3.tłuszcze - Dorota Papciak

3.TŁUSZCZE
3.1.BUDOWA I PODZIAŁ TŁUSZCZÓW
Tłuszcze - estry gliceryny i wyższych kwasów tłuszczowych. wzór ogólny:
W tłuszczach syntetycznych są na ogół takie same grupy R, w tłuszczach naturalnych są
różne.
przykłady:
Rodzaje kwasów tłuszczowych i ich wzajemny stosunek decyduje o właściwościach
tłuszczów.

Kwasy
organiczne
wchodzące
w
ich
skład
należą
przeważnie
do
jednokarboksylowych kwasów alifatycznych:

nasyconych lub nienasyconych

prostych lub rozgałęzionych łańcuchach, zbudowanych z parzystej liczby atomów
węgla.
Kwasy zawierające nieparzystą liczbę atomów węgla w przyrodzie nie występują, co jest
związane z tym, że w układach biologicznych są syntezowanie z jednostek dwuwęglowych.
Nasycone kwasy tłuszczowe zawierają od 4-26 atomów węgla. W miarę wydłużania
łańcucha węglowego zmienia się stan skupienia do cieczy, olejów do ciał stałych. Zmniejsza
się rozpuszczalność w wodzie a wzrasta powinowactwo do rozpuszczalników niepolarnych.
Najczęściej spotykanymi nasyconymi kwasami tłuszczowymi są: stearynowy C17H35COOH
i palmitynowy C15H33COOH.
Nienasycone kwasy tłuszczowe posiadają w cząsteczce jedno lub kilka wiązań podwójnych:
1. Kwas oleinowy ma 1 wiązanie podwójne
2. Kwas linolowy ma 2 wiązania podwójne
3. Kwas linolenowy ma 3 wiązania podwójne
Pochodne wyższych kwasów tłuszczowych, najczęściej ich estry z alkoholami jednoi wielowodorotlenowymi dzielą się na:
1. tłuszcze proste, zbudowane tylko z alkoholu i kwasów tłuszczowych,
2. tłuszcze złożone, które oprócz tych składników zawierają związki dodatkowe.
W grupie tłuszczów prostych rozróżniamy:

tłuszcze właściwe, czyli glicerydy, w których alkoholem jest glicerol

woski, w których alkoholem jest jednowodorotlenowy alkohol wielowęglowy.
Tłuszcze złożone dzielą się na:

fosfolipidy, zawierające związane estrowo reszty kwasu fosforowego

glikolipidy (cerebrozydy, gangliozydy), zawierające komponentę cukrową.
Tłuszcze proste stanowią główny materiał energetyczny i zapasowy organizmu.
Tłuszcze złożone to przede wszystkim fosfolipidy, które stanowią zasadniczy składnik
tłuszczy komórkowych. Fosfolipidy takie jak lecytyny i kefaliny znajdują się w każdej
komórce zwierzęcej. Natomiast sfingomieliny są głównym składnikiem tłuszczów mózgu i
tkanki płucnej. Są wśród nich także cerebrozydy występujące w mózgu, nadnerczach,
nerkach, śledzionie, siatkówce, żółtku jaja, mleczu ryb.
3.2. WŁAŚCIWOŚCI TŁUSZCZÓW
Właściwości fizyczne:

tłuszcze są ciałami stałymi (tylko wiązania pojedyncze), półstałymi lub oleistymi
cieczami (obecność wiązań podwójnych w cząsteczkach)

są nierozpuszczalne w wodzie, i słabo rozpuszczalne w alkoholu etylowym

dobrze rozpuszczają się w węglowodorach (rozpuszczalnikach niepolarnych)
Właściwości chemiczne:
1. Zasadowa hydroliza tłuszczów - Reakcja zmydlania - produktami są gliceryna
i sole kwasów tłuszczowych (mydło)
2. Reakcja utwardzania tłuszczów
Tłuszcze ciekłe przekształca się w stałe, w reakcji uwodornienia wiązań podwójnych
(utwardzanie margaryny) :
Ze względu na różnorodność kwasów tłuszczowych oraz zmienny procentowy udział
w budowie cząsteczki określa się ich właściwości za pomocą umownych wskaźników
chemicznych zwanych liczbami tłuszczowymi.
Liczby te, określają takie cechy tłuszczów jak:

