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 компоненти мембран клітин, що 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 значеннядля 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 ліпідіввідбувається 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 в залежності від їх здатності утворювати мила в певних умовподіляє 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 стеринів-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 унікальну (як практично все в біології) хімічну будову і, 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, в той же час, при порушенні жирового обміну можуть стати причиною багатьох захворювань. патологічних станів. Тому жировий обмін вимагає за собою контролю та корекції при виникненні такої необхідності.
Головним правилом підтримки здоров'я є рівномірний розподіл частки жиру при подачі страви на стіл. Насправді людина потребує жирів, але вона повинна контролювати кількість споживаного жиру. Людина повинна сама визначити кількість жирів, яка буде корисною, а не нашкодить здоров'ю. Жир повинен потрапляти в правильне русло, щоб уникнути неприємних наслідків, пов'язаних з підвищенням маси тіла, що призводить до проблем із серцем, гіпертонії, інсульту або навіть смерть. Тому варто звертати увагу на продукти, які сприяють спалюванню жиру. Сьогодні ми розглянемо 10 невідомих фактів про жири.
В середньому звичайна людинащодня набуває 1 г зайвого жиру
. Насправді люди набирають більше жирових відкладень. Слід приділити більше уваги харчуванню та фізичним навантаженням. Робіть висновки: що більше споживання жирів, то раніше почнуться проблеми зі здоров'ям.
Жирові клітини живуть ще десять років по смерті людини.Тим не менш, вони вмирають під впливом фізичних навантажень. Проблема полягає в тому, що клітини мозку постійно вмирають та оновлюються, але якщо їхнє місце займають жирові клітини, Настають проблеми з пам'яттю, особливо у людей похилого віку.
8. Джерело калорій
Насправді жир - незамінне джерело калорій, необхідних організму. Він життєво необхідний підтримки всіх процесів життєдіяльності в організмі. Варто пам'ятати, що надмірна вага веде до проблем зі здоров'ям. Головним правилом є вибір правильних продуктівз кількістю калорій, достатньою для роботи організму.
7. Жир посилює аромат
Більшість консервантів та підсилювачів смаку зроблено на основі жиру. Коли ви змішуєте їх з їжею, вона набуває приємного і привабливого аромату і смаку. Якщо любите готувати, спробуйте додати до страви м'ясо або тваринний жир, у страви відразу зміниться запах та смак.
Жир є своєрідним абсорбентом вітамінів. Люди, які постійно приймають вітаміни, зауважують, що після їжі дія вітамінів відчувається слабшою. Особливо, якщо вітаміни у розчинній формі.
5. Жінки потребують жирів більше чоловіків
Насамперед велика потреба жінок у жирах пов'язані з природою.Жінка - мати, щоб зачати дитину організму потрібні сили, щоб виносити дитину і виростити її в утробі, організм спалює калорії та жири, і, нарешті, після народження дитини жінка годує грудьми, а основою молока є лактоза та жир. Запаси жиру в організмі жінки пояснюються тим, що організм зберігає енергію майбутньої матері. Тому багато жінок втрачають вагу після годування груддю.
Існують два види жиру. Образно їх називають добрим і поганим. Хороший жирвідносять до ненасичених жирів, такі жири потрібні людському організму. Вони містяться в нежирному білому м'ясі, у продуктах, приготованих на пару, наприклад рибі. Погані жири – жирне м'ясо, куряча шкіра чи молочні продукти. Споживання цих продуктів призводить до підвищення холестерину та проблем із серцем.
Оскільки жир містить високий рівенькалорій, вони зберігаються у запасі енергії. Споживання 1 г жиру дорівнює 9 калоріям.
2. Зберігання жиру
Жир, необхідний здоров'ю, зберігається у м'язах, кістковому мозкута органах нервової системи. Він просто необхідний для виробництва гормонів та підвищення імунітету. Підшкірний жир є показником того, що час худнути. Жир міститься у продуктах, які збільшують м'язову масу.
