Lipitler

Lipitler

Giriş

Bazen yağlardan sanki beslenme düzenimize zarar veren kötü bir maddeymiş gibi bahsederiz. Aslında, yağlar güzel ve küçük moleküllerdir ve her biri, gliserol adında bir kıyafet askısına benzeyen bir moleküle bağlanan üç uzun hidrokarbon kuyruğundan oluşur. Diğer büyük biyolojik moleküller gibi, insanların ve diğer organizmaların biyolojisinde temel bir rol oynarlar. (Ayrıca, beslenmeyle ilgili yakın zamanda yapılan birçok çalışma, şekerin yağdan daha fazla sağlık sorununa yol açtığını gösteriyor!)

Yağlar, suyla karışmama ortak özelliğine sahip bir molekül kategorisi olan lipitlerden yalnızca biridir. Lipitler, hidrofob ve apolar olmakla birlikte, çoğunlukla hidrokarbon zincirlerinden oluşurlar. Bir takım çeşitlilik de gösterirler, buna aşağıda ayrıntılı bir şekilde değineceğiz. Farklı lipit çeşitleri farklı yapılara sahiptir ve buna bağlı olarak organizmalardaki rolleri de değişik olur. Lipitler, örneğin enerji depolar, yalıtımı sağlar, hücre zarlarını ve yapraklardaki su geçirmez tabakaları oluşturur; testosteron gibi hormonlara temel yapı taşlarını sağlarlar.

Burada en önemli lipit türleri olan, katı ve sıvı yağları, mumları, fosfolipitleri ve stereoitleri daha yakından inceleyeceğiz.

Katı ve sıvı yağlar

Bir yağ molekülü iki kısımdan oluşur: bir gliserol omurgası ve üç yağ asidi kuyruğu. Yağ asitleri bir karboksil grubuna bağlanan uzun hidrokarbon zincirinden oluşurken, gliserol üç hidroksil gruplu (OH) küçük organik bir moleküldür. Tipik bir yağ asidinin 12-18 karbonu olurken bazıları, 4 karbon kadar az, bazıları da 36 karbon kadar çok karbon atomu içerebilirler.

Gliserol omurgasındaki hidroksil grupları, bir yağ molekülü oluşturmak için bir dehidrasyon sentezi tepkimesinde yağ asitlerinin karboksil gruplarıyla tepkimeye girerler. Bunun sonucunda, ester bağları (karbonil grubunun yanında bir oksijen olan ya da C=O grubu içeren bağlar) ile gliserol omurgasına bağlı üç yağ asidi kuyruğundan oluşan bir yağ molekülü elde edilir. Trigliseritler birbiriyle aynı ya da farklı boy veya çift bağ yapısında, birbirinden farklı üç yağ asidi kuyruğu içerebilirler.

Yağ molekülleri, triaçilgliserol ya da doktorunuzun yaptığı kan tahlilinde olduğu gibi trigliserit olarak da adlandırılırlar. Trigliseritler, insan vücudunda öncelikli olarak adipositler adı verilen özelleşmiş yağ hücrelerinde depolanırlar. Adipositler, adipoz doku olarak bilinen dokuyu oluşturur\[^1\]. Birçok yağ asidi yağ moleküllerinde bulunurken, bazıları da vücudun içerisinde serbest halde bulunur ve kendi başlarına bir lipit türü olarak kabul edilirler.

Doymuş ve doymamış yağ asitleri

Yukarıdaki örnekte gösterildiği gibi, trigliseridin üç yağ asidi kuyruğunun birbirine benzemesi gerekmez. Yağ asidi zincirleri doymama derecelerinde olduğu gibi boylarında da çeşitlilik gösterebilir.

• Eğer hidrokarbon zincirindeki komşu karbonlar arasında yalnızca tek bağlar varsa, yağ asidinin doymuş olduğu ifade edilir. (Burada doymuşluk, hidrojene doymuşluk anlamına gelmektedir; doymuş bir yağda karbon iskeletine mümkün olduğu kadar çok hidrojen atomu bağlanır.)
• Hidrokarbon zincirindeki bağlar, çift bağlar olduğu zaman, yağ asidi daha az hidrojene sahip olduğu için doymamış olarak kabul edilir. Bir yağ asidinde bir tane çift bağ varsa tekli doymamış, çoklu çift bağ varsa da, çoklu doymamış adı verilir.

