Ліпіди- дуже різнорідні за своєю хімічною будовою речовини, що характеризуються різною розчинністю в органічних розчинниках і, як правило, нерозчинні у воді. Вони відіграють важливу роль у процесах життєдіяльності. Будучи одним з основних компонентів біологічних мембран, ліпіди впливають на їхню проникність, беруть участь у передачі нервового імпульсу, створенні міжклітинних контактів.
Інші функції ліпідів - утворення енергетичного резерву, створення захисних водовідштовхувальних та термоізоляційних покривів у тварин та рослин, захист органів та тканин від механічних впливів.
КЛАСИФІКАЦІЯ ЛІПІДІВ
Залежно від хімічного складу ліпіди поділяють кілька класів.
- Прості ліпіди включають речовини, молекули яких складаються лише із залишків жирних кислот(або альдегідів) та спиртів. До них відносять
- жири (тригліцериди та інші нейтральні гліцериди)
- воски
- Складні ліпіди
- похідні ортофосфорної кислоти (фосфоліпіди)
- ліпіди, що містять залишки цукрів (гліколіпіди)
- стерини
- стериди
У даному розділіхімія ліпідів буде розглянута лише тому обсязі, який необхідний розуміння обміну ліпідів.
Якщо тварину або рослинну тканинуобробляти одним або декількома (частіше послідовно) органічними розчинниками, наприклад хлороформом, бензолом або петролейним ефіром, деяка частина матеріалу переходить в розчин. Компоненти такої розчинної фракції (витяжки) називаються ліпідами. Ліпідна фракція містить речовини різних типів, більшість з яких представлені на схемі. Зауважимо, що через етерогенність компонентів, що входять у ліпідну фракцію, термін "ліпідна фракція" не можна розглядати як структурну характеристику; він є лише робочою лабораторною назвою фракції, що отримується при екстракції біологічного матеріалу малополярними розчинниками. Проте більшість ліпідів мають деякі загальні структурні особливості, що зумовлюють їх важливі біологічні властивостіта подібну розчинність.
Жирні кислоти
Жирні кислоти-аліфатичні карбонові кислоти - в організмі можуть бути у вільному стані (слідові кількості в клітинах і тканинах) або виконувати роль будівельних блоків для більшості класів ліпідів. З клітин та тканин живих організмів виділено понад 70 різних жирних кислот.
Жирні кислоти, що зустрічаються в природних ліпідах, містять парне число вуглецевих атомів і мають переважно нерозгалужену вуглецеву ланцюг. Нижче наводяться формули природних жирних кислот, що найбільш часто зустрічаються.
Природні жирні кислоти, щоправда, трохи умовно, можна розділити на три групи:
- насичені жирні кислоти [показати]
- мононенасичені жирні кислоти [показати]
Мононенасичені (з одним подвійним зв'язком) жирні кислоти:
- поліненасичені жирні кислоти [показати]
Поліненасичені (з двома або більше подвійними зв'язками) жирні кислоти:
Крім цих основних трьох груп існує ще група так званих незвичайних природних жирних кислот [показати] .
Жирні кислоти, що входять до складу ліпідів тварин та вищих рослин, мають багато загальних властивостей. Як уже зазначалося, майже всі природні жирні кислоти містять парне число вуглецевих атомів, найчастіше 16 або 18. Ненасичені жирні кислоти тварин і людини, що беруть участь у побудові ліпідів, зазвичай містять подвійний зв'язок між 9-м і 10-м вуглецямидодаткові подвійні зв'язки, як правило, бувають на ділянці між 10-м вуглецем і мітильним кінцем ланцюга. Рахунок походить від карбоксильної групи: найближчий до СООН-групи С-атом позначають як α, сусідній з ним - β і кінцевий атом вуглецю у вуглеводневому радикалі - ω.
Своєрідність подвійних зв'язків природних ненасичених жирних кислот полягає в тому, що вони завжди відокремлені двома простими зв'язками, тобто між ними завжди є хоча б одна метиленова група (СН=СН-СН 2 -СН=СН-). Подібні подвійні зв'язки позначають як ізольовані. Природні ненасичені жирні кислоти мають цис-конфігурацію і дуже рідко зустрічаються транс-конфігурації. Вважають, що в ненасичених жирних кислотах з кількома подвійними зв'язками цис-конфігурація надає вуглеводневому ланцюгу вигнутого та укороченого вигляду, що має біологічний сенс(особливо якщо врахувати, що багато ліпідів входять до складу мембран). У мікробних клітинах ненасичені жирні кислоти зазвичай містять один подвійний зв'язок.
Жирні кислоти з довгим вуглеводневим ланцюгом практично нерозчинні у воді. Їхні натрієві і калієві солі (мила) утворюють у воді міцели. В останніх негативно заряджені карбоксильні групи жирних кислот звернені до водної фази, а неполярні вуглеводневі ланцюги заховані всередині міцелярної структури. Такі міцели мають сумарний негативний заряд і в розчині залишаються суспендованими завдяки взаємному відштовхуванню (рис. 95).
Нейтральні жири (або гліцериди)
Нейтральні жири - це ефіри гліцерину та жирних кислот. Якщо жирними кислотами естерифіковані всі три гідроксильні групи гліцерину, то таку сполуку називають тригліцеридом (тріацилгліцерії), якщо дві - дигліцерид (діацилгліцерин) і, нарешті, якщо етерифікована одна група - моногліцерид (моноацилгліцерин).
