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.
Жир всегда расценивали как вредный для организма компонент продуктов питания и некоторые диетологи придерживаются мнения, что лучше ограничить прием жиров. Но так ли вредны для нас жиры?
В действительности же жиры выполняют несколько очень важных для нашего организма функций, и в первую очередь жир-важный поставщик энергии для нас. Можно выделить тот факт, что 1г жира поставляет калорий больше, чем белки и углеводы в двойном количестве. Организм не сжигает сразу все жиры, а откладывает часть в депо как резерв, чтобы использовать его в дальнейшем по мере необходимости. Мы приведен Вам информацию о жирах, которая поможет Вам взглянуть на жиры по-новому.
Почему жир необходим нашему организму?
Жиры поставляют важные для жизнедеятельности нашего организма жирные кислоты, которые участвуют в обмене веществ и являются поставщиками энергии. Кроме того, жиры входят в состав клеточных оболочек, например, нервные клетки имеют оболочки, которые на 60% состоят из жиров. Таким образом, можно выделить несколько важных функций жиров:
Жиры-это поставщики энергетического материала-примерно 30% энергии приходится на жиры,
Формируя подкожно-жировую клетчатку, защищают органы и ткани от механического повреждения, а также препятствуют потере тепла,
Являются носителями для витаминов А, D, Е, К, а также для минеральных веществ, поскольку без жиров их всасывание в организме невозможно,
Входят в состав клеточных оболочек (преимущественно холестерин). Без них клетка теряет свою функцию и разрушается,
Жиры вырабатывают женские половые гормоны, что особенно важно в постменопаузе, когда функция яичников практически угасла. Также они играют важную роль и в репродуктивный период, поскольку поддерживают гормональный фон на должном уровне. Если уровень жировой ткани в организме ниже 10-15%, тогда возникает гормональный дисбаланс вплоть до прекращения менструального цикла,
Омега-6 ненасыщенная кислота (она же арахидоновая кислота) участвует в активации свертывающей и противосвертывающей систем крови.
Почти 35% ежедневного рациона должен состоять из жиров. При этом значимую роль играет вид жиров.
Какие жиры полезны, а какие нет?
В зависимости от химического строения жиры разделяют на насыщенные и ненасыщенные жирные кислоты. Насыщенные жирные кислоты содержат большое количество ионов водорода и входят в состав продуктов питания животного происхождения. Это именно те жиры, которые откладываются на животе, бедрах, ягодицах. Это своеобразный энергетический запас организма. Насыщенные жиры препятствуют росту мышечной массы, поскольку снижают действие инсулина. Но в то же время они являются основой для выработки тестостерона. При исключении их из продуктов питания снижается и уровень этого важного для мужчин гормона. То же самое можно получить и при чрезмерном их потреблении. Поэтому они тоже важны для организма, но в меру.
Ненасыщенные жирные кислоты (Омега-3 и Омега-6) содержат мало ионов водорода и содержатся преимущественно в продуктах животного происхождения, например, в оливковом или растительном масле, рыбьем жире. Эти жиры не откладываются в организме, а полностью сжигаются. Они являются полезным для организма компонентом питания, сырьем для выработки гормонов.
Еще существуют так называемые транс-жиры, или искусственные жиры. Они набиты ионами водорода и содержатся в конфетах и печенье, а также в продуктах быстрого питания (фаст-фуде). Их используют преимущественно для хранения продуктов питания и они повышают риск развития онкологических заболеваний и заболеваний со стороны сердечно-сосудистой системы.
Омега-3 и Омега-6 ненасыщенные жирные кислоты.
Из всех видов жиров именно эти жирные кислоты являются наиболее ценными для нашего организма. Они находятся в подсолнечном и кукурузном маслах, а рапсовое масло содержит их в идеальном соотношении.
Полезные для организма Омега-3 жирные кислоты находятся также в льняном, ореховом и соевом масле. Лосось, скумбрия и сельдь также содержат их в достаточном количестве.
Омега-3 и Омега-6 жирные кислоты:
Снижают риск развития атеросклероза, препятствуя таким образом развитию сердечно-сосудистых заболеваний
Снижают уровень холестерина,
Укрепляют стенки сосудов,
Снижают вязкость крови, таким образом предотвращают развитие тромбов,
Улучшают кровоснабжение органов и тканей, восстановлению нервных клеток.
