Lipit
Biyoloji ve biyokimyada lipid, polar olmayan çözücülerde çözünebilen bir biyomoleküldür. Polar olmayan çözücüler tipik olarak yağ asitleri, mumlar, steroller, yağda çözünen vitaminler (A, D, E ve K vitaminleri gibi), monogliseritler, digliseritler, trigliseritler ve fosfolipitler dahil olmak üzere suda çözünmeyen (veya kolayca çözünmeyen) doğal olarak oluşan diğer hidrokarbon lipit moleküllerini çözmek için kullanılan hidrokarbonlardır. ⓘ
Lipidlerin işlevleri arasında enerji depolamak, sinyal vermek ve hücre zarlarının yapısal bileşenleri olarak hareket etmek yer alır. Lipidlerin kozmetik ve gıda endüstrilerinin yanı sıra nanoteknolojide de uygulamaları vardır. ⓘ
Bilim insanları bazen lipitleri hidrofobik veya amfifilik küçük moleküller olarak tanımlar; bazı lipitlerin amfifilik doğası, sulu bir ortamda veziküller, multilameller/unilameller lipozomlar veya membranlar gibi yapılar oluşturmalarına izin verir. Biyolojik lipidler tamamen veya kısmen iki farklı biyokimyasal alt birim veya "yapı taşı" türünden kaynaklanır: ketoasil ve izopren grupları. Bu yaklaşım kullanılarak lipidler sekiz kategoriye ayrılabilir: yağ asitleri, gliserolipidler, gliserofosfolipidler, sfingolipidler, sakkarolipidler ve poliketidler (ketoasil alt birimlerinin yoğunlaşmasından türetilir); ve sterol lipidler ve prenol lipidler (izopren alt birimlerinin yoğunlaşmasından türetilir). ⓘ
"Lipid" terimi bazen yağlarla eşanlamlı olarak kullanılsa da, yağlar trigliserid adı verilen lipidlerin bir alt grubudur. Lipitler ayrıca yağ asitleri ve türevleri (tri-, di-, monogliseritler ve fosfolipitler dahil) gibi moleküllerin yanı sıra kolesterol gibi diğer sterol içeren metabolitleri de kapsar. İnsanlar ve diğer memeliler lipitleri hem parçalamak hem de sentezlemek için çeşitli biyosentetik yollar kullansa da, bazı temel lipitler bu şekilde yapılamaz ve diyetten elde edilmelidir. ⓘ
Lipit, tüm canlıların yapısında bulunan temel organik bileşiklerden biridir. Lipitler, doymuş ve doymamış yağlar olarak ayrılır. Doymamış yağlar, oda sıcaklığında sıvı hâlde bulunan lipitler; doymuş yağlar ise oda sıcaklığında katı hâlde bulunan lipitlerdir. Biyolojik önemi olan lipitler için yağ asitleri, nötr lipitler (trigliserit), fosfolipitler ve steroitler örnek gösterilebilir. Lipitler, insan ve hayvanların temel besinleri arasında yer alır. ⓘ
Tarihçe
Lipidler, suda nispeten çözünmeyen, organik çözücülerde (alkol, eter vb.) çözünen, gerçekte veya potansiyel olarak bir yağ asidine bağlı olan ve canlı hücreler tarafından kullanılan organik maddeler olarak kabul edilebilir. ⓘ
1815 yılında Henri Braconnot lipidleri (graisses) suifs (katı gresler veya donyağı) ve huiles (sıvı yağlar) olmak üzere iki kategoride sınıflandırmıştır. 1823 yılında Michel Eugène Chevreul, yağlar, gresler, donyağı, mumlar, reçineler, balzamlar ve uçucu yağlar (veya uçucu yağlar) dahil olmak üzere daha ayrıntılı bir sınıflandırma geliştirmiştir. ⓘ
İlk sentetik trigliserit Théophile-Jules Pelouze tarafından 1844 yılında, konsantre sülfürik asit varlığında bütirik asidi gliserinle muamele ederek tribütirin ürettiğinde rapor edilmiştir. Birkaç yıl sonra, Pelouze'un öğrencilerinden Marcellin Berthelot, benzer yağ asitlerinin yüksek sıcaklıkta gaz halindeki hidrojen klorür varlığında gliserin ile reaksiyona girmesiyle tristearin ve tripalmitin sentezledi. ⓘ
1827 yılında William Prout, protein ("albuminous") ve karbonhidrat ("saccharine") ile birlikte yağı ("yağlı" besin maddeleri) insanlar ve hayvanlar için önemli bir besin maddesi olarak kabul etti. ⓘ
Bir yüzyıl boyunca kimyagerler "yağları" sadece yağ asitleri ve gliserolden (gliseridler) oluşan basit lipidler olarak gördüler, ancak daha sonra yeni formlar tanımlandı. Theodore Gobley (1847) memeli beyninde ve tavuk yumurtasında "lesitin" olarak adlandırdığı fosfolipidleri keşfetmiştir. Thudichum insan beyninde bazı fosfolipidler (cephalin), glikolipidler (cerebroside) ve sfingolipidler (sphingomyelin) keşfetmiştir. ⓘ
Lipoid, lipin, lipid ve lipid terimleri yazardan yazara değişen anlamlarda kullanılmıştır. 1912 yılında Rosenbloom ve Gies "lipoid" yerine "lipin" teriminin kullanılmasını önermişlerdir. 1920'de Bloor "lipoidler" için yeni bir sınıflandırma getirmiştir: basit lipoidler (gresler ve mumlar), bileşik lipoidler (fosfolipoidler ve glikolipoidler) ve türetilmiş lipoidler (yağ asitleri, alkoller, steroller). ⓘ
