Cấu tạo của lipid dự trữ và lipid chức năng

MỤC LỤC LIPID DỰ TRỮ TRIAXILGLYXEROL SÁP STERIT LIPID CHỨC NĂNG PHOSPHOLIPID LIPOPROTEIN GLYCOLIPIT LIPID DỰ TRỮ Triaxilglyxerol Chức năng, các dạng tồn tại trong tự nhiên: Triaxilglyxerol (còn gọi là mỡ trung tính hoặc triglyxerit) là chất béo dụ trữ quan trọng ở động vật (mỡ) & thực vật (dầu). Dầu thực vật có nhiều trong quả & hạt các loại cây có dầu như: lạc, dừa, thầu dầu, vừng, quả mỡ v.v. Hàm lượng dầu (tính theo phần trăm khối lượng khô không khí) của nhân hạt thầu dầu vào khoảng 65-70% ;hạt vừng 48-63% ;lạc 40-60% ;cùi dừa già 42% & của hạt đậu tương 18%. Hàm lượng dầu thay đổi tuỳ theo giống, chế độ phân bón, giai đoạn sinh trưởng, phát triển v.v. Ở động vật, mỡ thường tập trung trong các mô mỡ. Thành phần của mô mỡ động vật gồm 70-97% là mỡ,chỉ có 0,5-7,25 protein, 2-21% nước, các chất khác chỉ chiếm một tỷ lệ rất thấp. tỷ lệ này có thể thay đổi tuỳ giống,tuổi, mức độ béo, vị trí tích lũy mỡ. Thông thường mỡ được tích lũy ở các tế bào dưới da, gần thận, trong hốc bụng, xung quanh ruột non v.v. Ngòai ra trong tuỷ sống não, hàm lượng chất béo cũng khá cao, có thể đạt từ 14 đến hơn 20% khối lượng tươi. Các chất béo dự trữ có vai trò quan trọng đối với cơ thể. Nó là nguồn dự trữ năng luợng của cơ thể. Oxy hóa hoàn toàn 1g mỡ giải phóng 9,3kcal gấp hơn 2 lần nhận được khi oxy hoá 1g protein hay glucose. Cấu tạo Triaxilglyxerol là các este không tích điện của glyxerol, có công thức cấu tạo chung như sau: R1,R2,R3 là mạch cacbon của các axit béo tương ứng. Các axit béo này có thể giống hoặc khác nhau. Trong tự nhiên thường gặp các loại triglyxerit hỗn hợp (có chứa 3 loại axit béo khác nhau trong phân tử) Khi thuỷ phân mỡ trung tính thường nhận được các axit béo có số nguyên tử cacbon chẵn (từ 14-22 cacbon), thường gặp nhất là các axit béo có 16 hoặc 18 cacbon. Các axit béo này có thể là no hoặc không no. Mạch cacbon của axit béo no thường có dạng chữ chi kéo dài ;còn các axit béo không no, dạng cis, mạch cacbon bị uốn cong 30o & dạng trans lại có chuỗi mạch cacbon không khác mấy so với axit béo no. Trong tự nhiên các axit béo không no thường gặp ở dạng cis. Có giả thiết cho rằng sự uốn cong mạch cacbon của các axit béo không no dạng cis có ý nghĩa quan trọng đối với màng sinh học Dạng CIS Dạng TRANS Tên hệ thống của axit béo xuất phát từ tên hydrocacbon gốc của chúng thêm đuôi OIC. Ví dụ: axit béo no có 18C gọi là axit octadecanoic. Nếu axit béo 18C có 1 nối đôi thì gọi là octadexenoic ;hai nối đôi sẽ gọi là octadecadienoic ;có ba nối đôi là octadecatrienoic Kí hiệu số lượng nối đôi trong phân tử của các axit béo trên theo thứ tự là 18:0 (không có nối đôi); 18:1 (một nối đôi) & 18:3 Đánh số thứ tự các nguyên tử cacbon trong phân tử axit béo bắt đầu từ nhóm cacboxyl (số 1). Tristearin & tripalmitin nóng chảy ở nhiệt độ gần 80oC, trong khi triolein vẫn ở trạng thái lỏng ngay cả ở nhiệt độ 0oC. Nhiều dầu thực vật thường ở thể lỏng vì hàm lượng axit béo không no trong thành phần của chúng khá cao. Hàm lượng axit oleic & axit linoleic trong thành phần dầu hướng dương đạt đến 85% nên dầu này có nhiệt độ nóng chảy -21oC. Ngược