В идеале необходимо смешивать насыщенные и ненасыщенные жиры, например, мясные блюда и салаты заправлять рапсовым маслом.
Что лучше-маргарин или масло?
В противоположность маслу, маргарин содержит больше ненасыщенных жирных кислот. Но согласно новым учениям это не значит, что масло является более вредным. В счете калорий оба продукта практически равны. Но в маргарине содержатся вредные транс-жиры, которые способствуют росту ряда заболеваний.
Если Вы поклонник маргарина, тогда лучше выбирайте высококачественные виды с низким содержанием твердых жиров.
Приводят ли жиры к ожирению?
Несмотря на то, что жиры содержат больше калорий, не доказана связь между потреблением жиров и повышенным весом.
К ожирению приводит избыток калорий: кто употребляет больше калорий, чем их сжигает, прибавляет в весе. Пища, содержащая жиры в достаточном количестве, приводит к насыщению на длительный период и позволяет нам меньше питаться.
Кто напротив, пробует на жирах экономить, ест часто больше углеводов. Зернове продукты, такие, как белый хлеб и макаронные изделия повышают уровень сахара в крови, а вместе с ним и инсулина, что приводит к росту жировой ткани. К тому же насыщение организма происходит быстро, но не длительно, в результате чего приводит к более частому потреблению пищи.
Являются органическими соединениями, нерастворимыми в воде. В их состав входят молекулы жирных кислот, соединённых в цепь из водородных и углеродных атомов. Если атомы углерода соединены между собой стойкой связью, то такие жирные кислоты имеют название «насыщенные». Соответственно, если атомы углерода непрочно связаны, то жирные кислоты являются ненасыщенными. Для человеческого организма наиболее важны арахидоновая, линолевая, и олеиновая жирные кислоты.
Разделение по химической формуле на насыщенные и ненасыщенные кислоты было разработано достаточно давно. Ненасыщенные, в свою очередь, подразделяются на полиненасыщенные и мононенасыщенные. На сегодняшний день известно, что насыщенные кислоты в нашей пище можно встретить в паштетах, мясе, молоке, яйцах. А ненасыщенные находятся в оливковом, арахисовом, подсолнечном масле; рыбьем, гусином и утином жире.
Термином «липиды» обозначают весь спектр жироподобных веществ, экстрагируемых растворителями жиров (хлороформ, эфир, бензин).
К липидам относят сложные эфиры триацилглицеролы. Это вещества, в которых глицерол связывается с тремя остатками жирных кислот. К липидам относятся масла и жиры. Масла содержат большое количество ненасыщенных кислот, и имеют жидкую консистенцию (за исключением маргаринов). Жиры, напротив, обладают твёрдой структурой и содержат большое количество насыщенных кислот.
В зависимости от своего происхождения липиды делятся на две главных категории:
- Растительные жиры (оливковое масло, ореховое масло, маргарин и т.д.).
- Животные жиры (содержатся в рыбе, мясе, сыре, масле, сливках и т.д.).
Когда жиры соединяются с «плохими» углеводами, то метаболизм нарушается, и в результате этого большая их часть откладывается в организме жировыми прослойками.
Как правило, в нашем рационе избыток жиров - жареная жирная пища, в частности - фаст-фуд, становится все более популярной и привычной. В тоже время пища вполне может быть вкусной, даже если отказаться от подсолнечного и сливочного масел при её приготовлении.
Некоторые из липидов напрямую влияют на повышение в крови уровня холестерина. Холестерин можно условно разделить на «хороший» и «плохой». Цель здорового питания - доминирование «хорошего» холестерина над «плохим». Общий уровень в крови этого вещества должен соответствовать норме. Если же холестерина слишком много, то он откладывается на стенках наших кровеносных сосудов и нарушает кровообращение, из-за чего нарушается трофика органов и тканей. А недостаточность кровяного питания, в свою очередь, приводит к серьезному нарушению функционирования органов. Главная опасность - это возможность отрывания тромба от стенки и разнесения его потоком крови по организму. Его тромб закупорит сосуды сердца, человека ждёт мгновенный летальный исход. Все происходит настолько мгновенно, что шансов помочь и спасти человека просто невозможно.
Далеко не все жиры повышают количество «плохого» холестерина в крови, некоторые из них, наоборот, понижают его уровень.
