Глава 5. ЛИПИДЫ

Общая характеристика и классификация липидов

Липиды - весьма разнообразные по своему химическому строе­нию природные органические соединения, нерастворимые в воде и растворимые в органических растворителях. Одной из главных групп липи­дов являются жиры, греческое название которых (липос - жир) взято для обозначения класса в целом. Все сходные с жирами по растворимости соединения, входящие в класс липидов, составляют группу липоидов (жироподобных веществ).

Таким образом, класс липидов в целом представлен жирами и липоидами. В химическом отношении класс липидов является сборной группой органических соединений и не имеет единой функциональной характеристики. Главными признаками, которые позволяют отнести ка­кое-либо вещество к классу липидов, являются:

Биологическое происхождение;

Гидрофобность (растворимость в неполярных жидкостях и нерастворимость в воде);

Наличие высших алкильных радикалов или карбоциклов. Имеются разные классификации липидов: структурная, физико-химическая и биологическая.

Структурная классификация, учитывающая строение липи­дов, наиболее сложна. Все липиды можно разделить на две группы:

1)липиды, не подвергающиеся гидролизу (липидные мономеры);

2) липиды, подвергающиеся гидролизу (многокомпонентные липиды).

К первой группе относятся:

1.Высшие углеводороды.

2. Высшие алифатические спирты, альдегиды, кетоны.

3. Изопреноиды и их производные.

4.Высшие аминоспирты (сфингозины).

5. Высшие полиолы.

6. Жирные кислоты.

Вторая группа (многокомпонентные липиды) включает следую­щие подгруппы:

1.Простые липиды (эфиры, состоящие из липидных мономеров).

1.1. Воски (эфиры высших одноатомных спиртов).

1.2. Простые диольные липиды, или ацилдиолы (эфиры двухатомных спиртов).

1.3. Глицериды, илиацилглицерины (эфиры трехатомно­го спирта глицерина).

1.4. Стериды (эфиры стеринов).

2. Сложные липиды.

2.1. Фосфолипиды (фосфорные эфиры липидов).

2.1.1. Фосфоглицериды (фосфорные эфиры глицеридов).

2.1.2. Диольные фосфатиды (фосфорные эфиры диольных липидов).

2.1.3. Сфингофосфатиды (фосфорные эфиры N-ацилсфингозина).

2.2. Гликолипиды

2.2.1. Цереброзиды.

2.2.2. Ганглиозиды.

2.2.3. Сульфатиды.

Физико-химическая классификация учитывает степень по­лярности липидов. Все липиды делятся на нейтральные (неполярные) и полярные. К первому типу относят липиды, не имеющие заряда. Ко вто­рому типу - липиды, имеющие заряд и обладающие полярными свойст­вами (например, фосфолипиды, жирные кислоты).

По биологическомузначению липиды делят на резервные и структурные. Резервные - депонируются в больших количествах и затем расходуются для энергетических нужд организма. К ним относят ацилг­лицерины. Все остальные липиды можно отнести к структурным липидам. Они не имеют такой энергетической ценности как резервные и участвуют в построении биологических мембран, защитных покровов растений и кожи позвоночных. Липиды составляют примерно 10-20 % от массы че­ловеческого организма. В среднем в теле взрослого человека содержится 10-12 килограмм липидов, из них 2-3 приходится на структурные липиды, а остальные - на резервные. Около 98% последних находится в жировой ткани. Структурные липиды по тканям распределены неодинаково. Осо­бенно богата ими нервная ткань (до 20- 25 %), в биологических мембра­нах клетки липидов составляют 40 % от сухой массы.

Липидные мономеры

1. Высшие углеводороды. Эта группа соединений включает липиды простейшего типа. В природе встречается больше нормальных, разветвленных и ненасыщенных высших углеводородов, чем в составе высших организмов, для которых они не имеют существенного значения.

2. Высшие алифатические спирты , альдегиды, кетоны.

Встречаются в свободном виде, но чаще в составе многокомпонентных липидов. Ненасыщенные алифатические альдегиды участвуют в образо­вании ацетальфосфатидов. Высшие кетоны чаще встречаются в свобод­ном виде у бактерий. В организмах насекомых содержатся разветвленные ненасыщенные кетоны. Высшие алифатические спирты входят в состав восков иимеют четное число атомов углерода в радикале. К наиболее важным относятся следующие спирты:

цетиловый CH 3 -(CH 2) 14 -CH 2 ОH- содержится в спермацете;

цериловый СН 3 -(СН 2) 24 -СН 2 ОН - в пчелином воске;

монтановый СН 3 -(СН 2) 26 -СН 2 ОН - в пчелином воске;

олеиловый СН 3 -(СН 2) 7 -СН=СН-(СН 2 ) 7 -СН 2 ОН- в спермацете, рыбьем жире.

