Doç.Dr. Mustafa ALTINIŞIK ADÜTF Biyokimya AD 2009 LİPİDLER I Doç.Dr. Mustafa ALTINIŞIK ADÜTF Biyokimya AD 2009

Lipidler genel ve belirli özellikleri suda çözünmeme olan, kimyasal olarak farklı bileşiklerdir. Biyolojik fonksiyonları da çeşitlilik gösterir: Nötral yağlar olarak bilinen trigliseridler, birçok organizmada enerji için başlıca yakıt deposudur Fosfolipidler ve steroller biyolojik membranların yapı taşlarıdırlar Nispeten küçük miktarlarda bulunan bazı lipidler, enzim kofaktörleri, elektron taşıyıcıları, hormonlar ve intrasellüler haberciler olarak çok önemli fonksiyonlara sahiptirler

Lipidlerin ortak özellikleri Lipidler, biyolojik kaynaklı organik bileşiklerdir Lipidlerin yapılarında C, H, O bulunur. Ayrıca N, P, S gibi elementler de bazı lipidlerin yapısına girerler Lipidlerin temel yapı taşları yağ asitleridir Lipidler, suda çözünmeyen, apolar veya hidrofob bileşiklerdir; kloroform, eter, benzen, sıcak alkol, aseton gibi organik çözücülerde çözünebilirler Lipidlerin enerji değerleri yüksektir

Lipidlerin sınıflandırılmaları

Lipid türevleri ve lipidlerle ilgili diğer maddeler de vardır: Alkoller: Gliserol ve sfingozin Yağ aldehitleri Keton cisimleri: Asetoasetik asit, -hidroksibutirik asit ve aseton İzoprenoidler: Karotenoidler ve steroidler Eikozanoidler Vitamin E: Tokoferoller Vitamin K: Naftokinonlar

Trigliserid, kolesterol ve fosfolipidlerin değişik oranlarda protein ile kombinasyonu sonucu oluşan moleküler agregatlar lipoproteinlerdir Lipoproteinler suda çözünürler ve lipidler böylece kanda taşınabilirler

Yağ asitleri Yağ asitleri, hidrokarbon zincirli monokarboksilik organik asitlerdir. Yapılarında, 4-36 karbonlu hidrokarbon zincirinin ucunda karboksil grubu bulunur -Doymuş (satüre) yağ asitleri -Doymamış (ansatüre) yağ asitleri -Ek gruplu yağ asitleri -Halkalı yapılı yağ asitleri

Doymuş yağ asitlerinin 2-6 karbonluları kısa zincirli, 8-12 karbonluları orta zincirli, daha fazla karbonluları uzun zincirli olarak tanımlanırlar. Hayvansal yağlarda en çok bulunan doymuş yağ asitleri, 16 karbonlu palmitik asit ile 18 karbonlu stearik asittir

Hidrokarbon zincirinde bir çift bağ içeren doymamış yağ asitleri, monoansatüre (monoenoik) yağ asitleridirler. Hidrokarbon zincirinde iki veya daha fazla çift bağ içeren doymamış yağ asitleri, poliansatüre yağ asitleridirler ki poliansatüre yağ asitleri, içerdikleri çift bağ sayısına göre dienoik, trienoik, tetraenoik yağ asitleri olarak adlandırılırlar Hayvansal yağlarda en çok bulunan doymamış yağ asitleri, palmitoleik asit, oleik asit, linoleik asit, araşidonik asittir. Bunların bazıları esansiyeldir: Linoleik asit 18:2;9,12 6 yağ asidi Linolenik asit  18:3; 9,12,15 3 yağ asidi Araşidonik asit  20:4; 5,8,11,14 6 yağ asidi

Ek gruplu yağ asitleri, hidrokarbon zincirlerinde hidroksil grubu veya metil grubu gibi ek gruplar içeren yağ asitleridirler

Halkalı yapılı yağ asitleri, hidrokarbon zincirleri halkalı yapı oluşturmuş olan yağ asitleridirler