Нейтральні жири знаходяться в організмі або у формі протоплазматичного жиру, що є структурним компонентом клітин, або у формі запасного, резервного жиру. Роль цих двох форм жиру в організмі неоднакова. Протоплазматичний жир має постійний хімічний складі міститься в тканинах у певній кількості, що не змінюється навіть при патологічному ожирінні, тоді як кількість резервного жиру піддається великим коливанням.
Основну масу природних нейтральних жирів становлять тригліцериди. Жирні кислоти у тригліцеридах можуть бути насиченими та ненасиченими. Найчастіше серед жирних кислот зустрічаються пальмітинова, стеаринова та олеїнова кислоти. Якщо всі три кислотні радикали належать до однієї і тієї ж жирної кислоти, то такі тригліцериди називають простими (наприклад, трипальмітин, тристеарин, тріолеїн і т. д.), якщо ж різним жирним кислотам, - то змішаними. Назви змішаних тригліцеридів утворюються від жирних кислот, що входять до їх складу; при цьому цифри 1, 2 і 3 вказують на зв'язок залишку жирної кислоти з відповідною спиртовою групоюу молекулі гліцерину (наприклад, 1-олео-2-пальмітостеарин).
Жирні кислоти, що входять до складу тригліцеридів, практично визначають їх фізико- Хімічні властивості. Так, температура плавлення тригліцеридів підвищується зі збільшенням числа та довжини залишків насичених жирних кислот. Навпаки, чим вищий вміст ненасичених жирних кислот або кислот з коротким ланцюгом, тим нижча точка плавлення. Тварини жири (сало) зазвичай містять значну кількість насичених жирних кислот (пальмітинової, стеаринової та ін), завдяки чому вони при кімнатній температурітверді. Жири, до складу яких входить багато моно- та поліненасичених кислот, є при звичайній температурі рідкими і називаються оліями. Так, у конопляній олії 95% всіх жирних кислот припадає на частку олеїнової, лінолевої та ліноленової кислот і лише 5% - на частку стеаринової та пальмітинової кислот. Зауважимо, що в жирі людини, що плавиться при 15 ° С (при температурі тіла він рідкий), міститься 70% олеїнової кислоти.
Гліцериди здатні вступати в усі хімічні реакції, властиві складним ефірам Найбільше значеннямає реакція омилення, в результаті якої тригліцеридів утворюються гліцерин і жирні кислоти. Омилення жиру може відбуватися як за ферментативному гідролізі, і при дії кислот чи лугів.
Лужне розщеплення жиру при дії їдкого натру або їдкого калі проводиться при промисловому отриманні мила. Нагадаємо, що мило є натрієвими або калієвими солями вищих жирних кислот.
Для характеристики природних жирів нерідко використовують такі показники:
- йодне число - кількість грамів йоду, яке в певних умовзв'язується 100 г жиру; це числохарактеризує ступінь ненасиченості жирних кислот, присутніх у жирах, йодне число яловичого жиру 32-47, баранячого 35-46, свинячого 46-66;
- кислотне число - кількість міліграмів їдкого калі, необхідне нейтралізації 1 р жиру. Це число вказує на кількість вільних жирних кислот, що є в жирі;
- Число омилення - кількість міліграмів їдкого калі, витрачене на нейтралізацію всіх жирних кислот (як входять до складу тригліцеридів, так і вільних), що містяться в 1 г жиру. Це число залежить від відносної молекулярної масижирних кислот, що входять до складу жиру. Величина числа омилення в основних тваринних жирів (яловичий, баранячий, свинячий) практично однакова.
Віски - складні ефіри вищих жирних кислот і вищих одноатомних або двоатомних спиртів з кількістю вуглецевих атомів від 20 до 70. Загальні формули їх представлені на схемі, де R, R" і R" - можливі радикали.
Віски можуть входити до складу жиру, що покриває шкіру, шерсть, пір'я. У рослин 80% від усіх ліпідів, що утворюють плівку на поверхні листя та стовбурів, становлять воски. Відомо також, що віск є нормальними метаболітами деяких мікроорганізмів.
Природні воски (наприклад, бджолиний віск, спермацет, ланолін) зазвичай містять, крім згаданих складних ефірів, кілька вільних вищих жирних кислот, спиртів і вуглеводнів з кількістю вуглецевих атомів 21-35.
Фосфоліпіди
До цього класу складних ліпідів відносяться гліцерофосфоліпіди та сфінголіпіди.
Гліцерофосфоліпіди є похідними фосфатидної кислоти: до їх складу входять гліцерин, жирні кислоти, фосфорна кислота і зазвичай азотовмісні сполуки. Загальна формулагліцерофосфоліпідів представлена на схемі, де R 1 і R 2 - радикали вищих жирних кислот, a R 3 - радикал азотистої сполуки.
Характерним для всіх гліцерофосфоліпідів є те, що одна частина їхньої молекули (радикали R 1 і R 2) виявляє різко виражену гідрофобність, тоді як інша частина гідрофільна завдяки негативному заряду залишку фосфорної кислоти та позитивному заряду радикалу R 3 .
З усіх ліпідів гліцерофосфоліпіди мають найбільш виражені полярні властивості. При поміщенні гліцерофосфоліпідів у воду в істинний розчин переходить лише невелика їх частина, а основна маса "розчиненого" ліпіду знаходиться в водних системаху формі міцел. Існує кілька груп (підкласів) гліцерофосфоліпідів.