3. Изопреноиды и их производные. Это обширная группа биологически важных липидов - производных изопрена:

Среди изопреноидов следует выделить терпены и стероиды. Терпены различают по количеству входящих в их структуру изопреновых единиц. Терпены, состоящие из двух изопреновых единиц - монотерпены, из трех - сесквитерпены, из 4,6,8 единиц - соответственно дитерпены, тритерпены, тетратерпены.

Монотерпен ментол содержится в масле мяты, обладает анальгетическим, анестезирующим и антисептическим действием. Используется в составах для ингаляции, различных кремах и мазях, а также в кондитер­ской промышленности. Монотерпеновый кетон - камфора - широко ис­пользуется в косметических и лекарственных препаратах, в бальзами­рующих жидкостях, а также как отхаркивающее средство, Тритерпены сквален и ланостерин являются предшественниками при синтезе холе­стерина в тканях. Важную роль в процессах жизнедеятельности играют каротиноиды, относящиеся к тетратерпенам. Примером может служить β-каротин - провитамин А. К дитерпеновым спиртам относятся фитол и ретинол. Первый участвует в построении хлорофилла и филлохинона (витамина K 1), а второй является жирорастворимым витамином (витамин А).

Стероиды - соединения, содержащие углеродный скелет циклопентанпергидофенантрена, или стерана:

Стероиды являются производными циклических тритерпенов, при биосинтезе которых используются изопреновые единицы. Большин­ство стероидов являются спиртами, которые называют стеринами или стеролами. Стерины содержатся в животных и растительных организмах, у бактерий они отсутствуют. Родоначальником большой группы биологи­чески важных соединений является холестерин:

Холестерин

В тканях он находится в свободном виде или в виде эфиров (стеридов), общая формула которых изображена ниже. Холестерином богаты ткани животных, он содержится в больших количествах в нервной ткани, надпочечниках, печени. Холестерин - структурный липид, он входит в состав биологических мембран клеток, причем больше его в клеточной мембране, чем в других мембранах - митохондрий, микросом, ядра и т.д. Среди стероидных соединений животного и растительного происхожде­ния можно отметить следующие биологически активные производные холестерина: желчные спирты и желчные кислоты, гормоны, витамины (D) , стероидные гликозиды (образуются » растениях, используются как эффективные сердечные препараты), стероидные алкалоиды (используют в лекарственных препаратах, могут повышать кровяное давление и, дей­ствуя на ЦНС позвоночных, вызывают паралич дыхания).

Холестерид

4. Высшие аминоспирты - производные сфингозина, они входят всостав многокомпонентных липидов - сфинголипидов. Всфинголипидах присутствуют сфингозин или дигидросфингозин:

Сфингозин

Дигидросфингозин

5. Высшие полиолы - сравнительно, немногочисленная группа липидных мономеров, встречаются у микроорганизмов, участвуют в обра­зовании простых и сложных диольных липидов тканей животных.

6. Жирные кислоты - карболовые кислоты с длинным, пре­имущественно неразветвленным, радикалом. Они обычно имеют четное число атомов углерода, встречаются в свободном виде и входят в состав жиров. Наиболее важные жирные кислоты приведены в табл.6.

Таблица 6

Важнейшие природные жирные кислоты

Название	Строение	Природный источник
Насыщенные кислоты
Лауриновая (С 12)	СН 3 -(СН 2) 10 -СООН	Липиды молока
Миристиновая (С 14)	СН 3 - (СН 2) 12 - СООН	Животные и растительные липиды
Пальмитиновая (С 16)	СН 3 - (СН 2) 14 - СООН	Липиды всех животных тканей
Стеариновая (С 18)	СН 3 - (СН 2) 16 - СООН	Липиды всех животных тканей
Арахиновая (С 20)	СНз - (СН 2) 18 - СООН	Арахисовое масло
Бегеновая (С 22)	СНз-(СН 2) 20 -СООН	Липиды животных тканей
Лигноцериновая (С 24)	СНз -(СН 2) 22 - СООН	Липиды мозга
Цереброновая (С 24)	СНз -(СН 2) 22 -СН(ОН)-СООН	Липиды мозга
Ненасыщенные кислоты
Олеиновая (С 18) Линолевая (С 18)	СНз-(СН 2) 7 -СН=СН-(СН 2) 7 - СООН СНз-(СН 2) 4 - (СН=СН-СН 2) 2 -(СН 2) 6 -СООН	Липиды тканей и при­родных масел Фосфолипиды тканей и масел
Арахидоновая (С 20)	СНз - (СН 2) 4 -(СН = СН-СН 2) 4 -(СН 2) 2 -СООН	Фосфолипиды тканей
Линоленовая (С 18)	СНз -СН 2 -(СН = СН-СН 2)з -(СН 2) 6 -СООН	Фосфолипиды тканей
Нервоновая (С 24)	СН 3 -(СН 2) 7 -СН=СН-(СН 2) 13 -СООН	Цереброзиды спинного мозга
Гидроксинервоновая (С 24)	СНз -(СН 2) 7 -СН =СН -(CH 2) 12 -CH(OH)-COOH	Липиды мозга

