المحاضرة 3 الشحميات )الدهون( Lipids االطالع على املراجع: Ref 1: Harper s, Illustrated Biochemistry. 27th edition, 2006, p: 121-132. Ref 2: Horton (2006): Principles of Biochemistry. Fourth Edition, 2006, p: 253-294. Periodical: Indian Journal of Biochemistry & Biophysics العناوين الرئيسية: 1 مقدمة 1. 2 تصنيف الدهون 2. 3 وظائف الدهون 3. 4 األمحاض الدمسة والشموع والدهون املتعادلة 4. 5 الدهون املعقدة )الفوسفاتيديل والليبيدات السكرية( 5. 6 السرتيوئيدات والكاروتينات 6. 7 الكولستريول 7. 8 األهمية والتشخيص 8. 21
يف البحث األول اطلعنا على الفئة األوىل من املركبات العضوية األساسية. لقد عاجل هذا البحث أهمية املادة السكرية والتصنيف إىل سكريات بسيطة وثنائية وقليلة التعدد وعديدة متجانسة وخمتلطة. باإلضافة إىل ذلك عاجل حبث السكريات اخلواص الكيميائية للسكريات البسيطة والثنائية والعديدة وقدرة السكريات املهضومة بأنواعها املختلفة للتحول إىل غلوكوز بغية احملافظة على تركيز ثابت هلذا السكر يف تيار الدم بوجود اهلرمونات الرافعة واخلافضة للغلوكوز. 1. 3. كيمياء الشحميات: الشحميات )الليبيدات( هي مركبات طبيعية قابلة لالحنالل يف املذيبات العضوية )كالبنزين والكلوروفورم والكحول اإلتيلي والكحول امليتيلي واألسيتون(. وهي إما صعبة االحنالل يف املاء أو غري قابلة لالحنالل فيه وعليه فإن نقل الشحوم داخل جسم الكائن احلي يتم من خالل احتادها مع الربوتينات وتكوين ما يعرف بالربوتينات الشحمية.)lipoprotines( تعطي صفات االحنالل سابقة الذكر املميزات العامة هلذه اجملموعة من املركبات العضوية. تدخل الليبيدات يف تركيب نسج اإلنسان واحليوان والنبات وتوجد إما على هيئة شحوم بروتوبالمسية )مواد دمسة تدخل يف تركيب بروتوبالمسا اخللية( أو على هيئة شحوم احتياطية )نسيج حتت جلدي ونسيج الكليتني ونسيج القلب ونسيجاجلهاز اهلضمي ونسيج العينني...اخل(. تشتمل الشحميات على الدهون )الدسم( والزيوت والشموع وكذلك السرتيوئيدات والكاروتينات والفوسفوليبيدات والدهون الربوتينية والدهون السكرية. من جهة ثانية ميكن تصنيف الدهون على أساس الرتكيب الكيميائي )مراعاة املواصفات العامة من خالل تركيبها الكيميائي واهلدم إىل مركبات وسطية( إىل: أوال: احلموض الدمسة والشموع والدهون والزيوت )الشحوم البسيطة(. ثانيا: الفوسفوليبيدات والليبيدات السكرية. ثالثا: الستريوئيدات والكاروتينات. تؤدي الليبيدات من الناحية البيولوجية عددا كبريا من الوظائف نذكرمنها: ا- تعد الدهون من خالل أكسدتها مصدرا من مصادر الطاقة األساسية لعضوية الكائن احلي )حرق اغ من الشحوم يعطي 9,3 كيلو كالوري( مع العلم أن ما يقارب من 20 %من وزن جسم اإلنسان يتكون من ليبيدات. 2- تناول الدهون بكميات معتدلة أمر ضروري ألن الدهون تقوم بدور حيوي يف حل جمموعة من الفيتامينات القابلة للذوبان بالدهون: AوD وK وE. 3- تعترب بعض الدهون ضرورية للكائن احلي كاحلموض الدمسة غري املشبعة Essentialفهي Fatty acids حتقق جمموعة من الوظائف احليوية. 