Lipiden: wat zijn het en waar dienen ze voor?

Lipiden zijn moleculen met verschillende vormen en eigenschappen. Van celmembranen tot geslachtshormonen, deze verbindingen laten geen fysiologische grond onbedekt.

Geschreven en geverifieerd door el biólogo Samuel Antonio Sánchez Amador.

Laatste update: 09 juni, 2023

Lipiden zijn een groep organische moleculen die voor het grootste deel zijn samengesteld uit koolstof en waterstof, naast onder andere zuurstof, stikstof, zwavel en fosfor. Het is belangrijk op te merken dat lipiden, samen met eiwitten en koolhydraten, worden beschouwd als een van de belangrijkste macronutriënten in de voeding.

Volgens voedingsverenigingen (Spaanse link) zijn deze voedingsstoffen degenen die fungeren als het meest efficiënte energiereservoir in het lichaam. Elke gram vet levert twee keer zoveel calorieën als glycogeen, een koolhydraat, en neemt minder ruimte in beslag. Het is dus niet verrassend om te horen dat 99% van een vetweefselcel uit lipiden bestaat.

We worden geconfronteerd met een groep organische moleculen die een opwindende complexiteit bevatten, aangezien lipiden, van hun chemische structuur tot verschillende voedingsconcepten, veel essentiële functies hebben voor het overleven van organismen. We vertellen je er hier graag alles over.

Chemische structuur van lipiden

Een ezelsbruggetje dat gewoonlijk op scholen wordt onderwezen om de chemische structuur van lipiden te onthouden, is de volgende: CHONSP. Dit vreemde woord verwijst naar de volgende termen:

• Carbon (koolstof)
• Hydrogen (waterstof)
• Oxygen (zuurstof)
• Nitrogen (stikstof)
• Sulfur (zwavel).
• Phosphorus (fosfor).

De eerste drie (CHO) zijn essentieel in het lipide ‘skelet’, terwijl N, S en P in sommige gevallen aanwezig zijn en in andere niet. Om de chemische samenstelling van lipiden te begrijpen, is het noodzakelijk om naar hun essentiële functionele eenheid te gaan: het vetzuur.

Vetzuur

Een vetzuur wordt gedefinieerd als een biomolecuul gevormd door een lineaire koolwaterstofketen. Dit betekent dat het skelet in feite bestaat uit koolstof en waterstof. Hoewel ze in de natuur in kleine hoeveelheden vrij voorkomen, worden deze moleculen over het algemeen verkregen door hydrolyse van complexere lipiden.

Aan het ene uiteinde van deze keten vinden we een CH3-groep, die overeenkomt met drie vrije bindingen bezet door waterstofatomen. Aan het andere uiterste bevindt zich een COOH-carboxylgroep, die zal fungeren als een ‘lijm’ voor de vereniging van het vetzuur met glycerine of propaantriol, waardoor het beroemdste type lipide ontstaat, dat we in latere regels zullen zien.

Hoewel het voor ons misschien moeilijk is om ons dit biomolecuul voor te stellen, laten informatieve portalen ons op een interactieve manier zijn driedimensionale vorm (Spaanse link) zien. Hoe het ook zij, een algemene formule voor het vetzuur zou er als volgt uitzien:

CH ₃–(CH ₂ ) _n–COOH

De ‘n’ buiten de haakjes in de formule moet je aandacht getrokken hebben, toch? Dit verwijst naar het aantal herhalingen van de basiseenheid van de koolwaterstofketen. Over het algemeen hebben vetzuren tussen de 12 en 24 koolstofatomen, waarbij vooral 16 en 18 typisch zijn.

Soorten vetzuren en eigenschappen

We kunnen de wereld van de lipiden niet verder ontdekken zonder eerst de soorten vetzuren en hun eigenschappen te beschrijven. Volgens educatieve portals (Spaanse link) zijn er twee hoofdgroepen. We sommen ze kort op:

• Verzadigd: alle bindingen die de atomen in de keten verbinden, zijn eenvoudig.
• Onverzadigd: als ze een dubbele of drievoudige binding in hun structuur hebben. In deze groep zijn de meest voorkomende enkelvoudig onverzadigde vetzuren, met een enkele dubbele binding tussen koolstofatomen 9 en 10.

