Един от най-големите митове на съвременното човечество е вредността на мазнините. Мазнините се превърнаха в враг номер едно. Хората харчат долари, рубли, евро и така нататък, за да купуват бисквитки без мазнини, кола без мазнини, таблетки, които могат да попречат на усвояването на мазнините, таблетки, които разтварят мазнините. Хората са на всякакви диети без мазнини.
Но... В държави, които са проспериращи във всички отношения, броят на хората с наднормено тегло непрекъснато расте. Все по-голям брой хора страдат от сърдечно-съдови заболявания и захарен диабет, тоест заболявания, които до голяма степен са свързани с наднормено тегло. Войната с мазнините продължава...
И така, какво не е наред?
Факт 1: мазнините са полезни за вас
Първата и основна грешка е да се мисли, че всички мазнини са еднакви; отхвърлянето на всички мазнини е благословия. Образованието на населението обаче е доста високо, сега много хора знаят, че ненаситените мазнини (главно растителни) са полезни. А наситените (главно животни) са вредни.
Нека го разберем.
Наситените мазнини са структурни компоненти на клетъчните мембрани и участват в биохимията на тялото. Следователно, пълното им отхвърляне ще доведе до необратими промени в здравето. Друго нещо е, че консумацията им трябва да отговаря на възрастовите показатели. Децата и юношите се нуждаят от тях в достатъчни количества, с възрастта консумацията им може да бъде намалена.
Ненаситени мазнини - намаляват нивото на "лошия" холестерол, необходими са за усвояването на определени витамини (мастноразтворими) от организмите и участват в метаболизма. Тоест тези мазнини също са необходими на тялото.
Малко наблюдение: наситените мазнини са твърди, ненаситените са течни.
Според физиологичните показатели за обикновения човек съотношението наситени - ненаситени мазнини трябва да бъде 1/3: 2/3. Яденето на здравословни мазнини е от съществено значение!
Трансмазнините определено са вредни. Те се срещат и в природата (например в натуралното мляко), но в по-голямата си част се образуват от други (растителни) мазнини, чрез хидрогениране (метод за преработка на мазнините, за да им се придаде твърда форма).
Факт 2: телесните мазнини не са резултат от яденето на мазнини
Какво?! Разбира се, ако просто увеличите приема на мазнини, без да намалявате други храни, ще натрупате тегло. Основата за поддържане на здравословно тегло е балансът. Трябва да изразходвате толкова калории, колкото консумирате.
Но диетите с рязко ограничение на калориите могат да доведат до рязко увеличаване на теглото след отмяна. Защо? Тялото получи инсталацията: глад. Следователно е необходимо да се натрупват мазнини в резерв. Следователно цялата храна се преработва и отива в "депото" - мастните депа. В този случай можете да изпаднете в гладен припадък. Преработените въглехидрати се съхраняват в депа за мазнини.
Проучванията показват, че ако човек е на нискокалорична диета без мазнини, тогава с голяма трудност ще се върне няколко килограма, дори ако продължите да "седите" на тази диета.
Освен това хората, които ядат малко количество мазнини, са предразположени към затлъстяване.
И наблюдението на пациенти в Съединените щати разкрива картина, че намаляването на количеството мазнини от 40% (което се счита за норма) до 33% в диетата е придружено от увеличаване на хората с наднормено тегло.
Не забравяйте, че ненаситените мазнини участват в метаболизма. Съотношението протеин: мазнини: въглехидрати за възрастен трябва да бъде приблизително 14%: 33%: 53%.
Изход:увеличаването на ненаситените мазнини в храната с постоянно съдържание на калории няма да доведе до наддаване на тегло, но ще помогне за подобряване на здравето чрез метаболизма.
Какво представляват липидите, каква е класификацията на липидите, каква е тяхната структура и функция? Отговорът на този и много други въпроси дава биохимията, която изучава тези и други вещества, които са от голямо значение за метаболизма.
Какво е
Липидите са органични вещества, които не се разтварят във вода. Функциите на липидите в човешкото тяло са разнообразни.
Липиди - тази дума означава "малки частици мазнини"
Това е преди всичко:
- Енергия. Липидите служат като субстрат за съхранение и използване на енергия. Разграждането на 1 грам мазнини освобождава около 2 пъти повече енергия от разграждането на протеини или въглехидрати със същото тегло.
- Структурна функция. Структурата на липидите определя структурата на клетъчните мембрани в нашето тяло. Те са подредени по такъв начин, че хидрофилната част на молекулата е вътре в клетката, а хидрофобната част е на нейната повърхност. Поради тези свойства на липидите всяка клетка, от една страна, е автономна система, оградена от външния свят, а от друга страна, всяка клетка може да обменя молекули с други и с околната среда, използвайки специални транспортни системи.
- Защитен. Повърхностният слой, който имаме върху кожата и служи като вид бариера между нас и външния свят, също се състои от липиди. Освен това те, в състава на мастната тъкан, осигуряват функцията на топлоизолация и защита от вредни външни влияния.
