Trójglicerydy - Triglyceride

Przykładem nienasyconego tłuszczu triglicerydów (C 55 H 98 O 6 ). Część lewa: glicerol ; Prawa część, od góry do dołu: kwas palmitynowy , kwas oleinowy , kwas alfa-linolenowy .

Triglicerydów ( TG , triacyloglicerol , TAG lub triacyloglicerydowych ) jest ester pochodzą z gliceryny i trzech kwasów tłuszczowych (z trój- i glicerydów ). Triglicerydy są głównymi składnikami tkanki tłuszczowej u ludzi i innych kręgowców, a także tłuszczem roślinnym . Są one również obecne we krwi, aby umożliwić dwukierunkowe przenoszenie tłuszczu tłuszczowego i glukozy we krwi z wątroby i są głównym składnikiem olejków ze skóry ludzkiej .

Istnieje wiele rodzajów trójglicerydów. Jedna konkretna klasyfikacja skupia się na typach nasyconych i nienasyconych . Tłuszcze nasycone nie zawierają grup C=C. Tłuszcze nienasycone mają jedną lub więcej grup C=C. Tłuszcze nienasycone mają zwykle niższą temperaturę topnienia niż analogi nasycone; w rezultacie często są płynne w temperaturze pokojowej.

Struktura chemiczna

Przykład naturalnego trójglicerydu z trzema różnymi kwasami tłuszczowymi. Jeden kwas tłuszczowy jest nasycony ( podświetlony na niebiesko ), inny zawiera jedno podwójne wiązanie w łańcuchu węglowym ( podświetlony na zielono ). Trzeci kwas tłuszczowy (wielonienasycony kwas tłuszczowy, zaznaczony na czerwono ) zawiera trzy podwójne wiązania w łańcuchu węglowym. Wszystkie pokazane wiązania podwójne węgiel-węgiel są izomerami cis .

Triglicerydy to triestry składające się z glicerolu związanego z trzema cząsteczkami kwasów tłuszczowych . Alkohole mają grupę hydroksylową (HO-). Kwasy organiczne mają grupę karboksylową (–COOH). Alkohole i kwasy organiczne łączą się w estry . Cząsteczka glicerolu ma trzy grupy hydroksylowe (HO–), a każdy kwas tłuszczowy ma grupę karboksylową (–COOH). W triglicerydach grupy hydroksylowe glicerolu łączą się z grupami karboksylowymi kwasu tłuszczowego, tworząc wiązania estrowe :

HOCH 2 CH (OH) CH 2 OH + RCO 2 H + R'CO 2 H + R "CO 2 H → RCO 2 CH 2 CH (O 2 CR") CH 2 CO 2 R "+ 3 H 2 O

Trzy kwasy tłuszczowe (RCO 2 H, R′CO 2 H, R″CO 2 H w powyższym równaniu) są zwykle różne, ponieważ znanych jest wiele rodzajów triglicerydów. Długości łańcuchów kwasów tłuszczowych w naturalnie występujących triglicerydach są różne, ale większość z nich zawiera 16, 18 lub 20 atomów węgla. Naturalne kwasy tłuszczowe występujące w roślinach i zwierzętach zazwyczaj składają się tylko z parzystych atomów węgla, co odzwierciedla ścieżkę ich biosyntezy z dwuwęglowego bloku budulcowego acetylo-CoA . Bakterie posiadają jednak zdolność syntezy kwasów tłuszczowych o łańcuchach nieparzystych i rozgałęzionych. W rezultacie tłuszcz zwierzęcy przeżuwaczy zawiera nieparzyste kwasy tłuszczowe, takie jak 15, ze względu na działanie bakterii w żwaczu . Wiele kwasów tłuszczowych jest nienasyconych; niektóre są wielonienasycone (np. te pochodzące z kwasu linolowego ).

Większość naturalnych tłuszczów zawiera złożoną mieszaninę poszczególnych trójglicerydów. Z tego powodu topią się w szerokim zakresie temperatur. Masło kakaowe jest niezwykłe, ponieważ składa się tylko z kilku triglicerydów, pochodzących z kwasów palmitynowego , oleinowego i stearynowego odpowiednio w pozycjach 1, 2 i 3 glicerolu.

Homo- i heterotriglicerydy

Najprostsze triglicerydy to te, w których trzy kwasy tłuszczowe są identyczne. Ich nazwy wskazują na kwas tłuszczowy: stearyna pochodząca z kwasu stearynowego , palmityna pochodząca z kwasu palmitynowego itp. Związki te można otrzymać w trzech postaciach krystalicznych ( polimorfy ): α, β i β′, czyli trzech formach różniących się temperaturą topnienia .

