ליפידים: מאפיינים, דוגמאות, פונקציות, סיווג - ביולוגיה - 2025

השומנים הם קבוצה של מקרומולקולות הטרוגניים כוללים שומנים, שמנים, סטרולים, שעוות, וכו ', שהמשותף להן הוא המאפיין של להיות חלקי מסיסים במים (הידרופובי) ובהגינות מסיסה בממסים פולריים כגון אתר, בנזן, אצטון, כלורופורם, בין היתר.

בעבר, כל התרכובות הבלתי מסיסות במים ומסיסות בממסים אורגניים נחשבו לליפידים. עם זאת, כיום לתרכובות רבות אחרות שאינן ליפידים יש תכונות אלה, חלקן הן טרפנים, ויטמינים מסוימים וקרוטנואידים.

ליפידים הם המרכיבים הבסיסיים של קרומי התא ולכן גם של קרום הפלזמה (מקור: Jpablo cad / CC BY (https://creativecommons.org/licenses/by/3.0), באמצעות Wikimedia Commons)

המילה "ליפיד" נובעת מהמילה היוונית "ליפוס" שמשמעותה שומן. חלק מהמחברים רואים כליפידים רק את אותן מולקולות שהן מוצרים או נגזרות של חומצות שומן, כולל בעיקר כל התרכובות המסווגות כשמנים ושומנים.

תרכובות ליפידים קיימות בכל היצורים החיים על פני כדור הארץ, אפילו בנגיפים מסוימים יש מולקולות אלה בקפסיד שלהם.

ההערכה היא כי ליפידים היו חלק מתרכובות הפחמן הראשונות שנוצרו במוצא החיים והם מולקולות יסוד ל"התמצאות "החיים.

נכון לעכשיו, מגוון גדול של תרכובות שונות ידועות בקבוצת הליפידים, שלכל אחד מהם פונקציות ותכונות שונות.

אלה מסווגים בהתאם לקבוצת התחליפים המרכיבה את השלד שלה (והשלד עצמו) וגם בהתאם לתפקידיו (מבניים, אחסון, איתות, הגנה וכו ').

מאפיינים כלליים של ליפידים

שרשרת אטומי פחמן המלוכדים אטומי מימן

למרבית הליפידים כמבנה המרכזי שלהם שרשרת של אטומי פחמן המקושרים לאטומי מימן, המכונה "חומצת שומן"

אם כל אטומי הפחמן של חומצת שומן רווים באטומי מימן, אומרים שהוא "חומצת שומן רוויה."

אם לעומת זאת, שני אטומי פחמן או יותר באותה שרשרת מחוברים זה לזה דרך קשר כפול או משולש, אומרים כי חומצת השומן היא "בלתי רוויה", מכיוון שהיא איבדה 2 אטומי פחמן או יותר על ידי התייבשות. מֵימָן.

נקודת התכה גבוהה

לליפידים משקל מולקולרי גבוה המעניק להם נקודת התכה גבוהה

נקודת ההתכה של השומנים גבוהה יותר בשומנים המכילים יותר אטומי פחמן. אך נקודת ההתכה הזו פוחתת כאשר יש לליפידים חומצות שומן עם שרשראות פחמימניות בלתי רוויות.

מדובר במולקולות אמפיפטיות

לכל הליפידים חלק קוטבי או הידרופילי וחלק אפוליארי או הידרופובי אחר, המיוצג על ידי השרשראות האליפטיות של חומצות השומן המרכיבות אותן.

מרבית מולקולות השומנים מתחברות זו לזו דרך קשרי מימן ואינטראקציות של ואן דר וואלס בין שרשראות הפחמימן שלהן.

יש להם עמידות טובה בפני לחץ מכני

הקשרים הנוצרים בין אטומי הפחמן למימן מעניקים לליפידים עמידות פיזית מסוימת ללחץ מכני. יתר על כן, בהיותם בלתי מסיסים חלקית במים, קשה להתפרק אסוציאציות לליפידים בתקשורת מימית.

