Позвоночник

Какие биологические функции липидов. Липиды

Липиды это то большая группа органических веществ, состоящая из жиров и их аналогов. Липиды по своим характеристикам схожи с белками. В плазме они находятся в виде липопротеидов, совершенно не растворимы водой, но отлично растворимы эфиром. Обменный процесс между липидами важен для всех активных клеток, так как эти вещества являются одним из главнейших составляющих биологических мембран.

Строительную. Фосфолипиды, соединяясь с белками, обеспечивают образование мембран.
Накопительную. При окислении жиров вырабатывается огромное количество энергии, которая впоследствии расходуется на создание АТФ. Организм накапливает запасы энергии преимущественно группами липидов. К примеру, когда животные засыпают на всю зиму, их организм получает все необходимые вещества из накопленных ранее масел, жиров, бактерий.
Защитную, теплоизоляционную. Основная часть жиров откладывается в подкожной клетчатке, вокруг почек, кишечника. Благодаря накопленному слою жира организм защищен от холода, а также механических повреждений.
Водоотталкивающую, смазывающую. Липидный слой на коже, сохраняет эластичность мембран клеток и защищает их от влажности, бактерий.
Регулирующую. Есть связь между содержанием липидов и гормональным уровнем. Практически все гормоны производятся от холестерола. Витамины и другие производные холестерола задействованы в обмене фосфора, кальция. Желчные кислоты отвечают за усвоение и переваривание пищи, а также за всасывание карбоновых кислот.

Обменные процессы

Организм содержит липиды в том количестве, которое определено природой. С учетом структуры, воздействия и условия накопления в организме, все жироподобные вещества делятся на следующие классы.

Триглицериды защищают мягкие подкожные ткани, а также органы от повреждений, бактерий. Между их количеством и сохранением энергии есть прямая связь.
Фосфолипиды отвечают за протекание метаболических процессов.
Холестерол, стероиды – это вещества, нужные для укрепления мембран клеток, а также для нормализации деятельности желез, в частности, регуляции половой системы.

Все разновидности липидов образуют соединения, обеспечивающие поддержание процесса жизнедеятельности организма, его способности к сопротивлению негативным факторам, включая размножение бактерий. Есть связь между липидами и образованием многих крайне важных белковых соединений. Невозможна без этих веществ работа мочеполовой системы. Также может произойти отказ репродуктивной способности человека.

Обмен липидов предполагает связь между всеми вышеуказанными компонентами и их комплексное воздействие на организм. Во время доставки полезных веществ, витаминов и бактерий в клетки мембран они трансформируются в другие элементы. Такое положение способствует ускорению кровоснабжения и за счет этого, быстрому поступлению, распространению и усвоению витаминов, поступающих с продуктами питания.

Если останавливается хотя бы одно из звеньев, то связь нарушается и человек ощущает проблемы с поступлением жизненно важных веществ, полезных бактерий и распространением их по всему организму. Такое нарушение непосредственным образом сказывается и на процессе липидного обмена.

Нарушение обмена

В каждой функционирующей мембране клетки находятся липиды. Состав молекул такого рода имеет одно объединяющее свойство – гидрофобность, то есть они нерастворимы в воде. Химический состав липидов включает многие элементы, но наибольшую часть занимают жиры., которые организм способен вырабатывать самостоятельно. Но невосполнимые жирные кислоты попадают в него, как правило, с пищевыми продуктами.

Обмен липидов осуществляется на клеточном уровне. Это процесс защищает организм, в том числе от бактерий происходит в несколько этапов. Сначала происходит расщепление липидов, затем они всасываются и только после этого наступает промежуточный и заключительный обмен.

Любые сбои в процессе усвоения жиров указывают на нарушение обмена липидных групп. Причиной этому может быть недостаточное количество поступающей в кишечник панкреатической липазы и желчи. А также с:

ожирением;
гиповитаминозом;
атеросклерозом;
заболеваниями желудка;
кишечника и другими болезненными состояниями.

При повреждении в кишечнике ткани эпителия ворсинок жирные кислоты усваиваются в неполной мере. Как следствие в каловых массах накапливается большое количество жира, который не прошел этап расщепления. Кал становится специфического серовато-белого цвета за счет скопления жиров и бактерий.

Подкорректировать липидный обмен можно при помощи диетического режима и медикаментозного лечения, назначаемого для снижения показателя ЛПНП. Необходимо систематически проверять содержание в составе крови триглицеридов. Также не стоит забывать, что человеческий организм не нуждается в большом накоплении жиров.

Чтобы не допускать сбоев в обмене липидов, надо ограничить употребление масла, мясных продуктов, субпродуктов и обогащать рацион рыбой и морепродуктами небольшой жирности. В качестве профилактики поможет изменение образа жизни – увеличение физической активности, спортивные тренировки, отказ от вредных привычек.

В ЖКТ .

Люди и другие животные имеют специальные биохимические пути для биосинтеза и расщепления липидов, однако некоторые из этих веществ являются незаменимыми и должны поступать в организм с пищей, например ω-3 и ω-6 ненасыщенные жирные кислоты.

1. Классификация липидов

Традиционно липиды делятся на простые (эфиры жирных кислот с спиртами) и сложные (которые кроме остатка жирной кислоты и спирта содержат еще дополнительные группы: углеводороды , фосфатные и другие). К первой группе относятся в частности ацилглицеролы и воски , ко второй - фосфолипиды , гликолипиды, также сюда можно отнести липопротеины . Эта классификация не включает все разнообразие липидов, поэтому часть из них выделят в отдельную группу предшественников и производных липидов (например жирные кислоты, стеролы, некоторые альдегиды и др.).

Современная номенклатура и классификация липидов, который используется в исследованиях в области липидомикы, основан на разделении их на восемь основных групп, каждая из которых сокращенно обозначается двумя английскими буквами :

Каждая из групп делится на отдельные подгруппы, обозначаемые комбинацией из двух цифр.

Возможна также классификация липидов на основе их биологических функций, в таком случае можно выделить такие группы как: запасные, структурные, сигнальные липиды, кофакторы , пигменты и т.д..

2. Характеристика основных классов липидов

2.1. Жирные кислоты

Основная статья: Жирные кислоты

В зависимости от наличия двойных связей между атомами углерода все жирные кислоты делятся на насыщенные, которые их не содержат, и ненасичнени, в состав которых входят двойные связи. Самыми распространенными из насыщенных жирных кислот в организме человека является пальмитиновая (C 16) и стеариновая (C 18).

Ненасыщенные жирные кислоты встречаются в живых организмах чаще насыщенные (около 3/4 общего содержания). В большинстве из них наблюдается определенная закономерность в размещении двойных связей: если такая связь один, то он преимущественно находится между 9-тем и 10-тем атомами углерода, дополнительные двойные связи в основном появляются в позициях между 12 - тем и 13-тем и между 15-тем и 16-тем карбоном (исключением из этого правила является арахидоновая кислота). Двойные связи в природных полиненасыщенных жирных кислотах всегда изолированы, есть между ними содержится хотя бы одна метиленовая группа (-CH = CH-CH 2-CH = CH-). Почти во всех ненасыщенных жирных кислот, встречающихся в живых организмах, двойные связи находятся в цис-конфигурации. К наиболее распространенным ненасыщенных жирных кислот относятся олеиновая , линолевая, линоленовая и арахидоновая.

Наличие цис-двойных связей влияет на форму молекулы жирных кислот (делает ее менее компактной), а соответственно и на физические свойства этих веществ: ненасыщенные жирные кислоты в цис-форме имеют низкую температуру плавления чем соответствующие транс - изомеры и насыщенные жирные кислоты.

Жирные кислоты встречаются в живых организмах преимущественно как остатки в составе других липидов. Однако в небольших количествах они могут быть обнаружены и в свободной форме. Производные жирных кислот эйкозаноиды играют важную роль как сигнальные соединения.

2.2. Ацилглицериды

Основная статья: Жиры

Ацилглицериды (ацилглицеролы, глицериды) - это эфиры трехатомной спирта глицерола и жирных кислот. В зависимости от количества естерификованих гидроксильных групп в молекуле глицерина они делятся на триглицериды (триацилглицеролов), диглицериды (диацилглицеролы) и моноглицериды (моноацилглицеролы). Наиболее распространенные триглицериды, которые еще имеют эмпирическую название нейтральные жиры или просто жиры.

Жиры могут быть простыми, т.е. содержать три одинаковые остатки жирных кислот, например тристеарин или триолеин, но чаще встречаются смешанные жиры, содержащие остатки различных жирных кислот, например 1-пальмито-2-олеолинолен. Физические свойства триглицеридов зависят от жирнокислотного состава: чем больше они содержат остатков длинных ненасыщенных жирных кислот, тем больше у них температура плавления, и наоборот - чем больше коротких ненасыщенных, тем она меньше. Всего растительные жиры (масла) содержат около 95% ненасыщенных жирных кислот, и поэтому при комнатной температуре находятся в жидком агрегатном состоянии . Животные жиры, наоборот содержат в основном насыщенные жирные кислоты (например коровье сало состоит в основном из тристеарин), поэтому при комнатной температуре твердые.

