Sisältö
- TL; DR (liian pitkä; ei lukenut)
- Lipidien rakenne
- Esimerkkejä lipideistä
- Lipidien toiminnot
- Lipidit ja terveys
- Meneillään lipiditutkimus
Lipidit käsittävät ryhmän yhdisteitä, kuten rasvoja, öljyjä, steroideja ja vahoja, joita löytyy elävistä organismeista. Sekä prokaryooteilla että eukaryooteilla on lipidejä, joilla on biologisesti monia tärkeitä tehtäviä, kuten kalvojen muodostuminen, suojaus, eristys, energian varastointi, solujen jakautuminen ja muut. Lääketieteessä lipidit viittaavat verirasvoihin.
TL; DR (liian pitkä; ei lukenut)
Lipidit tarkoittavat elävissä organismeissa olevia rasvoja, öljyjä, steroideja ja vahoja. Lipidit palvelevat useita toimintoja lajien välillä energian varastointia, suojaamista, eristämistä, solujen jakautumista ja muita tärkeitä biologisia tehtäviä varten.
Lipidien rakenne
Lipidit on valmistettu triglyseridistä, joka on valmistettu alkoholiglyserolista, plus rasvahapot. Lisäykset tähän perusrakenteeseen tuottavat suurta monimuotoisuutta lipideissä. Tähän mennessä on löydetty yli 10 000 lipidityyppiä, ja monet toimittavat valtavan monimuotoisuuden proteiineja solujen aineenvaihduntaa ja materiaalin kuljetusta varten. Lipidit ovat huomattavasti pienempiä kuin proteiinit.
Esimerkkejä lipideistä
Rasvahapot ovat yhden tyyppisiä lipidejä ja toimivat rakennuspalikoina myös muille lipideille. Rasvahapot sisältävät karboksyyli (-COOH) ryhmiä, jotka on sitoutunut hiiliketjuun kiinnittyneillä vetyillä. Tämä ketju on veteen liukenematon. Rasvahapot voivat olla tyydyttyneitä tai tyydyttymättömiä. Tyydyttyneissä rasvahapoissa on yksinkertaiset hiilisidokset, kun taas tyydyttymättömissä rasvahapoissa on kaksoissilttisidokset. Kun tyydyttyneet rasvahapot yhdistyvät triglyseridien kanssa, tämä johtaa kiinteisiin rasvoihin huoneenlämpötilassa. Tämä johtuu siitä, että niiden rakenne saa ne pakkaamaan tiiviisti yhteen. Sitä vastoin tyydyttymättömät rasvahapot yhdistettynä triglyserideihin tuottavat yleensä nestemäisiä öljyjä. Tyydyttymättömien rasvojen kipitty rakenne tuottaa löysämmän, juoksevamman aineen huoneenlämpötilassa.
Fosfolipidit valmistetaan triglyseridistä fosfaattiryhmällä, joka on korvattu rasvahapolla. Niitä voidaan kuvata siten, että niissä on ladattu pää ja hiilivetypää. Heidän päänsä ovat hydrofiilisiä tai vettä rakastavia, kun taas heidän hännänsä ovat hydrofobisia tai hylkivät vettä.
Toinen esimerkki lipidistä on kolesteroli. Kolesterolit järjestäytyvät jäykkiin rengasrakenteisiin, joissa on viisi tai kuusi hiiliatomia, joihin on kiinnitetty vetyjä ja joustava hiilivetypää. Ensimmäinen rengas sisältää hydroksyyliryhmän, joka ulottuu eläinsolujen kalvojen vesiympäristöihin. Loppuosa molekyylistä on kuitenkin veteen liukenematon.
Monityydyttymättömät rasvahapot (PUFA) ovat lipidejä, jotka auttavat kalvon juoksevuudessa. PUFA: t osallistuvat hermostulehdukseen ja energiseen aineenvaihduntaan liittyviin solusignalointiin. Ne voivat tarjota neuroprotektiivisia vaikutuksia omega-3-rasvahappoina, ja tässä formulaatiossa ne ovat tulehdusta estäviä. Oomega-6-rasvahapoille PUFA: t voivat aiheuttaa tulehduksia.
Sterolit ovat lipidejä, joita löytyy kasvien kalvoista. Glykolipidit ovat lipidejä, jotka on liitetty hiilihydraateihin, ja ovat osa solujen lipidipoolia.
