Один из самых больших мифов современного человечества - вредность жиров. Жир стал врагом номер один. Люди тратят доллары, рубли, евро и прочее на то, чтобы купить обезжиренное печенье, обезжиренную колу, таблетки, которые способны препятствовать всасыванию жиров, таблетки, растворяющие жиры. Люди сидят на всевозможных диетах, исключающих жир.
Но… В благополучных во всех отношениях странах неуклонно растет число людей, страдающих ожирением. Растет число людей, страдающих сердечно-сосудистыми заболеваниями и сахарным диабетом, то есть болезнями, во многом связанными именно с избыточным весом. Война с жирами продолжается…
Так что не так?
Факт 1: жиры полезны
Первая и основная ошибка - считать, что все жиры одинаковы, отказ от всех жиров - благо. Впрочем, образованность населения достаточно высока, сейчас многие знают, что полезны ненасыщенные жиры (в основном, растительные). А вредны - насыщенные (в основном, животные).
Разберемся с этим.
Насыщенные жиры - структурные компоненты мембран клеток, участвуют в биохимии организма. Поэтому полный отказ от них приведет к необратимым изменениям в здоровье. Другое дело, что их потребление должно соответствовать возрастным показателям. Детям и подросткам они необходимы в достаточном количестве, с возрастом их потребление можно уменьшить.
Ненасыщенные жиры - уменьшают уровень «плохого» холестерина, необходимы для усвоения организмов некоторых витаминов (жирорастворимых), участвуют в обмене веществ. То есть, эти жиры организму тоже необходимы.
Небольшое наблюдение: насыщенные жиры - твердые, ненасыщенные - жидкие.
По физиологическим показателям для среднестатистического человека соотношение насыщенные - ненасыщенные жиры должно быть 1\3:2\3. Употребление в пищу полезных жиров необходимо!
Однозначно вредными являются трансжиры. Содержатся они и в природе (например, в натуральном молоке), но большей своей частью образуются из других (растительных) жиров, путем гидрогенизации (способ переработки жиров для придания им твердой формы).
Факт 2: жировые отложения не являются результатом употребления жиров
Что?! Конечно, если Вы просто увеличите долю потребления жиров, не уменьшая другие продукты, вы лишний вес наберете. Основа поддержания нормального веса - сбалансированность. Вы должны тратить столько калорий, сколько потребляете.
А вот диеты с резким ограничением калорийности могут привести и к резкому набору веса после отмены. Почему? Организм получил установку: голод. Значит, надо накапливать жиры про запас. Поэтому вся пища перерабатывается и идет в «депо» - жировые отложения. При этом вы можете падать в голодные обмороки. В жировые запасы откладываются переработанные углеводы.
Исследования показывают, что если человек сидит на низкокалорийной безжировой диете, то с большим трудом сброшенные несколько килограммов возвращаются, даже если вы продолжаете «сидеть» на этой диете.
Кроме того, склонны к ожирению люди, употребляющие малое количество жиров.
А наблюдения за пациентами в США выявили картину, что снижение количества жира с 40% (что считается нормой) до 33% в рационе сопровождается увеличением людей с избыточным весом.
Помните, что ненасыщенные жиры участвуют в обмене веществ. Соотношение белки: жиры: углеводы для взрослого человека должно быть примерно 14%: 33%: 53%.
Вывод: увеличение ненасыщенных жиров в пище при неизменной калорийности не приведет к набору веса, а будет способствовать улучшению здоровья за счет обмена веществ.
Главным правилом для поддержания здоровья является равномерное распределение доли жира при подаче блюда на стол. На самом деле человек нуждается в жирах, но он должен контролировать количество потребляемого жира. Человек должен сам определить количество жиров которое будет полезным, а не навредит здоровью. Жир должен попадать в правильное русло, что бы избежать неприятных последствий, связанных с повышением массы тела, что приводит к проблемам с сердцем, гипертонии, инсульту или даже смерть. Поэтому стоит обращать внимание на продукты, которые способствуют сжиганию жира . Сегодня мы рассмотрим 10 неизвестных фактов о жирах.
В среднем обычный человек каждый день приобретает 1 г лишнего жира
. В реальности люди набирают больше жировых отложений. Следует уделить больше внимания питанию и физическим нагрузкам. Делайте выводы: чем больше потребление жиров, тем раньше начнутся проблемы со здоровьем.
Жировые клетки живут еще десять лет после смерти человека.
