dochází ke změně uspořádání dvojných vazeb, čímž vznikají trans-mastné kyseliny, které lidský organismus nemůže zpracovat. Dostanou li se do krve, naváží se na LDL, který je ale nemá kam transportovat a tak je uloží na cévních stěnách. Na tato místa se pak může navázat cholesterol, čímž se ještě sníží průchodnost cév.

Biologický význam lipidů

fosfolipidová membrana

Jejich patrně nejvýznamnější funkcí je zásoboa energie. Rostliny ukládají lipidy do semen a plody, živočichové je ukládají pod kůži, mezi svaly. Jako zdroj energie jsou poměrně dobré, získává se až 38 kJ/g. Jsou tedy bohatším zdrojem energie než sacharidy.
Jejich další funkci zajišťuje hnědý tuk, který slouží jako zdroj tepla u novorozenců a zimních spáčů. U novorozenců je umístěn mezi lopatkami, hybernující tvorové ho mají často v ocasu. Velbloudi či jiní pouštní savci mají lipidy jako zdroj „metabolické“ vody. Ta vzniká při jejich odbourávání.
Lipidy mají i ochranou funkci. Z lipidů je tvořen například obal ledvin. Ten tvoří jak tepelnou, tak mechanickou ochranu. Lipidy jsou hlavní složkou struktura biomembrán. Dalším významným lipidem je myelin, který obaluje axon. Usnadňuje přenos nervových vzruchů a napomáhá izolaci axonu.

Rozdělení lipidů

Lipidy se rozdělují na jednoduché a na složené. Ty složené se od jednoduchých liší tím, že obsahují polární skupinu, popřípadě další části molekuly, které se u jednoduchých lipidů nevyskytují. Jednoduché lipidy se dále dělí na vosky a glyceridy. Vosky se sice dále nedělí, ale glyceridy můžeme dále rozdělovat na tuky a oleje.

Acylglyceroly

vznik acylglycerolu

Acylglyceroly, respektive triacylglyceroly jsou největší skupinou lipidů. Tvoří asi 90% tukových zásob živočichů, významné jsou především glyceridy (triacylglyceroly). Tvoří je glycerol a nejčastěji tři zbytky vyšších MK (mastných kyselin). Zbytky myslím například stearoyl nebo palmitoyl. MK jsou na glycerol navázány esterovou vazbou. Tyto estery jsou alifatické a monokarboxylové.
Acylglyceroly mohou být několika typů. Dělíme je na tuky, které mají pevné skupenství a oleje, které mají skupenství kapalné. Mezi tuky řadíme například sádlo, lůj a máslo. Jejich struktura je kašovitá a tuhá a převažují v nich nasycené mastné kyseliny. Rybí tuk je kapalný a proto se řadí do skupinou olejů.
Oleji jsou například olej olivový, lněný, slunečnicový, řepkový nebo kokosový, produkují je tedy například tyto rostliny: podzemnice, řepka olejka, palma olejná, slunečnice, len setý, olivovník, mák setý, skoče.. Tyto jsou tvořeny převážně nenasycenými karboxylové kyseliny, tedy takovými, které obsahují dvojnou vazbu. Ta má zásadní vliv na jejich TT, která v normálních podmínkách závisí na délce řetězce a tedy množstvím van der Waahlsových sil. Dvojná vazba ale tyto síly narušuje a proto mají oleje vyšší TT. Při zahřívání je tedy nutné narušit mnohem méně van der Waahlsových sil než u tuků. Mezi oleje na bázi lipidů ale všechny oleje nepatří. Příklady olejů jiného původu jsou minerální, nebo éterické oleje.
Triacylglyceroly jsou tvořeny z několika typických vyšších MK. Nejčastějšími MK jsou kyseliny palmitová, stearová, olejová a linolová. Kromě palmitové, která má uhlíků 16, mají všechny tyto kyseliny 18 uhlíků. Právě tyto tři MK se výraznou měrou podílí na složení nejdůležitějších tuků (sádlo, lůj, máslo) a olejů (olivový olej). Největší zastoupení jedné kyseliny je v olivovém oleji, který tvoří ze 72 % kyselina olejová.
Některé MK jsou pro nás esenciální látky, a to především nenasycené karboxylové kyseliny s více dvojnými vazbami, které se vyskytují v rostlinných olejích. Dříve byly nazývány vitamínem F, dnes se za esenciální MK považuje pouze linolová a jiné více nenasycené MK.
Jak již bylo řečeno, i tuky mají své často se vyskytující zástupce. Nejčastějším tukem je sádlo. To je hlavním představitelem živočišného tuku. Je bílé, mazlavé a tuhé struktury. Lůj je tuhým tuk přežvýkavců. Obsahuje nasycené (stearovou, palmitovou) i nenasycené mastné kyseliny (olejovou, linolovou). Mléčný výrobek, který obsahuje výhradně mléčný tuk a to ve formě emulze vody a tuku a získává se stloukáním nebo odstřeďováním mléka se nazývá máslo.
Dalšími významnými produkty, které jsou na bázi lipidů, jsou Methylestery řepkového oleje zvané MEŘO, resp. estery nenasycených mastných kyselin původem z řepkového oleje. Z nich se vytváří bionafta. Ta obsahuje minimálně 31% MEŘO, zbytek tvoří běžná motorová nafta. Vyrábí se transesterifikací, při níž dochází k výměně glycerolu za methanol.