В жировой ткани человека в наибольшем количестве содержат­ся: олеиновая (55%), пальмитиновая (20%), линолевая (10%) кислоты. Поэтому жир человека имеет низкую температуру плавления и находится в организме в жидком состоянии (10-15 °С). Эти же кислоты в значитель­ном количестве содержатся и в других липидах (гликолипидах, фосфолипидах).

Многокомпонентные липиды

1. Простые липиды - большая группа соединений, являющих­ся сложными эфирами жирных кислот и спиртов. Сюда относятся воски, простые диольные липиды, ацилглицерины (жиры и масла)и стериды.

Воски - сложные эфиры жирных кислот и одноатомных спиртов, содержащих 16 и более атомов углерода. Например, основной компонент спермацета, содержащегося в голове кита - воск, получающийся по схе­ме:

СН 3 – (CН 2) 14 - СН 2 - ОН + С 15 Н 31 - СООН →

метиловый эфир пальмитиновой кислоты

Пчелиный воск - смесь различных сложных эфиров, один из которых цетиловый эфир пальмитиновой кислоты.

Строение воское определяет их высокую гидрофобность. Поэто­му воски образуют водоотталкивающее защитное покрытие (смазка) у листьев и плодов растений, кожи, шерсти животных, перьев у птиц, на­ружного скелета насекомых.

Простые диольные липиды - простые (I) или сложные (И) эфиры двухатомных спиртов (например, этиленгликоля), содержащие высшие радикалы; эта группа липидов открыта недавно и содержится в незначительном количестве в тканях млекопитающих и семенах растений:

Глицериды, или ацилглицерины (жиры и масла) - наиболее распространенная группа простых липидов. По химическому строению они являются эфирами трехатомного спирта глицерина и жирных кислот. Глицериды из-за их нейтрального характера называют нейтральными липидами. Глицериды делятся на моно-, дм- и триацилглицерины, содержащие соответственно 1, 2 и 3 эфиросвязанных ацила (RСО-).

Различают простые глицериды, содержащие остатки одной жир­ной кислоты, и смешанные, содержащие остатки двух или трех разных кислот.

Названия нейтральных липидов складываются из названий жир­ной кислоты и глицерина либо из названия жирной кислоты с окончанием -"ин". Например: пальмитоилглицерин (пальмитоин) - моноацилглице­рин, содержащий остаток пальмитиновой кислоты; тристеараггоилглицерин (тристеарин) - триацилглицерин, содержащий три остатка стеарино­вой кислоты; диолеопальмитоилглицерин (диолеопальмитин) - триацилглицерин, содержащий два остатка олеиновой кислоты и один оста­ток пальмитиновой кислоты.

Животные жиры, содержащие главным образом глицериды пре­дельных кислот, - твердые вещества. Растительные жиры, часто назы­ваемые маслами, содержат глицериды непредельных кислот. Они явля­ются преимущественно жидкими, например, подсолнечное, льняное, оливковое масло и др.

Глицериды (жиры) способны вступать во все химические реак­ции, свойственные сложным эфирам. Наибольшее значение имеет реак­ция омыления, в результате которой из триглицеридов образуется глице­рин и жирные кислоты. Омыление может быть ферментативным, кислот­ным и щелочным, в последнем случае образуются не кислоты, а их соли:

Для характеристики природных жиров используют следующие показатели:

Йодное число - число граммов йода, которое связывается 100г жира. Чем больше ненасыщенных кислот в составе жира, тем больше йодное число. Для говяжьего жира оно равно 32-47, бараньего - 35-46, свиного – 46-66.

Кислотное число - число миллиграммов КОН, необходимое для нейтрализации 1 г, жира. Это число показывает, сколько в жире сво­бодных кислот.