Etimolojik olarak Yunanca λίπος, lipos 'yağ' kelimesinden gelen lipid kelimesi, 1923 yılında Fransız farmakolog Gabriel Bertrand tarafından ortaya atılmıştır. Bertrand bu kavrama sadece geleneksel yağları (gliseridler) değil, aynı zamanda karmaşık bir yapıya sahip olan "lipoidleri" de dahil etmiştir. Lipid kelimesi, Société de Chimie Biologique'in uluslararası komisyonu tarafından 3 Temmuz 1923'teki genel oturumda oybirliğiyle kabul edildi. Lipid kelimesi daha sonra telaffuzundan dolayı ('lɪpɪd) lipid olarak İngilizceleştirilmiştir. Fransızca'da, Eski Yunanca -ίδης ('oğlu' veya 'soyundan gelen' anlamına gelir) kelimesinden gelen -ide eki her zaman (ɪd) olarak telaffuz edilir. ⓘ
1947 yılında T. P. Hilditch "basit lipidleri" yağlar ve mumlar (gerçek mumlar, steroller, alkoller) olarak tanımlamıştır. ⓘ
Kategoriler
Lipidler, Lipid MAPS konsorsiyumu tarafından aşağıdaki gibi sekiz kategoride sınıflandırılmıştır: ⓘ
Yağ asitleri
Yağ asitleri veya bir lipidin parçası olduklarında yağ asidi kalıntıları, yağ asidi sentezi adı verilen bir süreçte bir asetil-CoA primerinin malonil-CoA veya metilmalonil-CoA grupları ile zincir uzamasıyla sentezlenen çeşitli bir molekül grubudur. Bir karboksilik asit grubu ile sonlanan bir hidrokarbon zincirinden oluşurlar; bu düzenleme moleküle polar, hidrofilik bir uç ve suda çözünmeyen polar olmayan, hidrofobik bir uç kazandırır. Yağ asidi yapısı, biyolojik lipitlerin en temel kategorilerinden biridir ve genellikle yapısal olarak daha karmaşık lipitlerin yapı taşı olarak kullanılır. Tipik olarak dört ila 24 karbon uzunluğunda olan karbon zinciri doymuş veya doymamış olabilir ve oksijen, halojenler, azot ve sülfür içeren fonksiyonel gruplara bağlanabilir. Bir yağ asidi çift bağ içeriyorsa, molekülün konfigürasyonunu önemli ölçüde etkileyen cis veya trans geometrik izomerizm olasılığı vardır. Cis-çift bağlar yağ asidi zincirinin bükülmesine neden olur, bu da zincirde daha fazla çift bağ ile birleşen bir etkidir. Bitki tilakoid membranlarında en bol bulunan yağ-asil zincirleri olan 18 karbonlu linolenik asitteki üç çift bağ, bu membranları çevresel düşük sıcaklıklara rağmen oldukça akışkan hale getirir ve ayrıca linolenik asidin kloroplastların yüksek çözünürlüklü 13-C NMR spektrumlarında baskın keskin pikler vermesini sağlar. Bu da hücre membranlarının yapısı ve işlevinde önemli bir rol oynar. Doğal olarak oluşan yağ asitlerinin çoğu cis konfigürasyonundadır, ancak trans formu bazı doğal ve kısmen hidrojenize katı ve sıvı yağlarda mevcuttur. ⓘ
Biyolojik açıdan önemli yağ asitlerine örnek olarak prostaglandinler, lökotrienler ve tromboksanları içeren, esas olarak araşidonik asit ve eikosapentaenoik asitten türetilen eikosanoidler verilebilir. Dokosaheksaenoik asit de biyolojik sistemlerde, özellikle görme açısından önemlidir. Yağ asidi kategorisindeki diğer önemli lipid sınıfları yağ esterleri ve yağ amidleridir. Yağ esterleri, mum esterleri, yağ asidi tiyoester koenzim A türevleri, yağ asidi tiyoester ACP türevleri ve yağ asidi karnitinleri gibi önemli biyokimyasal ara maddeleri içerir. Yağ amidleri, kannabinoid nörotransmitter anandamid gibi N-açil etanolaminleri içerir. ⓘ
20 karbonlu çok sayıda çift bağ içeren yağ asitleridir. Tipik örneği araşidonik asittir. 4 alt sınıfı vardır. ⓘ
Gliserolipidler
Gliserolipidler mono-, di- ve tri-sübstitüe gliserollerden oluşur, en iyi bilineni trigliserid olarak adlandırılan gliserolün yağ asidi triesterleridir. "Triaçilgliserol" kelimesi bazen "trigliserit" ile eş anlamlı olarak kullanılır. Bu bileşiklerde, gliserolün üç hidroksil grubunun her biri, tipik olarak farklı yağ asitleri tarafından esterleştirilir. Enerji deposu olarak işlev gördükleri için, bu lipitler hayvansal dokulardaki depo yağın büyük kısmını oluşturur. Trigliseritlerin ester bağlarının hidrolizi ve yağ dokusundan gliserol ve yağ asitlerinin salınması, yağın metabolize edilmesindeki ilk adımlardır. ⓘ
Gliserolipidlerin ek alt sınıfları, gliserole bir glikozidik bağlantı yoluyla bağlanmış bir veya daha fazla şeker kalıntısının varlığı ile karakterize edilen glikozilgliserollerle temsil edilir. Bu kategorideki yapılara örnek olarak bitki membranlarında bulunan digalaktozildiasilgliseroller ve memeli sperm hücrelerinden elde edilen seminolipid verilebilir. ⓘ