- Жиры, которые повышают уровень холестерина, содержатся в сливочном масле, сале, мясе, сыре, копчёных и молочных продуктах, в пальмовом масле. Это насыщенные жиры.
- Жиры, которые почти не способствуют образованию холестерина, содержатся в яйцах, устрицах, в птичьем мясе (без кожи).
- Жиры, которые способствуют понижению холестерина, являются растительными маслами: оливковым, рапсовым, кукурузным, подсолнечным.
Насыщенные
Частое употребление насыщенных жиров приносит серьёзный вред здоровью. Колбасы, сало, масло и сыр не должны составлять основу рациона. Кстати, насыщенные жирные кислоты содержатся и в пальмовом и кокосовом масле. Покупая в магазине продукты, обращайте внимание на состав входящих в них ингредиентов. Пальмовое масло - частый «гость» в нашем рационе, хотя не всегда мы об этом знаем. Впрочем, некоторые хозяйки применят его для выпечки, вместо маргарина. В мясе содержится стеариновая кислота, которая в большом количестве организму противопоказана. Количество в суточном рационе жиров не должно превышать 50 грамм. Оптимальный баланс питания должен состоять из 50% мононенасыщенных жирных кислот, 25% полиненасыщенных и 25% насыщенных.Большая часть людей употребляют в ущерб ненасыщенным чересчур много насыщенных жиров. Из них около 70% «невидимых» (колбасные изделия, наборы для аперитива, сыры, чипсы, и, конечно же, мясо), а 30% «видимых» (это всё, что может использоваться для жарки блюд и для намазывания на хлеб).
Те жиры, которые организм не использовал, остаются про запас в организме и при соединении с сахарами становятся основной причиной возникновения избыточного веса. И только лишь физические нагрузки и сбалансированный рацион могут исправить данную ситуацию. Поэтому крайне важно отрегулировать употребление жирных кислот в соответствии с их расходами.
Мононенасыщенные
Эта разновидность жиров содержится в растительных маслах, и основным её компонентом является олеиновая мононенасыщенная кислота. Мононенасыщенные жиры нейтральны по отношению к организму, и не оказывают влияния ни на склонность к тромбозу, ни на уровень холестерина в крови.Оливковое масло замечательно подходит для готовки, так как выдерживает достаточно высокие температуры (фактически до 210°С), и при этом сохраняет значительную часть своих ценных свойств. Желательно покупать нерафинированное масло первого холодного отжима, и чем более тёмного цвета оно будет, тем лучше. Хранить его надо в тёмном и холодном месте.
Для получения одного литра масла нужно 5кг чёрных оливок. Методика холодного отжима сохраняет в масле большую часть всех витаминов и минеральных солей: медь, фосфор, магний, кальций, калий, медь, железо. Интересный факт: баланс липидов в оливковом масле практически такой же, как и в грудном молоке.
Из всех масел оливковое усваивается лучше всех, к тому же оно замечательно помогает при запорах и печёночной недостаточности. Ещё одно его полезное свойство заключается в том, что оно может нейтрализовать интоксикацию организма после приёма алкоголя. Недавние исследования показали, что оливковое масло повышает уровень усвояемости кальция. А это значит, что оно незаменимо в рационе детей, в том возрасте, когда у них формируется и развивается костный аппарат.
Олеиновая кислота содержится: в оливковом масле (77%), в рапсовом (55%), в арахисовом (55%), в масле из виноградных косточек (41%), в соевом (30%), в подсолнечном (25%), в масле из ростков пшеницы (25%), в масле из грецких орехов (20%).
Полиненасыщенные
Они состоят из двух групп, в которых действующим веществом является так называемая основная жирная кислота. Так как организм самостоятельно не может её производить, то эта кислота должна поступать с едой.
Главные источники: ростки злаковых (до 50% содержания жирных кислот), кукуруза, овсяные хлопья, неочищенный рис, а также масла.
Линолевая кислота (Омега-6) содержится: в подсолнечном масле (57%), соевом (55%), в масле из виноградных косточек (54%), масле из грецких орехов (54%), масле из ростков пшеницы (53%), в тыквенном (45%), кунжутном (41%), арахисовом (20%), рапсовом (20%), оливковом (7%).
