دانلود مقاله اهمیت زیست پزشکی

اهمیت زیست پزشکی

لیپید ها

لیپیدها گروه ناهمگونی از ترکیبات شامل چربیها، روغنها، استرویید ها، مومها و ترکیبات مشابه هستند که بیشتر از جهت خواص فیزیکی با هم نسبت دارند تا خواص شیمیایی. خواص مشترک آنها عبارتند از : 1) نسبتاً نامحلول در آب و 2) محلول در حلالهای غیرقطبی نظیر اتر و کلر و فرم. لیپیدها نه فقط به دلیل انرژی زیادشان، بلکه به علت ویتامینهای محلول در چربی و اسیدهای چرب ضروری که در چربی غذاهای طبیعی وجود دارد نیز از اجزای مهم غذایی هستند.

چربی در بافت چربی ذخیره می شود، که در بافتهای زیرپوستی و اطراف اعضای خاص، نقش عایق حرارتی دارد. لیپیدهای غیرقطبی نیز در اعصاب میلین دار حکم عایق الکتریکی را دارند و امکان گسترش سریع امواج دپلاریزاسیون را فراهم می سازند. ترکیبات چربی و پروتئین (لیپوپروتئینها) از اجزای مهم سلول هستند، هم در غشای سلول و هم در میتوکندریها وجود دارند، و به عنوان وسیله ای برای انتقال لیپیدها در خون نیز به کار می روند.

چربی ها و روغنها

چربیهای حیوانی و روغنهای گیاهی (تری گلیسریدها)، از جمله ترکیبات طبیعی به شمار می آیند.

از نظر شیمیایی، چربیها و روغنها تری استرگلیسرول (گلیسرین) می باشند، یعنی تری استر حاصل از گلیسرول و اسید کربوکسیلیک بلند زنجیر. بر اثر آبکافت چربیها و روغنها در محلول آبی هیدروکسید سدیم، گلیسرول و نمک سدیم سه اسید چرب حاصل می شود.

گلیسرین         صابون              چربی

چنانچه محلول به اندازه کافی قلیایی باشد، اسیدهای چرب حاصل، کاملاً به نمک اسیدهای چرب ، یعنی صابون (یک ماده پاک کننده) تبدیل می شوند.

اسیدهای چرب حاصل از آبکافت تری گلیسریدها (چربیها) عموماً راست زنجیرند و بین 12 تا 20 اتم کربن دارند. این زنجیر ممکن است اشباع شده (بدون پیوندهای دوگانه کربن – کربن) یا اشباع نشده (دارای پیوندهای دو گانه کربن – کربن) باشند. سه اسید چرب موجود در یک چربی ممکن است متفاوت باشند. در جدول 3-2 تعدادی از اسیدهای چرب مهم نام برده شده اند و ساختار آنها نوشته شده است. همچنین، در جدول 3-3 درصد اسیدهای چرب موجود در منابع مختلف نشان داده شده است.

جدول 3-2 نشان می دهد که دمای ذوب اسیدهای اشباع نشده عموماً پایینتر از دمای ذوب اسیدهای اشباع شده است. همین ترتیب در مورد تری گلیسریدهای حیوانی و گیاهی نیز مشاهده می شود، یعنی غالباً چربیهای حیوانی جامد و روغنهای گیاهی مایع اند. از سوی دیگر، می دانیم که در روغنهای گیاهی درصد اسیدهای چرب اشباع نشده بیشتر است (جدول 3-3). علت مایع بودن روغنهای گیاهی و جامد بودن چربیهای حیوانی این است که چربیهای اشباع شده شکل یکنواخت و منظمی دارند به طوری که می توانند در یک شکل بلوری متراکم شوند. اما پیوندهای دوگانه کربن – کربن در روغنهای اشباع نشده گیاهی پیچ و خمهایی را به زنجیر هیدروکربنی تحمیل می کنند به طوری که تشکیل شبکه بلوری و حالت جامد دشوار می گردد. این نکته، در شکل 3-3 با استفاده از مدلهای مولکولی نشان داده شده است.

پیوندهای دو گانه موجود در روغنهای گیاهی را می توان با هیدروژن دار کردن کاتالیزوری کاهید و آنها را به چربیهای اشباع شده جامد یا نیمه جامد تبدیل کرد.

مارگارین و روغنهای نباتی جامد دیگر که در پخت و پز مصرف می شوند، به همین شیوه تولید می گردند.

روغنهای خوراکی مایع، به دلیل اشباع نشدگی و واکنش پذیر بودن، بر اثر فرایندهای سوخت و سازی مختلف، به مولکولهای کوچکتری تبدیل می شوند و در نتیجه، از نظر غذایی مطلوبترند. اما این روغنها این عیب را دارند که به همان دلیل اشباع نشدگی، فساد پذیرترند. روغنهای اشباع شده، اگر چه پردوامترند و کمتر در معرض فساد و بدبو شدن هستند، اما مصرف آنها غالباً سبب افزایش چربی خون می شود.

