Фраза “трансгенні жири” — нісенітниця. Ось чому

Цей допис про наболіле. Нещодавно бачила гарну статтю від “Про Здорове” на тему жирів, що загалом жири необхідні для нашої життєдіяльності, але треба уникати транс-жирів. І в дописі все гарно . У коментарях у репості хтось написав про “трансгенні жири” і в мене почало око сіпатися.

Розберемося з азами.

Трансгенних жирів не буває!

“Транс-” у слові “транс-жири” йде від понять цис- і транс-ізомерії.

Загалом на “транс-” починається багато слів, наприклад “транспорт” чи “трансакція”. Але якщо вам хтось каже про “трансгенні жири”, дуже сильно замисліться з приводу компетенції такої людини/ресурсу. Бо це як казати, що ці жири “трансатлантичні”.

Що таке трансгенні організми?

Коли ми кажемо про трансгенні організми, це мова йде про ДНК та про гени, про послідовності нуклеотидів. Коли одна або кілька послідовностей ДНК з одного виду були введені в геном іншого виду. Це, наприклад, напрацювання людського інсуліну у клітинних культурах бактерій в лабораторії для вироблення ліків, які приймають хворі на діабет 1-го типу. Такі бактерії називаються трансгенними, а ДНК в них рекомбінантною: вона містить шматок вставленого в неї людського гену інсуліну.

Гени та жири?

Жири — це абсолютно інший тип хімічних речовин. Вони взагалі не бувають “генними”.

Про гени і жири має сенс говорити тоді, наприклад, коли в процесі нормальної життєдіяльності при споживанні / біосинтезі жирів, як і в будь-якому іншому процесі в нашому організмі, залучені білки і інформація про амінокислотну будову цих білків закодована в наших генах (як і всіх інших білків).

Скажімо, поглянемо на фермент, який бере участь в обміні холестеролу.

Ферменти — це білки які здатні до хімічних каталітичних активностей — вони спонукають біохімічну реакцію, яка без них не пройшла б, або пройшла б дуже і дуже не скоро. Не всі білки є ферментами, бо є, скажімо, структурні білки (наприклад, гістони). Але всі ферменти складаються з білку, часто з декількох білкових молекул, бо бувають складні ферментативні комплекси. Іноді у ферменті наявна небілкова частина, як то іон кальцію, без якої фермент не може працювати. Але загалом фермент = білок, то більш-менш строге рівняння. Також цікавим виключенням є деякі молекули РНК, які не є білками, проте також здатні до каталітичної активності. Але навіть в рибосомах, які великою мірою складаються з рРНК — є важливі білкові компоненти.

Наприклад при синтезі стероїдних гормонів — прогестерону чи тестостерону бере участь фермент CYP11A1 (він же більше відомий як P450scc).

До речі. це ще один пункт для розмірковувань: коли кажуть “холестерин — зло”, пам’ятайте, що з нього синтезуються гормони, які потрібні людині: тестостерон, естроген, прогестерон тощо. Також вітаміни групи D належить до стероїдних речовин.

До речі до “до речі”: правильніше казати холестерол. Холестерин — це застаріла назва.

Тако от, інформація про білок P450scc закодована в гені CYP11A1, який є частиною 15-ої хромосоми людини. І от він як раз є ген, частина нашої геномної ДНК. Він зчитується під час транскрипції в молекулу мРНК, за якою в процесі трансляції роблять власне білок (див. “основи генетики“). І вже цей білок каталізує перетворення холестеролу в прегненолон — і це лише одна ланка в синтезі стероїдних гормонів (якщо вам не лячно, тут страшна схема стереогенезу).

Жири ж — це похідні жирних кислот. Жирних кислот дуже багато типів, понад 100. До жирних кислот належать триацилгліцероли, фосфоліпіди. Їх відрізняє наявність у їх вмісті вуглецевого ланцюжка та залишку органічної (жирної) кислоти— карбоксильної групи (—COOH).

Взагалі термін “жири” більше вживається в межах нутріціології (науки про харчування), чи в біології “жир” означає жирову тканину. Іноді використовують слово “жири” як синонім слова “ліпіди“, тоді це взагалі дуже широке поняття, в яке входять органічні речовини, нерозчинні у воді, але розчинні в неполярних розчинниках. Але загалом ліпіди — це ширше поняття, ніж жири. Отже, ліпіди дуже відрізняються від нуклеотидів, з яких складається ДНК, за своєю хімічною будовою та фізико-хімічними властивостями.