ilość wiązań nienasyconych (liczba jodowa),

stopień hydrolizy (liczba kwasowa),

średnią masę cząsteczkową (liczba zmydlania),

stopień utlenienia (liczba nadtlenowa.
3.3. ROLA I PRZEMIANY W ORGANIZMACH ŻYWYCH
Tłuszcze pełnią w organizmie zwierzęcym rolę wysokoenergetycznego paliwa. Ich
wartość kaloryczna jest dwukrotnie wyższa od wartości kalorycznej węglowodanów i białek.
W przeciwieństwie do białek tłuszcze mogą być magazynowane w organizmie w dużych
ilościach i stanowią jego główny materiał zapasowy.
Zapasy tłuszczu chronią narządy wewnętrzne przed uciskiem i uszkodzeniem przez
wstrząsy mechaniczne. U wielu zwierząt, a zwłaszcza ssaków morskich (np. u fok), stanowią
izolację termiczną ustroju. U człowieka tłuszcz zgromadzony w tkance tłuszczowej stanowi
ok. 17% ciężaru ciała. Kompleksy tłuszczowo-białkowe zapewniają utrzymanie prawidłowej
sprężystości pęcherzyków płucnych. Tłuszcze są także niezbędnym składnikiem struktur
komórkowych oraz zapewniają równowagę koloidową cytoplazmy. Ułatwiają również
wchłanianie rozpuszczalnych w tłuszczach witamin: A, D, E, K i cholesterolu pokarmowego.
Przemiany tłuszczy są regulowane hormonalnie (insulina, hormon wzrostu, kortykotropina,
hormon lipotropowy i tyroksyna).
Organizm człowieka o masie 75 kg zawiera około 10% tłuszczowców (tj. ok. 7 kg).
Tłuszcze zawarte w pożywieniu powinny dostarczać człowiekowi 30% ogółu energii, podczas
gdy węglowodany – 60%. Tłuszcze, podobnie jak cukrowce należą do składników
pokarmowych energetycznych. Zapotrzebowanie na tłuszcze u osób dorosłych wynosi około
1 g na kg masy ciała, przy czym 50% przyjętych lipidów powinno być pochodzenia
zwierzęcego. 1 gram tłuszczu utleniony dostarcza 38,93 KJ energii czyli 9,3 kcal. Tłuszcze
mają dwukrotnie większą wartość kaloryczna niż cukry.
Tłuszcze oprócz tego, że dostarczają energię są ważnym składnikiem strukturalnym
komórek, wchodzą w skład błon komórkowych.
Spożyte tłuszcze są hydrolizowane już w żołądku przez lipazę żołądkową. Lipaza
rozszczepia wiązania estrowe. Działalność lipazy żołądkowej jest w żołądku mocno
ograniczone z powodu odczyny środowiska. Optymalne pH dla lipaz wynosi około 6-7,
podczas gdy w żołądku panuje pH 1,5-2 jest więc stanowczo za niskie.
Dalsze etapy trawienia spożytych tłuszczów ma miejsce w jelicie cienkim. Do
dwunastnicy trzustka dostarcza lipazę trzustkową. Lipaza trzustkowa rozkłada tłuszcze do
monoacylogliceroli i diacylogliceroli (mono- i diglicerydów) oraz do glicerolu i kwasów
tłuszczowych. Optymalne pH dla tego enzymu wynosi 8-9.
W trawieniu tłuszczów niezmiernie istotna jest żółć, która wpływa do dwunastnicy
z pęcherzyka żółciowego. Pęcherzyk żółciowy jest jedynie magazynem żółci, bowiem sama
żółć jest produkowana w hepatocytach wątroby. Żółć jest zasadowym płynem, barwy
żółtobrunatnej. Zawiera kwasy żółciowe, cholesterol, śluz, kwasy tłuszczowe, bilirubinę, sód,
chlor, wodorowęglany, potas i fosfolipidy. Żółć jest emulgatorem, substancją zmniejszająca
napięcie powierzchniowe tłuszczów. Tłuszcze pod wpływem żółci ulegają rozbiciu na drobne
kropelki, przez co zwiększa się powierzchnia oddziaływania lipaz na tłuszczowce. Enzym
dzięki żółci ma większą dostępność do lipidów. Dzięki składnikom żółci kwasy tłuszczowe
zawarte w tłuszczowcach stają się kwasami choleinowymi rozpuszczalnymi w wodzie, co
ułatwia ich wchłanianie z jelit do krwi.
Tłuszczowce nie są w całości hydrolizowane do glicerolu (lub innego alkoholu
wielowodorotlenowego) oraz kwasów tłuszczowych. Część z nich pod wpływem żółci jest
zemulgowana na chylomikrony, które przenikają z jelit do krwi. Chylomikrony są kuleczkami