Основной функцией ацилглицеридив является то, что они служат для запасания энергии, и является наиболее энергоемких топливом клетки.

2.3. Воски

Основная статья: Воски

Воски - это эфиры жирных кислот и высших одноатомных или двухатомных спиртов, с числом атомов углерода от 16 до 30. Часто в составе восков встречается цетиловый (C 16 H 33 OH) и мирициловий (C 30 H 61 OH) спирты. К природным восков животного происхождения относится пчелиный воск , спермацет , ланолин , все они кроме эфиров содержат еще некоторое количество свободных жирных кислот и спиртов, а также углеводородов с числом атомов углерода 21-35.

2.4. Стероиды

Основная статья: Стероиды

Стероиды - это группа природных липидов, содержащих в своем составе циклопентанпергідрофенантренове ядро. В частности к этому классу соединений относятся спирты с гидроксильной группой в третьем положении - стеролы (стерины) и их естреы с жирными кислотами - стеридами . Наиболее распространенным стеролов у животных есть холестерол , что в неэстерифицированных составе входит в состав клеточных мембран.

Другие стероиды выполняют множество важных функций у разных организмов: часть из них гормонами (например, половые гормоны , и гормоны коры надпочечников у человека), витаминами (витамин D), эмульгаторами (желчные кислоты) и другие.

2.5. Фосфолипиды

Основная статья: Фосфолипиды

Основной группой структурных липидов фосфолипиды, которые в зависимости от спирта, входящего в их состав делятся на глицерофосфолипиды и сфингофосфолипиды. Общим признаком фосфолипидов является их амфифильнисть: они гидрофильную и гидрофобную части. Такое строение позволяет им образовывать в водной среде мицеллы и бислои, последние составляют основу биологических мембран .

2.5.1. Глицерофосфолипиды

Глицерофосфолипиды (фосфоглицериды) - это производные фосфатидной кислоты, состоящий из глицерина, в котором первые две гидроксильные группы естерификовани жирными кислотами (R 1 и R 2), а третья - фосфатной кислотой. К фосфатной группы в третьем положении присоединяется радикал (Х), обычно азотсодержащие. В естественных фосфоглицеридив, в первом положении зачастую находится остаток насыщенной жирной кислоты, а во втором - ненасыщенной.

Остатки жирных кислот неполярные, поэтому они образуют гидрофобную часть молекулы глицерофосфолипидов, так называемые гидрофобные хвостики. Фосфатная группа в нейтральной среде несет отрицательный заряд, в то время, как азотсодержащие соединения - положительный (некоторые фосфоглицериды могут содержать и отрицательно заряженный или нейтральный радикал), значит эта часть молекулы полярная, она образует гидрофильную голову. В водном растворе фосфоглицериды образуют мицеллы , в которых головы повернуты наружу (к водной фазы), а гирофобни хвостики - внутрь.

Наиболее распространенными фосфоглицеридамы, входящие в состав мембран животных и высших растений , является фосфатидилхолин (лецитин), в которых радикал Х - это остаток холина , и фосфатидилэтаноламин, содержащие остаток этаноламина. Реже встречаются фосфатидилсерин, в которых до фосфатной группы присоединена аминокислота серин .

Существуют также безазотистые глицерофосфолипиды: например фосфатидидинозитолы (радикал Х - циклический шестиатомный спирт инозитол), участвующих в клеточном сигналюванни и кардиолипину - двойные фосфоглицериды (две молекулы фосфатидной кислоты соединены фосфатом), найденные во внутренней мембране митохондрий .

К глицерофосфолипидов относятся также плазмалогена, характерным признаком строения этих веществ является то, что у них ацильных остаток у первого атома углерода присоединен не эфирный, а эфирного связью. В позвоночных животных плазмалогена, которые еще называют эфирного липидами, обогащенная ткань сердечной мышцы . Также к этому классу соединений относится биологически активное вещество фактор активации тромбоцитов.

2.5.2. Сфингофосфолипиды

Структурная формула сфингомиелина

Сфингофосфолипиды (сфингомиелина) состоят из церамида, содержащая один остаток длинноцепочечных аминоспирты сфингозина и один остаток жирной кислоты и гирофильного радикала, присоединенного к сфингозина фосфодиестерним связью . В качестве гирофильного радикала часто выступает холин или этаноламин. Сфингомиелин встречаются в мембранах различных клеток, но богатый на них нервная ткань , особенно высокое содержание этих веществ в миелиновой оболочке аксонов , откуда и происходит их название.

2.6. Гликолипиды

Гликолипиды - это класс липидов, содержащих остатки моно- или олигосахаридов. Они могут быть как производными глицерина, так и сфингозина.

2.6.1. Глицерогликолипиды

Структурная формула моногалактозил диацилглицеролу

Глицерогликолипиды (гликозилглицеролы) - это производные диацилглицеролив, в которых, третьего атома углерода глицерола присоединен гликозильним связью моно-или олигосахарид. Наиболее распространенными из этого класса соединений является галактолипидов, содержащих один или два остатка галактозы . Они составляют от 70% до 80% всех липидов мембран тилакоидов , через которые являются наиболее распространенными мембранными липидами биосферы . Предполагается, что растения "заменили" фосфолипиды гликолипидами из-за того, что содержание фосфатов в почве часто является лимитирующим фактором, а такая замена позволяет сократить потребность в нем.

2.6.2. Сфингогликолипиды

Структурная формула галактоцереброзиду

Сфингофосфолипиды - это производные церамида (сфингозин + жирная кислота), содержат углеводную группу присоединенную гликозидной связью. Этот класс соединений разделяют на несколько подклассов в зависимости от строения углеводородного радикала:

3. Основные функции

Подавляющее большинство липидов в живых организмах принадлежат к одной из двух групп: запасные, выполняющие функцию запасания энергии (преимущественно триацилглицеролов), и структурные, которые участвуют в построении клеточных мембран (преимущественно фосфолипиды и гилколипиды, а также холестерол). Однако функции липидов не ограничиваются только этими двумя, они также могут быть гормонами или другими сигнальными молекулами, пигментами , эмульгаторами , водовидштовхучимы веществами покровов, обеспечивать теплоизоляцию, изменение плавучести подобное.

3.1. Запасные липиды

Почти все живые организмы запасают энергию в форме жиров. Существуют две главные причины, по которым именно эти вещества лучше подходят для выполнения такой функции. Во-первых, жиры содержат остатки жирных кислот, уровень окисления которых очень низкий (почти такой же как в углеводородов нефти). Поэтому полное окисление жиров к воде и углекислого газа позволяет получить более чем вдвое больше энергии, чем окисление той же массы углеводов. Во-вторых, жиры гидрофобные соединения, поэтому организм, что запасает энергию в такой форме, не должен нести дополнительной массы воды необходимой для гидратации , как в случае с полисахаридами , на 1 г которых приходится 2 г воды. Однако триглицериды это "медленнее" источник энергии, чем углеводы.

Жиры запасаются в виде капель в цитоплазме клетки. У позвоночных имеются специализированные клетки - адипоциты , почти полностью заполнены большой каплей жира. Также богатым ТГ является семян многих растений. Мобилизация жиров в адипоцитах и клетках семян, прорастающих, происходит благодаря ферментам липаза , которые розщепелюють их в глицерола и жирных кислот.

У людей наибольшее количество жировой ткани находится под кожей (так называемая подкожная клетчатка), особенно в районе живота и молочных желез . Лицу с легким ожирением (15-20 кг ТГ) таких запасов может хватить для обеспечения энергией в течение месяца, в то время как всего запасного гликогена хватит меньше чем на сутки.

Жировая ткань, на ряду с энергетическим обеспечением, выполняет также и другие функции: защита внутренних органов от механических повреждений; термоизоляция, особенно важна для теплокровных животных, живущих в очень холодных условиях, таких как тюлени , пингвины , моржи , жиры также могут быть источником метаболической воды, именно с такой целью используют свои запасы триглицеридов жители пустынь : верблюды , кенгуровые крысы (Dipodomys).

3.2. Структурные липиды

Смотрите также: Цитоплазматическая мембрана

Липидный бислой биологических мембран - это двумерная жидкость, есть отдельные молекулы могут свободно передвигаться относительно друг друга. Текучесть мембран зависит от их химического состава: например, с увеличением содержания липидов, в состав которых входят полиненесичени жирные кислоты она увеличивается.