Gliserofosfolipidler
Genellikle fosfolipidler olarak adlandırılan gliserofosfolipidler (sfingomiyelinler de fosfolipid olarak sınıflandırılır) doğada her yerde bulunur ve hücrelerin lipid çift tabakasının temel bileşenleridir, ayrıca metabolizma ve hücre sinyalizasyonunda rol oynarlar. Sinir dokusu (beyin dahil) nispeten yüksek miktarda gliserofosfolipid içerir ve bileşimlerindeki değişiklikler çeşitli nörolojik bozukluklarla ilişkilendirilmiştir. Gliserofosfolipidler, ökaryotlarda ve öbakterilerde gliserol omurgasının sn-3 pozisyonundaki polar baş grubunun doğasına veya arkaebakterilerde sn-1 pozisyonuna bağlı olarak farklı sınıflara ayrılabilir. ⓘ
Biyolojik membranlarda bulunan gliserofosfolipidlere örnek olarak fosfatidilkolin (PC, GPCho veya lesitin olarak da bilinir), fosfatidiletanolamin (PE veya GPEtn) ve fosfatidilserin (PS veya GPSer) verilebilir. Hücresel membranların birincil bileşeni ve hücre içi ve hücreler arası proteinler için bağlanma bölgeleri olarak hizmet etmenin yanı sıra, ökaryotik hücrelerde fosfatidilinositoller ve fosfatidik asitler gibi bazı gliserofosfolipidler ya membran kaynaklı ikinci habercilerin öncüleridir ya da kendileri membran kaynaklı ikinci habercilerdir. Tipik olarak, bu hidroksil gruplarından biri veya her ikisi uzun zincirli yağ asitleri ile açillenir, ancak alkil bağlantılı ve 1Z-alkenil bağlantılı (plazmalojen) gliserofosfolipidlerin yanı sıra arka bakterilerde dialkileter varyantları da vardır. ⓘ
Sfingolipidler
Sfingolipidler, ortak bir yapısal özelliği paylaşan, amino asit serin ve uzun zincirli bir yağ açil CoA'dan de novo olarak sentezlenen ve daha sonra seramidlere, fosfosfingolipidlere, glikosfingolipidlere ve diğer bileşiklere dönüştürülen bir sfingoid baz omurgası olan karmaşık bir bileşik ailesidir. Memelilerin başlıca sfingoid bazı genellikle sfingozin olarak adlandırılır. Seramidler (N-açil-sfingoid bazlar), amid bağlı yağ asidi içeren sfingoid baz türevlerinin önemli bir alt sınıfıdır. Yağ asitleri tipik olarak doymuş veya tekli doymamış olup zincir uzunlukları 16 ila 26 karbon atomudur. ⓘ
Memelilerin başlıca fosfosfingolipidleri sfingomiyelinler (seramid fosfokolinler) iken, böcekler esas olarak seramid fosfoetanolaminler içerir ve mantarlar fitoseramid fosfoinositoller ve mannoz içeren baş gruplara sahiptir. Glikosfingolipidler, sfingoid tabana bir glikozidik bağ ile bağlanmış bir veya daha fazla şeker kalıntısından oluşan çeşitli bir molekül ailesidir. Bunlara örnek olarak serebrosidler ve gangliosidler gibi basit ve karmaşık glikosfingolipidler verilebilir. ⓘ
Steroller
Kolesterol ve türevleri gibi steroller, gliserofosfolipidler ve sfingomyelinlerle birlikte membran lipidlerinin önemli bir bileşenidir. Sterollerin diğer örnekleri, memelilerde kolesterolün oksitlenmiş türevleri olan ve karaciğerde sentezlenen safra asitleri ve bunların konjugatlarıdır. Bitki eşdeğerleri β-sitosterol, stigmasterol ve brassicasterol gibi fitosterollerdir; son bileşik aynı zamanda alg büyümesi için bir biyobelirteç olarak kullanılır. Mantar hücre membranlarında baskın olan sterol ergosteroldür. ⓘ
Steroller, hidrojen atomlarından birinin karbon zincirinde 3. pozisyonda bir hidroksil grubu ile yer değiştirdiği steroidlerdir. Steroidlerle ortak olarak aynı kaynaşmış dört halkalı çekirdek yapısına sahiptirler. Steroidlerin hormon ve sinyal molekülü olarak farklı biyolojik rolleri vardır. On sekiz karbonlu (C18) steroidler östrojen ailesini içerirken, C19 steroidleri testosteron ve androsteron gibi androjenleri içerir. C21 alt sınıfı progestojenlerin yanı sıra glukokortikoidleri ve mineralokortikoidleri içerir. Çeşitli D vitamini formlarını içeren sekosteroidler, çekirdek yapının B halkasının bölünmesi ile karakterize edilir. ⓘ
Prenoller