Lipidien toiminnot
Lipideillä on useita roolia organismeissa. Lipidit muodostavat suojaesteet. Ne käsittävät solukalvoja ja osan kasvien soluseinien rakenteesta. Lipidit tarjoavat energian varastointia kasveille ja eläimille. Melko usein lipidit toimivat proteiinien rinnalla. Lipiditoimintoihin voivat vaikuttaa muutokset heidän polaarisissa pääryhmissä samoin kuin niiden sivuketjut.
Fosfolipidit muodostavat perustan lipidikaksoiskerroksille, niiden amfipaattisella luonteella, jotka muodostavat solumembraanit. Ulompi kerros on vuorovaikutuksessa veden kanssa, kun taas sisäkerros on joustava öljyinen aine. Solukalvojen nestemäinen luonne auttaa niiden toimintaa. Lipidit muodostavat plasmamembraanien lisäksi myös soluosastoja, kuten ydinvaipan, endoplasmisen retikulumin (ER), Golgin laitteen ja vesikkelit.
Lipidit osallistuvat myös solunjakoon. Jakavat solut säätelevät lipidipitoisuutta solusyklin mukaan. Ainakin 11 lipidia osallistuu solusyklin aktiivisuuteen. Sfingolipideillä on merkitys sytokineesissä vaiheen aikana. Koska solunjako johtaa plasman kalvojännitykseen, lipidit näyttävät auttavan jakautumisen mekaanisissa näkökohdissa, kuten kalvon jäykkyydessä.
Lipidit tarjoavat suojaesteitä erikoiskudoksille, kuten hermoille. Hermoja ympäröivä suojaava mieliinivaippa sisältää lipidejä.
Lipidit tuottavat suurimman määrän energiaa kulutuksesta, sillä niiden proteiinien ja hiilihydraattien energiamäärä on yli kaksinkertainen. Keho hajottaa ruuansulatuksen rasvat, osa välitöntä energiantarvetta varten ja toiset varastointia varten. Keho vetää lipidien varastoinnin liikuntaa varten käyttämällä lipaaseja näiden lipidien hajottamiseen ja lopulta tuottamaan enemmän adenosiinitrifosfaattia (ATP) voimasoluihin.
Kasveissa siemenöljyt, kuten triasyyliglyserolit (TAG), tarjoavat ruoan varastoinnin siementen itämistä ja kasvua varten sekä kasvustoissa että kuntosoluissa. Nämä öljyt varastoidaan öljykappaleisiin (OB) ja suojataan fosfolipideillä ja proteiineilla, joita kutsutaan oleosiiniksi. Kaikkia näitä aineita tuottaa endoplasminen reticulum (ER). Öljyn rungon silmut ER: stä.
Lipidit antavat kasveille tarvittavan energian aineenvaihduntaprosessiensa ja signaalien välillä solujen välillä. Floemi, yksi kasvien tärkeimmistä kuljetusosista (yhdessä ksylemin kanssa), sisältää lipidejä kuten kolesterolia, sitosterolia, kamposterolia, stigmasterolia ja useita erilaisia lipofiilisiä hormoneja ja molekyylejä. Eri lipideillä voi olla merkitys signaloinnissa, kun kasvi vaurioituu. Kasvien fosfolipidit toimivat myös vastauksena kasvien ympäristöstresseihin sekä vastaukseksi patogeeninfektioille.
Eläimissä lipidit toimivat myös eristyksenä ympäristöstä ja suojana elintärkeitä elimiä. Lipidit tarjoavat myös kelluvuuden ja vedenpitävyyden.
Sfingoidipohjaiset lipidit, keramiidit, suorittavat tärkeitä toimintoja ihon terveydelle. Ne auttavat muodostamaan orvaskeden, joka toimii uloimpana ihon kerroksena, joka suojaa ympäristöltä ja estää veden menetyksiä. Keramidit toimivat sfingolipidien aineenvaihdunnan prekursoreina; aktiivista lipidimetabolia tapahtuu ihossa. Sfingolipidit muodostavat ihossa olevia rakenteellisia ja signaloivia lipidejä. Keramideista tehdyt sfingomyeliinit ovat yleisiä hermostossa ja auttavat motorisia hermosoluja selviytymään.
Lipideillä on myös rooli solujen signaloinnissa. Keskus- ja ääreishermostossa lipidit säätelevät kalvojen juoksevuutta ja auttavat siirtämään sähköisesti. Lipidit auttavat stabiloimaan synapsia.