Тем не менее, они умирают под воздействием физических нагрузок. Проблема состоит в том, что клетки мозга постоянно умирают и обновляются, но если их место занимают жировые клетки, наступают проблемы с памятью, особенно у людей преклонного возраста.
8. Источник калорий
На самом деле, жир - незаменимый источник калорий, необходимых организму. Он жизненно необходим для поддержания всех процессов жизнедеятельности в организме. Стоит помнить, что избыточный вес ведет к проблемам со здоровьем
. Главным правилом является выбор правильных продуктов с количеством калорий, достаточным для работы организма.
7. Жир усиливает аромат
Большинство консервантов и усилителей вкуса сделаны на основе жира
. Когда вы смешиваете их с пищей, она приобретает приятный и манящий аромат и вкус. Если любите готовить, попробуйте добавить в блюдо мясо или животный жир, у блюда сразу поменяется запах и вкус.
Жир является своеобразным абсорбентом для витаминов. Люди, которые постоянно принимают витамины, замечают, что после еды действие витаминов ощущается слабее. Особенно, если витамины в растворимой форме.
5. Женщины нуждаются в жирах больше мужчин
В первую очередь большая потребность женщин в жирах связана с природой.
Женщина - мать, чтобы зачать ребенка организму требуются силы, чтобы выносить ребенка и вырастить его в утробе, организм сжигает калории и жиры, и, наконец, после рождения ребенка женщина кормит грудью, а основой молока является лактоза и жир. Запасы жира в организме женщины объясняются тем, что организм сохраняет энергию для будущей матери. Поэтому многие женщины теряют вес после кормления грудью.
Существуют два вида жира. Образно их называют хороший и плохой. Хороший жир относят к ненасыщенным жирам, такие жиры необходимы человеческому организму. Они содержатся в нежирном белом мясе, в продуктах, приготовленных на пару, например, рыбе. Плохие жиры - жирное мясо, куриная кожа или молочные продукты.
Потребление этих продуктов приводит к повышению холестерина и проблемам с сердцем.
Поскольку жир содержит высокий уровень калорий, они сохраняются в запасе энергии
. Потребление 1 грамма жира равно 9 калориям.
2. Хранение жира
Жир, необходимый для здоровья, хранится в мышцах, костном мозге и органах нервной системы. Он просто необходим для производства гормонов и повышения иммунитета. Подкожный жир является показателем того, что пора худеть. Жир содержится в продуктах, которые увеличивают мышечную массу .
Женщины должны поддерживать в организме от 13 до 17% жира
, которые обычно хранится в бедрах, груди, бедер и животе. У мужчин жир хранится в животе. Они должны поддерживать в организме долю жира от 3 до 5%
, что значительно меньше, чем у женщин.
Жироподобные вещества липиды это составляющие, принимающие участие в жизненно важных процессах в организме человека. Есть несколько групп, которые выполняют ведущие функции организма, такие как формирование гормонального фона или обмен веществ. В этой статье подробно расскажем, что это такое и какова роль в процессах жизнедеятельности.
Липиды это органические соединение, куда входят жиры и другие жироподобные вещества. Они активно участвуют в процессе строения клеток и являются частью мембран. Влияют на пропускную способность клеточных мембран, а также на ферментную активность. Влияют на создание межклеточных связей и на разнообразные химические процессы в организме. Нерастворимы в воде, но они растворяются в растворителях органического происхождения (например, бензин или хлороформ). Кроме того, есть виды, которые растворяются в жирах.
Это вещество может быть растительного либо животного происхождения. Если речь о растениях, то больше всего их в орехах и семечках. Животного происхождения в основном расположены в подкожной ткани, нервной и мозговой.
Классификация липидов
Липиды присутствуют практически во всех тканях организма и в крови. Существует несколько классификаций ниже приводим наиболее распространённую, основанную на особенностях структуры и состава. По строению они подразделяются на 3 большие группы, которые подразделяются на меньшие.
Первая группа - простые. Они включают в состав кислород, водород и углерод. Делятся на такие виды:
- Жирные спирты. Вещества, включающие от 1 до 3 гидроксильных групп.
- Жирные кислоты. Находятся в разных маслах и жирах.
- Жирные альдегиды. В составе молекулы содержится 12 атомов углерода.
- Триглицериды. Это именно те жиры, которые находятся откладываются в подкожных тканях.
