LIPIDEN: KENMERKEN, VOORBEELDEN, FUNCTIES, CLASSIFICATIE - BIOLOGIE - 2026

De lipiden zijn een groep heterogene macromoleculen, waaronder vetten, oliën, sterolen, wassen, enz., Die de eigenschap delen dat ze gedeeltelijk onoplosbaar in water (hydrofoob) zijn en redelijk oplosbaar in niet-polaire oplosmiddelen zoals ether, benzeen, aceton, chloroform, onder anderen.

Voorheen werden alle in water onoplosbare en in organische oplosmiddelen oplosbare verbindingen als lipiden beschouwd. Tegenwoordig hebben echter veel andere verbindingen die geen lipiden zijn deze eigenschappen, waarvan sommige terpenen, bepaalde vitamines en carotenoïden zijn.

Lipiden zijn de fundamentele componenten van celmembranen en dus ook van het plasmamembraan (Bron: Jpablo cad / CC BY (https://creativecommons.org/licenses/by/3.0), via Wikimedia Commons)

Het woord "lipide" is afgeleid van het Griekse woord "lipos", wat vet betekent. Sommige auteurs beschouwen als lipiden alleen die moleculen die producten of derivaten van vetzuren zijn, waaronder voornamelijk alle verbindingen die als oliën en vetten worden geclassificeerd.

Lipidenverbindingen zijn aanwezig in alle levende wezens op aarde, zelfs sommige virussen hebben deze moleculen in hun omhulsel.

Aangenomen wordt dat lipiden deel uitmaakten van de eerste koolstofverbindingen die werden gevormd tijdens het ontstaan ​​van leven en fundamentele moleculen zijn voor de "complexisering" van het leven.

Momenteel zijn er binnen de lipidengroep een grote verscheidenheid aan verschillende verbindingen bekend, elk met verschillende functies en eigenschappen.

Deze zijn geclassificeerd afhankelijk van de substituentgroep waaruit het skelet bestaat (en het skelet zelf) en ook afhankelijk van de functies (structuur, opslag, signalering, bescherming, enz.).

Algemene kenmerken van lipiden

Keten van koolstofatomen gebonden aan waterstofatomen

De meeste lipiden hebben als centrale structuur een keten van koolstofatomen gekoppeld aan waterstofatomen, die bekend staat als "vetzuur".

Als alle koolstofatomen van een vetzuur zijn verzadigd door waterstofatomen, wordt er gezegd dat het een "verzadigd vetzuur" is.

Als daarentegen twee of meer koolstofatomen in dezelfde keten met elkaar zijn verbonden via een dubbele of drievoudige binding, wordt van het vetzuur gezegd dat het "onverzadigd" is, aangezien het 2 of meer koolstofatomen heeft verloren door dehydrogenering. waterstof.

Hoog smeltpunt

Lipiden hebben een hoog molecuulgewicht waardoor ze een hoog smeltpunt hebben

Het smeltpunt van lipiden is hoger in lipiden die meer koolstofatomen bevatten. Maar dit smeltpunt neemt af als de lipiden vetzuren hebben met onverzadigde koolwaterstofketens.

Het zijn amfipatische moleculen

Alle lipiden hebben een polair of hydrofiel deel en een ander apolair of hydrofoob deel, vertegenwoordigd door de alifatische ketens van de vetzuren waaruit ze bestaan.

De meeste lipidemoleculen associëren zich met elkaar door waterstofbinding en van der Waals-interacties tussen hun koolwaterstofketens.

Ze zijn goed bestand tegen mechanische belasting

De bindingen die worden gevormd tussen de koolstof- en waterstofatomen geven lipiden enige fysieke weerstand tegen mechanische belasting. Bovendien zijn lipidenassociaties, omdat ze gedeeltelijk onoplosbaar zijn in water, moeilijk te desintegreren in waterige media.

Functies van lipiden

Lipiden hebben een grote diversiteit aan biologische functies, net zo gevarieerd als het grote aantal chemische structuren dat binnen deze groep wordt aangetroffen.

Energiek

Bij de meeste gewervelde dieren en veel ongewervelde dieren zijn lipiden de belangrijkste vormen van energieopslag en transport van vetzuren in cellen.

Bij gewervelde dieren worden lipiden die met voedsel worden opgenomen in vetweefsel opgeslagen in de vorm van vetzuren en daar dienen ze als thermisch isolerende substantie voor organen en onderhuids weefsel.

Vetzuren zijn gespecialiseerde lipiden voor het opslaan van energie in levende organismen, omdat door hun oxidatie grote hoeveelheden energie vrijkomen in de vorm van ATP. Dit wordt gedaan door middel van een proces genaamd β-oxidatie van vetzuren, dat wordt uitgevoerd door bijna alle cellen van levende organismen.

Structureel

Fosfolipiden en sterolen zijn essentiële componenten van de biologische membranen van cellen en hun organellen (in eukaryote cellen).