Линоленовая кислота (Омега-3): в льняном (55%), в масле из грецких орехов (13%), рапсовом (8%), в масле из ростков пшеницы (6%), соевом (6%), кунжутном (1%), оливковом (0,8%). Также Омега-3 содержится в рыбе.
Льняное масло весьма богато омега-6 и омега-3 ненасыщенными жирными кислотами, которые необходимы для построения клеток. Оно смягчает кожу, помогает организму бороться с аллергиями, защищает мозговые и нервные структуры, стимулирует выработку гормонов. Его нельзя подвергать нагреванию, нельзя готовить на нём. Льняное масло добавляют исключительно в уже готовое остывшее блюдо: супы, каши, салаты, овощи.
Рыба и рыбий жир является ценнейшим источником омега-3 жирных кислот. Именно эти кислоты больше всего нужны нашему организму. Они весьма полезны для мозговой деятельности. Однако нынешняя экология такова, что ребёнку желательно давать морскую рыбу, а не чистый рыбий жир. Его изготавливают из печени трески, а печень имеет свойство накапливать в повышенных дозах разные токсины. К тому же при поедании печени трески высока вероятность передозировки витаминов A и D. Для людей, употребляющих вегетарианскую пищу, хорошей заменой рыбьему жиру станет льняное масло.
Пищевые добавки, являющиеся ценными источниками полиненасыщенных жирных кислот:
- Цветочная пыльца.
- Пророщенная пшеница.
- Пивные дрожжи.
- Масла ослинника и огуречника (их можно найти в аптеках в виде капсул).
- Лецитины сои.
В дополнение о некоторых маслах
В таблице представлены данные о критических температурах некоторых масел (в градусах Цельсия), при которых они разлагаются и выделают канцерогенные ядовитые вещества, которые в первую очередь поражают печень.Масла, чувствительные к свету и нагреванию
- Масло из грецких орехов.
- Тыквенное.
- Льняное.
| Масла | Мг на 100г масла |
| Из ростков пшеницы | 300 |
| Из грецких орехов | 170 |
| Соевое | 94 |
| Кукурузное | 28 |
| Оливковое | 15 |
Кокосовое масло лучше не принимать в пищу. В нём содержится слишком много жирных кислот. Тем не менее, многие люди, особенно живущие в местах добывания кокосового масла, считают его буквально панацеей от всех болезней. Это один из старейших видов масел, добываемых людьми. Добывается оно из спрессованных высушенных кокосовых плодов. С другой стороны, плюс кокосового масла состоит в том, что содержащиеся в нём насыщенные жиры имеют совершенно другую структуру, чем насыщенные жиры, употребляемые для приготовления фаст-фуда. Именно поэтому до сих пор спорят о том, вредно это масло или нет.
Сливочное масло является, с одной стороны, отличным источников витаминов A и D, а с другой - холестерола. Но маленьким детям небольшое количество сливочного масла будет полезно, потому что когда организм активно растёт, ему требуются насыщенные жиры для гармоничного и полного развития мозга.
Что следует обязательно знать про сливочное масло: оно совершенно не терпит нагревания выше 120°. Это значит, что жарить на нём продукты нельзя. При контакте с горячей поверхностью сковороды масло начинает моментально выделять канцерогенные вещества, которые поражают кишечник и желудок.
Маргарин является промежуточным продуктом между растительным и сливочным маслом. Его создали как замену сливочного масла. Состав маргаринов может быть разным у разных производителей. Некоторые из них обогащены маслом из ростков пшеницы, а другие содержат только насыщенные жирные кислоты или же подвергнуты гидрогенизации.
Если провести минимум обработок, то есть не гидрогенизировать маргарин, то в нём сохраняются некоторые витамины. Но необходимо помнить, что твёрдость маргарина зависит от количества пальмового и кокосового масел, добавленных в него. Поэтому тем, у кого есть склонность к сердечнососудистым заболеваниям, не рекомендуется употреблять маргарин.
Парафиновое масло является производным нефти, и его следует избегать. При пищевом применении парафинового масла ухудшается усвоение жирорастворимых витаминов. Более того, при выведении масла из кишечника, оно связывается с уже растворёнными витаминами и выходит наружу вместе с ними.
