Ünite 3: Lipitler

Lipitlerin Tanımı, Önemi ve Sınıflandırılması

Lipitlerin bir yapı taşı yoktur. Sadece lipitler için ortak nokta yağ asitleridir. Bütün lipitler yağ asitleri taşımazlar ama bu sınıftan kabul edilebilmeleri için yağ asitleriyle esterleşebilir karakterde olmaları gereklidir. Esterleşme, karboksilli asitlerle alkollerin etkileşmesi sonucu oluşan bileşiklerdir. Genel olarak suda çözünmeyen, eter, kloroform ve benzen gibi çözücülerde çözünen organik moleküllere lipit adı verilir. Kimyasal yapılarında karbon, hidrojen ve oksijen atomlarının yanı sıra, daha az miktarda fosfor, azot ve kükürt bulunabilir. Lipitler organizmaya büyük oranda dışarıdan alınır. Fakat az bir kısmı da metabolizmada sentezlenebilir. Besinlerle alınan diğer enerji veren moleküllerin, özellikle karbonhidratların fazlası yağlara çevrilerek depo edilir. Bir gram lipidin enerji değeri 9 kCal/g iken karbonhidratlar için bu değer 4,5 kCal/g’dır. Hücre ve sitoplazmik organellerin membranlarının % 50’si lipitlerden oluşmaktadır. Bazı vitamin ve hormonların biyosentezinde lipitler prekürsör olarak gereklidir. Ayrıca yağda eriyen vitaminlerin hedef doku ve organlara taşınması için lipitler gereklidir. Mitokondriada elektron taşıma işlevine yardımcı olurlar. Bütün hücrelerde iletişim, tanıma ve bağışıklık olaylarında lipitlerin önemli rolü vardır.

Lipitlerin sınıflandırılması aşağıdaki şekilde yapılabilir.

1. Yağ Asitleri
2. Gliserol Taşıyan Lipitler
   • Nötral Yağlar
   • Fosfogliseritler
3. Gliserol Taşımayan Lipitler
   • Sfingolipitler
   • Alifatik Alkol ve Mumlar
   • Terpenler
   • Steroidler
4. Diğer Sınıf Bileşiklere Bağlı Lipitler
   • Lipoproteinler
   • Proteolipitler
   • Lipopolisakkaritler
5. Biyolojik Önemi Olan Lipitler
   • Eikozonoidler
   • Lizofosfogliseritler

Yağ Asitleri

Doğada bulunan yağ asitleri düz zincirlidirler ve genellikle çift sayıda karbon atomu taşırlar. Ancak tek sayıda karbon atomu taşıyan yağ asitleri de vardır. Karbon sayıları 2-34 arasındadır. Yağ asitleri monokarboksilik asitlerdir. Yani yapıda tekbir —COOH (karboksil) grubu vardır. Yağ asitlerinin genel formülü R—COOH şeklinde gösterilmektedir. Yağ asitleri şu üç özelliğe sahiptirler: • Çoğu düz zincirli yapıya sahip olan, monokarboksilik hidrokarbon kalıntılarından oluşmuştur. • Karbon atomları sayıları çoğunlukla çift sayıdadır. • Doyurulabilirler veya bir ya da daha fazla doymamış bağ taşırlar.

Yağ asitleri doymuş ve doymamış yağ asitleri olarak ikiye ayrılırlar. Doymuş yağ asitleri, yapılarında çift bağ içermezler ve erime noktaları yüksektir. En basit doymuş yağ asidi iki karbonlu asetik asittir. Bu grupta yer alan asetik asit, propiyonik asit ve butirik aside “uçucu yağ asitleri” adı da verilmektedir.

Doymamış yağ asitleri, yüksek organizmalı bitkiler ile düşük ısılarda yaşayan hayvanlarda fazla bulunur. Kimyasal yapılarında bir veya birden fazla çift bağ içerirler. Tamamı oda ısısında sıvıdır. Bu gruba giren linoleik, linolenik ve arahidonik asitler insanlar için dışarıdan besinlerle alınması zorunlu olan yağ asitlerindendir. Bu moleküllerin eksikliğinde büyümede yavaşlama, dermatitis ve hematüri görülür. Oleik asit doğada en fazla bulunan doymamış yağ asididir.

Yağ Asitlerinin Fiziksel Özellikleri

Karbon sayısı 10’a kadar olan bütün doymuş yağ asitleri oda ısısında sıvı ve uçucudur. Daha fazla sayıda karbon atomuna sahip olanlar vücut sıcaklığında katıdır. Yağ asitlerinin zincir uzunluğu ve molekül ağırlığı arttıkça erime noktaları yükselir ve uçuculukları azalır. Bilinen bütün doymamış yağ asitleri oda ısısında sıvıdır, suda erimez ve uçucu değillerdir. Doymamış yağ asitleri taşıdıkları çift bağlar sayesinde yüksek reaksiyon yeteneğine sahiptir.