- [показати]
.
- Фосфатидилсерини [показати]
.
У молекулі фосфатидилсерину азотистою сполукою служить залишок амінокислоти серину.
Фосфатидилсерини поширені набагато менш широко, ніж фосфатидилхоліни і фосфатидилетаноламіни, і їх значення визначається в основному тим, що вони беруть участь у синтезі фосфатиділетаноламінів.
- Плазмалогени (ацетальфосфатиди) [показати]
.
Відрізняються від розглянутих вище гліцерофосфоліпідів тим, що замість одного залишку вищої жирної кислоти містять залишок альдегіду жирної кислоти, який пов'язаний з гідроксильною групою гліцерину ненасиченим ефірним зв'язком:
Таким чином, плазмалоген при гідролізі розпадається на гліцерин, альдегід вищої жирної кислоти, жирну кислоту, фосфорну кислоту, холін або етаноламін.
[показати]
.
На відміну від тригліцеридів у молекулі фосфатидилхоліну одна з трьох гідроксильних груп гліцерину пов'язана не з жирною, а з фосфорною кислотою. Крім того, фосфорна кислота у свою чергу з'єднана ефірним зв'язком з азотистою основою [НО-СН 2 -СН 2 -N+=(СН 3) 3 ] - холін. Таким чином, в молекулі фосфатидилхоліну з'єднані гліцерин, вищі жирні кислоти, фосфорна кислота та холін
[показати] .
Основна відмінність між фосфатидилхолінами і фосфатидилетаноламінами полягає в тому, що до складу останніх замість холіну входить азотна основа етаноламін (АЛЕ-СН 2 -СН 2 -NH 3 +).
З гліцерофосфоліпідів в організмі тварин і вищих рослин у найбільшій кількості зустрічаються фосфатидилхоліни та фосфатидилетаноламіни. Ці дві групи гліцерофосфоліпідів метаболічно пов'язані один з одним та є головними ліпідними компонентами мембран клітин.
R 3 -радикалом у цій групі гліцерофосфоліпідів є шестивуглецевий сахароспирт - інозит:
Фосфатидилінозити досить поширені в природі. Вони виявлені у тварин, рослин та мікробів. У тваринному організмі вони знайдені в мозку, печінці та легенях.
[показати] . 
Слід зазначити, що у природі зустрічається вільна фосфатидна кислота, хоча проти іншими гліцерофосфоліпідами щодо невеликих кількостях.
До гліцерофосфоліпідів, точніше до полігліцеринфосфатів, відноситься кардіолілін. Остів молекули кардіолйпіну включає три залишки гліцерину, з'єднаних один з одним двома фосфодіефірними містками через положення 1 і 3; гідроксильні групи двох зовнішніх залишків гліцерину етерифіковані жирними кислотами Кардіоліпін входить до складу мембран мітохондрій. У табл. 29 сумовані дані про будову основних гліцерофосфоліпідів.
Серед жирних кислот, що входять до складу гліцерофосфоліпідів, виявлені як насичені, так і ненасичені жирні кислоти (частіше стеаринова, пальмітинова, олеїнова та лінолева).
Встановлено також, що більшість фосфатидилхолінів і фосфатидилетаноламінів містить одну насичену вищу жирну кислоту, етерифіковану в положенні 1 (у 1-го вуглецевого атома гліцерину), і одну ненасичену вищу жирну кислоту, етерифіковану в положенні 2. особливих ферментів, що містяться , наприклад, в отруті кобри, які відносяться до фосфоліпаз А 2 , призводить до відщеплення ненасиченої жирної кислоти та утворення лізофосфатидилхолінів або лізофосфатидилетаноламінів, що мають сильну гемолітичну дію.
Сфінголіпіди
Гліколіпіди
Складні ліпіди, що містять у складі молекули вуглеводні групи (частіше залишок D-галактози). Гліколіпіди відіграють істотну роль у функціонуванні біологічних мембран. Вони містяться переважно в тканинах мозку, але є також і в кров'яних клітинах та інших тканинах. Відомі три основні групи гліколіпідів:
- цереброзиди
- сульфатиди
- гангліозиди
Цереброзиди не містять ні фосфорної кислоти, ні холіну. До їх складу входить гексоза (зазвичай це D-галактоза), яка пов'язана з ефірним зв'язком з гідроксильною групою аміноспирту сфінгозину. Крім того, до складу цереброзиду входить жирна кислота. Серед цих жирних кислот найчастіше зустрічається лігноцеринова, нервонова та церебронова кислоти, тобто жирні кислоти, що мають 24 вуглецеві атоми. Структура цереброзид може бути представлена схемою. Цереброзид можна відносити також до сфінголіпідів, оскільки вони містять спирт сфінгозин.
Найбільш вивченими представниками цереброзидів є нервон, що містить нервонову кислоту, цереброн, до складу якого входить церебронова кислота, і керазин, що містить лігноциринову кислоту. Особливо великий вміст цереброзидів у мембранах нервових клітин(У мієліновій оболонці).
Сульфатиди відрізняються від цереброзид тим, що містять в молекулі залишок сірчаної кислоти. Іншими словами, сульфатид являє собою цереброзідсульфат, в якому сульфат етерифікований за третім вуглецевим атомом гексози. У мозку ссавців сульфатиди, як цереброзиди, перебувають у білому речовині. Однак вміст їх у мозку набагато нижчий, ніж цереброзидів.