Число омыления - число миллиграммов КОН, необходимое для нейтрализации всех жирных кислот, содержащихся в одном грамме жира, как свободных, так и связанных. Для говяжьего, бараньего и свиного жиров это число примерно одинаково.

Стериды - эфиры стеринов и жирных кислот. Чаще всего встре­чаются эфиры холестерина. Они содержатся в продуктах животного про­исхождения (сливочном масле, желтках яиц, мозге). В организме челове­ка и животных большая часть холестерина (примерно 60-70%) находится в виде эфиров холестерина. В частности эфиры холестерина составляют ос­новную часть общего холестерина, входя в состав транспортных липопротеидов (см. рис. ниже), на рисунке структура липопротеида низкой плотности плазмы крови человека. Возможно, эфиры холестерина - это своеобразная форма создания запасов холестерина в тканях. Ланолин (овечий воск) - жир овечьей шерсти также является стеридом (смесь жирнокислотных эфиров ланостерина и агностерина) и применяется в фармации в качестве мазе­вой основы для приготовления лекарственных мазей.

Структура липопротеина низкой плотности

2. Сложные липиды, в отличие от простых, содержат нелипидный компонент (остаток фосфорной кислоты или углевод и др.).

Фосфолипиды - фосфатзамещенные эфиры различных органи­ческих спиртов (глицерина, сфингозинов, диолов). Все фосфолипиды - полярные липиды, содержащиеся в основном в клеточных мембранах (см. рис. Стр.63 изображен двойной фосфолипидный слой – желтые - радикалы высших жирных кислот, синие шарики – полярные «головы» включающие остаток фосфорной кислоты этерифицированной аминоспиртом или аминокислотой) Фосфолипиды делят на фосфоглицериды (производные глицерина), ди­ольные фосфатиды (производные двухатомных спиртов), сфингофосфатиды и сфинголипиды (в качестве спирта сфингозин).

Наиболее распространены и разнообразны фосфоглицериды. Все они содержат остаток фосфатидной кислоты (фосфатидил), соединенный с каким-либо аминоспиртом или аминокислотой.

Фосфатидил

Радикалы жирных кислот находятся в транс-положении (на рисунках стр.63 и 89 они изображены желтым цветом). Ниже приведены формулы некоторых фосфоглицеридов:

фосфатидил - О - СН 2 - СН 2 - NH 2 фосфатидилэтаноламин (коламин);

фосфатидил - О - СН 2 - СН 2 – N + (CH 3) 3 фосфатидилхолин (лецитин);

Гликолипиды - сложные липиды, содержащие углеводный компонент. Простейшие гликолипиды - гликозилдиацилглицерины, в которых одна из спиртовых групп глицерина замещена моноса­харидом.

В животных тканях в большом количестве содержатся гликосфинголилиды; особенно много их в нервных клетках, где они, видимо, необходимы для нормальной электрической активности и передачи нерв­ных импульсов. К этим липидам относятся: цереброзиды, ганглиозиды, сульфолипиды.

Цереброзиды - содержат в качестве углеводного компо­нента галактозу или, что встречается очень редко, глюкозу. Эти липиды впервые были обнаружены в головном мозге, почему и получили такое название. Из жирных кислот в составе цереброзидов наиболее часто встречаются лигноцериновая, цереброновая, нервоновая и гидроксинервоновая кислоты.

Сульфолипиды - сульфатные производные цереброзидов. Суль­фатный остаток присоединяется к третьему гидроксилу галактозы. Суль­фолипиды обладают кислыми свойствами и участвуют в транспорте ка­тионов из мембраны нервных клеток и волокон.

Ганглиозиды в отличие от других гликосфинголипидов содержат олигосахарид, состоящий из разных моносахаридов. Компоненты и моле­кулярная масса их сильно варьируют. Богаты ганглиозидами клетки коры головного мозга.

Биологические функции липидов

Липиды имеют следующие основные биологические функции.

1. Энергетическая. Эту функцию осуществляют ацилглицери­ны и свободные жирные кислоты. При окислении 1 г липидов выделяется 39,1 кДж энергии, то есть больше, чем при окислении соответствующего количества белков и углеводов.

2. Структурная функция осуществляется фосфолипидами, хо­лестерином и его эфирами. Данные липиды входят в состав клеточных мембран, образуя их липидную основу.

3. Транспортная функция. Фосфолипиды участвуют в транс­порте веществ (например, катионов) через липидный слой мембран.

