الدهون: التعريف ، التركيب ، الوظيفة وأمثلة

المحتوى

• TL ؛ DR (طويل جدًا ؛ لم يقرأ)
• هيكل الدهون
• أمثلة على الدهون
• وظائف الدهون
• الدهون والصحة
• بحوث الدهون الجارية

تتكون الدهون من مجموعة من المركبات مثل الدهون والزيوت والمنشطات والشموع الموجودة في الكائنات الحية. تمتلك كل من بدائيات النوى وحقيقيات النوى الدهون ، والتي تلعب العديد من الأدوار المهمة بيولوجيا ، مثل تكوين الغشاء ، والحماية ، والعزل ، وتخزين الطاقة ، وانقسام الخلايا وأكثر من ذلك. في الطب ، تشير الدهون إلى دهون الدم.

TL ؛ DR (طويل جدًا ؛ لم يقرأ)

تحدد الدهون الدهون والزيوت والمنشطات والشمع الموجودة في الكائنات الحية. تخدم الدهون وظائف متعددة عبر الأنواع ، لتخزين الطاقة ، والحماية ، والعزل ، وانقسام الخلايا وغيرها من الأدوار البيولوجية المهمة.

هيكل الدهون

تتكون الدهون من الدهون الثلاثية المصنوعة من الجلسرين الكحول ، بالإضافة إلى الأحماض الدهنية. الإضافات إلى هذا الهيكل الأساسي تسفر عن تنوع كبير في الدهون. تم اكتشاف أكثر من 10000 نوع من الدهون حتى الآن ، ويعمل الكثير منها مع تنوع هائل من البروتينات في عملية التمثيل الغذائي الخلوي ونقل المواد. الدهون أصغر بكثير من البروتينات.

أمثلة على الدهون

الأحماض الدهنية هي نوع واحد من الدهون وتعمل بمثابة اللبنات الأساسية للدهون الأخرى كذلك. تحتوي الأحماض الدهنية على مجموعات كربوكسيل (- كوه) مرتبطة بسلسلة كربون مع الهيدروجين. هذه السلسلة غير قابلة للذوبان في الماء. يمكن أن تكون الأحماض الدهنية مشبعة أو غير مشبعة. تحتوي الأحماض الدهنية المشبعة على روابط كربون واحدة ، بينما تحتوي الأحماض الدهنية غير المشبعة على روابط كربونية مزدوجة. عندما تتحد الأحماض الدهنية المشبعة مع الدهون الثلاثية ، فإن هذا يؤدي إلى دهون صلبة في درجة حرارة الغرفة. وذلك لأن هيكلها يجعلهم يتجمعون بإحكام. في المقابل ، تميل الأحماض الدهنية غير المشبعة مع الدهون الثلاثية إلى إنتاج زيوت سائلة. ينتج عن التركيبة المعقدة للدهون غير المشبعة مادة أكثر مرونةً في درجة حرارة الغرفة.

تصنع الفسفوليبيد من الدهون الثلاثية مع مجموعة فوسفات يتم استبدالها بحمض دهني. يمكن وصفها بأنها ذات رأس مشحونة وذيل هيدروكربوني. رؤوسهم محبة للماء ، أو محبة للماء ، في حين أن ذيولها مسعورة أو طاردة للماء.

مثال آخر للدهون هو الكوليسترول. يرتب الكوليسترول في هياكل حلقة صلبة من خمس أو ست ذرات كربون ، مع إرفاق الهيدروجين وذيل هيدروكربوني مرن. تحتوي الحلقة الأولى على مجموعة هيدروكسيل تمتد إلى بيئات مائية لأغشية الخلايا الحيوانية. ما تبقى من الجزيء غير قابل للذوبان في الماء.

الأحماض الدهنية المتعددة غير المشبعة (PUFAs) هي الدهون التي تساعد في سيولة الغشاء. PUFAs المشاركة في إشارات الخلية المتعلقة بالتهاب العصبي والتمثيل الغذائي النشط. يمكن أن توفر تأثيرات وقائية للأحماض الدهنية أوميغا 3 ، وفي هذه الصيغة ، فهي مضادة للالتهابات. بالنسبة للأحماض الدهنية أوميغا 6 ، يمكن أن تتسبب PUFAs في حدوث التهاب.

الستيرول هي الدهون الموجودة في أغشية النباتات. الجليكوليبيدات عبارة عن دهون مرتبطة بالكربوهيدرات وهي جزء من تجمعات الدهون الخلوية.

