Lipids - 4.pdf

Lipids Lipids: - are defined as compounds which are relatively insoluble in water, but freely soluble in non-polar organic solvent like benzene, chloroform, ether, hot alcohol, acetone, etc. ‫ ولكنها تذوب بحرية في املذيبات العضوية‬،‫ هي مركبات غير قابلة للذوبان نسبيًا في املاء‬...

Lipids Lipids: - are defined as compounds which are relatively insoluble in water, but freely soluble in non-polar organic solvent like benzene, chloroform, ether, hot alcohol, acetone, etc. ‫ ولكنها تذوب بحرية في املذيبات العضوية‬،‫ هي مركبات غير قابلة للذوبان نسبيًا في املاء‬- :‫الدهون‬ ‫ وما إلى ذلك‬،‫ واألسيتون‬،‫ والكحول الساخن‬،‫ واألثير‬،‫ والكلوروفورم‬،‫غير القطبية مثل البنزين‬ :‫وظائف الدهون‬ ❖ Functions of lipids:- :‫الدهون مصدر ذو قيمة طاقة عالية‬ 1- Lipids are a source of high energy value: ‫ سعرات حرارية‬9 = ‫ جرام‬1 :‫الدهون‬ Fat: 1 gram = 9 calories ‫ سعرات حرارية‬4 = ‫ جرام‬1 :‫البروتني‬ Protein: 1 gram = 4 calories ‫ سعرات حرارية‬4 = ‫ جرام‬1 :‫الكربوهيدرات‬ Carbohydrate: 1 gram = 4 calories.(‫املكونات البنيوية لألغشية الحيوية )الفوسفوليبيدات والكوليسترول‬ 2- Structural components of biomembranes (phospholipids and cholesterol)..‫كطبقة واقية على سطح العديد من األعضاء مثل الكلى ضد اإلصابة‬ 3- As protective coating on the surface of many organs such as kidney, against injury..(‫ هـ‬،‫ ك‬،‫ د‬،‫تعمل الدهون كمصدر للفيتامينات القابلة للذوبان في الدهون )أ‬ 4- Lipids serve as a source of fat soluble vitamins (A, D, K and E).(‫توفير العزل ضد التغيرات في درجة الحرارة الخارجية )الدهون تحت الجلد‬ 5- Providing insulation against changes in external temperature (subcutaneous fat). ‫منظمات التمثيل الغذائي )الهرمونات الستيرويدية والبروستاجالندين‬ 6- Metabolic regulators (steroid hormone and prostaglandins). 7- As transport forms of various metabolic fuel..‫كأشكال نقل للوقود األيضي املتنوع‬ 8- As compounds of the inner mitochondrial membranes, lipids (phospholipids) participate in electron transport chain..‫ تشارك الدهون )الفوسفوليبيدات( في سلسلة نقل اإللكترون‬،‫باعتبارها مركبات لألغشية الداخلية للميتوكوندريا‬ ‫التطبيقات السريرية‬ ❖ Clinical Applications:.‫تؤدي تراكمات الدهون الزائدة إلى السمنة‬ 1. Excessive fat deposits cause obesity. ‫يؤدي خلل في استقالب الكوليسترول والبروتني الدهني إلى تصلب الشرايني وأمراض القلب واألوعية الدموية‬ 2. Abnormality in cholesterol and lipoprotein metabolism leads to atherosclerosis and cardiovascular diseases. ‫ مما يؤدي إلى الحالة الكيتونية‬،‫ يتم اختالل عملية التمثيل الغذائي لألحماض الدهنية والبروتينات الدهنية‬،‫في مرض السكري‬ 3. In diabetes mellitus, the metabolisms of fatty acids and lipoproteins are deranged, leading to ketosis. ‫الخصائص العامة للدهون‬ ❖ General properties of lipids:.‫الدهون قابلة للذوبان نسبيا في املذيبات العضوية مثل الكلوروفورم وامليثانول‬ 1- Lipids are relatively soluble in organic solvents such as chloroform and methanol..