18.3 – Lipider

Lipider er en familie af biomolekyler som har den fælles egenskab, at de er opløselige i organiske opløsningsmidler, men ikke særligt opløselige i vand. Ordet lipid, kommer af det græske ord lipos, der betyder ”fedt” eller ”spæk”. Indenfor lipidfamilien, findes der specielle strukturer, der adskiller de forskellige typer af lipider. Lipider der indeholder fedtsyrer, inkluderer vokse og triacylglyceroler, almindelig kendt som fedtstoffer og olier, der er estere af glycerol og fedtsyrer. Lipider der er steroider, indeholder ikke fedtsyrer, men er karakteriseret af steroidkernen, bestående af fire sammenbundne carbonringe.

Fedtsyrer

En fedtsyre, indeholder en lang ikke-forgrenet carbonkæde, med en carboxylsyregruppe i den ene ende. Det er den lange carbonkæde, der gør fedtsyrer uopløselige i vand. Et eksempel er laurinsyre, en fedtsyre med 12 carbonatomer, som findes i kokosolie, hvis struktur kan gengives på flere måder:

Mættede fedtsyrer, så som laurinsyre, indeholder kun enkeltbindinger mellem carbonatomerne. Enkeltumættede fedtsyrer har en dobbeltbinding i carbonkæden, og flerumættede fedtsyrer har to eller flere dobbeltbindinger. Tabel 18.2 viser nogle typiske fedtsyrer i lipider.

Forbindelser med dobbeltbindinger, kan tegnes som to strukturer, kendt som cis og trans isomerer. I buten, som har en dobbeltbinding, har cis-isomeren carbongrupperne på samme side af dobbeltbindingen, mens trans-isomeren har carbongrupperne modsat hinanden.

Vi kan tegne den umættede fedtsyre, oliesyre, som cis og trans isomerer, ved at bruge dens skeletstrukturformel. Cis-strukturen er den mest fremtrædende isomer fundet i naturligt forekommende umættede fedtsyrer. I cis-oliesyre isomeren, har carbonkæden et ”knæk” ved dobbeltbindingen. Modsat, har trans-oliesyre en traditionel lineær sammensætning af carbonatomerne. Mættede fedtsyrer passer tæt sammen med hinanden, i et regelmæssigt mønster, og der opstår stærk tiltrækning mellem carbonkæderne. Umættede fedtsyrer har imidlertid uregelmæssige former, der resulterer i færre interaktioner mellem carbonkæderne. Derfor har mættede fedtsyrer høje smeltepunkter, fordi der kræves mere energi, for at adskille fedtsyremolekylerne (se tabel 18.1).

Konceptforståelse 18.2

Fedtsyrer Anvend tabel 18.1, for at angive følgende: a. Den mættede fedtsyre med 18 carbonatomer. b. Den enkeltumættede fedtsyre der findes i oliven. c. En fedtsyre med 18 carbonatomer og tre dobbeltbindinger. Svar a. Stearinsyre, er den mættede fedtsyre med 18 carbonatomer. b. Oliesyre er en enkeltumættet fedtsyre (en dobbeltbinding), der findes i oliven. c. Linolensyre, er en fedtsyre med 18 carbonatomer og tre dobbeltbindinger.

Opgaveeksempel 18.4

Strukturer og egenskaber for fedtsyrer Kig på den kompakte strukturformel for oliesyre: a. Hvorfor er denne forbindelse en syre? b. Hvor mange carbonatomer er der i oliesyre? c. Er fedtsyren mættet, enkeltumættet, eller flerumættet? d. Er der opløselig i vand? Løsning a. Oliesyre indeholder en carboxylsyregruppe. b. Oliesyre indeholder 18 carbonatomer. c. Oliesyre er en enkeltumættet fedtsyre. d. Nej; dens lange carbonhydridkæde gør den uopløselig i vand.

Vokse

Vokse findes i mange planter og dyr. En voks er en ester af en langkædet fedtsyre og en langkædet alkohol. Formlerne for nogle af de almindelige vokse, er vist i tabel 18.2. Bivoks, som fås fra honningtavler, og carnaubavoks fra palmetræer, bruges til at give møbler, biler, og gulve en beskyttende belægning. Jojobavoks bruges i fremstillingen af lys og i kosmetik, så som læbestift. Lanolin, en blanding af vokse udvundet af uld, bruges i ansigts- og håndcremer for at hjælpe med tilbageholdelse af vand, der blødgør huden.