Prenol lipidleri, esas olarak mevalonik asit (MVA) yolu ile üretilen beş karbon üniteli öncüler izopentenil difosfat ve dimetilalil difosfattan sentezlenir. Basit izoprenoidler (lineer alkoller, difosfatlar, vb.) C5 birimlerinin art arda eklenmesiyle oluşur ve bu terpen birimlerinin sayısına göre sınıflandırılır. 40'tan fazla karbon içeren yapılar politerpenler olarak bilinir. Karotenoidler, antioksidan ve A vitamini öncüsü olarak işlev gören önemli basit izoprenoidlerdir. Biyolojik olarak önemli bir diğer molekül sınıfı, izoprenoid kökenli olmayan bir kinonoid çekirdeğe bağlı bir izoprenoid kuyruk içeren kinonlar ve hidrokinonlar ile örneklenir. E vitamini ve K vitamini ile ubikinonlar bu sınıfın örnekleridir. Prokaryotlar, oksijene bağlı terminal izoprenoid biriminin doymamış olarak kaldığı poliprenolleri (bactoprenols olarak adlandırılır) sentezlerken, hayvansal poliprenollerde (dolichols) terminal izoprenoid indirgenmiştir. ⓘ
Sakkarolipidler
Sakkarolipidler, yağ asitlerinin bir şeker omurgasına bağlandığı ve membran çift tabakaları ile uyumlu yapılar oluşturan bileşikleri tanımlar. Sakkarolipitlerde, gliserolipitlerde ve gliserofosfolipitlerde bulunan gliserol omurgasının yerini bir monosakkarit alır. En bilinen sakkarolipidler, Gram-negatif bakterilerdeki lipopolisakkaritlerin Lipid A bileşeninin asillenmiş glukozamin öncüleridir. Tipik lipid A molekülleri, yedi kadar yağ-açil zinciri ile türevlendirilmiş glukozamin disakkaritleridir. E. coli'de büyüme için gerekli olan minimal lipopolisakkarit, iki adet 3-deoksi-D-manno-oktulosonik asit (Kdo) kalıntısı ile glikozile edilmiş bir glukozamin hekza-asil disakkariti olan Kdo2-Lipid A'dır. ⓘ
Poliketidler
Poliketidler, asetil ve propiyonil alt birimlerinin klasik enzimlerin yanı sıra yağ asidi sentazları ile mekanik özellikleri paylaşan yinelemeli ve çok modüler enzimler tarafından polimerizasyonu ile sentezlenir. Hayvan, bitki, bakteri, mantar ve deniz kaynaklarından birçok ikincil metabolit ve doğal ürün içerirler ve büyük bir yapısal çeşitliliğe sahiptirler. Birçok poliketid, omurgaları genellikle glikozilasyon, metilasyon, hidroksilasyon, oksidasyon veya diğer işlemlerle daha fazla modifiye edilen siklik moleküllerdir. Yaygın olarak kullanılan birçok anti-mikrobiyal, anti-parazitik ve anti-kanser ajan, eritromisinler, tetrasiklinler, avermektinler ve antitümör epotilonlar gibi poliketidler veya poliketid türevleridir. ⓘ
Biyolojik işlevler
Biyolojik membranların bileşeni
Ökaryotik hücreler, farklı biyolojik işlevleri yerine getiren bölümlere ayrılmış membrana bağlı organellere sahiptir. Gliserofosfolipidler, hücresel plazma membranı ve organellerin hücre içi membranları gibi biyolojik membranların ana yapısal bileşenidir; hayvan hücrelerinde plazma membranı hücre içi bileşenleri hücre dışı ortamdan fiziksel olarak ayırır. Gliserofosfolipidler, ester bağlantılarıyla iki yağ asidi türevi "kuyruğa" ve bir fosfat ester bağlantısıyla bir "baş" grubuna bağlanan bir gliserol çekirdeği içeren amfipatik moleküllerdir (hem hidrofobik hem de hidrofilik bölgeler içerir). Gliserofosfolipidler biyolojik membranların ana bileşeni olmakla birlikte, sfingomiyelin ve steroller (esas olarak hayvan hücre membranlarında kolesterol) gibi gliserid olmayan diğer lipid bileşenleri de biyolojik membranlarda bulunur. Bitkilerde ve alglerde, fosfat grubu içermeyen galaktozildiasilgliseroller ve sülfoquinovosildiasilgliserol, kloroplastların ve ilgili organellerin membranlarının önemli bileşenleridir ve yüksek bitkiler, algler ve bazı bakteriler de dahil olmak üzere fotosentetik dokularda en bol bulunan lipitlerdir. ⓘ
Bitki tilakoid membranları, tabaka oluşturmayan monogalaktozil digliserit (MGDG) ve az miktarda fosfolipitten oluşan en büyük lipit bileşenine sahiptir; bu benzersiz lipit bileşimine rağmen, kloroplast tilakoid membranlarının manyetik rezonans ve elektron mikroskobu çalışmaları ile ortaya konduğu üzere dinamik bir lipit-tabaka matrisi içerdiği gösterilmiştir. ⓘ