Основными структурными липидами, входят в состав мембран животных клеток, является глицерофосфолипиды, в основном фосфатидилхолин и фосфатидилэтаноламин, а также холестерол , что увеличивает их непроницаемость. Отдельные ткани могут быть выборочно обогащены другими классами мембранных липидов, например нервная ткань содержит большое количество сфингофосфолипидив, в частности сфингомиелина, а также сфингогликолипидив. В мембранах растительных клеток холестерол отсутствует, однако встречается другой стероид - эргостерол. Мембраны тилакоидов содержат большое количество галактолипидов, а также сульфолипиды.

Уникальным липидным составом характеризуются мембраны архей : они состоят из так называемых глицерол диалкил гилцерол тетраетерив (ГДГТ). Эти соединения построены из двух длинных (около 32 атомов углерода) разветвленных углеводородов , присоединенных на обоих концах до остатков глицерола эфирного связью. Использование эфирного связи вместо эфирный, характерного для фосфора и гликолипидов, объясняется тем, что он более устойчив к гидролиза в условиях низких значений и высокой температуры, что характерно для среды, в котором обычно проживают археи. На каждом из концов ГДГТ до глицерина присоединен по одной гидрофильной группе. ГДГТ в среднем вдвое длиннее мембранные липиды бактерий и эукариот, и могут пронизывать мембрану насквозь.

3.3. Регуляторные липиды

Некоторые из липидов играют активную роль в регулировании жизнедеятельности отдельных клеток и организма в целом. В частности, в липидов относятся стероидные гормоны, секретируемые половыми железами и корой надпочечников . Эти вещества переносятся кровью по всему организму и влияют на его функционирование.

Среди липидов также и вторичные посредники - вещества, участвующие в передаче сигнала от гормонов или других биологически активных веществ внутри клетки. В частности фосфатидилинозитол-4 ,5-бифосфат (ФИ (4,5) Ф 2) задействован в сигналюванни с участием G-белков , фосфатидилинозитол-3 ,4,5-трифосфат инициирует образование супрамолекулярных комплексов сигнальных белков в ответ на действие определенных внеклеточных факторов, сфинголипиды, такие как сфингомиелин и цермаид, могут регулировать активность протеинкиназы .

Производные арахидоновой кислоты - эйкозаноиды - является примером паракринным регуляторов липидной природы. В зависимости от особенностей строения эти вещества делятся на три основные группы: простагландины , тромбоксаны и лейкориены. Они участвуют в регуляции широкого спектра физиологических функций, в частности эйкозаноиды необходимые для работы половой системы , для индукции и прохождения воспалительного процесса (в том числе обеспечение таких его аспектов как боль и повышенная температура), для свертывания крови , регуляции кровяного давления , и могут быть задействованы в аллергических реакциях .

Введение

К липидам относят природные органические соединения, не растворимые в воде, но растворимые в жирорастворителях (бензин, петролейный эфир, серный эфир, ацетон, хлороформ, сероуглерод, метиловый и этиловый спирты и т. п.), являющиеся производными высших жирных кислот и способные утилизироваться живыми организмами.

Название одной из групп липидов, а именно - жиров (от греч. липос жир) взято для обозначения класса в целом. Липиды - сборная группа органических соединений и поэтому не имеют единой химической характеристики. Однако в известной мере их можно рассматривать как класс органических соединений, большинство из которых принадлежит к сложным эфирам многоатомных или специфически построенных спиртов с высшими жирными кислотами. В зависимости от состава, строения и роли в организме сложилась следующая классификация липидов.

1. Простые липиды представлены двухкомпонентными веществами - сложными эфирами высших жирных кислот с глицерином, высшими или полициклическими спиртами. Сюда относятся: жиры (триглицериды)-сложные эфиры высших жирных кислот и тpexaтомного спирта-глицерина; воски - сложные эфиры высших жирных кислот и высших спиртов; стериды - сложные эфиры высших жирных кислот и полициклических спиртов -стеролов.

2. Сложные липиды имеют многокомпонентные молекулы, компоненты которых соединены химическими связями различного типа. К ним принадлежат: фосфолипиды состоящие из остатков высших жирных кислот, глицерина или других многоатомных спиртов, фосфорной кислоты и азотистых оснований той или иной природы; гликолипиды, включающие в свой состав наряду с многоатомным спиртом и высшей жирной кислотой также углеводы.

Простые и сложные липиды легко омыляются. Однако в суммарной фракции липидов, выделенной из природного материала экстракцией жирорастворителями, всегда присутствуют вещества, обладающие такой же растворимостью, как и липиды, но не способные омыляться. Они называются неомыляемой фракцией липидов. В ее состав входят свободные высшие жирные кислоты, высшие спирты и полициклические спирты (стеролы, производные стеролов - стероиды, жирорастворимые витамины, высшие гомологи предельных углеводородов и другие соединения. Это дало повод некоторым авторам рассматривать неомыляемую фракцию липидов как одну из групп липидов. Однако для такого расширения границ класса липидов нет достаточных оснований.

Из указанных веществ жиры, стериды, фосфолипиды и диольные липиды распространены повсеместно, их участие в построении клеточных структур и в биохимических процессах весьма велико. Воски представляют в этом смысле менее важную группу соединений. Долгое время считали, что гликолипиды присутствуют только в нервной ткани, однако впоследствии их нашли в хлоропластах растений. Орнитинолипиды присущи микроорганизмам.

Липиды обладают способностью образовывать со многими другими органическими соединениями (особенно с высокомолекулярными - белками, углеводами) комплексы, которым в настоящее время придают большое значение в осуществлении ряда важнейших биохимических функций. В виде таких комплексов, особенно с белками, липиды входят в состав цитоплазматических мембран, субклеточных частиц и бактериальных мембран. Так, в Ядрах клеток липиды составляют около 15% от сухого вещества, в митохондриях - 20, в эндоплазматическом ретикулуме -30 и в гиалоплазме -10%. Только в гиалоплазме в составе липидов преобладают триглицериды (70%), тогда как в остальных субклеточных элементах более 90% приходится на фосфолипиды, стериды и гликолипиды.

Широко известно значение липидов, особенно жиров, как субстратов для окисления и обеспечения организма энергией: при распаде 1 г жира до CO2 и Н2О ее выделяется 38,9 кДж, тогда как при распаде 1 г углеводов или белков - всего 16,1 кДж. Естественно, что при окислении липидов возникают метаболиты, широко вовлекаемые в биосинтез других соединений.

Важнейшей функцией липидов является также структурная. Образуя матрикс мембран в виде двойных липидных слоев, липиды являются основой любой биологической мембраны. Из рис. 120 видно, что липидный бислой образует ее самую существенную часть, составляя от 15 до 50% ее сухого вещества. Перечисленные ФУНКЦИИ липидов (энергетическая, запасная, поставщика метаболитов и структурная) получили название канонических.

Благодаря участию в деятельности мембранного аппарата клетки реализуются такие важнейшие биологические функции липидов, как регуляция деятельности ряда гормонов и активности ферментов (сейчас известно несколько сотен липидзависимых ферментов), влияние на процессы транспорта метаболитов и макромолекул, контроль реакций биологического окисления и энергетического обмена, связь с репликацией ДИК и ее матричной активностью, компартментализация обменных процессов в клетке вплоть до формирования мембранных машин (хлоропластов, митохондрий), участие в межклеточных взаимодействиях (особенно в эмбрио- и онтогенезе), обеспечение молекулярной памяти и пиктографического механизма записи информации. Перечисленные функции липидов характеризуют как неканонические. За выяснение некоторых из них большой группе советских ученых (Е.М. Крепс, Д. Бергельсон, Р.П. Евстигнеева и др.) в 1985 г. присуждена Государственная премия.

Свойства мембран как надсистем регуляции клеточного метаболизма, их конформационные перестройки, изменение их вязкости зависят от соотношения различных видов липидов в мембране, степени окисленности последних, состояния межмембранного и внутримембранного переноса липидов и т. п. Все названные явления столь важны для понимания процессов жизнедеятельности, что биохимия мембран постепенно перерастает в биологию мембран, объясняющую ряд фундаментальных закономерностей в развитии организма.

Простые липиды

Жиры . Жиры исключительно широко распространены в природе: они входят в состав организма человека, животных, растений, микробов и даже некоторых вирусов. Содержание их в некоторых биологических объектах, тканях и органах достигает 90%.

Термин жиры употребляют в двух смыслах. Те вещества, которые называют жирами в обыденной жизни (говяжий жир, сливочное масло и т. п.), не представляют химически определенных соединений, так как сложены из многих составляющих: смесей различных триглицеридов, свободных высших жирных кислот, пигментов, ароматических соединений, а часто и клеточных структур.

В этом смысле, следовательно, жир представляет понятие более морфологическое или технологическое. В частности, растительные жиры принято называть маслами, а морфологически обособленные жиры животных - салом. Из разных источников выделено свыше 600 различных видов жиров, среди которых насчитывается 420 видов жиров растительного происхождения, 80 видов жиров сухопутных животных и более 100 видов жиров обитателей водоемов.