وظائف الدهون

تلعب الدهون عدة أدوار في الكائنات الحية. الدهون تشكل حواجز واقية. وهي تشمل أغشية الخلايا وبعض هياكل جدران الخلايا في النباتات. توفر الدهون تخزين الطاقة للنباتات والحيوانات. في كثير من الأحيان ، تعمل الدهون بجانب البروتينات. يمكن أن تتأثر وظائف الشحوم بالتغييرات التي تطرأ على مجموعات رؤوسها القطبية وكذلك سلاسل السلاسل الجانبية.

تشكل الفسفوليبيد الأساس لطبقات الشحوم الدهنية ، بطبيعتها الأمفيبية ، التي تشكل أغشية الخلايا. تتفاعل الطبقة الخارجية مع الماء بينما توجد الطبقة الداخلية كمواد دهنية مرنة. تساعد الطبيعة السائلة لأغشية الخلايا في وظيفتها. لا تشكل الدهون أغشية البلازما فحسب ، بل تشكل أيضًا الأجزاء الخلوية مثل الغلاف النووي والشبكة الإندوبلازمية (ER) وجهاز Golgi والحويصلات.

الدهون تشارك أيضا في انقسام الخلايا. الخلايا المنقسمة تنظم محتوى الدهون اعتمادا على دورة الخلية. ما لا يقل عن 11 الدهون تشارك في نشاط دورة الخلية. تلعب Sphingolipids دورًا في تحريك خلوي خلال الطور البيني. نظرًا لأن انقسام الخلايا يؤدي إلى توتر غشاء البلازما ، يبدو أن الدهون تساعد في الجوانب الميكانيكية للانقسام مثل تصلب الأغشية.

توفر الدهون حواجز واقية للأنسجة المتخصصة مثل الأعصاب. غمد المايلين الوقائي المحيط بالأعصاب يحتوي على دهون.

توفر الدهون أكبر كمية من الطاقة من الاستهلاك ، حيث تحتوي على أكثر من ضعف كمية الطاقة كبروتينات وكربوهيدرات. يكسر الجسم الدهون في الهضم ، وبعضها يحتاج إلى طاقة فورية والبعض الآخر للتخزين. يعتمد الجسم على تخزين الدهون لممارسة الرياضة باستخدام الليبازات لتحطيم هذه الدهون ، وفي نهاية المطاف لجعل المزيد من أدينوسين ثلاثي الفوسفات (ATP) لخلايا الطاقة.

في النباتات ، توفر زيوت البذور مثل ثلاثي الجلسرين (TAGs) تخزين المواد الغذائية لإنبات البذور والنمو في كل من كاسيات البذور وحيوانات البذور. يتم تخزين هذه الزيوت في أجسام زيتية (OB) ومحمية بواسطة الفسفوليبيدات والبروتينات التي تسمى الأولوسينات. يتم إنتاج كل هذه المواد عن طريق الشبكة الإندوبلازمية (ER). براعم الجسم النفط من ER.

تعطي الدهون للنباتات الطاقة اللازمة لعملياتها الأيضية وإشاراتها بين الخلايا. يحتوي اللحاء ، وهو أحد أجزاء النقل الرئيسية للنباتات (إلى جانب نسيج الخشب) ، على دهون مثل الكوليسترول ، سيتوستيرول ، كامبوستيرول ، ستيغماستيرول والعديد من الهرمونات والجزيئات الدهنية المختلفة. قد تلعب الدهون المختلفة دوراً في الإشارة عند تلف النبات. تعمل الفسفوليبيد في النباتات أيضًا استجابة للضغوط البيئية على النباتات وكذلك في الاستجابة للعدوى الممرضة.

في الحيوانات ، تعمل الدهون أيضًا كعزل عن البيئة وكحماية للأعضاء الحيوية. توفر الدهون الطفو والعزل المائي كذلك.

الشحوم التي تسمى سيراميد ، والتي تعتمد على الإسفنجويد ، تؤدي وظائف مهمة لصحة الجلد. فهي تساعد على تكوين البشرة ، والتي تعمل كطبقة خارجية من الجلد تحمي من البيئة وتمنع فقد الماء. تعمل سيراميد كسلائف لاستقلاب السفينغولبيد. يحدث استقلاب الشحوم النشط داخل الجلد. Sphingolipids تشكل الدهون الهيكلية والإشارة الموجودة في الجلد. تنتشر السفينغميلين المصنوع من السراميد في الجهاز العصبي وتساعد الخلايا العصبية الحركية على البقاء.

تلعب الدهون أيضًا دورًا في إشارات الخلية. في الجهاز العصبي المركزي والمحيطي ، تتحكم الدهون في سيولة الأغشية وتساعد في نقل الإشارات الكهربائية. تساعد الدهون على تثبيت المشابك.