شکل 3-3 . مدل مولکولی (الف) تری گلیسریدهای اشباع شده و ب) تری گلیسریدهای اشباع نشده . در (ب) یک گروه آسیل اشباع نشده وجود دارد.

نقش چربیها

لیپیدها یا چربیها همان عناصر ساختاری کربوهیدراتها از قبیل کربن، هیدروژن و اکسیژن را دارا هستند، با این تفاوت که نسبت هیدروژن به اکسیژن در چربیها خیلی بیشتر از کربوهیدراتهاست. برای مثال ساختار شیمیایی تری پالمیتین (تری پالمیتوئیل گلیسرول) C15H98O6 است . بیشتر چربیها را می توان در یکی از سه نوع زیر جا داد : چربیهای ساده، چربیهای مرکب و مشتقات چربیها. از چربیها در غذاهای با منشأ گیاهی و هم با منشأ حیوانی وجود دارند و دارای حل پذیری ضعیفی در آب هستند. چربیها بزرگترین منبع تأمین انرژی در بدن در کارهای زیستی مانند انقباض ماهیچه اند. ذخایر چربی در بافتهای چربی موجب حفاظت اندامها از سرما و همچنین حفاظت اندامهای حیاتی می شوند. چربیها از عناصر مهم ساختاری غشاهای زیستی اند. چربیهای مواد غذایی نیز حامل ویتامینهای محلول در چربی مانند ویتامین های A، D ،E   و K هستند.

ساختمان چربیها

منشأ چربیها :  چربیهای بدن دارای دو منشأ داخلی و خارجی می باشند. منشأ خارجی چربیها مواد غذایی هستند که به طور عمده تری گلیسیریدهای مختلف می باشند. چربیهای با منشأ داخلی در بافت چربی، روده، کلیه و کبد بیوسنتز می شوند.

تقسیم بندی چربیها

1- لیپیدهای ساده : استراسیدهای چرب با الکلهای مختلف می باشند؛ شامل :

الف – چربیها : استراسیدهای چرب با گلیسیرین بوده که بدون هیدروفوب می باشند، مانند تری گلیسیریدها

ب – مومها : استراسیدهای چرب با الکلهای مونوهیدرویک با وزن مولکولی بالا می باشند.

2- لیپیدهای پیش ساز و مشتقات آنها : شامل اسیدهای چرب، گلیسرول، استروئیدها، پروستاگلاندیها، الکلهای دیگر ، آلدئیدهای چرب، اجسام کتونی ویتامینهای محلول در چربی و هورمونها می باشند.

3- لیپیدهای کمپلکس : استر اسیدهای چرب بوده که علاوه بر الکل و اسید چرب گروههای دیگری نیز دارند، شامل :

الف) فسفولیپیدها : این ترکیبات علاوه بر اسید چرب و الکل دارای ریشه اسید فسفریک نیز می باشند، شامل :

* گلیسروفسفولیپیدها : الکل این ترکیبات گلیسرول است.

** اسفنگوفسفولیپیدها : الکل این ترکیبات اسفنگوزین است.

ب – گلیکولیپیدها (گلیکواسفنگولیپیدها) : حاوی اسید چرب، اسفنگوزین و کربوهیدرات می باشند.

ج – سایر لیپیدهای کمپلکس : مانند لیپوپروتئین ها ، آمینولیپیدها و ...

اسیل گلیسرولها (گلیسریدها) :  کلسترول و استرهای کلسترول چون فاقد بار الکتریکی هستند، «لیپیدهای خنثی» نامیده می شوند.

خواص انواع چربیها

1- چربیهای خنثی (آسیل گلیسرولها)

گلیسرول (گلیسرین): این الکل بیش از سایر الکل ها در ساختمان لیپیدها دیده می شود. گلیسرول دارای دو عامل الکلی نوع اول و یک نوع عامل الکلی نوع دوم است.

کربن های گلیسرول را طبق فرمول با علامت  و  نشان می دهند. گلیسرول مایعی است سنگین و شیرین که در آب و اتانل محلول می باشد ولی در مایعات آلی مانند (اتر، کلروفرم و بنزن) بسیار کم محلول است. گلیسرول در محلول قلیائیهای ضعیف در حضور املاح آهن اکسید شده و به مخلوطی از گلیسرآلدئید، دی هیدروکسی استن، اسید گلیسریک و اسید مزوگسالیک تبدیل می شود. گلیسرول در مجاورت اجسام آبگیر به آکرولئین (آلدئید اکریلیک) که دارای بوی زننده ای است مبدل می گردد.

ترکیب اسید چرب و گلیسرول را آسیل گلیسرول یا گلیسرید می نامند . برحسب آنکه یک، دو و یا سه اسید چرب با عوامل الکلی گلیسرول ترکیب شده باشد به ترتیب  منو، دی و تری گلیسرید (تری اسیل گلیسرول) به دست می آید.