Veel kleine lipidemoleculen op het oppervlak van membranen dienen als pigmenten om licht te absorberen, terwijl andere dienen als ankers voor bepaalde membraaneiwitten om zich aan het oppervlak te hechten.

Enzymatisch

Veel lipiden zijn cofactoren bij enzymatische katalyse of fungeren als elektronische transporteurs in elektrochemische gradiënten.

Anderen nemen deel aan de snelle voortplanting van depolarisatiegolven door het lichaam van dieren, wat natuurlijk verband houdt met gespecialiseerde zenuwcellen.

Classificatie van lipiden

Lipiden kunnen in vier grote groepen worden ingedeeld: vetten en oliën, fosfolipiden, wassen, sterolen en terpenen en eicosanoïden.

Vetten en oliën

Deze groep omvat vetzuren, die meestal de meest voorkomende structurele elementen zijn voor de vorming van meer complexe lipiden zoals bijvoorbeeld fosfolipiden en wassen.

Vetten zijn over het algemeen verbindingen die bestaan ​​uit vetzuren die via ester-achtige bindingen aan een glycerolmolecuul zijn gehecht aan elk van de 3 koolstofatomen, en daarom zijn ze algemeen bekend als triglyceriden.

Fosfolipiden

Fosfolipiden zijn de belangrijkste componenten van celmembranen. Het zijn lipiden die zijn samengesteld uit een glycerol- of sfingosine-ruggengraat waaraan twee vetzuurmoleculen zijn veresterd en een fosfaatgroep die kan reageren en binden aan verschillende alcoholische moleculen.

Volgens het skelet waarop de fosfolipiden zijn "gebouwd", kunnen het glycerofosfolipiden of fosfosfingolipiden zijn.

Glycerolipiden of fosfolipiden (Bron: Yo / Public Domain, via Wikimedia Commons)

Er is een andere groep lipiden die vergelijkbaar is met die van fosfolipiden en die bekend staat als de groep van e sfingolipiden. Dit zijn lipiden die zijn gebouwd op een sfingosine-ruggengraat waaraan twee vetzuren en een koolhydraat of een andere polaire verbinding zijn gebonden door amidebindingen.

Wassen

Cetylpalmitaat, een typische wasester

Wassen zijn lipiden die zijn opgebouwd uit alcoholen met een lange keten die zijn veresterd tot vetzuren met een lange keten.

Ze werken bij het bedekken van het oppervlak van lichaamsstructuren van planten en dieren en zijn over het algemeen in vaste vorm, en daarom wordt gezegd dat ze volledig onoplosbaar zijn in water of waterige oplossingen.

Sterolen

Algemene structuur van sterolen en hun derivaten. Bron: vaccinateur

Het zijn grote lipiden die zijn samengesteld uit 4 cyclische koolwaterstofeenheden en niet uit vetzuren met een rechte keten. Sommige hebben een functionele groep -OH, dus vallen ze onder de classificatie van alcoholen. Cholesterol en zijn derivaten zijn van groot belang.

Terpenen en eicosanoïden

Chemische structuur van myrceen, een monoterpeen (Bron: Jan Herold, Leyo / Public domain, via Wikimedia Commons

Twee andere soorten lipiden zijn terpenen en eicosanoïden. Terpenen zijn, in tegenstelling tot de meer gebruikelijke lipiden, niet samengesteld uit vetzuren, maar uit zich herhalende eenheden van 5 koolstofatomen die bekend staan ​​als "isopreeneenheden".

De indeling in de groep van lipiden heeft veel te maken met het hydrofobe karakter en de onoplosbaarheid ervan in water of polaire oplosmiddelen.

Eicosanoïden daarentegen zijn lipiden die het gevolg zijn van het metabolisme van sommige vetzuren en zijn de voorlopers van belangrijke hormonen voor de mens en andere zoogdieren, zoals prostaglandinen.

Voorbeelden van lipiden

Zoals opgemerkt, is er in de natuur een grote diversiteit aan verbindingen met lipidenkenmerken, dus hieronder worden slechts enkele van de belangrijkste voorbeelden genoemd.

Palmitinezuur

Het is een verzadigd vetzuur met lange keten (16 koolstofatomen). Het is de belangrijkste reservestof van gewervelde dieren en wordt endogeen geproduceerd door lipogenese.

Dit vetzuur dient als basismolecuul voor de synthese van andere verbindingen. Bovendien produceert de oxidatie van slechts 1 mol van deze verbinding ongeveer 2,59 mol ATP, wat een grote energievoorziening voor gewervelde dieren vertegenwoordigt, vooral in tegenstelling tot de oxidatie van koolhydraten en eiwitten.

Cholesterol

Chemische structuur van cholesterol (Bron: Guillem d'Occam. Gewijzigd door Alejandro Porto. / CC BY-SA (https://creativecommons.org/licenses/by-sa/3.0) via Wikimedia Commons)

Het is een lipide dat behoort tot de groep sterolen en wordt aangetroffen in het celmembraan van bijna alle cellen. De aanwezigheid van deze moleculen in het plasmamembraan is essentieel om de stijfheid, kromming en flexibiliteit ervan te reguleren.