При гідролізі гангліозидів можна виявити вищу жирну кислоту, спирт сфінгозин, D-глюкозу та D-галактозу, а також похідні аміносахарів: N-ацетилглюкозамін та N-ацетилнейрамінову кислоту. Остання синтезується в організмі із глюкозаміну.
У структурному відношенні гангліозиди значною мірою подібні до цереброзидів, з тією лише різницею, що замість одного залишку галактози вони містять складний олігосахарид. Одним із найпростіших гангліозидів є гематозид, виділений із строми еритроцитів (схема)
На відміну від цереброзидів і сульфатидів гангліозиди знаходяться переважно в сірій речовинімозку та зосереджені у плазматичних мембранах нервових та гліальних клітин.
Усі розглянуті вище ліпіди прийнято називати омилюваними, оскільки за їх гідролізі утворюються мила. Однак є ліпіди, які не гідролізуються зі звільненням жирних кислот. До таких ліпідів належать стероїди.
Стероїди - поширені у природі сполуки. Вони є похідними циклопентанпергідрофенантренового ядра, що містить три конденсовані циклогексанові та одне циклопентанове кільце. До стероїдів відносяться численні речовини гормональної природи, а також холестерин, жовчні кислоти та інші сполуки.
В організмі людини перше місце серед стероїдів займають стерини. Найбільш важливим представником стеринів є холестерин:
Він містить спиртову гідроксильну групу при 3 і розгалужену аліфатичну ланцюг з восьми атомів вуглецю при 17 . Гідроксильна група при 3 може бути етерифікована вищою жирною кислотою; при цьому утворюються ефіри холестерину (холестериди):
Холестерин грає роль ключового проміжного продукту синтезі багатьох інших сполук. Холестерином багаті на плазматичні мембрани багатьох тварин клітин; у значно меншій кількості він міститься в мембранах мітохондрій та в ендоплазматичній мережі. Зауважимо, що у рослинах холестерин відсутня. У рослин є інші стерини, відомі під загальною назвою фітостеринів.
Ліпіди (Жири).Ліпідами- називають складну суміш органічних сполук(з'єднання з вуглецем С), з близькими фізико-хімічними властивостями:
- Не розчинність у воді.
- Хороша розчинність в органічних розчинниках (бензин, хлороформ)Ліпіди широко поширені у природі. Разом з білками та вуглеводами вони становлять основну масу органічних речовин усіх живих організмів, будучи обов'язковим компонентом кожної клітини. Ліпіди – найважливіший компонент їжі, багато в чому визначає її харчову цінністьта смакова гідність.
У рослинах вони накопичуються головним чином у насінні та плодах. У тварин і риб ліпіди концентруються в підшкірних жирових тканинах, черевної порожниниі тканинах, що оточують багато важливі органи(серце, нирки), а також у мозковій та нервовій тканинах. Особливо багато ліпідів у підшкірній жировій тканині китів (25-30 % від їхньої маси), тюленів та інших морських тварин. У людини вміст ліпідів коливається від 10-20% у середньому.Види ліпідів.
Класифікацій жирів існує багато видів, ми розберемо найпростішу, вона поділяє їх на три великі групи:
- Прості ліпіди
- Складні ліпіди
- Похідні ліпідів.Розберемо кожну групу ліпідів окремо, що до них входить, і навіщо вони потрібні.
Прості Ліпіди.
1) Нейтральні жири (чи навіть жири).
Нейтральні жири складаються із тригліцеридів.
Тригліцерид - ліпід або нейтральний жир, до складу якого входить гліцерин, з'єднаний із трьома молекулами жирних кислот.
Гліцерин- хімічна сполука з формулою C3H5(OH)3, (безбарвна, в'язка, солодкувата рідина без запаху.)
Жирні кислоти– природні або створені сполуки з однією або декількома групами – COOH (карбоксильні), що не створюють циклічних зв'язків (ароматичних), з числом атома вуглецю (С) у ланцюзі не менше 6.Тригліцериди виробляються із продуктів розщеплення харчових жирів і є формою збереження жирів в організмі людини. Основна частина харчових жирів (98%) є тригліцеридами. Жир також зберігається в організмі у вигляді тригліцеридів.
Види жирних кислот:
- Насичені жирні кислоти- містять лише одинарні зв'язки між атомами вуглецю з іншими зв'язками, прикріпленими до атомів водню. Молекула з'єднується з максимально можливою кількістю атомів водню, тому дана кислота називається насиченою, вони відрізняються від ненасичених тим, що залишаються твердими при кімнатній температурі.
Продукти в яких міститься найбільше насичених жирів, це свиняче салоі жир, курячий, яловичий і баранячий жир, вершкове маслота маргарин. З продуктів, багатих на такі жири, можна назвати ковбасу, сардельки та інші ковбасні вироби, бекон, звичайну нежирну яловичину; сорти м'яса, звані мармуровими; курячу шкіру, бекон; морозиво, креми, сири; більшу частинуборошняних та інших кондитерських виробів.- ненасичені жирні кислоти -містять один або більше подвійних зв'язків уздовж головного вуглецевого ланцюга. Кожен подвійний зв'язок зменшує кількість атомів водню, які можуть зв'язуватися з жирною кислотою. Подвійні зв'язки також призводять до «вигину» в жирних кислотах, що запобігає зв'язку між ними.