Без жирів дійсно неможливо уявити клітинне життя хоча б з того факту, що жири входять до складу мембрани клітини, оболонки ядра, мітохондрій, інших мембранних органел, у рослин хлоропластів в яких йде фотосинтез. Тобто жири є у всіх клітинах і це добре. Про користь тих чи інших жирів в харчуванні я писати не буду, про це пишуть в “Про Здорове”.

Нас цікавить хімія. А точніше стереохімія.

Транс- та цис-ізомерія

Коли кажуть “транс-” у “транс-жири”, мають на увазі стереоізомери цис- і транс.

Що це таке?

Загалом, ізомери — такі молекули, які мають однакову хімічну формулу, але різну будову.

Наприклад ацетон, пропаналь та аліловий спирт є ізомерами, бо вони мають хімічну формулу C₃H₆O — в них 3 атоми карбону, 6 атомів водню, 1 атом кисню та нема взагалі азоту. І як ви не крутете одну з цих молекул, повернути її так, щоб вона стала ізомером не виходить, тобто це не питання проєкції і точки зору. Але дані хімічні речовини не є стереоізомерами, бо вони мають різні хімічні природи і характер зв’язків — вони кетон, альдегід і спирт, відповідно.

Стереоізомери — це такий клас ізомерів, які мають однакову структуру та тип хімічних зв’язків, але відрізняються за розміщенням цих зв’язків, наприклад як дзеркальні відображення (хіральність).

Часто коли говорять про стереоізомери, приводять до прикладу ліву та праву руки людини.¹ Наче структура однакова (п’ять пальців, з яких один протиставлений), але жодним чином, обертаючи одну руку, не можна її перетворити на іншу. Або ваша ліва рукавичка не налізе на вашу праву руку, як ви її не крутіть.

Прикладом може бути L– та D-глюкоза. Літери “L” і “D”² йдуть від лат. laevus та dexter — ліво і право, відповідно.³ В природі зустрічається в основному лише D-глюкоза.

Транс- і цис-ізомери — це стереоізомери з різним за геометрією розташуванням окремих функціональних груп чи частин молекули: по одну чи по різні сторони від умовної осі обертання. “Цис-” означає по ту саму сторону від умовної осі (у цьому випадку — вуглецевого ланцюжка) “транс-” означає по різні сторони від осі.⁴

Важко це пояснити словами, тому добре подивитися зображення.

Хоча це невелика різниця, здавалося б, хімічна формула одна і та сама. Але пам’ятайте: у біології все працює саме на 3D конформації. Має значення, яку тривимірну форму має певна молекула і які в неї хімічні властивості (заряд/гідрофобність тощо) в різних її частинах. Це десь як ключ/замок. Ключі однієї фірми та моделі теж незначно відрізняються: десь є зубець, а десь нема, але один відкриє ваш замок, інший ні.

От приклад транс- і цис- ізомерів омега-9 ненасичених жирних кислот: олеїнова кислота та її транс-ізомер елаїдинова кислота.⁵

У жирів подвійні зв’язки не здатні до обертання, тому такий стереоізомер дуже стабільний і не може “викрутитися” сам.

До речі, чому омега-9 (ω-9): бо в 9-му положенні з кінця подвійний зв’язок (C=C). “Кінцем” вважається протилежний бік від функціональної групи (—COOH), там де просто хвіст (на зображенні внизу функціональна група зліва, хвіст справа). Звідси “омега” напрямок. Омега-6 (ω-6) та омега-3 (ω-3) мають подвійні зв’язки відповідно у 6-му та 3-му положенні з кінця. Але ще омега-6 (ω-6) та омега-3 (ω-3) про які часто пишуть — це поліненасичені жирні кислоти. Тобто вони мають декілька подвійних зв’язків.

Насичення та ненасичення: чим? І до чого тут транс-жири?

Ненасичені: в цих жирних кислотах є інші, крім звичайних зв’язків (С−С). Насичення відбувається воднем.

Якщо, так би мовити, не вистачає водню і можна туди його ще додати, коли є подвійний (С=С) чи потрійний зв’язок (C≡C), тоді це ненасичена молекула.

Полі-ненасичена означає, що таких місць декілька (C=C-C=C), як на зображенні зверху .

До речі, ступінь насичення жирної кислоти сильно впливає на її фізико-хімічні властивості. Чим насиченіша жирна кислота, тим температура плавлення в неї вища. А простою мовою, тим вона легше стає твердою і зберігається твердою при вищих температурах.

Тому власне і намагаються в промисловості наситити жирні кислоти, щоб вони були тверді, а не рідкі (тістечко приємно їсти, коли воно тверде, а не коли рідке). Але наслідком такого насичення воднем (гідрогенізації) є те, що в процесі залишкові подвійні зв’язки переходять з цис-стану в транс-стан.

