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3.7: 지질은 무엇인가?
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Biology

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What are Lipids?
 
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3.7: What are Lipids?

3.7: 지질은 무엇인가?

Overview

Lipids are a group of structurally and functionally diverse organic compounds that are insoluble in water. Certain classes of lipids, such as fats, phospholipids, and steroids are crucial to all living organisms. They function as structural components of cellular membranes, energy reservoirs, and signaling molecules.

Lipids are a Diverse Group of Hydrophobic Molecules

Lipids are structurally and functionally diverse group of hydrocarbons. Hydrocarbons are chemical compounds that consist of carbon and hydrogen atoms. The carbon-carbon and carbon-hydrogen bonds are nonpolar, which means that the electrons between the atoms are shared equally. The individual nonpolar bonds impart an overall nonpolar characteristic to the hydrocarbon compound. Additionally, nonpolar compounds are hydrophobic, or “water-hating.” This means they do not form hydrogen bonds with water molecules, rendering them nearly insoluble in water.

Depending on the chemical composition, lipids can be divided into different classes. The biologically important classes of lipids are fats, phospholipids, and steroids.

Fat Is a Triester of Fatty Acids and Glycerol

The hydrocarbon backbone of fat has three carbon atoms. Each carbon carries a hydroxyl (–OH) group, making it glycerol. To form a fat, each of the hydroxyl groups of glycerol is linked to a fatty acid. A fatty acid is a long hydrocarbon chain with a carboxyl group (–COOH) at one end. The carboxyl group of the fatty acid and the hydroxyl group of the glycerol form a stable bond with the release of a water molecule. The resulting molecule is called an ester (–COOR). Fat is an ester of glycerol and three fatty acids; hence it is also referred to as triglyceride. The three constituent fatty acids can be identical or different and are usually 12-18 carbons long.

Saturated Versus Unsaturated Fats

Fats are either saturated or unsaturated depending on the presence or absence of double bonds in the hydrocarbon chains of their fatty acids. If a fatty acid chain does not have double bonds between the carbon atoms, the individual carbon atoms bind a maximum number of hydrogens. Such a fatty acid is completely saturated with hydrogen, and is called a saturated fatty acid. On the other hand, if the fatty acid contains one or more double bonded carbon atoms, the fatty acid is called unsaturated fatty acid.

Fats that contain all saturated fatty acids are called saturated fats. Fats obtained from animal sources, for instance, butter, milk, cheese, and lard, are mostly saturated. Fats from fish or plant sources are often unsaturated, like olive oil, peanut oil, and cod liver oil. The absence of double bonds in the hydrocarbon chains of saturated fatty acids, making them flexible. The flexible fatty acid chains can pack tightly with each other; hence saturated fats are mostly solid at room temperature.

Most naturally occurring unsaturated fatty acids are in “cis” conformation, meaning that the hydrogen atoms adjacent to the carbon-oxygen double bond are on the same side. The presence of cis-double bonds causes a bend in the hydrocarbon chain which makes the long hydrocarbon chain less flexible and difficult to pack. As a consequence, most unsaturated fatty acids are liquid at room temperature.

Fats are a long-term energy reservoir in many organisms. If the need arises, the organism breaks down fats to produce energy. In animals, fat provides cushioning around vital organs, and a subcutaneous layer of fat insulates the body from external temperatures.

Phospholipids Are an Integral Part of Cellular Membranes

Phospholipids are critical to the cell as they are major constituents of cell membranes. Phospholipids are structurally similar to fats but contain only two fatty acids linked to glycerol instead of three. The fatty acid residues can be saturated or unsaturated. In phospholipids, the third hydroxyl group of glycerol is linked to a negatively charged phosphate group.

An additional functional group attached to the phosphate group can lead to diverse chemical properties of phospholipids. Most common additives are small polar groups like choline or serine.

Phospholipids are amphipathic molecules, meaning they have parts that are hydrophobic and others that are hydrophilic, or water-loving. When phospholipids are added to water, they spontaneously form a bilayer, a thin film that is two phospholipid molecules thick. This self-organization takes place because the polar heads are attracted to water, while the hydrophobic fatty acids are buried in the center of the layer to evade contact with water. Such phospholipid bilayer forms the cell membrane in all living organisms. It compartmentalizes the fluids on the interior and exterior of the cell. Embedded in the bilayer are proteins and steroids, another class of lipids. Additional phospholipid bilayers may further compartmentalize the interior of the eukaryotic cell, for instance, the lysosome and endoplasmic reticulum.

Steroids Consist of a Four Ring Structure

Steroids are another biologically important class of lipids. Steroids are composed of four carbon rings that are fused to each other. Steroids vary amongst each other based on the chemical groups attached to the carbon rings. Although steroids are structurally different, they are hydrophobic and insoluble in water. Steroids reduce the fluidity of the cell membrane. They also function as signaling molecules within the cell. Cholesterol is the most common steroid and is synthesized by the liver. It is present in the cell membrane and is a precursor of sex hormones in animals.

개요

지질은 물에 용해되지 않는 구조적이고 기능적으로 다양한 유기 화합물의 그룹입니다. 지질의 특정 클래스, 지방 등, 인 지질, 그리고 스테로이드는 모든 살아있는 유기 체에 중요 한. 그(것)들은 세포막, 에너지 저수지 및 신호 분자의 구조적인 분대로 작동합니다.

지질은 소수성 분자의 다양한 그룹입니다

지질은 구조적으로 기능적으로 다양한 탄화수소 그룹입니다. 탄화수소는 탄소 와 수소 원자로 구성된 화학 화합물입니다. 탄소 탄소 와 탄소 수소 결합은비극성이며, 이는 원자 사이의 전자가 동등하게 공유된다는 것을 의미합니다. 개별 비극성 결합은 탄화수소 화합물에 전반적인 비극성 특성을 부여합니다. 또한, 비극성 화합물은소수성, 또는 "물 증오"입니다. 즉, 물 분자와 수소 결합을 형성하지 않으므로 물에서 거의 불용성입니다.