Ненасичені жирні кислоти містяться у рослинних джерелах.Їх можна розділити на два види:
1) мононенасичені – ненасичені жирні кислоти з одним подвійним зв'язком. (наприклад -оливкова олія)
2) поліненасичені – ненасичені жирні кислоти з двома чи більше подвійними зв'язками. (наприклад - лляна олія)Про харчових жирахбуде окрема велика тема, яка докладно розбирає всі їхні властивості.
2) Віски.
Віски – жироподібні речовини, тварини або рослинного походженняскладаються з складних ефірів одноатомних спиртів і жирних кислот
Складні ефіри– сполуки – СООН (карбоксильні) , у яких атом водню в АЛЕ-групі заміщений органічною групою.
Спирти– сполуки-ОН, пов'язані з атомом вуглецю.
Простими словами, воски це - безформні, пластичні, легко розм'якшувальні при нагріванні речовини, що плавляться в інтервалі температур від 40 до 90 градусів цельсію.
Бджолиний віск виділяється спеціальними залозами медоносних бджіл, з нього бджоли будують стільники.Складні ліпіди.
Складний ліпід - це поєднання тригліцериду з іншими хімічними речовинами.
Усього їх виділяють три види.Фосфоліпіди- гліцерин з'єднаний з однією або двома жирними кислотами і фосфорна кислота.
З фосфоліпідів складається клітинна мембрана. У продуктах харчування найпопулярніший – лецитин.Гліколіпіди –сполуки жирових та вуглеводневих компонентів. (Утримуються у всіх тканинах, головним чином у зовнішньому ліпідному шарі плазматичних мембран.)
Ліпопротеїди– комплекси жирів та білків. (Плазма крові)
Похідні ліпідів.
Холестерин- жироподібна речовина, схожа на віск, що присутня в кожній клітині тіла та в багатьох продуктах харчування. Деяка кількість холестерину в крові необхідна, але його високий рівень може призвести до хвороби серця.
Багато холестерину міститься в яйцях, жирних сортахм'яса, ковбаси, жирних молочних продуктів.З загальною класифікацієюрозібралися, які функції виконують ліпіди?
Опції.
- структурна функція.
Фосфоліпіди беруть участь у побудові мембран клітин усіх органів та тканин. Вони беруть участь у освіті багатьох біологічно важливих сполук.
- Енергетична функція.
При окисленні жирів вивільняється велика кількістьенергії, що йде на освіту АТФ. У формі ліпідів зберігається значна частина енергетичних запасів організму, які витрачаються за нестачі поживних речовин. Тварини, що впадають у сплячку, та рослини накопичують жири та олії та витрачають їх на підтримку процесів життєдіяльності. Високий змістліпідів у насінні рослин забезпечує розвиток зародка і проростка до переходу до самостійного харчування. Насіння багатьох рослин (кокосової пальми, рицини, соняшника, сої, ріпаку та ін.) є сировиною для отримання рослинної олії промисловим способом. При повному розпаді 1 г жиру виділяється 38,9 кДж енергії, що приблизно в 2 рази більше в порівнянні з вуглеводами та білками.
- захисна та теплоізоляційна
Нагромаджуючись у підшкірній клітковиніі навколо деяких органів (нирок, кишечника), жировий шар захищає організм тварин та його окремі органивід механічних пошкоджень. Крім того, завдяки низькій теплопровідності шар підшкірного жиру допомагає зберегти тепло, що дозволяє, наприклад, багатьом тваринам мешкати в умовах холодного клімату.
Змащувальна та водовідштовхувальна.
Віск покриває шкіру, шерсть, пір'я, робить їх більш еластичними та оберігає від вологи. Восковий наліт мають листя та плоди багатьох рослин.- Регуляторна.
Багато гормонів є похідними холестерину, наприклад статеві (тестостерон учоловіків і прогестерон у жінок) та кортикостероїди. Похідні холестерину, вітамін D грають ключову роль обміні кальцію і фосфору. Жовчні кислоти беруть участь у процесах травлення. У мієлінових (непровідних заряд) оболонках аксонів нервових клітин ліпіди є ізоляторами під час проведення нервових імпульсів.
- джерело метаболічної води.
Окислення 100 г жиру дає приблизно 105-107г води. Ця вода дуже важлива для деяких мешканців пустель, зокрема для верблюдів, здатних обходитися без води протягом 10-12 діб: жир, запасений у горбі, використовується саме з цією метою. Необхідну для життєдіяльності воду ведмеді, бабаки та інші тварини, що впадають у сплячку, одержують внаслідок окислення жиру.
Ліпіди виступають найважливішим джерелом енергетичного запасуорганізму. Факт очевидний навіть на номенклатурному рівні: грецька «ліпос» перекладається як жир. Відповідно, категорія ліпідів поєднує жироподібні речовини. біологічного походження. Функціонал сполук досить різноманітний, що з неоднорідністю складу даної категорії біо-об'єктів.
Які функції виконують ліпіди
Перелічіть основні функції ліпідів в організмі, які є основними. На ознайомлювальному етапі доцільно виділити ключові ролі жироподібних речовин у клітинах організму людини. Базовий перелік – це п'ять функцій ліпідів:
- резервно-енергетична;
- структуроутворююча;
- транспортна;
- ізолююча;
- сигнальна.