lại, dầu cacao chứa 35% axit palmitic & 40% axit stearic, có nhiệt độ nóng chảy khoảng 30-34oC. Mỡ động vật thường có hàm lượng axit béo no cao nên trong điều kiện thường nó ở thể rắn Sáp Chức năng & dạng tồn tại trong tự nhiên Sáp cũng thuộc lipid đơn giản, ở trạng thái rắn trong điều kiện nhiệt độ bình thường. Sáp tạo thành lớp mỏng bao phủ trên bề mặt lá, thân quả của nhiều cây. Nhiều tác giả cho rằng sáp được tạo thành trong tế bào biểu bì, sao đó được đưa qua các ống dẫn nhỏ ra khỏi tế bào ở lại trên bề mặt của mô & kết tinh thành que hay hình bản nhỏ. Lớp sáp trên bề mặt lá Caripha cariphera ở Nam Mỹ có màu vàng, rất rắn & nóng chảy ở 83-90oC ; do đó có thể dùng làm nến. Sáp có tác dụng bảo vệ giữ cho lá quả khỏi bị thấm nước, không bị khô & ngăn ngừa vi sinh vật xâm nhập vào. Khi lớp sáp trên bề mặt quả bị xâm phạm, quả dễ bị hỏng trong quá trình bảo quản. Sáp cũng có ở động vật, ví dụ như sáp ong, sáp ở lông cừu (lanolin). Sáp ong bảo vệ cho ấu trùng ong phát triển bình thường & bảo vệ cho mật ong khỏi bị hư hỏng. Lanolin giữ cho lông cừu khỏi bị thấm ướt. Lanolin cũng được dùng nhiều trong y học, trong công nghệ mỹ phẩm. Cấu tạo hóa học của sáp Sáp là các este được tạo thành từ các ancol bậc một mạch thẳng, phân tử lớn, với các axit bậc cao. Sáp có công thức cấu tạo chung như sau: Trong đó: R là gốc ancol thường có số nguyên tử cacbon chẵn. Các ancol đã được biết là: Ancol xetilic : CH3(CH2)14CH2OH (16 cacbon) Ancol xerilic (hexacozanol): CH3(CH2)24CH2OH (26 cacbon) Ancol motanilic (octacozanol): CH3(CH2)26CH2OH (28 cacbon) Ancol minixilic (tricontanol): CH3(CH2)28CH2OH (30 cacbon) R1 là gốc axit béo. Trong thành phần của sáp cũng tìm thấy các axit béo thường gặp trong mỡ như axit palmitic, axit stearic, axit oleic v.v. Ngoài ra còn có một số axit béo khác đặc trưng của sáp có khối luợng phân tử lớn hơn nhiều như: Axit xerotic (26 cacbon): CH3(CH2)24COOH Axit montanic (28 cacbon): CH3(CH2)26COOH Axit melisxic (30 cacbon): CH3(CH2)28COOH Ví dụ: thành phần chủ yếu của sáp ong là este tricontanol và axit palmitic, có công thức như sau: Trong thành phần của sáp ngoài các este của ancol với axit béo phân tử lớn, còn có các hydrocacbon, axit béo tự do, ancol phân tử lớn tự do Sáp cũng được tìm thấy trong than đá, than bùn, gọi là sáp khoáng. Sáp khoáng có chứa axit montanic và các este của nó. * Tính chất của sáp So với mỡ trung tính, tất cả các loại sáp đều bền dưới tác dụng của ánh sáng, nhiệt, các chất oxy hóa và các yếu tố khác. Ngoài ra, sáp bị thuỷ phân, do đó có thể bảo quản sáp trong thời gian dài. Sterit Sterol phổ biến ở động vật, thực vật, nấm men & một số loài tảo. Ở động vật bậc cao, cholesterol được tổng hợp chủ yếu ở gan. Cholesterol cũng có nhiều trong mô thần kinh, máu, tinh trùng, trong lớp mỡ dưới da…Ở thực vật, cholesterol có nhiều trong phấn hoa, trong hạt, đặc biệt ở các cây có dầu. Vai trò sinh học của cholesterol quan trọng ở chỗ chúng có thể chuyển hoá thành các chất điều hoà sinh học khác (hormon sinh học, hormon coocticoit, vitamin,…) và tham gia tạo màng tế bào. C ấu tạo hóa học Sterit là este của ancol vòng và axit béo phân tử