Jeśli pierwszy i trzeci kwas tłuszczowy na glicerolu różnią się, to trigliceryd jest chiralny .

Struktura

Kształt cząsteczek tłuszczu i kwasów tłuszczowych zwykle nie jest dobrze określony. Dowolne dwie części cząsteczki, które są połączone tylko jednym pojedynczym wiązaniem, mogą swobodnie obracać się wokół tego wiązania. Zatem cząsteczka kwasu tłuszczowego z n wiązaniami prostymi może zostać zdeformowana n -1 niezależnymi sposobami (uwzględniając również rotację końcowej grupy metylowej ).

Taka rotacja nie może nastąpić w poprzek wiązania podwójnego, chyba że przez rozerwanie, a następnie przekształcenie go jedną z połówek cząsteczki obróconą o 180 stopni, co wymaga przekroczenia znacznej bariery energetycznej . Tak więc cząsteczka tłuszczu lub kwasu tłuszczowego z wiązaniami podwójnymi (z wyłączeniem samego końca łańcucha) może mieć wiele izomerów cis-trans o znacząco różnych właściwościach chemicznych i biologicznych. Każde wiązanie podwójne zmniejsza liczbę konformacyjnych stopni swobody o jeden. Każde potrójne wiązanie zmusza cztery najbliższe węgle do układania się w linii prostej, usuwając dwa stopnie swobody.

Wynika z tego, że przedstawienia „nasyconych” kwasów tłuszczowych bez wiązań podwójnych (jak stearynowy) o „prostym zygzakowatym” kształcie oraz te z jednym wiązaniem cis (jak oleinowy) wygiętym w kształt „łokcia” są nieco mylące. Podczas gdy te ostatnie są nieco mniej elastyczne, oba można skręcić, aby uzyskać podobne kształty proste lub łokciowe. W rzeczywistości, poza pewnymi konkretnymi kontekstami, takimi jak kryształy lub membrany dwuwarstwowe , oba są bardziej prawdopodobne w losowo powyginanych konfiguracjach niż w którymkolwiek z tych dwóch kształtów.

Przykłady

Przykłady 18-węglowych kwasów tłuszczowych .
Kwas stearynowy
nasycony
Kwas stearynowy-3D-kulki.png
Kwas oleinowy
nienasycony
cis -8
Kwas-oleinowy-3D-kulka-i-kij.png
Kwas elaidynowy
nienasycony
trans -8
Kwas elaidynowy-3D-kulki.png
Kwas wakcenowy
nienasycony
trans -11
Kwas-vaccenic-3D-kulki.png

Kwas stearynowy jest nasyconym kwasem tłuszczowym (z tylko pojedynczymi wiązaniami) znajdującym się w tłuszczach zwierzęcych i jest produktem przeznaczonym do pełnego uwodornienia.

Kwas oleinowy ma wiązanie podwójne (a zatem „nienasycone”) o geometrii cis mniej więcej w połowie łańcucha; stanowi 55-80% oliwy z oliwek.

Jego izomerem trans jest kwas elaidynowy ; może występować w częściowo uwodornionych olejach roślinnych, a także występuje w tłuszczu owoców duriana (około 2%) oraz w tłuszczu mleka (poniżej 0,1%).

Kwas wakcenowy jest kolejnym kwasem trans , który różni się od elaidynowego tylko pozycją podwójnego wiązania; występuje również w tłuszczu mlecznym (ok. 1-2%).

Nomenklatura

Popularne nazwy tłuszczów

Tłuszcze są zwykle nazywane od ich źródła (jak oliwa z oliwek , olej z wątroby dorsza , masło shea , tłuszcz z ogona ) lub mają własne tradycyjne nazwy (jak masło, smalec, ghee i margaryna ). Niektóre z tych nazw odnoszą się do produktów, które oprócz właściwych tłuszczów zawierają znaczne ilości innych składników.

Nazwy chemicznych kwasów tłuszczowych

W chemii i biochemii dziesiątki nasyconych kwasów tłuszczowych i setki nienasyconych kwasów tłuszczowych mają tradycyjne nazwy naukowe/techniczne zwykle inspirowane tłuszczami źródłowymi (masłowy, kaprylowy , stearynowy, oleinowy, palmitynowy i nerwowy ), ale czasami ich odkrywca ( miód pitny , osbond ).

Trigliceryd byłby wówczas nazwany jako ester tych kwasów, taki jak „palmitynian 1,2-dioleinianu glicerolu”.

