الدهون: الخصائص ، الأمثلة ، الوظائف ، التصنيف - مادة الاحياء - 2025

و الدهون هي مجموعة من الجزيئات غير متجانسة بما في ذلك الدهون والزيوت والجامدة، والشمع، وغيرها، التي تشترك في خاصية كونها جزئيا غير قابلة للذوبان المياه (مسعور) وقابل للذوبان في المذيبات غير القطبية إلى حد ما مثل الأثير والبنزين والأسيتون والكلوروفورم وغيرها.

في السابق ، كانت جميع المركبات غير القابلة للذوبان في الماء وقابلة للذوبان في المذيبات العضوية تعتبر دهونًا. ومع ذلك ، في الوقت الحاضر العديد من المركبات الأخرى التي ليست دهنية لها هذه الخصائص ، وبعضها تربين ، وبعض الفيتامينات والكاروتينات.

الدهون هي المكونات الأساسية لأغشية الخلايا وبالتالي أيضًا لغشاء البلازما (المصدر: Jpablo cad / CC BY (https://creativecommons.org/licenses/by/3.0) ، عبر Wikimedia Commons)

كلمة "lipid" مشتقة من الكلمة اليونانية "lipos" ، والتي تعني الدهون. يعتبر بعض المؤلفين أن الدهون هي فقط تلك الجزيئات التي هي منتجات أو مشتقات من الأحماض الدهنية ، بما في ذلك بشكل أساسي جميع المركبات المصنفة على أنها زيوت ودهون.

توجد المركبات الدهنية في جميع الكائنات الحية على الأرض ، حتى أن بعض الفيروسات تحتوي على هذه الجزيئات في قفيصتها.

من المعتقد أن الدهون كانت جزءًا من مركبات الكربون الأولى التي تشكلت خلال نشأة الحياة وهي جزيئات أساسية لـ "تعقيد" الحياة.

في الوقت الحاضر ، تُعرف مجموعة كبيرة ومتنوعة من المركبات المختلفة ضمن مجموعة الدهون ، ولكل منها وظائف وخصائص مختلفة.

يتم تصنيفها اعتمادًا على المجموعة البديلة التي تشكل هيكلها العظمي (وهيكلها العظمي نفسه) وأيضًا اعتمادًا على وظائفها (الهيكلية ، والتخزين ، والإشارات ، والحماية ، وما إلى ذلك).

الخصائص العامة للدهون

سلسلة من ذرات الكربون مرتبطة بذرات الهيدروجين

تحتوي معظم الدهون في هيكلها المركزي على سلسلة من ذرات الكربون مرتبطة بذرات الهيدروجين ، والتي تُعرف باسم "الأحماض الدهنية"

إذا كانت جميع ذرات الكربون في حمض دهني مشبعة بذرات الهيدروجين ، فيقال إنها "حمض دهني مشبع".

على العكس من ذلك ، إذا تم ضم ذرتين أو أكثر من ذرات الكربون في نفس السلسلة معًا من خلال رابطة مزدوجة أو ثلاثية ، يُقال أن الحمض الدهني "غير مشبع" ، حيث فقد 2 أو أكثر من ذرات الكربون عن طريق نزع الهيدروجين. هيدروجين.

نقطة انصهار عالية

تتمتع الدهون بوزن جزيئي مرتفع يمنحها نقطة انصهار عالية

درجة انصهار الدهون أعلى في الدهون التي تحتوي على المزيد من ذرات الكربون. لكن نقطة الانصهار هذه تقل عندما تحتوي الدهون على أحماض دهنية ذات سلاسل هيدروكربونية غير مشبعة.

هم جزيئات amphipathic

تحتوي جميع الدهون على جزء قطبي أو محب للماء وجزء آخر غير قطبي أو كاره للماء ، يمثله السلاسل الأليفاتية للأحماض الدهنية التي تتكون منها.

ترتبط معظم جزيئات الدهون مع بعضها البعض من خلال الروابط الهيدروجينية وتفاعلات فان دير فالس بين سلاسل الهيدروكربون الخاصة بهم.

لديهم مقاومة جيدة للإجهاد الميكانيكي

الروابط المتكونة بين ذرات الكربون والهيدروجين تعطي الدهون بعض المقاومة الفيزيائية للضغط الميكانيكي. علاوة على ذلك ، نظرًا لكونها غير قابلة للذوبان جزئيًا في الماء ، يصعب تفكك ارتباطات الدهون في الوسط المائي.