פונקציות של ליפידים

לליפידים יש מגוון גדול של תפקודים ביולוגיים, מגוונים כמו המספר הגדול של מבנים כימיים שנמצאים בקבוצה זו.

נִמרָץ

ברוב בעלי החוליות ורבים מבעלי החיים חסרי החוליות, השומנים הם הצורות העיקריות לאגירת אנרגיה והובלת חומצות שומן בתוך התאים.

בחוליות, שומנים שנספגים במזון מאוחסנים ברקמת השומן בצורה של חומצות שומן ושם הם משמשים כחומר מבודד תרמי לאיברים ורקמות תת עוריות.

חומצות שומן הינן ליפידים מיוחדים לאגירת אנרגיה בתוך אורגניזמים חיים, מכיוון שחמצון שלהם משחרר כמויות גדולות של אנרגיה בצורה של ATP. הדבר נעשה באמצעות תהליך המכונה "חמצון β של חומצות שומן", אשר מתבצע על ידי כמעט כל תאי האורגניזמים החיים.

מִבנִי

פוספוליפידים וסטרולים הם רכיבים חיוניים בממברנות הביולוגיות של התאים והאיברונים שלהם (בתאים אוקריוטיים).

מולקולות שומנים קטנות רבות על פני הממברנות משמשות כפיגמנטים לקליטת אור, ואילו אחרות משמשות כעוגנים לחלבוני קרום מסוימים שיחברו אל פני השטח.

אנזימטי

ליפידים רבים הם קופקטורים בקטליזה אנזימטית או משמשים כמובילים אלקטרוניים במדרגות אלקטרוכימיות.

אחרים משתתפים בהתפשטות מהירה של גלי הדפולריזציה בכל גוף בעלי החיים, שקשור כמובן לתאי עצב מתמחים.

סיווג ליפידים

ניתן לסווג ליפידים לארבע קבוצות גדולות: שומנים ושמנים, פוספוליפידים, שעווה, סטרולים, טרפנים ואיקוסנואידים.

שומנים ושמנים

קבוצה זו כוללת חומצות שומן, אשר לרוב הם האלמנטים המבניים הנפוצים ביותר ליצירת ליפידים מורכבים יותר כמו פוספוליפידים ושעווה למשל.

שומנים הם בדרך כלל תרכובות המורכבות מחומצות שומן המקושרות למולקולת גליצרול בכל אחד משלושת אטומי הפחמן שלה דרך קשרים מסוג אסטר, וזו הסיבה שבדרך כלל הם מכונים טריגליצרידים.

פוספוליפידים

פוספוליפידים הם המרכיבים העיקריים של קרומי התא. מדובר בליפידים המורכבים מגבוליצרין או עמוד שדרה ספינגוזין שאליו מועתקות שתי מולקולות של חומצות שומן וקבוצת פוספט המסוגלת להגיב ולקשור למולקולות אלכוהוליות שונות.

תלוי בשלד עליו "הבנוי" הפוספוליפידים הם יכולים להיות גליצרופוספוליפידים או פוספוספוליפידים.

גליצרוליפידים או פוספוליפידים (מקור: יו / רשות הרבים, באמצעות ויקימדיה Commons)

יש קבוצה אחרת של ליפידים הדומים לקבוצה של פוספוליפידים הידועה כקבוצת הספינגוליפידים האלקטרוניים . אלה הם ליפידים הבנויים על עמוד שדרה ספינגוזין אליו מחוברים שתי חומצות שומן ופחמימה או תרכובת קוטבית אחרת באמצעות קשרי אמיד.

שעווה

Cetyl palmitate, אסטר שעווה טיפוסי

שעווה היא ליפידים הבנויים על אלכוהולים בעלי שרשרת ארוכה המועתרים בחומצות שומן ארוכות.

הם מתפקדים בציפוי פני השטח של מבני גוף צמחיים ובעלי חיים ובדרך כלל הם במצב מוצק, וזו הסיבה שהם אומרים שהם בלתי מסיסים לחלוטין במים או בתמיסות מימיות.