Жінки мають підтримувати в організмі від 13 до 17% жируякі зазвичай зберігаються в стегнах, грудях, стегнах і животі. У чоловіків жир зберігається у животі. Вони повинні підтримувати в організмі частку жиру від 3 до 5%.що значно менше, ніж у жінок.
Ліпіди виступають найважливішим джереломенергетичного запасу організму 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 функціяліпідами наступним чином. 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 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 їхня будова, 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.
Ліпіди складають велику і досить різнорідну за хімічним складом групу живих клітин, що входять до складу. органічних речовин, розчинних у малополярних органічних розчинниках (ефірі, бензолі, хлороформі та ін.) та нерозчинних у воді. У загальному виглядівони розглядаються як похідні жирних кислот.
Особливість будови ліпідів - присутність у їх молекулах одночасно полярних (гідрофільних) та неполярних (гідрофобних) структурних фрагментів, що надає ліпідам спорідненості як до води, так і до неводної фази. Ліпіди відносяться до біфільних речовин, що дозволяє їм здійснювати свої функції на межі поділу фаз.
10.1. Класифікація
Ліпіди ділять на прості(двокомпонентні), якщо продуктами їх гідролізу є спирти та карбонові кислоти, та складні(багатокомпонентні), коли в результаті їх гідролізу крім цього утворюються інші речовини, наприклад фосфорна кислота і вуглеводи. До простих ліпідів відносяться воски, жири та олії, а також цераміди, до складних - фосфоліпіди, сфінголіпіди та гліколіпіди (схема 10.1).
Схема 10.1.Загальна класифікація ліпідів
10.2. Структурні компоненти ліпідів
Всі групи ліпідів мають два обов'язкові структурні компоненти - вищі карбонові кислоти та спирти.
Вищі жирні кислоти (ВЖК). Багато вищих карбонових кислот були вперше виділені з жирів, тому вони отримали назву жирних.Біологічно важливі жирні кислоти можуть бути насиченими(табл. 10.1) та ненасиченими(Табл. 10.2). Їхні загальні структурні ознаки:
Є монокарбоновими;
Включають парне число атомів вуглецю в ланцюзі;
Мають цис-конфігурацію подвійних зв'язків (якщо вони є).
Таблиця 10.1.Основні насичені жирні кислоти ліпідів
У природних кислотах кількість атомів вуглецю коливається від 4 до 22, але частіше зустрічаються кислоти з 16 або 18 атомами вуглецю. Ненасичені кислоти містять один або кілька подвійних зв'язків, що мають цис-конфігурацію. Найближчий до карбоксильної групи подвійний зв'язок зазвичай розташований між атомами С-9 і С-10. Якщо подвійних зв'язків кілька, всі вони відокремлені друг від друга метиленовой групою СН 2 .
Правилами ІЮПАК для ВЖК допускається використання їх тривіальних назв (див. табл. 10.1 та 10.2).
Нині також застосовується власна номенклатура ненасичених ВЖК. У ній кінцевий атом вуглецю, незалежно від довжини ланцюга, позначається останньою літерою грецького алфавітуω (омега). Відлік становища подвійних зв'язків виробляється не зазвичай від карбоксильної групи, як від метильної групи. Так, ліноленова кислота позначається як 18:3 ω-3 (омега-3).
Сама лінолева кислота і ненасичені кислоти з іншим числом атомів вуглецю, але з розташуванням подвійних зв'язків також у третього атома вуглецю, рахуючи від метильної групи, складають сімейство омега-3 ВЖК. Інші типи кислот утворюють аналогічні сімейства лінолевої (омега-6) та олеїнової (омега-9) кислот. Для нормальної життєдіяльностілюдину велике значення має правильний баланс ліпідів трьох типів кислот: омега-3 ( лляна олія, риб'ячий жир), омега-6 (соняшникова, кукурудзяна олії) та омега-9 ( оливкова олія) у раціоні харчування.