4. Электроизолирующая функция. Сфингомиелины и гликосфинголилиды являются своеобразным электроизолирующим мате­риалом в миелиновых оболочках нервов. Сфингомиелины содержат фосфохолин или фосфоэтаноламин, а гликоофинголипиды - моносахарид или олигосахарид, состоящий из галактозы и ряда аминосахаров. Общим компонентом у них является остаток сфингозина.

5. Эмульгирующая функция. Фосфоглицериды, желчные ки­слоты (стерины), жирные кислоты, являются эмульгаторами для ацилглицеринов в кишечнике. Фосфоглицериды стабилизируют раствори­мость холестерина в крови.

6. Механическая функция осуществляется триацилглицеринами. Липиды соединительной ткани, окутывающей внутренние органы, и подкожного жирового слоя предохраняют органы от повреждений при механических внешних воздействиях.

7. Теплоизолирующая функция заключается а том, что липи­ды подкожно-жирового слоя сохраняют теплоту благодаря их низкой теплопроводности.

8. Растворяющая функция. Желчные кислоты (стерины) явля­ются растворителями для жирорастворимых витаминов в кишечнике.

9. Гормональная функция. Все стероидные гормоны, выполня­ющие самые разнообразные регуляторные функции, являются липидами. Простагландины – гормоноподобные липиды.

10. Витаминная функция. Все жирорастворимые витамины, выполняющие специальные функции, являются липидами.

Глава 6. Ферменты

Как известно, важнейшим свойством любого живого организма является обмен веществ, ключевую роль в процессах которого играют ферменты или энзимы, которые по образному выражению И.П. Павлова, есть истинные двигатели всех жизненных процессов.

Ферменты - это катализаторы белковой природы, вырабатывае­мые живой клеткой и ускоряющие протекание химических реакций внутри самой клетки и, будучи извлеченными из нее, вызывают те же реакции вне организма.

Ферменты обеспечивают осуществление таких важнейших про­цессов жизнедеятельности, как реализация наследственной информа­ции, биоэнергетика, синтез и распад биомолекул. Этим объясняется особое внимание, уделяемое исследованию ферментов.

Учение о ферментах (энзимология) традиционно занимает ве­дущее место в биохимии, а сами ферменты являются наиболее изучен­ным типом белков. Многие свойства, характерные для всех белков, вна­чале были изучены на ферментах. Изучение ферментов имеет огромное значение для любой фундаментальной и прикладной области биологии, а также для многих отраслей химической, пищевой и фармацевтической промышленности, занятых приготовлением катализаторов, антибиоти­ков, витаминов и других биоактивных веществ.

Похожая информация.

Липиды относят к обширной группе органических соединений, которая включает все жироподобные составляющие. Функции липидов достаточно многозадачные. Эти вещества могут быть малорастворимыми или нерастворимыми в воде, но они хорошо растворяются в горючих жидкостях и растворителях. Основная масса липидов, известных научной медицине состоит из кислот с высокой молекулярностью и спирта глицерина.

По своему строению вещества такого рода могут быть простыми и сложными. Простые элементы имеют в своем составе остаточные вещества жирных кислот и спирта, именно к этой группе относят жиры. Элементы, вмещающие молекулы других компонентов (белков и углеводов) относят к группам сложных компонентов.

Вещества выступают источниками энергии, потому что в процессе их растворения человек получает энергии в 2 раза больше, нежели при потреблении глюкозы. Такие составляющие обеспечивают выполнение защитных функций организма всех млекопитающих, а также обеспечивает протекцию от переохлаждения. Вещества входят в состав клеточных мембран и обеспечивают выполнение структурных функций. Именно эти компоненты принимают участие в процессах выработки основных гормонов, потому недостаток данных концентраций может плохо сказаться на общем самочувствии пациента.

Липиды в большой концентрации содержатся в клетках жировой ткани у животных. В достаточных количествах содержится в некоторых семенах. Источником полезных липидов выступает авокадо.

Особенности строения

Липиды относят к классу жироподобных органических соединений. Они не растворяются в воде, но хорошо распадаются в неполярных растворителях. Группу относят к простым биологическим молекулам.