Fedtstoffer og olier

I kroppen, oplagres fedtsyrer som fedtstoffer og olier, kendt som triacylglyceroler. Disse forbindelser, også kaldet triglycerider, er triestere af glycerol (en trihydroxylalkohol) og fedtsyrer. I en triacylglycerol, danner tre hydroxylgrupper på glycerol, esterbindinger med carboxylgrupperne på tre fedtsyrer. For eksempel danner glycerol og tre molekyler af stearinsyre, glyceryltristerat (tristearin).

Triacylglyceroler er den vigtigste form for energioplagring hos dyr. Dyr der sover vintersøvn, spiser store mængder planter, frø, og nødder, som indeholder store mængder fedtstoffer og olier. Før vintersøvnen, øger disse dyre, for eksempel isbjørnen, deres vægt med så meget som 14 kg per uge. Efterhånden som temperaturen falder, begynder dyret sin vintersøvn. Kropstemperaturen falder drastisk, og der sker en dramatisk reduktion af celleaktiviteten, respirationen, og hjerterytmen. Dyr der lever i ekstremt kolde klimaer, sover vintersøvn i 4-7 måneder. Under vintersøvnen, er det oplagrede fedt, den eneste kilde til energi.

Opgaveeksempel 18.5

Tegning af strukturer for en triacylglycerol Tegn den kompakte strukturformel for glyceryltrioleat (triolein), en triacylglycerol der består af oliesyre. Løsning

Smeltepunkter for fedtstoffer og olier

Mængden af mættede, enkeltumættede, og flerumættede fedtsyrer i nogle almindelige fedtstoffer og olier, kan ses i figur 18.7. Mættede fedtsyrer har højere smeltepunkter, end umættede fedtsyrer, fordi de kan pakkes tættere. Animalsk fedtstof indeholder flere mættede fedtsyrer end vegetabilske olier. Derfor er smeltepunkterne på animalske fedtstoffer højere, end smeltepunkterne for vegetabilske olier.

Triacylglycerolers reaktioner

Dobbeltbindingerne i umættede fedtsyrer, vil reagere med hydrogen, for at danne en mættet fedtsyre. Fort eksempel hvis der tilføres hydrogen til glyceryltrioleat under anvendelse af en nikkelkatalysator, dannes den mættede fedtsyre glyceryltristerat (tristerat).

Forsæbning sker, når fedtstoffet først opvarmes sammen med en stærk base, så som natriumhydroxid, hvilket danner glycerol og natriumsaltet for fedtsyren, som er sæber. Når NaOH anvendes, dannes der en fast sæbe, som han gives den ønskede form; KOH danner blødere, flydende sæbe. Olier som er flerumættede danner blødere sæber. Navne som ”kokossæbe”, eller ”avocadoshampoo”, fortæller dig noget om oprindelsen af den olie der er anvendt i forsæbningsreaktionen.

Steroider: Kolesterol og steroide hormoner

Steroider er forbindelser, som indeholder steroidkernen, som består af fire carbonringe der er bundet sammen. Selvom de er lipider, indeholder steroider ikke fedtsyrer.

Ved at binde andre atomer, eller grupper af atomer, til steroidkernen, kan der dannes et bredt spektrum af steroide forbindelser. Kolesterol, som er en af de vigtigste og mest rigelige steroider i kroppen, er en sterol fordi den indeholder et oxygen som en hydroxylgruppe (—OH). Som mange andre steroider, har kolesterol methylgrupper, en dobbeltbinding, og en carbonsidekæde. I andre steroider, er hydroxylgruppen blevet erstattet af en carbonylgruppe (C=O). Kolesterol optages ved at spise kød, mælk, og æg, og det syntetiseres af leveren fra fedtstoffer, kulhydrater, og proteiner. Der findes ikke kolesterol i vegetabilske olieprodukter. For høje niveauer af kolesterol, bliver også forbundet med opbygningen af lipidaflejringer (belægninger), som forsnævrer kranspulsårerne (se figur 18.8).

18.4 – Proteiner →