Lipidi i lipoproteini

Lipidi su prirodni derivati koji nastaju u reakcijama masnih kiselina sa alkoholima ili aminima. Ograniene su

rastvorljivosti u vodi, ali se dobro rastvaraju u nepolarnim organskim rastaraima (etar, hloroform, aceton,) pa radi

transporta tjelesnim tenostima vise vrsta lipida grade sa proteinima komplekse lipoproteine.

Lipidi imaju viestruku ulogu :

1. Energetska uloga lipida ogleda se u tome to se njihovima razlaganjem oslobaa velika koliina energije.

Skladite se u elijama masnog potkonog tkiva (rastresito vezivno tkivo), odakle se prema potrebi

organizma mogu koristiti. Pod dejstvom hormona masne elije vre hidrolizu (razlaganje) masti u slobodne

masne kiseline. Masne kiseline prelaze u krv, a zatim u elije koje ih koriste kao izvor energije. Viak eera

u krvi se privremeno skladiti u obliku glikogena, a zatim se trajno uva u obliku masti. Kada se energetske

potrebe organizma ne mogu zadovoljiti hranom, prvo dolazi do razlaganja rezervi glikogena, a zatim se

razlau masti.

2. Gradivna uloga odnosi se na to to se deo masti koristi za izgradnju i obnovu elija i njenih delova.

Najpoznatiji strukturni lipidi su:

fosfolipidi koji grade elijske membrane;

holesterol koji pripada steroidima (derivati masti) i takoe gradi elijske membrane (osim kod bakterija);

voskovi koji obrazuju zatitni sloj na koi, krznu, perju ili liu i plodovima biljaka (najpoznatiji je

pelinji vosak od koga pele prave sae).

3. Regulatornu ulogu imaju hormoni koji su steroidi. Steroidni hormoni ovjeka su polni hormoni i hormoni

kore nadbubrene lezde, dok su ostali hormoni uglavnom proteini ili derivati aminokiselina.

4. Zatitnu ulogu imaju masno tkivo koje okruuje bubrege i potkoni sloj masti koji predstavlja toplotni

izolator.

Lipidi se dijele na proste i sloene.

Prosti lipidi su supstance iji se molekuli sastoje samo od ostataka masnih kiselina i alkohola (najee glicerola).

Ovdje spadaju masti i ulja (trigliceridi-triacilgliceroli) i voskovi.

Sloeni lipidi ukljuuju derivate fosforne kiseline (fosfolipidi-fosfogliceridi) i lipide koji sadre ostatke ugljenih

hidrata (glikolipidi). U sloene lipide spadaju i lipoproteini.

LIPIDI

TRIACILGLICEROLI

VOSKOVI

FOSFOGLICERIDI

SFINGOLIPIDI

STEROIDI

MASNE KISELINE

PROSTAGLANDINI

TERPENI

SA NaOH SE SAPONIFIKUJU SA NaOH SE NE SAPONIFIKUJU

Prekursori lipida Vie masne kiseline

Vie masne kiseline koje izgrauju lipide su uglavnom monokarboksilne kiseline sa ukupnim brojem C atoma

veim od 4. Pored karboksilne grupe mogu imati i druge funkcionalne grupe. Mogu biti zasiene i nezasiene kiseline, ali

gotovo uvjek sa nerazgranatim lancem. Velika veina prirodnih masnih kiselina ima paran broj C atoma.

Za obeljeavanje masnih kiselina najee se koristi IUPAC (Union of Pure and Applied Chemistry)

nomenklatura. Duina osnovnog ugljenikovog lanca oznaava se brojem ispred imena, a poloaj dvostrukih veza

brojevima iza imena kiseline. Trans konfiguracija oznaena je slovom t, a cis slovom c.

Primjer : miristinska kiselina (14 C atoma)

(cis 9,12

) linolna kiselina (18 C atoma i 2 dvostruke veze iza 9-tog i 12-tog C atoma)

Zasiene masne kiseline se nazivaju tako jer ne sadre dvostruke (kovalentne) veze ili druge funkcionalne grupe u

molekulskom lancu. Termin zasiene ukazuje na to da ugljenikovi atomi, pored meusobnih, grade veze samo sa

vodonikom, (osim u COOH grupi). S obzirom na prave lance koje poseduju, vrlo gusto se pakuju i na taj nain

omoguavaju ivim biima da na manjem prostoru skladite veliku hemijsku energiju.

Opta formula zasienih masnih kiselina je : CnH2nOn

n n-1 n-2 3 2 1

Najrasprostranjenije zasiene masne kiseline:

naziv formula oznaka

laurinska CH3-(CH2)10-COOH C12:0

miristinska CH3-(CH2)12-COOH C14:0

palmitinska CH3-(CH2)14-COOH C16:0

stearinska CH3-(CH2)16-COOH C18:0

arahinska CH3-(CH2)18-COOH C20:0

lignocerinska CH3-(CH2)22-COOH C24:0

Nezasiene masne kiseline posjeduju jednu, ili vie dvostrukih veza u osnovnom ugljeninom lancu (mono- i poli-

nezasiene). Na ugljenikovim atomima koji obrazuju dvostruku vezu, pored vodonika, vezuju se i razliite funkcionalne

grupe. U zavisnosti od poloaja koji vodonikovi atomi pri tome zauzimaju, razlikuju se cis i trans konfiguracija .

Najrasprostranjenije nezasiene masne kiseline:

naziv formula oznaka

palmitoleinska CH3-(CH2)5-CH=CH-(CH2)7-COOH C16:1

oleinska CH3-(CH2)7-CH=CH-(CH2)7-COOH C18:1

linolna CH3-(CH2)4-CH=CH-CH2-CH=CH-(CH2)7-COOH C18:2

linoleinska CH3-CH2-CH=CH-CH2-CH=CH-CH2-CH=CH-(CH2)4-COOH C18:3

arahidonska CH3-(CH2)4-(CH=CH-CH2)4-(CH2)2-COOH C20:4

Oblik cis veze uslovljava da se molekuli uvijaju. to je vei broj dvostrukih veza i cis poloaja vodonika, to e i uvijenost biti vea, pa e se molekuli nalaziti na meusobno veim rastojanjima. Zbog toga, u uljima dominiraju cis masne kiseline. Nasuprot tome, trans konfiguracija omoguava gusto pakovanje molekula koji su preteno linearni, ili slabo uvijeni, pa su ove kiseline zastupljenije u vrstim mastima.