Vlastnosti tuků a olejů

Tuky a oleje jsou kapaliny nebo pevné látky bez barvy a zápachu. Většinou se vyskytují ve směsích, které nemají ostře dané teploty tání. Při skladováním žluknou. Tímto jevem rozumíme mikrobiální rozklad především dvojných vazeb. Tyto vazby jsou snadno napadnutelné oxidativními procesy, které jsou bakterie schopny provádět. Když dochází ke žluknutí po delší dobu, dochází k hydrolýze esterické vazby, čímž vznikají zapáchající produkty (aldehydy, kyseliny). Běžně využívané je přepalování glyceridů, tedy jejich oxidace. Oxidací tuků a olejů vznikají některé karcinogenní aldehydy, např. akrolein, což je látka, která dodává smaženého masu jeho charakteristickou chuť. Ke vzniku těchto látek jsou náchylnější oleje, protože obsahují dvojné vazby. Z nich totiž vznikají epoxidové můstky. Ke zvýšení trvanlivosti tuků a olejů se používá ztužování. Tímto způsobem byl vyvinut margarin. Ten se vyrábí hydrogenací dvojných vazeb vodíkem za katalýzy práškového Niklu. Zánikem dvojných vazeb jsou pak látky vůči bakteriálnímu štěpení odolnější.

Chemické reakce Oleje se mohou i polymerovat. K zesíťování dochází vysycháním, při níž dochází k tvorbě kyslíkových můstků. K urychlení vysychání se používají sikativa, což jsou přídavky urychlující oxidaci. Mezi tyto látky patří oxidy manganu, chromu, naftenáty olova a mědi, popřípadě pigmenty. Tímto způsobem vznikají fermeže. Tyto se používají jako nátěry na dřevo. Jsou podobně jako tuky hydrofobní. Tuky se mohou rozkládat hydrolýzou esterů. Ta může být buď kyselá, nebo zásaditá. Kyselou hydrolýzou vzniká kyselina a MK, zatímco zásaditá se používá na výrobu mýdla. Jinak se jí proto říká saponifikace nebo zmýdelnění. Při takovéto reakci vzniká glycerol a soli daných kyselin. Právě tyto soli se používají jako mýdla. Struktura těchto solí závisí na použité zásadě. Reaguje li tryacylglycerol s NaOH, vznikají sodná mýdla, která jsou pevná, při reakci s KOH vznikají draselná mýdla, která jsou tekutá, gelovitá.

kyselá hydrolýza lipidu
zasaditá hydrolýza lipidu