وظائف الدهون

تحتوي الدهون على تنوع كبير في الوظائف البيولوجية ، مثل تنوع العدد الكبير من الهياكل الكيميائية الموجودة داخل هذه المجموعة.

نشيط

في معظم الفقاريات والعديد من الحيوانات اللافقارية ، تعتبر الدهون هي الأشكال الرئيسية لتخزين الطاقة ونقل الأحماض الدهنية داخل الخلايا.

في الفقاريات ، يتم تخزين الدهون الممتصة مع الطعام في الأنسجة الدهنية على شكل أحماض دهنية ، وهناك تعمل كمواد عازلة للحرارة للأعضاء والأنسجة تحت الجلد.

الأحماض الدهنية هي دهون متخصصة لتخزين الطاقة داخل الكائنات الحية ، لأن الأكسدة تطلق كميات كبيرة من الطاقة في شكل ATP. يتم ذلك من خلال عملية تسمى "أكسدة الأحماض الدهنية" ، والتي يتم إجراؤها من قبل جميع خلايا الكائنات الحية تقريبًا.

الهيكلي

الفسفوليبيدات والستيرولات مكونات أساسية للأغشية البيولوجية للخلايا وعضياتها (في الخلايا حقيقية النواة).

تعمل العديد من جزيئات الدهون الصغيرة الموجودة على سطح الأغشية كأصباغ لامتصاص الضوء ، بينما يعمل البعض الآخر كمثبتات لبعض بروتينات الغشاء لتلتصق بالسطح.

أنزيمية

العديد من الدهون هي عوامل مساعدة في التحفيز الأنزيمي أو تعمل كناقلات إلكترونية في التدرجات الكهروكيميائية.

يشارك آخرون في الانتشار السريع لموجات نزع الاستقطاب في جميع أنحاء جسم الحيوانات ، وهو بالطبع مرتبط بالخلايا العصبية المتخصصة.

تصنيف الدهون

يمكن تصنيف الدهون إلى أربع مجموعات كبيرة: الدهون والزيوت ، الفوسفوليبيد ، الشموع ، الستيرولات ، والتربينات والإيكوسانويدات.

دهون وزيوت

تشمل هذه المجموعة الأحماض الدهنية ، والتي عادة ما تكون العناصر الهيكلية الأكثر شيوعًا لتشكيل الدهون الأكثر تعقيدًا مثل الدهون الفوسفورية والشمع ، على سبيل المثال.

الدهون بشكل عام هي مركبات تتكون من أحماض دهنية مرتبطة بجزيء الجلسرين في كل ذرات كربون من خلال روابط من نوع استر ، وهذا هو السبب في أنها تُعرف عمومًا باسم الدهون الثلاثية.

الفسفوليبيدات

الفسفوليبيدات هي المكونات الرئيسية لأغشية الخلايا. وهي عبارة عن دهون تتكون من الجلسرين أو العمود الفقري السفينجوزين حيث يتم أسترة جزيئين من الأحماض الدهنية ومجموعة الفوسفات القادرة على التفاعل والارتباط مع جزيئات كحولية مختلفة.

وفقًا للهيكل العظمي الذي "تُبنى" عليه الفسفوليبيدات ، يمكن أن تكون جليسيروفوسفوليبيد أو فوسفوسفينجوليبيد.

Glycerolipids أو Phospholipids (المصدر: Yo / Public domain ، عبر Wikimedia Commons)

هناك مجموعة أخرى من الدهون مماثلة لتلك الموجودة في الفوسفوليبيد والمعروفة باسم مجموعة e sphingolipids. هذه هي الدهون المبنية على هيكل عظمي سفينجوزين حيث يتم ربط اثنين من الأحماض الدهنية وكربوهيدرات أو مركب قطبي آخر بواسطة روابط أميد.

شموع

سيتيل بالميتات ، وهو استر شمعي نموذجي

الشمع عبارة عن دهون مبنية على كحول طويل السلسلة تم استيرته إلى أحماض دهنية طويلة السلسلة.

تعمل في طلاء سطح هياكل جسم النبات والحيوان وتكون بشكل عام في صورة صلبة ، ولهذا يُقال إنها غير قابلة للذوبان تمامًا في الماء أو المحاليل المائية.