סטרולים

מבנה כללי של סטרולים ונגזרותיהם. מקור: חיסון

מדובר בליפידים גדולים המורכבים מארבע יחידות פחמימניות מחזוריות ולא מחומצות שומן בעלות שרשרת ישר. לחלקם קבוצה פונקציונלית -OH, כך שהם נופלים תחת סיווג האלכוהולים. חשיבות רבה לכלסטרול ולנגזרותיו.

טרפנים ואיקוסנואידים

מבנה כימי של מורסן, מונוטרן (מקור: יאן הרולד, Leyo / רשות הרבים, באמצעות ויקימדיה Commons

שני סוגים נוספים של ליפידים הם טרפנים ואיקוזנואידים. טרפנים, בניגוד לליפידים הנפוצים יותר, אינם מורכבים מחומצות שומן, אלא מיחידות חוזרות של 5 אטומי פחמן המכונים "יחידות איזופרן".

הסיווג שלה בקבוצת הליפידים קשור רבות לאופי ההידרופובי ולחוסר המסיס שלו במים או בממסים קוטביים.

אקוזנואידים, לעומת זאת, הם ליפידים הנובעים מטבוליזם של חומצות שומן מסוימות ומהווים מבשרי ההורמונים החשובים עבור האדם ובעלי חיים אחרים של יונקים, כמו פרוסטגלנדינים.

דוגמאות לליפידים

כפי שצוין, בטבע קיים מגוון גדול של תרכובות עם מאפייני שומנים, כך שרק כמה מהדוגמאות החשובות ביותר יוזכרו להלן.

חומצת פלמיטית

זוהי חומצת שומן רוויה ארוכה (16 אטומי פחמן). זהו החומר השמורה העיקרי של בעלי החוליות ומיוצר באופן אנדוגני על ידי ליפוגנזה.

חומצת שומן זו משמשת כמולקולת בסיס לסינתזה של תרכובות אחרות. יתרה מזאת, חמצון של 1 מול בלבד של תרכובת זו מייצר כ -2.59 מולקולות של ATP, המהווה אספקת אנרגיה רבה לחוליות, במיוחד בניגוד לחמצון של פחמימות וחלבונים.

כולסטרול

מבנה כימי של כולסטרול (מקור: Guillem d'Occam. שונה על ידי Alejandro Porto. / CC BY-SA (https://creativecommons.org/licenses/by-sa/3.0) באמצעות Wikimedia Commons)

זהו ליפיד השייך לקבוצת הסטרולים ונמצא בקרום התא של כמעט כל התאים. נוכחותן של מולקולות אלה בקרום הפלזמה חיונית לוויסות הנוקשות, העקמומיות והגמישות שלה.

יש לו שלד מרכזי הכולל 27 אטומי פחמן. עם זאת, מדובר במולקולה המורכבת מטבעות ארומטיות, המעניקה לו קשיות גבוהה יותר, עמידות ונוקשות בהשוואה לשומנים אחרים. ליפיד זה הוא מבשרם של הורמונים רבים מהחי.

אצל בני אדם, הכולסטרול חיוני לסינתזה של טסטוסטרון והורמוני מין אחרים הרלוונטיים ביותר.

פוספטידילכולין

זה שייך לקבוצת הפוספוליפידים ונמצא בקרום הפלזמה של כמעט כל התאים. בדרך כלל יש לה שרשרת חומצות פלמיטית והיא מסונתזת בעיקר בכבד של בעלי חוליות.

תרכובת זו חיונית לסינתזה של כולסטרול ולגמישות האופיינית של התאים. חלבונים רבים הנקשרים לקרום התא דבקים באופן ספציפי לראש הקוטב של השומנים.

ספינגומילין

מבנה הספינגומיאלין (מקור: Jag123 בוויקיפדיה האנגלית, באמצעות ויקימדיה Commons)

הוא נמצא בקרום התא של כל האורגניזמים ומחקרים רבים התמקדו בתפקודו ובמבנהו, מכיוון שהוא גם חלק מנדן המיאלין המכסה את האקסונים של תאי עצב בבעלי חיים.