- Регулаторен. Те са част от витамини, хормони и други вещества, които регулират много процеси в организма.
Общите характеристики на липидите се основават на структурни характеристики. Те имат двойни свойства, тъй като имат разтворими и неразтворими части в молекулата.
Приемане на тялото
Липидите отчасти навлизат в човешкото тяло с храна, отчасти са в състояние да се синтезират ендогенно. Разделянето на основната част от хранителните липиди се случва в дванадесетопръстника 12 под въздействието на панкреатичния сок, секретиран от панкреаса и жлъчните киселини в жлъчката. След като се разделят, те се ресинтезират отново в чревната стена и вече в състава на специални транспортни частици ─ липопротеини ─ са готови да навлязат в лимфната система и общия кръвен поток.
С храната човек трябва да си набавя около 50-100 грама мазнини всеки ден, което зависи от състоянието на организма и нивото на физическа активност.
Класификация
Класификацията на липидите, в зависимост от способността им да образуват сапуни при определени условия, ги разделя на следните класове липиди:
- осапунен. Така наречените вещества, които в среда с алкална реакция образуват соли на карбоксилни киселини (сапуни). Тази група включва прости липиди, сложни липиди. Както простите, така и сложните липиди са важни за тялото, те имат различна структура и съответно липидите изпълняват различни функции.
- Неосапуняеми. Те не образуват соли на карбоксилна киселина в алкална среда. Тази биологична химия включва мастни киселини, производни на полиненаситени мастни киселини ─ ейкозаноиди, холестерол, като най-яркият представител на основния клас стероли-липиди, както и неговите производни ─ стероиди и някои други вещества, например витамини А, Е , и т.н.
Обща класификация на липидите
Мастна киселина
Веществата, които принадлежат към групата на така наречените прости липиди и са от голямо значение за организма, са мастните киселини. В зависимост от наличието на двойни връзки в неполярната (неразтворима във вода) въглеродна "опашка", мастните киселини се разделят на наситени (нямат двойни връзки) и ненаситени (има една или дори повече двойни въглерод-въглеродни връзки). Примери за първия: стеаринова, палмитинова. Примери за ненаситени и полиненаситени мастни киселини: олеинова, линолова и др.
Именно ненаситените мастни киселини са особено важни за нас и трябва да се приемат с храната.
Защо? Защото те:
- Служат като компонент за синтеза на клетъчните мембрани, участват в образуването на много биологично активни молекули.
- Те помагат за поддържане на нормалното функциониране на ендокринната и репродуктивната система.
- Те помагат за предотвратяване или забавяне на развитието на атеросклерозата и много от нейните последици.
Мастните киселини се делят на две големи групи: ненаситени и наситени
Възпалителни медиатори и др
Друг вид прости липиди са толкова важни медиатори на вътрешната регулация като ейкозаноидите. Те имат уникална (като почти всичко в биологията) химическа структура и съответно уникални химични свойства. Основната основа за синтеза на ейкозаноидите е арахидоновата киселина, която е една от най-важните ненаситени мастни киселини. Именно ейкозаноидите са отговорни в организма за протичането на възпалителните процеси.
Тяхната роля при възпаление може да бъде описана накратко, както следва:
- Те променят пропускливостта на съдовата стена (а именно увеличават нейната пропускливост).
- Стимулира освобождаването на левкоцити и други клетки на имунната система в тъканта.
- С помощта на химикали те медиират движението на имунните клетки, освобождаването на ензими и усвояването на чужди за тялото частици.
Но ролята на ейкозаноидите в човешкото тяло не свършва дотук, те са отговорни и за системата за коагулация на кръвта. В зависимост от ситуацията на развитие, ейкозаноидите могат да разширят кръвоносните съдове, да отпуснат гладката мускулатура, да намалят агрегацията или, ако е необходимо, да причинят противоположни ефекти: вазоконстрикция, свиване на гладкомускулните клетки и образуване на тромби.
Ейкозаноиди - голяма група от физиологично и фармакологично активни съединения
Проведени са проучвания, според които хората, които са получавали достатъчни количества от основния субстрат за синтеза на ейкозаноиди ─ арахидонова киселина ─ с храна (открита в рибено масло, риба, растителни масла), страдат по-малко от заболявания на сърдечно-съдовата система. Най-вероятно това се дължи на факта, че такива хора имат по-перфектен обмен на ейкозаноиди.
Вещества със сложна структура
Сложните липиди са група вещества, които са не по-малко важни за организма от простите липиди. Основните свойства на тази група мазнини:
- Участват в образуването на клетъчни мембрани, заедно с прости липиди, а също така осигуряват междуклетъчни взаимодействия.
- Те са част от миелиновата обвивка на нервните влакна, която е необходима за нормалното предаване на нервните импулси.