‫الدهون غير قابلة للذوبان في املاء‬ 2- Lipids are insoluble in water. 3- The hydrophobic (water-hating) nature of lipids is due to the predominance of hydro- carbon chains ( -CH2- )n in their structure..‫ في بنيتها‬n(-CH2-) ‫الطبيعة الكارهة للماء للدهون ترجع إلى غلبة السالسل الهيدروكربونية‬  ‫تصنيف الدهون‪ :‬يمكننا تصنيف الدهون اعتمادًا على طبيعتها الكيميائية‬ ‫‪Classification of lipids: - we can classify lipid depending on the chemical nature.‬‬ ‫الدهون البسيطة‬ ‫الدهون املركبة‬ ‫الدهون املشتقة‬ ‫الفوسفوليبيدات‬ ‫الدهون والزيوت‬ ‫الكحول‬ ‫بسيط‬ ‫الليسيثني‬ ‫األحماض الدهنية‬ ‫سيفالني‬ ‫مختلط‬ ‫الجامدة‬ ‫البالزمالوج‬ ‫األيزوبرنويدات‬ ‫سفنغوميلني‬ ‫تربينويدات‬ ‫الشموع‬ ‫الجليكوليبيدات‬ ‫سيريبروزيد‬ ‫الكاروتينات‬ ‫جانجليوسيدات‬ ‫السلفوليبيدات‬ ‫الدهون البسيطة‬ ‫‪1. Simple lipid‬‬ ‫األحماض الدهنية‬ ‫‪A- Fatty acids‬‬ ‫األحماض الدهنية هي الوحدة الرئيسية للدهون‪.‬‬ ‫‪1.‬‬ ‫‪Fatty acids are the major unit of lipids.‬‬ ‫األحماض الدهنية هي هيدروكربونات ذات سلسلة مستقيمة ذات مجموعة كربوكسيل طرفية‪.‬‬ ‫‪2.‬‬ ‫‪Fatty acids are straight-chain hydrocarbons with a terminal carboxyl group.‬‬ ‫توجد عمومًا في ارتباطات اإلستر في أكواب مختلفة من الدهون‬ ‫‪3.‬‬ ‫‪They are generally found in ester linkage in different glasses of lipids.‬‬ ‫يتم تمثيل األحماض الدهنية بالصيغة العامة ‪R‬‬ ‫‪4.‬‬ ‫‪Fatty acids are represented as general formula R COOH.‬‬ ‫‪5.‬‬ ‫‪Numbers of carbon atoms of fatty acids are even & odd number, but odd number‬‬ ‫أعداد ذرات الكربون في األحماض الدهنية تكون زوجية وفردية‪ ،‬ولكن األحماض الدهنية ذات األعداد الفردية نادرة جدًا‪.‬‬ ‫‪fatty acids are very rare.‬‬ ‫األحماض الدهنية قد تكون مشبعة أو غير مشبعة ‪6. Fatty acids may be saturated or unsaturated.‬‬ ‫‪7. Fatty acids that have double bonds are said to be unsaturated. If they have more‬‬ ‫‪than one double bond‬‬ ‫‪but no more than four they are commonly referred to as‬‬ ‫تُسمى األحماض الدهنية التي تحتوي على روابط مزدوجة غير مشبعة‪.‬إذا كانت تحتوي على أكثر من رابطة مزدوجة ولكن‬ ‫‪polyunsaturated fatty acids.‬‬ ‫ليس أكثر من أربع‪ ،‬يُشار إليها عادةً باسم األحماض الدهنية املتعددة غير املشبعة‬ ‫‪8. Fatty acids that contain only single bond are called saturated fatty acids. For example‬‬ ‫‪palmitic and stearic acids.‬‬ ‫تسمى األحماض الدهنية التي تحتوي على رابطة أحادية فقط باألحماض الدهنية املشبعة‪ ،‬على سبيل املثال أحماض الباملتيك‬ ‫والستياريك‬  (TG) ‫الدهون الثالثية‬ B-Triglycerides (TG) Most of the fatty acids in the body are components of triglyceride and are stored in the depots (adipose tissue) as fat. Adipose cells convert fatty acids into triglyceroide by esterification with glycerol-3-phosphate, compounds that arises from glucose metabolism. ‫الجلوكوز غائب‬ cells must