الدهون: التركيب، الأهمية، والتصنيف

الدهون (Lipids)

• هي جزيئات حيوية غير متجانسة تُصنف بناءً على ذائبيتها في المذيبات غير القطبية.
• مركبات غير بوليمرية ذات وزن جزيئي عالٍ تتكون من ارتباط جزيئات صغيرة.
• تشكل مع الكربوهيدرات والبروتينات المكونات الرئيسية للغذاء اليومي للإنسان, وتعتبر مهمة من الناحية البيوكيميائية لسببين:
  • توفير طاقة عالية تفوق الطاقة المخزونة على شكل كربوهيدرات.
  • دورها في التراكيب الخلوية؛ حيث تحتوي على مجاميع قطبية محبة للماء (هيدروفيليك) مثل (COOH ، NH2 ، PO4 ، OH) ومجاميع غير قطبية كارهة للماء (هيدروفوبيك) مثل المجاميع الألكيلية، مما يجعلها تدخل في تركيب الأغشية الخلوية.
• تذوب في المذيبات العضوية مثل الإيثر والكلوروفورم والبنزين ورباعي كلوريد الكربون.
  • تُستخدم هذه المذيبات في استخلاص الدهون وتقدير كميتها في النماذج البيولوجية.

تصنيف الدهون (Classification of Lipids)

• يتم تصنيف الدهون إلى عدة أصناف رئيسية:
  • الحوامض الدهنية (Fatty acids):
    • حوامض كاربوكسيلية طويلة السلسلة غير متفرعة.
    • غالباً ما تملك عددًا زوجيًا من ذرات الكربون، ويمكن أن تكون مشبعة أو غير مشبعة.
    • توجد بصورة حرة أو مرتبطة مع الكليسرول برابطة إسترية.
  • الدهون البسيطة (Simple Lipids) (Fats):
    • إسترات الحوامض الدهنية مع الكليسرول.
    • تنتشر في الطبيعة بصورة واسعة على هيئة كليسيريدات ثلاثية (Triglyceride) غالباً، وكذلك كليسيريدات ثنائية (Diglyceride) وأحادية (Monoglyceride).
    • يمكن أن يطلق عليها اسم الكليسيريدات أو الدهون المتعادلة.
  • الشموع (Waxes):
    • إسترات الحوامض الدهنية طويلة السلسلة مع كحولات غير الكليسرول.
  • الدهون المتحدة (Complex Lipids):
    • تُسمى أيضًا بالدهون الفوسفاتية (الليبيدات الفوسفاتية) Phospholipids.
    • تُقسم إلى صنفين رئيسيين اعتمادًا على الجزء الكحولي لها:
      • مشتقات الفوسفوكليسريدات Phosphoglyceride derivative:
        • مركبات إسترية للكليسرول مع حامضين دهنيين في الموقعين (1 و2).
        • ترتبط بحامض الفسفوريك في الموقع (3) الذي يرتبط بدوره مع قاعدة نيتروجينية (كولين، إيثانول أمين، وبنسبة أقل مع السيرين والثريونين) عن طريق مجموعة الهيدروكسيل.
      • مشتقات الفوسفوسفنكوسيدات Phosphosphingosides derivative:
        • تتألف من جزء كحولي متمثل بالسفنكوسين مرتبط مع حامض دهني وحامض الفسفوريك الذي يرتبط بدوره بالقاعدة النيتروجينية الكولين أو الإيثانول (وبنسبة أقل).
  • اللبيدات غير المفسفرة (Non-Phosphorylated Lipid):
    • تشمل عددًا من الأصناف الفرعية من اللبيدات المعقدة مثل:
      • الكلايكوسفنكوسيدات (الدهون السكرية) Glycospingoside
      • اللبيدات الكبريتية Sulfur lipid
      • اللبيدات البروتينية Lipoprotein
      • الدهون المشتقة (الستيرويدات) Derived lipid steroid

الحوامض الدهنية (Fatty acids)