- Те са един от важните компоненти на повърхностно активното вещество ─ вещество, което осигурява дихателните процеси, а именно предотвратява срутването на алвеолите по време на издишване.
- Много от тях играят ролята на рецептори на клетъчната повърхност.
- Значението на някои сложни мазнини, секретирани от цереброспиналната течност, нервната тъкан и сърдечния мускул, не е напълно изяснено.
Най-простите представители на тази група липиди включват фосфолипиди, глико- и сфинголипиди.
холестерол
Холестеролът е вещество от липидна природа с най-важна стойност в медицината, тъй като нарушението на неговия метаболизъм се отразява негативно на състоянието на целия организъм.
Част от холестерола се поглъща с храната, а друга се синтезира в черния дроб, надбъбречните жлези, половите жлези и кожата.
Той също така участва в образуването на клетъчни мембрани, синтеза на хормони и други химически активни вещества, а също така участва в метаболизма на липидите в човешкото тяло. Показателите за холестерол в кръвта често се изследват от лекарите, тъй като те показват състоянието на липидния метаболизъм в човешкото тяло като цяло.
Липидите имат свои специални транспортни форми ─ липопротеини. С тяхна помощ те могат да се пренасят с кръвния поток, без да причиняват емболия.
Нарушенията на мастния метаболизъм се проявяват най-бързо и ясно чрез нарушения на метаболизма на холестерола, преобладаване на атерогенните носители (т.нар. липопротеини с ниска и много ниска плътност) над антиатерогенните (липопротеини с висока плътност).
Основната проява на патологията на липидния метаболизъм е развитието на атеросклероза.
Проявява се като стесняване на лумена на артериалните съдове в цялото тяло. В зависимост от разпространението в съдовете с различни локализации се развива стесняване на лумена на коронарните съдове (придружено от ангина пекторис), мозъчни съдове (с нарушена памет, слух, възможно главоболие, шум в главата), бъбречни съдове, съдове на долните крайници, съдовете на храносмилателната система със съответните симптоми ...
По този начин липидите са едновременно незаменим субстрат за много процеси в организма и в същото време, когато е нарушена обмяната на мазнините, те могат да причинят много заболявания и патологични състояния. Следователно метаболизмът на мазнините изисква контрол и корекция, когато възникне такава необходимост.
Основното правило за поддържане на здравето е равномерното разпределение на пропорцията на мазнините при сервиране. Всъщност човек има нужда от мазнини, но трябва да контролира количеството консумирани мазнини. Човек трябва сам да определи количеството мазнини, което ще бъде полезно, а не да навреди на здравето. Мазнините трябва да тръгнат по правилния път, за да се избегнат неприятните последици, свързани с наддаването на тегло, водещо до сърдечни проблеми, хипертония, инсулт или дори смърт. Ето защо си струва да се обърне внимание на храни, които помагат за изгаряне на мазнини. Днес ще разгледаме 10 неизвестни факта за мазнините.
Средно средният човек натрупва 1 g излишни мазнини всеки ден.... В действителност хората натрупват повече телесни мазнини. Трябва да се обърне повече внимание на храненето и упражненията. Направете изводи: колкото повече мазнини консумирате, толкова по-рано започват здравословните ви проблеми.
Мастните клетки живеят още десет години след смъртта на човек.Те обаче умират от физическо натоварване. Проблемът е, че мозъчните клетки непрекъснато умират и се обновяват, но ако мастните клетки заемат мястото им, възникват проблеми с паметта, особено при възрастните хора.
8. Източник на калории
Всъщност мазнините са незаменим източник на калории за тялото. Той е жизненоважен за поддържането на всички жизненоважни процеси в организма. Струва си да запомните, че наднорменото тегло води до здравословни проблеми.... Основното правило е да изберете правилните храни с достатъчно калории, за да функционира тялото.
7. Мазнините подобряват вкуса
Повечето консерванти и подобрители на вкуса са на основата на мазнини... Когато ги смесите с храна, те имат приятен и привлекателен аромат и вкус. Ако обичате да готвите, опитайте да добавите месо или животинска мазнина към ястието, миризмата и вкусът на ястието веднага ще се променят.
Мазнината е вид абсорбент за витамини. Хората, които постоянно приемат витамини, забелязват, че ефектът на витамините е по-слаб след хранене. Особено ако витамините са в разтворима форма.
5. Жените се нуждаят от мазнини повече от мъжете
На първо място, голямата нужда от мазнини при жените е свързана с природата.Жената е майка, за да зачене дете, тялото се нуждае от сила, за да носи дете и да го отгледа в утробата, тялото изгаря калории и мазнини и накрая, след раждането на дете, жената кърми, а основата на млякото е лактозата и мазнините. Мастните резерви в тялото на жената се обясняват с факта, че тялото съхранява енергия за бъдещата майка. Ето защо много жени губят тегло след кърмене.
