LIPIDY Lipidy jsou nesourodá skupina látek, které mají podobné vlastnosti: - nerozpustnost ve vodě - rozpustnost v organických rozpouštědlech Podle chemického složení se lipidy dělí na: ˙ lipidy jednoduché (tuky, vosky a isoprenoidní lipidy) ˙ lipidy složené Hlavní stavební složky lipidů: - vyšší mastné kyseliny - alkoholy (glycerol, sfingosin) často: - dusíkaté báze - esterově vázaná kyselina fosforečná někdy: - cukry Podle struktury a chování se lipidy dělí do 5-ti tříd: 1. neutrální lipidy = tuky, triacylglyceroly 2. vosky 3. polární lipidy 4. isoprenoidní lipidy = isoprenoidy 5. lipoproteiny Funkce lipidů v organismu: O/ zdroj energie a rezervní funkce -- neutrální lipidy a triacylglyceroly (energie pro hybernující zvířata a tažné ptáky) O/ stavební funkce -- polární lipidy (biomembrány) O/ ochranná funkce: podkožní tuk a vnitřní tuk O/ katalytická funkce: např. vitaminy A a D, pohlavní hormony a kortikoidy Ad 1) NEUTRÁLNÍ LIPIDY = TUKY Jsou to triacylglyceroly s vyššími mastnými kyselinami. Mastné kyseliny obsažené v tucích mívají obvykle nerozvětvený řetězec a sudý počet C. Mastné kyseliny mohou být nasycené nebo nenasycené. monoacylglycerol diacylglycerol triacylglycerol Mastné kyseliny nejčastěji obsažené v tucích: ˙ nasycené: máselná = butanová (4C), kapronová = hexanová (4C), kaprylová = oktanová (8 C), kaprinová = dekanová (10 C), laurová (12 C), myristová (14 C), palmitová (16 C), stearová (18 C), arachová (20 C), behenová (22 C), lignocerová (24 C), cerotová (26 C), ... ˙ nenasycené: palmitoolejová (16 C): CH[3](CH[2])[5]CH=CH(CH[2])[7]COOH olejová (18 C): CH[3](CH[2])[7]CH=CH(CH[2])[7]COOH linolová (18 C): CH[3](CH[2])[4]CH=CHCH[2]CH=CH(CH[2])[7]COOH linolenová (18 C): CH[3]CH[2]CH=CHCH[2]CH=CHCH[2]CH=CH(CH[2])[7]COOH arachidonová (20C): CH[3](CH[2])[4]CH=CHCH[2]CH=CHCH[2]CH=CHCH[2]CH=CH(CH[2])[3]COOH eruková (22 C): CH[3](CH[2])[7]CH=CH(CH[2])[11]COOH tuhé (živočišné) TUKY Dřívější dělení -- podle konzistence při pokojové teplotě: kapalné (rostlinné) OLEJE Nyní: vše je TUK bez ohledu na konzistenci. Ad 2) VOSKY Jsou to estery mastných kyselin s vyššími jednosytnými alifatickými alkoholy. R[1] -- CO -- O -- CH[2] -- R[2 ] Složky vosků: - kyseliny: palmitová, stearová a olejová - alkoholy: nejběžnější je cetylalkohol Vosky bývají v přírodě často doprovázeny parafiny. Vlastnosti vosků: v ve vodě nerozpustné v v alkoholu málo rozpustné v v organických nepolárních rozpouštědlech dobře rozpustné Výskyt vosků v přírodě: § v rostlinách: na povrchu listů a plodů (palmový vosk, lněný vosk) § v živočišných tkáních: lanolin z ovčí vlny, včelí vosk Užití vosků: při výrobě svíček, krémů, mýdel a různých náplastí Ad 3) POLÁRNÍ LIPIDY Mají amfipatickou (=amfifilní) povahu. Obsahují kromě alkoholu a mastných kyselin ještě složku, která jim dodává polární charakter. Nejčastěji je to kyselina fosforečná, na níž bývá vázán cholin, ethanolamin nebo serin, popř. i sacharid. Polární lipidy se dělí z několika hledisek. 