4- تساعد الطبقة الشحمية اليت تقع حتت اجللد يف احلفاظ على نعومة اجللد وطراوته )أسرتات الكولسرتول( وكذلك تقي اجلسم من الربودة والصدمات. وفيما يتعلق باحليوانات الصغرية واليت تعيش ضمن بيئة باردة )كاحليتان مثال( فإن النسيج حتت اجللدي له دور فعال يف مقاومة ظروف البيئة الباردة النسج الدهنية لكل من الكليتني والعينني واملفاصل هلا وظيفة هامة تكمن يف الوقاية من الصدمات. 22
5 -تكون الدهون مع الربوتينات معقدات يطلق عليها اسم اللبيدات الربوتينية واليت تدخل يف جدران امليتاكوندريا واألغشية اخللوية وبالمسا الدم الوظيفة األساسية هلذه املادة هي نقل املواد الدهنية ضمن جسم الكائناحلي. 6 -ميثل الكولسرتول عامل أساسي يف تكوين أمالح الصفراء واهلرمونات اجلنسية وهرمونات قشرة الكظر)الكورتيزون والكورتيزول( وأمالح احلموض الصفراوية)الكوليك والداي هايدروكسي كوليك والليتوكوليك( وطالئع الفتامني )D األرجوستريول والكولي كالسيفرول(. - 7 تدخل الدهون أيضا يف تركيب اخلاليا العصبيه,مثال لسفنغوفوسفاتيدات...اخل. 2. 3. االمحاض الدهنية والشموع والدهون والزيوت )الدهون املتعادلة(: 1- االمحاض الدهنية: توجد األمحاض الدهنية ضمن جسم الكائن احلي إما على هيئة حرة أومرتبطة )الرابطة االستريية والببتيدية(. الشكل االسرتى يالحظ يف غالبية الرتاكب للمواد الليبيدية كما يف الشحوم املتعادلة والشكل الببتيدي واالسرتي يكثر وجودها يف الليبيدات املعتدله كما يف السرياميدات(. من مميزات األمحاض الدهنية أنها أحادية الكاربوكسيل وذات سلسلة كربونية غر متفرعه ومتلك عددا زوجيا من ذرات الكربون )مع احتمال وجود بعض الشواذ(. بعض هذه األمحاض مشبع وبعضها اآلخر غر مشبع. يعرب عن األمحاض الدهنية املشبعة بالرتكيب البنائي التالي (CnH2n+1 )COOH واجلدول رقم )1( يوضح أهم األمحاض الدهنية املشبعة وغرياملشبعة وأماكن وجودها. األمحاض الدهنية غري املشبعة يعرب عنها بالرتكيب البنائي )CnH2n-1) COOH باإلضافة إىل األمحاض الدهنية غري املشبعة احلاوية على رابطة مضاعفة واحدة يوجد بالطبيعة بعض األمحاض احملتوية على أكثر من رابطة مضاعفة واحدة واجلدول رقم )1( يوضح أهم هذه األمحاض ودرجة ذوبانهاوأماكن تواجدها كما ميكن مالحظة الصيغة املفصلة من خالل الشكل رقم )1(. ميثل كل من محض اخلل والربوبيونيك والبوتريك األمحاض الدهنية احملتوية على سلسلة كربونية قصرية وهلا دور هام جدا يف عمليات اإلستقالب احليوي. عند الثدييات تتواجد األمحاض املشبعة احملتوية على 14 و 16 و 18 ذره كربون. باالضافة إىل هذه األمحاض حتتوي الزبدة على الكابروئيك والكابريكواللوريك. هذا وقد بلغت نسبة احلمض املشبع بامليتيك %24 من جممل األمحاض الدهنية الداخلة يف تكوين الدهون املتعادلة عند اإلنسان. األمحاض الدهنية ذات السلسلة الكربونية القصرية تتمتع بقدرة على االمتزاج باملاء وتنعدم هذه القدرة ابتداء من محض الكابربليك. األمحاض احملتوية على أقل من عشرذرات من الكربون تعد سائلة يف درجة احلرارة العادية )الكابريك درجة ذوبانه + 10 م(. مع زيادة عدد ذرات الكربون تزداد درجة الصالبة للحمض ويصبح غري قابل للذوبان يف درجة احلرارة العادية. 23