Isti molekuli koji se meusobno razlikuju samo po konfiguraciji dvostruke veze (geometrijski izomeri) mogu imati potpuno razliite fizike i hemijske osobine. Primer za ovo su oleinska i elaidinska kiselina, obje sa istom bruto hemijskom formulom C18H34O2. Oleinska kiselina je cis izomer masne kiseline C18:1 i zastupljena je u maslinovom ulju u

koliini od 55 do 80 %, a elaidinska kiselina je trans izomer i najee se nalazi u hidrogenovanim biljnim uljima .

Elaidinska kiselina ima veu termodinamiku stabilnost i znatno viu temperaturu topljenja (46.5 C) od oleinske, ija je temperatura topljenja 13.5 C.

Ljudsko tijelo moe da sintetie sve, osim tri masne kiseline koje su mu neophodne. S obzirom na to, one se

nazivaju esencijalnim i moraju se unositi hranom. To su linolna, -linolenska i arahidonska kiselina. Mogu se nai u

velikim koliinama u biljkama i ribljem ulju, a u organizmu se prvenstveno koriste za sintezu hormona, koji reguliu krvni

pritisak, nivo masti u krvi, utiu na imuni sistem i odbranu organizma od infekcija, sastavni su deo membranskih lipida i

prekursori prostaglandina. Ove kiseline poseduju dvostruke veze na -3 i -6 ugljenikovom atomu. U ovejem tijelu ne

postoji mehanizam za sintezu upravo tih veza. Njihov nedostatak moe izazvati depresiju ili agresiju u ponaanju.

Fizike osobine

U vodi su masne kiseline sa dugim ugljovodoninim lancima gotovo nerastvorne. Za njih je karakteristino obrazovanje micele sa negativno naelektrisanim COO krajem okrenutim ka vodi, a nepolarnim nizom ugljovodonika ka unutranjosti. Na taj nain micele dobijaju negativno naelektrisanje, meusobno se odbijaju i tako formiraju suspenziju.

Taka topljenja masnih kiselina raste sa porastom duine ugljovodoninog lanca i stepenom zasienosti. Obrnuto tome menja im se rastvorljivost. Na temperaturama viim od take topljenja, meaju se sa mnogim organskim rastvaraima: etrima, estrima, ketonima i raznim drugim ugljovodonicima .

Viskozitet opada sa poveanjem nezasienosti molekula, a raste sa poveanjem molekulske mase. Zato su ulja, koja sadre masne kiseline male molekulske mase, manje viskozna od onih koja sadre masne kiseline velike molekulske mase. Indeks prelamanja svetlosti raste sa porastom duine lanca, broja dvostrukih veza i konjugacije. U praksi se upotrebljava za identifikaciju i odreivanje istoe masti i ulja.

Jo jedna bitna karakteristika je dielektrina konstanta, koja takoe raste sa porastom broja dvostrukih veza, a opada sa porastom temperature. Koristi se za kontrolu proizvoda, koji pored masti sadre i veu koliinu vlage, jer ova veliina zavisi od naina formiranja emulzije i odnosa tene i masne faze u njoj.

Hemijske osobine

a) Hemijske osobine povezane sa karboksilnom grupom - Stvaranje soli: Viemasne kiseline grade soli u reakcijama s alkalnim metalima (KOH, NaOH) gradei pri

tome sapune. Za razliku od masnih kiselina, sapuni su rastvorljivi u vodi. Oni imaju svojstva stvaranja pjena i

emulzija odakle potie njihova primjena.

( ) ( )

Molekul sapuna u stvari ima dva pola: hidrofilni anionski dio -COO- i hidrofobni alifatini lanac C atoma u R

ostatku.

Prema vrsti rastvaraa u kojem se nae neki molekul sapuna, on se ponaa na dva razliita naina:

- Stvaranje estera : Vie masne kiseline reaguju s alkoholima i izgrauju estre. U svrhu frakcioniranja i odreivanja masnih kiselina esto se koristi reakcija stvaranja metilestera masnih kiselina koji su isparljiva jedinjenja i mogu se ispitati gasnom hromatografijom.

( ) ( )

b) Hemijske osobine povezane sa dvostrukom vezom - Reakcije adicije :_Ako se nazasiena masna kiselina tretira bromom ili jodom, adicijom ovih halogenih

elemenata na dvostruku vezu dobije se odgovarajui derivat.

( ) ( ) ( ) ( )

Gubljenje crveno-smee boje ukazuje na troenje Br2 u reakciji adicije i moe biti dokaz dvostruke veze

u nezasienoj masnoj kiselini. Zasiene kiseline ne daju ovu reakciju.

Hidrogenizacijom nezasienih masnih kiselina nastaju odgovarajue zasiene masne kiseline. Ova reakcija je nala praktinu primjenu u proizvodnji margarina iz biljnih ulja.

( ) ( ) ( ) ( )

- Oksidacija dvostruke veze :Tretiranjem nezasienih masnih kiselina sa peroksidima ili slinim jedinjenjima

nastaju toksina jedinjenja epoksidi.

( ) ( ) ( ) ( )

Sa neorganskim kiselinama (H2SO4) pri 50oC dobijaju se odgovarajui dvohidroksilni alkoholi.

( ) ( )

( ) ( )

Sa jakim oksidacionim sredstvima (KMnO4) dolazi do cijepanja molekula i stvaranja dvije kiseline.

( ) ( ) ( ) ( )

- Autooksidacija : je proces koji se normalno odvija pod dejstvom O2 iz vazduha. Masne kiseline poprimaju

karakteristian uegli miris. molekul masne kiseline se dijeli na ugljovodonik, aldehyde I ketone a u manjoj

mjeri na epokside i alkohole. Ovaj proces se aktivira prisustvom tekih metala ili enzima lipoksidaze.