- Основания сфингозиновые. Располагаются в плазме, лёгких, печени и почках, встречаются в тканях нервных.
- Воски. Это эфиры жирных кислот и спиртов высокомолекулярных.
- Предельные углеводороды. Имеют исключительно одинарные связи, при этом атомы углерода в состоянии гибридизации.
Вторая группа - сложные. Они, как и простые, включают в состав кислород, водород и углерод. Но, кроме них также содержат разные дополнительные компоненты. В свою очередь, они подразделяются на 2 подгруппы: полярные и нейтральные.
К полярным относятся:
- Гликолипиды. Они появляются после соединения углеводов с липидами.
- Фосфолипиды. Это сложные эфиры жирных кислот, а также многоатомных спиртов.
- Сфинголипиды. Являются производными аминоспиртов алифатических.
К нейтральным относятся:
- Ацилглицериды. Включают в себя моноглицериды и диглицериды.
- N-ацетилэтаноламиды. Являют собой этаноламиды жирных кислот.
- Церамиды. В них входят жирные кислоты в сочетании с сфингозином.
- Эфиры стеринов. Представляют сложные циклические спирты высокомолекулярные. Они содержат жирные кислоты.
Третья группа - оксилипиды. Вещества появляются в результате оксегенирования полиненасыщенных жирных кислот. В свою очередь, подразделяются на 2 типа:
- Циклооксигеназного пути.
- Липоксигеназного пути.
Значение для мембранных клеток
увеличить
Клеточная мембрана - то, что отделяет клетку от среды вокруг. Кроме защиты, она выполняет довольно большое количество необходимых для нормальной жизнедеятельности функций. Значение липидов в мембране невозможно переоценить.
В клеточной стенке вещество формирует двойной слой. Это помогает клеткам нормально взаимодействовать с окружающей средой. Поэтому не возникает проблем с контролем и регулированием метаболизма. Липиды мембран поддерживают форму клетки.
Часть бактериальной клетки
Неотъемлемая часть строения клетки - липиды бактерий. Как правило, в составе воски либо фосфолипиды. А вот количество вещества непосредственно варьируется в пределах 5-40%. Зависит содержание от типа бактерии, например, в дифтерийной палочке содержится около 5%, а вот в туберкулёзном возбудителе уже более 30%.
Бактериальная клетка отличается тем, что вещества в ней связаны с другими составляющими, например, белками или полисахаридами. В бактериях они имеют гораздо больше разновидностей и выполняют много задач:
- аккумуляция энергии;
- участвуют в метаболических процессах;
- являются составляющей мембран;
- от них зависит устойчивость клетки к кислотам;
- компоненты антигенов.
Какие функции выполняют в организме
Липиды составная часть почти всех тканей человеческого организма. Встречаются разные подвиды, каждый из которых отвечает за какую-то определённую функцию. Далее подробнее остановимся на том, какое значение вещества для жизнедеятельности:
- Энергетическая функция. Имеют свойство распадаться и в процессе появляется много энергии. Она нужна клеткам организма, чтобы поддерживать такие процессы, как поступление воздуха, формирование веществ, рост и дыхание.
- Резервная функция. В организме жиры откладываются про запас, именно из них состоит жировая прослойка кожи. Если наступает голод, то организм задействует эти резервы.
- Функция теплоизоляции. Жировая прослойка плохо проводит тепло, а потому организм гораздо легче поддерживать температуру.
- Структурная функция. Это относится к клеточным мембранам, потому что вещество является их постоянным компонентом.
- Ферментативная функция. Одна из второстепенных функций. Они помогают клетками формировать ферменты и помогают с усвоением некоторых микроэлементов, поступающих извне.
- Транспортная функция. Побочная и заключается в способности некоторых видов липидов переносить вещества.
- Сигнальная функция. Тоже является второстепенной и просто поддерживает некоторые процессы организма.
- Регуляторная функция. Это ещё один механизм, который имеет побочное значение. Сами по себе они почти не участвуют в регулировании разных процессов, но являются компонентом веществ, прямо влияющих на них.
Таким образом, можно с уверенностью утверждать, что функциональное значение липидов для организма переоценить сложно. Поэтому важно, чтобы их уровень всегда был в норме. Многие биологические и биохимические процессы в организме на них завязаны.
Что такое липидный обмен
Обмен липидов - это процессы физиологической или биохимической природы, которые происходят в клетках. Давайте остановимся на них подробнее:
- Обмен триациглицерола.