ستيرول

الهيكل العام للستيرولات ومشتقاتها. المصدر: التطعيم

وهي عبارة عن دهون كبيرة تتكون من 4 وحدات هيدروكربونية دورية وليست من أحماض دهنية مستقيمة السلسلة. لدى البعض مجموعة وظيفية -OH ، لذلك يقعون تحت تصنيف الكحوليات. الكوليسترول ومشتقاته لها أهمية كبيرة.

Terpenes و eicosanoids

التركيب الكيميائي للميرسين ، أحادي التربين (المصدر: جان هيرولد ، ليو / المجال العام ، عبر ويكيميديا ​​كومنز

هناك نوعان آخران من الدهون هما التربين والإيكوسانويدات. لا تتكون التربينات ، على عكس الدهون الأكثر شيوعًا ، من الأحماض الدهنية ، ولكنها تتكون من وحدات متكررة من 5 ذرات كربون تعرف باسم "وحدات الأيزوبرين".

يرتبط تصنيفها في مجموعة الدهون إلى حد كبير بطابعها الكارهة للماء وعدم قابليتها للذوبان في الماء أو المذيبات القطبية.

من ناحية أخرى ، فإن Eicosanoids هي دهون ناتجة عن استقلاب بعض الأحماض الدهنية وهي سلائف هرمونات مهمة للإنسان والحيوانات الثديية الأخرى ، مثل البروستاجلاندين.

أمثلة على الدهون

كما ذكرنا ، يوجد في الطبيعة تنوع كبير في المركبات ذات الخصائص الدهنية ، لذلك سيتم ذكر بعض الأمثلة الأكثر أهمية فقط أدناه.

حمض البالمتيك

وهو عبارة عن حمض دهني طويل السلسلة (16 ذرة كربون). إنها المادة الاحتياطية الرئيسية للحيوانات الفقارية ويتم إنتاجها داخليًا عن طريق تكوين الدهون.

يعمل هذا الحمض الدهني كجزيء أساسي لتخليق المركبات الأخرى. علاوة على ذلك ، ينتج عن أكسدة مول واحد فقط من هذا المركب حوالي 2.59 مول من ATP ، وهو ما يمثل مصدرًا كبيرًا للطاقة للفقاريات ، خاصة على عكس أكسدة الكربوهيدرات والبروتينات.

الكوليسترول

التركيب الكيميائي للكوليسترول (المصدر: Guillem d'Occam. تم تعديله بواسطة Alejandro Porto. / CC BY-SA (https://creativecommons.org/licenses/by-sa/3.0) عبر Wikimedia Commons)

وهي مادة دهنية تنتمي إلى مجموعة الستيرولات وتوجد في غشاء الخلية لجميع الخلايا تقريبًا. وجود هذه الجزيئات في غشاء البلازما ضروري لتنظيم الصلابة والانحناء والمرونة.

لها هيكل عظمي مركزي من 27 ذرة كربون. ومع ذلك ، فهو جزيء يتكون من حلقات عطرية ، مما يمنحه صلابة ومقاومة وصلابة أكبر بكثير مقارنة بالدهون الأخرى. هذه الدهون هي مقدمة للعديد من الهرمونات الحيوانية.

في البشر ، يعتبر الكوليسترول ضروريًا لتخليق هرمون التستوستيرون والهرمونات الجنسية الأخرى ذات الصلة.

فوسفاتيديل كولين

إنه ينتمي إلى مجموعة الفسفوليبيدات وموجود في غشاء البلازما لجميع الخلايا تقريبًا. عادة ما تحتوي على سلسلة حمض البالمتيك ويتم تصنيعها بشكل أساسي في كبد الحيوانات الفقارية.

هذا المركب ضروري لتخليق الكوليسترول وللمرونة النموذجية للخلايا. تلتصق العديد من البروتينات التي ترتبط بغشاء الخلية بالرأس القطبي لهذا الدهن.

سفينغوميلين

هيكل sphingomyelin (المصدر: Jag123 في ويكيبيديا الإنجليزية ، عبر ويكيميديا ​​كومنز)

توجد في غشاء الخلية لجميع الكائنات الحية وقد ركزت العديد من الدراسات على وظيفتها وهيكلها ، حيث إنها أيضًا جزء من غمد المايلين الذي يغطي محاور الخلايا العصبية في الحيوانات.