lớn. Các axit béo thường gặp trong thành phần sterit là axit palmitic, axit stearic, axit oleic. Alcol vòng của sterit là sterol. Sterol là dẫn xuất của xicclopentanoperhydrophenantren. Đại diện quan trọng của sterol là cholesterol Cholesterol Sinh tổng hợp trong cơ thể từ squarlen Tế bào, mô, não, sữa,… của động vật có vú, dạng tự do hay este hoá với axit béo no hay không no. Dầu thực vật có ít cholesterol hơn so với mỡ động vật. Thành phần cholesterol trong vài nguyên liệu động vật Nguyên liệu Tổng lượng colesterol (mg/100g) Óc bò Lòng đỏ trứng Cật heo Gan heo Bơ Thịt heo nạc Thịt bò nạc Cá (bơn) 2000 1010 410 340 240 70 60 50 Cholesterol có thể tự oxy hoá hay bị oxy hoá bởi tác dụng của ánh sáng & tạo một loạt các sản phẩm khác nhau, tên chung là oxycholesterol. Trong tự nhiên Oxycholesterol chiếm một lượng rất nhỏ trong vài loại thực phẩm Vai trò sinh học: Tại mật, cholesterol bị oxy hoá thành axit colic (axit mật) tạo nhũ tương hấp thụ lipid ở ruột Trẻ em : bổ sung vì chưa đủ Trưởng thành : dư cholesterol sẽ tích luỹ trong máu, gây xơ vữa mạch máu, huyết áp cao, tim mạch Các axit mật (axit colic) tại mật hay ruột thường kết hợp với glyxin (glycocholic) & với taurin (taurocholic) c ó tính chất hoạt động bề mặt, giữ vai trò chất tạo nhũ, tăng cường hấp thu triaxilglyxerit trong ruột Cholesterol & các dẫn xuất của nó gây ra mùi vị lạ khó chịu 17-b-Estradiol Testosterone Progesterone Cortisol Aldosterone Cholic acid II- LIPIT CHỨC NĂNG 1. Phospholipid Có nhiều trong tim, gan động vật, trong trứng gia cầm, trong các hạt thực vật. Phospholipid là một nhóm lớn trong lipid, bao gồm nhiều chất khác nhau. Đó là este của rượu đa chức với acid béo bậc cao và có thêm thành phần khác là acid phospholipid và các bazơ chứa nitrogen. Sơ đồ cấu tạo Rượu đa nguyên tử Axit phosphoric bazơ Các axit béo cao (1-2 gốc) Dấu là liên kết theo kiểu este Từ sơ đồ cấu tạo trên ta thấy trong phân bố của phospholipid có những vùng có khả năng tương tác khác nhau với các phân tử dung môi. + Gốc hydrocacbon của các axid béo cao tạo thành vùng kỵ nước + Gốc của acid phospholipid và bazơ nitơ tạo thành vùng ưa nước vì có khả năng ion hóa Nhờ đặc tính đó mà phospholipid tham gia trong việc đảm bảo tính thấm một chiều của các màng cấu trúc tế bào. Trong thành phần của phospholipid khác nhau người ta tìm được ba trong số các rượu đa nguyên tử: glixerin, mozit, sphingozin OH OH OH OH OH OH H H H H H H 0. OH NH3 CH2OH-CH-OH-CH2OH CH3-(CH2)12-CH = CH-CH Glixerin Sphigozin Trong các phân tử của phospholipid thường có acid palmitic, acid stearic, acid linoleic, cũng như acid lignoxeric, acid nervonic… Các bazơ nitơ của phospholipid rất khác nhau, thường gặp nhất là dẫn xuất của etanolamin đó là colin và serin. HO-CH2-CH2-NH 2 Etanolamin Serin colin Do trong thành phần của phospholipid người ta tìm thấy được ba rượu đa nguyên tử: glicerin, inozit, sphingozin. Vì vậy phospholipid được chia làm 3 nhóm: glicerophospholipid, inozit phospholipid và sphingophospholipid. Glicerophospholipid là những este của glicerin và acid béo cao và với acid phosphoric có đính bazơ nitơ. Glicerophospholipid thường được gọi là