- Обмен фосфолипидов. Они распределяются неравномерно. Их много в печени и плазме (до 50%). Срок полупревращения 1-200 суток смотря какой вид.
- Обмен холестерола. Он образуется в печени и поступает с едой. Излишки выводятся естественным путём.
- Катаболизм жирных кислот. Происходит в ходе β-окисления, реже задействуются α-или ω-окисления.
- Входят в обменные процессы ЖКТ. А именно расщепление, переваривание и всасывание этих веществ, поступающих с едой. Переваривание начинается в желудке при помощи такого фермента, как липаза. Далее в кишечнике в действие вступает сок поджелудочной и жёлчь. Причиной появления сбоев может послужить нарушение секреции жёлчного пузыря или поджелудочной.
- Липогенез. Проще говоря - синтез жирных кислот. Происходит в печени или жировой ткани.
- Сюда входит транспортировка из кишечника разных жиров.
- Липолиз. Катаболизм, который происходит с участием липазы и провоцирует расщепление жиров.
- Синтез кетоновых тел. Ацетоацетил-КоА даёт начало их формированию.
- Взаимопревращение жирных кислот. Из жирных кислот, находящихся в печени, формируются кислоты, свойственные организму.
Липиды это важное вещество, влияющие почти на все сферы жизнедеятельности. Наиболее распространены в рационе человека триглицериды и холестерин. Триглицериды - отличный источник энергии, именно этот тип формирует жировую прослойку тела. Холестерин же влияет на обменные процессы организма, а также формирование гормонального фона. Важно чтобы содержание всегда находилось в пределах нормы, не превышая и не занижая её. Взрослому человеку необходимо употреблять 70-140 г липидов.
Большую часть липидов организм вырабатывает самостоятельно, только незаменимые жирные кислоты и растворимые витамины поступают с продуктами питания.
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.
Есть три класса липидов: холестерин, фосфолипиды, триглицериды. Наиболее известным среди этих классов считается холестерин. Определение этого показателя, разумеется, имеет максимальное значение, но тем не менее содержание в мембране клетки холестерина, липопротеидов, триглицеридов, надо рассматривать только комплексно.
Нормой является содержание ЛПНП в пределах 4-6,6 ммоль/л. Стоит отметить, что у здоровых людей этот показатель может изменяться с учетом ряда факторов: возраста, сезонности, умственной и физической активности.
Особенности
Человеческий организм самостоятельно производит все главные группы липидов. Мембрана клеток не образует только полиненасыщенные жирные кислоты, которые относятся к незаменимым веществам и растворимые жирами витамины.
Основная часть липидов синтезируются эпителиальными клетками тонкой кишки, печени. Для отдельных липидов характерна связь с конкретными органами, тканями, а остальные есть во всех клетках, тканях. Большую часть липидов содержит нервная и жировая ткань.
Печень содержит от 7 до 14% этого вещества. При заболеваниях этого органа количество липидов возрастает до 45%, преимущественно за счет повышения числа триглицеридов. Плазма содержит липиды, соединенные с белками, именно так они поступают в органы, клетки, ткани.
Биологическое назначение
Липидные классы выполняют ряд важных функций.
- 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
- 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.
Липиды составляют большую и достаточно разнородную по химическому составу группу входящих в состав живых клеток органических веществ, растворимых в малополярных органических растворителях (эфире, бензоле, хлороформе и др.) и нерастворимых в воде. В общем виде они рассматриваются как производные жирных кислот.
Особенность строения липидов - присутствие в их молекулах одновременно полярных (гидрофильных) и неполярных (гидрофобных) структурных фрагментов, что придает липидам сродство как к воде, так и к неводной фазе. Липиды относятся к бифильным веществам, что позволяет им осуществлять свои функции на границе раздела фаз.
10.1. Классификация
Липиды делят на простые (двухкомпонентные), если продуктами их гидролиза являются спирты и карбоновые кислоты, и сложные (многокомпонентные), когда в результате их гидролиза кроме этого образуются и другие вещества, например фосфорная кислота и углеводы. К простым липидам относятся воски, жиры и масла, а также церамиды, к сложным - фосфолипиды, сфинголипиды и гликолипиды (схема 10.1).
Схема 10.1. Общая классификация липидов
10.2. Структурные компоненты липидов
Все группы липидов имеют два обязательных структурных компонента - высшие карбоновые кислоты и спирты.