К данной группе относят:

1. Фосфолипиды – соединения, имеющие полярные головки и неполярные хвосты. Стоит заметить, что отличительной особенности этих компонентов является способность растворяться в воде. Нужно заметить, что неполярные группы не растворяются в воде. Именно за счет подобной особенности обеспечивается основная роль в создании биологических мембран. Являют собой структурный компонент клеточных мембран, выполняют функцию регулятора. По структуре имеют некоторые сходства с жирами, но одна или две молекулы замещаются остатком фосфорной кислоты.
2. Воска относят к сложным эфирам длинноцепочечных. Представляют собой высококалорийный клеточный источник энергии. Интересен тот, факт, что именно благодаря этому веществу водоплавающие птицы удерживаются на воде, а листья растений имеют некоторое защитное покрытие. Элемент относят к трудно растворимым в воде. К классу восков относят холестерол, половые гормоны мужчин и женщин, а также необходимый витамин Д.
3. Терпены. Являются производными липидов, широко распространены в природе. Содержатся в эфирных маслах и представляют собой моноциклические и бициклические производные, содержат кислород, чем и обусловлено название терпеноиды.
4. Липопротеиды. Содержаться в человеческом организме и не имеют ковалентных связей с липидами. В организме человека преобладают липопротеиды высокой плотности (в норме более 70%).Вещество синтезируется печенью и принимает участие во многих физических процессах, обеспечивающих нормальное функционирование организма. Липопротеиды низкой и очень низкой плотности человек потребляет вместе с продуктами питания животного происхождения (концентрация подобных веществ в организме человека не должна превышать 20% от общего содержания липопротеидов). Дисбаланс подобных компонентов влечет за собой необратимые процессы.
5. За счет гликолипидов определяется видовая специфичность особей. Компоненты выполняют различные функции и отвечают за рецепцию биологически активных веществ. Соединение представляет собой углеводные остатки, построено из сфингозина и остатков жирной кислоты. Содержится компонент во всех тканях, преимущественно в наружном слое плазматических мембран.

Функции жиров липиды выполняют в полном объеме. В первую очередь такого рода составляющие обеспечивают энергетическую активность человека и представляют собой неотъемлемый компонент, которой обязательно должен присутствовать в крови человека.

Основные функции

Функции липидов достаточно разнообразны. Эти вещества представляют собой необходимые компоненты, которые обязательно должны присутствовать в организме человека. Такие вещества пациент может получать вместе с продуктами питания, но для этого нужно рационализировать собственное меню.

Какие функции выполняют липиды и зачем они необходимы человеку? Среди перечня основных возможностей элементов такого характера выделяют:

1. Строительная или структурная функция. Липидов в клетке содержится достаточное количество, они обеспечивают функции структурных компонентов.
2. Представляют собой источник энергии. Компоненты обеспечивают около 30% энергии, необходимой человеку для нормальной активности. Жировая прослой как в человеческом организме выполняет особенную роль. Она необходима женщинам и представляет собой источник дополнительной энергии в период вынашивания плода и в момент лактации.
3. Выступают в качестве источника эндогенной воды.
4. Обеспечивают протекцию некоторых органов от ненамеренных повреждений.
5. Осуществляют транспорт жирорастворимых витаминов.
6. Предотвращают излишнюю потерю тепла.
7. Выступают источниками гормонов, принимают участие в процессах их продуцирования.
8. Обеспечивают синтез необходимого витамина Д.
9. Принимают участие в обеспечении гуморальной регуляции.

Основные функции липидов направлены на поддержание активности и жизнеспособности организма человека. Некоторые компоненты усиливают процессы биосинтеза и обеспечивают поддержку баланса некоторых ферментов.

Липиды выступают важнейшим источником энергетического запаса организма. Факт очевиден даже на номенклатурном уровне: греческое «липос» переводится как жир. Соответственно, категория липидов объединяет жироподобные вещества биологического происхождения. Функционал соединений достаточно разнообразен, что обусловлено неоднородностью состава данной категории био-объектов.

Какие функции выполняют липиды

Перечислите основные функции липидов в организме, которые являются основными. На ознакомительном этапе целесообразно выделить ключевые роли жироподобных веществ в клетках организма человека. Базовый перечень – это пять функций липидов:

1. резервно-энергетическая;
2. структурообразующая;
3. транспортная;
4. изолирующая;
5. сигнальная.

К второстепенным задачам, которые липиды выполняют в сочетании с другими соединениями можно отнести регуляторную и ферментативную роль.

Энергетический запас организма

Это не только одна из важных, но приоритетная роль жироподобных соединений. По сути, часть липидов является.источником энергии всей клеточной массы. Действительно, жир для клеток – аналог топлива в баке автомобиля. Реализуется энергетическая функция липидами следующим образом. Жиры и подобные им вещества окисляются в митохондриях, расщепляясь до уровня воды и двуокиси углерода. Процесс сопровождается выделением значительного количества АТФ – высокоэнергетических метаболитов. Их запас позволяет клетке участвовать в энергозависимых реакциях.