• عبارة عن حوامض كاربوكسيلية ذات سلسلة كربونية طويلة غير متفرعة، يمكن أن تكون مشبعة أو غير مشبعة.
  • الحوامض الدهنية المشبعة (Saturated fatty acids):
    • ويرمز لها بالرمز R-COOH، ولها الصيغة الجزيئية [CnH2n+1]-(COOH)].
    • تكون مشبعة غير حاوية على آصرة مزدوجة ضمن السلسلة R.
    • يمكن أن تكون ذات عدد فردي أو زوجي لذرات الكربون.
    • ذات العدد الزوجي لذرات الكربون أكثر شيوعًا من الفردية، وتوجد من (2-26) ذرة كربون متواجدة في الزيوت والشحوم النباتية والحيوانية.
    • التي يصل عدد ذرات الكربون فيها إلى (34) ذرة كربون توجد في الشموع.
    • ذات العدد الفردي من (3-25) ذرة توجد في الشحوم النباتية والحيوانية.
    • يوجد عدد من الحوامض الدهنية التي تكون فيها السلاسل الكربونية متفرعة ويتراوح عدد ذرات الكربون فيها من (13-18) ذرة كربون، والتي يندر وجودها في الدهون وتتواجد في الشمع، وتأخذ الصيغ (iso, anti-iso).
  • الحوامض الدهنية غير المشبعة (Unsaturated fatty acids):
    • تتميز باحتوائها على الأواصر المزدوجة ضمن السلاسل الكربونية واحدة أو أكثر.
    • تأخذ هذه الحوامض الصيغ الهندسية (cis, trans) اعتمادًا على الترتيب الهندسي للمجاميع المعوضة حول الآصرة المزدوجة.
    • الحوامض الدهنية الحاوية على آصرة مزدوجة واحدة تسمى (Monounsaturated fatty acid) ولها الصيغة الجزيئية [CnH2n-1]-(COOH)].
    • إذا كان الحامض حاويًا على أكثر من آصرة مزدوجة فيسمى (Multiunsaturated fatty acid) والصيغة الجزيئية تعتمد على عدد الأواصر المزدوجة في ذلك الحامض الدهني.
• أسماء الحوامض الدهنية حسب النظام المعتمد دوليا لتسمية المركبات العضوية:
  • يُشتق اسم الحامض اعتمادًا على اسم مصدرها الهيدروكاربوني ويضاف له المقطع (ويك) ويسبق بكلمة حامض.
  • الحامض المتكون من (18) ذرة كاربون اسم الهيدروكاربون له (أوكتاديكان) لذا اسم الحامض يصبح (حامض الأوكتاديكانويك).
  • يستخدم أسماء شائعة للحوامض الدهنية والتي غالبا يوضع قبلها رقمين الأول يدل على عدد ذرات الكربون والثاني يدل على عدد الأواصر المزدوجة، وغالبا يوضع الرمز Δ وفوقه رقم يدل على رقم ذرة الكربون الحاملة للاصرة المزدوجة.
  • يمكن أن يذكر نوع الأيزومر الهندسي (cis, trans).
• الحوامض الدهنية غالبًا ما تكون متأينة عند الرقم الهيدروجيني الفسيولوجي، لذا تكتب عادتا بصيغتها المتأينة وتسمى بهذه الصيغة برفع المقطع ic من اسم الحامض ويضاف المقطع ate.

الخصائص الكيميائية للحوامض الدهنية (Chemical properties of fatty acids)

• يعتمد السلوك الكيميائي للحوامض الدهنية على ثلاث نقاط أساسية:
  • المجموعة الألكيلية R
  • مجموعة الحامض الكاربوكسيلي COOH
  • الأواصر المزدوجة (C=C)
  • من أهم الخصائص الكيميائية البايلوجية والتجارية للحوامض الدهنية ما يأتي:
  • تكوين الأملاح (Salt formation):
    • تتحول الحوامض الدهنية إلى ملحها المقابل عند معاملتها بالمحاليل القاعدية.
    • تتميز أملاح الصوديوم والبوتاسيوم للحوامض الدهنية بذائبيتها العالية في الماء.
    • قابلية الذوبان لهذه الأملاح تقل بازدياد الوزن الجزيئي للحوامض الدهنية (طول السلاسل R).
    • تُستخدم أملاح Na, K للحوامض الدهنية الطويلة السلسلة في صناعة الصابون.
    • أملاح الكالسيوم والمغنيسيوم تكون غير ذائبة في الماء.
    • تتحلل هذه الأملاح وتعود لتكون الحامض عند معاملتها مع محلول حامضي قوي.
  • تكوين الإسترات (Ester formation):
    • تتفاعل الحوامض الدهنية مع الكحولات بوجود حامض الكبريتيك أو الهيدروكلوريك اللامائي فتكون إسترات الحوامض الدهنية.