Diğer çift bağ türleri gibi, doymamış yağ asidindeki çift bağlar da, ya cis ya da trans konfigürasyonunda olur. Cis formunda, bağla alakalı iki hidrojen aynı taraftayken, trans formunda zıt taraftadırlar (aşağıda görebilirsiniz). Cis çift bağ, yağ asidinde bir bükülme ya da kıvrım meydana getirir ve bu yağların davranışları için önemli sonuçları olan bir özelliktir.

Doymuş yağ asitleri düz oldukları için tamamen doymuş kuyrukları olan yağ molekülleri bir arada sıkı bir şekilde (dip dibe) durabilir. Bu düzen, yağların oda sıcaklığında katı halde olmasıyla sonuçlanır (ve nispeten yüksek erime noktaları vardır). Örneğin, tereyağdaki yağın çoğu doymuş yağdır\[^2\].

Diğer yandan, cis doymamış yağ asidi kuyrukları, cis çift bağı sebebiyle büküktür. Bu, bir ya da daha fazla cis doymamış yağ asidi kuyruğunun sıkı sıkıya bir arada (dip dibe) durmasını zorlaştırır. Bu yüzden doymamış kuyruklu yağlar oda sıcaklığında sıvı halde bulunurlar (ve nispeten düşük erime noktaları vardır). Bunlara genelde sıvı yağ deriz. Örneğin, zeytinyağı çoğunlukla doymamış yağlardan oluşur\[^2\].

Trans yağlar

Bu noktada, bir şeyden bahsetmediğimi fark etmiş olabilirsiniz: Yağ asidi kuyruklarında trans çift bağ bulunan doymamış yağlarlardan ya da başka bir deyişle trans yağlardan. Trans yağlar, doğada zor bulunurlar ama kısmi hidrojenasyon denilen endüstriyel bir yöntemle kolaylıkla üretilebilirler.

Bu yöntemde, hidrojen gazı, çoğunlukla cis doymamış yağlardan oluşan sıvı yağların içinden geçirilir ve çift bağların bazılarını (hepsini değil) tek bağlara dönüştürür. Kısmi hidrojenasyonun amacı, sıvı yağlara, doymuş yağların örneğin oda sıcaklığında katı halde olmak gibi, istenen özelliklerinden bir kısmını kazandırmaktır. Ancak, bu işlem sonucunda, cis çift bağların bazıları biçim değiştirir ve trans çift bağlara dönüşerek istenmeyen bir sonuç elde edilmesine sebep olur\[^3\]. Trans doymamış yağ asitleri daha bir arada sıkı bir şekilde durabilir ve oda sıcaklığında katı olmaları daha muhtemeldir. Örneğin, bazı katı yağ türleri yüksek oranda trans yağ içerebilir\[^3\].

Kısmi hidrojenasyon ve trans yağlar, sıvı yağ fiyatında tereyağı benzeri bir yağ almanın iyi bir yolu olarak görünebilir. Ancak ne yazik ki trans yağların insan sağlığı üzerinde olumsuz etkileri olduğu anlaşılmıştır. Trans yağlar ile koroner kalp hastalığı arasında güçlü bir ilişki olması nedeniyle, trans yağlara bazı ülkelerde kısıtlama getirilmiştir. Örneğin, Amerikan Gıda ve İlaç Dairesi (FDA) gıdalarda trans yağların kullanımı ile ilgili bir yasak yayımlayarak ürünlerden trans yağını çıkarmak için şirketlere üç yıl süre tanımıştır\[^4\].

Omega yağ asitleri

Değinmemiz gereken bir diğer yağ asidi sınıfı da omega-3 ve omaga-6 yağ asitleridir. Değişik türde omega-3 ve omega-6 yağ asitleri bulunur ama bunların hepsi iki temel öncü yapıdan meydana gelmektedir: omega-3 yağlar için alfa-linolenik asit (ALA) ve omega-6 yağlar için linolenik asit (LA).

İnsan vücudu bu moleküllere (ve türevlerine) gereksinim duyar ancak kendisi ALA ve LA sentezini yapamaz\[^5\]. Bu yüzden ALA ve LA, temel yağ asitleri olarak sınıflandırılır ve bireyin bu yağ asitlerini beslenmesi aracılığıyla alması gerekir. Somon balığı gibi bazı balıklar ile çiya ve keten gibi bazı tohumlar omega-3 yağ asitleri açısından zengindir.