Het heeft een centraal skelet van 27 koolstofatomen. Het is echter een molecuul dat is samengesteld uit aromatische ringen, waardoor het een veel hogere hardheid, weerstand en stijfheid heeft in vergelijking met andere lipiden. Dit lipide is de voorloper van veel dierlijke hormonen.

Bij mensen is cholesterol essentieel voor de synthese van testosteron en andere zeer relevante geslachtshormonen.

Fosfatidylcholine

Het behoort tot de groep van fosfolipiden en is aanwezig in het plasmamembraan van praktisch alle cellen. Het heeft gewoonlijk een palmitinezuurketen en wordt voornamelijk gesynthetiseerd in de lever van gewervelde dieren.

Deze verbinding is essentieel voor de synthese van cholesterol en voor de typische flexibiliteit van cellen. Veel eiwitten die aan het celmembraan binden, hechten zich specifiek aan de polaire kop van dit lipide.

Sfingomyeline

Structuur van sfingomyeline (Bron: Jag123 op Engelse Wikipedia, via Wikimedia Commons)

Het wordt aangetroffen in het celmembraan van alle organismen en veel studies hebben zich gericht op de functie en structuur ervan, aangezien het ook deel uitmaakt van de myeline-omhulling die de axonen van neuronen bij dieren bedekt.

Sfingomyeline behoort tot de groep van sfingolipiden en bij mensen is dit het meest voorkomende sfingolipide in het hele lichaam. Het wordt gekenmerkt door zijn sfingosine-ruggengraat, die door een amidebinding is verbonden met een polaire groep, meestal fosfatidylethanolamine.

Steroïden

Basisstructuur van een steroïde (Bron: Hati op Duitse Wikipedia / publiek domein, via Wikimedia Commons)

Een ander voorbeeld van lipiden zijn steroïden. Natuurlijke steroïden zijn aanwezig in het lichaam en kunnen cholesterol omvatten, het meest voorkomende type, oestrogeen, testosteron, de galzouten die in darmgal worden aangetroffen, en cortisol, een chemische stof die door het lichaam wordt uitgescheiden.

Oestrogeen

Het zogenaamde vrouwelijke hormoon is een lipide; het wordt voornamelijk geproduceerd door de eierstokken en is verantwoordelijk voor het behoud van vrouwelijke secundaire geslachtskenmerken.

Testosteron

Het zogenaamde mannelijke hormoon is een lipide; het wordt voornamelijk geproduceerd door de teelballen en is verantwoordelijk voor het behoud van mannelijke secundaire geslachtskenmerken.

Vitaminen

In water oplosbare vitamines zijn lipiden; de meeste worden opgeslagen in de lever of in andere organen van het lichaam. Bijvoorbeeld:

• Vitamine A, wat belangrijk is voor de immuunfunctie, het gezichtsvermogen en de voortplanting. Het is te vinden in gekleurd fruit en groenten, volle melk en lever.
• Vitamine D, gebruikt om de opname van calcium, zink, fosfaat, ijzer en magnesium in de darmen te verbeteren. Het kan worden verkregen uit bepaalde voedingsmiddelen en in blootstelling aan zonlicht.
• Vitamine E beschermt het hart en helpt het lichaam zichzelf te beschermen tegen vrije radicalen; daarom helpt het de cellen gezond te houden. Het is te vinden in plantaardige oliën, zaden en noten.
• Vitamine K zorgt ervoor dat het bloed stolt en kan helpen bij de botsterkte bij ouderen. Het is te vinden in spinazie, boerenkool, sla, peterselie, spruitjes, broccoli, kool, lever, vlees, eieren, ontbijtgranen en vis.

Belang voor levende wezens

Lipiden maken deel uit van de biomoleculen die essentieel zijn voor het leven, want zonder de ontwikkeling ervan zou het leven zoals we dat kennen niet ontwikkeld zijn, aangezien het bestaan ​​van lipidemembranen alleen mogelijk is dankzij deze stoffen.

Lipiden zijn, zoals eerder besproken, betrokken bij bijna alle bekende fysiologische processen, van het beschermen van een cel tegen virale infectie tot energieproductie en opslag.

Ze werken ook als isolatoren zodat elektrische prikkels effectief tussen zenuwcellen worden overgedragen en de ophoping van lipiden in het lichaam van sommige dieren is belangrijk voor energieopslag en bescherming tegen lage temperaturen of mechanische belasting.

Referenties

1. Brady, S. (2011). Basis neurochemie: principes van moleculaire, cellulaire en medische neurobiologie. Academische pers.
2. Ha, CE en Bhagavan, NV (2011). Essenties van medische biochemie: met klinische gevallen. Academische pers.
3. Litwack, G. (2017). Menselijke biochemie. Academische pers.
4. Nelson, D., & Cox, M. Lehninger. (2000). Principes van biochemie, 3.
5. Sargent, JR, Tocher, DR en Bell, JG (2003). De lipiden. In Visvoeding (pp. 181-257). Academische pers.