contain glucose for triglyceride formation. glucose is absent during periods of ،‫ الجوع‬،‫الصيام‬ fasting, starvation, or uncontrolled diabetes mellitus, and in these condition, hydrolysids of triglycerides, and withdrawal of their fatty acids from the depots predominate. Excess ‫إفراط‬ ‫الكربوهيدرات املتناولة‬ carbohydrate ingested during a meal may be stored tempoarily as triglycerides after conversion of glucose to fattty acids. The hormone insulin promotes the synthesis of triglycerides by adipose cells, whereas its deficiency accelerated triglyceride hydrolysis. The first step in the catabolism of triglycerides begins with their hydrolysis. The fatty acids apperear in the plasma as nonesterfied (free) fatty acids bounded to albumin as a carrier. ‫خصائص ثالثي أسيل الجلسرين‬ ❖ Properties of Triacylglycerols ‫الليباز‬ ‫ ثالثي أسيل الجلسرين‬:‫التحلل املائي‬ ‫ الجلسرين‬+ ‫األحماض الدهنية الحرة‬ lipase Hydrolysis: Triacylglycerols Free fatty acids + glycerol. ‫مضادات األكسدة‬ ‫منع حدوث الزنخ التأكسدي‬ Antioxidants: prevent the occurrence of oxidative rancidity. Lipid peroxidation in vivo: In the living cells, lipids undergo oxidation to produce peroxides and free radicals which can damage the tissue. The free radicals are believed to cause inflammatory diseases, ageing , cancer, atherosclerosis etc. CH2OH CH2----O----C----R ،‫ في الخاليا الحية‬:‫أكسدة الدهون في الجسم الحي‬ ‫تخضع الدهون لألكسدة إلنتاج‬ CHOH CH---OH O ‫البيروكسيدات والجذور الحرة التي يمكن أن تلحق الضرر‬ ‫ ويعتقد أن الجذور الحرة تسبب األمراض‬.‫باألنسجة‬ ‫االلتهابية والشيخوخة والسرطان وتصلب الشرايني وما إلى‬.‫ذلك‬ CH2OH CH2—OH Glycerol 1-Monoacylglycerol ‫الجلسرين‬ ‫مونو أسيل جليسرول‬  1,2-Diacylglycerol ‫ثنائي أسيل الجلسرين‬ O CH2—O—C—R1 O CH----O---C--- R2 O CH2—O—C—R3 Triacylglycerol ‫ثنائي أسيل الجلسرين‬ ‫الدهون البسيطة هي إسترات األحماض الدهنية مع الكحوالت املختلفة‬ Simple lipids are Esters of fatty acids with various alcohols. R-COO-H + R- OH R-COO-R + H2O ‫األحماض الدهنية‬ ‫الكحول‬ ‫استر‬ Fatty Acid Alcohol Ester.‫ بينما الدهون عبارة عن مادة صلبة في درجة حرارة الغرفة‬،‫ الزيت عبارة عن سائل‬.‫الدهون والزيوت عبارة عن إسترات لألحماض الدهنية مع الجلسرين‬ a. Fats and Oils are esters of fatty acids with glycerol. Oil is a liquid, while fat is a solid at room temperature. CH2--–OH CH2—COO--R 3R – COOH + CH –---OH CH-----COO--R CH2----OH CH2—COO—R Fatty Acid Glycerol Fat ‫األحماض الدهنية‬ ‫الجلسرين‬ ‫سمني‬  ‫ استرات األحماض الدهنية )عادةً ما تكون طويلة السلسلة( مع الكحول بخالف الجلسرين‬:‫الشمع‬ b. Waxes: Esters of fatty acids (usually long chain ) with alcohol other than glycerol ‫الدهون املركبة‬ 2- Compound Lipids: ‫إسترات األحماض الدهنية مع الكحوالت التي تحتوي على مجموعات إضافية مثل‬.