Yağ asitlerinin kimyasal özellikleri -Yağ asitlerinin karboksil grupları ile alkollerin hidroksil grupları arasından su çıkışı suretiyle yağ asidi ve alkolün birbirine ester bağıyla bağlanması sonucu esterler oluşur. Trigliseridler, gliserolün yağ asidi esterleridirler -Yağ asitleri, karboksil grupları vasıtasıyla metallerle tuzları oluştururlar. Karbon sayısı 6’dan fazla olan yağ asitlerinin metallerle oluşturduğu tuzlara sabun denir -Doymamış yağ asitlerinin yapısında yer alan etilen bağı (CHCH), platin, nikel veya bakır varlığında kolaylıkla hidrojenle doyurulabilir. İki hidrojen çift bağa girer ve doymamış yağ asidi doymuş hale geçer -Doymamış yağ asitlerinin yapısında yer alan etilen bağı fluor, klor, brom, iyot gibi halojenlerden biri ile doyurulabilir. 100 g doymamış yağın gram cinsinden tuttuğu iyot miktarı, iyot indeksi olarak tanımlanır. iyot indeksi, cilt altı dokularda 65, karaciğerde 135’dir -Doymamış yağ asitlerinin çift bağları, oksidan etkiye göre sonuçta değişik ürünler meydana gelecek şekilde oksitlenirler. Çift bağlara O2 girmesiyle peroksit, endiol, epoksit, ketohidroksit gibi çeşitli gruplar ortaya çıkar

Yağ asitlerinin tanımlanması deneyleri Yağ asitlerinin kimyasal özelliklerini göstermek veya doğrulamak için yapılan deneylerdir

Gliserol (Gliserin) Gliserol, tatlı, kıvamlı, sıvı karakterde, üç değerli bir alkoldür

Gliserol, su ve etil alkolle her oranda karışabilir Gliserol, su ve etil alkolle her oranda karışabilir. Eter, kloroform ve benzolde çözünmez Gliserol, bir çok madde için çok iyi bir çözücüdür. Su çekici ve nemlendirici özelliğe sahip olduğundan kozmetik ve ilaç yapımında kullanılır Gliserol hafif alkalik ortamda demir tuzlarının katalitik etkisi altında hidrojen peroksit (H2O2) ile oksitlenirse gliseraldehit ve dihidroksiaseton meydana gelir Gliserin KHSO4 veya P2O5 gibi dehidre edici bir madde ile ısıtılırsa, burnu iğneleyici keskin bir kokuya sahip doymamış aldehit olan akrolein meydana gelir

Gliserolün tanımlanması deneyleri Gliserolün kimyasal özelliklerini göstermek veya doğrulamak için yapılan deneylerdir

Trigliseridler (triaçilgliseroller, nötral yağlar, yağlar) Gerek hayvansal yağlar gerekse bitkisel yağlar, yağ asitlerinin gliserin (gliserol) ile oluşturdukları oldukça kompleks esterlerdir. Bu esterlere gliserid adı verilir Gliserinin bir alkol grubu bir molekül yağ asidi ile esterleşirse monogliserid meydana gelir. Gliserinin iki alkol grubu iki molekül yağ asidi ile esterleşirse digliserid meydana gelir. Gliserinin üç alkol grubu da üç yağ asidi ile esterleşirse trigliserid meydana gelir

Genelde yağların yapısı trigliserid biçimindedir Trigliseridlerde gliserin ile esterleşen yağ asitlerinin üçü de aynı ise yani , ,  pozisyonlarının hepsinde aynı tür yağ asidi bulunuyorsa trigliseridler, basit yağlar olarak tanımlanırlar. Trigliseridlerde gliserin ile esterleşen yağ asitleri aynı değilse yani , ,  pozisyonlarında farklı tür yağ asidi bulunuyorsa trigliseridler, karışık yağlar (miks yağlar) olarak tanımlanırlar Bitkisel yağlar, süt ürünleri ve hayvansal yağ gibi doğal yağların çoğu, basit ve karışık yağların kompleks karışımlarıdırlar. Bunlar, zincir uzunluğu ve doygunluk dereceleri farklı çeşitli yağ asitleri içerirler

Trigliseridler (yağlar, nötral yağlar), önemli biyolojik fonksiyonlara sahiptirler

