Наука для медицины. Жиры не растворяются в воде они гидрофобны функция
Обмен жиров.
ЖИРЫ - органические соединения, в основном сложные эфиры глицерина и одноосновных жирных кислот ; относятся к липидам.
Один из основных компонентов клеток и тканей живых организмов. Источник энергии в организме; калорийность чистого жира 3770 кДж/100 г. Природные жиры подразделяются на жиры животные и масла растительные. Жиры (липиды) представляют собой соединения высокомолекулярных жирных кислот и трехатомного спирта глицерина.
Жиры не растворяются в воде — они гидрофобны.
В клетках есть и другие сложные гидрофобные жироподобные вещества, называемые липоидами, например холестерин. Содержание жиров в клетке колеблется от 5 до 15% от массы сухого вещества. В клетках жировой ткани количество жира достигает 90%.
К числу важнейших относится строительная функция липидов и липоидов. Липиды образуют бимолекулярный слой, служащий основой наружной клеточной мембраны (см. рис. 18). Из них 75—95% составляют фосфолипиды. В состав клеточной мембраны входит и холестерин.
Важную роль играют липиды как источники энергии. В ходе расщепления 1 г жиров до СО2 и Н2О освобождается большое количество энергии — 9,3 ккал. Накапливаясь в клетках жировой ткани животных, в семенах и плодах растений, жиры служат запасным источником энергии.
Благодаря плохой теплопроводности жир способен выполнять функцию теплоизоляции. У некоторых животных (тюлени, киты) он откладывается в подкожной жировой ткани, которая у китов образует слой толщиной до 1 м.
Липоиды служат предшественниками некоторых гормонов. Следовательно, этим веществам свойственна и функция регуляции обменных процессов.
Жиры не только источник энергии.
Долгое время жиры считали источником энергии, который можно безущерба для организма заменить углеводами, но оказалось, что это не так. Недостаток жиров сокращает жизнь, нарушает деятельность мозга, снижает выносливость организма. Жиры входят в состав клеток (цитоплазмы, ядра, мембран), где их количество устойчиво и постоянно. С жирами поступают в организм растворенные в них витамины.
В среднем запас жира в организме составляет 9 кг с общей калорийностью 336 000 Дж.
До недавнего времени жиры делили на полноценные (животные) и неполноценные (растительные). Такое деление оказалось ошибочным. Животные и растительные жиры взаимно незаменимы. Растительные жиры активизируют обмен веществ, предупреждают ряд заболеваний. Чаще употребляют в пищу подсолнечное, оливковое, льняное, кукурузное масло. Вещества животных жиров благотворно влияют на деятельность мозга. Ежедневный рацион — 50 г животных и 50 г растительных жиров.
Организм особенно чувствителен к недостатку веществ, содержащихся в растительных жирах. Детям необходимо давать ежедневно от 12 до 20 г растительного масла.
Собственный жир организма образуется из разнообразных растительных и животных жиров, потребляемых с пищей. Жир откладывается в «депо» — под кожей, в сальнике, в области таза. Жировая клетчатка — не только запас энергетического материала, но и амортизатор. Жировые подушки сводов стопы принимают на себя тяжесть тела. В этом легко убедиться: если встать на колени, где почти нет жировой подкожной прокладки, то тяжесть тела даст о себе знать.
Жировой обмен организма
Пищевые жиры представляют собой эфиры глицерина и высших жирных кислот. Последние обычно содержат четное число углеродных атомов и делятся на две большие группы: насыщенные и ненасыщенные. Насыщенные жирные кислоты в большом количестве (до 50% от общей массы) содержатся в твердых животных жирах. Ненасыщенные распространены в жидких маслах и продуктах моря. Во многих растительных маслах содержание их доходит до 80-90% (в подсолнечном, кукурузном, льняном, оливковом).
В организме человека в норме содержится 10-20% жира, но при некоторых нарушениях жирового обмена его количество может возрастать до 50%. Жиры и жироподобные вещества входят в состав клеточных мембран и оболочек нервных волокон, участвуют в синтезе желчных кислот, гормонов, витаминов. Жировые отложения — энергетический резерв организма.