Yağ Asitlerinin Kimyasal Özellikleri

Altı karbondan yüksek yağ asitlerinin metallerle yaptıkları tuzlara “sabun” denir. Sodyum ve potasyum sabunları suda erirler. Ancak diğer metallerin tuzları (sabunları) genellikle erimezler ve temizleyici değillerdir. Doymamış yağ asitlerinin verdiği sabunlar doymuş olanlara oranla suda ve alkolde daha fazla erir. Deterjanlar da yağ asitlerinin tuzlarıdır. Deterjanlar yapılarında bulunan sülfürik asit esterlerinin kuvvetli asit olmaları ve bunların tuzlarının asit çözeltilerde parçalanmamaları nedeniyle üstün temizleyici maddelerdir.

Yağ asitlerinin karboksil grupları ile alkollerin hidroksil grupları arasından su çıkışıyla birlikte, yağ asidi ve alkolün birbirine ester bağıyla bağlanması sonucu esterler oluşur. Esterleşme kendiliğinden yavaş, fakat ısı veya hidrojen iyonu varlığında hızlı olur.

Doymamış yağ asitlerinin yapısında yer alan etilen bağı (CH=CH-) yani çift bağlar kolaylıkla hidrojenle ya da halojenlerle doyurulabilir. Bu reaksiyon sonucunda doymamış yağ asidi doymuş hale geçer. Çift bağa hidrojen yerine halojenler adını verdiğimiz Flor, klor, brom ve iyot gibi atomlar da girebilir. Üç veya daha fazla sayıda çift bağı bulunan yağ asitlerinin brom ile doyurulması sonucu meydana gelen türevleri, çözücülerin çoğunda çözünmez. Bu özellik, doymuş yağ asitlerinin ayrılmasında ve tanınmasında kullanılır. Doymamış yağ asitlerinin moleküler oksijenle oksitlenmeleri ve çift bağlara O2 girmesi ile çeşitli gruplar ortaya çıkar. Yani çift bağ oksidasyonla açılarak yeni ürünler oluşabilir. Acılaşma olarak da bilinen bu olayda yağda istenmeyen kötü tat, görünüm ve koku oluşturan bileşikler meydana gelir.

Gliserol Taşıyan Lipitler

Nötral yağlar, lipitlerin en yaygın sınıfını oluştururlar. Özellikle bitkilerin tohumlarında, ceviz ve fındıkta bol miktarda bulunurlar. Nötral yağların üç önemli görevi vardır: • Yedek besin maddesidirler. • Vücuttan ısı kaybına karşı koruyucu (izolatör) etkiye sahiptirler. • İç organların korunmasında rol alırlar. Bu moleküller, yağ asitlerinin gliserol ile yaptıkları esterlerdir. Yağ asidi, gliserolün bir alkol grubu ile esterleşirse monogliserit; iki alkol grubuyla esterleşirse digliserit ve üç alkol grubuyla esterleşirse trigliserit adını alır. Trigliseritler metabolik enerjinin depo şeklidirler. Çok soğuk iklim şartlarında yaşayan hayvanların deri altında toplandığı için iyi bir soğuktan koruyucudur.

Gliserol ve esterleşmiş halde fosforik asit taşıyan lipitlere fosfogliseritler denir. Fosfatitler, difosfatidilgliseroller ve fosfatidilinozitoller olmak üzere üç alt gruba ayrılırlar. Fosfatitler, gliserol fosfat türevi olup çoğu zaman azotlu bir baz (kolin, etanolamin) içermektedirler. Bunlara plazmalojenler, kefalinler ve lesitinler örnek olarak verilebilir. Plazmalojenler, beyin, kalp kası, yumurta ve karaciğerde bulunurlar.

Kefalinlerin diğer ismi fosfatidiletanolamindir. Yapı taşları arasında gliserol, yağ asidi, fosfat ve etanolamin bulunmaktadır. Fosforik asidin —OH grubuna etanolamin (hidroksietilamin) bağlanmıştır. Fizyolojik pH’da iyonik halde bulunurlar. Kefalinler, başta beyin olmak üzere tüm vücut dokularında bulunurlar ve özellikle zarların yapısında yer alırlar.