Структурные блоки

Одновременно, липиды осуществляют строительную функцию: с их помощью формируется мембрана клетки. В процессе участвуют следующие группы жироподобных веществ:

1. холестерин – липофильный спирт;
2. гликолипиды – соединения липидов с углеводами;
3. фосфолипиды – эфиры сложных спиртов и высших карбоновых кислот.

Следует отметить, что в сформировавшейся мембране, непосредственно жиры не содержатся. Образовавшаяся стенка между клеткой и внешней средой оказывается двухслойной. Это достигается вследствие бифильности. Подобная характеристика липидов указывает, что одна часть молекулы – гидрофобна, то есть нерастворима в воде, вторая, напротив – гидрофильна. Как результат, бислой клеточной стенки формируется вследствие упорядоченного расположения простых липидов. Молекулы разворачиваются гидрофобными участками друг к другу, тогда как гидрофильные хвосты направлены внутрь и вне клетки.

Это определяет защитные функции мембранных липидов. Во-первых, мембрана придает клетке форму и даже сохраняет ее. Во-вторых, двойная стенка – своеобразный пункт паспортного контроля, не пропускающий через себя нежелательных визитеров.

Автономная система отопления

Конечно, это наименование достаточно условно, но вполне применимо, если рассматривать какие функции выполняют липиды. Соединения не столько отапливают организм сколько удерживают тепло внутри. Подобная роль отведена жировым отложениям, формирующимся вокруг различных органов и в подкожной ткани. Этот класс липидов характеризуется высокими теплоизолирующими свойствами, что предохраняет жизненно-важные органы от переохлаждения.

«Золотой» запас индивидуума

Дополнительно, жировые отложения выполняют резервную функцию. Это фактически кладезь энергии, используемый организмом при необходимости, Как пример, голодание или интенсивные физические нагрузки. Весь механизм осуществляется при содействии адипоциты. Это специальные клетки, строение и функции которых тесно связаны с триглицеридами. Жир занимает подавляющий объем адипоцитов.

Такси заказывали?

Транспортную роль липидов относят к второстепенной функции. Действительно, перенос веществ (преимущественно триглицеридов и холестерина) осуществляется отдельными структурами. Это связанные комплексы липидов и белков, именуемые липопротеины. Как известно, жироподобные вещества нерастворимы в воде, соответственно плазме крови. Напротив, функции белков включают гидрофильность. Как результат, ядро липопротеида – скопление триглицеридов и эфиров холестерина, тогда как оболочка – смесь молекул протеина и свободного холестерола. В таком виде, липиды доставляются к тканям или обратно в печень для вывода из организма.

Второстепенные факторы

Список уже перечисленных 5 функций липидов, дополняет ряд не менее важных ролей:

• ферментативная;
• сигнальная;
• регуляторная

Сигнальная функция

Некоторые сложные липиды, в частности их строение, позволяют передавать нервные импульсы между клетками. Посредником в подобном процесс выступают гликолипиды. Не менее важным оказывается способность распознавать внутриклеточные импульсы, также реализуемая жироподобными структурами. Это позволяет отбирать из крови необходимые клетке вещества.

Ферментативная функция

Липиды, независимо от расположения в мембране или вне ее – не входят в состав ферментов. Однако, их биоснтез происходит с присутствием жироподобных соединений. Дополнительно, липиды участвуют в выполнении защиты стенок кишечника от ферментов поджелудочной железы. Избыток последних нейтрализуется желчью, где в значительных количествах включены холестерин и фосфолипиды.

Регуляторная функция

Еще одна роль, которую для называют второстепенной. Не участвуя непосредственно в регулирующих процессах, липиды входят в состав соединений, осуществляющих подобные функции. В частности, это мембрана клетки, выполняющая пропускной режим. Другим примером выступают стероидные гормоны, регулирующие обмен веществ, репродуктивную способность, и иммунную защиту организма.

В целом, липиды характеризуются следующими свойствами:

• Растворимость в неполярных жидкостях. К таким жидкостям относятся бензин, хлороформ и т. д.
• Маслянистость на ощупь. При этом ощущения такие же, как и при соприкосновении с растительным маслом.

Классифицировать их можно по нескольким признакам. Свойства и предназначение являются основными. Так, по способности поддаваться гидролизу они различаются на:

1. омыляемые – разлагающиеся под воздействием водной среды
2. неомыляемые – невосприимчивые к гидролизу

По структуре липиды подразделяются на:

1. простые или двусоставные
2. сложные или же многосоставные

А отдельных видов этих веществ невероятно много. Так, к ним можно отнести эфиры, жиры, фосфолипиды, стерины и т. д. Каждое из этих веществ играет свою роль в формировании тканей, .