1. Podle hlavního alkoholu: ˙ fosfoacylglyceroly -- základem je glycerol ˙ sfingolipidy -- základem je aminoalkohol sfingosin 2. Podle obsahu kyseliny fosforečné: ˙ fosfolipidy -- mají v molekule kyselinu fosforečnou: o fosfoacylglyceroly o sfingomyeliny (nejpočetnější skupina sfingolipidů) ˙ nemají v molekule kyselinu fosforečnou (je jich méně) 3. Podle obsahu cukerné složky ˙ glykolipidy: o cerebrosidy o gangliosidy ˙ ostatní Nejhojnější skupinou polárních lipidů jsou FOSFOLIPIDY. Jsou přítomny v každé buňce, zejména v mozku a myelinových obalech nervových buněk, v semenech a vejcích. Nejznámější fosfoacylglyceroly: lecitin, kefalin, fosfatidylserin, fosfatidylinositol. Funkce v organismu: - základní stavební jednotky všech biomembrán - některé se účastní přenosu vzruchu v nervové tkáni Ad 4) ISOPRENOIDY (=isopreny, dříve terpenoidy) Jsou odvozeny od isoprenu Za zvláštní skupinu je považována skupina triterpenů odvoditelná od tetracyklického uhlovodíku steranu TH steroidy. U ostatních isoprenoidů převládá lineární isoprenoidní řetězec. Steroidní látky dělíme na několik skupin: 1. Steroidní hormony O/ kortikoidy (=hormony kůry nadledvinek) § glukokortikoidy -- regulují metabolismus sacharidů § mineralokortikoidy -- kontrolují metabolismus minerálních látek O/ gonadální (pohlavní) hormony § mužské: androgeny, např. testosteron § ženské ˙ estrogeny (folikulární hormony); estradiol ˙ gestageny (hormony žlutého tělíska); progesteron 2. Žlučové kyseliny = steroidní karboxylové kyseliny - jsou to bezbarvé krystalické látky, hořké chuti - ve vodě málo rozpustné - ve žluči se nevyskytují volné, ale vázané na glycin nebo taurin 3. Vlastní steroly: § zoosteroly (např. cholesterol) § fytosteroly (např. sitosterol, stigmatosterol) § mykosteroly (např. ergosterol z nižších hub) § mořské steroly = steroly mořských živočichů a rostlin 4. Steroidní vitaminy -- sem patří vitaminy skupiny D -- tzv. kalciferoly. Vznikají ozařováním některých sterolů UV paprsky. § vitamin D[2] -- ergokalciferol § vitamin D[3] -- cholekalciferol 5. Geniny -- jsou v rostlinách vázány na cukerné složky ve formě heteroglykosidů. Patří sem: § srdeční jedy § saponiny 6. Steroidní alkaloidy -- byly nalezeny v rostlinách. Z potravinářského hlediska je významná skupina steroidních alkaloidů z čeledi Solanaceae (=lilkovité): § solanin (= solanin T) z bramboru (Solanum tuberosum) § demissin -- z divokého bramboru (Solamun demissum) § tomatin (=lycopersicin) z rajských jablíček (Lycopersicum esculentum) BÍLKOVINY (=PROTEINY) V biosféře existuje 10^8 -- 10^10 bílkovin. Mají stejnou základní stavbu a liší se jen pořadím 20-ti různých stavebních jednotek -- jednotlivých aminokyselin. Bílkoviny se dělí na: O/ jednoduché bílkoviny -- obsahují pouze aminokyseliny O/ složené bílkoviny -- obsahují i neaminokyselinovou strukturu = prostetickou skupinu AMINOKYSELINY Rozdělení aminokyselin: I. kódované aminokyseliny -- je jich 20 1. aminokyseliny alifatické ˙ monoaminomonokarbonové AMK: glycin, alanin, valin, leucin, isoleucin ˙ monoaminodikarbonové AMK (kyselé AMK): kys. asparagová, kys. glutamová, asparagin, glutamin ˙ diaminomonokarbonové AMK (bazické AMK): arginin, lysin ˙ hydroxideriváty AMK: serin, threonin ˙ sirné deriváty AMK: cystein, methionin 2. aminokyseliny aromatické: phenylalanin, tyrosin 3. aminokyseliny heterocyklické: tryptofan, histidin, prolin II. vzácné aminokyseliny -- není pro ně genetický kód: 4-hydroxyprolin, 5-hydroxylysin, ornithin, citrulin, penicylamin III. nebílkovinné aminokyseliny -- nikdy se nenašly v bílkovinách, ale