Fosfatitler sınıfında yer alan lesitinlere aynı zamanda fosfatidilkolin adı da verilmektedir. Yapı taşları gliserol, yağ asidi, fosfat ve kolindir. Fosforik asidin —OH grubuna kolin bağlanmıştır. Kolin kimyasal olarak azotlu bir bazdır. Yapılarındaki yağ asitleri doymuş veya doymamış olabilir.

Difosfatidilgliserol bir molekül gliserol ve iki molekül fosfatidik asitten oluşmuştur. Özellikle frenginin serolojik teşhisinde yararlanılan ve kalp kasında bulunan moleküllerdir.

Gliserol Taşımayan Lipitler

Sfingolipitler

Bu grup moleküllerde gliserol yerine sfingozin alkol bulunur. Sfingozin alkol, 18 karbonlu, bir çift bağ ve bir amino grubu taşıyan moleküldür. Bitki ve hayvan hücre zarının yapısal bileşenidirler. Sfingolipitleri seramidler, sfingomyelinler ve glikosfingolipitler olmak üzere üç alt gruba ayırabiliriz.

Seramidler, sfingozin alkolün amino azotuna bir yağ asidinin bağlanması sonucu oluşan en basit sfingolipitlerdir. Bir seramid diğerinden taşıdığı yağ asidi ile ayrılır. İnsanların deri, saç ve tırnaklarında, atların ve sığırların tırnaklarında sülfür içeren bir seramid bulunmaktadır.

Sfingomyelinler, seramiddeki primer alkol grubuna fosforik asit üzerinden kolin bağlanmasıyla oluşmuş sfingolipitlerdir. Sfingomyelinler, hayvan hücrelerinin plazma zarlarında, beyin ve sinir dokusunda bol miktarda bulunurlar.

Glikosfingolipitler, yapılarında gliserol ve fosfat bulunmayan, seramide bağlı olarak karbonhidrat içeren sfingolipitlerdir.

Serebrositler, seramide bağlı tek karbonhidrat ünitesi içeren sfingolipitlerdir. Bunlar bir mol sfingozin alkol, bir mol yağ asidi ve bir mol da karbonhidrat içerirler. Buradaki karbonhidrat genellikle galaktoz veya glukozdur. Serebrositler, beyin hücrelerinin zarlarında bulunurlar.

Gangliositler, seramide bağlı çok sayıda şeker ünitesi içeren kompleks sfingolipitlerdir. Daha çok sinirlerde ve dalakta yaygın olarak bulunurlar. Gangliositler, serebrositlerdeki galaktoza ek olarak birkaç molekül daha karbonhidrata sahiptirler. Bu karbonhidrat genellikle sialik asittir. Bu moleküller, hücrelerin birbiriyle olan ilişkilerini kontrol etmede ve haberleşmede görev almaktadırlar. Ayrıca malignant tümörlerin ilerlemesi esnasında gangliositlerde oluşan değişiklikler kanser teşhisinin konmasında yardımcı olmaktadır.

Seramid oligosakkaritler, seramide bağlı birden çok sayıda şeker ünitesi içeren sfingolipitlerdir.

Alifatik Alkol ve Mumlar

Alifatik alkoller, özelleşmiş lipitlerde ester şeklinde bulunan düz zincirli yüksek alkollerdir. Mumlar, yüksek yağ asitlerinin bir hidroksilli yüksek alkollerle oluşturdukları esterlerdir. Omurgalıların deri bezlerinden salgılanan mumlar, deriye yumuşaklık, yağlılık ve su geçirmezlik gibi özellikler kazandırırlar.

Terpenler

Yapısı izopren molekülünden oluşmuş moleküllerdir. İnaktif ve aktif olmak üzere iki izopren yapısı söz konusudur. Aktif olanı dehidre izoprendir. İzopren molekülünde bulunan iki çift bağ konjugedir. Yani iki çift bağ arasında yalnız bir tek bağ bulunur. Böyle konjuge moleküller, yüksek reaksiyon yeteneğine sahiptirler. Başka moleküllerle birleşebildikleri gibi kendi aralarında da birleşebilirler. Bu şekilde aynı maddenin moleküllerinin kendi aralarında birleşmelerine “polimerizasyon” adı verilir. Birçok bileşik, beş karbonlu izopren moleküllerinin birbirine bağlanmasıyla oluşur. Böyle bileşiklere “terpenler” adı verilir. Terpenler grubunun en önemli maddelerinden biri karotinoidlerdir.

Steroidler

Yapılarında steran halkası bulunan ve isimleri latince “katı” anlamına gelen “steros” kelimesinden türemiş lipitlere steroidler adı verilmektedir. Steroidlerin yapısında üç tane altı karbonlu ve bir tane beş karbonlu halkası bulunmakta olup bu yapıya aynı zamanda steran halkası adı da verilmektedir.