З насичених кислоту ліпідах людського організмунайбільш важливі пальмітинова 16 і стеаринова 18 (див. табл. 10.1), а з ненасичених - олеїнова 18:1, лінолева С18:2 , ліноленова та арахідонова С 20:4 (див. табл. 10.2).
Слід підкреслити роль поліненасичених лінолевої та ліноленової кислот як сполук, незаміннихдля людини («вітамін F»). В організмі вони не синтезуються і повинні надходити з їжею в кількості близько 5 г на добу. У природі ці кислоти містяться переважно у рослинних оліях. Вони сприяють
Таблиця 10 .2. Основні ненасичені жирні кислоти ліпідів
* Включена для порівняння. ** Для цис-ізомерів.
нормалізації ліпідного профілюплазми. Лінетол,являє собою суміш етилових ефіріввищих жирних ненасичених кислот, використовується як гіполіпідемічний лікарський засіб рослинного походження. Спирти.До складу ліпідів можуть входити:
Вищі одноатомні спирти;
Багатоатомні спирти;
Аміноспирти.
У природних ліпідах найчастіше зустрічаються насичені і рідше ненасичені довголанцюгові спирти (16 і більше) головним чином з парним числом атомів вуглецю. Як приклад вищих спиртів наведено цетиловий СH 3 (СН 2 ) 15 ВІН і мелісиловий СН 3 (СН 2) 29 ВІН спирти, що входять до складу восків.
Багатоатомні спирти у більшості природних ліпідів представлені триатомним спиртом гліцерином. Зустрічаються інші багатоатомні спирти, наприклад, двоатомні спирти етиленгліколь і пропандіол-1,2, а також міоїнозит (див. 7.2.2).
Найбільш важливими аміноспиртами, що входять до складу природних ліпідів, є 2-аміноетанол (коламін), холін, що відноситься також до α-амінокислот серин і сфінгозин.
Сфінгозин - ненасичений довголанцюговий двоатомний аміноспирт. Подвійний зв'язок у сфінгозіні має транс-конфігурацію, а асиметричні атоми С-2 і С-3 - D-конфігурацію.
Спирти в ліпідах ацильовані вищими карбоновими кислотами за відповідними гідроксильними групами або аміногрупами. У гліцерину та сфінгозину один із спиртових гідроксилів може бути етерифікований заміщеною фосфорною кислотою.
10.3. Прості ліпіди
10.3.1. Віски
Віски – складні ефіри вищих жирних кислот та вищих одноатомних спиртів.
Віски утворюють захисне мастило на шкірі людини і тварин і оберігають рослини від висихання. Вони застосовуються у фармацевтичній та парфумерній промисловості при виготовленні кремів та мазей. Прикладом служить цетиловий ефір пальмітинової кислоти(цетин) – головний компонент спермацету.Спермацет виділяється із жиру, що міститься в порожнинах черепної коробки кашалотів. Іншим прикладом є мелісиловий ефір пальмітинової кислоти- компонент бджолиного воску.
10.3.2. Жири та олії
Жири та олії - найпоширеніша група ліпідів. Більшість із них належить до триацилгліцеринів - повних ефірів гліцерину та ВЖК, хоча також зустрічаються та беруть участь в обміні речовин моно- та діацилгліцерини.
Жири та олії (тріацилгліцерини) - складні ефіри гліцерину та вищих жирних кислот.
В людини триацилглицерины грають роль структурного компонента клітин чи запасного речовини («жирове депо»). Їхня енергетична цінність приблизно вдвічі більша, ніж білків
чи вуглеводів. Однак підвищений рівеньтриацилгліцеринів у крові є одним із додаткових факторів ризику розвитку ішемічної хвороби серця.
Тверді тріацілгліцерини називають жирами, рідкі – оліями. Прості триацилгліцерини містять залишки однакових кислот, змішані – різних.
У складі триацилгліцеринів тваринного походження зазвичай переважають залишки насичених кислот. Такі триацилгліцерини, як правило, тверді речовини. Навпаки, рослинні олії містять переважно залишки ненасичених кислот і мають рідку консистенцію.