Lipidit ovat välttämättömiä kasvulle, terveelle immuunijärjestelmälle ja lisääntymiselle. Lipidit antavat keholle varastoida vitamiineja maksassa, kuten rasvaliukoiset vitamiinit A, D, E ja K. Kolesteroli toimii esiasteena hormonille, kuten estrogeenille ja testosteronille. Se myös tekee sappihappoja, jotka liuottavat rasvaa. Maksa ja suolet muodostavat noin 80 prosenttia kolesterolista, kun taas loput saadaan ruoasta.
Lipidit ja terveys
Eläinrasvat ovat yleensä tyydyttyneitä ja siten kiinteitä, kun taas kasviöljyt ovat yleensä tyydyttymättömiä ja siksi nestemäisiä. Eläimet eivät voi tuottaa tyydyttymättömiä rasvoja, joten ne on nautittava tuottajilta, kuten kasveilta ja leväiltä. Eläimet, jotka syövät näitä kasvien kuluttajia (kuten kylmän veden kalat) saavat puolestaan näitä hyödyllisiä rasvoja. Tyydyttymättömät rasvat ovat terveellisimpiä syöviä rasvoja, koska ne vähentävät sairauksien riskiä. Esimerkkejä näistä rasvoista ovat öljyt, kuten oliivi- ja auringonkukkaöljyt, sekä siemenet, pähkinät ja kala. Lehtiset vihreät vihannekset ovat myös hyviä ravinnon tyydyttymättömien rasvojen lähteitä. Lehtien rasvahappoja käytetään kloroplasteissa.
Transrasvat ovat osittain hydrattuja kasviöljyjä, jotka muistuttavat tyydyttyneitä rasvoja. Aikaisemmin ruoanlaitossa käytettyjä transrasvoja pidetään nyt epäterveellisinä kulutukseen.
Tyydyttyneitä rasvoja tulisi kuluttaa vähemmän kuin tyydyttymättömiä rasvoja, koska tyydyttyneet rasvat voivat lisätä sairausriskiä. Esimerkkejä tyydyttyneistä rasvoista ovat punainen eläinliha ja rasvaiset maitotuotteet sekä kookosöljy ja palmuöljy.
Kun lääketieteen ammattilaiset viittaavat lipideihin verirasvoiksi, tämä kuvaa sellaisia rasvoja, joista usein keskustellaan sydän- ja verisuoniterveydestä, erityisesti kolesterolia. Lipoproteiinit auttavat kolesterolin kuljetuksessa kehossa. Korkean tiheyden lipoproteiini (HDL) viittaa kolesteroliin, joka on ”hyvä” rasva. Se auttaa poistamaan huonoa kolesterolia maksan kautta. "Huonoja" kolesteroleja ovat LDL, IDL, VLDL ja tietyt triglyseridit. Huonot rasvat lisäävät sydänkohtauksen ja aivohalvauksen riskiä, koska ne kerääntyvät plakkiksi, mikä voi johtaa tukkeutuneisiin valtimoihin. Siksi lipiditasapaino on elintärkeä terveydelle.
Tulehdukselliset iho-olosuhteet voivat hyötyä tiettyjen lipidien, kuten eikosapentaeenihapon (EPA) ja doksaheksaeenihapon (DHA), käytöstä. EPA: n on osoitettu muuttavan ihon keramiidiprofiilia.
Useat sairaudet liittyvät ihmisen kehon lipideihin. Hypertriglyseridemia, korkea veren triglyseriditaso, voi johtaa haimatulehdukseen. Useat lääkkeet vähentävät triglyseridien määrää, kuten esimerkiksi entsyymit, jotka hajottavat verirasvoja. Joillakin henkilöillä on havaittu voimakasta triglyseridipitoisuuden vähentämistä lääketieteellisellä lisäyksellä kalaöljyn kautta.
Hyperkolesterolemia (korkea veren kolesteroli) voi olla hankittu tai geneettinen. Henkilöillä, joilla on perinnöllinen hyperkolesterolemia, on poikkeuksellisen korkeat kolesteroliarvot, joita ei voida hallita lääkityksen avulla. Tämä lisää huomattavasti sydänkohtauksen ja aivohalvauksen riskiä, koska monet ihmiset kuolevat ennen 50-vuotiaana saavuttamista.