הספינגומולין שייך לקבוצת הספינגוליפידים, ובבני אדם זהו הספינגוליפיד השופע ביותר בגוף כולו. זה מאופיין על ידי עמוד השדרה הספינגוזין שלו, המקושר על ידי קשר אמיד לקבוצה קוטבית, לרוב פוספטידיל-מתנולמין.

סטֵרֵאוֹדִים

מבנה בסיסי של סטרואיד (מקור: האטי בוויקיפדיה הגרמנית / ברשות הרבים, באמצעות ויקימדיה Commons)

דוגמא נוספת לליפידים היא סטרואידים. סטרואידים טבעיים קיימים בגוף ויכולים לכלול כולסטרול, שהוא הסוג הנפוץ ביותר, אסטרוגן, טסטוסטרון, מלחי המרה הנמצאים במרת המעי וקורטיזול, חומר כימי המופרש על ידי הגוף.

אסטרוגן

ההורמון הנשי שנקרא הוא ליפיד; הוא מיוצר בעיקר על ידי השחלות ואחראי על שמירה על מאפייני המין המשניים הנשיים.

טסטוסטרון

ההורמון הגברי שנקרא הוא ליפיד; זה מיוצר בעיקר על ידי האשכים ואחראי על שמירה על מאפיינים מיניים משניים של גברים.

ויטמינים

ויטמינים מסיסים במים הם ליפידים; רובם מאוחסנים בכבד או באיברים אחרים בגוף. לדוגמה:

• ויטמין A החשוב לתפקוד חיסוני, ראייה ורבייה. ניתן למצוא אותו בפירות וירקות צבעוניים, בחלב מלא ובכבד.
• ויטמין D, המשמש לשיפור ספיגת הסידן, האבץ, הפוספט, הברזל והמגנזיום במעי. ניתן להשיג אותו ממזונות מסוימים ובחשיפה לאור השמש.
• ויטמין E מגן על הלב ומסייע לגוף להגן על עצמו מפני רדיקלים חופשיים; לכן זה עוזר לשמור על בריאות התאים. ניתן למצוא אותו בשמנים צמחיים, זרעים ואגוזים.
• ויטמין K מאפשר לדם להקרש ויכול לסייע בחוזק העצם בקרב קשישים. ניתן למצוא אותו בתרד, קייל, חסה, פטרוזיליה, נבטי בריסל, ברוקולי, כרוב, כבד, בשר, ביצים, דגנים ודגים.

חשיבותם של יצורים חיים

ליפידים הם חלק מהביומולקולות החיוניות לחיים, מכיוון שללא התפתחותם של אלה, החיים כפי שאנו מכירים הם לא היו מתפתחים, שכן קיומם של ממברנות שומנים אפשרי רק בזכות חומרים אלה.

ליפידים, כפי שנדונו בעבר, מעורבים כמעט בכל התהליכים הפיזיולוגיים הידועים, החל מהגנה על תא מפני זיהום נגיפי ועד ייצור ואחסון אנרגיה.

הם פועלים גם כמבודדים כך שגירויים חשמליים מועברים ביעילות בין תאי עצב והצטברות ליפידים בגופם של בעלי חיים מסוימים חשובה לאחסון אנרגיה ולהגנה מפני טמפרטורות נמוכות או לחץ מכני.

הפניות

1. בריידי, ש '(2011). נוירוכימיה בסיסית: עקרונות של נוירוביולוגיה מולקולרית, תאית ורפואית. עיתונות אקדמית.
2. Ha, CE, & Bhagavan, NV (2011). יסודות הביוכימיה הרפואית: עם מקרים קליניים. עיתונות אקדמית.
3. Litwack, G. (2017). ביוכימיה אנושית. עיתונות אקדמית.
4. נלסון, ד. וקוקס, מ. להינגר. (2000). עקרונות ביוכימיה, 3.
5. Sargent, JR, Tocher, DR, & Bell, JG (2003). השומנים. בתזונת דגים (עמ '181-257). עיתונות אקדמית.