Има два вида мазнини. Образно те се наричат добри и лоши. Добрите мазнини се наричат ненаситени мазнини, такива мазнини са необходими за човешкото тяло. Те се намират в постно бяло месо и храни, приготвени на пара, като риба. Лошите мазнини са мазни меса, пилешка кожа или млечни продукти. Консумацията на тези храни води до висок холестерол и сърдечни проблеми.
Тъй като мазнините съдържат високо ниво на калории, те се съхраняват за енергия.... Консумирането на 1 грам мазнини се равнява на 9 калории.
2. Съхранение на мазнини
Мазнините, които са от съществено значение за здравето, се складират в мускулите, костния мозък и органите на нервната система. Той е от съществено значение за производството на хормони и за повишаване на имунитета. Подкожните мазнини са индикатор, че е време да отслабнете. Мазнините се намират в храни, които увеличават мускулната маса.
Жените трябва да поддържат 13 до 17% телесни мазниникоито обикновено се съхраняват в бедрата, гърдите, бедрата и корема. При мъжете мазнините се съхраняват в корема. Те трябва да поддържат процент телесни мазнини от 3 до 5%, което е значително по-малко от това при жените.
Липидите са най-важният източник на енергийните резерви на тялото. Фактът е очевиден дори на номенклатурно ниво: гръцкото "lipos" се превежда като мазнини. Съответно, категорията липиди обединява мастноподобни вещества с биологичен произход. Функционалността на съединенията е доста разнообразна, което се дължи на хетерогенността на състава на тази категория био-обекти.
Какви функции изпълняват липидите?
Избройте основните функции на липидите в организма, които са основните. На въвеждащия етап е препоръчително да се подчертаят ключовите роли на мастноподобните вещества в клетките на човешкото тяло. Основният списък е петте функции на липидите:
- резервна енергия;
- структурообразуващи;
- транспорт;
- изолационни;
- сигнал.
Вторичните задачи, които липидите изпълняват в комбинация с други съединения, включват регулаторна и ензимна роля.
Енергиен резерв на тялото
Това е не само една от важните, но и приоритетната роля на мастноподобните съединения. Всъщност част от липидите е енергиен източник на цялата клетъчна маса. Наистина мазнините за клетките са аналогични на горивото в резервоара на автомобила. Енергийната функция се реализира от липидите по следния начин. Мазнините и подобните вещества се окисляват в митохондриите, разграждайки се до нивото на вода и въглероден диоксид. Процесът е придружен от освобождаване на значително количество АТФ – високоенергийни метаболити. Снабдяването им позволява на клетката да участва в енергийно зависими реакции.
Структурни блокове
В същото време липидите изпълняват строителна функция: с тяхна помощ се образува клетъчната мембрана. Процесът включва следните групи вещества, подобни на мазнини:
- холестерол - липофилен алкохол;
- гликолипиди - съединения на липиди с въглехидрати;
- фосфолипидите са естери на сложни алкохоли и висши карбоксилни киселини.
Трябва да се отбележи, че в образуваната мембрана мазнините не се съдържат директно. Образуваната стена между клетката и външната среда се оказва двуслойна. Това се постига благодарение на бифилността. Подобна характеристика на липидите показва, че една част от молекулата е хидрофобна, тоест неразтворима във вода, докато другата, напротив, е хидрофилна. В резултат на това се образува двуслой на клетъчната стена поради подреденото подреждане на прости липиди. Молекулите се разгръщат в хидрофобни области една към друга, докато хидрофилните опашки са насочени навътре и навън от клетката.
Това определя защитните функции на мембранните липиди. Първо, мембраната придава на клетката нейната форма и дори я запазва. Второ, двойната стена е вид паспортен контролен пункт, който не позволява на нежелани посетители да преминават.
Автономна отоплителна система
Разбира се, това име е доста произволно, но е доста приложимо, ако вземем предвид какви функции изпълняват липидите. Съединенията не загряват толкова тялото, колкото задържат топлината вътре. Подобна роля се възлага на мастните натрупвания, които се образуват около различни органи и в подкожната тъкан. Този клас липиди се характеризират с високи топлоизолационни свойства, които предпазват жизненоважните органи от хипотермия.
Поръчахте ли такси?
Транспортната роля на липидите се нарича вторична функция. Всъщност преносът на вещества (главно триглицериди и холестерол) се извършва от отделни структури. Това са свързани комплекси от липиди и протеини, наречени липопротеини. Както знаете, веществата, подобни на мазнини, са неразтворими във вода, съответно в кръвната плазма. За разлика от тях, функциите на протеините включват хидрофилност. В резултат на това липопротеиновото ядро е натрупване на триглицериди и холестеролни естери, докато мембраната е смес от протеинови и свободни холестеролни молекули. Като такива, липидите се доставят в тъканите или обратно в черния дроб за елиминиране от тялото.