Нижче наведені приклади нейтральних триацилгліцеринів і вказані їх систематичні і (у дужках) зазвичай вживані тривіальні назви, засновані на назвах жирних кислот, що входять до їх складу.
10.3.3. Цераміди
Цераміди - це N-ацильовані похідні спирту сфінгозину.
Цераміди у незначних кількостях присутні у тканинах рослин та тварин. Набагато частіше вони входять до складу складних ліпідів- сфінгомієлінів, цереброзидів, гангліозидів та ін.
(Див. 10.4).
10.4. Складні ліпіди
Деякі складні ліпіди важко класифікувати однозначно, оскільки містять групування, дозволяють віднести їх одночасно до різних груп. Згідно загальної класифікаціїліпідів (див. схему 10.1) складні ліпіди зазвичай ділять на три великі групи: фосфоліпіди, сфінголіпіди та гліколіпіди.
10.4.1. Фосфоліпіди
До групи фосфоліпідів входять речовини, що відщеплюють при гідролізі фосфорну кислоту, наприклад, гліцерофосфоліпіди та деякі сфінголіпіди (схема 10.2). У цілому нині фосфоліпідам властиво досить високий вміст ненасичених кислот.
Схема 10.2.Класифікація фосфоліпідів
Гліцерофосфоліпіди. Ці сполуки є основними ліпідними компонентами клітинних мембран.
за хімічної будовигліцерофосфоліпіди є похідними l -гліцеро-З-фосфату.
l-Гліцеро-З-фосфат містить асиметричний атом вуглецю і, отже, може існувати у вигляді двох стереоізомерів.
Природні гліцерофосфоліпіди мають однакову конфігурацію, будучи похідними l-гліцеро-З-фосфату, що утворюється в процесі метаболізму з фосфату дигідроксіацетону.
Фосфатиди. Серед гліцерофосфоліпідів найбільш поширені фосфатиди – складноефірні похідні l-фосфатидових кислот.
Фосфатидові кислоти – це похідні l -гліцеро-З-фосфату, етерифіковані жирними кислотами по спиртових гідроксильних груп.
Як правило, у природних фосфатидах у положенні 1 гліцеринового ланцюга знаходиться залишок насиченої, у положенні 2 - ненасиченої кислоти, а один з гідроксилів фосфорної кислоти етерифікований багатоатомним спиртом або аміноспиртом (X - залишок цього спирту). В організмі (рН ~7,4) гідроксил фосфорної кислоти, що залишився вільним, та інші іоногенні угруповання у фосфатидах іонізовані.
Прикладами фосфатидів можуть бути сполуки, у яких фосфатидовие кислоти етерифікованіпо фосфатному гідроксилу відповідними спиртами:
Фосфатидилсерини, етерифікуючий агент - серин;
Фосфатидилетаноламіни, етерифікуючий агент - 2-аміноетанол (у біохімічній літературі часто, але не цілком правильно званий етаноламіном);
Фосфатидилхоліни, етерифікуючий агент – холін.
Ці етерифікуючі агенти взаємопов'язані між собою, оскільки фрагменти етаноламіну та холіну можуть утворюватися в ході метаболізму з фрагменту серину шляхом декарбоксилювання та подальшого метилювання за допомогою S-аденозилметіоніну (SAM) (див. 9.2.1).
Ряд фосфатидів замість аміносодержащего этерифицирующего агента містить залишки багатоатомних спиртів - гліцерину, міоїнозиту та ін. м нейтральний характер.
Плазмалогени. Менш поширені порівняно зі складноефірними гліцерофосфоліпідами ліпіди з простим ефірним зв'язком, зокрема плазмалогени. Вони містять залишок ненасиченого
* Для зручності спосіб написання конфігураційної формули залишку міоїнозіту у фосфатидилінозитах змінений порівняно з наведеним вище (див. 7.2.2).