Энергетическая ценность жиров более чем вдвое превышает таковую белков и углеводов. При окислении 1 г жиров выделяется 9 ккал (37,3 кДж) энергии. Взрослому здоровому человеку рекомендуется употреблять 80-100 г жира в сутки, что обеспечивает 30-35 % суточной энергетической ценности рациона.
Незаменимые полиненасыщенные жирные кислоты — линолевая и линоленовая — не могут синтезироваться в организме и должны обязательно поступать с пищей. Эти кислоты содержатся в растительных маслах, орехах, жире некоторых рыб и морских млекопитающих. Они и другие высшие ненасыщенные жирные кислоты препятствуют развитию атеросклероза, повышают устойчивость к инфекционным заболеваниям.
Пищевая ценность жира определяется наличием незаменимых жирных кислот, витаминов А, Е, D, перевариваемостью и всасываемостью. Наибольшей биологической ценностью обладают жиры, содержащие незаменимую линолевую кислоту и другие высшие ненасыщенные жирные кислоты. Усвояемость зависит от температуры плавления жира: если точка плавления ниже, чем температура человеческого тела, то усвояемость равна 97-98%, жиры с температурой плавления 50-60С усваиваются только на 70-80%.
С пищей в организм человека поступают и такие жироподобные вещества как стерины, фосфолипиды, жирорастворимые витамины. Самым известным из стеринов является холестерин. Он содержится в продуктах животного происхождения, однако может синтезироваться и в организме человека из промежуточных продуктов обмена углеводов и жиров.
Холестерин является источником желчных кислот, гормонов, предшественником витамина D3. В крови, желчи холестерин удерживается в виде коллоидного раствора, благодаря связыванию с белками, ненасыщенными жирными кислотами, фосфатидами.
При нарушении обмена этих веществ или их недостатке холестерин выпадает в виде мелких кристаллов, оседающих на стенках кровеносных сосудов, в желчных путях, что способствует развитию атеросклероза, образованию желчных камней.
Фосфатиды - сопутствующие жирам, наиболее биологически активные вещества (лецитин, кефалин и др.). Они влияют на секрецию гормонов, процесс свертывания крови, проницаемость клеточных мембран, обмен веществ. Фосфатиды содержатся в мясе, печени, пищевых жирах, желтке яиц, сметане, подсолнечном, хлопковом и соевом маслах.
При исключении жиров из пищи или при их недостатке животных замедляется, продолжительность жизни сокращаете задерживается вода в организме, нарушаются функции почек, который становится проницаемой, развиваются дерматиты. Недостачность фосфатидов приводит к отложениям излишнего жира в печени, тем самым нарушая выполнение ее важнейших функций.
Важно правильное сочетание животных и растительных жиров (30% и 70%) в питании, особенно у детей. Жиры служат одним из главных материалов для построения развития клеток детского мозга.
И, наконец, следует помнить, что целый ряд минералов (кальций, магний) и витаминов растворяется только в жирах (к примеру, такие важные для детей и взрослых витамины A и D) и без них не усваивается организмом.
Без животных жиров (и без холестерина) дети в буквальном смысле не растут. А если взрослый организм лишается животных жиров, то кроме всего прочего, происходит угнетение функции воспроизводства. Страдает также и функция дыхания, так как лёгочный сурфактант содержит большое количество жира.
xn----7sbgbpphpsplv9jm.xn--p1ai
Класс гидрофобных липидов. Жиры | Наука для медицины
Липиды – это класс больших биологических молекул. Тем не менее, обычно их не относят ни к полимерами, ни, даже, к макромолекулами. Эти соединения объединяет одно очень важное свойство – они слабо, если совсем не смешиваются с водой. Гидрофобное поведение липидов базируется на их молекулярной структуре. Не смотря на то, что они могут обладать некоторыми полярными группами с участием атомов кислорода, эти молекулы состоят в основном из углеводородных областей. Липиды разнообразны по своей форме и функциям. Основные классы липидов – это жиры, фосфолипиды и стероиды.