До другорядних завдань, які ліпіди виконують у поєднанні з іншими сполуками можна віднести регуляторну та ферментативну роль.
Енергетичний запас організму
Це не лише одна з важливих, але пріоритетна роль жироподібних сполук. По суті, частина ліпідів є джерелом енергії всієї клітинної маси. Справді, жир для клітин – аналог палива у баку автомобіля. Реалізується енергетична функція ліпідами в такий спосіб. Жири та подібні до них речовини окислюються в мітохондріях, розщеплюючись до рівня води та двоокису вуглецю. Процес супроводжується виділенням значної кількості АТФ – високоенергетичних метаболітів. Їх запас дозволяє клітині брати участь у енергозалежних реакціях.
Структурні блоки
Одночасно ліпіди здійснюють будівельну функцію: з їх допомогою формується мембрана клітини. У процесі беруть участь такі групи жироподібних речовин:
- холестерин – ліпофільний спирт;
- гліколіпіди – сполуки ліпідів із вуглеводами;
- фосфоліпіди – ефіри складних спиртів та вищих карбонових кислот.
Слід зазначити, що в мембрані, що сформувалася, безпосередньо жири не містяться. Стінка, що утворилася між клітиною і зовнішнім середовищемвиявляється двошаровою. Це досягається внаслідок біфільності. Подібна характеристика ліпідів показує, що одна частина молекули – гідрофобна, тобто нерозчинна у воді, друга, навпаки – гідрофільна. Як результат, бислой клітинної стінки формується внаслідок впорядкованого розташування простих ліпідів. Молекули розгортаються гідрофобними ділянками один до одного, тоді як гідрофільні хвости спрямовані всередину та поза клітиною.
Це визначає захисні функції мембранних ліпідів. По-перше, мембрана надає клітині форми і навіть зберігає її. По-друге, подвійна стінка – своєрідний пункт паспортного контролю, що не пропускає через себе небажаних візитерів.
Автономна система опалення
Звичайно, це найменування досить умовне, але цілком застосовно, якщо розглядати які функції виконують ліпіди. З'єднання не стільки опалюють організм, скільки утримують тепло всередині. Подібна роль відведена жировим відкладенням, що формуються навколо різних органіві в підшкірної тканини. Цей клас ліпідів характеризується високими теплоізолюючими властивостями, що оберігає життєво важливі органи від переохолодження.
Таксі замовляли?
Транспортну роль ліпідів відносять до другорядної функції. Справді, перенесення речовин (переважно тригліцеридів та холестерину) здійснюється окремими структурами. Це пов'язані комплекси ліпідів і білків, які називаються ліпопротеїни. Як відомо, жироподібні речовини нерозчинні у воді відповідно плазмі крові. Навпаки, функції білків включають гідрофільність. Як результат, ядро ліпопротеїду – скупчення тригліцеридів та ефірів холестерину, тоді як оболонка – суміш молекул протеїну та вільного холестеролу. У такому вигляді ліпіди доставляються до тканин або назад в печінку для виведення з організму.
Другорядні фактори
Список вже перерахованих 5 функцій ліпідів доповнює ряд не менш важливих ролей:
- ферментативна;
- сигнальна;
- регуляторна
Сигнальна функція
Деякі складні ліпіди, зокрема їхню будову, дозволяють передавати нервові імпульси між клітинами. Посередником у подібному процесі виступають гліколіпіди. Не менш важливим виявляється здатність розпізнавати внутрішньоклітинні імпульси, що також реалізується жироподібними структурами. Це дозволяє відбирати з крові необхідні клітини речовини.
Ферментативна функція
Ліпіди, незалежно від розташування в мембрані або поза нею – не входять до складу ферментів. Однак, їх біостентез відбувається з присутністю жироподібних сполук. Додатково ліпіди беруть участь у виконанні захисту стінок кишечника від ферментів підшлункової залози. Надлишок останніх нейтралізується жовчю, де у значних кількостях включені холестерин та фосфоліпіди.
Один із найбільших міфів сучасного людства- Шкідливість жирів. Жир став ворогом номер один. Люди витрачають долари, рублі, євро та інше на те, щоб купити знежирене печиво, знежирену колу, таблетки, які здатні перешкоджати всмоктуванню жирів, таблетки, які розчиняють жири. Люди сидять на всіляких дієтах, що виключають жир.
Але ... У благополучних у всіх відносинах країнах неухильно зростає кількість людей, які страждають на ожиріння. Зростає кількість людей, які страждають на серцево-судинні захворювання та цукровим діабетом, тобто хворобами, багато в чому пов'язаними саме з надмірною вагою. Війна з жирами триває.
То що не так?
Факт 1: жири корисні
Перша та основна помилка – вважати, що всі жири однакові, відмова від усіх жирів – благо. Втім, освіченість населення досить висока, зараз багато хто знає, що корисні ненасичені жири (переважно рослинні). А шкідливі – насичені (в основному, тварини).
Розберемося із цим.
Насичені жири - структурні компонентимембран клітин, беруть участь у біохімії організму. Тому повна відмовавід них призведе до незворотних змін у здоров'ї. Інша річ, що їх споживання має відповідати віковим показникам. Дітям і підліткам вони необхідні достатню кількість, З віком їх споживання можна зменшити.