Высшие жирные кислоты (ВЖК). Многие высшие карбоновые кислоты были впервые выделены из жиров, поэтому они получили название жирных. Биологически важные жирные кислоты могут быть насыщенными (табл. 10.1) и ненасыщенными (табл. 10.2). Их общие структурные признаки:
Являются монокарбоновыми;
Включают четное число атомов углерода в цепи;
Имеют цис-конфигурацию двойных связей (если они присутствуют).
Таблица 10.1. Основные насыщенные жирные кислоты липидов
В природных кислотах число атомов углерода колеблется от 4 до 22, но чаще встречаются кислоты с 16 или 18 атомами углеро- да. Ненасыщенные кислоты содержат одну или несколько двойных связей, имеющих цис-конфигурацию. Ближайшая к карбоксильной группе двойная связь обычно расположена между атомами С-9 и С-10. Если двойных связей несколько, то они отделены друг от друга метиленовой группой СН 2 .
Правилами ИЮПАК для ВЖК допускается использование их тривиальных названий (см. табл. 10.1 и 10.2).
В настоящее время также применяется собственная номенклатура ненасыщенных ВЖК. В ней концевой атом углерода, независимо от длины цепи, обозначается последней буквой греческого алфавита ω (омега). Отсчет положения двойных связей производится не как обычно от карбоксильной группы, а от метильной группы. Так, линоленовая кислота обозначается как 18:3 ω-3 (омега-3).
Сама линолевая кислота и ненасыщенные кислоты с иным числом атомов углерода, но с расположением двойных связей также у третьего атома углерода, считая от метильной группы, составляют семейство омега-3 ВЖК. Другие типы кислот образуют аналогичные семейства линолевой (омега-6) и олеиновой (омега-9) кислот. Для нормальной жизнедеятельности человека большое значение имеет правильный баланс липидов трех типов кислот: омега-3 (льняное масло, рыбий жир), омега-6 (подсолнечное, кукурузное масла) и омега-9 (оливковое масло) в рационе питания.
Из насыщенных кислот в липидах человеческого организма наиболее важны пальмитиновая С 16 и стеариновая С 18 (см. табл. 10.1), а из ненасыщенных - олеиновая С18:1 , линолевая С18:2 , линоленовая и арахидоновая С 20:4 (см. табл. 10.2).
Следует подчеркнуть роль полиненасыщенных линолевой и линоленовой кислот как соединений, незаменимых для человека («витамин F»). В организме они не синтезируются и должны поступать с пищей в количестве около 5 г в день. В природе эти кислоты содержатся в основном в растительных маслах. Они способствуют
Таблица 10.2. Основные ненасыщенные жирные кислоты липидов
* Включена для сравнения. ** Для цис-изомеров.
нормализации липидного профиля плазмы крови. Линетол, представляющий собой смесь этиловых эфиров высших жирных ненасыщенных кислот, используется в качестве гиполипидемического лекарственного средства растительного происхождения. Спирты. В состав липидов могут входить:
Высшие одноатомные спирты;
Многоатомные спирты;
Аминоспирты.
В природных липидах наиболее часто встречаются насыщенные и реже ненасыщенные длинноцепочечные спирты (С 16 и более) главным образом с четным числом атомов углерода. В качестве примера высших спиртов приведены цетиловый СH 3 (СН 2 ) 15 ОН и мелиссиловый СН 3 (СН 2) 29 ОН спирты, входящие в состав восков.
Многоатомные спирты в большинстве природных липидов представлены трехатомным спиртом глицерином. Встречаются другие многоатомные спирты, например двухатомные спирты этиленгликоль и пропандиол-1,2, а также миоинозит (см. 7.2.2).
Наиболее важными аминоспиртами, входящими в состав природных липидов, являются 2-аминоэтанол (коламин), холин, относя- щийся также к α-аминокислотам серин и сфингозин.
Сфингозин - ненасыщенный длинноцепочечный двухатомный аминоспирт. Двойная связь в сфингозине имеет транс -конфигура- цию, а асимметрические атомы С-2 и С-3 - D-конфигурацию.
Спирты в липидах ацилированы высшими карбоновыми кислотами по соответствующим гидроксильным группам или аминогруппам. У глицерина и сфингозина один из спиртовых гидроксилов может быть этерифицирован замещенной фосфорной кислотой.
10.3. Простые липиды
10.3.1. Воски
Воски - сложные эфиры высших жирных кислот и высших одноатомных спиртов.