Вторични фактори
Списъкът с вече изброените 5 функции на липидите допълва редица еднакво важни роли:
- ензимен;
- сигнал;
- регулаторни
Сигнална функция
Някои сложни липиди, по-специално тяхната структура, позволяват предаването на нервните импулси между клетките. Гликолипидите действат като медиатори в този процес. Не по-малко важна е способността за разпознаване на вътреклетъчните импулси, която също се реализира от мастноподобни структури. Това ви позволява да изберете от кръвта вещества, необходими за клетката.
Ензимна функция
Липидите, независимо от местоположението им в мембраната или извън нея, не са част от ензимите. Въпреки това, тяхната биосинтеза протича с присъствието на мазнини, подобни на съединения. Освен това липидите участват в защитата на чревната стена от ензими на панкреаса. Излишъкът от последния се неутрализира от жлъчката, където холестеролът и фосфолипидите са включени в значителни количества.
Липидите съставляват голяма и доста хетерогенна по химичен състав група органични вещества, които са част от живите клетки, разтворими в нискополярни органични разтворители (етер, бензен, хлороформ и др.) и неразтворими във вода. Като цяло те се разглеждат като производни на мастни киселини.
Особеността на структурата на липидите е наличието в техните молекули на едновременно полярни (хидрофилни) и неполярни (хидрофобни) структурни фрагменти, което придава на липидите афинитет както към водата, така и към неводната фаза. Липидите са бифилни вещества, което им позволява да изпълняват функциите си на интерфейса.
10.1. Класификация
Липидите се делят на просто(двукомпонентни), ако продуктите от тяхната хидролиза са алкохоли и карбоксилни киселини, и комплекс(многокомпонентни), когато в резултат на тяхната хидролиза се образуват и други вещества, например фосфорна киселина и въглехидрати. Към простите липиди се отнасят восъци, мазнини и масла, както и церамиди, а сложните - фосфолипиди, сфинголипиди и гликолипиди (схема 10.1).
Схема 10.1.Обща класификация на липидите
10.2. Структурни компоненти на липидите
Всички липидни групи имат два основни структурни компонента - висши карбоксилни киселини и алкохоли.
Висши мастни киселини (HFA). Много висши карбоксилни киселини за първи път са изолирани от мазнини, откъдето идва и името мазни.Биологично важни мастни киселини могат да бъдат наситен(Таблица 10.1) и ненаситени(Таблица 10.2). Техните общи структурни характеристики са:
са монокарбоксилни;
Включва четен брой въглеродни атоми във веригата;
Имат cis-конфигурация на двойни връзки (ако има такива).
Таблица 10.1.Есенциални наситени мастни киселини Липиди
В естествените киселини броят на въглеродните атоми варира от 4 до 22, но киселините с 16 или 18 въглеродни атома са по-чести. Ненаситените киселини съдържат една или повече двойни връзки с цис конфигурация. Двойната връзка, най-близка до карбоксилната група, обикновено се намира между атомите С-9 и С-10. Ако има няколко двойни връзки, тогава те са разделени една от друга от метиленовата група CH 2.
Правилата на IUPAC за DRC позволяват използването на техните тривиални имена (виж таблици 10.1 и 10.2).
Понастоящем се използва и собствена номенклатура на ненаситени HFA. В него крайният въглероден атом, независимо от дължината на веригата, се обозначава с последната буква от гръцката азбука ω (омега). Позицията на двойните връзки се отчита не както обикновено от карбоксилната група, а от метиловата група. И така, линоленовата киселина е обозначена като 18: 3 ω-3 (омега-3).
Самата линолова киселина и ненаситените киселини с различен брой въглеродни атоми, но с подреждането на двойни връзки и при третия въглероден атом, като се брои от метиловата група, съставляват семейството на омега-3 HFA. Други видове киселини образуват подобни семейства линолова (омега-6) и олеинова (омега-9) киселини. За нормалния човешки живот правилният баланс на липидите на три вида киселини е от голямо значение: омега-3 (ленено масло, рибено масло), омега-6 (слънчогледово, царевично масло) и омега-9 (зехтин) в диета.
От наситените киселини в липидите на човешкото тяло най-важни са палмитинова С 16 и стеаринова С 18 (виж Таблица 10.1), а от ненаситените олеинова С18: 1, линолова С18: 2, линоленова и арахидонова C 20: 4 (виж таблица 10.2).
Трябва да се подчертае ролята на полиненаситените линолова и линоленова киселини като съединения, незаменимза хора ("витамин F"). Те не се синтезират в организма и трябва да се доставят с храната в количество от около 5 г на ден. В природата тези киселини се намират главно в растителните масла. Те насърчават
Таблица 10 .2. Есенциални липиди, ненаситени мастни киселини
* Включено за сравнение. ** За цис изомери.
нормализиране на липидния профил на кръвната плазма. линетол,който е смес от етилови естери на висши мастни ненаситени киселини, се използва като хиполипидемично билково лекарство. Алкохоли.Липидите могат да включват:
Висши едновалентни алкохоли;
Многовалентни алкохоли;
Амино алкохоли.