الدهون ضرورية للنمو ، ونظام المناعة الصحي والتكاثر. تسمح الدهون للجسم بتخزين الفيتامينات في الكبد مثل الفيتامينات القابلة للذوبان في الدهون A و D و E و K. ويعد الكولسترول بمثابة مقدمة للهرمونات مثل الاستروجين والتستوستيرون. كما أنه يصنع الأحماض الصفراوية التي تذوب الدهون. يصنع الكبد والأمعاء حوالي 80 بالمائة من الكوليسترول ، بينما يتم الحصول على الباقي من الطعام.

الدهون والصحة

عموما ، الدهون الحيوانية مشبعة وبالتالي صلبة ، في حين أن الزيوت النباتية تميل إلى أن تكون غير مشبعة وبالتالي سائلة. لا يمكن للحيوانات إنتاج دهون غير مشبعة ، لذلك يجب استهلاك هذه الدهون من المنتجين مثل النباتات والطحالب. في المقابل ، تكتسب الحيوانات التي تأكل مستهلكي النباتات (مثل أسماك الماء البارد) تلك الدهون المفيدة. الدهون غير المشبعة هي أصح الدهون لتناول الطعام لأنها تقلل من خطر الأمراض. ومن الأمثلة على هذه الدهون الزيوت مثل زيوت الزيتون وعباد الشمس ، وكذلك البذور والمكسرات والسمك. الخضار الورقية الخضراء هي أيضا مصادر جيدة للدهون غير المشبعة الغذائية. تستخدم الأحماض الدهنية في الأوراق في البلاستيدات الخضراء.

الدهون المتحولة هي زيوت ذات مخطط مهدرج جزئيًا تشبه الدهون المشبعة. كانت الدهون المتحولة المستخدمة في الطهي ، تعتبر الآن غير صحية للاستهلاك.

يجب أن تستهلك الدهون المشبعة أقل من الدهون غير المشبعة حيث أن الدهون المشبعة قد تزيد من خطر الإصابة بالأمراض. ومن الأمثلة على الدهون المشبعة اللحوم الحيوانية الحمراء ومنتجات الألبان الدهنية وكذلك زيت جوز الهند وزيت النخيل.

عندما يشير المهنيون الطبيون إلى الدهون على أنها دهون في الدم ، فإن هذا يصف نوع الدهون التي تتم مناقشتها غالبًا فيما يتعلق بصحة القلب والأوعية الدموية ، وخاصة الكوليسترول. تساعد البروتينات الدهنية في نقل الكوليسترول في الجسم. يشير البروتين الدهني عالي الكثافة (HDL) إلى الكوليسترول الذي يعد دهون "جيدة". إنه يساعد على إزالة الكوليسترول السيئ عن طريق الكبد. تشتمل الكوليسترول "السيئ" على LDL و IDL و VLDL وبعض الدهون الثلاثية. تزيد الدهون السيئة من النوبة القلبية وخطر الإصابة بالسكتة الدماغية بسبب تراكمها مثل البلاك ، مما قد يؤدي إلى انسداد الشرايين. لذلك التوازن بين الدهون أمر بالغ الأهمية للصحة.

قد تستفيد أمراض الجلد الالتهابية من استهلاك بعض الدهون مثل حمض الإيكوسابنتانويك (EPA) وحمض الدوكساهيكسينويك (DHA). ثبت أن EPA يغير شكل سيراميد الجلد.

يرتبط عدد من الأمراض بالدهون في جسم الإنسان. يمكن أن يؤدي فرط الدهون الثلاثية ، وهي حالة من ارتفاع نسبة الدهون الثلاثية في الدم ، إلى التهاب البنكرياس. هناك عدد من الأدوية التي تعمل على تقليل الدهون الثلاثية ، مثل الإنزيمات التي تؤدي إلى انخفاض الدهون في الدم. كما تم العثور على تخفيض الدهون الثلاثية العالية في بعض الأفراد عن طريق المكملات الطبية عن طريق زيت السمك.

يمكن الحصول على فرط كوليستيرول الدم (ارتفاع الكوليسترول في الدم) أو الوراثية. الأفراد الذين لديهم فرط كوليستيرول الدم العائلي يمتلكون قيمًا عالية جدًا من الكولسترول لا يمكن التحكم فيها عن طريق الدواء. هذا يزيد بشكل كبير من خطر الإصابة بنوبة قلبية وسكتة دماغية ، حيث يموت الكثير من الأفراد قبل بلوغ سن 50 عامًا.