Структура липидов

Молекулы этих веществ образуются при синтезе двух видов составляющих, различающихся между собой уровнем взаимодействия с водной средой:

• гидрофобных элементов
• гидрофильных молекул

Если к гидрофобным молекулам относятся высшие формы кислот, альдегидов и спиртов, то состав гидрофильных элементов куда разнообразнее:

• фосфорная кислота
• серная кислота
• глицерин
• углеводы
• аминодиолы
• аминокислоты
• спирты

1. Представляют собой резерв энергии. Для постоянного функционирования клеток необходим постоянный поток этих веществ. Поэтому организм имеет свойство накапливать их.
2. Становятся структурными составляющими других соединений в клетках. Именно из липидов состоят сложные вещества, которые в дальнейшем преобразуются в ткани.
3. Передают информацию между клетками и системой.

Так как липиды – это жиры, то накапливаясь, они составляют слой теплозащиты, а также в некотором роде защиты от ударов и повреждений.

Пожалуй, самой непонятной функцией является функция передачи информации между клетками и эндокринной системой. Это значит, что благодаря ширине потока жиров в клетки и из клеток, органы эндокринной системы получают сведения о состоянии синтезирующих и расщепляющих процессов внутри клеток. А клетки, в свою очередь, получают необходимые гормоны для осуществления этих процессов. Поэтому, переизбыток или недостаток жиров в организме может вызвать дисбаланс.

Как контролировать баланс липидов в организме?

Разумеется, после получения подобной информации каждый захочет тем или иным образом нормировать количество липидного материала в своем организме. Но как это сделать? Для этого необходимо контролировать рацион питания.

Есть определенные продукты, ткани которых содержат большое количество жиров. К ним относятся:

• жировые ткани животных
• семена растений, таких как подсолнух, арахис, орех и т.д.
• плоды тропических растений, таких как авокадо

Лекция ЛИПИДЫ

К липидам (от греческого слова «липос» - жир) относят большую и разнообразную группу органических соединений, большинство из которых построено по типу сложных эфиров с участием карбоновых кислот и спиртов, содержащих длинноцепочечные углеводородные радикалы. Для липидов характерна низкая растворимость в воде и высокая в неполярных органических растворителях (эфире, бензоле и др.). В большинстве случаев липиды имеют растительное или животное происхождение, но иногда их получают синтетическим путем.

В живых организмах липиды выполняют ряд важных функций. Так, окислительное расщепление триацилглицеринов (жиров) обеспечивает организм человека и животных энергией, необходимой для осуществления других жизненно важных процессов. Кроме того, скопления жира играют важную защитную роль: предохраняют органы и ткани от механических повреждений, служат в качестве теплосберегающего и электроизоляционного материала. Фосфолипиды и сфинголипиды входят в состав клеточных мембран и определяют их проницаемость для ионов, неэлектролитов и воды. Цереброзиды и ганглиозиды участвуют в процессах распознавания химических сигналов и доведения их до внутриклеточных эффекторов, т.е. выполняют рецепторно-посредниковую роль. Липидам присуща также регуляторно-сигнальная функция, выполняемая, главным образом, липидными спиртами (стероидами). Многочисленные исследования показали, что между нарушением метаболизма липидов и многими заболеваниями (например, сердечно-сосудистыми) имеется тесная взаимосвязь.

Таким образом, изучение структуры и свойств липидов - важный этап в изучении биохимических процессов.

Общая структура липидов

По химическому составу липиды очень разнообразны. В их состав могут входить остатки спиртов, карбоновых кислот (предельных и непредельных), фосфорной кислоты, азотистых оснований, углеводов.

Несмотря на все разнообразие, в целом, липиды построены по единому принципу и состоят из трех фрагментов: гидрофобного, гидрофильного и связующего звена. Гидрофобная часть представлена углеводородными фрагментами карбоновых кислот. Гидрофильная часть может включать в себя остатки фосфорной кислоты (фосфолипиды), азотистых оснований (фосфатиды) или углеводов (цереброзиды, ганглиозиды). Роль связующего звена выполняют обычно сложноэфирные или амидные группы. Таким образом, липиды в разной степени обладают бифильностью , т.е. сродством к полярной и неполярной фазе. Характер этого сродства определяется соотношением гидрофильной и гидрофобной частей липида.