В естествените липиди най-често се срещат наситени и по-рядко ненаситени дълговерижни алкохоли (C 16 и повече) с четен брой въглеродни атоми. Като пример за висши алкохоли, цетил CH 3 (CH 2 ) 15 OH и мелисилилови CH 3 (CH 2) 29 OH алкохоли, които са част от восъците.
Многовалентните алкохоли в повечето естествени липиди са представени от тривалентния алкохол глицерол. Съществуват и други многовалентни алкохоли, като двувалентните алкохоли етилен гликол и пропандиол-1,2, както и мио-инозитол (виж 7.2.2).
Най-важните амино алкохоли, които са част от естествените липиди, са 2-аминоетанол (коламин), холин, също свързани с α-аминокиселините серин и сфингозин.
Сфингозинът е ненаситен двувалентен аминоалкохол с дълга верига. Двойната връзка в сфингозина има транс-конфигурация, и асиметрични атоми C-2 и C-3 - D-конфигурация.
Алкохолите в липидите се ацилират с висши карбоксилни киселини при съответните хидроксилни групи или аминогрупи. В глицерол и сфингозин, един от алкохолните хидроксилни групи може да бъде естерифициран със заместена фосфорна киселина.
10.3. Прости липиди
10.3.1. Восъци
Восъците са естери на висши мастни киселини и висши едновалентни алкохоли.
Восъците образуват защитен лубрикант върху човешката и животинската кожа и предотвратяват изсушаването на растенията. Използват се във фармацевтичната и парфюмерийната индустрия при производството на кремове и мехлеми. Пример е естер на цетил палмитинова киселина(цетин) - основният компонент спермацет.Спермацетът се секретира от мазнините, съдържащи се в черепните кухини на кашалотите. Друг пример е мелизилов естер на палмитинова киселина- компонент на пчелния восък.
10.3.2. Мазнини и масла
Мазнините и маслата са най-разпространената група липиди. Повечето от тях принадлежат към триацилглицероли - пълни естери на глицерол и HFA, въпреки че се срещат и моно- и диацилглицероли, които участват в метаболизма.
Мазнините и маслата (триацилглицероли) са естери на глицерол и висши мастни киселини.
В човешкото тяло триацилглицеролите играят ролята на структурен компонент на клетките или вещество за съхранение („депо за мазнини“). Енергийната им стойност е около два пъти по-висока от тази на протеините.
или въглехидрати. Въпреки това, повишеното ниво на триацилглицероли в кръвта е един от допълнителните рискови фактори за развитие на коронарна болест на сърцето.
Твърдите триацилглицероли се наричат мазнини, течните се наричат масла. Простите триацилглицероли съдържат остатъци от едни и същи киселини, смесените - различни.
В състава на триацилглицероли от животински произход обикновено преобладават остатъци от наситени киселини. Такива триацилглицероли обикновено са твърди вещества. За разлика от тях, растителните масла съдържат предимно остатъци от ненаситени киселини и имат течна консистенция.
По-долу са дадени примери за неутрални триацилглицероли и са посочени техните систематични и (в скоби) често използвани тривиални имена, базирани на имената на съставните им мастни киселини.
10.3.3. Керамиди
Керамидите са N-ацилирани производни на сфингозин алкохол.
Керамидите присъстват в малки количества в тъканите на растенията и животните. Много по-често те са част от сложни липиди - сфингомиелини, цереброзиди, ганглиозиди и др.
(виж 10.4).
10.4. Комплексни липиди
Някои сложни липиди са трудни за еднозначно класифициране, тъй като съдържат групи, които им позволяват едновременно да бъдат причислени към различни групи. Съгласно общата класификация на липидите (виж Фигура 10.1), сложните липиди обикновено се разделят на три големи групи: фосфолипиди, сфинголипиди и гликолипиди.
10.4.1. Фосфолипиди
Фосфолипидната група включва вещества, които разцепват фосфорната киселина по време на хидролиза, например глицерофосфолипиди и някои сфинголипиди (схема 10.2). Като цяло фосфолипидите се характеризират с доста високо съдържание на ненаситени киселини.
Схема 10.2.Класификация на фосфолипидите
Глицерофосфолипиди. Тези съединения са основните липидни компоненти на клетъчните мембрани.
Според химичната си структура глицерофосфолипидите са производнил -глицеро-3-фосфат.
l-глицеро-3-фосфатът съдържа асиметричен въглероден атом и следователно може да съществува като два стереоизомера.
Естествените глицерофосфолипиди имат същата конфигурация, като са производни на l-глицеро-3-фосфат, който се образува по време на метаболизма от дихидроксиацетон фосфат.
Фосфатиди. Сред глицерофосфолипидите най-разпространени са фосфатидите – естерни производни на l-фосфатидните киселини.
