Tuk

Tuky se skládají ze široké skupiny sloučenin, které jsou obecně rozpustné v organických rozpouštědlech a z velké části nerozpustné ve vodě. Chemicky jsou tuky obecně triestery glycerolu a mastných kyselin. Tuky mohou být buď pevné, nebo kapalné při normální pokojové teplotě v závislosti na jejich struktuře a složení. Ačkoli se slova „oleje“, „tuky“ a „lipidy“ používají pro označení tuků, „oleje“ se obvykle používají pro označení tuků, které jsou kapalinami při normální pokojové teplotě, zatímco „tuky“ se obvykle používají pro označení tuků, které jsou pevnými látkami při normální pokojové teplotě. „Lipidy“ se používají pro označení kapalných i pevných tuků. (Slovo „olej“ se používá pro každou látku, která se nemísí s vodou a má mastný pocit, jako je ropa (nebo surový olej) a topný olej; bez ohledu na jeho chemickou strukturu.)

Tuky tvoří kategorii lipidů, které se od ostatních lipidů odlišují chemickou strukturou a fyzikálními vlastnostmi. Tato kategorie molekul je důležitá pro mnoho forem života a slouží strukturálním i metabolickým funkcím. Jsou důležitou součástí stravy většiny heterotrofů (včetně člověka).

Příklady jedlých tuků jsou sádlo (vepřový tuk), margarín, máslo a smetana. Tuky nebo lipidy jsou v těle rozkládány enzymy zvanými lipázy.

Existuje mnoho různých druhů tuků, ale každý druh je variací na stejnou chemickou strukturu. Všechny tuky se skládají z mastných kyselin (řetězců atomů uhlíku a vodíku, s atomem kyslíku na jednom konci a občas i dalších molekul) vázaných na strukturu páteře, často glycerolu (což je „páteř“ uhlíku, vodíku a kyslíku). Chemicky se jedná o triester glycerolu, což je molekula vzniklá reakcí kyseliny a alkoholu. Pro jednoduchou vizuální ilustraci, pokud by se vyrovnaly smyčky a úhly těchto řetězců, molekula by měla tvar velkého písmene E. Mastné kyseliny by každá byla vodorovná čára; glycerolová „páteř“ by byla svislá čára, která se spojuje s vodorovnými čárami. Tuky mají také „esterové“ vazby.

Vlastnosti jakékoli specifické molekuly tuků závisí na konkrétních mastných kyselinách, které ji pomáhají tvořit. Různé mastné kyseliny se skládají z různého počtu atomů uhlíku a vodíku. Atomy uhlíku, každý vázaný na dva sousední atomy uhlíku, tvoří klikatý řetězec; čím více atomů uhlíku je v každé mastné kyselině, tím delší bude její řetězec. Mastné kyseliny s dlouhými řetězci jsou náchylnější na mezimolekulární přitažlivé síly (v tomto případě van der Waalsovy síly), které zvyšují bod tání. Dlouhé řetězce také poskytují více energie na molekulu při metabolizaci.

Klíč k různým mastných kyselin

Složené mastné kyseliny tuku se také mohou lišit v počtu atomů vodíku, které se větví z řetězce atomů uhlíku. Každý atom uhlíku je typicky vázán na dva atomy vodíku. Když má mastná kyselina toto typické uspořádání, nazývá se „nasycená“, protože atomy uhlíku jsou nasyceny vodíkem; to znamená, že jsou vázány na tolik vodíků, kolik jen mohou být. V jiných tucích se atom uhlíku může místo toho vázat pouze na jeden další atom vodíku a mít dvojnou vazbu na sousední atom uhlíku. Výsledkem je „nenasycená“ mastná kyselina. Přesněji by to byla „mononenasycená“ mastná kyselina. Zatímco „polynenasycená“ mastná kyselina by byla mastná kyselina s více než jednou dvojnou vazbou.

Nasycené a nenasycené tuky se liší svým energetickým obsahem a bodem tání. Vzhledem k tomu, že nenasycené tuky obsahují méně vazeb uhlík-vodík než nasycené tuky se stejným počtem atomů uhlíku, budou nenasycené tuky během metabolismu vydávat o něco méně energie než nasycené tuky se stejným počtem atomů uhlíku. Nasycené tuky se mohou naskládat v těsně seřazeném uspořádání, takže mohou snadno zmrznout a jsou typicky pevné při pokojové teplotě. Ale tuhá dvojná vazba v nenasyceném tuku zásadně mění chemii tuku. Existují dva způsoby uspořádání dvojné vazby: izomer s oběma částmi řetězce na stejné straně dvojné vazby (cis-izomer), nebo izomer s částmi řetězce na opačných stranách dvojné vazby (trans-izomer). Většina trans-izomerových tuků (běžně nazývaných trans tuky) se vyrábí komerčně, spíše než přirozeně. Cis-izomer zavádí do molekuly zakřivení, které zabraňuje účinnému naskládání tuků jako u nasycených řetězců. To snižuje mezimolekulární síly mezi molekulami tuků, což znesnadňuje zmrazení nenasycených cis-tuků; jsou typicky tekuté při pokojové teplotě. Trans-tuky se stále mohou naskládat jako nasycené tuky a nejsou tak náchylné k metabolizaci jako jiné tuky. Trans-tuky významně zvyšují riziko ischemické choroby srdeční.

Význam pro živé věci

Obsah tuku v potravině lze analyzovat extrakcí. Přesná metoda se liší podle toho, jaký druh tuku má být analyzován – například polynenasycené a mononenasycené tuky se testují zcela odlišně.

Tuk také slouží jako užitečný nárazník pro celou řadu nemocí. Když určitá látka, ať už chemická nebo biotická, dosáhne v krevním řečišti nebezpečných hodnot, tělo může tyto látky účinně ředit – nebo alespoň udržovat rovnováhu – tím, že je uloží do nové tukové tkáně. To pomáhá chránit životně důležité orgány do té doby, než mohou být tyto látky metabolizovány a/nebo odstraněny z těla takovými prostředky, jako je vylučování, močení, náhodné nebo úmyslné pouštění žilou, vylučování mazu a růst vlasů.

Adipóza, neboli tuková tkáň, je prostředek lidského těla k ukládání metabolické energie po delší dobu. V závislosti na současných fyziologických podmínkách ukládají adipocyty tuk získaný ze stravy a metabolismus jater nebo rozkládají uložený tuk za účelem zásobování oběhu mastnými kyselinami a glycerolem. Tyto metabolické aktivity jsou regulovány několika hormony (tj. inzulínem, glukagonem a epinefrinem). Umístění tkáně určuje její metabolický profil: „Viscerální tuk“ se nachází uvnitř břišní stěny (tj. pod stěnou břišního svalstva), zatímco „podkožní tuk“ se nachází pod kůží (a zahrnuje tuk, který se nachází v břišní oblasti pod kůží, ale nad stěnou břišního svalstva). Krátce se mělo za to, že viscerální tuk produkuje hormon podílející se na inzulínové rezistenci, ale to bylo vyvráceno klinickými testy (viz pryskyřice, hormon, nakonec chybně pojmenovaný, který je produkován tukovou tkání a způsobuje inzulínovou rezistenci u myší, ale ne u lidí).