منو آسیل گلیسرول بر حسب آنکه استخلاف در روی کربن آلفا یا بتا انجام شده باشد ممکن است از نوع آلفا و یا بتا باشد. استرهای نوع آلفا دارای کربن ناقرینه بوده و بر روی نور پلاریزه مؤثرند.

تری آسیل گلیسرول ها که سابقاً تری گلیسریدها نامیده می شدند به مقدار فراوانی در طبیعت موجود بوده و ترکیبات اصلی چربی ذخیره ای سلول های گیاهی و حیوانی هستند.

                             1و2 دی آسیل گلیسرول                  تری آسیل گلیسرول

نوع اسید چرب و محل ترکیب آن با گلیسرول انواع تری آسیل گلیسرول را ایجاد       می کند. هرگاه هر سه اسید چرب از یک نوع باشند تری اسیل گلیسرول ها را ساده    می نامند مثلاً تری استئاروئیل گلیسرول (Tristearoylglycerol) ، تری پالمیتوئیل گلیسرول (Tripalmitoylglycerol)  و تری الئونیل گلیسرول (Trioleonylglycerol ) (نام غیر علمی ولی رایج این سه چربی به ترتیب تری استئارین، تری پالمیتین و تری اولئین می باشد).

نقطه ذوب چربیهای خنثی بستگی به نقطه ذوب اسید چرب ترکیبی آنها دارد. تری آسیل گلیسرول ها در آب نسبتاً نامحلول بوده و تشکیل مسیل های کامل را نمی دهند در حالی که دی آسیل گلیسرول ها که تا حدودی قابل یونیزه شدن هستند (به علت عامل هیدروکسیل آزاد) به سهولت تشکیل میسل می دهند. آسیل گلیسرول ها در اتر، کلروفرم و بنزن و همچنین اتانل گرم محلولند، وزن مخصوص آنها کمتر از یک و به کمک حرارت در محلولهای اسید یا قلیائی و یا در حضور آنزیم هیدرولیز می شوند.

هیدرولیز قلیائی چربیها را صابونی شدن (Saponification)  می گویند.

فسفوگلیسریدها :

این لیپیدها که به نام گلیسرول فسفاتید نیز موسومند بیشتر در غشاء های سلولی وجود دارند و فقط به مقدار خیلی جزئی در چربیهای ذخیره ای یافت می شوند. بعلاوه این فسفولیپیدها در سنتز لیپیدهای مرکب مانند سفالین و لسیتین نیز شرکت می جویند. الکل این لیپیدها گلیسرول است که یکی از عوامل الکلی نوع اول آن توسط اسید فسفریک استریفیه شده است.

این ترکیبات دارای یک کربن ناقرینه بوده و به دو نوع D و یا L گلیسرول 1- فسفات و یا گلیسرول -3- فسفات دیده می شوند.

پلاسمالوژنها : (Plasmalogens)

یک گروه فرعی از فسفوگلیسریدها هستند که در آنها به جای یک ملکول اسید چرب یک آلدئید چرب قرار گرفته که با جابجا شدن محل اتصال دو گانه با عمل هیدروکسیل گلیسرول پیوند استری تشکیل داده است. این آلدئید بیشتر آلدئید پالمیتیک یا آلدئید استئاریک می باشد.

پلاسمالوژنها را به طور کلی مشتقات فسفاتیدال (Phosphatidal)   گویند. این ترکیبات در غشاء سلولهای عضلانی و عصبی فراوانند.

خواص فسفوگلیسریدها:

فسفوگلیسریدهای خالص ترکیبات جامد و سفید رنگی هستند که در مجاورت هوا تیره شده و ترکیب شیمیائی آنها تغییر می یابد. فسفوگلیسریدها در بیشتر حلالهای غیر قطبی حاوی کمی آب محلولند و آنها را می توان به کمک مخلوطهای کلروفرم – اتانل از سلولها استخراج کرد، در استن انیدر تقریباً غیر محلولند.

فسفوگلیسریدها قطبی ترین لیپیدها بوده تمام آنها در 7 = PH دارای بار الکتریکی منفی (عوامل فسفات) می باشند. PK این عوامل در حدود 1 تا 2 است.

فسفوگلیسرید ها به کمک آنزیم های فسفولیپاز هیدرولیز می شوند. چهار نوع فسفولیپاز وجود دارد که هریک مطابق فرمول زیر پیوندهای استری را در نقاط مختلف ملکول فسفولیپید هیدرولیز می کنند فسفولیپاز 1A اسید چرب را در محل کربن شماره یک قطع می کند و فسفولیپاز 2A اسید چرب را در محل کربن شماره 2 گلیسرول جدا کرده و لیزوفسفاتید (Lysophosphatide)  ایجاد می کند. این آنزیم در خون وجود دارد و به طور طبیعی در بافتها موجود نیست زیرا این آنزیم در سلول سبب تخریب دیواره سلولی می شوند. فسفولیپاز C اتصال بین اسید فسفریک و گلیسرول را هیدرولیز می کند در حالی که فسفولیپاز D الکل ترکیبی را از اسید فسفاتیدیک جدا می سازد.