С точки зрения состава под жирами подразумевают строго определенные соединения, а именно: сложные эфиры высших жирных кислот и трехатомного спирта-глицерина. В связи с этим химики предпочитают употреблять название триглицериды.

В составе природных триглицеридов найдено более пятисот органических кислот, и список их расширяется с каждым годом. Среди них большая доля принадлежит высшим жирным монокарбоновым кислотам, т. е. кислотам с числом углеродных атомов в молекуле, равным 16 и более. Высшие органические кислоты, обнаруженные в триглицеридах, часто содержат двойные связи и оксигруппы в углеводородном радикале. В табл. 1 (см. прил. 1) приведен список, формулы и температуры плавления кислот, наиболее часто встречающихся в составе жиров.

Как видно из данных таблицы, в составе природных жиров вначале были найдены почти исключительно кислоты нормального строения с четным числом углеродных атомов в молекуле. Лишь изовалериановая кислота, обнаруженная в жире печени дельфина, имела нечетное число атомов углерода и разветвленную цепь.

Наиболее часто и в наибольшей пропорции в природных жирах встречается олеиновая (см. прил. 2) кислота (в большинстве жиров ее более 30%), а также пальмитиновая кислота (от 15 до 50% в большинстве случаев). Поэтому олеиновую и пальмитиновую кислоты относят к категории главных жирных кислот, содержащихся в жирах. Остальные жирные кислоты присутствуют в природных жирах, как правило, в небольшом количестве (несколько процентов) и лишь в некоторых видах природных жиров их содержание измеряется десятками процентов. Так, масляная и капроновая кислоты хорошо представлены в некоторых жирах животного происхождения, а каприловая и каприновая кислоты - в кокосовом масле. Лауриновой кислоты много в лавровом масле, миристиновой в масле мускатного ореха, арахиновой , бегеновой и лигноцериновой - в арахисовом и соевом маслах. Полиеновые высшие жирные кислоты - линолевая и линоленовая (см. прил. 2) - составляют главную часть льняного, конопляного, подсолнечного, хлопкового и некоторых других растительных масел. Стеариновая кислота содержится в значительном количестве (25% и более) в некоторых твердых животных жирах (жир баранов и быков) и маслах тропических растений (кокосовое масло).

Также установлено, что две наиболее распространенные мононенасыщенные жирные кислоты - пальмитоолеиновая и олеиновая - синтезируются из пальмитиновой и стеариновой кислот.

Животные и растительные жиры отличаются некоторыми особенностями. Животные жиры более разнообразны по набору высших жирных кислот, входящих в их состав. В частности, среди последних чаще встречаются высшие жирные кислоты с числом углеродных атомов от 20 до 24. В составе растительных жиров очень высока доля ненасыщенных высших жирных кислот (до 90%), и из предельных лишь пальмитиновая кислота содержится в них в количестве 10-15%.

Среди триглицеридов различают простые и смешанные. Первые

являются сложными эфирами глицерина и одной из высших кислот, например:

Вторые построены из остатка глицерина и остатков разных высших жирных кислот:

В природных жирах, представляющих собой смеси разнообразных триглицеридов, доля простых триглицеридов незначительна, тогда как процентное содержание смешанных триглицеридов может быть очень высоким. Так, из 8 различных триглицеридов, найденных в составе свиного сала, лишь 1% приходится на долю трипальмитина и 3% триолеина. Остальные шесть триглицеридов свиного жира являются смешанными, из них преобладают пальмитодиолеин (53%) и пальмитостеароолеин (27%). В кокосовом и пальмовом маслах найдены стеародипальмитин, олеодипальмиmн, миристодипальмитин, миристодилаурин, пальмитодимиристин и лауродимиристин. Таким образом, природные жиры, выделенные из того или иного объекта, представляют всегда сложные смеси растворенпых друг в друге разнообразных триглицеридов.

Физические свойства триглицеридов зависят от характера высших жирных кислот, входящих в состав их молекул. Особенно наглядной становится эта зависимость при рассмотрении температур плавления триглицеридов: если в составе триглицерида преобладают насыщенные (твердые) жирные кислоты, то и триглицерид твердый; если преобладают ненасыщенные (жидкие) кислоты, температура плавления триглицерида низкая и при обычных условиях он жидкий. Такую же зависимость можно обнаружить у натуральных жиров: при наличии преимущественно насыщенных триглицеридов в составе жира температура плавления последнего высокая, ненасыщенных - низкая. Бараний жир, например, имеет температуру плавления примерно на 100° С выше, чем свиной, потому что в нем содержится на несколько процентов меньше пальмитодиолеина (46 и 53% соответственно) и больше олеодипальмитина (13 и 5% соответственно). Низкая температура плавления многих растительных масел находится в полном соответствии с весьма значительным содержанием непредельных кислот в составе их триглицеридов. Например, триглицериды жидкого при обычных условиях подсолнечного масла (tпл = - 21° С) включают 39% олеиновой и 46% линолевой кислоты, тогда как твердое растительное масло бобов какао (tпл = 30 - 340° С) имеет в своем составе 35% пальмитиновой и 40% стеариновой кислот.

Триглицериды образуют оптические и геометрические изомеры, так как во многих случаях обладают асимметрическим углеродным атомом в остатке глицерина и одной или несколькими двойными связями в радикалах кислотных остатков. Многочисленные комбинации, которые могут осуществляться за счет перестановки ацильных группировок в смешанных триглицеридах, дают начало семействам структурных изомеров. Характерно, что непредельные высшие жирные кислоты в триглицеридах находятся, как правило, в цис-конфигурации, что сказывается на форме молекулы (рис. 121). Они делятся на жиры, остающиеся твёрдыми при 20 °С, и масла, находящиеся при этой температуре в жидкой фазе. Масла включают ненасыщенные жирные кислоты, имеющие в своём составе одну или несколько двойных связей C=C, жиры - в основном насыщенные жирные кислоты (без двойных связей).

Таким образом, в природе потенциально может существовать громадное число индивидуальных триглицеридов, чем обеспечивается их видовая и иная специфичность. Однако, как обстоит дело в действительности, неизвестно: проблема пространственной изомерии и видовой специфичности жиров почти не изучена.

Воски. Воски - группа простых липидов, являющихся сложными эфирами высших спиртов и высших монокарбоновых кислот. Натуральные воски кроме упомянутых сложных эфиров содержат некоторое количество свободных высших спиртов и высших кислот, а также немного углеводородов всегда с нечетным числом углеродных атомов (от 27 до 33) и красящих и душистых веществ. Общее количество этих примесей может достигать 50%. Воски встречаются как в животном, так и в растительном царстве, где выполняют главным образом защитные функции. Так, в растениях они покрывают тонким слоем листья, стебли и плоды, предохраняя их от смачивания водой и проникновения микроорганизмов. От качества воскового покрытия зависят, в частности, сроки хранения фруктов. Под покровом из пчелиного воска хранится мед и развиваются личинки пчелы. Другие виды животного воска (ланолин) предохраняют волосы и кожу от действия воды. Все воски представляют собой твердые вещества разнообразной окраски - чаще всего желтой или зеленоватой (в зависимости от происхождения); температура их плавления - от 30 до 900° С. В составе восков найдены как в свободном состоянии, так и в виде сложных эфиров несколько десятков высших жирных кислот и спиртов. Вот некоторые из них:

В пчелином воске и воске, покрывающем поверхность листьев растений и фруктов, найдены спирты и кислоты с 32 и 34 атомами углерода в молекуле. Один из видов японского воска содержит в своем составе дикарбоновые высшие кислоты. В составе рыбьего и китового жира обнаружены непредельные высшие спирты - олеиловый и др. Непредельные кислоты в восках встречаются сравнительно редко.

Спермацет - воск животного происхождения, добываемый из спермацетового масла черепных полостей кашалота путем вымораживания и отжимания, состоит в основном (на 90%) на пальмитиновоцетилового эфира: СН3-(СН2)14-СО-О-СН2-(СН 2)14-СН3. Спермацет - твердое вещество, его tпл=41-49° С.

Фракция, оставшаяся после выделения спермацета из спермацетового масла кашалота, представляет жидкий воск. Он состоит из смеси жидкого олеиново-олеилового эфира: СН3-(СН2)7-СН=СН-(СН2)7-СО-О-СН2-(СН2),-СН СН-(СН2)7-СН3 с другими жидкими эфирами, компонентами которых являются либо олеиновая кислота, либо олеиловый спирт.

В пчелином воске преобладает пальтимитиново-мирициловый эфир: СН3-(СН2)14-СО-О-СН2-(СН2)2S-СН3. Для него характерно также высокое содержание свободных высших жирных кислот (до 13,5%) и углеводородов (до 12,5%). Температура плавления пчелиного воска равна 62-700° С.