Воски образуют защитную смазку на коже человека и животных и предохраняют растения от высыхания. Они применяются в фармацевтической и парфюмерной промышленности при изготовлении кремов и мазей. Примером служит цетиловый эфир пальмитиновой кислоты (цетин) - главный компонент спермацета. Спермацет выделяется из жира, содержащегося в полостях черепной коробки кашалотов. Другим примером является мелиссиловый эфир пальмитиновой кислоты - компонент пчелиного воска.
10.3.2. Жиры и масла
Жиры и масла - самая распространенная группа липидов. Большинство из них принадлежит к триацилглицеринам - полным эфирам глицерина и ВЖК, хотя также встречаются и принимают участие в обмене веществ моно- и диацилглицерины.
Жиры и масла (триацилглицерины) - сложные эфиры глицерина и высших жирных кислот.
В организме человека триацилглицерины играют роль структурного компонента клеток или запасного вещества («жировое депо»). Их энергетическая ценность примерно вдвое больше, чем белков
или углеводов. Однако повышенный уровень триацилглицеринов в крови является одним из дополнительных факторов риска развития ишемической болезни сердца.
Твердые триацилглицерины называют жирами, жидкие - маслами. Простые триацилглицерины содержат остатки одинаковых кислот, смешанные - различных.
В составе триацилглицеринов животного происхождения обычно преобладают остатки насыщенных кислот. Такие триацилглицерины, как правило, твердые вещества. Напротив, растительные масла содержат в основном остатки ненасыщенных кислот и имеют жидкую консистенцию.
Ниже приведены примеры нейтральных триацилглицеринов и указаны их систематические и (в скобках) обычно употребляемые тривиальные названия, основанные на названиях входящих в их состав жирных кислот.
10.3.3. Церамиды
Церамиды - это N-ацилированные производные спирта сфингозина.
Церамиды в незначительных количествах присутствуют в тканях растений и животных. Гораздо чаще они входят в состав сложных липидов - сфингомиелинов, цереброзидов, ганглиозидов и др.
(см. 10.4).
10.4. Сложные липиды
Некоторые сложные липиды трудно классифицировать однозначно, так как они содержат группировки, позволяющие отнести их одновременно к различным группам. Согласно общей классификации липидов (см. схему 10.1) сложные липиды обычно делят на три большие группы: фосфолипиды, сфинголипиды и гликолипиды.
10.4.1. Фосфолипиды
В группу фосфолипидов входят вещества, отщепляющие при гидролизе фосфорную кислоту, например глицерофосфолипиды и некоторые сфинголипиды (схема 10.2). В целом фосфолипидам свойственно достаточно высокое содержание ненасыщенных кислот.
Схема 10.2. Классификация фосфолипидов
Глицерофосфолипиды. Эти соединения являются главными липидными компонентами клеточных мембран.
По химическому строению глицерофосфолипиды представляют собой производные l -глицеро-З-фосфата.
l-Глицеро-З-фосфат содержит асимметрический атом углерода и, следовательно, может существовать в виде двух стереоизомеров.
Природные глицерофосфолипиды имеют одинаковую конфигурацию, являясь производными l-глицеро-З-фосфата, образующегося в процессе метаболизма из фосфата дигидроксиацетона.
Фосфатиды. Среди глицерофосфолипидов наиболее распространены фосфатиды - сложноэфирные производные l-фосфатидовых кислот.
Фосфатидовые кислоты - это производные l -глицеро-З-фосфата, этерифицированные жирными кислотами по спиртовым гидроксильным группам.
Как правило, в природных фосфатидах в положении 1 глицериновой цепи находится остаток насыщенной, в положении 2 - ненасыщенной кислоты, а один из гидроксилов фосфорной кислоты этерифицирован многоатомным спиртом или аминоспиртом (X - остаток этого спирта). В организме (рН ~7,4) оставшийся свободным гидроксил фосфорной кислоты и другие ионогенные группировки в фосфатидах ионизированы.
Примерами фосфатидов могут служить соединения, в составе которых фосфатидовые кислоты этерифицированы по фосфатному гидроксилу соответствующими спиртами:
Фосфатидилсерины, этерифицирующий агент - серин;
Фосфатидилэтаноламины, этерифицирующий агент - 2-ами- ноэтанол (в биохимической литературе часто, но не вполне правильно называемый этаноламином);
Фосфатидилхолины, этерифицирующий агент - холин.