الدهون (Fats)

• تُعرف كيميائيًا على أنها استرات الحوامض الدهنية مع الكليسرول.
• ترتبط ثلاث جزيئات من الحوامض الدهنية مع جزيئة واحدة من الكليسرول من خلال مجاميعها الهيدروكسيلية لإنتاج الدهن المتعادل أو ما يسمى بالكليسريد الثلاثي (Triglyceride (triacylglycerol)).
• تُسمى بالجزيئات الدهنية التي تحوي على ثلاث جزيئات من الحوامض الدهنية المتشابهة (نفس الحامض الدهني) بالكليسيريدات البسيطة (Simple triglyceride).
• المركبات التي تحوي على جزيئات مختلفة من الحوامض الدهنية فتسمى بالكليسريدات المختلطة (Mixed triglyceride).
• تختلف الدهون المتعادلة والزيوت في فعاليتها وتوزيعها في أنحاء الجسم عن باقي أنواع اللبيدات.
  • تمثل الكليسيريدات أحد المصادر الاحتياطية للطاقة.
  • تكون الدهون المتعادلة (80%) من محتويات النسيج الدهني.
  • توجد هذه المركبات في الحبوب وبكميات عالية نسبيًا قد تصل إلى (40 %).
• توجد الدهون المتعادلة في كل أنسجة الجسم الحي وبنسب مختلفة ولكنها تختلف عن الدهون التي تخزن في الأنسجة الدهنية من الناحية التركيبية.
• توجد الدهون الصلبة في الأنسجة الحيوانية وتكون ذات تركيب يتميز بوجود الحوامض الدهنية المشبعة بنسبة أكثر من الحوامض غير المشبعة.
• الدهون السائلة (الزيوت) فتكون نسبة الحوامض الدهنية غير المشبعة أكثر من المشبعة وتكون الحوامض غير المشبعة حاوية على أكثر من آصرة مزدوجة واحدة.

الخصائص الكيميائية للدهون (Chemical properties of fats)

• تعتمد الخصائص الكيميائية للكليسريدات الثلاثية اعتمادًا مباشرًا على ما تحتويه من حوامض دهنية مشبعة أو غير مشبعة.
  • التحلل المائي للدهون:
    • تتحلل الكليسريدات الثلاثية إلى مكوناتها من الحوامض الدهنية والكليسرول وذلك عند تسخينها في وسط مائي وبوجود الحامض كعامل مساعد.
  • التصبن (Saponification):
    • تتجزأ الكليسريدات الثلاثية عند معاملتها مع المحلول المائي للقواعد القوية مثل هيدروكسيد الصوديوم أو البوتاسيوم فتعطي الكليسرول وملح الحوامض الدهنية والذي يسمى الصابون (Soap).
  • هدرجة الأواصر المزدوجة:
    • يضاف الهيدروجين إلى الأواصر المزدوجة في الحوامض الدهنية غير المشبعة للكليسيريدات الثلاثية وبوجود النيكل كعامل مساعد.
  • إضافة الهالوجينات للحوامض الدهنية:
    • تضاف الهالوجينات للأواصر المزدوجة في الحوامض الدهنية غير المشبعة للكليسيريدات الثلاثية.
    • كمية الهالوجين المضاف تعتمد على عدد الأواصر المزدوجة الموجودة في جزيئة الكليسيريد الثلاثي.
    • تستخدم هذه الطريقة لمعرفة درجة التشبع للبيدات من خلال قياس كمية الهالوجين المضاف بصورة مضبوطة والتي تسمى بالرقم اليودي.

تفاعلات الكليسرول (Glycerol Reaction)

• بالنظر لتحرر الكليسرول في عملية التحلل المائي في الوسط الحامضي أو عملية الصوبنة للكليسيريدات، لذا سوف يتم ذكر بعض تفاعلاته:
  • أكسدة الكليسرول (Oxidation of Glycerol):
    • عند أكسدة الكليسرول بواسطة بيروكسيد الهيدروجين (H2O2) في وسط قاعدي ضعيف وبوجود أملاح الحديد فإنه يتحول إلى الكليسر الديهايد أو الأسيتون ثنائي الهيدروكسيل.
  • سحب جزيئات الماء من الكليسرول (Dehydration of Glycerol):
    • إن تسخين الكليسرول أو إضافة مواد تعمل على سحب جزيئات الماء من الكليسرول سوف يؤدي إلى تكوين مركب الديهايدي غير مشبع يسمى الأكرولين (acrolein) الذي يتميز برائحته النفاذة والتي يمكن التعرف عليها عند تسخين الدهون.