Несмотря на то, что жиры не являются полимерами, они представляют собой большие молекулы, составленные из меньших в процессе реакции дегидратации. В состав жиров входят молекулы глицерина и жирных кислот. Глицерин относится к спиртам и имеет три атома С, к каждому из которых присоединена карбоксильная группа. Жирная кислота обладает длинным углеродным скелетом, обычно состоящим из 16 – 18 атомов С. Атом углерода на одном конце молекулы жирной кислоты является частью карбоксильной группы. Относительно малополярные связи С-Н в углеводородной части молекулы придают ей свойство гидрофобности. Жиры не взаимодействуют с водой вследствие того, что молекулы воды образуют водородные связи друг с другом, а не с молекулами жиров. Именно по этой причине растительное масло (жидкий жир) не смешивается с водным раствором уксуса.
В процессе построения молекулы жира три молекулы жирной кислоты объединяются с молекулой глицерина посредством эфирной связи – связи между карбоксильной и карбонильной группами. Таким образом, результирующий жир, называемый триглицерином (или триглицеридом), состоит из 3 молекул жирной кислоты, объединённых через молекулу глицерина. Молекулы жирных кислот в жирах могут быть двух или трёх разнообразных типов.
Жирные кислоты различаются по длине молекулы, а также по числу и локализации двойных связей. Понятия о насыщенных и ненасыщенных жирных кислотах обычно используются в контексте питания и связаны со структурами их углеводородных цепочек. В том случае, когда нет двойных связей между образующими цепочку атомами С, углеродный скелет содержит всем возможные атомами Н. Такая структура насыщена атомами Н и соответственная кислота называется насыщенной жирной кислотой. В молекуле ненасыщенной жирной кислоты вследствие отсутствия некоторых атом Н углеводородной цепочки, имеется одна или более двойных связей и цепочка изгибается в местах локализации двойных связей в цис-конфигурации.
Большинство животных жиров являются насыщенными. Углеводородные цепочки их жирных кислот – «хвосты» молекул жира – не имеют двойных связей и их гибкость допускает плотную упаковку соседних молекул. Насыщенные животные жиры, такие как свиное сало и масло, твёрдые при комнатной температуре. В противоположность этому, жиры растений и рыбы в основном ненасыщенные. Это означает, что они построены из одного или более типов ненасыщенных жирных кислот. Жиры рыбы и растений, например, оливковое масло или масло печени трески, при комнатной температуре обычно жидкие. Изгибы при двойных связях в цис-конфигурации не дают им возможности образовать плотную упаковку и затвердеть при комнатной температуре. Фраза «гидрогенезированные» растительные масла означает, что ненасыщенные жиры синтетически превращены в насыщенные посредством добавления водорода. Арахисовое масло, маргарин и многие другие, употребляемые в пищу жиры, гидрогенезированы для предотвращения их превращения в жидкие масла.
Основная функция жиров в организме – накопление энергии. Один грамм жира потенциально содержит в два раза больше энергии, чем один грамм полисахарида, например такого, как крахмал. Поскольку животные вынуждены «иметь при себе» запасы энергии, жир оказывается более компактным «резервуаром топлива». Человек и другие млекопитающие создают запас энергии в жировых клетках, которые увеличиваются при накоплении жира и сжимаются при его выведении. Подкожные жировые ткани также предохраняют жизненно важные органы от повреждения. Особенно толстым слоем подкожной жировой ткани обладают морские млекопитающие – киты и тюлени, обитающие в холодной океанской воде.
medicscience.ru
Урок 2. Липиды, их структура и функции
Липиды – небольшие молекулы, их молекулярная масса составляет несколько сотен дальтон. Обычно в молекулах липидов имеются и гидрофильные, и гидрофобные группы, но в целом липиды имеют гидрофобные свойства. Липиды плохо растворимы в воде, зато хорошо растворяются в органических растворителях (спирте, ацетоне, хлороформе). Исторически липиды были выделены в отдельный класс веществ именно по этому признаку – как соединения, растворимые не в воде, а в менее полярных органических растворителях. К липидам относятся такие соединения, как фосфолипиды, нейтральные жиры, стероиды и воска. В живых организмах липиды выполняют несколько важных функций.
Структурная функция
Все клетки отграничены от окружающей среды наружной мембраной, которая примерно наполовину (по массе) состоит из липидов и наполовину – из белков. Способность липидов выполнять структурную функцию не ограничивается клеточным уровнем: медоносная пчела лепит свои соты из воска, из воскоподобных веществ состоит и кутикула наземных растений – тонкий слой на поверхности листьев и стеблей, уменьшающий испарение.