Parcijalno ili privremeno autooksidacija se moe sprijeiti upotrebom prirodnih ili sintetikih autooksidanasa

(limunska kiselina).

Neutralne masti (gliceridi ili acilgliceridi ili acilgliceroli)

Gliceridi su estri glicerola (glicerina) i masnih kiselina. Na glicerolu postoje tri mjesta esterifikacije dva () i

jedno (). U odnosu na broj estarskih veza u molekulu razlikuju se monogliceridi, digliceridi i trigliceridi (odnosno, monoacilgliceroli, diacilgliceroli i triacilgliceroli).

1-monoacil glicerol 2-monoacil glicerol 1,2-diacil glicerol 1,3-diacil glicerol 1,2,3-triacil glicerol

Masti se u organizmima nalaze kao protoplazmatine masti (u odreenoj koliini) i kao rezervne masti (u

neodreenoj koliini). Osnovnu masu masti ine trigliceridi. Ako su sva tri kiselinska ostatka ista, prosti trigliceridi (na

primer, tripalmatin), a ako su ostaci od od razliitih kiselina, meoviti trigliceridi. Kod davanja naziva, cifre ukazuju na

kome se C atomu nalazi odgovarajui kiselinski ostatak (na primer. 1-oleo-2-pal-mitostearin).

Prostorno ureenje triglicerida

U tenom stanju tri vie masne kiseline na glicerolu se rasporeuju tako da je ugao izmeu njih 120. Na takav

nain hidrofobni repovi su ravnomjerno okrenuti prema vani i ine itav molekul hidrofobnom.

Fizike osobine glicerida

Nerastvorljivi su u vodi a dobro rastvorljivi u organskim rastvaraima. Ukoliko su kiselinski ostaci dui, utoliko

raste i taka topljenja. Ako su kiseline nezasiene, taka topljenja sa brojem dvostrukih veza opada. Mast kod ljudi ima

taku topljenja 15 C i sadri 70% oleinske kiseline.

Hemijske osobine glicerida

Gliceridi raguju kao estri, a posebno je vana reakcija hidrolize, pri emu se izdvaja glicerin i masne kiseline.

Hidroliza se moe vriti enzimski ili dejstvom kiselina ili baza. U kiseloj sredini (5% H2SO4) kidaju se esterske veze i

dobije se smjesa glicerola i masnih kiselina. (kisela hidroliza)

Bazna hidroliza sa natrijum hidroksidom (NaOH) ili sa kalijum hidroksidom (KOH) se koristi za proizvodnju sapuna

(reakcija saponifikacije, sapo-sapun).

Gliceridi reaguju s alkoholima (npr. metanol ili etanol). Pri tome se oslobaa glicerol i vie masne kiseline u obliku metil-

ili etil-estara.( alkoholiza glicerida - transesterifikacija)

Oksidacija glicerida je posljedica oksidacije dvostrukih veza u nezasienim masnim kiselinama. Prvo nastaju

odgovarajui peroksidi, a zatim moe doi do cijepanja masnih kiselina na mjestima dvostrukih veza. Oslobaaju se

aldehidi i isparljive organske kiseline. Ova jedinjenja su uzrok neugodnog mirisa i ukusa. Meutim slina razgradnja moe

uzrokovati nastajanje ketonskih kiselina koje oslobaaju u procesu dekarboksilacije metil-ketone.

Ispitivanje lipida :

1. Kiselinski broj predstavlja broj mg KOH, koji su potrebni za neutralizaciju slobodnih masnih kiselina u 1g masti.

Kiselinski broj odreuje koliinu slobodnih masnih kiselina.

2. Saponifikacioni broj je broj mg KOH koji su potrebni za saponifikaciju slobodnih i estarski vezanih kiselina u 1g

masti. to je vei saponifikacijski broj, u molekuli ima vie niskomolekularnih masnih kiselina.

3. Jodni broj oznaava broj grama joda koji se adira na dvostruke veze u 100 g masti ili ulja. Vei jodni broj

ukazuje na prisustvo vie nezasienih masnih kiselina.

Voskovi su su estri viih masnih kiselina i viih monohidroksilnih alkohola sa 20 do 70 C atoma u molekulu. Voskovi pored ovih estara sadre i znaajan udeo primesa (i do 50%) koje se sastoje od oksikarboksilnih kiselina, slobodnih alkohola, ugljovodonika i smolastih materija. Osobine prirodnih voskova nisu odreene osobinama estara koji ih sainjavaju, nego osobinama primjesa s obzirom na njihov udio. Oni se nalaze u sastavu masti koja pokriva kou, vunu, perje. Kod biljaka su 80% svih lipida voskovi koji stvaraju zatitni sloj na povrini biljke i tite je od ispravanja vode. Opta formula voskova je: R1COOR2 i najee predstavljaju smee estara. Prirodni vosak (pelinji-miricilpalmitat, lanolin) pored pomenutih estara sadri i malu koliinu slobodnih masnih kiselina, nekih alkohola i ugljovodonika, sa 20-35 C atoma u molekulu.

Steroidi su estri masnih kiselina i sterolskih alkohola. U ovjekovom organizmu otkriven je veliki broj steroidnih jedinjenja razliite strukture i bioloke aktivnosti. Prema strukturi i funkciji dijele se na:

1. steroli, 2. une kiseline i 3. steroidni hormone.

Svi steroidi se izvode iz zajednikog osnovnog jedinjenja sterana-ciklinog ugljovodonika (4 kondezovana prstena : 3 estolana A, B, C i jednog petolanog D). Najei supstituenti u prirodnim steroidima su dvostruka veza, hidroksilna i karbonilna grupa, a u poloaju C-17 veoma je est boni niz.