Воск пальмы Copernicia cerifera, произрастающей в Бразилии, называемый карнаубским воском, является в основном церотиново-мирициловым эфиром: СН3-(СН2)24-СО-О-СН2-(СН2)2S-СН3. Карнаубский воск-вещество желтовато-серого цвета, покрывающее листья пальмы. Он защищает растение от потери влаги.

Воски более устойчивы к действию света, окислителей, нагреванию и другим физическим воздействиям, а также хуже гидролизуются, чем жиры. Известны случаи, когда пчелиный воск сохранялся тысячелетиями. Именно поэтому воски выполняют в организме защитные функции.

Стериды

Большую группу простых липидов составляют стериды - сложные эфиры специфически построенных циклических спиртов (стеролов) и высших жирных кислот. Стериды образуют омыляемую фракцию липидов.

В природе гораздо более широко, чем стериды, представлена фракция неомыляемых, свободных стеролов и родственных им соединений. Так, в организме человека лишь 10% стеролов этерифицировано и находится в виде стеридов, а 90% свободно и образует неомыляемую фракцию. Соотношение стеролов и стеридов в разных тканях и жидкостях организма различно: печень содержит их поровну, а в желчи содержатся только свободные стеролы.

Стеролы построены довольно сложно. В основе их молекулы лежит циклическая группировка атомов, состоящая из восстановленного фенантрена (полностью восстановленный фенатрен называют

пергидрофенантреном) и циклопентана. Эта циклическая группировка называется циклопентанопергидрофенантреном или стераиом. Стеран, несущий боковую цепь углеродных атомов и две СН3-группы (при 10-м И 13-м углеродных атомов цикла), называют холестаном:

Углеродные атомы в этих углеводородах обозначают исходя из нумерации, принятой для фенантрена (1-14-й атомы углерода); затем нумеруют четвертый цикл и только после этого переходят к нумерации атомов углерода в боковых цепях. Циклы принято обозначать прописными буквами латинского алфавита.

Будучи окислен в положении 3 (кольцо А), холестан превращается в олициклический спирт - холестаиол, дающий начало классу стеролов:

Однако не следует думать, что в рироде стеролы возникают при восстановлении фенантрена. Выяснено, что их биосинтез идет путем циклизации полиизопреноидов, которые, по существу, и являются (см. ниже) предшественниками стеролов.

Характерное ядро холестанола повторяется во всех стеролах с незначительными вариациями. Они сводятся либо к возникновению между 5-6-м и 7-8-м атомами углерода кольца В или 22-23-м атомами углерода боковой цепи двойных связей, либо к появлению в положении 24 (в боковой цепи) радикала, который может иметь строение-СНз;=СН2; -С2Н5;=СН-СН3 и т. п. Ниже приведены формулы наиболее важных природных стеролов:

Холестерол (от греч. холе - желчь) является основным стеролом животных и человека, т. е. относится к разряду зоостеролов. Эргостерол характерен для грибов. Ситостерол и стигмастерол типичны для растений (фитостеролы): первый содержится, например, в соевом масле, а второй - в масле зародышей семян пшеницы. Фукостерол обнаружен у бурых водорослей.

Жё ́ лчные кисло ́ ты (синоним: холевые кислоты, холиевые кислоты, холеновые кислоты ) - органические кислоты, входящие в состав желчи и представляющие собой конечные продукты обмена холестерина; играют важную роль в процессах переваривания и всасывания жиров; способствуют росту и функционированию нормальной кишечной микрофлоры.

Желчные кислоты - производные холановой кислоты С23Н39СООН, в молекуле которой к кольцевой структуре присоединены гидроксильные группы. Основными Ж. к., обнаруживаемыми в жёлчи (Жёлчь) человека, являются холевая кислота (3α, 7α, 12α-триокси-5β-холановая кислота), хенодезоксихолевая кислота (антроподезоксихолевая кислота. 3α, 7α-диокси-5β-холановая кислота) и дезоксихолевая кислота (3α, 12α-диокси-5β-холановая кислота). В значительно меньших количествах в желчи обнаружены стереоизомеры холеной и дезоксихолевой кислот - аллохолевая, урсодезоксихолевая и литохолевая (3α-маноокси-5β-холановая) кислоты. Холевая и хенодезоксихолевая кислоты - так называемые первичные Ж. к. - образуются в печени при окислении Холестерина, а дезоксихолевая и литохолевая кислоты образуются из первичных Ж. к. в кишечнике под влиянием ферментов микроорганизмов кишечной микрофлоры. Количественное соотношение холевой, хенодезоксихолевой и дезоксихолевой кислот и желчи в норме составляет 1:1:0,6.

Наличие того или иного стерола часто специфично для определенного класса или семейства животных или растений. Например, губки содержат ряд уникальных стеролов с 28 и 29 атомами углерода в молекуле, а морские звезды и голотурии - специфические стелластеролы. Замечено, что чем примитивнее организм, тем более разнообразный набор стеролов для него характерен. Человеку свойствен только один - холестерол. В настоящее время известно более 60 зоостеролов и почти 140 фитостеролов (А. Кульман, 1989).

Среди стеролов широко распространены копформационвыe изомеры. Например, известен изомер холестанола - копростанол, у которого иное взаиморасположение в пространстве составляющих его циклов:

При рассмотрении приведенных выше формул холестанола и копростанола легко заметить, что у первого циклы А и В расположены по отношению друг к другу в транс-, а у второго-в цис- положении. Холестанол в небольших количествах присутствует в тканях животных (наряду с большим количеством холестерола). Копростанол найден в экскрементах животных, так как в виде копростанола восстановленный холестерол выводится из организма.

Характерной особенностью конформационных природных изомеров стеролов является то, что у них ОН-группа при 3-м углеродном атоме расположена по ту же сторону цикла, что и СН3-группа при l0-м углеродном атоме. Такая конформация обозначается как β, а противоположная ей - как α.

Стеролы - кристаллические вещества, хорошо растворимые в хлороформе, серном эфире и горячем спирте, практически не растворимые

Холевые кислоты - важнейшие ингредиенты желчи, обеспечивающие нормальный ход всасывания жирных кислот в кишечнике человека и животных. Эстрадиол и тестостерон - соответственно женский и мужской половые гормоны, оказывающие огромное влияние на процессы жизнедеятельности.

Сложные эфиры зоо- и фитостеролов с высшими жирными кислотами образуют группу омыляемых веществ - стеридов.

Из высших жирных кислот В составе стеридов обнаружены в основном пальмитиновая, стеариновая и олеиновая кислоты. Однако в стеридах, представляющих, например, главную составную часть ланолина (фракция, жира овечьей шерсти), найдены миристиновая, арахидоновая и церотиновая кислоты, а также специфические высшие жирные кислоты с разветвленной углеродной цепью - ланопальмитиновая, ланостеариновая и др.

Все стериды, так же как и стеролы - твердые, бесцветные вещества (от греч. cтepeoc -твердый). В природе, особенно в составе животных организмов, они встречаются в виде комплексов с белками, функциональное значение которых сводится к транспорту стеролов, стероидов и стеридов, а также к участию в образовании биологических мембран. При увеличении содержания стеролов и стеридов в составе липидной части мембран уменьшается проницаемость последних, возрастает их вязкость, ограничивается их подвижность, ингибируется активность ряда ферментов, встроенныx в мембрану.

Стериды и стеролы регулируют и другие процессы в организме. Некоторые из производных стеролов являются канцерогенными веществами, тогда как другие (например, тестостеронпропионат) используют для лечения некоторых видов рака. Стериды и стеролы в больших количествах входят в состав нервной ткани человека и животных; значение и функции их здесь активно исследуют.

Сложные липиды

липиды органическое соединение

Фосфолипиды. Фосфолипиды - сложные эфиры многоатомных спиртов с высшими жирными кислотами, содержащие остатки фосфорной кислоты и связанные с нею добавочные группировки (азотистые основания, аминокислоты, глицерин, инозит и др.).

Фосфолипиды - это группа глицеролов, включающая остатки жирных кислот и фосфорной кислоты. Благодаря наличию полярной фосфатной группы часть молекулы приобретает способность растворяться в воде, другая же часть молекулы остаётся нерастворимой. Из фосфолипидов строятся все плазматические мембраны живых клеток.

В соответствии с этим фосфолипиды делят на три группы: глицерофосфолипиды, инозитфосфолипиды и сфингофосфолипиды. Глицерофосфолипиды часто называют фосфатидами, так как их можно рассматривать как производные фосфатидной кислоты (см. ниже), а инозитфосфолипиды - фосфоииозитидами.

В качестве высших жирных кислот в молекулах фосфолипидов содержатся пальмитиновая, стеариновая, линолевая, линоленовая и арахидоновая кислоты, а также лигноцериновая, нервоновая и др. (см. табл. 1).

В зависимости от типа фосфолипидав построении его молекулы принимают участие один или два остатка высшей жирной кислоты. Фосфорная же кислота входит, как правило, в состав фосфолипидов в количестве одной молекулы.

