Lipidy, terpeny a steroidy, tenzidy

Lipidy

  • Důležité látky rostlinného i živočišného původu
  • Vznikají chemickými reakcemi v živých organizmech, obsaženy v buněčných membránách a nervových tkáních
  • Funkce lipidů: – zdroj energie
                                  tepelná izolace
    ochrana některých orgánů (ledviny)
    mají hydrofobní charakter → rozpouští některé vitamíny a hormony
    nerozpustné ve vodě
  • U mužů tvoří tuky 10 -15% hmotnosti, u žen 20-25%
  • Z chemického hlediska jsou lipidy estery vyšších mastných kyselin (palmitové, stearové, olejové a linolové)
KLASIFIKACE LIPIDŮ
JEDNODUCHÉ SLOŽITÉ
obsahují ještě další složku, např. H3PO4 nebo sacharid
ACYLGLYCEROLY
obsahují glycerol (glyceridy)
tuky a oleje
VOSKY
neobsahují glycerol, ale jiný alkohol

Jednoduché lipidy

1.      Acylglyceroly

Estery glycerolu a vyšších mastných kyselin
hydroxylové skupiny glycerolu mohou být esterifikovány 1x, 2x nebo 3x

Pokud je přítomen jeden druh karb. Kys. = jednoduché acylglyceroly
Více druhů karb. kys. = smíšené acylglyceroly

–          Tuky a oleje

= směsi triacylglycerolů → nelze je vyjádřit vzorcem!

Tuky

  • Převládají nasycené mastné kyseliny
  • Živočišný původ
  • Tuhé (loje) x mazlavé (máslo, sádlo)
  • Zisk: z tukových tkání vyškvařováním, vytavováním; máslo z mléka

Oleje

  • Obsahují nenasycené mastné kyseliny → důležité pro organismus – tzv. Esenciální látky (tělo si je neumí vyrobit)
  • Rostlinný původ
  • Jedlé (olivový, slunečnicový, řepkový, makový, podzemnicový, …) x nejedlé (lněný)
  • Zisk: lisováním semen nebo plodů
  • Minerální oleje → z ropy
Fyzikální vlastnosti tuků a olejů:
  • Čisté – bezbarvé, bez chuti a zápachu
  • Lehčí než voda
  • Ve vodě nerozpustné
  • Rozpustné v nepolárních rozpouštědlech (cs2, benzen, ether, …)
  • Hoří
Chemické reakce tuků a olejů:
–          HYDROLÝZA

Enzymatická: žluknutí = štěpení účinkem bakterií
v teple dochází k oxidaci → vznik aldehydů, ketonů a nižších karb. kys.
→ zápach
Kyselá: působením silných anorg. kys. vzniká opět glycerol a karb. kys.
Zásaditá: zmýdelnění (vlastnosti a výroba mýdla viz dále)

–          ZTUŽOVÁNÍ OLEJŮ = katalytická hydrogenace (kat. Ni + ↑p)

– dochází k nasycení násobných vazeb
– ztužené tuky jsou stálejší, lépe se přepravují a skladují
ALE neobsahují už důležité esenciální MK
– vznikají margaríny (Hera, Alfa, …), které obsahují vodu 20-30%,
nebo 100% tuky (Omega) vhodné na smažení

–          VYSÝCHÁNÍ OLEJŮ

nejedlé oleje s více „=“ na vzduchu oxidují a polymerují a vzniká pružný povlak

Využití: FERMEŽE = nátěry na dřevo

2.      Vosky

složité směsi esterů vyšších MK a vyšších jednosytných alkoholů

např.: cetylalkohol        C16H33OH
stearylalkohol   C18H37OH
myricylalkohol  C31H63OH

Vlastnosti:
  • Bílé až nažloutlé hmoty nerozpustné ve vodě
  • Neobsahují glycerol, nežluknou, těžko se štěpí
  • Hoří → svíčky (vosk se taví, difunduje do knotu a tam se spaluje)
Rozdělení podle původu:
  • Živočišné: vorvaňovina, včelí nebo hmyzí vosk, lanolin z ovčí vlny
  • Rostlinné: ochrana povrchu listů na některých rostlinách
  • Minerální: z hnědého uhlí (voskové hnědé uhlí)