Prstenovi A/B, B/C i C/D mogu biti kondezovani u cis- ili trans- poloaju pri emu se misli na meusobni poloaj

u prostoru atoma ili atomskih grupa koje se nalaze na zajednikim C atomima za odgovarajua dva susedna prstena. Prsteni B/C prirodnih steroida uvek imaju trans-konfiguraciju, prstenovi C/D skoro uvek trans- , dok prstenovi A/B mogu biti

trans- (alo red steroida) ili cis- (normalni red steroida) kondenzovani.

Prostorni raspored supstituenata se oznaava slovima i . Kod - konfiguracije supstituent se nalazi iza ravni prstena (njegova veza se oznaava takicama), a kod - konfiguracije ispred ravni prstena (njegova veza se oznaava punom crtom).

Steroli su jedinjenja koja imaju jednu ili vie OH grupa vezanih za skelet sterana i alifatian niz na C-17 atomu koji ima 8 ili vie C atoma. Prema porijeklu dijele se na:

1. zoosteroli-nalaze se u ivotinjama 2. fitosteroli-biljni steroli i

3. mikosteroli-steroli gljiva i kvasaca.

Holesterol je najznaajniji zoosterol. U ovjekovom organizmu moe biti slobodan ili esterifikovan. To je sekundarni alkohol sa OH grupom u poloaju C-3 i jednom izolovanom dvostrukom vezom na C-5. Pored toga, u poloaju C-17 ima boni niz od 8C atoma.

U organizmu holesterol ima dvije glavne uloge : uestvuje u izgradnji elijskih membrane i precursor je za sintezu

vanih jedinjenja (sinteza zunih kiselina u hepatocitima, sinteza steroidnih hormona u kori nadbubrenih i polnih lijezda i transport liposolubilnih vitamina - A, D, E i K).

Holesterol se nalazi u elijama svih tkiva, posebno u nervnim, gdje ulazi u sastav elijskih membrane. Sastojak je i lipoproteinskih kompleksa u krvi. U tkivima se nalazi slobodni holesterol a u plazmi uglavnom u obliku estara sa

dugolananim masnim kiselinama (rezervni ili transportni holesterol).

Biosinteza holesterola

Proces se odvija kroz neokoliko faza ;

1. Sinteza -hidroksi--metilglutaril-CoA (HMG-CoA) iz tri molekula acetil-CoA. 2. Redukcija HMG-CoA u mevalonat. 3. Konverzija mevalonata u izopentenil-pirofosfat, molekul sa strukturom izoprena. 4. Prelazak izopentenil-pirofosfata u skvalen preko preko intermedijera geranil-pirofosfata i farnezil-pirofosfata. 5. Ciklizacija skvalena u holesterol

Regulacija biosinteze holesterola

1. Regulacijom aktivnosti i koncentracije HMG-CoA reduktaze 2. Regulacijom sinteze LDL receptora (Visoka intracelularna koncentracija holesterola suprimira sintezu

LDL receptora, to smanjuje ulazak holesterola u eliju.) 3. Regulacijom esterifikacije i uklanjanja holesterola (ACAT regulacija reverzibilnom fosforilacijom)

une kiseline su visokomolekularne kiseline koje se nalaze u ui i koje su po strukturi bliske steroidima. Nastaju nizom hemijskih reakcija koje dovode do postepenih promjena u molekulu steroidnog alkohola.

Uvoenje 7- OH grupe Inverzija 3-OH grupe iz u odstranjivanje dvostruke veze oksidacija bonog niza

Sintetiu se iz holesterola u jetri i predstavljaju najvaniji nain ekskrecije holesterola iz organizma. ucne kiseline se izluuju u uc i preko uci stiu do duodenuma (dvanaestopalano crijevo). Manji deo se izbacuje fecesom, a veci deo resorbuje. Vezane za transportne proteine, ucne kiseline se prenose nazad do jetre.

une kiseline su polarna jedinjenja. One su neophodne pri varenju jer mogu da emulguju masti i tako omoguavaju njihovu resorpciju (upijanje) u crevima. Najvanija una kiselina je holna kiselina.

Holna kiselina sadri tri OH grupe (u poloajima 3, 7 i 12) i dve CH3 grupe (u poloajima 10 i 13). Konfiguracija na treem C atomu je suprotna od one kod sterana.

Holna kiselina

Steroidni hormone

Mnogi hormoni su po hemijskom sastavu stereoidi. Svi stereoidni hormoni sadrze u osnovi stereoidno jezgro, a

medjusobno se razlikuju po vrsti i broju supstituenata. Svi oni nastaju iz holesterola. Na osnovu strukture i bioloske

funkcije, steroidni hormoni se mogu podijeliti na:

1. hormone kore nadbubrenih lijezda 2. hormone utog tijela i 3. polne hormone.

Steroidni hormoni dovode do promjene ekspresije gena i sinteze novih proteina (enzima) u eliji. Od mjesta gde se lue prenose se krvlju vezani za proteine nosae poto su slabo rastvorljivi u vodi. Na ciljnom mestu, tkivu hormon ulazi u eliju. U eliji se vezuje za proteinski receptor stvarajui kompleks koji se, zatim, vezuje za specifino mesto na DNK. Otpoinje transkripcija odreenog gena i kao njen proizvod stvara se RNK, prepis tog gena, koja nosi uputstvo za sintezu proteina. Novosintetisani protein ispoljava svoju ulogu koja predstavlja odgovor elije na delovanje steroidnog hormona koji je u nju dospeo.