Ненасичені жири – зменшують рівень «поганого» холестерину, необхідні для засвоєння організмів деяких вітамінів (жиророзчинних), беруть участь в обміні речовин. Тобто ці жири організму теж необхідні.
Невелике спостереження: насичені жири – тверді, ненасичені – рідкі.
За фізіологічними показниками для середньостатистичної людини співвідношення насичені - ненасичені жири має бути 13:23. Вживання корисних жирів необхідне!
Однозначно шкідливими є трансжири. Містяться вони й у природі (наприклад, у натуральному молоці), але переважно утворюються з інших (рослинних) жирів, шляхом гидрогенизации (спосіб переробки жирів надання їм твердої форми).
Факт 2: жирові відкладення не є результатом вживання жирів
Що? Звичайно, якщо Ви просто збільшите частку споживання жирів, не зменшуючи інших продуктів, ви зайва ваганаберете. Основа підтримання нормальної ваги – збалансованість. Ви повинні витрачати стільки калорій, скільки споживаєте.
А ось дієти з різким обмеженнямкалорійності можуть призвести і до різкого набору ваги після скасування. Чому? Організм отримав настанову: голод. Отже, треба накопичувати жири про запас. Тому вся їжа переробляється і йде у «депо». жирові відкладення. При цьому ви можете падати в голодні непритомності. У жирові запаси відкладаються перероблені вуглеводи.
Дослідження показують, що якщо людина сидить на низькокалорійній безжировій дієті, то насилу скинуті кілька кілограмів повертаються, навіть якщо ви продовжуєте «сидіти» на цій дієті.
Крім того, схильні до ожиріння люди, які вживають невелику кількість жирів.
А спостереження за пацієнтами у США виявили картину, що зниження кількості жиру з 40% (що вважається нормою) до 33% у раціоні супроводжується збільшенням людей із надмірною вагою.
Пам'ятайте, що ненасичені жири беруть участь у обміні речовин. Співвідношення білки: жири: вуглеводи для дорослої людини мають бути приблизно 14%: 33%: 53%.
Висновок:збільшення ненасичених жирів у їжі при постійної калорійності не призведе до набору ваги, а сприятиме поліпшенню здоров'я з допомогою обміну речовин.
Що таке ліпіди, яка класифікація ліпідів, у чому полягає їх будова та функції? Відповідь на це та багато інших питань дає біохімія, що займається вивченням цих та інших речовин, що мають велике значення для метаболізму.
Що це таке
Ліпіди являють собою органічні речовини, які не розчиняються у воді. Функції ліпідів у тілі людини різноманітні.
Ліпіди - це слово означає "дрібні частинки жиру"
Це насамперед:
- Енергетична. Ліпіди служать субстратом для запасання та використання енергії. При розщепленні 1 г жирів виділяється приблизно в 2 рази більше енергії, ніж при розщепленні білка або вуглеводів такої ж ваги.
- Структурна функція. Структура ліпідів визначає будову мембран клітин нашого тіла. Вони розташовуються таким чином, що гідрофільна частина молекули знаходиться всередині клітини, а гідрофобна на її поверхні. Завдяки цим властивостям ліпідів кожна клітина, з одного боку, є автономну систему, відгороджену від зовнішнього світу, а з іншого ─ кожна клітина може обмінюватися молекулами з іншими довкіллямза допомогою спеціальних транспортних систем.
- Захисна. Поверхневий шар, що є у нас на шкірі і є своєрідним бар'єром між нами та навколишнім світом також складений з ліпідів. Крім того, вони у складі жирової тканини забезпечують функцію теплоізоляції та захист від згубних зовнішніх впливів.
- Регуляторна. Вони входять до складу вітамінів, гормонів та інших речовин, що регулюють багато процесів в організмі.
Загальна характеристика ліпідів виходить із особливостей будови. Вони мають подвійні властивості, тому що мають у складі молекули розчинну і нерозчинну частини.
Надходження в організм
Ліпіди частково надходять до організму людини з їжею, частково здатні синтезуватися ендогенно. Розщеплення основної частини харчових ліпідів відбувається у 12-палій кишці під впливом панкреатичного соку, що виділяється підшлунковою залозою та жовчних кислоту складі жовчі. Розщепившись, вони ресинтезуються знову в кишковій стінці і, вже у складі спеціальних транспортних частинок - ліпопротеїнів, - готові вступити до лімфатичну системута загальний кровотік.
З їжею щодня людині необхідно отримувати близько 50-100 г жирів, що залежить від стану організму та рівня фізичної активності.
Класифікація
Класифікація ліпідів залежно від їхньої здатності утворювати мила в певних умовах поділяє їх на такі класи ліпідів:
- Омилювані. Так називаються речовини, які в середовищі лужною реакцієюутворюють солі карбокислот (мила). До цієї групи належать прості ліпіди, складні ліпіди. Як прості ліпіди, так і складні важливі для організму, вони мають різна будоваі, відповідно до нього, ліпіди виконують різні функції.
- Неомилювані. У лужному середовищі не утворюють солей карбонових кислот. Сюди біологічна хімія відносить жирні кислоти, похідні поліненасичених жирних кислот - ейкозаноїди, холестерин, як найбільш яскравий представник основного класу стерін-ліпідів, а також похідні його - стероїди та деякі інші речовини, наприклад, вітаміни А, Е та ін.