o średnicy 100-1000 nm (nanometr). Są one transportowane z jelit przez osocze krwi i limfy,
co przejawia się zmętnieniem osocza (mleczne osocze, osocze lipemiczne). W osoczu zawarty
jest enzym – lipaza lipoproteinowa, która hydrolizuje chylomikrony na składniki proste, co
przejawia się stopniowym wyklarowaniem osocza. Chylomikrony przepływają żyłą wrotną do
wątroby, gdzie następuje rozszczepienie tłuszczów na alkohol i kwasy tłuszczowe.
Warto dodać, że część lipidów wchłanianych, uprzednio rozszczepionych na alkohol
i kwasy tłuszczowe – ulega resyntezie w ściankach enterocytów jelit do tłuszczów i jest
transportowana w tej postaci w limfie do krwi. Wówczas monoglicerydy wchodzą w reakcję
z dwiema cząsteczkami acylo-koenzymu A (acylo-CoA), przez co powstają triglicerydy.
Spożyty cholesterol jest estryfikowany w jelitach przy udziale esterazy cholesterolowej.
Podobnie dzieje się ze sterydami.
Katabolizm tłuszczowców
Beta-oksydacja. W komórkach (mitochondria) kwasy tłuszczowe ulegają aktywacji
do tioestrów przy udziale ATP. Dzięki temu stają się związkami reaktywnymi
i wysokoenergetycznymi. Cząsteczki tłuszczu są w całości przekształcane w związki biorące
bezpośredni udział w oddychaniu komórkowym. Glicerol utleniany jest do aldehydu
3-fosfoglicerynowego, natomiast kwasy tłuszczowe do dwuwęglowych grup acetylowych,
które łączą się z koenzymem A tworząc acetylo-CoA (produkt drugiego etapu oddychania
komórkowego, czyli powstawania acetylo koenzymu A z pirogronianiu). Odłączanie kwasów
tłuszczowych od glicerolu oraz dzielenie długich, wielowęglowych kwasów tłuszczowych na
dwuwęglowe grupy acetylowe (proces utleniania) wiąże się z powstawaniem wielu atomów
wodoru, które są donorami elektronów w łańcuchu oddechowym. Dlatego utlenianie tłuszczy
jest bardzo korzystnym energetycznie procesem – 1 gram tłuszczów (energetycznie) =
2 gramy glukozy (energetycznie). Utlenienie jednej sześciowęglowej cząsteczki kwasu
tłuszczowego powoduje powstanie 44 cząsteczek ATP (odpowiednio ze spalania 6-węglowej
cząsteczki glukozy otrzymamy maksymalnie do 38 cząsteczek ATP).
Proces jest sprzężony z cyklem Krebsa i łańcuchem oddechowym. Glicerol włączony
jest do procesu glikolizy. Utlenienie l g tłuszczu dostarcza 9,3 kcal. Acetylokoenzym A jest
utleniony do kwasu cytrynowego w cyklu Krebsa po związaniu ze szczwiooctanem.
Anabolizm tłuszczowców
Biosynteza kwasów tłuszczowych
Biosynteza kwasów tłuszczowych odbywa się w cytoplazmie komórek tłuszczowych
(adipocyty, lipocyty). Do procesu potrzebny jest acetylokoenzym A, który powstaje w wyniku
katabolizmu glukozy przy udziale dehydrogenazy pirogronianowej. W biosyntezie kwasów
tłuszczowych wyróżnić można kilka etapów:
1. Aktywacja acetylokoenzmu A przez karboksylazę do malonylo-koenzymu A w obecności
ATP i witaminy H, czyli biotyny.
2. Synteza kwasów tłuszczowych na kompleksie enzymatycznym – syntetazie kwasów
tłuszczowych.
3. Etap redukcji odbywa się przy udziale NADPH i reduktazy 3-oksoacylo-ACP.
4. Uwalnianie gotowego łańcucha kwasy tłuszczowego odbywa się przy pomocy deacylazy.
Powstałe kwasy tłuszczowe są gromadzone w komórkach w postaci estrów glicerolu.
Reasumując: biosynteza triglicerydów (tłuszczów) zachodzi w cytoplazmie i wymaga
obecności 1-fosfoglicerolu. Przyłączenie dwóch acyli do grup wodorotlenowych –OH daje
kwas fosfatydowy, który ulega defosforylacji (reszta fosforanowa jest odłączona) pod
wpływem fosfatazy. Powstaje alfa, beta=digliceryd, do którego przyłączony zostaje trzeci
acyl z acylo-CoA. W wyniku reakcji powstaje trigliceryd.