Mezi vosky NEPATŘÍ: pečetní vosk a parafín (levné svíčky)

Užití: (vosky jsou drahé)

  • průmysl + kosmetika (krémy, masti)
  • Leštěnky
  • Vosky na lyže
  • Kvalitní svíčky

Složité lipidy

  • Obsahují kromě vyšších MK a glycerolu v molekule ještě další složku:
    • Fosfolipidy – esterově vázanou H3PO4
    • Glykolipidy – sacharidovou složku (glukosu nebo galaktosu)
    • Lipoproteiny – bílkovinu
  • Jsou ve všech rostlinných a živočišných buňkách, především v biologicky nejaktivnějších orgánech (nervy, mozek, mícha, srdce, játra)
  • Tvoří složku buněčných membrán, zajišťují nemísitelnost obsahu buňky
  • Molekula složitého lipidu má polární (hydrofilní) a nepolární (hydrofobní) část

Izoprenoidy (terpeny a steroidy)

Terpeny

  • Kaučuk, karotenoidy, silice
  • Přírodní sloučeniny
  • Spojením izoprenových jednotek vznikají terpeny

Dělení terpenů

  • Tvar řetězce
  • Chemické složení
  • Počet izoprenových jednotek
    • Monoterpeny (2 jednotky → 10 uhlíků)
    • Seskviterpeny (3 jednotky → 15 uhlíků)
    • Diterpeny (4)
    • Triterpeny (6)
    • Tetraterpeny (8)
    • Polyterpeny (mnoho jednotek)

Výskyt terpenů

  • Silice – těkavé, vonící směsi terpenů, tekuté (květy, listy, plody)
  • Pryskyřice – vznikají oxidací silic, tuhé, lepkavé, teplem měknoucí
  • Balzámy – směsi silic a pryskyřic, organická lepidla

Získávání

  • Extrakce přírodního materiálu
  • Destilace s vodní párou

Zástupci terpenů

Monoterpeny

  • Limonen
    • Citrónová silice
    • V terpentýnové silici
    • Z jehličí → terpentýnová silice + kalafuna
  • Menthol
    • Mátová silice
  • Kafr
    • Kafrová silice
    • Využití: kosmetika, lékařství, rozpouštědla

Diterpeny

  • Retinol – vitamin A
    • V přírodě jako ester
  • Fytol
    • Součást chlorofylu
    • Na porfinovou strukturu je fytol vázaný esterově

Seskviterpeny, triterpeny

  • Humulen
    • Chmel – humulus lupulus
  • Matricin
    • V heřmánku
  • Skvalen
    • Základ triterpenů a steroidů

Tetraterpeny

  • Žluté, oranžové, červené, konjugované
  • Karotenoidy
    • Rostlinná barviva, rozpustná v tucích, acetonu
    • Žluté barvivo = lutein, xanthofyl (listy)
    • Červené barvivo = lykopen (rajčata)
    • Oranžová barviva = karoteny α, β, γ
      β-karoten je provitaminem vitaminu A

Polyterpeny

  • Kaučuk
    • Cis uspořádání isoprenu
    • Elastický
    • Surová forma = latex
    • Gumovník (kaučukovník)
  • Gutaperča
    • Trans izomer kaučuku
    • Zaschlá mlékovitá šťáva ze stromů rodu Palaqium
    • Tvrdá – dobrý izolant

Steroidy

  • Samostatná skupina přírodních látek
  • Rostlinný i živočišný původ
  • Vysoce biologicky účinné
  • Nezbytné pro správný růst a vývoj
  • Příklady: některé hormony, žlučové kyseliny, vitamíny a alkaloidy