ينتمي السفينغوميلين إلى مجموعة الشحميات السفينغولية ، وفي البشر ، هذا هو أكثر أنواع السفينغوليبيد وفرة في الجسم كله. يتميز بعمود سفينجوزين الفقري ، والذي يرتبط برابطة أميد بمجموعة قطبية ، عادة ما تكون فوسفاتيد إيثانولامين.

منشطات

الهيكل الأساسي للستيرويد (المصدر: Hati at German Wikipedia / Public domain ، عبر Wikimedia Commons)

مثال آخر للدهون هو المنشطات. الستيرويدات الطبيعية موجودة في الجسم ويمكن أن تشمل الكوليسترول ، وهو النوع الأكثر شيوعًا ، والإستروجين ، والتستوستيرون ، والأملاح الصفراوية الموجودة في الصفراء المعوية ، والكورتيزول ، وهي مادة كيميائية يفرزها الجسم.

الإستروجين

ما يسمى بالهرمون الأنثوي هو دهون. يتم إنتاجه بشكل أساسي عن طريق المبايض وهو مسؤول عن الحفاظ على الخصائص الجنسية الثانوية للإناث.

التستوستيرون

ما يسمى بهرمون الذكورة هو دهون. يتم إنتاجه في المقام الأول عن طريق الخصيتين وهو مسؤول عن الحفاظ على الخصائص الجنسية الثانوية للذكور.

فيتامينات

الفيتامينات القابلة للذوبان في الماء هي الدهون. يتم تخزين معظمها في الكبد أو في أعضاء أخرى من الجسم. فمثلا:

• فيتامين أ وهو مهم لوظيفة المناعة والرؤية والتكاثر. يمكن العثور عليها في الفواكه والخضروات الملونة والحليب كامل الدسم والكبد.
• فيتامين د ، ويستخدم لتحسين امتصاص الكالسيوم والزنك والفوسفات والحديد والمغنيسيوم في الأمعاء. يمكن الحصول عليها من بعض الأطعمة والتعرض لأشعة الشمس.
• يحمي فيتامين هـ القلب ويساعد الجسم على حماية نفسه من الجذور الحرة ؛ لذلك فهو يساعد في الحفاظ على صحة الخلايا. يمكن العثور عليها في الزيوت النباتية والبذور والمكسرات.
• يسمح فيتامين ك للدم بالتجلط ويمكن أن يساعد في قوة العظام لدى كبار السن. يمكن العثور عليها في السبانخ واللفت والخس والبقدونس وبراعم بروكسل والبروكلي والملفوف والكبد واللحوم والبيض والحبوب والأسماك.

أهمية الكائنات الحية

تعد الدهون جزءًا من الجزيئات الحيوية الضرورية للحياة ، لأنه بدون تطورها ، لن تتطور الحياة كما نعرفها ، نظرًا لأن وجود أغشية الدهون ممكن فقط بفضل هذه المواد.

تشارك الدهون ، كما تمت مناقشته سابقًا ، في جميع العمليات الفسيولوجية المعروفة تقريبًا ، من حماية الخلية من العدوى الفيروسية إلى إنتاج الطاقة وتخزينها.

كما أنها تعمل كعوازل بحيث تنتقل المنبهات الكهربائية بشكل فعال بين الخلايا العصبية ، كما أن تراكم الدهون في جسم بعض الحيوانات مهم لتخزين الطاقة والحماية من درجات الحرارة المنخفضة أو الإجهاد الميكانيكي.

المراجع

1. برادي ، س. (2011). الكيمياء العصبية الأساسية: مبادئ البيولوجيا العصبية الجزيئية والخلوية والطبية. الصحافة الأكاديمية.
2. Ha، CE، & Bhagavan، NV (2011). أساسيات الكيمياء الحيوية الطبية: مع الحالات السريرية. الصحافة الأكاديمية.
3. ليتواك ، ج. (2017). الكيمياء الحيوية البشرية. الصحافة الأكاديمية.
4. نيلسون ، دي ، وكوكس ، إم لينينجر (2000). مبادئ الكيمياء الحيوية ، 3.
5. سارجنت ، جي آر ، توشر ، دكتور ، وبيل ، جي جي (2003). الدهون. في تغذية الأسماك (ص 181-257). الصحافة الأكاديمية.