phosphotidat vì chúng có thể xem như là dẫn xuất của acid phosphatidic. axit phosphatidic Công thức tổng quát của glicerophospholipid R1, R2 là các gốc hidrocacbon của acid béo cao X là bazơ nitơ. Nhóm này có 3 đại diện, khác nhau bởi thành phần gốc bazơ chứa nitrogen. + Serine phospholipid: gốc bazơ là serine. + Colamine phospholipid (còn được gọi là cephalin): gốc là colamine + Choline phospholipid (còn gọi là leathine): gốc bazơ là choline Serine phosphatid Cephaline Lecithine Vì có cấu tạo bất đối (nguyên tử cacbon thứ hai của gốc glicerine luôn luôn là bất đối) cho nên có tính hoạt quang và tạo thành các đồng phân lập thể tương ứng. Dưới tác dụng của enzym tương ứng lơxitinaz (của nọc rắn), liên kết ester ở C-2 bị thủy phân tạo thành lizolơxitin có tác dụng hoạt huyết mạnh: CH 2 OCOR 1 HOCH CH 2 O P OH O O colin Lizoloxitin Lơxitinaz cũng gọi là phospholipaz A. Các liên kết khác trong phân tử phosphatit cũng có thể bị thủy phân dưới tác dụng của các phospholipaz tương ứng khác . (a)phospholipaz A; (b) phospolipaz B, enzym này cũng có thể cắt đứt cả 2 liên kết este ở C-1 và C-2 tạo thành glicerol-3-phosphoricolin; (c) phospholipaz C, thủy phân liên kết este giữa C-3 với gốc phosphat; (d) phospholipaz D, thủy phân liên kết giữa gốc phosphoric và gốc B, tạo thành acid phosphatiđic (phosphatiđat). Lơxitin hòa tan tốt trong ete, etanol, benzen, clorofooc… nhưng không tan trong acetol. Có thể dựa vào tính chất này để tách lơxitin từ lòng đỏ trứng gia cầm. Lơxitin là những tinh thể màu trắng, dễ hút nước, ngoài không khí dễ bị sẫm màu do bị oxi hóa. Phosphatiđilcolin (lơxitin hoặc colinphosphatit) phổ biến rộng rãi trong cơ thể người và động vật (hồng cầu, tinh trùng, não, lòng đỏ trứng, gan, tim…), thực vật (đậu tương, hạt hướng dương, hạt hòa thảo nảy mầm).Lơxitin tham gia trong thành phần các màng sinh học. Phân tử lơxitin có tính phân cực: đầu có gốc colin có tính chất ưa nước và phần có các gốc acid béo có tính chất kị nước. Do đó chúng được sắp xếp định hướng rõ rệt ở ranh giới 2 pha, tham gia trong việc đảm bảo tính thấm của màng sinh học. Bản chất của gốc B Glixerophotpholipit Colin Photphatidilcolin –(lơxitin) Etanolamin Photphatidil – etanolamin ( trong lòng đỏ trứng, mô động vật) Xerin Photphatidilxerin (có nhiều trong não) Inozitol Photphatidilinozitol (trong gan, não) Sphingophospholipid Chất này được cấu tạo từ các thành phần sau: Aminoalcol không no có 18 cacbon là sphingozin Acid béo phân tử lớn như acid stearic, acid lignoxerinic Acid phosphoric Colin Đại diện của nhóm này là sphingomielin, có công thức cấu tạo như sau: Acid béo trong phân tử sphingomielin là acid lignoxerinic. Các sphingomielin có nhiều trong chất trắng của não, mô thần kinh, ngoài ra cũng có trong gan, thận, phổi. Hàm lượng sphingomielin ở động vật có xương sống bậc cao (10-12%) lớn hơn ở động vật có xương sống bậc thấp (1-4%). Ở động vật không xương sống hầu như không có chất này. 2. Lipoprotein Vì đặc tính kị nước,không tan trong nước,các lipid máu được vận chuyển bằng cách kết hợp với các protein tạo thành lipoprotein (LP) huyết tương .Các protein kết hợp vận chuyển các lipid ở dạng