- aldosteron (glavni mineralokortikoid; reguliu nivo minerala (posebno natrijuma i kalijuma) u tjelesnim tenostima ime odravaju homeostazu; nazivaju se hormoni koji uvaju ivot)

- kortizon (glikokortikoidni hormon; reguliu promet ugljenih hidrata, proteina i lipida)

- Androgeni i estrogeni hormoni koji utjeu na razvoj polnih organa u djejem uzrastu

o Estradiol (glavni predstavnik grupe enskih hormona estrogema; estradiol je polni hormon koji nema samo uticaja na seksualnu funkciju, ve ima i uticaja i na ostale organe, ak i na strukturu kostiju; manji dio ovog hormona se proizvodi u nadbubrenoj kori, a kod muskaraca u testisima; estradiol se takodje proizvodi u mozgu i u zidovima artetija)

o Testosteron (glavni predstavnik mukih polnih hormona androgena- naziv androgeni znai da ovi hormoni utiu na razvoj sekundarnih polnih muskih (androgenih) odlika .Kod oba pola testosteron igra kljunu ulogu u optem zdravlju, kao i u seksualnim funkcijama; najveca kolicina ovog hormona se sintetise u testisima, a proizvode se i u jajnicima (kod zena), kao i u zoni retikularis (zone reticularis)

nadbubrezne zlezde)

Prostaglandini

Prostaglandini su cikline masne kiseline izolovane iz prostate, zatim iz plua i iz mozga. Spadaju u grupu eikozanoida (ciklini eikozanoidi-prostaglandini, tromboksani; linearni eikozanoidi-leukotrieni). Ponaaju se kao materije sa hormonskim svojstvima koje izazivaju niz jakih fiziolokih efekata, kao to je regulacija kontrakcije i relaksacije glatkog miinog tkiva. Pored toga, mogu djelovati na organe za reprodukciju, nervni i kardiovaskularni system.

Razlikuju od hormona po tome to se oni ne proizvode na posebnim lokacijama nego na mnogim mjestima u tijelu. Takoe, njihove ciljne elije su prisutne u neposrednoj blizini mjesta njihovog izluivanja (kojih ima mnogo).

U hemijskom pogledu to su hemijski derivati prostanoine kiseline. Svaki prostaglandin sadri 20 atoma ugljenika, ime je obuhvaen prsten sa 5C-atoma.

Svi eikozanoidi sintetizuju se iz arahidonske kiseline, koja se stvara iz fosfolipida. Prvi korak u tom putu koji

vodi do sinteze prostaglandina ili tromboksana jest konverzija arahidonske kiseline u prostaglandin H2.

Enzim koji katalizuje ovu reakciju (ciklooksigenaza) cilj je djelovanja aspirina i drugih nesteroidnih protivupalnih

lijekova. Inhibirajui sintezu tromboksana, aspirin takoer reducira agregaciju trombocita i zgruavanje krvi. Zbog ove aktivnosti, male dnevne doze aspirina esto se propisuju za prevenciju sranih i modanih udara. Ka tomu, aspirin i nesteroidni protivupalni lijekovi smanjuju uestalost raka crijeva, vjerojatno inhibirajui sintezu prostaglandina koji djeluje stimulativno na proliferaciju elija podstiui time razvoj raka.

Fosfolipidi

Fosfolipidi su znaajna grupa sloenih lipida. Uglavnom grade elijske membrane i predstavljaju lipide sa strukturnom ulogom. Na fosfornu kiselinu mogu biti vezani razliiti alkoholi odreujui fosfolipidnom molekulu razliite bioloke uloge. Kao obavezan sastojak u molekulu sadre fosfornu kiselinu, a prema sastavu mogu biti fosfogliceridi, plazmogeni i sfingolipidi.

Fosfogliceridi

Osnovno jedinjenje iz koga se proizvode fosfogliceridi je fosfatidna kiselina, jedinjenje u kome su 2 OH grupe

esterifikovane masnim kiselinama a trea fosfornom kiselinom.

Fosforna kiselina se uglavnom vee na -poloaj L-glicerola. Ova jedinjenja nisu rastvorljiva u acetonu te se to svojstvo moe iskoristiti pri njihovom odvajanju od obinih glicerida. Fosfogliceridi imaju dipolni molekul te stoga imaju slina svojstva kao sapuni, tano se zna njihova orijentacija kada se nau u razliitim rastvaraima.

hidrofilna glava (fosforna kiselina + alkohol) hidrofobni repovi (R ostaci viemasnih kiselina).

Pod uticajem kiselina i baza fosfogliceridi se hidrolizuju. Kao proizvodi hidrolize nastaju glicerol, masne

kiseline,fosforna kiselina i razliita alkoholna jedinjenja. Hidroliza se moe izvesti i pomou enzima fosfolipaze (A1,A2,C i D). Na emi su pokazana mjesta djelovanja pojedinih fosfolipaza.

Najzastupljeniji fosfogliceridi su: fosfatidil-holin (lecitin), fosfatidiletanolamin (kefalin), fosfatidil-serin i fosfatidil

inozitidi.

a) Fosfatidil-holin (Lecitin) U fosfatidil-holinu na fosfornu kiselinu je vezan holin, a na glicerol su vezane dvije masne

kiseline, uglavnom R1 je nezasiena a R2 zasiena masna kiselina.

Lecitini su uta jedinjenja koja imaju puferska svojstva: kisela zbog fosforne kiseline i bazna zbog amonijeve grupe u holinu. Inae su jako rasprostranjeni u prirodi, posebno ih mnogo ima u pluima, jetri, mozgu, umancu jaja itd.

b) Fosfatidil-etanolamin (kefalin) U fosfatidil-etanolaminu na fosfornu kiselinu je vezan etanolamin. Pri pH 7 ova

jedinjenja su neto kiselija od lecitina. Postoje strukture u kojima je vezana samo jedna masna kiselina (lizo kefalini).

c) Fosfatidil-serin Fosfatidil-serin predstavlja 50% fosfoglicerida mozga kod kojeg su masne kiseline u poloaju R1 i R2 uglavnom stearinska i oleinska kiselina.

d) Fosfatidil-inozitidi To su jedinjenja izgraena od glicerola, masnih kiselina, fosforne kiseline i razliitih izomera inozitola.

Na inozitol se mogu vezati monosaharidne ili oligosaharidne jedinice eera. Fosfatidil inozitidi se nalaze u sastavu elijskih membrana i u ivotinjskom (mozak) i u biljnom svijetu (soja, kikiriki i penica), a identifikovani su i kod bakterija. esto imaju ulogu receptora biolokih signala te su vana karika u prenosu biolokih signala.