Фосфатидните киселини са производнил -глицеро-3-фосфат естерифициран с мастни киселини при алкохолни хидроксилни групи.
По правило в естествените фосфатиди в позиция 1 на глицероловата верига има наситен остатък, в позиция 2 - ненаситена киселина, а един от хидроксилните групи на фосфорната киселина е естерифициран с многовалентен алкохол или амино алкохол (X е остатъкът от този алкохол). В тялото (рН ~ 7,4) оставащата свободна хидроксилна група на фосфорната киселина и други йоногенни групи във фосфатидите се йонизират.
Примери за фосфатиди са съединения, в които са фосфатидни киселини естерифициранза фосфат хидроксил със съответните алкохоли:
Фосфатидилсерини, естерифициращият агент е серин;
Фосфатидилетаноламини, естерифициращият агент е 2-аминоетанол (в биохимичната литература често, но не съвсем правилно, се нарича етаноламин);
Фосфатидилхолини, естерифициращ агент - холин.
Тези естерифициращи агенти са взаимосвързани, тъй като фрагментите на етаноламин и холин могат да бъдат метаболизирани от серинов фрагмент чрез декарбоксилиране и последващо метилиране с S-аденозилметионин (SAM) (виж 9.2.1).
Редица фосфатиди, вместо амин-съдържащ естерифициращ агент, съдържат остатъци от многовалентни алкохоли - глицерол, миоинозитол и др. Фосфатидилглицероли и фосфатидилинозитоли, дадени по-долу като пример, се отнасят за киселинен глицерофосфолипид, тъй като в техните аминофосфолипидни фрагменти липсват неутрални импланти. родилетаноламини до фосфатидилетаноламини.
Плазмалогени. По-рядко срещани в сравнение с естерните глицерофосфолипиди са липидите с етерна връзка, по-специално плазмалогените. Те съдържат остатъка от ненаситени
* За удобство начинът на записване на конфигурационната формула на остатъка от мио-инозитол във фосфатидилинозитоли е променен в сравнение с дадения по-горе (виж 7.2.2).
алкохол, свързан чрез етерна връзка към С-1 атома на глицеро-3-фосфат, като например плазмалогени с етаноламинна част - L-фосфатидни етаноламини. Плазмалогените съставляват 10% от всички липиди в централната нервна система.
10.4.2. Сфинголипиди
Сфинголипидите са структурни аналози на глицерофосфолипидите, в които вместо глицерол се използва сфингозин. Керамидите, обсъдени по-горе (виж 10.3.3), са друг пример за сфинголипиди.
Важна група сфинголипиди са сфингомиелини,открит за първи път в нервната тъкан. В сфингомиелините хидроксилната група при C-1 на керамида е естерифицирана, като правило, с холин фосфат (по-рядко с коламин фосфат); следователно те също могат да бъдат приписани на фосфолипиди.
10.4.3. гликолипиди
Както подсказва името, съединенията от тази група включват въглехидратни остатъци (по-често D-галактоза, по-рядко D-глюкоза) и не съдържат остатък от фосфорна киселина. Типични представители на гликолипидите - цереброзиди и ганглиозиди - са сфингозин-съдържащи липиди (следователно те могат да се считат и за сфинголипиди).
V цереброзидикерамидният остатък е свързан с D-галактоза или D-глюкоза чрез β-гликозидна връзка. Цереброзидите (галактоцереброзиди, глюкоцереброзиди) са част от мембраните на нервните клетки.
Ганглиозиди- богати на въглехидрати комплексни липиди - за първи път са изолирани от сивото вещество на мозъка. Структурно ганглиозидите са подобни на цереброзидите, като се различават по това, че вместо монозахарид, те съдържат сложен олигозахарид, съдържащ поне един остатък V-ацетилнеураминова киселина (виж Приложение 11-2).
10.5. Липидни свойства
и техните структурни компоненти
Характеристика на сложните липиди е тяхната бифилност,поради неполярни хидрофобни и силно полярни йонизирани хидрофилни групи. Във фосфатидилхолините, например, въглеводородните радикали на мастните киселини образуват две неполярни „опашки“, а карбоксилната, фосфатната и холиновата група образуват полярната част.
На интерфейса тези съединения действат като отлични емулгатори. В състава на клетъчните мембрани липидните компоненти осигуряват високо електрическо съпротивление на мембраната, нейната непропускливост за йони и полярни молекули и пропускливост за неполярни вещества. По-специално, повечето анестетици се разтварят добре в липидите, което им позволява да проникнат през мембраните на нервните клетки.
Мастните киселини са слаби електролити( стр К а~ 4.8). Те се дисоциират в малка степен във водни разтвори. При pH< p К а преобладава нейонизираната форма, при pH> pК а, тоест при физиологични условия преобладава йонизираната форма RCOO -. Разтворимите соли на висшите мастни киселини се наричат сапуни.Натриевите соли на висшите мастни киселини са твърди, калиевите соли са течни. Тъй като солите на слабите киселини и силните основи на сапуните са частично хидролизирани във вода, техните разтвори са алкални.