IUPAC

W ogólnej nomenklaturze chemicznej opracowanej przez Międzynarodową Unię Chemii Czystej i Stosowanej (IUPAC) zalecana nazwa kwasu tłuszczowego, wywodząca się od nazwy odpowiedniego węglowodoru , w pełni opisuje jego strukturę, podając liczbę węgli i liczbę i położenie wiązań podwójnych. Na przykład kwas oleinowy będzie nazywany „kwasem (9Z)-oktadec-9-enowym”, co oznacza, że ​​ma łańcuch 18-węglowy („oktadec”) z karboksylem na jednym końcu („oic”) i podwójnym związany na węglu 9 licząc od karboksylu ("9-en"), i że konfiguracja wiązań pojedynczych sąsiadujących z tym wiązaniem podwójnym to cis ("(9Z)") Nomenklatura IUPAC może również obsługiwać rozgałęzione łańcuchy i pochodne, w których wodór atomy są zastępowane innymi grupami chemicznymi.

Trigliceryd byłby wówczas nazwany zgodnie z ogólnymi zasadami estrowymi, na przykład „propano-1,2,3-trylo 1,2-bis((9Z)-oktadek-9-enian) 3-(heksadekanian)”.

Kod kwasu tłuszczowego

Notacja specyficzna dla kwasów tłuszczowych o nierozgałęzionym łańcuchu, która jest tak dokładna jak notacja IUPAC, ale łatwiejsza do przeanalizowania, to kod w postaci „{N}:{D} cis-{CCC} trans-{TTT}”, gdzie {N} to liczba węgli (w tym karboksylowy), {D} to liczba wiązań podwójnych, {CCC} to lista pozycji wiązań podwójnych cis , a {TTT} to lista pozycji z trans granicami. Lista i etykieta są pomijane, jeśli nie ma granic tego typu.

Na przykład kody kwasów stearynowych, oleinowych, elaidynowych i wakcenowych to „18:0”, „18:1 cis-9”, „18:1 trans-9” i „18:1 trans- 11", odpowiednio. Kod kwasu α-olestearynowego , który w nomenklaturze IUPAC to „(9E,11E,13Z)-oktadeka-9,11,13-trienowy kwas” ma kod „18:3 trans-9,11 cis-13 "

Klasyfikacja

Według długości łańcucha

Tłuszcze można klasyfikować według długości łańcuchów węglowych ich składowych kwasów tłuszczowych. Większość właściwości chemicznych, takich jak temperatura topnienia i kwasowość, zmienia się stopniowo wraz z tym parametrem, więc nie ma ostrego podziału. Chemicznie kwas mrówkowy (1 węgiel) i kwas octowy (2 węgle) można uznać za najkrótsze kwasy tłuszczowe; wtedy triformina byłaby najprostszym triglicerydem. Jednak terminy „kwas tłuszczowy” i „tłuszcz” są zwykle zarezerwowane dla związków o znacznie dłuższych łańcuchach.

Podział powszechnie stosowany w biochemii i żywieniu to:

  • Krótkołańcuchowy kwas tłuszczowy ( SCFA ) zawierający mniej niż sześć atomów węgla (np. kwas masłowy ).
  • Kwas tłuszczowy o średniej długości łańcucha ( MCFA ) z 6 do 12 atomami węgla (np. kwas kaprynowy ).
  • Długołańcuchowe kwasy tłuszczowe ( LCFA ) o 13 do 21 atomach węgla (np. kwas petroselinowy ).
  • Bardzo długołańcuchowe kwasy tłuszczowe ( VLCFA ) z 22 lub więcej atomami węgla (np. kwas cerotowy z 26)

Cząsteczka triglicerydów może zawierać elementy kwasów tłuszczowych o różnej długości, a produkt tłuszczowy często będzie mieszanką różnych triglicerydów. Większość tłuszczów występujących w żywności, zarówno roślinnych, jak i zwierzęcych, składa się z kwasów tłuszczowych o średniej lub długiej długości, zwykle o równej lub prawie równej długości.

Tłuszcze nasycone i nienasycone

W żywieniu człowieka ważna klasyfikacja tłuszczów opiera się na liczbie i pozycji wiązań podwójnych w składowych kwasach tłuszczowych. Tłuszcze nasycone mają przewagę kwasów tłuszczowych nasyconych , bez żadnych wiązań podwójnych, podczas gdy tłuszcze nienasycone zawierają głównie kwasy nienasycone z wiązaniami podwójnymi. (Nazwy odnoszą się do faktu, że każde wiązanie podwójne oznacza we wzorze chemicznym o dwa mniej atomów wodoru. Tak więc nasycony kwas tłuszczowy, nie mający wiązań podwójnych, ma maksymalną liczbę atomów wodoru dla danej liczby atomów węgla — czyli , jest „nasycony” atomami wodoru.)