Plazmogeni ili acetalfosfatidi

Plazmogeni umjesto estarski vezanih masnih kiselina na prvom C atomu glicerola sadre estarski vezan ostatak dugolananog nezasienog alkohola. U membranama nervnih i miinih elija ima mnogo plazmogena.

Sfingolipidi

Sfingolipidi su sloeni lipidi koji u svojoj strukturi umjesto glicerola imaju nezasieni aminoglikolni alkohol sfingozin (1,3-dihidroksi-2-amino-oktadeka-4-en). Dvostruka veza moe biti hidrogenizovana, pa takvi sfingolipidi imaju viu temperature topljenja.

Sfingolipidi se razlikuju od fosfolipida i po tome to masna kiselina nije vezana esterski ve amidnom vezom

preko amino grupe sfingozina. Takva jedinjenja nazivaju se ceramidi (koji nastaje acilovanjem amino grupe nekom

masnom kiselinom) i imaju slinu strukturu kao fosfolipidi. S jedne strane polarna hidroksilna grupa na koju se moe vezati fosforna kiselina, a s druge strane hidrofobni rep od ugljovodonikovog lanca i vezane vie masne kiseline. Na polarni dio, preko fosforne kiseline, mogu se vezati holin ili monosaharidne ili oligosaharidne eerne jedinice. Viemasna kiselina uglavnom ima 24 C atoma ali moe biti i palmitinska ili stearinska.

Ukoliko je ceramid esterifikovan fosfornom kiselinom i holinom dobijaju se sfingomijelini (fosfosfingolipidi).

Ukoliko je na alkoholnoj grupi vezan jednostavni eer ili oligosaharid nastaju glikolipidi- glikosfingolipidi (gangliozidi

ako je). Glikolipidi se dijele na : cerebrozidi, sulfolipidi i gangliozidi.

Cerebrozid = ceramid + b-D-galaktopiranoza

Sulfolipid = ceramid + b-D-galaktopiranoza + H2SO4

Gangliozidi hidrolizom daju viu masnu kiselinu, sfingozin, D-glukozu, D-galaktozu kao i derivate aminoeera: N-

acetilglukozamin i N-acetilneuraminsku kiselinu. Nalaze se preteno u sivoj kori mozga i membranama nervih elija

Lipoproteini

Lipoproteini su kompleksi-estice masnih jedinjenja i proteina. Konkretnije, lipoprotein je kompleks holesterola, triacilglicerola i fosfolipida s proteinima. Sintetizuju se obino u jetri ili u crijevima, a nakon izluivanja modifikuju ih razni enzimi.

Lipidna komponenta lipoproteina sadri etiri tipa molekula, u razliitom odnosu u razliitim klasama lipoproteina. Svi lipoproteini imaju u svom sastavu fosfolipide, holesterol, esterifikovani holesterol i triacilglicerole.

Poznavajui svojstva ovih kategorija lipida moe se pouzdano sainiti opti model lipoproteina. Fosfolipidi, zbog svojstva amfipatinosti (jedan kraj molekula je polaran, a drugi nepolaran) zajedno s proteinima ine spoljanju ovojnicu lipoproteina. Polarne glave fosfolipida su izloene vodenom mediju, a nepolarni krajevi okrenuti prema unutranjosti. Esterifikovani holesterol i triacilgliceroli su velike nepolarni molekuli i smjetene su u sredini estica. Holesterol je blago polaran, pa moe biti i na povrini i u unutranjosti estice.

Glavna uloga lipoproteina je transport lipida u organizmu. Lipoproteini se dijele prema sastavu, veliini i gustini na etiri kategorije u kojima redom opada udio masti, a raste udio proteina. To su:

1. hilomikroni 2. VLDL lipoproteini 3. LDL lipoproteini 4. HDL lipoproteini

a) Hilomikroni i lipomikroni. Hilomikroni se pojavljuju u krvi poslije apsorpcije lipida u crijevima (egzogeni lipidi), a lipomikroni su sintetizovani u jetri. Hilomikroni i lipomikroni su estice male gustine r < 0,96 g/mL, velikih dimenzija >500 nm, neodreene molekulske mase. Izgraeni su od samo 1% proteina i 99% lipida. Lipidni dio sadri 85% triglicerida, 10% fosfolipida i 5% slobodnog holesterola. Osnovna uloga hilomikrona i lipomikrona je prenoenje bilo egzogenih bilo endogenih lipida do perifernih tkiva.

b) Vrlo lagani lipoproteini VLDL (Very low density lipoprotein). Ovi lipoproteini (lipoproteini vrlo male gustine) su glavni prenosnici triglicerida od jetre do perifernih tkiva. Enzim lipoprotein lipaza hidrolizuje lipoproteine i

oslobaa vise masne kiseline iz triglicerida. Gustina r = 0,96 -1,006 g/mL, dimenzije 40 - 100 nm. Molekulska masa nije precizno odreena. Izgraeni su od 10% proteina i 90% lipida. Sami lipidi su izgraeni od 20% fosfolipida, 8% holesterola u slobodnom stanju, 15% esterifikovanog holesterola, 50% triglicerida i ostatak su

slobodne vise masne kiseline.

c) Lagani lipoproteini LDL (Low density lipoprotein). Ovi lipoproteini (lipoproteini male gustine) su glavni prenosnici holesterola od jetre do perifernih tkiva. Holesterol je vezan na fosfolipidnu frakciju. Srednja gustina im

je r = 1,035 g/mL, Mr = 3 300 000. Dimenzija 17 - 26 nm. Oni sadre 25% proteina i 75% lipida, a lipidna frakcija je izgraena od 20% fosfolipida, 15% triglicerida, 50% esterifikovanog holesterola, 12 % slobodnog kolesterola i ostatak su slobodne masne kiseline.

d) Teki lipoproteini HDL (High density lipoprotein). Teki lipoproteini (lipoproteini velike gustine) osiguravaju transport fosfolipida i manjim dijelom holesterola u krvotoku. Imaju gustinu r = 1,063 - 1,210 g/mL. Dimenzija 5

- 10 nm. Molekulska masa Mr = 100 000 - 400 000. Sadre priblino 50% proteina, 25% fosfolipida, 12% esterifikovanog holesterola, 10% triglicerida i 3% slobodnih masnih kiselina.

