Γιατί τα λίπη είναι το προτιμώμενο μόριο αποθήκευσης ενέργειας;

Τα λίπη χρησιμοποιούνται ως μόρια αποθήκευσης επειδή δίνουν περισσότερο ATP ανά μόριο, καταλαμβάνουν λιγότερο χώρο για αποθήκευση και είναι λιγότερο βαριά από τη γλυκόζη.

Τα λίπη είναι πολύ παρεξηγημένα βιομόρια. Είναι δαιμονοποιημένοι επειδή είναι ανθυγιεινοί και κάποτε υπήρχε μια στοχευμένη στρατηγική που έλεγε σε όλους να τρώνε λιγότερο λίπος. Ωστόσο, το λίπος είναι απαραίτητο για τον οργανισμό. Τα μόρια λίπους είναι τα σούπερ σταρ όταν πρόκειται να δώσουν ενέργεια στο σώμα, ειδικά όταν το σώμα σας έχει χαμηλή περιεκτικότητα σε υδατάνθρακες (όπως το διάστημα μεταξύ των γευμάτων). Ωστόσο, γιατί τα λίπη αποθηκεύονται ως αποθέματα ενέργειας του σώματος; Γιατί αυτό θα ήταν διαφορετικό από τους υδατάνθρακες, που είναι επίσης μια κοινή πηγή ενέργειας για το σώμα;

Τα λίπη δίνουν περισσότερη ενέργεια όταν διασπώνται

Όταν πρόκειται για σύγκριση της ποσότητας ενέργειας μεταξύ σακχάρων και λιπών, τα λίπη σίγουρα κερδίζουν.

Η πιο βασική μονάδα όλων των λιπών στο σώμα είναι ένα λιπαρό οξύ. Αυτά τα λιπαρά οξέα συνδέονται με άλλους τύπους μορίων, όπως υδατάνθρακες, φωσφορικά άλατα, πρωτεΐνες ή γλυκερόλη, γεγονός που εξηγεί τους διαφορετικούς τύπους λιπιδίων που βρίσκονται στο σώμα μας. Χημικά, ένα λιπαρό οξύ αποτελείται από μια μακριά αλυσίδα ανθράκων (που ονομάζεται αλυσίδα υδρογονάνθρακα) και μια ομάδα καρβοξυλίου (η οποία δίνει στο μόριο μια ελαφρώς όξινη φύση) στο ένα άκρο. Μοιάζει κάπως έτσι:

Παλμιτικό οξύ. Αυτό είναι ένα λιπαρό οξύ με 16 άνθρακες. Οι μαύρες σφαίρες αντιπροσωπεύουν τον άνθρακα, οι λευκές αντιπροσωπεύουν το υδρογόνο και οι κόκκινες είναι το οξυγόνο. Το αριστερό άκρο έχει μια ομάδα -COOH (καρβοξυλική) με μια μακριά ουρά ανθράκων πίσω της. (Φωτογραφία:Alejandro Porto/Wikimedia Commons)

Το μήκος της ανθρακικής αλυσίδας είναι μεταβλητό, μπορεί να είναι τόσο μικρό όσο 3 άνθρακες και έως 38 άνθρακες. Μπορούν να έχουν μόνο απλούς δεσμούς που ονομάζονται κορεσμένα λιπαρά οξέα ή μπορεί να έχουν διπλούς δεσμούς, οι οποίοι στη συνέχεια ονομάζονται ακόρεστα λιπαρά οξέα.