Функции жиров
Липиды в нашем организме выполняют энергетическую и пластическую функции. Ненасыщенные жирные кислоты незаменимы, поскольку не все из них синтезируются в организме. Они являются предшественниками простагландинов. Простагландины - это гормоны, которые поддерживают жидкое состояние клеточных липидов, а также не позволяют развиться атеросклеротическим бляшкам, не дают холестерину и остальным липидам прилипать к стенкам сосудов.Фосфолипиды являются фундаментальными структурами большинства клеточных мембран. Они входят в состав белого и серого вещества нервной ткани.
Жиры по своей природе являются великолепным растворителем. Те вещества, которые не растворяются в воде, хорошо растворяются в жирах. Большая часть жиров скапливается в клетках жировой ткани, которые являются жировым депо. Депо может составлять до 30% веса тела. Функция жировой ткани состоит в фиксации сосудисто-нервных пучков и внутренних органов. Жир является теплоизолятором, который сохраняет тепло, в частности, в детском возрасте. Липидный обмен тесно взаимосвязан с белковым и углеводным обменом. При избыточном поступлении углеводов в организм, они могут превратиться в жиры. В неблагоприятных для организма условиях, при голодании жиры переходят обратно в углеводы.
Энергетическая функция состоит в том, что липиды из всех питательных веществ отдают организму наибольшее количество энергии. Доказано, что при окислении 1 грамма жира выделяется 9,3 килокалории тепла, что в два раза больше, чем при окислении 1 грамма белков или углеводов. При окислении 1 г белков и углеводов выделяется 4,1 ккал тепла.
Жиры пищи
Среди них преобладают триацилглицерины. Жиры бывают растительные и животные, причем растительные более полноценны, поскольку содержат намного больше ненасыщенных кислот. Вместе с едой внутрь поступает и небольшое количество свободных жирных кислот. В норме, до 40% всех потребляемых нашим организмом калорий приходится на липиды.Всасывание и переваривание жиров
Переваривание жиров является процессом ферментативного гидролиза, который осуществляется в тонком кишечнике и двенадцатиперстной кишке под влиянием ферментных веществ, находящихся в соках поджелудочной и кишечных желёз.Чтобы жиры переварились, организм должен выработать желчь. В ней содержатся детергенты (или желчные кислоты), которые эмульгируют липиды, чтобы ферменты их лучше расщепили. Продукты, которые образуются в результате пищеварительного гидролиза - жирные, желчные кислоты и глицерин - всасываются из полости кишечника в клетки слизистой. В этих клетках жир вновь ресинтезируется и образует особые частицы под названием «хиломикроны», которые направляются в лимфу и лимфатические сосуды, а затем через лимфу попадают в кровь. При этом только небольшая часть образовавшихся в процессе гидролиза жирных кислот, которые имеют относительно короткую углеродную цепочку (в частности, это продукты гидролиза жиров молочных продуктов) всасываются и поступают в кровь воротной вены, а затем - в печень.
Роль печени в липидном обмене
Печень ответственна за процессы мобилизации, переработки и биосинтеза липидов. Жирные кислоты с короткой цепью в соединении с желчными кислотами поступают из пищеварительного тракта по воротной вене с током крови в печень. Эти жирные кислоты не участвуют в процессах синтеза липидов и окисляются при содействии ферментных систем печени. У взрослых людей они, в целом, не играют важной роли в метаболизме. Исключение составляют только дети, в их пищевом рационе больше всего жиров молока.Другие липиды поступают через печёночную артерию в составе липопротеидов или хиломикронов. В печени они окисляются, как и в других тканях. Большая часть из липидов, кроме нескольких ненасыщенных, заново синтезируются в организме. Те же из них, которые не синтезируются, обязательно должны поступать вовнутрь вместе с пищевыми продуктами. Суммарный процесс биосинтеза жирных кислот имеет название «липогенез», и именно печень интенсивнее всего участвует в этом процессе.
В печени осуществляются ферментативные процессы трансформации фосфолипидов и холестерина. Синтез фосфолипидов обеспечивает в печени обновление структурных единиц её клеточных мембран.
Липиды крови
Липиды крови называются липопротеидами. Они связаны с разными белковыми фракциями крови. Собственные их фракции при центрифугировании разделяются по их относительной плотности.Первая фракция называется «хиломикроны»; они состоят из тонкой белковой оболочки и жиров. Вторая фракция - это липопротеиды с очень низкой плотностью. Они содержат большое количество фосфолипидов. Третья фракция - это липопротеиды, содержащие множество холестерина. Четвертая фракция - это липопротеиды с высокой плотностью, они содержат больше всего фосфолипидов. Пятая фракция — липопротеиды с высокой плотностью и малым содержанием.