спирту, пов'язаний простим ефірним зв'язком з атомом С-1 гліцеро-3-фосфату, як, наприклад, плазмалогени з фрагментом етаноламіну - L-фосфатидальетаноламіни. Плазмалогени становлять до 10% усіх ліпідів ЦНС.
10.4.2. Сфінголіпіди
Сфінголіпіди є структурними аналогами гліцерофосфоліпідів, в яких замість гліцерину використовується сфінгозин. Іншим прикладом сфінголіпідів є розглянуті вище цераміди (див. 10.3.3).
Важливу групу сфінголіпідів становлять сфінгомієліни,вперше виявлені у нервовій тканині. У сфінгомієлінах гідроксильна група у С-1 цераміду етерифікована, як правило, фосфатом холіну (рідше фосфатом коламіну), тому їх можна віднести і до фосфоліпідів.
10.4.3. Гліколіпіди
Як можна судити за назвою, сполуки цієї групи включають вуглеводні залишки (частіше D-галактози, рідше D-глюкози) та не містять залишку фосфорної кислоти. Типові представникигліколіпідів - цереброзиди та гангліозиди - являють собою сфінгозинвмісні ліпіди (тому їх можна вважати і сфінголіпідами).
У цереброзидахзалишок цераміду пов'язаний з D-галактозою або D-глюкозою β-глікозидним зв'язком. Цереброзиди (галактоцереброзіди, глюкоцереброзіди) входять до складу оболонок нервових клітин.
Гангліозиди- багаті на вуглеводи складні ліпіди - вперше були виділені із сірої речовини головного мозку. У структурному відношенні гангліозиди подібні до цереброзидів, відрізняючись тим, що замість моносахариду вони містять складний олігосахарид, що включає Крайній міріодин залишок V-ацетилнейрамінової кислоти (див. Додаток 11-2).
10.5. Властивості ліпідів
та їх структурних компонентів
Особливістю складних ліпідів є їх біфільність,обумовлена неполярними гідрофобними та високополярними іонізованими гідрофільними угрупованнями. У фосфатидилхолінах, наприклад, вуглеводневі радикали жирних кислот утворюють два неполярні «хвости», а карбоксильна, фосфатна та холінова групи - полярну частину.
На межі розділу фаз такі сполуки діють як чудові емульгатори. У складі клітинних мембран ліпідні компоненти забезпечують високий електричний опір мембрани, її непроникність для іонів та полярних молекул та проникність для неполярних речовин. Зокрема, більшість анестезуючих препаратів добре розчиняються у ліпідах, що дозволяє їм проникати через мембрани нервових клітин.
Жирні кислоти – слабкі електроліти( p K a~4,8). Вони в малого ступенядисоційовані в водних розчинах. При рН< p K a переважає неіонізована форма, при pH > p K a , тобто у фізіологічних умовах, переважає іонізована форма RCOO – . Розчинні солі вищих жирних кислот називаються милами.Натрієві солі вищих жирних кислот тверді, калієві рідкі. Як солі слабких кислот та сильних основ мила частково гідролізуються у воді, їх розчини мають лужну реакцію.
Природні ненасичені жирні кислоти, що мають цис-конфігурацію подвійного зв'язку, мають великий запас внутрішньої енергії і, отже, в порівнянні з транс-ізомери термодинамічно менш стабільні. Їхцис-транс -ізомеризація легко проходить при нагріванні, особливо у присутності ініціаторів радикальних реакцій. У лабораторних умовце перетворення можна здійснити дією оксидів азоту, що утворюються під час розкладання азотної кислоти при нагріванні.
Вищі жирні кислоти виявляють загальні хімічні властивості карбонових кислот. Зокрема вони легко утворюють відповідні функціональні похідні. Жирні кислоти з подвійними зв'язками виявляють властивості ненасичених сполук - приєднують по подвійному зв'язку водень, галогеноводи та інші реагенти.