Chemické složení

  • Uhlovodíky nebo kyslíkaté deriváty
  • Společná základ = STERAN (cyklopentaperhydrofenanthren)
  • Biosyntéza steroidů probíhá přes skvalen → příbuznost terpenů a steroidů

Rozdělení steroidů

  • Steroly
  • Žlučové kyseliny
  • Steroidní hormony

Zástupci steroidů

Steroly
  • Obsahují -OH skupinu
  • Rostlinné = fytosteroly → ergosterol
  • Živočišné = zoosteroly → cholesterol
  • Cholesterol
    • Volný – podílí se na stavbě buněčných membrán (způsobuje polopropustnost, má vliv na vstřebávání tuků)
    • Vázaný (acylcholesterol) – má esterifikovanou -OH skupinu, v hormonech a žluči
    • Oba typy přijímáme v tucích – vysoká hladina cholesterolu je >5mmol/l
    • Usazuje se v cévách → sklerotické pláty
    • Rizikové faktory:
      • Věk
      • Kouření
      • Krevní tlak, cukrovka, genetická dispozice
    • „hodný“ cholesterol
      • Je vázaný na HDL (vysokodenzitní lipoprotein)
      • Organismus ho umí vyloučit
    • „zlý“ cholesterol
      • Vázaný na LDL (nízkodenzitní lipoprotein)
      • Vzniká v játrech
      • Váže se na membránové receptory
      • Tělo ho neumí vyloučit
    • Důsledky vysoké hladiny cholesterolu:
      • Zvyšuje riziko trombózy → infarkt
      • Zvyšuje riziko ischemických chorob srdečních (poruchy prokrvení srdce) – angina pectoris
Žlučové kyseliny
  • Vznikají v játrech – obsaženy ve žluči
  • Podílí se na trávení a vstřebávání tuků
  • Kyselina cholová
Steroidní hormony
  • Mužské pohlavní hormony – testosteron
  • Ženské pohlavní hormony – progesteron, estrogeny
  • Hormony kůry nadledvinek – kortikoidy
  • Anabolické steroidy
    • Syntetické látky podobné testosteronu
    • Způsobují nárůst svalové hmoty
    • Doping – atleti, kulturisté
    • Velká zdravotní rizika: poškození jater, u mužů impotence, poškození srdce, nebezpečné kolísání nálady, u žen mužský vzhled a zhrubnutí hlasu

Tenzidy a detergenty

Tenzidy

  • Ovlivňují povrchové napětí vody
  • Ve fázovém rozhraní
  • 2 konce: polární a nepolární
  • Tenzidy jsou složky detergentů

Mýdlo

  • Sodná mýdla – tvrdá, výroba pracích prostředků + toaletní mýdla
  • Draselná mýdla – mazlavá, např. dezinfekční (Solvina)
  • Prací účinky mýdla:
    • Emulgační účinky
    • Obdobně fungují soli sulfonových kyselin R-SO3Na+ (tekutá mýdla)
  • Reakce mýdla:
    • V H+ prostředí se mýdlo sráží – vzniká zákal mastné kyseliny
    • V tvrdé vodě (Ca2+, Mg2+) se mýdlo sráží – vznikají vločky vápenatých a hořečnatých solí mastných kyselin → mýdlo tedy nepění
  • Výroba mýdla:
    • Tuk (lůj, sádlo, kokosový tuk) + H2SO4
    • → odstarnění nežádoucích příměsí z tuku
    • → propláchnout vodou
    • → + NaOH = zmýdelnění (vaření cca 7 hod.)
    • Vysolování (NaCl oddělí mýdlo od louhu a glycerolu) → jádrové mýdlo
    • Barvení, parfémy, lisování, sušení
    • Sodná mýdla reagují zásaditě, vysušují pokožku a zbavují ji ochranného filmu
      (pH pokožky = 5,5)

Detergenty

  • = tenzidy + doplňující látky
  • Doplňující látky:
    • Změkčovadlo vody
    • Chemická bělidla
    • Alkalické přísady
    • Ochranné koloidy
    • Parfémy, zjasňující prostředky, enzymy
    • Plnivo