Hieronder vatten we enkele van de fysisch-chemische eigenschappen van vetzuren samen:

1. Ze zijn amfipatisch: de koolwaterstofketen is hydrofoob en de carboxylgroep (COOH) is hydrofiel. Dit geeft vetzuren een onoplosbaar karakter in water en maakt bovendien de vorming van verschillende cellulaire structuren in levende wezens mogelijk, zoals de lipide dubbellaag.
2. Smeltpunt: dit wordt gedefinieerd als de hoeveelheid energie die nodig is om het materiaal vloeibaar te maken. Deze waarde varieert sterk tussen verzadigde en onverzadigde vetzuren. Stearinezuur heeft bijvoorbeeld een smeltpunt van 71 graden en oliezuur heeft een smeltpunt van 16,3 graden.
3. Estereficatie of verestering: als een vetzuur wordt gecombineerd met een alcohol, ontstaat er een ester en komt er een watermolecuul vrij. Dit proces is essentieel voor de vorming van bepaalde soorten lipiden.
4. Verzeping: de vereniging van een vetzuur met een sterke base, zoals NaOH, geeft aanleiding tot zeep en een watermolecuul.

Soorten lipiden

We hebben je in eerdere paragrafen verteld dat de functionele basiseenheid van de lipide het vetzuur is, maar de waarheid is dat niet alle lipiden dit hebben. Volgens dit criterium, dat wil zeggen of ze verzeepbaar zijn of niet, kunnen we twee verschillende typen lipiden onderscheiden. We vertellen je er hieronder meer over.

1. Verzeepbare lipiden

Dit zijn lipiden die door een proces van hydrolyse (het breken van het molecuul in de aanwezigheid van water) vetzuren worden geproduceerd. Daarom kunnen ze, in aanwezigheid van sterke basen leiden tot de hierboven beschreven zepen. In deze groep vinden we een duizelingwekkende moleculaire variant, dus we proberen het conglomeraat in een paar termen samen te vatten.

In de eerste plaats hebben we enkelvoudige lipiden, dat wil zeggen esters van vetzuren en alcohol. Deze zijn op hun beurt verdeeld in twee groepen.

• Acylglyceriden: gebaseerd op de vereniging van een glycerinemolecuul met één (monoglyceride), twee (diglyceride) of drie (triglyceride) vetzuren. Hier hebben we vetten, talg en oliën, dat wil zeggen de energiereserves in levende wezens.
• Ceriden: zijn esters van een vetzuur met een langketenige lineaire monohydrische alcohol. Een heel duidelijk voorbeeld is de was die door bijen wordt geproduceerd.

In het tweede geval vinden we complexe lipiden, dat wil zeggen die welke andere elementen bevatten dan koolstof, waterstof en zuurstof. Dit is waar het NSP-gedeelte van het hierboven beschreven geheugensteuntje (CHONSP) om de hoek komt kijken. Volgens de elementen die ze in hun chemische structuur presenteren, zijn deze lipiden onderverdeeld in de volgende categorieën:

• Fosfolipiden: 1 glycerinemolecuul + 2 vetzuren + 1 fosforzuur. Ze zijn de essentiële eenheden van de structuur van het celmembraan van levende wezens.
• Fosfoglyceriden: esters die fosforzuur bevatten in plaats van een vetzuur.
• Sfingolipiden: 1 alcohol (sfingosine) + 1 vetzuur + 1 fosforzuur + 1 aminoalcohol. Sommigen van hen spelen een essentiële rol bij celsignalering.
• Glycolipiden: 1 ceramide + 1 koolhydraat met korte keten. Hier vinden we gangliosiden en cerebrosiden.