التزنخ (Rancidity)

• عند تعرض الدهون أو الزيوت إلى الهواء الحار والرطب ولمدة طويلة فإنها تتزنخ أي أنها تتحول إلى مواد غير مقبولة الطعم والرائحة وذلك لتزنخها.
• السبب الرئيسي لحصول التزنخ هو أحد التفاعلات التالية:
  • التحلل المائي للرابطة الإسترية للكليسريدات.
  • أكسدة الأواصر المزدوجة للحوامض الدهنية غير المشبعة بواسطة أوكسجين الهواء الجوي.
• إن التحلل المائي لزبد الحليب ينتج أنواعًا مختلفة من الحوامض الدهنية المتطايرة ذات الرائحة الكريهة.
• إذا كان السبب للتزنخ هو الأكسدة فإن أكسدة الأواصر المزدوجة بواسطة أوكسجين الهواء الجوي ينتج حوامض دهنية وألديهايدات قصيرة السلسلة متطايرة ذات طعم ورائحة غير مقبولة.
• يمكن معرفة نسبة التزنخ للدهن من خلال معرفة الرقم الحامضي Acid number الذي يمثل عدد ملغرامات هيدروكسيد البوتاسيوم اللازمة لمعادلة الحوامض الدهنية الموجودة في غرام واحد من الدهن.
• إذا أمكن معرفة الرقم الحامضي للدهن بعد حدوث التزنخ إذ يتحلل الدهن فيحرر الحوامض الدهنية التي يمكن معرفة كميتها من خلال معادلتها بالمحلول القاعدي من هيدروكييد البوتاسيوم KOH.

الدهون المتحدة (المركبة (Complex Lipid

• وتسمى كذلك بالدهون الفوسفاتية (الليبيدات الفوسفاتية) Phospholipids.
• يضم هذا الصنف لمجموعة غير متجانسة من المركبات صنفت تحت هذا الاسم اعتمادًا على ذائبيتها واحتوائها على رابطة الإستر الفوسفاتي.
• تقسم إلى صنفين رئيسيين اعتمادًا على الجزء الكحولي لهذه المركبات:
  • الفوسفوكليسيريدات (الكليسيريدات الفوسفاتية) Phosphoglyceride
  • الفوسفوسفنكوسيدات Phosphosiphingoside

الفوسفوكليسيريدات (الكليسيريدات الفوسفاتية Phosphoglyceride

• يعتبر هذا النوع من مركبات الدهون الفوسفاتية الأكثر شيوعًا.

• يشتق تركيب هذا النوع من حامض الفوسفوتيدك phosphotidic acid والذي ينتج من ارتباط إحدى مجاميع الهيدروكسيل للكليسرول بحامض الفسفوريك. أما المجموعتين المتبقيتين فإنها ترتبطان مع حامضين دهنيين برابطة الإستر.

• حامض الفوسفوتيدك (phosphotidic acid):

  • يعتبر المكون الأساسي لمركبات الفوسفوكليسيريد.
  • لغرض اشتقاق التركيب الكيميائي لهذه المركبات تعوض إحدى مجاميع الهيدروكسيل لحامض الفسفوريك بمركب نايتروجيني قد يكون الكولين choline أو الإيثانول امین ethanol amine وبنسبة اقل مع الحامض الاميني السيرين serine او الثريونين therionine لتعطي اصناف مختلفة من الفوسفوكليسيريدات.

• مركبات الفوسفوكليسريد تعتبر نشطة ضوئيا (لها القابلية على تدوير الضوء المستقطب ) وذلك لامتلاكها لذرة كاربون غير متناسقة (C2) والتي ترتبط باربع مجاميع مختلفة والتي تعطي الايزومرات LD الا انه الصيغة L هي الصيغة الأكثر انتشارا في الطبيعة.