ويشار إلى الأمراض الوراثية التي تؤدي إلى تراكم الدهون عالية في الأوعية الدموية باسم أمراض تخزين الدهون. هذا التخزين المفرط للدهون يعطي تأثيرات ضارة للدماغ وأجزاء أخرى من الجسم. بعض الأمثلة على أمراض تخزين الدهون تشمل مرض فابري ومرض غوشيه ومرض نيمان بيك ومرض ساندهوف وتاي ساكس. لسوء الحظ ، فإن العديد من هذه الأمراض تخزين الدهون يؤدي إلى المرض والموت في سن مبكرة.

تلعب الدهون أيضًا دورًا في أمراض الخلايا العصبية الحركية (MNDs) ، حيث تتميز هذه الحالات ليس فقط بانحطاط الخلايا العصبية الحركية والموت ولكن أيضًا بمشاكل استقلاب الشحوم. في MNDs ، تتغير الدهون الهيكلية للجهاز العصبي المركزي ، وهذا يؤثر على كل من الأغشية وإشارات الخلية. على سبيل المثال ، يحدث فرط التمثيل الغذائي مع التصلب الجانبي الضموري (ALS). يبدو أن هناك صلة بين التغذية (في هذه الحالة ، لا توجد كمية كافية من السعرات الحرارية الدهنية المستهلكة) وخطر الإصابة بمرض ALS. تتوافق الدهون العالية مع نتائج أفضل لمرضى ALS. يتم النظر في الأدوية التي تستهدف السفينجوليبيدز كعلاج لمرضى ALS. هناك حاجة إلى مزيد من البحث لفهم الآليات المعنية بشكل أفضل وتوفير خيارات العلاج المناسبة.

في ضمور العضلات الشوكي (SMA) ، وهو مرض وراثي جسمي متنحي ، لا تستخدم الدهون بشكل صحيح في الطاقة. يمتلك الأفراد SMA كتلة عالية من الدهون في بيئة منخفضة السعرات الحرارية. لذلك ، مرة أخرى ، فإن خلل التمثيل الغذائي للدهون يلعب دورًا رئيسيًا في مرض الخلايا العصبية الحركية.

توجد أدلة على أن أحماض أوميغا 3 الدهنية تلعب دوراً مفيداً في الأمراض التنكسية مثل مرض الزهايمر وأمراض الشلل الرعاش. لم يثبت أن هذا هو الحال مع ALS ، وفي الواقع تم العثور على التأثير المعاكس للسمية في نماذج الماوس.

بحوث الدهون الجارية

يواصل العلماء اكتشاف دهون جديدة.حاليا ، لا يتم دراسة الدهون على مستوى البروتينات وبالتالي فهي أقل فهمًا. اعتمد الكثير من تصنيف الدهون الحالي على الكيميائيين والفيزيائيين الحيويين ، مع التركيز على التركيب بدلاً من الوظيفة. بالإضافة إلى ذلك ، كان من الصعب التخلص من وظائف الدهون بسبب ميلها للاندماج مع البروتينات. من الصعب أيضًا توضيح وظيفة الدهون في الخلايا الحية. ينتج عن الرنين المغنطيسي النووي (NMR) وقياس الطيف الكتلي (MS) بعض التعرف على الدهون بمساعدة برنامج الحوسبة. ومع ذلك ، هناك حاجة إلى دقة أفضل في الفحص المجهري لاكتساب نظرة ثاقبة آليات ووظائف الدهون. بدلاً من تحليل مجموعة من مقتطفات الدهون ، ستكون هناك حاجة لمرض التصلب العصبي المتعدد أكثر تحديدا لعزل الدهون من مجمعات البروتين الخاصة بهم. يمكن وضع العلامات على النظائر لتحسين التصور وبالتالي تحديد الهوية.

من الواضح أن الدهون ، بالإضافة إلى خصائصها الهيكلية والحيوية المعروفة ، تلعب دورًا في الوظائف الحركية والإشارات المهمة. مع تحسن التكنولوجيا في تحديد وتصور الدهون ، ستكون هناك حاجة إلى مزيد من البحوث للتأكد من وظيفة الدهون. في النهاية ، الأمل هو أنه يمكن تصميم علامات لا تؤدي إلى تعطيل وظيفة الدهون بشكل مفرط. أن تكون قادرة على التعامل مع وظيفة الدهون في المستويات دون الخلوية يمكن أن توفر طفرة بحثية. هذا يمكن أن يحدث ثورة في العلوم بنفس الطريقة التي بها أبحاث البروتين. بدوره ، يمكن صنع أدوية جديدة من شأنها أن تساعد من يعانون من اضطرابات الدهون.