Biyolojik bir membran, lameller faz lipid çift tabakasının bir şeklidir. Lipid çift tabakalarının oluşumu, yukarıda açıklanan gliserofosfolipidler sulu bir ortamda olduğunda enerjik olarak tercih edilen bir süreçtir. Bu hidrofobik etki olarak bilinir. Sulu bir sistemde, lipidlerin polar başları polar, sulu ortama doğru hizalanırken, hidrofobik kuyruklar suyla temaslarını en aza indirir ve bir vezikül oluşturarak bir araya gelme eğilimindedir; lipidin konsantrasyonuna bağlı olarak, bu biyofiziksel etkileşim misellerin, lipozomların veya lipid bilayerlerin oluşumuyla sonuçlanabilir. Diğer agregasyonlar da gözlemlenir ve amfifil (lipid) davranışının polimorfizminin bir parçasını oluşturur. Faz davranışı biyofizikte bir çalışma alanıdır ve güncel akademik araştırmaların konusudur. Miseller ve çift katmanlar polar ortamda hidrofobik etki olarak bilinen bir süreçle oluşur. Lipofilik veya amfifilik bir madde polar bir ortamda çözüldüğünde, polar moleküller (yani sulu bir çözeltideki su) çözünmüş lipofilik maddenin etrafında daha düzenli hale gelir, çünkü polar moleküller amfifilin lipofilik bölgelerine hidrojen bağları oluşturamaz. Böylece sulu bir ortamda su molekülleri çözünmüş lipofilik molekülün etrafında düzenli bir "klatrat" kafesi oluşturur. ⓘ
Protosel membranlarında lipitlerin oluşumu, yaşamın kökeni olan abiyogenez modellerinde önemli bir adımı temsil eder. ⓘ
Enerji depolama
Yağ dokusunda depolanan trigliseritler, hem hayvanlarda hem de bitkilerde önemli bir enerji depolama şeklidir. Aerobik solunumda önemli bir enerji kaynağıdırlar. Yağ asitlerinin tam oksidasyonu, karbonhidrat ve proteinlerin oksidatif parçalanması için sadece 17 kJ/g (4 kcal/g) ile karşılaştırıldığında yaklaşık 38 kJ/g (9 kcal/g) açığa çıkarır. Adiposit veya yağ hücresi, hayvanlarda trigliseritlerin sürekli sentezi ve parçalanması için tasarlanmıştır ve parçalanma esas olarak hormona duyarlı lipaz enziminin aktivasyonu ile kontrol edilir. Yemek yemeden uzun mesafeler uçmak zorunda olan göçmen kuşlar, uçuşlarına yakıt sağlamak için trigliseritleri kullanırlar. ⓘ
Sinyalizasyon
Lipid sinyalizasyonunun hücre sinyalizasyonunun hayati bir parçası olduğunu gösteren kanıtlar ortaya çıkmıştır. Lipid sinyali, G proteinine bağlı veya nükleer reseptörlerin aktivasyonu yoluyla gerçekleşebilir ve birkaç farklı lipid kategorisinin üyeleri sinyal molekülleri ve hücresel haberciler olarak tanımlanmıştır. Bunlar arasında kalsiyum mobilizasyonu, hücre büyümesi ve apoptozun düzenlenmesinde rol oynayan güçlü bir haberci molekül olan seramidden türetilmiş bir sfingolipid olan sfingozin-1-fosfat; protein kinaz C'nin kalsiyum aracılı aktivasyonunda rol oynayan diaçilgliserol (DAG) ve fosfatidilinozitol fosfatlar (PIP'ler) yer almaktadır; iltihaplanma ve bağışıklıkta rol oynayan bir tür yağ asidi türevi eikosanoid olan prostaglandinler; üreme, metabolizma ve kan basıncı gibi bir dizi işlevi modüle eden östrojen, testosteron ve kortizol gibi steroid hormonlar ve karaciğer X reseptörü agonistleri olan 25-hidroksi-kolesterol gibi oksisteroller. Fosfatidilserin lipidlerinin apoptotik hücrelerin veya hücre parçalarının fagositozu için sinyalizasyonda rol oynadığı bilinmektedir. Bunu, onları sadece sitozolik tarafa yerleştiren flippazların inaktivasyonundan ve fosfolipidlerin yönünü karıştıran scramblazların aktivasyonundan sonra hücre zarının hücre dışı yüzüne maruz bırakılarak gerçekleştirirler. Bu gerçekleştikten sonra, diğer hücreler fosfatidilserinleri tanır ve onları açığa çıkaran hücreleri veya hücre parçalarını fagosite eder. ⓘ
Diğer işlevler
İzopren bazlı lipidler olan "yağda çözünen" vitaminler (A, D, E ve K), karaciğer ve yağ dokularında depolanan ve çok çeşitli işlevleri olan temel besin maddeleridir. Açil-karnitinler, yağ asitlerinin mitokondri içine ve dışına taşınmasında ve metabolizmasında rol oynar ve burada beta oksidasyonuna uğrarlar. Poliprenoller ve fosforile türevleri de önemli taşıma rolleri oynar, bu durumda oligosakkaritlerin membranlar boyunca taşınması söz konusudur. Poliprenol fosfat şekerleri ve poliprenol difosfat şekerleri ekstra sitoplazmik glikozilasyon reaksiyonlarında, hücre dışı polisakkarit biyosentezinde (örneğin bakterilerde peptidoglikan polimerizasyonu) ve ökaryotik protein N-glikozilasyonunda işlev görür. Kardiyolipinler, özellikle iç mitokondriyal membranda bol miktarda bulunan dört açil zinciri ve üç gliserol grubu içeren bir gliserofosfolipid alt sınıfıdır. Oksidatif fosforilasyon ile ilgili enzimleri aktive ettiklerine inanılmaktadır. Lipidler ayrıca steroid hormonlarının temelini oluşturur. ⓘ
Metabolizma
İnsanlar ve diğer hayvanlar için başlıca diyet lipidleri hayvansal ve bitkisel trigliseridler, steroller ve membran fosfolipidleridir. Lipid metabolizması süreci, lipid depolarını sentezler ve bozar ve bireysel dokuların karakteristik yapısal ve fonksiyonel lipidlerini üretir. ⓘ
Biyosentez