LP là các apoprotein(hay còn gọi la apolipoprotein,”apo” nghĩa là bên cạnh,trên) Ở bề mặt của các phân tử LP,các apoprotein ổn định cấu trúc của các LP,giúp cho LP phân tán,vận chuyển được trong máu.Ngoài ra apoprotein còn có vai trò là chất nhận diện các thụ thể màng tế baò và có chức năng điều hoà hoạt tính các enzim tham gia chuyển hoá của các LP, và protein chuyển vận, apoprotein dễ dàng trao dổi phần lipit giữa các LP. Có nhiều loại apoprotein, (tóm tắt ở bảng) Lipoprotein là các đại phân tử phức hợp hình cầu có kích thước nhỏ hơn hồng cầu, chỉ thấy được qua kính hiển vi điện tử, chức năng vận chuyển các lipit huyết tương kị nước, Về cấu tạo LP có hai lớp: lớp lõi ở trung tâm và lớp áo bề mặt.Lớp lõi gồm các lipit kị nước ( TG và CE), lớp áo bề mặt là các protein và các lipit phân cực(C và PL), photpholipit là phần lipit phân cực nhất chủ yếu nằm giữa phần lipit phân cực và protein, giữ vai trò như chất xi măng giữa hai chất này. Dựa vào thành phần các loại lipit và các apoprotein, có nhiều loại lipoprotein Các phân tử LP có kích thước lớn nhất chính là các hạt chylomicron( 750-1000nm).Chúng được tạo thành ở ruột và vận chuyển các lipit trung tính về phía gan, chúng chiếm 1 tỉ lệ protein rất thấp (ít hơn 5 %) và thành phần lipit chủ yếu là triglycerid. Có kích thước nhỏ hơn và chứa protein nhiều hơn 1 chút chính là các VLDL. Chúng có nhiệm vụ vận chuyển TG từ gan tới các mô ngoại biên. Mất dần thành phần TG, phần cholesterol còn lại sẽ hình thành nên các LDL chuyển cholesterol về các mô Loại LP cơ bản thứ 4: HDL có kích thước nhỏ nhất, khoảng 50% protein được tạo thành bởi ruột và gan, có nhiệm vụ chuyển phần cholesterol dư thừa từ các mô ngoại biên về gan. Tính chất: tan tốt trong nước, dạng cầu có thể tách ra khỏi nguyên liệu bằng dung dịch đệm có pH thay đổi hay dùng chất hoạt động bề mặt trong môi trường phân cực có thể thu nhận lipoprotein từ màng membrance Phân loại: theo tỉ trọng, tách bằng dung dịch NaOH, ly tâm [1]: VLDL: Very Low Density Lipoprotein (D<1.006g/ml) [2]: LDL: Low Density Lipoprotein (D<1.063g/ml) [3]: HDL: Very High Density Lipoprotein (D< 1.21g/ml) [4]: Protein nhũ tương: cặn. Thành phần trung bình của Lipoprotein Chylomicrons VLDLC IDL LDL HDL Tỉ trọng (g/ml) Giới hạn dưới _ 0.96 1.006 1.029 1.063 Giới hạn trên 0.96 1.006 1.019 1.063 1.21 Kích thước (nm) 75-1200 30-80 25-35 19-2 5-12 Phần trăm khối lượng của lipoprotein HDL Chylomicrons VLDLC IDL LDL Hợp chất trung tâm Triacylglycerol 87 52 29 6 6 Cholesterylester 3 9 28 40 21 Hợp chất bề mặt Phospholipids 6 23 22 22 24 Cholesterol tự do 2 6 7 9 3 Apolipoprotein 2 10 14 23 46 C ác loại Apolipoprotein huyết tương người : Apoli poprotein Lipoprotein Phân tử lượng Nơi tổng hợp Chức năng A-I HDL, (chylomicron) 28.000 Ruột, gan Yếu tố hoạt hoá LCAT* Thành phần cấu trúc của HDL A-II HDL 17.000 Ruột, gan Cấu tạo bởi 2 monomers nối với nhau bởi cầu disulfid. Ức chế LCAT Thành phần cấu trúc của HDL A-IV Chylo HDL 46.000 Ruột Kết hợp với lipoprotein giàu TG Có thể là yếu tố hoạt hoá LCAT B-100 LDL VLDL 550.000 Gan Tổng hợp tại gan, Ligant cho thụ thể LDL B-48 Chylomicron 260.000 Ruột, gan Tổng