Эти этерифицирующие агенты взаимосвязаны между собой, поскольку фрагменты этаноламина и холина могут образовываться в ходе метаболизма из фрагмента серина путем декарбоксилирования и последующего метилирования при помощи S-аденозилметионина (SAM) (см. 9.2.1).
Ряд фосфатидов вместо аминосодержащего этерифицирующего агента содержит остатки многоатомных спиртов - глицерина, миоинозита и др. Приведенные ниже в качестве примера фосфатидилглицерины и фосфатидилинозиты относятся к кислым глицерофосфолипидам, поскольку в их структурах отсутствуют фрагменты аминоспиртов, придающие фосфатидилэтаноламинам и родственным соединениям нейтральный характер.
Плазмалогены. Менее распространены по сравнению со сложноэфирными глицерофосфолипидами липиды с простой эфирной связью, в частности плазмалогены. Они содержат остаток ненасыщенного
* Для удобства способ написания конфигурационной формулы остатка миоинозита в фосфатидилинозитах изменен по сравнению с приведенным выше (см. 7.2.2).
спирта, связанный простой эфирной связью с атомом С-1 глицеро- 3-фосфата, как, например, плазмалогены с фрагментом этаноламина - L-фосфатидальэтаноламины. Плазмалогены составляют до 10% всех липидов ЦНС.
10.4.2. Сфинголипиды
Сфинголипиды представляют собой структурные аналоги глицерофосфолипидов, в которых вместо глицерина используется сфинго- зин. Другим примером сфинголипидов служат рассмотренные выше церамиды (см. 10.3.3).
Важную группу сфинголипидов составляют сфингомиелины, впервые обнаруженные в нервной ткани. В сфингомиелинах гидроксильная группа у С-1 церамида этерифицирована, как правило, фосфатом холина (реже фосфатом коламина), поэтому их можно отнести и к фосфолипидам.
10.4.3. Гликолипиды
Как можно судить по названию, соединения этой группы включают углеводные остатки (чаще D-галактозы, реже D-глюкозы) и не содержат остатка фосфорной кислоты. Типичные представители гликолипидов - цереброзиды и ганглиозиды - представляют собой сфингозинсодержащие липиды (поэтому их можно считать и сфинголипидами).
В цереброзидах остаток церамида связан с D-галактозой или D-глю- козой β-гликозидной связью. Цереброзиды (галактоцереброзиды, глюкоцереброзиды) входят в состав оболочек нервных клеток.
Ганглиозиды - богатые углеводами сложные липиды - впервые были выделены из серого вещества головного мозга. В структурном отношении ганглиозиды сходны с цереброзидами, отличаясь тем, что вместо моносахарида они содержат сложный олигосахарид, включающий по крайней мере один остаток V -ацетилнейраминовой кислоты (см. Приложение 11-2).
10.5. Свойства липидов
Особенностью сложных липидов является их бифильность, обусловленная неполярными гидрофобными и высокополярными ионизированными гидрофильными группировками. В фосфатидилхолинах, например, углеводородные радикалы жирных кислот образуют два неполярных «хвоста», а карбоксильная, фосфатная и холиновая группы - полярную часть.
На границе раздела фаз такие соединения действуют, как превосходные эмульгаторы. В составе клеточных мембран липид- ные компоненты обеспечивают высокое электрическое сопротивление мембраны, ее непроницаемость для ионов и полярных молекул и проницаемость для неполярных веществ. В частности, большинство анестезирующих препаратов хорошо растворяются в липидах, что позволяет им проникать через мембраны нервных клеток.
Жирные кислоты - слабые электролиты ( p K a ~4,8). Они в малой степени диссоциированы в водных растворах. При pH < p K a преобладает неионизированная форма, при pH > p K a , т. е. в физиологических условиях, преобладает ионизированная форма RCOO - . Растворимые соли высших жирных кислот называются мылами. Натриевые соли высших жирных кислот твердые, калиевые - жидкие. Как соли слабых кислот и сильных оснований мыла частично гидролизуются в воде, их растворы имеют щелочную реакцию.
Природные ненасыщенные жирные кислоты, имеющие цис -конфигурацию двойной связи, обладают большим запасом внутренней энергии и, следовательно, по сравнению с транс -изомерами термодинамически менее стабильны. Их цис-транс -изомеризация легко проходит при нагревании, особенно в присутствии инициаторов радикальных реакций. В лабораторных условиях это превращение можно осуществить действием оксидов азота, образующихся при разложении азотной кислоты при нагревании.