Trigliseridlerin kimyasal özellikleri -Yağlar, ya yüksek basınç altında su ile, ya da normal basınç altında asitlerle kaynatılarak ya da lipaz gibi belirli enzimlerin katalitik etkisiyle hidrolize olurlar; gliserol ve yağ asitlerine parçalanırlar -Yağlar, kuvvetli bazlarla kaynatılırlarsa, sabunlar ve gliserine ayrılırlar. 1 gram yağın sabunlaşması için gerekli olan mg cinsinden KOH miktarına, sabunlaşma sayısı denir -Yağlardaki yağ asitlerinin doymamış bağları hidrojen ile doyurulabilir ve böylece doymuş yağlar meydana gelir -Yağlardaki yağ asitlerinin doymamış bağlarına, klor, brom, iyot gibi halojenler katılabilir. 100 gram yağ tarafından absorbe edilen gram cinsinden iyot miktarına iyot sayısı denir -Yağlardaki yağ asitlerinin doymamış bağları, çeşitli oksidan etkenlerle, çeşitli bileşikler oluşturmak üzere okside olurlar -Yağlar, hava, ışık, rutubet, ısı ve bakteri etkisiyle kendilerine özgü koku ve tatlarını kaybederek acılaşırlar

Fosfolipidler Fosfolipidler, fosfat içeren lipidlerdir; fosfatidler olarak da bilinirler Fosfolipidler, molekül yapılarındaki alkol türüne göre fosfogliseridler (gliserofosfolipidler) ve fosfosfingozidler (sfingomyelinler) olmak üzere iki grupta incelenirler Fosfogliseridlerin molekül yapısında gliserolün -karbonunda doymuş yağ asidi, -karbonunda doymamış yağ asidi, '-karbonunda fosfat ve fosfogliseridin türüne göre değişen bir grup içerirler Sfingomiyelinler, alkol olarak gliserol yerine kompleks bir amino alkol olan sfingozin içeren fosfolipidlerdir

Fosfogliseridler (gliserofosfolipidler), yapılarına göre gruplara ayrılırlar: -Ester gliserofosfolipidler -Fosfatidilkolin (PC, lesitin) -Fosfatidiletanolamin (PE, kefalin, sefalin) -Fosfatidilinozitol (PI) -Fosfatidilserin (PS) -Eter gliserofosfolipidler -Plazmalojenler -Trombosit aktive edici faktör

Fosfosfingozinler (Sfingomiyelinler), alkol olarak gliserol yerine kompleks bir amino alkol olan sfingozin içeren fosfolipidlerdir Sfingomyelinler, sfingolipidler sınıfından da sayılırlar

Sfingolipidler Sfingolipidler, gliserol yerine bir uzun zincirli amino alkol olan sfingozin içeren bileşik lipidlerdir Sfingozinin amino azotuna bir yağ asidinin amid bağı ile bağlanması suretiyle oluşmuş en basit sfingolipid seramiddir. Seramiddeki primer alkol grubundaki H yerine başka grupların gelmesiyle çeşitli sfingolipidler oluşmuştur Seramide fosfokolin eklenmesiyle sfingomiyelinler oluşmuşlardır Seramide bağlı olarak karbonhidrat içeren sfingolipidler, glikolipidler olarak bilinirler

Kolesterol (kolesterin) Kolesterol, hayvansal kökenli bir steroiddir. İlk kez 1775 yılında insan safra taşından izole edilmiştir, insan safrasında bol miktarda bulunur

Kolesterolün biyofonksiyonları -Kolesterol, impulsların oluştuğu ve taşındığı beyin ve sinir sisteminde yalıtıcılık görevi görür -Kolesterol, insan ve hayvanlarda hücre membranları ve subsellüler partiküllerin yapısal elemanlarındandır. Kolesterol, hayvansal dokularda en çok beyin, sinir dokusu, adrenal bezler ve yumurta sarısında hem serbest halde hem de esterleşmiş halde bulunur -Kolesterol, antihemolitik etkiye sahiptir -Serbest kolesterol, mikrozomlardaki bazı enzimlerin regülasyonuna katkıda bulunur -Kolesterol oksitlenir ve konjuge çift bağ içerirse deride bulunan 7-dehidroksikolesterol meydana gelir. 7-dehidroksikolesterol UV ışığa maruz kalırsa kolekalsiferol (vitamin D3) oluşur -Kolesterol, steroid hormonların ve safra asitlerinin ön maddesidir