‫الفوسفات والقاعدة النيتروجينية والكربوهيدرات والبروتني وما إلى ذلك‬ Esters of fatty acids with alcohols containing additional groups such as phosphate, nitrogenous base, carbohydrate, protein etc. They are divided into : ‫وهي مقسمة إلى‬ ‫ وهي موجودة في جميع‬،‫ وتعرف أيضاً بالفوسفاتيدات‬:‫الفوسفوليبيدات‬ ‫الخاليا النباتية والحيوانية وهي املكونات األساسية ألغشية الخاليا‬ A- Phosphlipids : They are also known as phosphatides. They are present in all plant and animal cells and are the primary components of cell membranes. Phospholipids are unique and versatile molecules. They are of natural occurrence and the main components in cellular membranes. Arranged as a lipid bilayer, phospholipids play a significant role in the structure and functionality of biological membranes. They are amphiphilic and consist of a hydrophilic head group and a lipophilic/hydrophobic ‫ وهي تحدث بشكل طبيعي وتشكل املكونات الرئيسية في‬.‫الفسفوليبيدات هي جزيئات فريدة ومتعددة االستخدامات‬ tail. ‫ دورًا مهمًا في بنية األغشية‬،‫ التي تتشكل على شكل طبقة دهنية ثنائية‬،‫ وتلعب الفسفوليبيدات‬.‫األغشية الخلوية‬.‫كاره للماء‬/‫ وهي محبة للماء وتتكون من مجموعة رأس محبة للماء وذيل محب للدهون‬.‫البيولوجية ووظيفتها‬ ‫ والكحول هو سفينجوزين )يسمى أيضًا جليكوسيفينجوليبيدات( مثل‬،‫ تحتوي هذه الدهون على حمض دهني وكربوهيدرات‬:‫جليكوليبيدات‬.(‫ جلوكوز أو جالكتوز‬+ ‫ حمض السيريبرونيك‬+ ‫السيريبروزيدات )سفينجوزين‬ B- Glycolipids: These lipids contain a fatty acid and carbohydrate. The alcohol is Sphingosine (also called as glycosphingolipids) e.g., Cerebrosides (Sphingosine + Cerebronic acid + Glucose or Galactose). ‫السيريبروزيدات هي مكون أساسي في خاليا الدماغ والحبل الشوكي والجهاز العصبي‬ ▪ Cerebrosides is a key component of brain, spinal cord, and nervous cells  :‫البروتينات الدهنية‬ C- Lipoproteins:.‫ وهي بمثابة مركبات نقل للدهون في الدورة الدموية‬،‫مجمع جزيئي كبير من الدهون والبروتينات‬ Macromolecular complex of lipids and proteins. They are the transport vehicles for lipids in the circulation. :‫هناك خمسة أنواع من البروتينات الدهنية‬ There are five types of lipoproteins :.‫ تنقل الدهون الغذائية من األمعاء إلى األنسجة الطرفية‬،‫الكيلوميكرونات‬ 1- Chylomicrons, transport dietary lipids from intestine to peripheral tissues. ‫ تنقل الدهون )التي يتم تصنيعها داخليًا( وخاصة الدهون الثالثية من الكبد إلى األنسجة الطرفية‬،(VLDL) ‫البروتينات الدهنية منخفضة الكثافة جدًا‬ 2- Very low density lipoproteins (VLDL), transport the lipids (endogenously synthesized) mainly TG from liver to peripheral tissues. ‫ تنقل الكوليسترول من الكبد إلى األنسجة الطرفية‬،("‫( )"الكوليسترول السيئ‬LDL) ‫البروتينات الدهنية منخفضة الكثافة‬ 3- Low density lipoproteins (LDL) ("bad" cholesterol) , transport cholesterol from liver to peripheral tissues..