Наш організм дуже добре вміє використовувати цис-жирні кислоти, а от з їхньою транс-формою в великих кількостях зіткнувся тільки в минулому столітті. Власне тому всі ці маргарини й не рекомендують вживати. Але це вже питання корисного харчування, якого я не хочу торкатися тут. Якщо цікаво, читайте “Диявол в деталях. Харчові міфи, фейки та непорозуміння“

Отже, у вас сформувався транс-жир. Не внаслідок якоїсь дивної модифікації генів, а в результаті наштовхування воднем рідких поліненасичених жирних кислот в промислових умовах у відчайдушному намаганні зробити рідкі олії твердими. Цей процес відбувається у спеціальному реакторі, чия задача це з’єднання молекул водню, каталізатора та субстрату за відсутності кисню. Оце і є гідрогенізація. Треба також додати, що такі транс-жири в процесі гідрогенізації часто формуються, якщо є залишкова ненасиченість. Тому багато де в харчових технологіях намагаються повністю наситити жири, або робити насичення іншими механізмами (переестерифікацією). Але це знову виходить за тему моєї спеціальності (генетика), тому я про це не буду писати. В даному дописі мене більше цікавило саме спростувати поняття про “трансгенні жири”.

Висновок

Тому транс-жири: це все про органічну хімію, подвійні зв’язки, стереоізомерію. На противагу до транс-жирів ідуть цис-жири.

І як бачите, нічого спільного з “трансгенним” тут немає, хоч слова і починаються на “транс-“. Уникайте тих, хто намагається вам розказати про “трансгенні жири”, бо це нонсенс, як “вода без ГМО”. І це дійсно основи біохімії. Тобто це не те, чого вчать на магістратурі лише одної дивної кафедри вузької спеціальності. Основи ізомерії проходять і в школі на уроках хімії. І якщо ресурс цього не знає, але позиціонує себе “експертним”, то варто тікати звідти як чорт від ладану.

Ну і читайте медіаграмотність на пальцях: як вижити в бурхливих морях дезінформації.

Окремо приємно дізнатися, що на теґ #трансжири в Твіттері є дуже добрий допис від хіміка @geterogen з поясненнями транс-ізомерії. (але на жаль є в пошуку по Твіттері і “трансгенні жири”, як щось що існує в природі, хоча цих дописів дуже мало).

Джерела:

Moran, Laurence A. (2012). Principles of biochemistry (вид. 5). Boston: Pearson. ISBN 978-0-321-70733-8. OCLC 727703032. — Але основи біохімії вказані в тексті можна почитати і в інших біохімічних підручниках. Це дійсно основи.

Sanders, Thomas A.B. (2016). Introduction. Functional Dietary Lipids. Elsevier. с. 1–20. ISBN 978-1-78242-247-1. doi:10.1016/b978-1-78242-247-1.00001-6.

How did they make insulin from recombinant DNA? www.nlm.nih.gov.

Sanfilippo, Domenico; Rylander, Paul N. (2009). Hydrogenation and Dehydrogenation. Ullmann’s Encyclopedia of Industrial Chemistry. American Cancer Society. ISBN 978-3-527-30673-2. doi:10.1002/14356007.a13_487.pub2#

1. Власне звідки слово “хіральність” — від гр. χειρ рука (порівняйте з хіроптерами — рукокрилими, і частина зоології яка вивчає рукокрилих хіроптерологія)
2. та ще і у small caps, а українською це страшне слово капітель, але саме так прийнято в хімії писати.
3. Чому ліво і право? В яку сторону молекула обертає площину поляризаційного світла — направо чи наліво. Це явище називається оптичною активністю.
4. Цікаво дізнатися, що коли кажуть про трансгендерну чи цисгендерну людину, ці “транс-” та “цис-” вживаються аналогічно: людина яка перейшла умовну вісь, яка в даному випадку є питанням гендеру, і яка не перейшла.
5. Нагадаю, в органічній хімії хімічні структури часто зображають у спрощеному вигляді (зліва на зображенні олеїнової кислоти та елаїдинової кислоти). Тоді атоми вуглецю часто позначаються просто як точки перетину зв’язків, а зв’язки C—H часто не пишуться взагалі. Атом C має 4 зв’язки в багатьох органічних речовинах, і часто вказуються лише “цікаві” зв’язки (C=O чи С—OH). Тому дана формула читається з розумінням того, що на перетинах зв’язків (виглядають як відрізки) стоять атоми вуглецю, а якщо не вистачає в них 4 зв’язків, то там є невказані C—H.