مع زيادة طول السلسلة الكربونية ترتفع درجات الذوبان والغليان هلذه األمحاض. يف الشكل رقم )1( أوردنا أمساء األمحاض الدمسة املشبعة وغري املشبعة وعدد ذرات الكربون وموقع وعدد الروابط املضاعفة األمحاض الثالثة األوىل ال تتواجد بالدهون. من املميزات األساسية هلذه األمحاض أنها غري أساسية Non essential Fatty acids وال تقبل إضافة اليود والني كل واهليدروجني. أهم األمحاض الدمسة غري املشبعة واحملتوية على رابطة مضاعفة واحدة والداخلة يف تركيب الليبيدات هي: البامليتولييك ومحض الزيت. يشكل محض الزيت وحده ما يقارب من %48 من جممل احلموض الدمسة الداخلة يف تركيب الدهون املتعادلة عند اإلنسان. بعض هذه األمحاض حيتوي على أكثر من رابطة مضاعفة, فاللينوليك مثال حيتوي إىل رابطتني, وحيتوي محض اللينولينيك على ثالث روابط مضاعفة ومحض األراشيديك على أربع روابط مضاعفة. من الصفات األساسية هلذه األمحاض أنها قابلة إلضافة اليود واهليدروجني وبعضها ضروري جلسم الكائن Es-.sential Fatty acids بداية ترقيم ذرات الكربون لألمحاض الدهنية يبدأ من جمموعة الكربوكسيل حيث تأخذ الرقم واحد وذرة الكربون اجملاورة جملموعة الكربوكسيل تأخذ الرقم اثنني ويطلق عليها بالكيمياء احليوية التعبريألفا )a( والذرة اجملاورة تأخذ الرقم ثالثة وتعرف باسم بيتا )b وهكذا حتى ذرة الكربون رقم 18 كما هو وارد بالنسبة حلمض األولييك: 24
االشارة اجلربية يف محض األولييك - على سبيل املثال - تعين وجود رابطة مضاعفة واحدة بن ذرتي الكربون التاسعة والعاشرة. وحود الرابطة املضاعفة الواحدة يف األمحاض الدهنية يعطيها خاصة التماكب اهلندسي ومن هذا التماكب يوجد نوعان: األول ويطلق عليه اسم Cis كما يف حالة محض املاليك Maleic.A الذي تكون فيه اجملموعتان الوظيفيتان باجتاة واحد من الرابطة املضاعفة والثاني يطلق عليه اسم Trans كما هواحلال يف حالة محض الفيوماريك Fumaric.A حيث تكون اجملموعتان الوظيفيتان باجتاهني متعاكسني من الرابطة املضاعفة. غالبية األمحاض الدهنية الطبيعية حتتوي على التماكب من النوع سيز. توجد األمحاض الدهنية غري املشبعة يف الطبيعة باحلائلة السائلة ويزداد ذوبانها باملذيبات الال قطبية. نقاط انصهار هذه األمحاض منخفضة فيما لو قورنت مع احلموض الدمسة املشبعة. تتفاعل األمحاض الدمسة مع الكحوالت وبصورة عكسية لتكون األسرت واملاء. وكذلك تتفاعل األمحاض مع القلويات لتكون األمالح واملاء. يضاف غاز اهليدروجني إىل الرابطة املضاعفة لالمحاض الدمسة غري املشبعة بوجود النيكل لتتحول اىل أمحاض دمسة مشبعة )حتول األولييك اىل ستياريك(. ميكن إضافة اهلالوجينات )اليود أوالربوم( اىل الرابطة املضاعفة بوجود مذيب مناسب. تتأكسد الرابطة املضاعفة بظروف غري مالئمة لتكون فوق األكاسيد واليت تتحول اىل األلدهيدات والكيتونات معطية روائح كريهة )التزنخ(. 3. 