Ας εξετάσουμε το παλμιτικό οξύ, ένα απλό λιπαρό οξύ 16 άνθρακα, που απεικονίζεται παραπάνω. Ο καταβολισμός του θα συμβεί σε δύο στάδια. Η β-οξείδωση των λιπαρών οξέων είναι η πρώτη μεταβολική οδός που θα δράσει σε αυτήν. Όταν το παλμιτικό μας οξύ εισέλθει στην οδό β-οξείδωσης, θα παράγει συνολικά 28 ATP και 8 ακετυλο-CoA. Αυτά τα 8 μόρια ακετυλο-CoA θα διοχετευθούν στον κύκλο του κιτρικού οξέος που συμβαίνει στα μιτοχόνδρια. Αφού διασπαστούν από τον κιτρικό κύκλο, αυτά τα 8 μόρια ακετυλο-CoA θα παράγουν 80 ATP. Επομένως, η συνολική ενέργεια που δίνεται από ένα μόριο παλμιτικού οξέος είναι 28+80=108 ATP. Όσον αφορά τις θερμίδες, 1 γραμμάριο λίπους αντιπροσωπεύει 9 kcal/g.

1 μόριο γλυκόζης, από την άλλη, όταν διασπάται από τη γλυκόλυση και τον κιτρικό κύκλο, αποδίδει μόνο 40 μόρια ATP. (Για τους μη μυημένους, το ATP είναι γνωστό ως το ενεργειακό νόμισμα του κυττάρου. Η ενέργεια για την εκτέλεση εργασίας προέρχεται από το σπάσιμο ενός δεσμού από αυτό το μόριο). Όσον αφορά τις θερμίδες, 1 γραμμάριο υδατάνθρακα αντιπροσωπεύει kcal/g ενέργειας, λιγότερο από το ήμισυ του λίπους που περιέχει.

Τα λίπη μπορούν να αποθηκευτούν σε λιγότερο χώρο από τη γλυκόζη

Εκτός από τη μεγάλη διαφορά ενέργειας στην ενέργεια, τα μόρια λίπους καταλαμβάνουν λιγότερο χώρο για αποθήκευση στο σώμα από τη γλυκόζη.

Μόρια γλυκογόνου συνδέονται με μια πρωτεΐνη που ονομάζεται γλυκογονίνη. (Φωτογραφία:Mikael Häggström/Wikimedia Commons)

Το σώμα αποθηκεύει τη γλυκόζη πολυμερίζοντάς την σε έναν πολυσακχαρίτη που ονομάζεται γλυκογόνο. Η δομή του γλυκογόνου είναι παρόμοια με αυτή του αμύλου, με το γλυκογόνο να είναι πιο διακλαδισμένο από το άμυλο. Το γλυκογόνο αποθηκεύεται στο ήπαρ και στους μύες σε β-κόκκους. Αυτά τα b-granules έχουν καταγραφεί ότι είναι 42 nm (Πηγή:https://www.jbc.org/article/S0021-9258(20)39195-X/fulltext), αλλά δεν αναπτύσσονται περισσότερο από αυτό, καθώς η δομή θα ήταν πολύ μεγάλη για να χωρέσει ρεαλιστικά σε κελιά. Υπάρχουν περίπου 100 g γλυκόζης στο ήπαρ και 400 g γλυκόζης στον μυϊκό ιστό αποθηκεύονται ως γλυκογόνο (Πηγή:https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC2636990/).

Τα λίπη, από την άλλη πλευρά, αποθηκεύονται ως τριγλυκερίδια (3 λιπαρά οξέα συνδεδεμένα με ένα μόριο γλυκεριδίου) σε κενοτόπια στα λιποκύτταρα. Αυτά τα λιποκύτταρα μπορούν να αυξηθούν σε μεγάλα μεγέθη καθώς συσσωρεύεται περισσότερο λίπος. Καθώς κάθε μόριο τριγλυκεριδίου δεν είναι ομοιοπολικά συνδεδεμένο με το άλλο σε ένα κενό, μπορούν να συσκευαστούν κοντά μεταξύ τους. Αυτά τα λιποκύτταρα μπορούν να αυξηθούν (ή να μειωθούν) σε μέγεθος για να φιλοξενήσουν περισσότερο λίπος που χρειάζεται να αποθηκευτεί.