Steroidlerin tümünün 3. karbonunda hidroksil (—OH) veya keto (=O) grubu bulunmaktadır. Bu halka yapısına sahip beş grup bulunmaktadır:

• Sterinler
• D vitaminleri
• Adrenal korteks hormonları
• Cinsiyet hormonları
• Safra asitleri

Sterinler, bir steran halkası ile 3 no’lu karbonlarında —OH grubuna ve 17 no’lu karbonlarında bir yan zincire sahiptirler. Bu gruba en iyi örnek, hayvansal dokularda bulunan kolesteroldür. Antihemolitik etkiye sahiptir.

Kolesterol oksitlendiği zaman deride bulunan 7dehidrokolesterol meydana gelir. Bu molekül, vitamin D ₃ ’ün ön maddesidir. Güneş ışığının etkisiyle deride ve daha sonra karaciğer ile böbrekte gerçekleşen reaksiyonların sonucunda vitamin D haline dönüşür. Adrenal korteksten birçok steroid izole edilmiştir. Adrenal kortekste sentezlenen mineralokortikosteroidler, inorganik iyonların (Na ⁺ ve Cl ^- ) böbreklerden geri emilmelerinde, glukokortikoidler ise protein ve karbonhidrat metabolizmalarında rol oynamaktadırlar. Cinsiyet hormonları arasında androjen ve östrojenler bulunur. Androjenler, erkek cinsiyet hormonları olup 19 karbonlu steroidlerdir.

Safra asitleri, 24 karbonlu steroidlerdir. Yapılarında, steroid çekirdeğe bağlı bir veya birden fazla —OH grubu ve buna ek olarak beş karbonlu yan zincirlerinde bir — COOH grubu bulunmaktadır. Safra asitlerinin yapılarının büyük bir kısmı polar, az bir kısmı da apolar yapıdadır. Safra asitleri yüzey gerilimini azaltıcı özelliğe sahiptirler. Bu özelliklerinden dolayı safra asitleri tuzları, suda erimeyen kolesterolü, yağları, yağda eriyen vitaminleri ve fosfatitleri emülsiyon haline getirerek emilmelerini kolaylaştırırlar.

Diğer Sınıf Bileşiklere Bağlı Lipitler

Lipoproteinler

Spesifik olarak protein ve lipitlerin moleküler kompleksleridirler. Lipitler plazmada lipoproteinler şeklinde taşınırlar. Lipoproteinler, lipitleri plazmada taşırken çözünür tutmak ve kendi lipit içeriklerini dokulara verebilmek için etkili bir mekanizmayla çalışırlar. Merkezde trigliseritlerin ve kolesterol esterlerinin hidrofobik lifleri, dış yüzde ise protein, fosfolipit ve kolesterolün hidrofilik kısımları yer alır. Lipoproteinler yoğunluklarına göre sınıflandırılırlar. Lipitler proteinlerden daha az yoğunluğa sahiptirler. Bu nedenle bir lipoproteinin lipit bileşiği daha fazla ise düşük yoğunluğa sahip demektir. Buna göre lipoproteinler; şilomikronlar, çok düşük yoğunluklu lipoproteinler (VLDL), düşük yoğunluklu lipoproteinler (LDL) ve yüksek yoğunluklu lipoproteinler (HDL) olarak sınıflandırılabilirler. Şilomikronlar, yoğunluk olarak en az, boyut olarak en büyük partiküllerdir. Dolayısıyla lipit fazla, protein oranı ise azdır. Bunlar bağırsak mukoza hücrelerinde üretilirler ve trigliseritlerle kolesterol ve kolesterol esterlerinin ince bağırsakta lipitlerin sindirildiği yerden depo edildiği bölgeye taşınmasından sorumludurlar. VLDL’ler karaciğerde üretilirler ve trigliseritlerden oluşmuşlardır. Çok düşük yoğunluklu lipoproteinlerdir. Şilomikronlardan daha küçüktürler. Diyette bulunan fazla karbonhidratlar da karaciğerde trigliserit haline dönüştürülür ve VLDL olarak dolaşıma verilir. Karaciğerin trigliserit üretimi ile VLDL salgılanması arasında orantısızlık olursa “yağlı karaciğer hastalığı” ortaya çıkar. LDL’ler, düşük yoğunluklu lipoproteinlerdir. VLDL’lerden daha küçüktürler. Trigliserit içerikleri çok az, kolesterol ve kolesterol esterlerinden zengin lipoproteinlerdir. LDL’ler, VLDL’nin lipit kısımlarının parçalanması sonucu oluşurlar. LDL’lerin görevi, kolesterolü karaciğerden çevre dokulara taşımaktır. HDL’ler, yüksek yoğunluklu lipoproteinlerdir. LDL’lerden daha küçüktürler. Karaciğerde ve ince bağırsak duvarında sentezlenen HDL, diskoidal şekillidir. Yeni sentezlenen ve kan dolaşımına salıverilen HDL, dolaşımdaki diğer lipoproteinlerden kolesterol esterlerini toplar ve küre şekilli olgun HDL şekline dönüşür. Kolesterolden zenginleşen HDL, karaciğere dönünce kolesterolü bırakır.