Естествени ненаситени мастни киселини с цис-конфигурация на двойна връзка, имат голям запас от вътрешна енергия и следователно в сравнение с транс-изомерите са термодинамично по-малко стабилни. Техенцис-транс -изомеризацията протича лесно при нагряване, особено в присъствието на радикални инициатори. При лабораторни условия това преобразуване може да се осъществи чрез действието на азотни оксиди, образувани при разлагането на азотната киселина при нагряване.
Висшите мастни киселини проявяват общите химични свойства на карбоксилните киселини. По-специално, те лесно образуват съответните функционални производни. Мастните киселини с двойни връзки проявяват свойствата на ненаситени съединения - добавят водород, халогеноводороди и други реагенти към двойната връзка.
10.5.1. Хидролиза
С помощта на реакцията на хидролиза се установява структурата на липидите, а също така се получават ценни продукти (сапуни). Хидролизата е първият етап в оползотворяването и метаболизма на хранителните мазнини в организма.
Хидролизата на триацилглицероли се извършва или чрез излагане на прегрята пара (в промишлеността), или чрез нагряване с вода в присъствието на минерални киселини или основи (осапуняване). В тялото липидната хидролиза се извършва под действието на липазните ензими. Някои примери за реакции на хидролиза са показани по-долу.
В плазмалогените, както при обикновените винил етери, етерната връзка се разцепва в кисела, но не и в алкална среда.
10.5.2. Реакции на добавяне
Липидите, съдържащи остатъци от ненаситени киселини в структурата, се свързват чрез двойни връзки с водород, халогени, халогеноводороди и вода в кисела среда. Йодно числое мярка за ненаситеност на триацилглицероли. Той съответства на броя грамове йод, които могат да бъдат добавени към 100 g от веществото. Съставът на естествените мазнини и масла и техните йодни числа варират в доста широк диапазон. Като пример даваме взаимодействието на 1-олеоил-дистеароилглицерол с йод (йодното число на този триацилглицерол е 30).
Каталитичното хидрогениране (хидрогениране) на ненаситени растителни масла е важен промишлен процес. В този случай водородът насища двойните връзки и течните масла се превръщат в твърди мазнини.
10.5.3. Реакции на окисляване
Окислителните процеси с участието на липидите и техните структурни компоненти са доста разнообразни. По-специално, окисляването на ненаситени триацилглицероли с кислород във въздуха по време на съхранение (автоокисляване, виж 3.2.1), придружено от хидролиза, е част от процес, известен като гранясване на маслото.
Първичните продукти на взаимодействието на липидите с молекулния кислород са хидропероксидите, които се образуват в резултат на верижен процес на свободните радикали (виж 3.2.1).
Липидна пероксидация - един от най-важните окислителни процеси в организма. Това е основната причина за увреждане на клетъчните мембрани (например при лъчева болест).
Структурни фрагменти от ненаситени висши мастни киселини във фосфолипидите служат като мишени за атака активни форми на кислород(ROS, вж. Приложение 03-1).
Когато се атакува, по-специално, от хидроксилния радикал HO ", най-активният от ROS, на липидната молекула на LH, настъпва хомолитично разцепване на CH връзката в алилната позиция, както е показано от примера на модела на липидна пероксидация (Схема 10.3). Полученият алилов тип радикал L" незабавно реагира с молекулярен кислород в окислителната среда, за да образува липидно-пероксилния радикал LOO". От този момент започва верижна каскада от реакции на липидна пероксидация, тъй като има постоянно образуване на алилови липидни радикали L", които възобновяват този процес.
Липидните пероксиди LOOH са нестабилни съединения и могат да се разлагат спонтанно или с участието на метални йони с променлива валентност (виж 3.2.1) с образуването на липидокси радикали LO "способни да инициират по-нататъшно окисление на липидния субстрат. Такъв лавиноподобен процес на липидната пероксидация представлява риск от разрушаване на клетките на мембранните структури.
Междинно образуваният радикал от алиловия тип има мезомерна структура и може допълнително да претърпи трансформации в две посоки (виж Схема 10.3, пътища аи б),което води до междинни хидропероксиди. Хидропероксидите са нестабилни и се разлагат дори при обикновени температури с образуването на алдехиди, които допълнително се окисляват до киселини – крайните продукти на реакцията. Резултатът обикновено е две монокарбоксилни и две дикарбоксилни киселини с по-къси въглеродни вериги.
Ненаситените киселини и липидите с остатъци от ненаситени киселини при меки условия се окисляват с воден разтвор на калиев перманганат, образувайки гликоли, а при по-твърди условия (с разкъсване на връзките въглерод-въглерод) съответните киселини.
Зареждане ...