Загальна класифікація ліпідів
Жирні кислоти
Речовинами, які належать до групи про простих ліпідів і мають велике значення для організму є жирні кислоти. Залежно від наявності подвійних зв'язків у неполярному (нерозчинному у воді) вуглецевому «хвості», жирні кислоти ділять на насичені (подвійних зв'язків не мають) і ненасичені (мають одну або більше подвійних вуглець-вуглецевих зв'язків). Приклади перших: стеаринова, пальмітинова. Приклади ненасичених та поліненасичених жирних кислот: олеїнова, лінолева та ін.
Саме ненасичені жирні кислоти особливо важливі для нас і повинні обов'язково поводитися з їжею.
Чому? Бо вони:
- Служать компонентом для синтезу клітинних мембран, беруть участь у освіті багатьох біологічно активних молекул.
- Допомагають підтримувати роботу ендокринної та статевої систем у нормі.
- Допомагають попередити або уповільнити розвиток атеросклерозу та багатьох його наслідків.
Жирні кислоти поділяються на дві великі групи: ненасичені та насичені
Медіатори запалення і не лише
Ще одним видом простих ліпідів є такі важливі медіаторивнутрішньої регуляції, як ейкозаноїди. Вони мають унікальне (як практично все у біології) хімічна будоваі, відповідно до цього, унікальні хімічні властивості. Головною основоюдля синтезу ейкозаноїдів виступає арахідонова кислота, яка є однією з найважливіших ненасичених жирних кислот. Саме ейкозаноїди відповідають в організмі протягом запальних процесів.
Коротко описати їх роль у запаленні можна так:
- Вони змінюють проникність судинної стінки (а саме – підвищують її проникність).
- Стимулюють вихід лейкоцитів та інших клітин імунної системиу тканині.
- За допомогою хімічних речовинопосередковують переміщення клітин імунітету, викид ферментів та поглинання чужорідних для організму частинок.
Але на цьому роль ейкозаноїдів у тілі людини не закінчується, вони також відповідальні за систему зсідання крові. Залежно від ситуації ейкозаноїди можуть розширити судини, розслабити гладку мускулатуру, зменшити агрегацію або, якщо потрібно, викликати зворотні ефекти: звуження судин, скорочення гладких м'язових клітинта тромбоутворення.
Ейкозаноїди – велика група фізіологічно та фармакологічно активних сполук
Проводилися дослідження, згідно з якими, люди, які в достатній кількості отримували головний субстрат синтезу ейкозаноїдів - арахідонову кислоту - з їжею (перебуває в риб'ячому жирі, рибі, рослинних оліях) менше страждали від захворювань серцево-судинної системи. Найімовірніше, це пов'язано з тим, що такі люди мають досконаліший обмін ейкозаноїдів.
Речовини складної будови
Складні ліпіди - група речовин, що не менш важлива для організму, ніж прості ліпіди. Основні властивості цієї групи жирів:
- Беруть участь у освіті клітинних мембран, поряд із простими ліпідами, а також забезпечують міжклітинні взаємодії.
- Входять до складу мієлінової оболонки нервових волокон, необхідної нормальної передачі нервового імпульсу.
- Вони є одним з важливих компонентівсурфактанту - речовини, що забезпечує процеси дихання, а саме запобігає спаду альвеол під час видиху.
- Багато хто відіграє роль рецепторів на поверхні клітин.
- Значення деяких складних жирів, що виділяються з спинномозкової рідини, нервової тканини, серцевого м'яза до кінця не з'ясовано.
До найпростіших представників ліпідів цієї групи належать фосфоліпіди, гліко- та сфінголіпіди.
Холестерин
Холестерин є речовиною ліпідної природи з найважливішим значенням у медицині, оскільки порушення саме його обміну негативно б'є по стані всього організму.
Частина холестерину надходить усередину з їжею, а частина синтезується в печінці, надниркових залозах, статевих залозах і шкірі.
Він також бере участь у освіті клітинних мембран, синтезі гормонів та інших хімічно активних речовин, а також бере участь у метаболізмі ліпідів у тілі людини. Показники саме холестерину в крові часто досліджуються лікарями, оскільки вони показують стан обміну ліпідів в організмі людини загалом.
Ліпіди мають свої спеціальні транспортні форми - ліпопротеїни. З їхньою допомогою вони можуть переноситися зі струмом крові, не викликаючи емболії.
Порушення жирового обмінунайшвидше і найяскравіше виявляються порушеннями обміну холестерину, переважанням атерогенних його переносників (так називаються ліпопротеїни низької та дуже низької щільності) над антиатерогенними (ліпопротеїни з високою щільністю).
Основним проявом патології ліпідного обміну є розвиток атеросклерозу.
Виявляє він себе звуженням просвіту артеріальних судин у всьому організмі. Залежно від переважання судин різних локалізаційрозвивається звуження просвіту коронарних судин(що супроводжується стенокардією), судин головного мозку (з порушеннями запам'ятовування, слуху, можливими головними болями, шумом у голові), судин нирок, судин нижніх кінцівоксудин органів травлення з відповідною симптоматикою
Таким чином, ліпіди одночасно є незамінним субстратом для багатьох процесів в організмі і, водночас, при порушенні жирового обміну можуть стати причиною багатьох захворювань і патологічних станів. Тому жировий обмін вимагає за собою контролю та корекції при виникненні такої необхідності.
Loading...