Hayvanlarda, besinsel karbonhidrat fazlalığı olduğunda, fazla karbonhidrat trigliseritlere dönüştürülür. Bu, asetil-CoA'dan yağ asitlerinin sentezini ve lipogenez adı verilen bir süreç olan trigliserit üretiminde yağ asitlerinin esterleşmesini içerir. Yağ asitleri, asetil-CoA birimlerini polimerize eden ve ardından indirgeyen yağ asidi sentazları tarafından yapılır. Yağ asitlerindeki açil zincirleri, asetil grubunu ekleyen, bir alkole indirgeyen, bir alken grubuna dehidre eden ve daha sonra tekrar bir alkan grubuna indirgeyen bir reaksiyon döngüsü ile uzatılır. Yağ asidi biyosentezi enzimleri iki gruba ayrılır, hayvanlarda ve mantarlarda tüm bu yağ asidi sentaz reaksiyonları tek bir çok işlevli protein tarafından gerçekleştirilirken, bitki plastidlerinde ve bakterilerde yoldaki her adımı ayrı enzimler gerçekleştirir. Yağ asitleri daha sonra lipoproteinlerde paketlenen ve karaciğerden salgılanan trigliseritlere dönüştürülebilir. ⓘ
Doymamış yağ asitlerinin sentezi, yağ asil zincirine bir çift bağın eklendiği bir desatürasyon reaksiyonunu içerir. Örneğin, insanlarda stearoyl-CoA desatüraz-1 tarafından stearik asidin desatürasyonu oleik asit üretir. İki kat doymamış yağ asidi linoleik asit ve üç kat doymamış α-linolenik asit memeli dokularında sentezlenemez ve bu nedenle esansiyel yağ asitleridir ve diyetle alınmalıdır. ⓘ
Trigliserit sentezi endoplazmik retikulumda, yağ açil-CoA'lardaki açil gruplarının gliserol-3-fosfat ve diaçilgliserolün hidroksil gruplarına aktarıldığı metabolik yollarla gerçekleşir. ⓘ
Karotenoidler de dahil olmak üzere terpenler ve izoprenoidler, reaktif öncüler olan izopentenil pirofosfat ve dimetilalil pirofosfattan bağışlanan izopren birimlerinin birleştirilmesi ve modifikasyonu ile yapılır. Bu öncüler farklı şekillerde yapılabilir. Hayvanlarda ve arkelerde mevalonat yolu bu bileşikleri asetil-CoA'dan üretirken, bitkilerde ve bakterilerde mevalonat olmayan yol substrat olarak piruvat ve gliseraldehit 3-fosfat kullanır. Bu aktif izopren donörlerini kullanan önemli bir reaksiyon steroid biyosentezidir. Burada, izopren birimleri skualen yapmak için bir araya getirilir ve daha sonra lanosterol yapmak için katlanır ve bir dizi halka haline getirilir. Lanosterol daha sonra kolesterol ve ergosterol gibi diğer steroidlere dönüştürülebilir. ⓘ
Bozunma
Beta oksidasyon, yağ asitlerinin mitokondride veya peroksizomlarda parçalanarak asetil-CoA üretildiği metabolik süreçtir. Çoğunlukla yağ asitleri, yağ asidi sentezi sürecinin tersine çevrilmesine benzer ancak aynı olmayan bir mekanizma ile oksitlenir. Yani, tiyoliz ile bölünen bir beta-keto asit oluşturmak için dehidrojenasyon, hidrasyon ve oksidasyon adımlarından sonra asidin karboksil ucundan iki karbonlu parçalar sırayla çıkarılır. Asetil-CoA daha sonra sitrik asit döngüsü ve elektron taşıma zinciri kullanılarak ATP, CO2 ve H2O'ya dönüştürülür. Bu nedenle sitrik asit döngüsü, glikozun az olması veya hiç olmaması durumunda yağ enerji için parçalanırken asetil-CoA'da başlayabilir. Yağ asidi palmitatın tam oksidasyonunun enerji verimi 106 ATP'dir. Doymamış ve tek zincirli yağ asitlerinin parçalanması için ek enzimatik adımlar gerekir. ⓘ
Beslenme ve sağlık
Gıdalarda bulunan yağın çoğu trigliserid, kolesterol ve fosfolipid şeklindedir. Yağda çözünen vitaminlerin (A, D, E ve K) ve karotenoidlerin emilimini kolaylaştırmak için bir miktar diyet yağı gereklidir. İnsanlar ve diğer memeliler, linoleik asit (bir omega-6 yağ asidi) ve alfa-linolenik asit (bir omega-3 yağ asidi) gibi bazı temel yağ asitlerine diyetle ihtiyaç duyarlar çünkü bunlar diyetteki basit öncülerden sentezlenemezler. Bu yağ asitlerinin her ikisi de çift bağların sayısı ve konumu bakımından farklılık gösteren 18 karbonlu çoklu doymamış yağ asitleridir. Bitkisel yağların çoğu linoleik asit bakımından zengindir (aspir, ayçiçeği ve mısır yağları). Alfa-linolenik asit bitkilerin yeşil yapraklarında ve bazı tohumlarda, fındıkta ve baklagillerde (özellikle keten, kolza tohumu, ceviz ve soya) bulunur. Balık yağları özellikle uzun zincirli omega-3 yağ asitleri eikosapentaenoik asit (EPA) ve dokosaheksaenoik asit (DHA) bakımından zengindir. Birçok çalışma, omega-3 yağ asitlerinin tüketiminin bebek gelişimi, kanser, kardiyovasküler hastalıklar ve çeşitli zihinsel hastalıklar (depresyon, dikkat eksikliği hiperaktivite bozukluğu ve bunama gibi) üzerinde olumlu sağlık yararları olduğunu göstermiştir. ⓘ