Лишь некоторые виды инозитфосфолипидов содержат два и более остатка фосфорной кислоты.

Углеводородный радикал остатка (или остатков) высших жирных кислот формирует лиофобную часть, а остатки фосфорной кислоты и азотистого основания, способные ионизироватъся,-лиофильную. Благодаря этой особенности фосфолипиды, видимо, участвуют в обеспечении односторонней проницаемости мембран субклеточных структур.

Фосфолипиды - твердые вещества жироподобного вида; они бесцветны, но быстро темнеют на воздухе вследствие окисления по двойным связям входящих в их состав непредельных кислот. Хорошо растворяются в бензоле, петролейном эфире, хлороформе и т. п. Растворимость в спирте, ацетоне и серном эфире у разных групп фосфолипидов различна. В воде они не растворимы, но могут образовывать стойкие эмульсии, а в некоторых случаях - коллоидные растворы.

Фосфолипиды найдены в животных и растительных организмах, но особенно много содержит их нервная ткань человека и позвоночных животных. У беспозвоночных содержание фосфолипидов в нервной системе в 2-3 раза ниже. Много фосфолипидов в семенах растений, сердце и печени животных, яйцах птиц и т. п. Специфическими фосфолипидами обладают- микроорганизмы.

Фосфолипиды легко образуют комплексы с белками и в виде фосфолипопротеинов присутствуют во всех клетках живых существ, участвуя главным образом в формировании клеточной оболочки и внутриклеточных мембран.

Глицерофосфолипиды или; фосфатиды - сложные эфиры глицерина, высших жирных кислот, фосфорной кислоты и азотистого основания. Их рассматривают как производные фосфатидной кислоты, откуда и происходит само название этой группы фосфолипидов:

В зависимости от характера азотистого основания среди фосфатидов различают фосфатидилхолин (лецитины), фосфатидилколамин (кефалины), фосфатидилсерин и фосфатидилтреонин:

Три первых вида азотсодержащих фосфатидов, видимо, могут переходить друг в друга, так как они отличаются лишь строением азотистых оснований, между которыми возможна, например, такая генетическая связь:

Фосфатидилглицерин является обязательной составной частью хлоропластов и в небольших количествах присутствует в бактериальных клетках и тканях животных. Кардиолипин - одно из существенно необходимых соединений в составе митохондриальных мембран, особенно в митохондриях сердечной мышцы; он найден не только у животных, но и в растениях и у бактерий. И тот и другой способны аминоацилироваться по остатку глицерина с образованием амивоацилфосфатидил- и аминоацилдифосфатидил глицеринов (их другое название - липоаминокислоты), создающих в хлоропластах, где они найдены (М. И. Молчанов, 1964), резерв аминокислот для биосинтеза белков.

Обладая асимметрическим строением (2-й углеродный атом остатка глицерина всегда асимметричен), фосфатиды оптически активны и образуют соответствующие стереоизомеры. Вместе с тем им свойственна изомерия за счет перестановки остатков высших жирных кислот из α- в β-положение или наоборот.

Сфингофосфолипиды в отличие от рассмотренных выше фосфатидов и инозитфосфолипидов содержат остаток высшей жирной кислоты, соединенный с двухатомным аминоспиртом (сфингозином) пептидной связью:

Остальные компоненты сфингофосфолипидов - фосфорная кислота и холин - присоединены так же, как у фосфатидов. Именно в сфинголипидах в значительных количествах обнаружены лигоцериновая и нервоновая кислоты, менее характерные для остальных групп фосфолипидов.

Представители этой группы фосфолипидов, видимо, более характерны для животного, чем для растительного мира. Однако из фосфолипидов растительного происхождения (из кукурузного зерна) выделен аминоспирт, весьма похожий на сфингозин:

Этот же спирт найден в дрожжах и грибах, а недавно - в мозге и почках человека, что указывает на возможность существования аналогичных фосфолипидов в растительных и животных объектах.

Сфингофосфолипиды не растворимы в серном эфире, что используют при их отделении от фосфатидов. Они характеризуются также трудной растворимостью в ацетоне и большей устойчивостью к действию окислителей, чем фосфатиды.

Сфинголипидам свойственны весьма сложные пространственные конфигурации, связанные с возможностью оптической изомерии (два асимметричных углеродных атома в молекуле) и цис-транс-изомерии по месту двойной связи. Этим объясняется их органная и видовая специфичность. Кроме того, установлено, что органная специфичность, сфинголипидов зависит от качественного состава высших жирных кислот: так, для сфинголипидов мозга характерно присутствие нервоновой кислоты.

Приложение 1

2. Липиды. Группа разнородных по химическому строению органических веществ, которые характеризуются следующими признаками

Лабораторная диагностика мочи

Эозинофилов и базофилов т.к. они скапливаются в очагах аллергических реакций. Классификация лейкозов
Клинико-диагностическое значение определения липидов. Методы определения уровня холестерина. Липиды - гр. разных по хим. природе биологич...

Технология молока и молочных продуктов

Фосфолипиды способствует обмену липида, стерин служит исходным материалом для синтеза витамина D. Каротин для образования витамина А. Витамин является естественным антиокислителем жира. 4.3 Классификация липидов.

Введение

2.5.1 Глицерофосфолипиды 2.5.2 Сфингофосфолипиды

2.6.1 Глицерогликолипиды 2.6.2 Сфингогликолипиды

3.1 Запасные липиды 3.2 Структурные липиды 3.3 Регуляторные липиды 3.4 Другие функции

Транс-ненасыщенные

Источники

Введение

Структурные формулы представителей основных классов липидов, сверху вниз: стероиды (холестерол), жирные кислоты (олеиновая кислота), ацилглицериды (триацилглицеридов, состоящий из остатков олеиновой, стеариновой и пальмитиновой кислот и глицерина), фосфолипиды (фосфатидилхолин)

Липиды - это группа органических веществ, входящих в состав живых организмов и характеризуются нерастворимость в воде и растворимостью в неполярных растворителях, таких как эфир, хлороформ и бензол. Это определение объединяет большое количество соединений различных по химической природе, в частности таких как жирные кислоты, воски, фосфолипиды, стероиды и многие другие. Также разнообразны и функции липидов в живых организмах: жиры являются формой запасания энергии, фосфолипиды и стероиды входят в состав биологических мембран, другие липиды, содержащиеся в клетках в меньших количествах могут быть коферментами, Светопоглощающие пигментами, переносчиками электронов, гормонами, вторичными посредниками при внутриклеточной передачи сигнала, гидрофобными "якорями", которые содержат белки у мембран, шаперона, способствующих фолдинг белков, эмульгаторами в ЖКТ.

Люди и другие животные имеют специальные биохимические пути для биосинтеза и расщепления липидов, однако некоторые из этих веществ являются незаменимыми и должны поступать в организм с пищей, например?-3 и?-6 ненасыщенные жирные кислоты.

1. Классификация липидов

Традиционно липиды делятся на простые (эфиры жирных кислот с спиртами) и сложные (которые кроме остатка жирной кислоты и спирта содержат еще дополнительные группы: углеводороды, фосфатные и другие). К первой группе относятся в частности ацилглицеролы и воски, ко второй - фосфолипиды, гликолипиды, также сюда можно отнести липопротеины. Эта классификация не включает все разнообразие липидов, поэтому часть из них выделят в отдельную группу предшественников и производных липидов (например жирные кислоты, стеролы, некоторые альдегиды и др.).

Жирные кислоты (FA) Глицеролипиды (GL) Глицерофосфолипиды (GP) Сфинголипиды (SP); Стероидные липиды (ST) Пренольни липиды (PR); Сахаролипиды (SL); Поликетиды (PK).

Каждая из групп делится на отдельные подгруппы, обозначаемые комбинацией из двух цифр.

2. Характеристика основных классов липидов

2.1. Жирные кислоты

/text/categ/nauka.php" class="myButtonNauka">Получить полный текст

2.2. Ацилглицериды

http://*****/images/ukbase_1__4311.jpg" width="260" height="70 src=">

Цетил пальмитат - воск найден в спермацет кашалота

Основная статья: Воски

Воски - это эфиры жирных кислот и высших одноатомных или двухатомных спиртов, с числом атомов углерода от 16 до 30. Часто в составе восков встречается цетиловый (C 16 H 33 OH) и мирициловий (C 30 H 61 OH) спирты. К природным восков животного происхождения относится пчелиный воск, спермацет, ланолин, все они кроме эфиров содержат еще некоторое количество свободных жирных кислот и спиртов, а также углеводородов с числом атомов углерода 21-35.

Хотя некоторые виды, например определенные планктонные микроорганизмы, использующие воски как форму запасания энергии, обычно они выполняют другие функции, включая обеспечение водонепроницаемости покровов как животных так и растений.