‫ تحمل الكوليسترول من األنسجة الطرفية إلى الكبد‬،("‫( )"الكوليسترول الجيد‬HDL) ‫البروتينات الدهنية عالية الكثافة‬ 4- High density lipoproteins (HDL) ("good" cholesterol) , carry cholesterol from peripheral tissues to liver..(IDL) ‫البروتينات الدهنية متوسطة الكثافة‬ 5- Intermediate density lipoproteins (IDL). which is derived from VLDL, is denser than VLDL and has less than half the amount of triacylglycerol of VLDL. VLDL ‫ ويحتوي على أقل من نصف كمية ثالثي أسيل الجلسرين املوجودة في‬VLDL ‫ وهو أكثر كثافة من‬،VLDL ‫وهو مشتق من‬ ‫الدهون املشتقة‬ Derived lipids Derived lipids are substances which are derived from other lipids by hydrolysis. These include fatty acids of various series, steroids, bile acids and substances associated with lipids in nature such as Carotenes, Vitamin E, D, A and K. ،‫ وتشمل هذه األحماض الدهنية من سالسل مختلفة‬.‫الدهون املشتقة هي مواد مشتقة من دهون أخرى عن طريق التحلل املائي‬ ‫ وك‬،‫ وأ‬،‫ ود‬،‫ وفيتامينات هـ‬،‫ واألحماض الصفراوية واملواد املرتبطة بالدهون في الطبيعة مثل الكاروتينات‬،‫والستيرويدات‬ ‫ وهي مشتقات من حلقة سيكلوبنتانو بير هيدرو فينانثرين‬.‫ تعتبر من الدهون ألنها تذوب فقط في املذيبات العضوية‬-:‫الستيرويدات‬ ‫ الستيرويدات هي كحوالت ستيرويدية‬.(‫)تتكون من أربع حلقات مندمجة‬ 1. Steroids:- They are considered lipids because they are soluble only in organic solvents. They are derivatives of cyclopentano-perhydro-phenanthrene ring (consists of four fused rings). Steroids are steroidal alcohol. ‫الكولسترول‬ Cholesterol Cholesterol comes from two sources endogenous (from liver) and exogenous (from diet), Cholesterol is amphipathic in nature, since it possesses both hydrophilic and hydrophobic regions in the structure Figure 1. ‫ والكوليسترول ذو‬،(‫يأتي الكوليسترول من مصدرين داخلي )من الكبد( وخارجي )من النظام الغذائي‬ 1 ‫طبيعة متعادلة حيث أنه يمتلك مناطق محبة للماء وكارهة للماء في البنية )الشكل‬  ‫لالطالع‬ Figure 1 : structure of the cholesterol ‫ وتشمل هذه الهرمونات الستيرويدية وفيتامني د‬.‫الكوليسترول هو املادة األولية لتخليق جميع الستيرويدات األخرى في الجسم‬ ‫( السيتوبالزمي من خالل‬CoA) ‫ يتم تخليق الكوليسترول في الخاليا الكبدية من األسيتيل كو إنزيم أ‬.‫واألحماض الصفراوية‬ :‫بعض الوظائف املهمة للكوليسترول هي‬ ‫ الجلوكوز هو املصدر الرئيسي للكربون لألسيتيل كو إنزيم أ‬.(2 ‫سلسلة من التفاعالت )الشكل‬ Some important functions of Cholesterol are:.‫يعتبر من املكونات البنيوية للغشاء الخلوي‬ 1- It is a structural component of cell membrane. 2- Cholesterol is the precursor for the Synthesis of all other steroids in the body. These include steroid hormones, vitamin D and bile acids. Cholesterol is synthesized takes place in the of hepatic cells, from cytosolic acetyl coenzyme A (CoA) by a sequence of reactions (Figure2). Glucose is a major source of carbon for acetyl CoA. :‫يمكن تلخيص عملية تركيب الكوليسترول في خمس خطوات‬ The Synthesis of Cholesterol may be summarized in five steps: HMG ‫تركيب‬ 1- Synthesis of HMG CoA (6C) ‫تكوين امليفالونات‬ 2- Formation of mevalonate (6C) (‫ج‬5) ‫إنتاج وحدات إيزوبرينويد‬ 3- Production of isoprenoid units (5C) (30C) ‫تصنيع السكوالني‬ 4- Synthesis of squalene (30C) 27C) ‫تحويل السكوالني إلى كولسترول‬ 5- Conversion of squalene to cholesterol (27C).  ‫أسيتيل مرافق اإلنزيم‬ ‫ميفالونات‬ ‫؛ كتل البناء‬5C) ‫وحدات إيزوبرينويد‬ ‫سكوالني‬ ‫النوستيرول‬ ‫الكوليسترول‬ ‫التخليق الحيوي للكوليسترول‬ Figure2: Biosynthesis of cholesterol :CoA (HMG COA) ‫ميثيل غلوتاريل‬-ẞ ‫هيدروكسي‬-ẞ ‫تخليق‬ Synthesis of β-hydroxy β-methylglutaryl CoA (HMG CoA): Two moles of acetyl CoA condense to form acetoacetyl CoA. Figure3. Another molecule of acetyl CoA is then added to produce HMG CoA, catalyzed by HMG CoA synthase. Another important reaction catalyzed by HMG CoA reductase which is present in endoplasmic reticulum and catalyzes the reduction of HMG CoA to mevalonate. HMG CoA reductase is the regulatory enzyme of the cholesterol biosynthesis. The reducing equivalents are supplied by NADPH. HMG ‫ إلنتاج‬CoA ‫ ثم يضاف جزيء آخر من األسيتيل‬.3 ‫ الشكل‬.CoA ‫ لتكوين أسيتوأسيتيل‬CoA ‫تتكثف موالن من األسيتيل‬ ‫ املوجود في الشبكة‬HMG CoA ‫ تفاعل مهم آخر يحفزه إنزيم اختزال‬.HMG CoA synthase ‫ الذي يحفزه إنزيم‬،CoA ‫ هو اإلنزيم املنظم لتخليق‬HMG COA ‫ إن إنزيم اختزال‬.‫ إلى ميفالونات‬HMG CoA ‫اإلندوبالزمية والذي يحفز اختزال‬.NADPH ‫ يتم توفير املكافئات املختزلة بواسطة‬.‫الكوليسترول‬  HMG-CoA ‫تركيب‬ Figure 3: Synthesis of HMG-CoA ‫تنظيم تخليق الكوليسترول‬ Regulation of Cholesterol Synthesis Cholesterol biosynthesis is controlled by the rate limiting enzyme HMG CoA reductase through: :‫ من خالل‬HMG CoA reductase ‫يتم التحكم في تخليق الكوليسترول عن طريق إنزيم تحديد السرعة‬ 1- Feedback control: Cholesterol controls its own synthesis by a feedback mechanism. Increase in the cellular concentration of cholesterol reduces the synthesis of the enzyme ‫تقليل النسخ‬ HMG CoA reductase. This is achieved by decreasing the transcription of the gene responsible for the production of HMG CoA reductase. 2- Hormonal regulation: Glucagon induce the formation of inactive HMG CoA reductase (phosphorylated form) and, thus, decrease cholesterol synthesis. While, Insulin increase cholesterol production by enhancing the formation of active HMG CoA reductase (‫ غير النشط )الشكل املفسفر‬HMG CoA ‫ يحفز الجلوكاجون تكوين اختزال‬:‫التنظيم الهرموني‬ (dephosphorylated form). ‫ في حني يزيد األنسولني من‬.‫وبالتالي يقلل من تخليق الكوليسترول‬.(‫ النشط )الشكل منزوع الفسفرة‬HMG CoA ‫إنتاج الكوليسترول عن طريق تعزيز تكوين اختزال‬  ‫الجلوكاجون‬ ‫كيناز‬ ‫اختزال ‪HMG-CoA‬‬ ‫نشط‬ ‫غير نشط‬ ‫الفوسفاتيز‬ ‫األنسولني‬ ‫‪Hormonal regulation of cholesterol synthesis‬‬ ‫التنظيم الهرموني لتخليق الكوليسترول‬