Buna karşılık, kısmen hidrojenize bitkisel yağlarda bulunanlar gibi trans yağların tüketiminin kardiyovasküler hastalıklar için bir risk faktörü olduğu artık iyi bilinmektedir. Kişiye iyi gelen yağlar, lipitlerin aşırı pişirilmesine neden olan yanlış pişirme yöntemleri nedeniyle trans yağlara dönüşebilir. ⓘ
Birkaç çalışma, toplam diyet yağ alımının obezite ve diyabet riskinin artmasıyla bağlantılı olduğunu öne sürmüştür; ancak, 49.000 kadın üzerinde yapılan sekiz yıllık bir çalışma olan Kadın Sağlığı Girişimi Diyet Değişikliği Denemesi, Hemşirelerin Sağlık Çalışması ve Sağlık Profesyonelleri Takip Çalışması da dahil olmak üzere çok sayıda büyük çalışma, böyle bir bağlantı olmadığını ortaya koymuştur. Bu çalışmaların hiçbiri yağdan alınan kalori yüzdesi ile kanser, kalp hastalığı veya kilo alma riski arasında herhangi bir bağlantı olduğunu göstermemiştir. Harvard Üniversitesi T. H. Chan Halk Sağlığı Okulu Beslenme Bölümü tarafından yürütülen bir web sitesi olan The Nutrition Source, diyetteki yağın etkisine ilişkin mevcut kanıtları şöyle özetlemektedir: "Birçoğu Harvard'da yapılan ayrıntılı araştırmalar, diyetteki toplam yağ miktarının kilo veya hastalıkla gerçekten bağlantılı olmadığını göstermektedir." ⓘ
Kimyasal yapıları ve işlevleri
Lipitler kutuplu bir yapıya sahip değildir. Bunun için suda çözünmezler ya da çok az çözünürler. Eter, kloroform, benzen, aseton gibi organik çözücülerde çözünebilirler. Organik bir bileşik olduğu için temel olarak karbon, hidrojen ve oksijenden oluşurlar. Ayrıca yapılarında çeşitli farklılıkları oluşturan fosfor ve azot elementleri de bulunabilir. İçerdikleri karbon miktarı oksijen miktarına göre daha fazla olduğundan, yağlar vücutta yakıldığı zaman karbonhidrat ve proteinlere göre daha çok enerji verir. Yağların yakılması için daha çok oksijene gereksinim vardır. Genellikle enerji ve yapı maddeleri olarak kullanılan lipitlerin canlılar için önemli çeşitlerinden biri trigliseritlerdir. ⓘ
Esterleşme (yağ oluşumu) sırasında, gliserol molekülü ile lipit asitlerinin arasından birer molekül su açığa çıkar. Bu tepkime sırasında gliserole üç ayrı çeşit lipit asidi bağlanabileceği gibi, aynı çeşit lipit asitler de bağlanabilir. ⓘ
Lipitlerin canlı vücudunda çeşitli görevleri vardır. Lipit çeşitlerinden olan fosfolipitler, hücre zarının önemli bir bileşenini oluşturur. Lipitler glikozla birleşerek glikolipitleri, proteinlerle birleşerek lipoproteinleri oluşturur. ⓘ
Lipitlerin hücrede yanması ile çok miktarda metabolik su açığa çıkar. Kış uykusuna yatan, uzun yolları kullanan hayvanların vücudunda depo ettikleri yağın yakılması sonucu enerji sağlanırken, açığa çıkan metabolik su da ihtiyaç duyulduğunda kullanılır. ⓘ
Çeşitleri
Yağ asitleri
Prostaglandinler
Hormonlara benzerler ancak kanla taşınmazlar ve lokal etki gösterirler. Ayrıca dolaşıma katıldıklarında yapıları bozulur ve işlevlerini kaybederler. ⓘ
Tromboksanlar
Pıhtılaşmada etkin rol oynarlar. ⓘ
Lökotrienler
Lökotrienler, immün tepkisini güçlü bir şekilde aktive eden kimyasal aracı maddelerdir. Bu moleküller araşidonik asidin parçalanmasından oluşur ve çeşitli enflamatuvar kimyasallar için bir öncü görevi gören hücre zarlarının bir yağ asidi bileşenidir. ⓘ
Fosfolipitler
Lipitlerin trigiliseritlerden sonraki en önemli grubudur. Fosforik asidin (H3PO4) diesteridirler. Bunlara fosfatitler de denebilir. Hücre zarının yapısı oluşurken fosfolipitlerin yağ asidi olan kısmı birbirine dönük ve içtendir. Bir fosfolipit molekülü, hidrofobik (suyu sevmeyen) kuyruk ve hidrofilik (suyu seven) baş kısmından meydana gelir. Sadece organik çözücülerle çözünürler. Büyüme, gelişme, onarım, yenileme üreme gibi yaşamsal olayların gerçekleşmesinde rol oynarlar. ⓘ
Mumlar
Yüksek moleküllü lipit asitlerinin, yüksek moleküllü doymuş monoalkoller ile yaptıkları esterlerdir. Yapılarında yağ asidi olarak serotin asit (CH3-(CH2)24-COOH) ve alkol olarak 16 karbonlu setil, 18 karbonlu oktandesil veya 20 karbonlu seril alkol bulunur. Mumlar ikiye ayrılır. ⓘ
- Gerçek mumlar: 16-20 karbonlu yağ asitleri ile 16-18 karbonlu düz zincirli yüksek alkollerin esterleridir.