Als we iets duidelijk willen maken met deze informatie, dan is het wel de ongelooflijke variëteit aan lipiden die in de natuur voorkomt. Geef nog niet op, want er is nog een categorie te beschrijven: niet-verzeepbare lipiden.

2. Niet-verzeepbare lipiden

Dit zijn lipiden die niet zijn samengesteld uit vetzuren en daarom geen aanleiding kunnen geven tot zepen door de verzepingsreactie. We presenteren je snel de soorten binnen deze categorie:

• Terpenen: lipiden afgeleid van isopreenkoolwaterstof. Afhankelijk van het aantal isopreenmoleculen dat ze bevatten, krijgen ze verschillende namen, van monoterpenen tot polyterpenen. Plantaardige etherische oliën, carotenoïden of rubber zijn voorbeelden van terpenen.
• Sterolen: lipiden afgeleid van cyclopentanoperhydrofenantreen. De naam alleen al maakt ons duizelig, dus we zullen ons beperken tot te zeggen dat geslachtshormonen of cholesterol verbindingen zijn die in deze groep vallen.
• Prostaglandinen: lipiden afgeleid van omega-3 en omega-6 essentiële vetzuren met 20 koolstofatomen. Ze zijn bemiddelaars in ontstekingsprocessen en bepaalde interacties van het immuunsysteem.

Functies van lipiden

Nu we de classificatie van lipiden hebben uitgelegd, kunnen we gaan onderzoeken wat hun functies zijn. Zoals we al hebben gezegd, vormen ze een perfecte energiereserve, aangezien vetten meer dan twee keer zoveel calorieën bevatten als andere organische verbindingen.

In tegenstelling tot wat vaak wordt gedacht, zijn vetten op zichzelf niet slecht. De Wereldgezondheidsorganisatie (WHO – Engelse link) beveelt een vetinname aan die tussen de 20 en 30% van de totale calorie-energie in het dieet uitmaakt. Toch zijn er bepaalde opmerkingen waarmee rekening moet worden gehouden met betrekking tot deze verklaring.

Medische portalen zoals de Amerikaanse National Library of Medicine (Engelse link) benadrukken dat verzadigde vetzuren de niveaus van slechte cholesterol verhogen. Om deze reden mogen deze verbindingen niet meer dan 6% van de dagelijkse calorie-inname uitmaken. De producten met de meest heilzame lipiden voor het lichaam zijn die met enkelvoudig onverzadigde vetzuren, zoals olijfolie.

Verder dan voeding

Ondanks het belang van lipiden op voedingsgebied, hebben deze organische moleculen veel meer diverse toepassingen. Om deze kans af te sluiten, tonen we je een lijst met enkele daarvan:

• Het zijn thermische isolatoren: vetten beschermen levende wezens tegen gure buitentemperaturen en stellen hen in staat hun eigen evenwicht te bewaren.
• Mechanische bescherming: vetweefsel beschermt botten en organen tegen stoten en krachten van buitenaf.
• Lipiden vormen tussen 50-60% van de hersenmassa.
• Ze zijn essentieel voor weefselgroei en regeneratie.
• Ze maken deel uit van de membranen van levende wezens op cellulair niveau.
• Biokatalytische functie: uit lipiden worden geslachtshormonen, lipidevitaminen en galzuren gevormd.

Moleculen essentieel voor het leven

Vanuit evolutionair oogpunt zou het leven zoals we dat nu kennen niet mogelijk zijn zonder lipiden. De cel is de functionele eenheid van levende wezens en zonder fosfolipiden zou hij geen celmembraan kunnen presenteren dat hem onderscheidt van de omgeving.

Vanuit voedingsoogpunt vormen lipiden de groep macronutriënten, samen met proteïnen en koolhydraten. Tot slot zijn het ook biokatalysatormoleculen van essentiële verbindingen voor de mens: van geslachtshormonen tot de activering van het immuunsysteem, lipiden vormen een essentieel onderdeel van ons lichaam.