Функция липопротеидов в крови заключается в переносе липидов. Хиломикроны синтезируются в слизистых клетках кишечника и разносят жир, который ресинтезировался из продуктов жирового гидролиза. Жиры хиломикронов поступают, в частности, в жировую ткань и печень. Клетки всех тканей организма могут употреблять жирные кислоты хиломикронов, если те имеют необходимые ферменты.
Липопротеиды с очень низкой плотностью переносят исключительно жиры, которые синтезируются в печени. Эти липиды потребляются, как правило, жировой тканью, хотя могут использоваться и другими клетками. Жирные кислоты липопротеидов, обладающих высокой плотностью, являются продуктами ферментного расщепления жира, содержащегося в жировой ткани. Это фракция обладает своеобразной мобильностью. К примеру, при голодовке до 70% всех энергетических затрат организма покрываются за счет жирных кислот именно этой фракции. Фосфолипиды и холестерин фракций липопротеидов с высокой и низкой плотностью, являются источником обмена с соответствующими им компонентами клеточных мембран, с которыми данные липопротеиды могут вступать во взаимодействие.
Трансформация липидов в тканях
В тканях липиды расщепляются под влиянием различных липаз, а образовавшиеся жирные кислоты присоединяются к другим образованиям: фосфолипидам, эфирам холестерина и т. д.; или же они окисляются до конечных продуктов. Процессы окисления совершаются несколькими путями. Одна часть жирных кислот при окислительных процессах в печени, вырабатывает ацетон. При тяжелой форме сахарного диабета, при липоидном нефрозе и некоторых других заболеваниях, в крови резко увеличивается количество ацетоновых тел.
Регуляция обмена жиров
Регуляция липидного обмена осуществляется достаточно сложным нервно-гуморальным путём, при этом в ней преобладают механизмы именно гуморальной регуляции. Если функции половых желёз, гипофиза, щитовидной железы снижаются, то процессы биосинтеза жира усиливаются. Что самое печальное - увеличивается не только синтез липидов, но и их отложение в жировой ткани, а это приводит к ожирению.Инсулин является гормоном поджелудочной железы и участвует в регуляции липидного обмена. Поскольку существует перекрёстная возможность трансформации углеводов в жиры, а затем жиров в углеводы, то при дефиците инсулина усиливаются процессы синтеза углеводов, что сопровождается ускорением процессов расщепления липидов, в ходе чего образуются промежуточные продукты обмена, используемые для биосинтеза углеводов.
Фосфолипиды по своей структуре близки к триацилглицеролам, только в состав их молекул входят содержащие фосфор группы. Стероиды являются производными холестерина и имеют другую структуру. К липидам также можно отнести большую группу жирорастворимых веществ, в которую входят витамины A, D, K, E. Липиды нужны не только для создания оболочки нашего тела - они необходимы для гормонов, для мозгового развития, для сосудов и нервов, для сердца. Известно, что липиды составляют 60% мозга.
Нарушение нормальной концентрации липидов в крови
Если в крови наблюдается ненормально повышенный уровень липидов, то такое патологическое состояние называется гиперлипемией. При гипотиреозе, нефрозе, диабете и нарушениях врачи сталкиваются с вторичной формой гиперлипемии. При этих заболеваниях наблюдается высокое содержание холестерина и триглицеридов. Первичная гиперлипемия - это достаточно редко встречающаяся наследственная патология, которая способствует развитию артериосклероза и коронарной болезни.
При гипогликемии, голодании, после инъекций гормона роста, адреналина, в организме резко повышается количество свободных жирных кислот и начинается мобилизация ранее депонированного жира. Это форма заболевания называется мобилизационной гиперлипемией.
При гиперхолестеринемии в сыворотке крови наблюдается высокий уровень холестерина и умеренный - жирных кислот. При опрашивании ближайших родственников в анамнезе обязательно выявляются случаи раннего атеросклероза. Гиперхолестеринемия даже в раннем возрасте может способствовать развитию инфаркта миокарда. Как правило, внешних симптомов не наблюдается. При выявлении заболевания лечение проводится диетотерапией. Её суть состоит в замещении ненасыщенными кислотами насыщенных. Правильная коррекция рациона значительно снижает вероятность развития патологий сосудистой системы.