Kolesterolün özellikleri -Kolesterol beyaz kristalli, tatsız ve kokusuz bir maddedir -Kolesterol, organik çözücülerde, sıcak alkolde, sıvı ve katı yağlarda çözünür -Kolesterolün elektrik iletkenliği çok azdır -Kolesterol molekülünde 3 nolu karbondaki hidroksil grubu, yağ asitleriyle esterleşir ve kolesterol esterlerini oluşturur -Kolesterolün renk reaksiyonu verici özellikleri vardır. Kolesterolün reaktiflerle verdiği kırmızı ya da yeşil renkler, halokromlar adını alırlar. Bunlar, kolesterolün polimerleşerek yüksek molekül ağırlıklı doymamış hidrokarbonların oluşmasına bağlanmaktadır

Kolesterolün tanımlanması deneyleri Kolesterolün kimyasal özelliklerini göstermek veya doğrulamak için yapılan deneylerdir

Safra asitleri Safra asitleri, 24 karbonlu steroidlerdir; kolanik asidin oksi türevleridirler Safra asitleri, yapılarındaki steran halkasında bir veya daha fazla hidroksil grubu ve 5 karbonlu yan zincirlerinde bir karboksil grubu içerirler Kolik asit (3,7,12-Trihidroksikolanik asit) ile kenodeoksikolik asit (3,7-Dihidroksikolanik asit), primer safra asitleri olarak bilinirler Deoksikolik asit (3,12-Dihidroksikolanik asit) ile litokolik asit (3-Hidroksikolanik asit) sekonder safra asitleri olarak bilinirler Safra asitleri insan safrasında glisin konjugelerinin ya da taurin konjugelerinin sodyum tuzları şeklinde bulunduklarından sıklıkla safra asitleri yerine safra tuzlarından sözedilir

Safra asitlerinin biyofonksiyonları -Safra asitleri, safra içindeki kolesterolün çökmesini önlerler. Safrada kolesterolün maksimal çözünebildiği noktada kolesterol/safra asidi oranı 5/80 kadardır -Safra asitleri, intestinal motiliteyi artırırlar -Safra asitleri, yüzey gerilimini azaltıcı etkileriyle suda çözünmeyen lipidlerin emülsiyonlaşmasını, böylece enzimlerin bağırsak lümenindeki lipidlere daha iyi etki yapmalarını sağlarlar. Safra asitleri, hem yağların hem yağda çözünen vitaminlerin 0,3-1 çapında emülsiyon veya 16-20Ao çapında miseller halinde emilmelerini sağlarlar

Safra asitlerinin özellikleri -Safra asitleri, apolar yapılara apolar moleküller arası kuvvetlerle bağlanırlar ve yüzey gerilimini azaltırlar -Safra asitleri, mukozaları tahriş ederler. -Litokolik asit intramuskuler uygulandığında lokal iltihap oluşturur

Safra asitlerinin tanımlanması deneyleri Safra asitlerinin fiziksel veya kimyasal özelliklerini göstermek veya doğrulamak için yapılan deneylerdir

Keton cisimleri Keton cisimleri, karaciğerde yağ asidi oksidasyonunun normal son ürünleri olan asetoasetik asit, -hidroksibutirik asit ve asetondur

Keton cisimleri, bazı metabolizma bozukluklarında kanda artar ve idrarda saptanırlar Ketonemi: Kanda keton cismi artışı Ketonüri: İdrarda keton cismi saptanması Ketosis-ketoasidosis: Kanda keton cismi artışı ve idrarda keton cismi saptanması Renk tepkimelerine dayanan çeşitli deneylerle idrarda keton cisimlerinin tanımlanması, bazı metabolik bozuklukların tanısına yardımcı olur

Keton cisimlerinin tanımlanması deneyleri Keton cisimlerinin kimyasal özelliklerini göstermek veya doğrulamak için yapılan deneylerdir

Keton cisimlerinin tanımlanması deneyleriyle öğrenilen bilgiler, klinik biyokimya uygulamalarında idrar örneğinde keton cismi olup olma olmadığını anlamak için deney yapmada kullanılacaktır