Hiperlipoproteinemija je naziv za bolest kod koje je u krvi poviena koncetracija lipoproteina, a prema prema klasi povienih lipoproteina razlikujemo pet tipova hiperlipoproteinemija.

Katabolizam masnih kiselina

Osnovni put za metabolizam masnih kiselina, koje nastaju kao proizvod varenja masti, je -oksidacija, koja se

odvija u mitohondrijama. Krajnji proizvod katabolizma masnih kiselina sa parnim brojem C atoma je odgovarajui broj acetil-CoA, koji se dalje razgrauju u ciklusu limunske kiseline. Dugolanane masne kiseline se oksiduju do ugljendioksida i vode skoro u svim tkivima kimenjaka, osim u mozgu.

-OKSIDACIJA MASNIH KISELINA

Masne kiseline u obliku triacilglicerola potiu iz hrane ili su uskladitene u masnom tkivu, a iz tih izvora mogu se mobilizovati hidrolitikim djelovanjem enzima lipaza.

S jedne strane, osloboeni glicerol se pretvara u D-Gliceraldehid-3-fosfat koji odlazi u glikolizu i dalje se razgrauje do piruvata.

Beta oksidacija masnih kiselina obuhvata tri stepena:

Aktivacija masnih kiselina u citosolu

Transport masnih kiselina u mitohondrije (prenos karnitina)

Beta oksidacija u mitohondrijalnom matriksu

Prije ukljuenja u proces oksidacije, masne kiseline moraju da se poveu sa transportnim proteinom, to im daje hidrosolubilnost. Meutim, poto su masne kiseline, zbog dugakog ugljovodoninog niza, nereaktivne, inertne, neophodno je da se aktiviu. To se postie prevoenjem u tioestre, visokoenergetska i reaktivna jedinjenja.

Tioalkoholna grupa potie od cisteamina (HSCH2CH2NH2) , koji je sastavna komponenta koenzima-A (CoA). Masna kiselina se prvo aktivira ATP-om, a nastali intermedijer prenosi se na CoA i pri tome formira tioestar. Aktivacija je

pokazana na primjeru palmitinske kiseline.

Acil-CoA-sintetaze su vezane za endoplazmatski retikulum, ili spoljanju membranu mitohondrija, a proces aktivacije se odvija u citoplazmi elija. Nastali acil-CoA je visokoenergetsko jedinjenje.

Mitohondrijske membrane su nepropustljive za acil-CoA, pa se ovo jedinjenje prevodi u acilkarnitin i kao takav

dospijeva u mitohondrije. U mitohondrijama se acilkarnitin ponovo prevodi u acil-CoA.

Kao to se iz formule vidi, karnitin je -hidroksi--trimetilamonijum butirat, sa osobinama bipolarnog jona. Takve

hemijske karakteristike omoguavaju karnitinu da lagano klizi izmeu lipidnih struktura membrane, omoguavajui transport acil ostataka.

U navedenom transportnom sistemu uestvuju dva enzima: karnitin-aciltransferaza I (CAT I), enzim spoljanje povrine unutranje membrane mitohondrija i karnitinaciltransferaza II (CAT II), koja acetilni ostatak prenosi na matriksni CoA. Kratkolanane masne kiseline direktno prolaze kroz unutranju membranu mitohondrija, tj. ne zavise od karnitina.

Opis Enzim Krajnji produkt

Dehidrogenacija FAD-om: Prvi korak je oksidacija masne kiseline acil-

CoA-dehidrogenazom.

Taj enzim katalizuje formiranje dvostruke veze izmeu C-2 i C-3.

acil CoA dehidrogenaza trans-2-enoil-CoA

Hidratacija: Sledei korak je hidratacija veze izmeu C-2 i C-3.

Ova reakcija je stereospecifina, i samo se L izomer formira. enoil CoA hidrataza L--hidroksiacil CoA

Oksidacija NAD+-om: Trei korak je oksidacija L--hidroksiacil CoA

posredstvom NAD+-a.

Time se konvertuje hidroksilna grupa u ketonsku grupu.

L--hidroksiacil CoA

dehidrogenaza -ketoacil CoA

Tioliza: Finalni korak je odvajanje -ketoacil CoA tiolnom grupom

drugog CoA molekula. Tiol se umee izmeu C-2 i C-3. -ketotiolaza

Acetil CoA molekul, i acil CoA

molekul koji je krai za 2C atoma

Proces se dalje ponavlja, to je u emi naznaeno brojevima 5,6,7,8 i 9, sve dok se molekul masne kiseline ne

razgradi u potpunosti do n molekula acetil-CoA. Redukovani koenzimi, nastali u toku -oksidacije, reoksidiu se u respiratornom lancu mitohondrija. Masne kiseline s neparnim brojem C-atoma daju u zadnjem koraku propionil-CoA.

Energetski bilans -oksidacije masnih kiselina

Pri -oksidaciji masnih kiselina nastaje n molekula acetil~SCoA, gde je n=polovina od broja C-atoma u molekulu masne kiseline, ako je molekul masne kiseline izgraen od parnog broja ugljenikovih atoma; ako pak molekul masne kiseline ima neparan broj ugljenikovih atoma, onda nastaje i molekul propionil ~SCoA. Tako, pri -oksidaciji palmitinske kiseline, koja sadri 16 C atoma, nastaje 8 molekula acetil~SCoA. Pri daljoj oksidaciji svakog molekula acetil-CoA, u ciklusu limunske kiseline, nastaju 3 molekula NADH, 1 molekul FADH2 i jedan molekul GTP.

Pri potpunoj -oksidaciji molekula palmitinske kiseline proces se ponovi 7 puta, pri emu nastaje 7 molekula NADH i 7 molekula FADH2. Oksidativna fosforilacija (respiratorni lanac) u mitohondrijama daje 1,5 ATP po oksidisanom FADH2 i

2,5 ATP po oksidisanom NADH.