Nienasycone kwasy tłuszczowe są dalej klasyfikowane jako jednonienasycone (MUFA), z pojedynczym wiązaniem podwójnym i wielonienasycone (PUFA), z dwoma lub więcej. Tłuszcze naturalne zwykle zawierają kilka różnych kwasów nasyconych i nienasyconych, nawet w tej samej cząsteczce. Na przykład w większości olejów roślinnych nasycone reszty kwasu palmitynowego (C16:0) i stearynowego (C18:0) są zwykle przyłączone do pozycji 1 i 3 (sn1 i sn3) piasty glicerolowej, podczas gdy pozycja środkowa (sn2) jest zwykle zajęty przez nienasycony, taki jak oleinowy (C18:1, ω–9) lub linolowy (C18:2, ω–6)).

Kwas stearynowy.svg Kwas stearynowy (nasycony, C18:0)
Struktura kwasu palmitoleinowego.png Kwas palmitoleinowy ( mononienasycony , C16:1 cis- 9, omega-7)
Kwas oleinowy płaski.svg
Kwas oleinowy (mono-nienasycony, C18:1 cis -9, omega-9)
Kwas alfa-linolenowy.svg
Kwas α-linolenowy (wielonienasycony, C18:3 cis -9,12,15, omega-3)
Kwas gamma-linolenowy.svg
Kwas γ-linolenowy (wielonienasycony, C18:3 cis -6,9,12, omega-6)

Chociaż na ogół najbardziej interesujące są aspekty odżywcze wielonienasyconych kwasów tłuszczowych, materiały te mają również zastosowania niespożywcze. Należą do nich oleje schnące , takie jak olej lniany (nasiona lnu) , tung , olej z nasion maku , perilla i olej z orzecha włoskiego , które polimeryzują pod wpływem tlenu, tworząc stałe warstwy i są wykorzystywane do produkcji farb i lakierów .

Tłuszcze nasycone na ogół mają wyższą temperaturę topnienia niż nienasycone o tej samej masie cząsteczkowej, a zatem są bardziej prawdopodobne, że będą w stanie stałym w temperaturze pokojowej. Na przykład tłuszcze zwierzęce łój i smalec mają wysoką zawartość nasyconych kwasów tłuszczowych i są ciałami stałymi. Natomiast oleje z oliwek i siemienia lnianego są nienasycone i płynne. Tłuszcze nienasycone są podatne na utlenianie przez powietrze, przez co stają się zjełczałe i niejadalne.

Wiązania podwójne w tłuszczach nienasyconych można przekształcić w wiązania pojedyncze w reakcji z wodorem za pomocą katalizatora. Proces ten, zwany uwodornianiem , służy do przekształcania olejów roślinnych w stałe lub półstałe tłuszcze roślinne, takie jak margaryna , która może zastąpić łój i masło i (w przeciwieństwie do tłuszczów nienasyconych) można przechowywać w nieskończoność bez zjełczenia. Jednak częściowe uwodornienie tworzy również pewne niepożądane kwasy trans z kwasów cis .

W metabolizmie komórkowym cząsteczki nienasyconych tłuszczów dostarczają nieco mniej energii (tj. mniej kalorii ) niż równoważna ilość tłuszczów nasyconych. Ciepła spalania nasyconych, mono-, di- i tri-nienasyconych 18-węglowych estrów kwasów tłuszczowych zostały zmierzone jako odpowiednio 2859, 2828, 2794 i 2750 kcal/mol; lub wagowo 10,75, 10,71, 10,66 i 10,58 kcal/g — spadek o około 0,6% dla każdego dodatkowego wiązania podwójnego.

Im wyższy stopień nienasycenia w kwasie tłuszczowym (tj. im więcej podwójnych wiązań w kwasie tłuszczowym), tym bardziej jest on podatny na peroksydację lipidów ( jełczenie ). Przeciwutleniacze mogą chronić tłuszcze nienasycone przed peroksydacją lipidów.

Tłuszcze cis i trans

Inna ważna klasyfikacja nienasyconych kwasów tłuszczowych dotyczy izomerii cis - trans , przestrzennego rozmieszczenia wiązań pojedynczych C–C sąsiadujących z wiązaniami podwójnymi. Większość nienasyconych kwasów tłuszczowych występujących w naturze ma te wiązania w konfiguracji cis („tej samej strony”). Częściowe uwodornienie z cis tłuszczów można włączyć pewne ich kwasów tłuszczowych w trans ( „przeciwległych stronach”) odmiany.