Lipoproteinler Lipoproteinler, fosfolipidler, kolesterol, kolesterol esterleri ve trigliseridlerin çeşitli kombinasyonları ile apolipoproteinler denen spesifik taşıyıcı proteinlerin moleküler agregatlarıdırlar Lipoproteinlerdeki protein olan apolipoproteinler (apoproteinler), apo A, apo B, apo C, apo D, apo E gibi adlandırılırlar Kolesterol ve diğer lipidlerin kanda taşınması, plazma lipoproteinleri vasıtasıyla olmaktadır

Triacylglycerol % of dry wt Ultrasantrifüjdeki yoğunluklarına göre lipoproteinler, şilomikronlar, VLDL, IDL, LDL, HDL, Lp (a) şeklinde alt gruplara ayrılırlar Lipoprotein class Density (g/mL) Diameter (nm) Protein % of dry wt Phospholipid % Triacylglycerol % of dry wt HDL 1.063-1.21 5 – 15 33 29 8 LDL 1.019 – 1.063 18 – 28 25 21 4 IDL 1.006-1.019 25 - 50 18 22 31 VLDL 0.95 – 1.006 30 - 80 10 50 chylomicrons < 0.95 100 - 500 1 - 2 7 84

Lipoproteinler, elektroforezdeki ayrılmalarına göre şilomikronlar (tok kişilerde görülür),  lipoprotein (LDL), pre  lipoprotein (VLDL),  lipoprotein (HDL) şeklinde alt gruplara ayrılırlar

Şilomikronlar, lipoproteinlerin en büyükleri ve dansitesi en küçük olanlarıdırlar. Yüksek oranda trigliserid içerirler VLDL (çok düşük dansiteli lipoprotein), şilomikronlardan daha küçüktürler. Endojen trigliserid bakımından oldukça zengindir LDL (düşük dansiteli lipoprotein), trigliserid içerikleri çok az, kolesterol ve kolesterol esterlerinden zengin lipoproteinlerdir. Temel apolipoproteinleri ApoB-100’dür HDL (yüksek dansiteli lipoprotein), LDL’lerden daha küçüktürler. HDL kitlesinin %50’si protein, %30’u fosfolipid, %20’si kolesteroldür Lp (a), LDL’ye benzeyen bir lipoproteindir. Başlıca apolipoproteini apo B-100’dür.

Apolipoproteinler Apo A, Apo AI, Apo AII ve Apo AIV olmak üzere üç tiptir. HDL’nin major proteinleridirler. Apo AI, LCAT enziminin aktivasyonunda ve böylece ekstrahepatik dokulardan karaciğere serbest kolesterolün HDL’de esterleştirilmek suretiyle taşınmasında rol oynar. Apo AI’in artması organizmanın lehinedir Apo B, HDL dışındaki bütün lipoproteinlerin başta gelen proteinidir. Apo B-100, Apo B-48, Apo B-26, Apo B-74 olmak üzere dört tipi vardır. Apo B-100 çoğunlukla karaciğerde sentezlenir, Apo B-48 bağırsak duvarında sentezlenir. Apo B’nin artması organizmanın aleyhinedir Apo C, Açlık durumunda VLDL ve HDL’nin yapısında bulunur. Apo CI, Apo CII, Apo CIII olmak üzere üç tipi vardır Apo D, Lipoproteinler arasında kolesterol esterleri ve trigliseridlerin transferinde rol oynamaktadır. Bu yüzden kolesterol ester transfer proteini de denmektedir Apo E, karaciğerde sentezlenir. Plazmada HDL’nin yapısına katılır. Apo E’nin, Apo EI, Apo EII, Apo EIII, Apo EIV ve Apo EV olmak üzere beş çeşidi vardır

Eikozanoidler Eikozanoidler, omurgalı hayvanların çeşitli dokularında son derece güçlü hormon benzeri etkilerinin çeşitliliği ile bilinen, 20 karbonlu poliansatüre yağ asidi olan 20: 45, 8, 11, 14 araşidonik asit türevi bileşiklerdir: -prostanoidler prostaglandinler (PG) prostasiklin (PGI) tromboksanlardır (TX) -lökotrienler (LT) -lipoksinleri (LX)