hợp tại ruột, tác dụng với thể nhận Apo E ở tế bào gan C-I Chylomicron VLDL HDL 7600 Gan Chức năng chưa rõ C-II VLDL HDL Chylomicron 8916 Gan Kích thích tố lipoprotein lipase ngoài gan C-III VLDL HDL Chylomicron 8750 Gan Ức chế sự hấp thu hạt mỡ D HDL 20.000 ? Có thể có vai trò quá trình chuyển hoá cholesterol E Chylomicron VLDL HDL 30.000 Gan Chất kết đối với thụ thể của chylomicron remnant và thụ thể LDL 3. Glicolipid Tham gia trong thành phần cấu tạo của màng tế bào, như ở các tế bào thần kinh, hồng cầu, bạch cầu. Chúng đóng vai trò quan trọng trong hiện tượng nhận biết cũng như quá trình phát triển ác tính của tế bào Là este của rượu sphingosine với acid béo, ngoài ra còn có glucid trong thành phần cấu tạo ( thường là các đường galactose, dẫn xuất amin của galactose), trong cấu tạo không có gốc acid phosphoric. Người ta chia glicolipid ra làm 2 nhóm là xerebrozit và gangliozit a. Xerebrozit: có trong não Được tạo nên từ amin- rượu hai nguyên tử chưa no sphingozine, acid béo và galactoza + Giữa rượu và acid béo liên kết với nhau bằng liên kết peptid + Giữa galacto và rượu nối với nhau bằng liên kết O-glucoside + Acid béo của xerebrozit được tạo nên từ 2 cacbon và có thể có liên kết đôi và các nhóm hydroxyl. Hay gặp nhất là các acid béo nervonic, oxynervonic, xerebronic và lignoceric. Công thức cấu tạo: Các xerebrozit khác nhau về thành phần acid béo trong phân tử của chúng. Các acid béo này thường chứa 24 cacbon, có thể có nối đôi và có các nhóm hidroxi. Ở một số xerebrozit, gốc acid sunfuric kết hợp vào C-6 của gốc monoxacarit trong phân tử của chúng gọi là sunfatit. Xerebrozit có trong mô thần kinh (đặc biệt có nhiều trong chất trắng của não), hồng cầu, bạch cầu, tinh trùng… b. Gangliozit: là glicolipid phức tạp nhất Đó là những glicolipid cao phân tử gồm có acid béo (thường là acid stearic), sphingozin, galactoza, glucoza galactozamin và acid noraminic. Glixeroglicolipit Thuộc nhóm này có monogalactozilglixerit, digalactozilglixerit, sunfoglucozilglixerit khá phổ biến trong lục lạp và các phần khác của tế bào lá. Công thức cấu tạo của các chất này như sau: Cerebrosid đặc biệt có nhiều ở não,thần kinh ,khi thuỷ phân sẽ cho ra sphingosin,acid béo(nervonat,cerebronat,lignocerat)và galactose.Chủ yếu tìm thấy ở động vật có xương sống.Trong bệnh Gaucher lượng cerebrosid trong các tế bào lưới nội mô rất cao và đặc biệt là trong phân tử kerazin,galactose được thay thế bởi đường glucose Sulfatid :có nhiều ở thực vật,là dẫn xuất của cerebrosid,galactose được ester hoá ở C3 với một phân tử H2SO4 Gangliosid được tìm thấy nhiều ở đầu dây thần kinh, có nhiệm vụ dẫn truyền luồng thần kinh qua nơi tiếp hợp.Khác với cerebrosid, trong các phân tử gangliosid ngoài glucose, galactose còn có các dẫn xuất N-acetylglucosamin, N-acetylgalactosamin. đặc biệt có axit sialic (hay acid nueraminic) dưới dạng N-acetyl hoặc N-glycosyl hoá Ví dụ:gangliosid Tay-Sach Ceramid-glucose-galactose-N-acetylgalactosamin (Neu Ac) A.sialic Ngoài các glicolipid trên,vài loại glicolipid có liên quan đến tính chuyên biệt của nhóm máu,tính chuyên biệt của tế bào,mô,góp phần vào sự miễn nhiễm tế bào và mô