- Diğer mumlar: Aromatik (halkalı) alkollerin lipit asitleri ile oluşturdukları esterlerdir. Kolesterol, A ve D vitaminleri esterleri bu gruba girer. ⓘ
Mumlar suda çözünmez, organik çözücülerde çözünür. Lipitler gibi kolay hidrolize olmaz ve sabunlaşmaz. Lipaz enzimleri mumları çok yavaş hidrolize edebildiğinden mumların besinsel değeri fazla değildir. Mumlar biyolojik yönden önemlidir. Bitki ve hayvan vücutlarını örten mum tabakaları su kaybını önler. Mumlar meyvelerin kurutulması sırasında suyun buharlaşmasını engelleyip kurumayı güçleştirdikleri için kırmızı erik gibi üzerinde mum tabakası bulunan meyveler kurutma öncesi NaOH, KOH, Na2CO3 gibi alkali çözeltilere batırılır. Alkali uygulaması kurumayı engelleyen mum tabakasını inceltir veya ortadan kaldırarak kuruma hızını artırır. Mumlar endüstride merhem ve kozmetik üretiminde kullanılır. ⓘ
Bozunması
Yağlar ısı, ışık, su, hava ve bazı metaller gibi dış etkenler ve bakteri, maya ve küf mantarları gibi mikroorganizmaların etkisine karşı çok duyarlıdır. Bekletilmeleri sırasında bu etkiler altında yağlar yağ bozulması veya acılaşma denilen, kimyasal olarak çok yönlü dönüşmelere uğrar. Bunun sonucu tat ve koku değişmesi olur ve yağ yenilmez duruma gelir. Bu olay yağların hidroliz ve atmosfer oksijeniyle yükseltgenmesi sonucu değişik maddelerin meydana gelmesinden ileri gelir. Bu maddeler serbest yağ asitleri, ketonlar ve aldehitlerdir. Bozulduğu zaman tatları acılaşır ve yenilemez. ⓘ
İnsanlar için önemi
Yağlar hücrede yapı ve enerji maddesi olarak kullanılır. Enerji kaynağı olarak önce karbonhidratlar ikinci derecede yağlar kullanılır. Yağlar fazla alındığında kolayca yağ dokusu içinde depolanır. Deri altında ve iç organların çevresinde depo yağlar, canlıyı soğuktan, darbelerden korur. Yağların diğer bir önemli görevi de hücre zarını oluşturmalarıdır. İnsan vücudunun çeşitli yerlerindeki hücre zarlarında %25 ile %75 arasında bulunabilirler. Hücre zarına akıcılık ve esneklik kazandırırlar. Hidrofobik ve anyonik karakterleri sayesinde bazı iyon ve polar maddelerin de geçişine engel olurlar. Bazı yağların bileşiminde vücut tarafından yapılamayan büyüme, gelişme ve derinin sağlığı için gerekli olan yağ asidi bulunur. ⓘ
Vücutta fazla alınan karbonhidrat ve proteinler yağa dönüştürülerek depolanır. Aşırı yağlı ya da yağa dönüştürülebilen besinlerde beslenme, damarlarda tıkanmalara yol açabilir; bunun sonucunda da kalp hastalıkları ve dolaşım bozuklukları ortaya çıkabilir. Ayrıca, şişmanlığa neden olur. ⓘ
Yağların vücut çalışmasındaki görevleri
- Enerji sağlar. (Karbonhidratlardan sonra ikinci sırada enerji kaynağıdır. Karbonhidratların yetersiz kaldığı durumda yağlar enerji sağlamaktadır.)
- Yağda çözünen A, D, E, K vitaminlerinin taşıyıcısı ve kaynağıdır.
- Büyüme ve normal metabolik olaylar, gerekli yağ asitlerinin alınmasını sağlar.
- Doyma duyusunun oluşmasına yardımcı olur.
- Organların çevresini sararak desteklik yapar ve dış etkenlere karşı korur.
- Vücuttan ısı kaybını önler.
- Hücrenin yapı maddelerindendir.
- Vücutta sentezlenemeyen esansiyel yağ asitleri yağlarla alınır.
- Lipitlerin gebelik, laktasyon (emzirme dönemi), dış sert koşullara dayanıklılık ve protein metabolizması üzerine etkileri vardır.
- Vücut derisinin esnekliğinin korumasında etkilidir.
- Sinir sistemine olumlu etki yapar, sindirim metabolizmasının düzenli yürümesini sağlar.
- Vücut direncinin kuvvetli tutulmasını sağlar.
- Glikolipitler , lipoprotein , steroitler vitamin ve hormon olarak görev yaparlar.
- Fosfolipitler hücre zarının önemli bir bileşenini oluşturur. ⓘ