При дислипидемии в крови нарушается баланс различных видов липидов. В частности, основные липиды, содержащиеся в крови - это холестерин и триглицериды в разных соотношениях. Именно нарушения соотношения и приводит к развитию заболеваний.
Высокое содержание в крови липидов с низкой плотностью, а также низкий уровень холестерина с высокой плотностью являются серьёзными факторами риска осложнений сердечнососудистого типа у пациентов с диагностированным сахарным диабетом второго типа. Аномальный уровень липопротеидов в данном случае может являться следствием неправильного контроля гликемии.
Именно дислипидемию считают основной причиной развития атеросклеротических изменений.
Факторы, влияющие на развитие дислипидемии
Наиболее значимыми причинами образования дислипидемии являются генетические нарушения липидного обмена. Они заключаются в мутациях генов, ответственных за синтезирование аполипопротеинов - составляющих липопротеинов.Вторым немаловажным фактором является здоровый/нездоровый стиль жизни. При неблагоприятных обстоятельствах, при отсутствии физической активности, при употреблении алкоголя, липидный метаболизм нарушается. Ожирение напрямую связано с повышением содержания триглицеридов, с нарушением концентрации холестерина.
Еще один фактор развития дислипидемии - это психоэмоциональный стресс, который посредством нейроэндокринной стимуляции способствует нарушениям липидного метаболизма. Под нейроэндокринной стимуляцией подразумевается усиление активности вегетативной нервной системы.
Клиническая классификация видов дислипидемий предусматривает подразделение их на, так называемые, первичные и вторичные. Среди первичных можно выделить полигенные (приобретённые в течение жизни, но обусловленные наследственной расположенностью), и моногенные (генетически обусловленные семейные заболевания).
Причиной вторичной формы заболевания могут быть: злоупотребление алкоголем, недостаточная функция почек, диабет, цирроз, гипертиреоидизм, медикаментозные препараты, дающие побочные эффекты (антиретровирусные препараты, прогестины, эстрогены, глюкокортикостероиды).
Диагностические методы, применяемые для постановки диагноза «дислипидемия», заключаются в определении показателей липопротеидов (высокой и низкой плотности), общего холестерина, триглицеридов. В течение суточного цикла даже у совершенно здоровых людей наблюдаются колебания уровня холестерина порядка 10%; а колебания уровня триглицеридов - до 25%. Чтобы определить указанные показатели, проводят центрифугирование крови, сданной натощак.
Определение липидного профиля рекомендовано проводить раз в пять лет. При этом желательно выявлять и другие потенциальные факторы риска развития кардиоваскулярных патологий (курение, сахарный диабет, ишемия в анамнезе у ближайших родственников).
Атеросклероз
Основной фактор появления ишемии - это образование множества мелких атеросклеротических бляшек, постепенно увеличивающихся в просветах коронарных артерий и ссужающих просвет этих сосудов. На первых стадиях развития болезни бляшки не ухудшают кровоток, и процесс не проявляется клинически. Постепенный рост бляшки и одновременное сужение протока сосуда может спровоцировать проявление признаков ишемии.
Сначала они начнут проявляться при интенсивном физическом напряжении, когда миокарду требуется больше кислорода и эту потребность не может обеспечить увеличение коронарного кровотока.
Клиническое проявление ишемического состояния миокарда - это резко возникающий приступ стенокардии. Он сопровождается такими явлениями как боль и чувство сжимания за грудиной. Приступ проходит, как только прекращается нагрузка эмоционального или физического характера.
Основной (но не единственно главной) причиной ишемии врачи считают нарушение обмена липидов, но кроме этого, существенными факторами являются курение, ожирение, нарушение углеводного обмена и генетическая предрасположенность. Уровень холестерина напрямую влияет на появление осложнений заболеваний сердечной системы.
Лечение данного заболевания состоит в нормализации уровня холестерина. Для этого недостаточно одной только коррекции рациона. Необходимо также бороться с остальными факторами риска развития: снизить вес, повысить физическую активность, бросить курить. Коррекция питания подразумевает не только снижение общей калорийности еды, но и замещение в рационе животных жиров растительными: снижение
потребления животных жиров и одновременное увеличение потребления растительных жиров, клетчатки. Надо помнить, что значительная часть холестерина в нашем организме не поступает вместе с пищей, а образуется в печени. Поэтому диета не является панацеей.
