Углеводы и липиды
Углеводы и липиды являются двумя основными классами биомолекул, служащими запасами энергии, структурными материалами, а также — благодаря их химическому разнообразию — компонентами клеток, несущими информацию и образующими барьеры.
Definition
Углеводы — это полигидроксиальдегиды и кетоны, а также их полимеры; липиды — это химически разнообразная группа водонерастворимых или амфипатических биомолекул, включающая жирные кислоты, триацилглицерины, фосфолипиды и стеролы.
Scope
Эта область охватывает структуры и химию сахаров и их полимеров, гликозидную связь и гликобиологию, классы липидов от жирных кислот до сложных мембранных липидов и стеролов, а также центральные пути синтеза и окисления жирных кислот. Она рассматривает эти молекулы со структурной и реакционно-химической точек зрения.
Sub-topics
Core questions
- Как химия моносахаридов приводит к образованию разнообразных полисахаридов и гликоконъюгатов?
- Какие структурные особенности отличают основные классы липидов?
- Как углеводы и липиды используются для запасания энергии?
- Как синтезируются и окисляются жирные кислоты?
Key theories
- Амфипатическая самосборка липидов
- Поскольку многие липиды сочетают гидрофильную головку с гидрофобными хвостами, они спонтанно собираются в воде в бислои и мицеллы, что является физической основой биологических мембран и транспорта липидов.
Mechanisms
Моносахариды существуют в равновесии между открытоцепными и циклическими формами и соединяются посредством гликозидных связей, образуя олиго- и полисахариды, чьи типы связей и разветвлений кодируют структурные или распознающие функции. Липиды варьируются от простых жирных кислот до триацилглицеринов для запасания энергии и амфипатических фосфолипидов, образующих мембраны; окисление жирных кислот расщепляет цепи по два атома углерода за раз до ацетил-КоА, в то время как синтез строит их из ацетильных единиц, каждый процесс движим различными ферментными системами и кофакторами.
Clinical relevance
Химия углеводов и липидов лежит в основе гликонауки, материалов из биополимеров и понимания поведения мембран; это основные темы в химической биологии. Изложение является описательным и не предписывающим.
History
Стереохимические работы Фишера установили структуры сахаров; Лелуар выяснил химию сахар-нуклеотидов и биосинтез углеводов; а работы Линена и Блоха в середине двадцатого века прояснили метаболизм жирных кислот и стеролов, создав современное представление об этих биомолекулах.
Key figures
- Emil Fischer
- Luis Leloir
- Feodor Lynen
- Konrad Bloch
Related topics
Seminal works
- nelson2021
- berg2019
Frequently asked questions
- Почему липиды группируются вместе, если они химически разнообразны?
- Липиды определяются общим физическим свойством — плохой растворимостью в воде — а не единой структурой, поэтому этот класс охватывает жирные кислоты, жиры, фосфолипиды и стеролы.
- Что такое гликозидная связь?
- Гликозидная связь — это ковалентная связь, которая соединяет аномерный углерод сахара с другой молекулой, обычно другим сахаром, образуя олигосахариды и полисахариды.