תוֹכֶן
שומנים עשויים מטריגליצרידים ובדרך כלל מסיסים בממסים אורגניים ואינם מסיסים במים. שרשראות פחמימניות בטריגליצרידים קובעות את המבנה והפונקציונליות של השומנים. העמידות במים של הפחמימנים הופכת אותם לבלתי מסיסים במים ועוזרים גם ביצירת מיקרונים, שהם תצורות כדוריות של שומן בתמיסות מימיות. גם פחמימנים ממלאים תפקיד בנקודות ההיתוך של השומן דרך הרוויה, או במספר הקשרים הכפולים הקיימים בין אטומי הפחמן של הפחמימנים.
מהם שומנים?
שומנים נכנסים לקטגוריית הליפידים המסיסים בדרך כלל בממסים אורגניים ואינם מסיסים במים. שומנים יכולים להיות נוזליים, כמו שמן, או מוצקים, כמו חמאה, בטמפרטורת החדר. ההבדל בין שמן לחמאה נובע מהרוויה של זנבות חומצות השומן. מה שהופך את השומנים לשונים משאר השומנים הוא המבנה הכימי והתכונות הפיזיקליות. שומנים משמשים כמקור חשוב לאחסון אנרגיה ובידוד אנרגיה.
מבנה השומנים
•• ריאן מקווי / Lifesize / Getty Imagesהשומנים מורכבים ממטסטרים של גליצרול המחוברים לזנבות חומצות שומן העשויות מפחמימנים. מכיוון שיש שלוש חומצות שומן לכל גליצרול, שומנים נקראים לרוב טריגליצרידים. שרשרת הפחמימנים המרכיבה חומצות שומן הופכת את קצה הזנב של המולקולה להידרובובי, או עמיד במים, בעוד שראש הגליצרול הוא הידרופילי, או "אוהב מים." תכונות אלה נובעות מהקוטביות של המולקולות המרכיבות כל צד.ההידרופוביות נובעת מהמאפיינים הלא קוטביים של קשרי הפחמן-פחמן והפחמן-מימן בשרשראות הפחמימנים. המאפיין ההידרופילי של גליצרול נובע מקבוצות ההידרוקסיל, שהופכות את המולקולה לקוטבית ומתערבבת בקלות עם מולקולות קוטביות אחרות, כמו מים.
פחמימנים ומייקל
אחת התכונות הלא שגרתיות של שומנים היא יכולת התחליב. אמולסיפציה היא המושג העיקרי שמאחורי סבון, שיכול לקיים אינטראקציה עם מים קוטביים וגם עם חלקיקי עפר שאינם קוטביים. ראש הקוטב של חומצת השומן מתקשר עם המים והזנבות הלא קוטביים יכולים לקיים אינטראקציה עם לכלוך. תחליב זה יכול ליצור מיקרונים - כדורים מחומצות שומן - שם ראשי הקוטב מהווים את השכבה החיצונית והזנבות ההידרופוביים מהווים את השכבה הפנימית. ללא פחמימנים, מיקלים לא יתאפשרו, שכן סף ההידרופוביות של ריכוז המייקל הקריטי, או cmc, משחק תפקיד חשוב בהיווצרות המייקל. לאחר שההידרופוביות של הפחמימנים מגיעים לנקודה מסוימת בממס קוטבי, הפחמימנים נקבצים אוטומטית זה לזה. ראשי הקוטב דוחפים כלפי חוץ כדי ליצור אינטראקציה עם הממס הקוטבי וכל המולקולות הקוטביות מודרות מהנפח הפנימי של המייקל, כאשר חלקיקי עפר שאינם קוטביים ופחמימנים ממלאים את החלל הפנימי.
שומנים מול שומנים בלתי רוויים
הרוויה מתייחסת למספר הקשרים הכפולים שנמצאים בזנב הפחמימני. לחלק מהשומנים אין קשרים כפולים ויש להם את המספר המרבי של אטומי מימן המחוברים לזנב הפחמימני. חומצות שומן אלו ידועות גם כשומניות רוויות, הן ישר במבנה וארוזות זו לזו ליצירת מוצק בטמפרטורת החדר. הרוויה קובעת גם את המצב הגופני ואת נקודות ההיתוך של חומצות השומן. לדוגמה, בעוד ששומנים רוויים הם מוצקים, בגלל המבנה שלהם בטמפרטורת החדר, שומנים בלתי רוויים, כמו שמנים, הם בעלי כיפוף בזנבות הפחמימנים שלהם מכבישה כפולה בקשרים שלהם לפחמן לפחמן. הכפיפות גורמות לשמנים להיות נוזלים או מוצקים למחצה בטמפרטורת החדר. לפיכך, לשומנים רוויים יש נקודות התכה גבוהות יותר בגלל המבנה הישר של זנבות הפחמימנים שלהם. קשרים כפולים בשומנים לא רווים מקלים עליהם להתפרק בטמפרטורות נמוכות יותר.