7*NADH+ 7*FADH2+8*(3*NADH+FADH2)+GTP= 7*2.5+7*1.5+8*(3*2.5+1.5)+8=108

Ukupni zbir od 108 molekula ATP treba da se umanji za 2 ATP, koliko se utroi za aktivaciju palmitinske kiseline, pa se ukupno dobija 106 ATP.

Sinteza masnih kiselina

Sinteza masnih kiselina odvija se u jetri, masnom tkivu, mlijenoj lijezdi za vrijeme laktacije, ali i u pluima, bubrezima i mozgu. Svi potrebni enzimi za sintezu masnih kiselina, iz prekursora acetil-CoA do molekula palmitinske kiseline, nalaze

se u citosolu elije. Ukoliko postoji potreba za biosintezom masnih kiselina sa veim brojem C atoma od 16, onda se produavanje (elongacija) masnih kiselina odvija u mikrozomima i mitohondrijama.

Prekursor svih C atoma u masnoj kiselini je acetil-CoA.

Postoje tri izvora acetil-CoA:

4. Razgradnjom aminokiselina nastaje citosolni acetil-CoA. 5. Oksidacija masnih kiselina kao proizvod daje acetil-CoA. 6. Piruvat nastao glikolizom u citosolu prelazi u mitohondrije, gdje se djelovanjem piruvat dehidrogenaze

prevodi u acetil-CoA.

Za biosintezu masnih kiselina potrebno je da se, pored acetil-CoA, obezbijedi i malonil-CoA. Acetil-CoA se karboksilie u malonil-CoA, djelovanjem enzima acetil-CoA karboksilaze, uz utroak molekula ATP-a i bikarbonata (izvor bikarbonata je CO2) i prisustvo Mg

2+ jona. Koenzim enzima acetil-CoA karboksilaze je biotin, koji se vezuje za proteinski dio enzima i

predstavlja proteinski nosa karboksilne grupe. Nastajanje karboksi-biotin enzima je prolazno.

U sintezi masnih kiselina, meuprodukti su vezani na acil-nosa protein (acyl carrier protein, ACP), tanije oni su vezani za sulfhidrilni kraj fosfopanteteinske grupe. Pri razgradnji masnih kiselina ta ista jedinica uestvuje kao dio CoA dok je u sintezi vezana za serinski ostatak ACP-a.

Poslednje tri reakcije prevode acetoacetil-ACP u butiril-ACP, pa je time zavren prvi krug elongacije. U drugom krugu sinteze masne kiseline butiril-ACP se kondenzuje sa malonil-ACP, pa nastaje C6--ketoacil ACP. Reakcija je slina onoj u prvom krugu, gdje je kondenzacijom acetil-ACP sa malonil-ACP nastao C4--ketoacil ACP. Redukcija, hidracija i druga redukcija pretvaraju C6--ketoacil ACP u C6-acil ACP, jedinjenje koje je spremno za trei krug elongacije. Krugovi elongacije se nastavljaju sve dok ne nastane C16-acil ACP. To jedinjenje nije supstrat enzima za

kondenzaciju, ve se hidrolizuje na palmitat i ACP- Dugolanane i nezasiene masne kiseline sintetizuju se iz palmitata.

Ukupna stehiometrija sinteze palmitata je :

8 CH3CO-SCoA + 7 ATP+14 NADPH = CH3(CH2)14COO- + 14 NADP+ + 8 HSCoA+ 6 H2O + 7 ADP+ 7 Pi

Molekuli NADPH, kojI su neophodni za biosintezu masnih kiselina, potiu iz pentozofosfatnog puta (heksoza-monofosfatni put-direktna oksidacija glukoze -

GLUKOZA-6-FOSFAT + 2 NADP+ + H2O = RIBOZA-5-FOSFAT + 2 NADPH + 2H++ CO2), ili iz reakcije prevoenja malata u piruvat, djelovanjem jabunog enzima (malic enzyme). Redukcioni ekvivalenti (elektroni) nastali u glikolizi u obliku NADH mogu da se transformiu u NADPH kombinovanim djelovanjem malatne dehidrogenaze i jabunog enzima:

Oksalacetat + NADH + H+ malat + NAD+

Malat + NADP+ piruvat + CO2 + NADPH + H+

Povezanost metabolizma ugljenih hidrata, proteina i lipida

Osnovni zadatak metabolizma je stvaranje ATP koji se troi za pokretanje miia, aktivni transport materija i procese biosinteze u nekom organizmu.

Stvaranje energije oksidacijom hranljivih materija moe se podijeliti u tri stupnja: - Prvi stupanj se odvija u eludcu i crijevima gdje se veliki molekuli iz hrane cijepaju na manje. Proteini se

hidroliziraju u dvadeset vrsta aminokiselina, polisaharidi u jednostavne eere poput glukoze i fruktoze, a masti u glicerol i masne kiseline. U ovoj fazi ne nastaje energija.

- Drugi stupanj se odvija u elijama gdje se nastali mali molekuli dalje razgrauju do nekoliko jednostavnih jedinica koje imaju sredinju ulogu u metabolizmu. Iz veine ovih molekula (eera, masnih kiselina i nekih aminokiselina) stvara se acetilna jedinica koja se povezuje s koenzimom A. U ovoj fazi nastaje neto korisne energije u obliku ATP.

- Trei stupanj se odvija u mitohondrijama i sastoji se od ciklusa limunske kiseline (Krebsov ciklus) i oksidativne fosforilacije. To su krajnji koraci oksidacije molekula iz hranljivih materija. Acetilna jedinica se

na ovom stupnju oksiduje u CO2 i H2O. Za svaku acetilnu jedinicu koja se oksidira u ciklusu limunske

kiseline prenesu se etiri elektrona na koenzime NAD+ i FAD. Pri oksidaciji redukovanih koenzima NADH i FADH2, u procesu oksidativne fosforilacije nastaje ATP. Veina ATP stvorenog razgradnjom hranljivih materija nastaje na ovom stupnju.