화학 적 조성에 따라 지질은 다른 클래스로 나눌 수 있습니다. 지질의 생물학적으로 중요 한 클래스는 지방, 인 지질, 그리고 스테로이드.

지방은 지방산과 글리세롤의 트리스터입니다

지방의 탄화수소 백본에는 3개의 탄소 원자가 있습니다. 각 탄소는 하이드록실(-OH) 그룹을 운반하여 글리세롤을 만듭니다. 지방을 형성하기 위해, 글리세롤의 각 하이드록실 그룹은 지방산에 연결됩니다. 지방산은 한쪽 끝에 카복실 그룹(-COOH)이 있는 긴 탄화수소 체인입니다. 글리세롤의 지방산 및 하이드록실 그룹의 카복실 그룹은 물 분자의 방출과 안정적인 결합을 형성한다. 결과 분자는 에스테르 (-COOR)라고합니다. 지방은 글리세롤과 3개의 지방산의 에스테르입니다; 따라서 그것은 또한 트리 글리세라이드라고합니다. 3개의 성분 지방산은 동일하거나 다를 수 있고 일반적으로 12-18의 탄소 길이입니다.

포화 지방과 불포화 지방

지방은 지방산의 탄화수소 사슬에 이중 결합의 존재 또는 부재에 따라 포화 또는 불포화. 지방산 사슬에 탄소 원자 사이에 이중 결합이 없는 경우 개별 탄소 원자는 최대 수의 수의 수의 수에 결합합니다. 이러한 지방산은 수소로 완전히 포화되어 포화 지방산이라고 합니다. 한편, 지방산에 하나 이상의 이중 접합 탄소 원자가 포함되어 있는 경우 지방산은 불포화 지방산이라고 합니다.

모든 포화 지방산을 함유하는 지방은 포화 지방이라고 합니다. 예를 들어, 버터, 우유, 치즈, 라드 등 동물성 공급원에서 얻은 지방은 대부분 포화 상태입니다. 생선이나 식물 공급원의 지방은 올리브 오일, 땅콩 기름 및 대구 간 오일과 같이 불포화되는 경우가 많습니다. 포화 지방산의 탄화수소 사슬에 이중 결합이 없기 때문에 유연하게 만듭니다. 유연한 지방산 사슬은 서로 단단히 포장 할 수 있습니다; 따라서 포화 지방은 대부분 실온에서 고체입니다.

대부분의 자연발생 불포화 지방산은"시스"형성에 있으며, 이는 탄소 산소 이중 결합에 인접한 수소 원자가 같은 쪽에 있다는 것을 의미합니다. 시스-이중결합의 존재는 긴 탄화수소 사슬을 덜 유연하고 포장하기 어렵게 만드는 탄화수소 사슬의 굴곡을 일으킵니다. 결과적으로, 대부분의 불포화 지방산은 실온에서 액체입니다.

지방은 많은 유기체에서 장기 에너지 저수지입니다. 필요한 경우, 유기체는 에너지를 생산하기 위해 지방을 분해. 동물에서는 지방이 중요한 장기를 중심으로 쿠션을 제공하며, 피하 층은 외부 온도로부터 몸을 격리시합니다.

인지질은 세포 막의 필수적인 부분입니다

인지질은 세포막의 주요 성분이기 때문에 세포에 중요합니다. 인지질은 지방과 구조적으로 유사하지만 세 가지가 아닌 글리세롤에 연결된 두 개의 지방산을 함유하고 있습니다. 지방산 잔류물은 포화 또는 불포화 될 수 있습니다. 인지질에서, 글리세롤의 세 번째 하이드록실 그룹은 음전하 인산염 그룹에 연결됩니다.

인산염 그룹에 부착된 추가 기능 그룹은 인지질의 다양한 화학적 특성으로 이어질 수 있다. 가장 일반적인 첨가제는 콜린 이나 세린 같은 작은 극성 그룹.

인지질은 수륙 양용 분자이며, 이는 소수성 및 소수성또는 물을 사랑하는 부품이 있음을 의미합니다. 인지질이 물에 첨가되면 두 개의 인지질 분자인 얇은 필름인 이중층을 자발적으로 형성합니다. 이 자기 조직은 극지 머리가 물에 끌리기 때문에 일어나고, 소수성 지방산은 물과의 접촉을 피하기 위해 층의 중앙에 묻혀 있기 때문에 일어난다. 이러한 인지질 이중층은 모든 살아있는 유기체에서 세포막을 형성합니다. 셀의 내부와 외부의 유체를 구획화합니다. 이중 층에 내장 된 단백질과 스테로이드, 지질의 또 다른 클래스. 추가 인지질 이중층은 진핵 세포의 내부를 더 구획화 할 수있다, 예를 들어, 리소솜과 내피 성 망상.

스테로이드는 4 개의 반지 구조로 구성

스테로이드는 지질의 또 다른 생물학적으로 중요 한 클래스. 스테로이드는 서로 융합 된 4 개의 탄소 고리로 구성 됩니다. 스테로이드탄소 고리에 부착 된 화학 그룹에 따라 서로 다릅니다. 비록 스테로이드는 구조적으로 다른, 그들은 소수 와 물에 용해. 스테로이드 세포 막의 유동성을 감소. 그(것)들은 또한 세포 내의 신호 분자로 작동합니다. 콜레스테롤은 가장 일반적인 스테로이드이며 간에서 합성됩니다. 그것은 세포막에 존재 하 고 동물에서 성 호르몬의 선구자.


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