Proteolipitler

Proteolipitler, lipit-protein kompleksleridirler. Lipitlerin çözünürlük özelliklerine sahiptirler.

Lipopolisakkaritler

Lipitlerin polisakkaritlerle birleşmesinden oluşan moleküllerdir. Lipopolisakkaritler, bakterilerin ana antijenik bileşenlerini oluşturmakta ve bağışıklık sistemini aktive etmektedirler.

Biyolojik Önemi Olan Lipitler

Eikozonoidler

Memeli hücrelerinde bulunan arahidonik asit gibi 20 karbonlu poliansature yağ asitlerinin türevleridirler. Eikozonoidler, omurgalı hayvanların çeşitli dokularında son derece güçlü hormon benzeri etkileri olan moleküller olarak bilinirler. Hormonlardan farklı olarak oluştukları dokularda etkilerini gösterirler. Eikozonoidler, üç sınıfa ayrılarak incelenirler:

• Prostaglandinler
• Tromboksanlar
• Lökotrienler.

Prostaglandinler, hücre ve doku fonksiyonlarının geniş bir bölümünü etkilerler. Bir hücre, doku veya sistem üzerine farklı prostaglandin tipleri farklı etkiler gösterebilir (PGE ₁ , PGE ₂ , PGE ₃ , PGF _1a , PGF _2a gibi). Tromboksanlar, trombosit içinde bulunan arahidonik asitten oluşurlar. Lökotrienler, akciğerlerin hava yollarındaki kaslarda kontraksiyona neden olabilirler. Ayrıca yerel vazodilatasyon da yaparlar ve kapiller geçirgenliği artırırlar.

Lizofosfogliseritler

Lizofosfogliseritler, hücre içerisinde düşük oranda bulunurlar. Ara metabolitler olarak görev yaparlar. Birçok yılan, arı ve böcek yüksek düzeyde fosfolipaz A2 adı verilen enzime sahiptir. Bu enzim gliserofosfolipidin yapısını bozarak lizofosfogliseritlerin oluşumunu sağlar.

Biyolojik Membranlar

Hücre zarı olarak da isimlendirilirler. Biyolojik membranların yapısında bulunan lipitler hücre için hayati görevleri yerine getirirler. Bu lipitler arasında fosfogliseritler, sfingolipitler ve kolesterol sayılabilir. Biyolojik membranlar, özel gözenek ve pompa benzeri bir sisteme sahip oldukları için seçici bariyer benzeri bir yapıya sahiptirler. Genel olarak biyolojik membranların görevleri; hücreyi dış ortamdan ayırmak, hücreye şekil vermek, madde giriş-çıkışını ve aktif taşıma olayını düzenlemek, hücrenin beslenmesine yardımcı olmak, komşu ve yabancı hücreyi ve hücreye alınacak hormonları tanımak, hücrenin yıpranan kısmını onarmak, metabolizma atıklarının dışarı atılmasını sağlayarak iç ortamı düzenlemektir. Biyolojik membranların genel özelliklerini şu şekilde sıralayabiliriz:

• Membranların kalınlıkları 60-100 Å arasında değişir. Bu sayede tabaka benzeri bir yapıyı oluşturarak hücreyi korurlar.
• Yapılarında lipit, protein ve az miktarda karbonhidrat bulunur.
• Membranlar asimetrik bir yapıya sahiptirler. Bu özellik onların iç ve dış yüzeylerinin farklı olmasını sağlar.
• Membran lipitleri hem hidrofilik hemde hidrofobik yapıya sahip moleküllerdir. Biyolojik membranlar, sıvı-mozaik modeline sahiptirler. Bu modele göre hücre zarı, iki sıra yağ tabakasıyla bu tabakalarda yüzen farklı büyüklük ve yapıdaki proteinlerden oluşur. Hücre zarı, hücre içeriğini ayarlamada çok önemlidir. Bazı maddelerin geçişini engellerken bazılarının geçmesini kolaylaştırır.