• الفوسفاتیدیل کولین (Phosphatidyl choline):

  • يعتبر من اكثر انواع الفوسفوكليسيريدات انتشارا في الطبيعة اذ يوجد في كافة النباتات والحيوانات وبعض انواع البكتريا.
  • وتسمى هذه المركبات باليسيثينات Lecithin وهي توجد بصيغة الزويتر ایون Zwitter ion ( الايون ثنائي القطب).
  • هذا الصنف يضم مجموعة كبيرة من المركبات اعتمادا على الحوامض الدهنية الداخلة في تركيبها والتي قد تكون مشبعة او غير مشبعة فاليسيثين المشتق من الحامضين (stearic, oleic) يختلف عن اليسيثين المشتق من الحامضين (plamitic, oleic ). تتحلل الليسيثنات الى مكوناتها من حامض الفوسفوتيدك والكولين عند معاملتها بالمحلول المائي بوجود حامض الكبريتيك . الا انه عند تسخين اليسيثين مع القواعد او الحوامض المعدنية فانها تعطي الكولين و الكليسيروفسفورك اسد مع جزيئتين من الحامض الدهني, الا انه باستمرار التسخين فيتجزء الكولين الى الاثيلين كلايكول والامين الثلاثي المثيل. من التفاعلات المهمة للكولين הוא ارتباطه مع مجموعة الاستيل وتكوין الاستيل كولين Acetyl cholin ذو الاهمية الفسيولوجية والذي يلعب دور مهم في نقل الاشارات العصبية من نهاية الاعصاب الى العضلات.

• الفوسفوتیدیل ایثانول آمین (Phosphatidyl ethanol amine):

  • في هذا النوع من مركبات الفوسفوكليسريد يرتبط حامض الفوسفوتيديك مع المركب التانيتروجيني ( الإيثانول أمين) مكون مركبات الفوسفوتيديل إيثانول أمين.
  • تسمى بالسيفالينات (Cephalins) والتي تتشابه مع مركبات الليسثينات (من حيث الخواص الفيزيائية والكيميائية), والاختلاف فقط باستبدال الكولين بمركب الإيثانول أمين.
  • تتحلل هذه المركبات بطريقة مشابهة لتحلل الليسثينات عند معاملتها مع الحوامض او القواعد المعدنية المخففة. بالاضافة الى الليسيثينات والسيفالينات توجد فوسفوكليسيريدات اخرى وبنسب اقل هي : الفوسفوتيديل سيرين و الفوسفوتيديل ثريونين
  • اللبيدات غير المفسفرة Non-phosphorylated lipid هناك عدد من اللبيدات المعقدة التركيب غير المفسفرة ومن اهم هذه المركبات

• הستييروئيدات Steroids : وتسمى كذلك بالدهون المشتقة و وهي صنف من الدهون غير قابلة للتصوبن .

• تتكون הستרוيدات من التركيب العام المكون من ثلاث حلقات سداسية وحلقة خماسية بالاضافة الى مجاميع المثيل المعوضة.

• يعرف بنواة :סערוואידים steroid nucleus والعديد من مركبات الستيرويد تكون حاوية على مجموعة هيدروكسيل لذا تسمى ستيرول sterol.

• هناك عدد كبير من المركبات تقع ضمن هذا الصنف من هذه المركبات ما يأتي:

  • כוליסטירול cholesterol
  • املاح وحوامض الصفراء Bile salt
    • الهرمونات الجنسية (الذكرية والأنثوية )
      • فيتامين ם

Cholesterolהכוליסטירול: -מולקולה كحولي مكون من (27) ذرة كارבון ، يحوي على مجموعة חמצוيل عند واصرة معכפיל عند الذرتينלא ידוע.

• לא يدוב במי ובמה במזזבים בלא בידוק
• נמצא כוליסטירול בנקים בגوف الحيواني, אלא לא מובילים בבוטאני
• נמצא לבין כנסייה עד בקיבוי עד אל (10%) وتصل كمينه الكلية בגוף الى حوالي (140 ملغرام ).
• يكون كוליסטירोल ב צוריא צורים בצורים בצורים בצורים בצורה דרגש אחוזל (145-150) يتأكسد اذا ترك للזמן واחרת באחריות בצל האופנה בחתימות ؤ.
• החופש الكימיקל הכוליסטירול على المجموعة الحאמיוيل والאשנרת מעניינת يתחבא
• الكبد רנוגאציות מ כקווצת מנוגנויות
• חיצוני من הוגאוב
• من المادة الغذائية.
• צרי בייאוס ם נתן רדום מנשיما
• מצידון נייצם בבאמבס טייב עד כתובית הסרנג. يعتبر زيادة כליסטیرול السبب الاساسي بمرارة في حصاة زيادة ב בבבבוק נבאר תערוכת יופי נבדלאג ב קדימה נברנבאסד كליסטירול מילאכדינורטדין קדימה