10.5.1. Гідроліз
За допомогою реакції гідролізу встановлюють будову ліпідів, а також одержують цінні продукти(Мила). Гідроліз – перша стадія утилізації та метаболізму харчових жирів в організмі.
Гідроліз триацилгліцеринів здійснюють або впливом перегрітої пари (в промисловості), або нагріванням з водою в присутності мінеральних кислот або лугів (омилення). В організмі гідроліз ліпідів проходить під впливом ферментів ліпаз. Деякі приклади реакцій гідролізу наведені нижче.
У плазмалогенах, як і в звичайних вінілових ефірах, простий ефірний зв'язок розщеплюється в кислому, але не в лужному середовищі.
10.5.2. Реакції приєднання
Ліпіди, що містять у структурі залишки ненасичених кислот, приєднують по подвійним зв'язкам водень, галогени, галогеноводи, воду в кислому середовищі. Іодне число- це міра ненасиченості триацилгліцеринів. Воно відповідає числу грамів йоду, що може приєднатися до 100 г речовини. Склад природних жирів і масел та його йодні числа варіюють у досить широких межах. Як приклад наводимо взаємодію 1-олеоил-дистеароілгліцерину з йодом (йодне число цього триацилгліцерину дорівнює 30).
Каталітичне гідрування (гідрогенізація) ненасичених рослинних олій- Важливий промисловий процес. У цьому випадку водень насичує подвійні зв'язки та рідкі олії перетворюються на тверді жири.
10.5.3. Реакції окиснення
Окислювальні процеси з участю ліпідів та його структурних компонентів досить різноманітні. Зокрема, окислення киснем повітря ненасичених триацилгліцеринів при зберіганні (автоокислення, див. 3.2.1), що супроводжується гідролізом, є частиною процесу, відомого як гіркання масла.
Первинними продуктами взаємодії ліпідів з молекулярним киснем є гідропероксиди, що утворюються в результаті ланцюгового вільнорадикального процесу (див. 3.2.1).
Пероксидне окиснення ліпідів - один з найважливіших окисних процесівв організмі. Він є основною причиною ушкодження клітинних мембран (наприклад, при променевій хворобі).
Структурні фрагменти ненасичених вищих жирних кислот у фосфоліпідах є мішенню для атаки активними формами кисню(АФК, див. Додаток 03-1).
При атаці, зокрема, гідроксильним радикалом HO", найбільш активним з АФК, молекули ліпіду LH відбувається гомолітичний розрив. зв'язку С-Нв алільному положенні, як показано на прикладі моделі пероксидного окиснення ліпідів (схема 10.3). Утворений радикал алільного типу L" миттєво реагує з молекулярним киснем, що знаходиться в середовищі окислення, з утворенням ліпідпероксильного радикалу LOO". З цього моменту починається ланцюговий каскад реакцій пероксидації ліпідів, оскільки відбувається постійна освітаалільних ліпідних радикалів L", що відновлюють цей процес.
Ліпідні пероксиди LOOH - нестійкі сполуки і можуть спонтанно або за участю іонів металів змінної валентності (див. 3.2.1) розкладатися з утворенням ліпідоксильних радикалів LO", здатних ініціювати подальше окислення ліпідного субстрату. клітин.
Проміжний радикал алільного типу, що утворюється, має мезомерну будову і може далі піддаватися перетворенням за двома напрямками (див. схему 10.3, шляхи аі б),що призводить до проміжних гідропероксидів. Гідропероксиди нестабільні і вже за нормальної температури розпадаються із заснуванням альдегідів, які далі окислюються в кислоти - кінцеві продукти реакції. В результаті виходять у загальному випадкудві монокарбонові та дві дикарбонові кислоти з більш короткими вуглецевими ланцюгами.
Ненасичені кислоти та ліпіди з залишками ненасичених кислот у м'яких умовах окислюються водним розчином перманганату калію, утворюючи гліколі, а в більш жорстких (з розривом вуглецевих зв'язків) – відповідні кислоти.
Loading...