Τα λίπη χρειάζονται λιγότερο νερό για να αποθηκευτούν

Τα λίπη είναι υδρόφοβα, που κυριολεκτικά σημαίνει ότι «φοβούνται το νερό». Αυτό είναι εμφανές στο γεγονός ότι το λάδι και το νερό αρνούνται να αναμειχθούν μεταξύ τους. Επομένως, όταν αποθηκεύεται λίπος, δεν συνδέεται νερό με αυτό. Το γλυκογόνο, όμως, φέρνει μαζί του το βάρος του νερού. 1 μόριο γλυκογόνου συνδέεται με περίπου 2 γραμμάρια νερού (πηγή:Lehninger). Αυτό το βάρος μπορεί να πολλαπλασιαστεί γρήγορα καθώς αυξάνεται ο αριθμός των β-κοκκίων.

Οι ξεχωριστοί σκοποί του λίπους και της γλυκόζης:

Το γλυκογόνο, αν και δεν είναι το προτιμώμενο αποθηκευτικό μόριο του ανθρώπινου σώματος, εξακολουθεί να παίζει σημαντικό ρόλο στη διατήρηση των επιπέδων σακχάρου στο αίμα, ειδικά μεταξύ των γευμάτων. Το σώμα διατηρεί ένα σταθερό επίπεδο σακχάρου στο αίμα, έτσι ώστε όλα τα κύτταρα του σώματος να έχουν πρόσβαση στην ενέργεια που παρέχει η γλυκόζη. Όταν τα επίπεδα γλυκόζης στο αίμα αρχίζουν να μειώνονται, το γλυκογόνο διασπάται για να σταθεροποιήσει τα επίπεδα σακχάρου στο αίμα πίσω από εκεί που ξεκίνησαν. Επιπλέον, ορισμένα μέρη του σώματος, όπως ο εγκέφαλος, χρησιμοποιούν μόνο γλυκόζη ως πηγή ενέργειας.

Τα λίπη είναι καλά στην αποθήκευση ενέργειας, αλλά τα σάκχαρα είναι ένας άμεσος ενεργειακός πόρος.

Τα λίπη μπαίνουν στο παιχνίδι όταν τα αποθέματα γλυκογόνου δεν επαρκούν για να τροφοδοτήσουν ολόκληρο το σώμα με ενέργεια. Η διάσπασή τους, η οποία είναι λιγότερο γρήγορη από αυτή της γλυκόζης, θα τροφοδοτήσει τα κύτταρα με την ενέργεια που χρειάζονται. Ωστόσο, τα λίπη δεν υπάρχουν μόνο ως αποθέματα ενέργειας.

Τα λιπίδια συνθέτουν την κυτταρική μεμβράνη κάθε κυττάρου του σώματος. Είναι επίσης οι πρόδρομοι πολλών ορμονών, όπως οι στεροειδείς ορμόνες. Οι αρκούδες και άλλα ζώα σε χειμερία νάρκη έχουν ένα παχύ στρώμα λίπους για χρήση όχι μόνο ως ενεργειακό απόθεμα κατά τη διάρκεια της περιόδου αδρανοποίησης τους. Οι σπερματοφάλαινες έχουν περίπου 3600 κιλά λίπους μόνο στο κεφάλι τους. Το λάδι στερεοποιείται κάτω από τους 37°C, τη θερμοκρασία του σώματος της φάλαινας, καθιστώντας την πιο πυκνή και επομένως επιτρέποντας στη φάλαινα να κυνηγάει στη βαθιά θάλασσα για παρατεταμένες χρονικές περιόδους.

Όταν πρόκειται για το σώμα, τα λίπη και οι υδατάνθρακες έχουν διαφορετικές αλλά εξίσου σημαντικές λειτουργίες. Χωρίς κανένα από τα δύο, η ζωή θα ήταν αρκετά άγευστη (για να μην αναφέρουμε πιθανώς ανύπαρκτη!).