Kwas elaidynowy jest izomerem trans kwasu oleinowego, jednego z najczęściej występujących kwasów tłuszczowych w diecie człowieka. Pojedyncza zmiana konfiguracji w jednym podwójnym wiązaniu powoduje, że mają one różne właściwości chemiczne i fizyczne. Kwas elaidynowy ma znacznie wyższą temperaturę topnienia niż kwas oleinowy, 45 °C zamiast 13,4°C. Ta różnica jest powszechnie przypisywana rzekomej zdolności cząsteczek trans do ciaśniejszego upakowania, tworząc ciało stałe, które jest trudniejsze do rozbicia.

liczba omega

Inna klasyfikacja uwzględnia położenie wiązań podwójnych w stosunku do końca łańcucha (przeciwieństwo do grupy karboksylowej ). Pozycja jest oznaczona przez „ω- k ” lub „n- k ”, co oznacza, że ​​istnieje podwójne wiązanie między węglami k i k +1 liczone od 1 na tym końcu. Na przykład kwas alfa-linolenowy jest kwasem „ω-3” lub „n-3”, co oznacza, że ​​istnieje wiązanie podwójne między trzecim a czwartym węglem, licząc od tego końca; to znaczy, że jego wzór strukturalny kończy się na –CH=CH– CH
2
CH
3
.

Przykłady nasyconych kwasów tłuszczowych

Niektóre typowe przykłady kwasów tłuszczowych:

Przykłady nienasyconych kwasów tłuszczowych

Zastosowania przemysłowe

Olej lniany i pokrewne oleje są ważnymi składnikami użytecznych produktów stosowanych w farbach olejnych i powiązanych powłokach. Olej lniany jest bogaty w składniki dwu- i trójnienasyconych kwasów tłuszczowych, które mają tendencję do twardnienia w obecności tlenu. Ten wytwarzający ciepło proces utwardzania jest charakterystyczny dla tych tak zwanych olejów schnących . Jest to spowodowane procesem polimeryzacji , który rozpoczyna się od ataku cząsteczek tlenu na szkielet węglowy .

Triglicerydy są również rozbijane na składniki poprzez transestryfikację podczas produkcji biodiesla . Powstałe estry kwasów tłuszczowych mogą być stosowane jako paliwo w silnikach wysokoprężnych . Gliceryna ma wiele zastosowań, na przykład w produkcji żywności, oraz w produkcji leków.

Barwiący

Barwienie kwasów tłuszczowych, triglicerydów, lipoprotein i innych lipidów odbywa się za pomocą lizochromów (barwników rozpuszczalnych w tłuszczach). Barwniki te mogą pozwolić na zakwalifikowanie określonego tłuszczu będącego przedmiotem zainteresowania poprzez zabarwienie materiału na określony kolor. Kilka przykładów: Sudan IV , Oil Red O i Sudan Black B .

Interaktywna mapa ścieżek

Kliknij poniżej geny, białka i metabolity, aby połączyć się z odpowiednimi artykułami.

[[Plik:
Statin_Pathway_WP430go to article go to article go to article go to article go to article go to article go to article go to article go to article go to article go to article go to article go to article go to article go to article go to article go to article go to article go to article go to article go to article go to article go to article go to article go to article go to article go to article go to article go to article go to article go to article go to article go to article go to article go to article go to article go to article go to article go to article go to article go to article go to article go to article go to article go to article go to article go to article go to article go to article
[[
]]
[[
]]
[[
]]
[[
]]
[[
]]
[[
]]
[[
]]
[[
]]
[[
]]
[[
]]
[[
]]
[[
]]
[[
]]
[[
]]
[[
]]
[[
]]
[[
]]
[[
]]
[[
]]
[[
]]
[[
]]
[[
]]
[[
]]
[[
]]
[[
]]
[[
]]
[[
]]
[[
]]
[[
]]
[[
]]
[[
]]
[[
]]
[[
]]
[[
]]
[[
]]
[[
]]
[[
]]
[[
]]
[[
]]
[[
]]
[[
]]
[[
]]
[[
]]
[[
]]
[[
]]
[[
]]
[[
]]
[[
]]
[[
]]
[[
]]
Statin_Pathway_WP430go to article go to article go to article go to article go to article go to article go to article go to article go to article go to article go to article go to article go to article go to article go to article go to article go to article go to article go to article go to article go to article go to article go to article go to article go to article go to article go to article go to article go to article go to article go to article go to article go to article go to article go to article go to article go to article go to article go to article go to article go to article go to article go to article go to article go to article go to article go to article go to article go to article
|alt=Ścieżka statyn edytuj ]]
Edycja ścieżki statyn

Zobacz też

Bibliografia