Geneettisiä sairauksia, jotka johtavat suureen lipidien kertymiseen verisuoniin, kutsutaan lipidien varastointitauteiksi. Tämä liiallinen rasvan varastointi tuottaa haitallisia vaikutuksia aivoille ja muille kehon osille. Joitakin esimerkkejä lipidien varastointitaudeista ovat Fabry-tauti, Gaucher-tauti, Niemann-Pick -tauti, Sandhoffin tauti ja Tay-Sachs. Valitettavasti monet näistä lipidien varastointitaudeista johtavat sairauteen ja kuolemaan nuorena.
Lipideillä on myös merkitys motoristen hermosolujen sairauksissa (MND), koska näille tiloille on ominaista paitsi motoristen hermosolujen degeneraatio ja kuolema, mutta myös ongelmat lipidien aineenvaihdunnassa. MND: ssä keskushermoston rakenteelliset lipidit muuttuvat, ja tämä vaikuttaa sekä kalvoihin että solujen signalointiin. Esimerkiksi hypermetabolismia esiintyy amyotrofisen lateraaliskleroosin (ALS) kanssa. Ravinnon (tässä tapauksessa ei kuluteta tarpeeksi lipidikaloreita) ja ALS: n kehittymisen riskin välillä näyttää olevan yhteys. Suuremmat lipidit vastaavat parempia tuloksia ALS-potilailla. Sfingolipidejä kohdentavia lääkkeitä pidetään ALS-potilaiden hoidoina. Tarvitaan lisää tutkimusta, jotta ymmärretään paremmin mukana olevat mekanismit ja tarjotaan asianmukaiset hoitovaihtoehdot.
Selkärangan lihasten atrofiassa (SMA), geneettisessä autosomaalisessa taantumassa, lipidejä ei käytetä kunnolla energiaan. SMA-yksilöillä on korkea rasvamassa vähäkalorisissa olosuhteissa. Siksi lipidimetabolian toimintahäiriöillä on jälleen tärkeä merkitys moottorihermosairaudessa.
On olemassa todisteita omega-3-rasvahapoista, jotka vaikuttavat hyödyllisesti sellaisiin rappeuttaviin sairauksiin kuten Alzheimersin ja Parkinsonin tauteihin. Tämän ei ole osoittautunut olevan ALS: n tapauksessa, ja itse asiassa myrkyllisyyden vastainen vaikutus on havaittu hiirimalleissa.
Meneillään lipiditutkimus
Tutkijat jatkavat uusien lipidien löytämistä.Lipidejä ei tällä hetkellä tutkita proteiinien tasolla, joten niitä ymmärretään vähemmän. Suuri osa nykyisestä lipidiluokituksesta luottaa kemisteihin ja biofyysikkoihin painottaen rakennetta eikä toimintaa. Lisäksi on haastavaa kiusata lipidifunktioita, koska niillä on taipumus yhdistyä proteiineihin. Myös elävien solujen lipiditoimintoa on vaikea selvittää. Ydinmagneettinen resonanssi (NMR) ja massaspektrometria (MS) tuottavat jonkin verran lipiditunnistusta laskentaohjelmistojen avulla. Tarvitaan kuitenkin parempaa resoluutiota mikroskopiassa, jotta saadaan käsitys lipidimekanismeista ja toiminnoista. Lipidiuutteiden ryhmän analysoinnin sijasta tarvitaan spesifisempiä MS: itä lipidien eristämiseksi proteiinikomplekseistaan. Isotooppimerkinnät voivat auttaa parantamaan visualisointia ja siten tunnistamista.
On selvää, että lipideillä on tunnettujen rakenteellisten ja energisten ominaisuuksiensa lisäksi tärkeässä motorisessa toiminnassa ja signaloinnissa. Koska tekniikka paranee lipidien tunnistamiseen ja visualisointiin, lipidien toiminnan selvittämiseksi tarvitaan lisää tutkimusta. Lopulta toivotaan, että markkerit voitaisiin suunnitella niin, että ne eivät häiritse liiallisesti lipiditoimintaa. Mahdollisuus manipuloida lipiditoimintaa solun tasoilla voisi tarjota tutkimuksen läpimurton. Tämä voisi mullistaa tieteen samalla tavalla kuin proteiinitutkimus. Voitaisiin puolestaan tehdä uusia lääkkeitä, jotka auttavat potentiaalisesti lipidihäiriöistä kärsiville.