Omega-3 ve omega-6 yağ asitlerinin en az iki tane cis doymamış bağları bulunur ve bu da onlara bükük bir şekil kazandırır. Aşağıda gösterildiği üzere, ALA oldukça bükük bir şekle sahiptir ancak en bükük şekle sahip yağ asidi bu değildir: İlave çift bağların oluşmasıyla ALA’dan türeyen bir omega-3 yağ asidi olan DHA’nın altı tane cis doymamış bağı vardır ve neredeyse bir halka şeklinde kıvrılmıştır! Bir yağ asidini, omega-3 veya omega-6 yapan şey nedir?

Omega-3 ve omega-6 yağ asitleri vücutta birçok farklı rol oynar. Bunlar enflamasyon ve ruh halini düzenleyenler de dahil olmak üzere birçok önemli sinyal molekülünün sentezi için öncü görevi görür (başlangıç malzemesidir). Özellikle omega-3 yağ asitleri, kalp krizinden ötürü ani ölüm riskini azaltabilir, kandaki trigliseriti ve kan basıncını düşürebilir ve pıhtı oluşumunu engelleyebilir.

Yağların görevi

Yağların kötü bir şöhreti vardır. Çok miktarda kızartılmış ve “yağlı” yiyecek tüketmenin kilo almaya ve sağlık sorunlarına yol açmaya neden olabileceği doğrudur. Yine de yağlar insanlar için temel bir gereksinimdir ve birçok önemli işlevi bulunmaktadır.

Örneğin, vitaminlerin çoğu yağda çözünmektedir. Bu, vitaminlerin vücut tarafından etkili bir şekilde emilmesi için yağ molekülleriyle eşleşmesi gerektiği anlamına gelir. Yağlar, uzun süreli enerji depolamak için de etkili bir yoldur çünkü yağlar, karbonhidratlara göre gram başına iki kat daha fazla enerji depolayabilir ve ek olarak vücudun yalıtımını sağlarlar.

Diğer tüm büyük biyolojik moleküller gibi, doğru miktarda yağ alınması, vücudunuzun (ve diğer organizmaların vücutlarının) doğru bir şekilde işlemesi için gereklidir.

Mumlar

Mumlar biyolojik olarak önemli bir diğer lipit grubudur. Mum, hidrofob (su savar) özellikleri bulunan bazı su kuşlarının tüylerini ve bazı bitkilerin yaprak yüzeylerini kaplar. Mumların hidrofob özelliği, suyun yüzeye tutunmasını ve içeri girmesini önler. Bu yüzden birçok bitki yaprağının üzerinde su tanecikleri bulunur ve kuşlar da yağmur altında kalmalarına rağmen tamamen ıslanmazlar.

Yapısını inceleyecek olursak, mumların tipik olarak ester bağlarıyla alkollere bağlanan uzun yağ asidi zincirlerinden oluştuklarını söyleyebiliriz. Bitkiler tarafından üretilen mumlarda ise çoğu zaman hidrokarbonlar da bulunmaktadır\[^6\].

Fosfolipitler

Hücrelerinizin içindeki sulu, kıvamlı maddenin (sitozol) dışarı çıkmasını önleyen şey nedir? Hücreler, hücre zarı denilen bir yapıyla çevrilidir. Bu yapı hücrenin içi ile dışı arasında bir bariyer görevi görür.

Özelleşmiş lipitler olan fosfolipitler hücre zarının başlıca bileşenidir. Bunlar, tıpkı yağlar gibi tipik olarak gliserol omurgasına bağlanan yağ asidi zincirlerinden oluşurlar. Üç yağ asidi kuyruğu yerine genellikle iki yağ asidi kuyruğuna sahiptirler ve gliserol omurgasının üçüncü karbonu modifiye bir fosfat grubuna bağlıdır. Farklı fosfolipitlerin fosfat grubunda farklı modifiye ediciler bulunur. Kolin (azot içerikli bir bileşik) ve serin (bir amino asit) yaygın örnekler arasında gösterilebilir. Farklı modifiye ediciler fosfolipitlere farklı özellikler ve hücre için farklı görevler kazandırırlar.