3. الدهون والزيوت: وهي أسرتات احلموض الدمسة مع اجلليسرين. تشكل الدهون والزيوت اجلزء األساسي من الوجبات الغذائية وهلا مصدران: األول نباتي والثاني حيواني. لدى اإلنسان واحليوان تعرف باسم الشحوم البسيطة وعند النباتات تعرف باسم الزيوت النباتية وتشكل حوالي %20 من وزن اإلنسان. تزداد هذه النسبة لتصل إىل ما يقارب %50 عند اخلنازير. ضمن ظروف فسيولوجية طبيعية ويف حاالت التغذية اجليدة يتمكن الرجل البالغ من ختزين حنو 10 كغ على هيئة شحوم متعادلة هذا املخزون يكفي لتزويد اجلسم مبا حيتاجه من الطاقة والعمليات احليوية ملدة أربعني يوما من اجلوع الشديد. يف حاالت الصيام يبنى حوالي %80 من االدينوزين ثالثي الفوسفات ATP من خالل مساهمة الدهون املتعادلة Fats( )Netural زيادة كمية الدهون املخزنة داخل جسم الكائن احلي تؤدي إىل اضطرابات مرضية علما بأن نسبة %90 من حمتويات النسج الدهنية لإلنسان هي دهون بسيطة )متعادلة(. الزيوت تعرف بالدهون السائلة وهي حتتوي على كمية كبرية من األمحاض الدهنية غري املشبعة )محض اللينوليك واللينولينيك( وتتواجد بشكل أساسي يف اململكة النباتية وعند األمساك. 25
من أهم الزيوت النباتية: زيت الزيتون وزيت عباد الشمس وزيت الكتان وزيت الذرة وزيت السلجم. تناول الزيوت النباتية بكميات معتدلة زيت الزيتون تفيد يف الوقاية من اإلصابة مبرض التهاب الشرايني. يالحظ لدى أغلب الدهون الطبيعية أسرتة جماميع اهليدروكسيل للجليسرين وارتباطها مع أمحاض دهنية نتيجة هلذا االربتاط يتكون لدينا ما يعرف باسم اجلليسريدات )األحادية والثنائية والثالثية(. يف اجلليسريدات األحاديةMonoglyceride تؤسرت زمرة هدروكسيل واحدة بينما يف اجلليسريدات الثنائية Diglyceride واجلليسريدات الثالثية Triglyceride تتم أسرتة زمرتني وثالث زمر من اهليدروكسيل وعلى الرتتيب. ومن الناحية البيولوجية تشكل اجلليسريدات األحادية والثنائية نواتج وسطية لعملية بناء وهدم اجلليسريدات )الشكل رقم 2(. وميكن رد صالبة الشحوم اىل زيادة نسبة األمحاض الدمسة املشبعة الداخلة يف تركيبها باملقارنة مع األمحاض الدمسة غري املشبعة حيث يكثر تواجد األخرية يف الزيوت النباتية. من خالل معرفة نوعية األمحاض الدهنية الداخلة فى تركيب اجلليسريدات نتمكن من حتديد هوية اجلليسريدات, فهناك جليسريدات متجانسة,homoglycerid وهناك أيضا جليسردات خمتلطة Heteroglycer- ide فقد نتحدث عن الثالثي بامليتني )جليسرين مرتبط مع ثالثي جزيئات منحمض البامليتيك( وقد نذكر الثالثى ستيارين )جليسرين مرتبط مع ثالث جزيئات من محض الستياريك ). وقد تتغري الصفات الفيزيائية والكيميائية للدهون املتعادلة )الطعم والرائحة والقوام(.يؤدي التحليل املائي بواسطة األنزميات اىل تكوين األلدهيدات يف حني حيدث التزنخ الكيتوني بوجود بعض الفطريات والتزنخ واألكسدة بوجود أوكسجني اهلواء. أضف إىل ذلك ميكن حتويل الزيوت من خالل اهلدرجة إىل مارغرين)السمن النباتي( وبوجود عوامل مساعدة)حتويل الثالثي اوليئني اىل ثالثي ستيارين(. 26
إضافات مدرس املقرر 27
28