Высшие жирные кислоты проявляют общие химические свойства карбоновых кислот. В частности, они легко образуют соответствующие функциональные производные. Жирные кислоты с двойными связями проявляют свойства ненасыщенных соединений - присоединяют по двойной связи водород, галогеноводороды и другие реагенты.
10.5.1. Гидролиз
С помощью реакции гидролиза устанавливают строение липидов, а также получают ценные продукты (мыла). Гидролиз - первая стадия утилизации и метаболизма пищевых жиров в организме.
Гидролиз триацилглицеринов осуществляют либо воздействием перегретого пара (в промышленности), либо нагреванием с водой в присутствии минеральных кислот или щелочей (омыление). В организме гидролиз липидов проходит под действием ферментов липаз. Некоторые примеры реакций гидролиза приведены ниже.
В плазмалогенах, как и в обычных виниловых эфирах, простая эфирная связь расщепляется в кислой, но не в щелочной среде.
10.5.2. Реакции присоединения
Липиды, содержащие в структуре остатки ненасыщенных кислот, присоединяют по двойным связям водород, галогены, галогеноводороды, воду в кислой среде. Иодное число - это мера ненасыщенности триацилглицеринов. Оно соответствует числу граммов иода, которое может присоединиться к 100 г вещества. Состав природных жиров и масел и их иодные числа варьируют в достаточно широких пределах. В качестве примера приводим взаимодействие 1-олеоил- дистеароилглицерина с иодом (иодное число этого триацилглицерина равно 30).
Каталитическое гидрирование (гидрогенизация) ненасыщенных растительных масел - важный промышленный процесс. В этом случае водород насыщает двойные связи и жидкие масла превращаются в твердые жиры.
10.5.3. Реакции окисления
Окислительные процессы с участием липидов и их структурных компонентов достаточно разнообразны. В частности, окисление кис- лородом воздуха ненасыщенных триацилглицеринов при хранении (автоокисление, см. 3.2.1), сопровождаемое гидролизом, является частью процесса, известного как прогоркание масла.
Первичными продуктами взаимодействия липидов с молекулярным кислородом являются гидропероксиды, образующиеся в резуль- тате цепного свободнорадикального процесса (см. 3.2.1).
Пероксидное окисление липидов - один из наиболее важных окислительных процессов в организме. Он является основной причиной повреждения клеточных мембран (например, при лучевой болезни).
Структурные фрагменты ненасыщенных высших жирных кислот в фосфолипидах служат мишенью для атаки активными формами кис- лорода (АФК, см. Приложение 03-1).
При атаке, в частности, гидроксильным радикалом HO", наиболее активным из АФК, молекулы липида LH происходит гомолитический разрыв связи С-Н в аллильном положении, как показано на примере модели пероксидного окисления липидов (схема 10.3). Образующийся радикал аллильного типа L" мгновенно реагирует с находящимся в среде окисления молекулярным кислородом с образованием липидпероксильного радикала LOO". С этого момента начинается цепной каскад реакций пероксидации липидов, поскольку происходит постоянное образование аллильных липидных радикалов L", возобнов- ляющих этот процесс.
Липидные пероксиды LOOH - неустойчивые соединения и могут спонтанно или при участии ионов металлов переменной валентности (см. 3.2.1) разлагаться с образованием липидоксильных радикалов LO", способных инициировать дальнейшее окисление липидного субстрата. Такой лавинообразный процесс пероксидного окисления липидов представляет собой опасность разрушения мембранных структур клеток.
Промежуточно образующийся радикал аллильного типа имеет мезомерное строение и может далее подвергаться превращениям по двум направлениям (см. схему 10.3, пути а и б), приводящим к промежуточным гидропероксидам. Гидропероксиды нестабильны и уже при обычной температуре распадаются с образованием альдегидов, которые далее окисляются в кислоты - конечные продукты реакции. В результате получаются в общем случае две монокарбоновые и две дикарбоновые кислоты с более короткими углеродными цепями.
Ненасыщенные кислоты и липиды с остатками ненасыщенных кислот в мягких условиях окисляются водным раствором перманга- ната калия, образуя гликоли, а в более жестких (с разрывом углеродуглеродных связей) - соответствующие кислоты.
Loading...