2.4. Стероиды

Витамин" href="/text/category/vitamin/" rel="bookmark">витаминами (витамин D), эмульгаторами (желчные кислоты) и другие.

2.5. Фосфолипиды

Основная статья: Фосфолипиды

2.5.1. Глицерофосфолипиды

Азот" href="/text/category/azot/" rel="bookmark">азотсодержащие . В естественных фосфоглицеридив, в первом положении зачастую находится остаток насыщенной жирной кислоты, а во втором - ненасыщенной.

Остатки жирных кислот неполярные, поэтому они образуют гидрофобную часть молекулы глицерофосфолипидов, так называемые гидрофобные хвостики. Фосфатная группа в нейтральной среде несет отрицательный заряд, в то время, как азотсодержащие соединения - положительный (некоторые фосфоглицериды могут содержать и отрицательно заряженный или нейтральный радикал), значит эта часть молекулы полярная, она образует гидрофильную голову. В водном растворе фосфоглицериды образуют мицеллы, в которых головы повернуты наружу (к водной фазы), а гирофобни хвостики - внутрь.

Получить полный текст

Наиболее распространенными фосфоглицеридамы, входящие в состав мембран животных и высших растений, является фосфатидилхолин (лецитин), в которых радикал Х - это остаток холина, и фосфатидилэтаноламин, содержащие остаток этаноламина. Реже встречаются фосфатидилсерин, в которых до фосфатной группы присоединена аминокислота серин.

К глицерофосфолипидов относятся также плазмалогена, характерным признаком строения этих веществ является то, что у них ацильных остаток у первого атома углерода присоединен не эфирный, а эфирного связью. В позвоночных животных плазмалогена, которые еще??называют эфирного липидами, обогащенная ткань сердечной мышцы. Также к этому классу соединений относится биологически активное вещество фактор активации тромбоцитов.

2.5.2. Сфингофосфолипиды

http://*****/images/ukbase_1__9287.jpg" width="260" height="149 src=">

Структурная формула моногалактозил диацилглицеролу

Глицерогликолипиды (гликозилглицеролы) - это производные диацилглицеролив, в которых, третьего атома углерода глицерола присоединен гликозильним связью моно-или олигосахарид. Наиболее распространенными из этого класса соединений является галактолипидов, содержащих один или два остатка галактозы. Они составляют от 70% до 80% всех липидов мембран тилакоидов, через которые являются наиболее распространенными мембранными липидами биосферы . Предполагается, что растения "заменили" фосфолипиды гликолипидами из-за того, что содержание фосфатов в почве часто является лимитирующим фактором, а такая замена позволяет сократить потребность в нем.

На ряду с галактолипидов в растительных мембранах встречаются также сульфолипиды, содержащие остаток сульфатированных глюкозы.

2.6.2. Сфингогликолипиды

disc"> Цереброзидов - это сфингогликолипиды, гидрофильная часть которых представлена??остатком моносахарида, обычно глюкозы или галактозы. Галактоцереброзиды распространены в мембранах нейронов. Глобозиды - олигосахаридных производные церамидов. Вместе с цереброзидов их называют нейтральными гликолипидами, поскольку при pH 7 они незаряженные. Ганглиозиды - сложные с гликолипидов, их гидрофильная часть представлена??олигосахариды, на конце которого всегда находится один или несколько остатков N-ацетилнейраминовои (сиаловой) кислоты, через что они кислотные свойства. Ганглиозиды наиболее распространенные в мембранах ганглионарных нейронов.

3. Основные функции

Подавляющее большинство липидов в живых организмах принадлежат к одной из двух групп: запасные, выполняющие функцию запасания энергии (преимущественно триацилглицеролов), и структурные, которые участвуют в построении клеточных мембран (преимущественно фосфолипиды и гилколипиды, а также холестерол). Однако функции липидов не ограничиваются только этими двумя, они также могут быть гормонами или другими сигнальными молекулами, пигментами, эмульгаторами, водовидштовхучимы веществами покровов, обеспечивать теплоизоляцию, изменение плавучести подобное.

3.1. Запасные липиды

медленнее" источник энергии, чем углеводы.

Получить полный текст

Жиры запасаются в виде капель в цитоплазме клетки. У позвоночных имеются специализированные клетки - адипоциты, почти полностью заполнены большой каплей жира. Также богатым ТГ является семян многих растений. Мобилизация жиров в адипоцитах и??клетках семян, прорастающих, происходит благодаря ферментам липаза, которые розщепелюють их в глицерола и жирных кислот.

У людей наибольшее количество жировой ткани находится под кожей (так называемая подкожная клетчатка), особенно в районе живота и молочных желез. Лицу с легким ожирением (15-20 кг ТГ) таких запасов может хватить для обеспечения энергией в течение месяца, в то время как всего запасного гликогена хватит меньше чем на сутки.

Жировая ткань, на ряду с энергетическим обеспечением, выполняет также и другие функции: защита внутренних органов от механических повреждений; термоизоляция, особенно важна для теплокровных животных, живущих в очень холодных условиях, таких как тюлени, пингвины, моржи, жиры также могут быть источником метаболической воды, именно с такой целью используют свои запасы триглицеридов жители пустынь: верблюды , кенгуровые крысы (Dipodomys).

3.2. Структурные липиды

Смотрите также: Цитоплазматическая мембрана

Аллергия" href="/text/category/allergiya/" rel="bookmark">аллергических реакциях.

Получить полный текст

3.4. Другие функции

http://*****/images/ukbase_1__12750.jpg" width="260" height="195 src=">

Рыбий жир - источник?-из ненасыщенных жирных кислот

Среди липидов в диете человека преобладают триглицериды (нейтральные жиры), они являются богатым источником энергии, а также необходимые для всасывания жирорастворимых витаминов. Насыщенными жирными кислотами богата пища животного происхождения: мясо, молочные продукты, а также некоторые тропические растения, такие как кокосы. Ненасыщенные жирные кислоты попадают в организм человека вследствие употребления орехов, семена, оливкового и других растительных масел. Основными источниками холестерола в рационе является мясо и органы животных, яичные желтки, молочные продукты и рыба. Однако около 85% процентов холестерина в крови синтезируется печенью.

Организация American Heart Association рекомендует липиды в количестве не более 30% от общего рациона, сократить содержание насыщенных жирных кислот в диете до 10% от всех жиров и не употреблять более 300 мг (количество, содержащееся в одном желтке) холестерола в сутки. Целью этих рекомендаций является ограничение уровня холестерола и триглицеридов крови до 20 мг / л.

4.1. Незаменимые жирные кислоты

Печень играет ключевую роль в метаболизме жирных кислот, однако некоторые из них она синтезировать силах. Поэтому они называются незаменимыми, к таким в частности, относятся?-3 (линоленовая) и?-6 (линолевая) полиненасични жирные кислоты, они содержатся в основном в растительных жирах. Линоленовая кислота является предшественником для синтеза двух других?-3 кислот: ейозапентаеноевои (EPA) и докозагексаеноевои (DHA). Эти вещества необходимы для работы головного мозга, и положительно влияют на конгитивни и поведенческие функции.

Важно также соотношение?-6: ?-3 жирных кислот в рационе: рекомендуемые пропорции лежат в пределах от 1:1 до 4:1. Однако исследования показывают, что большинство жителей Северной Америки употребляют в 10-30 раз больше?-6 жирных кислот, чем?-3. Такое питание связано с риском возникновения сердечно-сосудистых заболеваний. Зато "средиземноморская диета" считается значительно здоровее, она богата линоленовую и другие?-из кислоты, источником которых являются зеленые растения (напирклад листья салата) рыба, чеснок, цели злаки, свежие овощи и фрукты. Как пищевую добавку, содержащую?-с жирные кислоты рекомендуется употреблять рыбий жир.

Транс-ненасыщенные жирные кислоты

Большинство природных жиров содержат ненасыщенные жирные кислоты с двойными связями в цис-конфигурации. Если пища, богатая такие жиры, долгое время находится в контакте с воздухом, она горчит. Этот процесс связан с окислительным расщеплением двойных связей, в результате которого образуются альдегиды и карбоновые кислоты с меньшим молекулярной массой, часок из которых летучими веществами.

Для того чтобы увеличить срок хранения и устойчивость к высоким температурам триглицеридов с ненасыщенными жирными кислотами применяют процедуру частичной гидрогенизации. Следствием этого процесса является превращение двойных связей в одинарные, однако побочным эффектом также может быть переход двойных связей с цис - в транс-конфигурации. Применение так называемых "транс жиров" влечет повышение содержания липопротеинов низкой плотности (плохой холестерол) и снижение содержания липопротеинов высокой плотности ("хороший" холестерин) в крови, что приводит к увеличению риска возникновения сердечно-сосудистых заболеваний, в частности коронарной недостаточности. Более того "транс жиры" способствуют воспалительные процессы.