Fosfolipit amfipatik yani hidrofob (suyu sevmeyen) ve hidrofil (suyu seven) bölümlerin bir arada olduğu bir moleküldür. Yağ asidi zincirleri hidrofobdur ve suyla etkileşime girmezler. Fosfat içerikli grup ise yükünden dolayı hidrofildir ve kolaylıkla suyla etkileşime girer. Fosfolipitler suya bakan fosfat başlarıyla ve içe doğru yönelmiş olan kuyruklarıyla birlikte, bir zarın içinde çift tabakalı bir yapıda bulunurlar (yukarıdaki gibi). Bu düzenleme hidrofob kuyrukların suyla temasını engelleyerek düşük enerjili, kararlı bir düzenlemenin ortaya çıkmasını sağlar.

Bir fosfolipit damlası, suya konursa kendiliğinden misel olarak bilinen, küre şeklinde bir yapı oluşabilir. Misel yapıda hidrofil fosfat başları dışarı, yağ asitleri ise yapının içine doğru bakmaktadır. Miselin oluşumu enerji bakımından avantajlıdır çünkü hidrofob yağ asidi kuyruklarını ayrı tutarak, hidrofil fosfat başı grubunun çevresindeki suyla temas etmesini sağlar\[^{7,8}\]. Daha fazla detay

Steroitler

Steroitler, lipit moleküllerinin bir diğer türüdür. Birbiriyle kaynaşmış dört halkalı yapılarıyla bilinirler. Yapısal olarak lipitlere benzememelerine rağmen, hidrofob ve suda çözünmez oldukları için steroitler de lipit sınıfında yer alırlar. Bütün steoritlerin dört bağlı karbon halkası bulunur ve bunlardan birkaçı, örneğin kolesterol kısa bir kuyruğa da sahiptir. Çoğu steroidin belirli bir bölgesine bağlanmış –OH fonksiyonel grubu vardır. Örneğin, kolesterole ait aşağıdaki görseli inceleyebilirsiniz; bu tür steoritler alkol sınıfına da girdikleri için bunlara sterol adı verilir.

Kolesterolün stereokimyası

En yaygın steroit olan kolesterol asıl olarak karaciğerde sentezlenir. Çoğu steorit hormonu için öncüldür. Bunlara cinsiyet hormonları testosteron ve estradiol da dahildir (estradiol, gonatlar (testisler ve yumurtalıklar) tarafından salgılanır). Kolesterol aynı zamanda vücuttaki diğer önemli moleküller için de başlangıç malzemesi görevi görür. Besin kaynaklarından gelen yağların emilimine ve sindirimine yardımcı olan D vitamini ve safra asitleri bunlardan bazılarıdır. Kolesterol aynı zamanda hücre zarlarının kilit bileşenidir ve zarların akışkanlığı ile işleyişini değiştirir.

Kolesterol tabi ki kan dolaşımında da bulunur ve kandaki kolesterol seviyesi doktorlardan ve haberlerden sıklıkla duyduğumuz bir şeydir. Kandaki kolesterol kalp ve damar sağlığında hem koruyucu etkiye (yüksek yoğunluklu şeklinde, yani HDL) hem de olumsuz etkiye (düşük yoğunluklu şeklinde, yani LDL) sahiptir.

Açıklama ve Kaynaklar

Açıklama:

Bu makalenin uyarlandığı kaynak: “Lipids,” OpenStax College, Biology (CC BY 3,0). Orijinal makaleyi ücretsiz olarak bu adresten indirebilirsiniz: http://cnx.org/contents/185cbf87-c72e-48f5-b51e-f14f21b5eabd@9,85:12/Biology.

Uyarlanmış makale CC-BY-NC-SA 4.0 lisansıyla lisanslanmıştır.

Alıntı yapılan çalışmalar:

1. Peluso, M. R. How are lipids stored in the body. Healthy eating. Alıntı yapılan adres: http://healthyeating.sfgate.com/lipids-stored-body-5236.html.
2. Saturated fat. (13 Haziran 2015). Alıntı yapılan tarih ve kaynak: 24 Temmuz 2015, Wikipedia: https://en.wikipedia.org/wiki/Saturated_fat.
3. Trans fat. (19 Temmuz 2015). Alıntı yapılan tarih ve kaynak: 24 Temmuz 2015, Wikipedia: https://en.wikipedia.org/wiki/Trans_fat.
4. FDA. (2015, June 16). FDA işlenmiş gıdalardaki yapay trans yağları uzaklaştırmak için adımlar atıyor: Bunun binlerce ölümcül kalp krizi vakasının önüne geçmesi bekleniyor. ScienceDaily. Alıntı yapılan tarih ve kaynak: 6, 2019, https://www.sciencedaily.com/releases/2015/06/150616160256.htm
5. Essential fatty acid. (26 Mayıs 2016). Alıntı yapılan tarih ve kaynak: 30 Mayıs 2016, Wikipedia: https://en.wikipedia.org/wiki/Essential_fatty_acid.
6. Wax. (25 Temmuz 2015). Alıntı yapılan tarih ve kaynak: 24 Temmuz 2015, Wikipedia: https://en.wikipedia.org/wiki/Wax.
7. Thermodynamics of micellization. (19 Ağustos 2015). Alıntı yapılan tarih ve kaynak: 8 Ocak 2016, Wikipedia: https://en.wikipedia.org/wiki/Thermodynamics_of_micellization#cite_note-surfactant-2.
8. Lipids in water – thermodynamics. Alıntı yapılan tarih ve kaynak: 8 Ocak 2016, UC Davis ChemWiki: http://biowiki.ucdavis.edu/Biochemistry/Lipids/Lipids_in_Water_-_Thermodynamics.

Ek referanslar:

Fat. (21 Temmuz 2015). Alıntı yapılan adres (24.07.2015): Wikipedia: https://en.wikipedia.org/wiki/Fat.

Fat-soluble vitamin. (19 Temmuz 2015). Genetics Home Reference. Alıntı yapılan adres: http://ghr.nlm.nih.gov/glossary=fatsolublevitamin.

Lipids in water – thermodynamics. Alıntı yapılan tarih ve adres: 8 Ocak 2016, UC Davis ChemWiki: http://biowiki.ucdavis.edu/Biochemistry/Lipids/Lipids_in_Water_-_Thermodynamics.

Monunsaturated fat. (29 Mayıs 2015). 24 Temmuz 2015 tarihinde Wikipedia’dan indirilmiştir: https://en.wikipedia.org/wiki/Monounsaturated_fat.

Raven, P. H., Johnson, G. B., Mason, K. A., Losos, J. B. ve Singer, S. R. (2014). The chemical building blocks of life. Biology (10. baskı, sayfa 32-58). New York, NY: McGraw-Hill.

Reece, J. B., Urry, L. A., Cain, M. L., Wasserman, S. A., Minorsky, P. V. ve Jackson, R. B. (2011). The structure and function of large biological molecules. Campbell Biology (10. baskı, sayfa 66-91). San Francisco, CA: Pearson.

A.B.D. Tarım Bakanlığı, Tarımsal Araştırmalar Departmanı. (2014). Basic report: 01145, butter, without salt. In USDA national nutrient database for standard reference (release 27). Alıntı yapılan adres: http://ndb.nal.usda.gov/ndb/foods/show/132?fg=&manu=&lfacet=&format=&count=&max=35&offset=&sort=&qlookup=01145.

A.B.D. Tarım Bakanlığı, Tarımsal Araştırmalar Departmanı. (2014). Basic report: 04053, Oil, olive, salad or cooking. In USDA national nutrient database for standard reference (release 27). Alıntı yapılan adres: http://ndb.nal.usda.gov/ndb/foods/show/637?fgcd=&manu=&lfacet=&format=&count=&max=35&offset=&sort=&qlookup=04053

U.S. Food and Drug Administration. (16 Haziran 2015). The FDA takes step to remove artificial trans fats in processed foods. Alıntı yapılan adres: http://www.fda.gov/NewsEvents/Newsroom/PressAnnouncements/ucm451237.htm.

Saturated fat. (13 Haziran 2015). 24 Temmuz 2015 tarihinde Wikipedia’dan indirilmiştir: https://en.wikipedia.org/wiki/Saturated_fat.

Thermodynamics of micellization. (19 Ağustos 2015). Alıntı yapılan tarih ve adres: 8 Ocak 2016, Wikipedia: https://en.wikipedia.org/wiki/Thermodynamics_of_micellization#cite_note-surfactant-2.

Trans fat. (19 Temmuz 2015). 24 Temmuz 2015 tarihinde Wikipedia’dan indirilmiştir: https://en.wikipedia.org/wiki/Trans_fat.

Wax. (25 Temmuz 2014). 24 Temmuz 2015 tarihinde Wikipedia’dan indirilmiştir: https://en.wikipedia.org/wiki/Wax.