jsou v živých organismech: b-alanin, c-aminomáselná kyselina Biologické vlastnosti a význam aminokyselin: O/ stavební jednotky bílkovin O/ stavební jednotky enzymů, proteohormonů, antibiotik atd. O/ z hlediska výživy: o 8 esenciálních AMK (r) plnohodnotné: val, leu, ile, thr, met, lys, fen, try (8 x 1g = 8 g denně pro člověka) o relativně postradatelné (r) lze je vytvořit, je-li dostatek esenciálních aminokyselin O/ významné pro syntézu mnohých biologicky aktivních látek nebílkovinného charakteru: vznik některých vitaminů, rostlinných barviv, alkaloidů. PEPTIDY Jádrem struktury peptidů i bílkovin je peptidový řetězec. Peptidy: - oligopeptidy -- do 10 AMK (dipeptidy, tripeptidy, ...) - polypeptidy (do 100 AMK) nad 100 AMK (r) bílkoviny Nejvýznamnější oligopeptidy: Dipeptidy karnosin = b-alanylhistidin nacházejí se ve svalové tkáni, jejich anserin význam je zatím nejasný Tripeptid glutathion = c-L-glutamoyl-L-cystylglycin Nonapeptidy oxytocyn vasopresin Dekapeptidy: antibiotika, např. gramicidin S bacitraciny -- antibiotika produkovaná mikroorganismy Cyklické peptidy: např. gramicidin S Polypeptidy: nisiny -- směs polypeptidů produkovaná mléčnými baktériemi BÍLKOVINY Struktura bílkovin: 1. primární -- sled AMK v peptidickém řetězci 2. sekundární -- vzájemné prostorové pozice sousedních nebo blízkých stavebních jednotek molekuly TH a-helix = a-šroubovice nebo b-list 3. terciární -- prostorová relace vzdálených stavebních prvků 4. kvartérní -- uspořádání molekul bílkoviny v nadmolekulárních soustavách. Bílkovinné molekuly tvoří agregáty, jejichž molekulová hmotnost je násobkem základní jednotky. Tvorba mycel. Tvar bílkovin: O/ globulární = sféroproteiny (z řeč.: sfaíra = koule) - peptidový řetězec je svinutý do klubíčka: § hydrofóbní nepolární skupiny (r) do nitra globule § hydrofilní polární skupiny (r) k povrchu globule O/ fibrilární = vláknité -- jejich molekuly vytvářejí vláknité útvary Existují i různé přechodné typy. Podle rozpustnosti se dělí bílkoviny na: ˙ nerozpustné: většina fibrilárních bílkovin zvaných skleroproteiny (z řeč.: scléros = tuhý) a globulární bílkoviny obilných zrn ˙ rozpustné: o v čisté vodě -- globulární bílkoviny zvané albuminy o silně bazické histony ˙ jen ve zředěných roztocích solí - globuliny POLYSACHARIDY Nejvýznamnější polysacharidy: Škrob V rostlinách je ve formě škrobových zrn v kořenech, plodech a semenech. Průmyslovým zdrojem škrobu jsou brambory a obiloviny. Degradací škrobu kyselinami nebo zahříváním na vyšší teplotu vznikají dextriny užívané k výrobě lepidel. Glykogen Je rezervním polysacharidem savců, v jejichž játrech z něho vzniká v případě potřeby D-glukosa. Celulosa Je hlavním stavebním materiálem vyšších rostlin. V přírodě se vyskytuje ve velmi čisté formě jako bavlna, ve dřevě je provázena dalšími látkami, především ligninem a hemicelulosami. Pektiny Jsou to velmi složité polysacharidy přítomné zejména v mladých tkáních vyšších rostlin. Získávají se ze slupek ovoce a slouží např. k výrobě džemů. Polysacharidového charakteru jsou i: rostlinné slizy klovatiny aminopolysacharidy, které mají důležitou funkci v různých fyziologických procesech v tělech živočichů. Chitin Polysacharid obsahující dusík. Je obsažen v houbách a tvoří i součást kostry členovců.