Негативный эффект "транс жиров" проявляется при употреблении 2-7 г в сутки, такое их количество может миситись в одной порции картофеля фри жареной на частично гидрогенизированные масла. Некоторые законодательством запрещено использование такого масла, например в Дании, штате Филадельфия и Нью-Йорк.

Источники

1. ^ а б в г д е ж и к л м , Коровкин химия: Учебник. 3. - С. 704. - Москва: Медицина, 1998. ISBN -1.

2. ^ а б в г д е ж и к л м н п р с т у ф х Nelson DL, Cox MM Lehninger Principles of Biochemistry 5th Fifth Edition 5th. - WH Freeman, 2008. ISBN 7108-1.

3. ^ а б в г д Губский химия. - С. 656. - Киев-Харьков: Новая книга, 2007. ISBN -017-0.

4. Fahy E, Subramaniam S, Brown HA, et al. A comprehensive classification system for lipids / / Journal of Lipid Research005): 839-61. DOI: 10.1002/ejlt.. PMID .

5. Тейлор Д., Грин Н., Стаут У. Биология: В 3-х т. Т.1: Пер. с англ. / Под ред. Р. Сопера - 3-е изд. - М.: Мир, с.

6. ^ а б Alberts B, Johnson A, Lewis J, Raff M, Roberts K, Walter P Molecular Biology Of The Cell 5th. - Garland Science, 2007. ISBN 4105-5.

7. ^ а б Marieb EN, Hoehn K Human Anatomy & Physiology 7th. - Benjamin Cummings, 2006. ISBN 978-.

8. ^ а б Omega-3 fatty acids обзор на сайте Медицинского центра университета Мэриленда

Липиды (Жиры).
Липидами - называют сложную смесь органических соединений (соединения с углеродом С), с близкими физико-химическими свойствами:
- не растворимость в воде.
- хорошая растворимость в органических растворителях (бензин, хлороформ)
Липиды широко распространены в природе. Вместе с белками и углеводами они составляют основную массу органических веществ всех живых организмов, являясь обязательным компонентом каждой клетки. Липиды - важнейший компонент пищи, во многом определяет ее пищевую ценность и вкусовое достоинство.
В растениях они накапливаются главным образом в семенах и плодах. У животных и рыб липиды концентрируются в подкожных жировых тканях, в брюшной полости и тканях, окружающих многие важные органы (сердце, почки), а также в мозговой и нервной тканях. Особенно много липидов в подкожной жировой ткани китов (25-30 % от их массы), тюлений и других морских животных. У человека содержание липидов колеблется от 10-20% в среднем.
Виды липидов.
Классификаций жиров существует много видов, мы разберем наиболее простую, она разделяет их на три большие группы:
- Простые липиды
- Сложные липиды
- Производные липидов.
Разберем каждую группу липидов в отдельности, что в них входит, и для чего они нужны.
Простые Липиды.
1) Нейтральные жиры (или просто жиры).
Нейтральные жиры состоят из триглицеридов.
Триглицерид - липид или нейтральный жир, в состав которого входит глицерин, соединенный с тремя молекулами жирных кислот.
Глицерин - химическое соединение с формулой C3H5(OH)3, (бесцветная, вязкая, сладковатая жидкость без запаха.)

Жирные кислоты – природные или созданные соединения с одной или несколькими группами – COOH (карбоксильные) не создающие циклических связей (ароматических), с числом атома углерода (С) в цепи не менее 6.
Триглицериды производятся из продуктов расщепления пищевых жиров и являются формой сохранения жиров в организме человека. Основная часть пищевых жиров (98%) являются триглицеридами. Жир так же сохраняется в организме в виде триглицеридов.
Виды жирных кислот:
- Насыщенные жирные кислоты - содержат только одинарные связи между атомами углерода со всеми остальными связями, прикрепленными к атомам водорода. Молекула соединяется с максимально возможным количеством атомов водорода, поэтому данная кислота называется насыщенной., они отличаются от ненасыщенных тем, что остаются твердыми при комнатной температуре.

Продукты в которых содержится больше всего насыщенных жиров, это свиное сало и жир, куриный, говяжий и бараний жир, сливочное масло и маргарин. Из продуктов, богатых такими жирами, можно назвать колбасу, сардельки и другие колбасные изделия, бекон, обычную нежирную говядину; сорта мяса, называемые «мраморными»; куриную кожу, бекон; мороженое, кремы, сыры; большую часть мучных и других кондитерских изделий.
- ненасыщенные жирные кислоты - содержат одну или больше двойных связей вдоль главной углеродной цепи. Каждая двойная связь уменьшает число атомов водорода, которые могут связываться с жирной кислотой. Двойные связи также приводят к «изгибу» в жирных кислотах, что предотвращает связь между ними.

Ненасыщенные жирные кислоты содержатся в растительных источниках.
Их можно разделить на два вида:
1) мононенасыщенные – ненасыщенные жирные кислоты с одной двойной связью. (например -оливковое масло)
2) полиненасыщенные – ненасыщенные жирные кислоты с двумя или более двойными связями. (например - льняное масло)
О пищевых жирах будет отдельная большая тема, разбирающая подробно все их свойства.
2) Воски.
Воски – жироподобные вещества, животного или растительного происхождения, состоящие из сложных эфиров одноатомных спиртов и жирных кислот.
Сложные эфиры – соединения – СООН (карбоксильные) , у которых атом водорода в НО-группе замещен органической группой.
Спирты – соединения –ОН, связанные с атомом углерода.
Простыми словами, воски это – бесформенные, пластичные, легко размягчающиеся при нагревании вещества, плавящиеся в интервале температур от 40 до 90 градусов цельсия.

Пчелиный воск выделяется специальными железами медоносных пчёл, из него пчёлы строят соты.
Сложные липиды.
Сложный липид - это соединение триглицерида с другими химическими веществами.
Всего их выделяют три вида.
Фосфолипиды – глицерин соединенный с одной или двумя жирными кислотами а так же фосфорная кислота.

Из фосфолипидов состоит клеточная мембрана. В продуктах питания наиболее популярен – лецитин.
Гликолипиды – соединения жировых и углеводоводных компонентов. (Содержатся во всех тканях, главным образом в наружном липидном слое плазматических мембран.)
Липопротеиды – комплексы жиров и белков. (Плазма крови)
Производные липидов.
Холестерин - жироподобное вещество, похожее на воск, присутствующее в каждой клетке тела и во многих продуктах питания. Некоторое количество холестерина в крови необходимо, но высокий его уровень может привести к болезни сердца.

Много холестерина содержится в яйцах, жирных сортах мяса, колбасы, жирных молочных продуктах.
С общей классификацией разобрались, какие же функции выполняют липиды?
Функции.
- Структурная функция.
Фосфолипиды принимают участие в построении мембран клеток всех органов и тканей. Они участвуют в образовании многих биологически важных соединений.
- Энергетическая функция.
При окислении жиров высвобождается большое количество энергии, которая идет на образование АТФ. В форме липидов хранится значительная часть энергетических запасов организма, которые расходуются при недостатке питательных веществ. Животные, впадающие в спячку, и растения накапливают жиры и масла и расходуют их на поддержание процессов жизнедеятельности. Высокое содержание липидов в семенах растений обеспечивает развитие зародыша и проростка до их перехода к самостоятельному питанию. Семена многих растений (кокосовой пальмы, клещевины, подсолнечника, сои, рапса и др.) служат сырьем для получения растительного масла промышленным способом.. При полном распаде 1 г жира выделяется 38,9 кДж энергии, что примерно в 2 раза больше по сравнению с углеводами и белками.
- Защитная и теплоизоляционная
Накапливаясь в подкожной клетчатке и вокруг некоторых органов (почек, кишечника), жировой слой защищает организм животных и его отдельные органы от механических повреждений. Кроме того, благодаря низкой теплопроводности слой подкожного жира помогает сохранить тепло, что позволяет, например, многим животным обитать в условиях холодного климата.
Смазывающая и водоотталкивающая.
Воск покрывает кожу, шерсть, перья, делает их более эластичными и предохраняет от влаги. Восковой налет имеют листья и плоды многих растений.
- Регуляторная.
Многие гормоны являются производными холестерина, например половые (тестостерон у мужчин и прогестерон у женщин) и кортикостероиды. Производные холестерина, витамин D играют ключевую роль в обмене кальция и фосфора. Желчные кислоты участвуют в процессах пищеварения. В миелиновых (непроводимых заряд) оболочках аксонов нервных клеток липиды являются изоляторами при проведении нервных импульсов.
- Источник метаболической воды.
Окисление 100 г жира дает примерно 105-107г воды. Эта вода очень важна для некоторых обитателей пустынь, в частности для верблюдов, способных обходиться без воды в течение 10-12 суток: жир, запасенный в горбе, используется именно в этих целях. Необходимую для жизнедеятельности воду медведи, сурки и другие животные, впадающие в спячку, получают в результате окисления жира.