Для снижения холестеринового уровня применяют и медикаментозные средства - никотиновую кислоту, эстроген, декстротироксин. Из этих средств наиболее эффективно против ишемии действует никотиновая кислота, однако её применение ограничено из-за сопутствующих побочных явлений. То же самое касается и остальных медикаментозных средств.
В 80-х годах прошлого столетия в гиполипидемической терапии стали применять ноу-хау - препараты из группы статинов. В настоящее время на фармацевтическом рынке доступно 6 препаратов, относящихся к этой группе. Правастатин и ловастатин - препараты, основой которых являются продукты жизнедеятельности грибков. Розувастатин, аторвастатин, флувастатин являются синтетическими препаратами, а симвастатин - полусинтетическим.
Эти средства помогают снизить уровень липопротеидов с низкой плотностью, снизить общее содержание холестерина, и в меньшей степени - триглицеридов. Несколько исследований также показали снижение общей смертности среди ишемических больных.
Кардиосклероз
Это заболевание является осложнением атеросклероза и заключается в замещении соединительной тканью миокарда. Соединительная ткань не эластична, в отличие от миокарда, соответственно, эластичность всего органа, на котором появилась неэластичная «заплатка» страдает, а сердечные клапаны - деформируются.Кардиосклероз (или миокардиосклероз) является логическим следствием не вылеченного заболевания: миокардита, атеросклероза, ревматизма. Острое развитие этого заболевания происходит при инфаркте миокарда и ишемической болезни. Когда атеросклеротические бляшки возникают повсеместно в коронарных артериях в сердце, то страдает кровоснабжение миокарда, ему не хватает кислорода, разносящегося с током крови.
Острая форма ишемического заболевания - это инфаркт миокарда. Так что неправильный образ жизни, несбалансированное питание и курение могут стать неявной причиной инфаркта, а острое психоэмоциональное напряжение, на фоне которого появляется инфаркт - это видимая, но далеко не главная причина.
Помимо острой формы, выделяют ещё и хроническую. Она проявляется регулярно возникающими приступами стенокардии (то есть загрудинной боли). Снять боль во время приступа можно нитроглицерином.
Организм устроен так, что любое нарушение он старается декомпенсировать. Рубцы из соединительной ткани не позволяют сердцу эластично растягиваться и сжиматься. Постепенно сердце адаптируется к рубцам и просто увеличивается в размерах, что приводит к нарушению циркуляции крови по сосудам, к нарушению сократительной деятельности мышцы, к расширению сердечных полостей. Всё это в совокупности является причиной недостаточности функции сердца.
Кардиосклероз осложняется нарушением сердечного ритма (экстрасистолия, аритмия), выпячиванием фрагмента стенки сердца (аневризма). Опасность аневризмы в том, что малейшее напряжение может вызвать её разрыв, который приводит к мгновенной смерти.
Диагностика заболевания проводится с помощью электрокардиограммы и УЗИ сердца.
Лечение заключается в следующем: выявление и лечение именно того заболевания, которое являлось главной причиной развития кардиосклероза; соблюдение постельного режима в том случае, если болезнь привела к инфаркту миокарда (в состоянии покоя рубцевание и заживление происходит без образования опасной аневризмы); нормализация ритма; стимулирование обменных процессов в мышце сердца, ограничение любых нагрузок; соблюдение правильно сбалансированного диетического питания, в частности, снижение количества липидов в рационе.
Диета даёт хороший противоаллергический и противовоспалительный эффект, а также считается отличной превентивной мерой для предупреждения заболеваний сердца.
Основное правило питания - это умеренность в количестве еды. Полезно также сбросить лишние килограммы, которые дают нагрузку на сердце. Подбор продуктов питания должен осуществляться с точки зрения ценности их в качестве энергетических и пластических материалов для сердца. Нужно обязательным образом исключить из пищи острое, сладкое, жирное, солёное. Употребление алкогольных напитков пациентам с сосудистыми нарушениями противопоказано. Еда должна быть обогащена минеральными веществами и витаминами. Рыба, отварное мясо, овощи, фрукты, молочные продукты должны являться основой рациона.
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
и их структурных компонентов
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.
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.
Loading...