Энергетическая функция
Клетка может окислять липиды и использовать выделяющуюся энергию для своих нужд. При окислении нейтральных до углекислого газа и воды жиров выделяется много энергии – около 9,3 килокалорий на грамм. Жиры часто служат запасными питательными веществами. У высших позвоночных животных для этой цели используется особая ткань – жировая клетчатка. У растений запасы жиров нередко встречаются в семенах.
Регуляторная функция
Важнейшими регуляторами физиологических процессов в организме являются гормоны. Среди них встречаются соединения различной структуры. Особую группу составляют т. н. стероидные гормоны, которые относятся к классу липидов. Производными жирных кислот являются важные регуляторы клеточных функций простагландины (их иногда называют тканевыми гормонами).
Липиды могут выполнять и ряд других функций. Так, накопление липидов организмами планктона и нектона уменьшает их удельный вес и облегчает плавание в толще воды (такой механизм используют также акулы). Подкожная жировая клетчатка может служить механической защитой для внутренних органов, а у теплокровных животных она является теплоизолятором.
В молекулах фосфолипидов присутствуют различные по химическим свойствам составные части: «головка» и два «хвоста». В состав головки входят остатки глицерина, фосфорной кислоты и спирта. «Головка» гидрофильна и электрически заряжена, вода охотно с ней взаимодействует. «Хвосты» представляют собой остатки жирных кислот, содержащие множество СН2-групп. Поляризация связи С–Н очень слабая, так что «хвосты» вполне гидрофобны, и они «стремятся» избежать взаимодействия с водой.
|
Рис. 1. Фосфолипид фосфатидилхолин |
В состав фосфолипидов входят как насыщенные жирные кислоты, не содержащие двойных связей, так и ненасыщенные. Очень распространенными жирными кислотами являются пальмитиновая Ch4(Ch3)14COOH, стеариновая Ch4(Ch3)16COOH, олеиновая Ch4(Ch3)7–СH=CH–(Ch3)7COOH, пальмитоолеиновая Ch4(Ch3)5–СH=CH–(Ch3)7COOH. В состав одной молекулы фосфолипида обычно входят остатки разных жирных кислот, причем ненасыщенная жирная кислота обычно располагается ближе к фосфату. Природные липиды содержат в основном цис-изомеры ненасыщенных жирных кислот. Транс-изомеры образуются при искусственной переработке растительных жиров – например, при получении маргарина. В последнее время выяснилось, что потребление транс-изомеров жирных кислот вредно для здоровья: оно увеличивает риск возникновения атеросклероза и онкологических заболеваний.
|
Рис. 2. Ионы пальмитиновой и олеиновой кислот |
Если молекулы фосфолипидов поместить на поверхность водного слоя, то, очевидно, что гидрофильные «головки» будут обращены в воду, а гидрофобные «хвосты» будут выталкиваться из воды. Образуется монослой – поверхностная пленка толщиной в одну молекулу. Если же «затолкать» молекулы фосфолипидов в воду целиком, то тогда «головки» будут обращены к воде (наружу), а «хвосты» – от воды (внутрь). Такие небольшие скопления молекул называются мицеллами.
|
Рис. 3. Структуры, образуемые фосфолипидами в воде |
К образованию мицелл более склонны не фосфолипиды, а жирные кислоты, имеющие только один гидрофобный «хвост» – мицеллы получаются, например, при растворении мыла в воде
Фосфолипиды чаще образуют другую структуру – липидный бислой. В составе бислоя молекулы фосфолипидов располагаются в два ряда: «головки» будут обращены к воде, а «хвосты» упрятаны внутрь. Липидный бислой составляет основу всех клеточных мембран – мембрана представляет собой «липидное озеро», в котором плавают белки.
Липидный бислой непроницаем для заряженных ионов – они не могут проникнуть через его гидрофобную центральную зону. Для того чтобы транспортировать ионы через мембрану, в клетке имеются специальные белки-переносчики. Через бислой не могут пройти крупные молекулы – белки, полисахариды, нуклеиновые кислоты. Липидный бислой проницаем для небольших гидрофобных молекул, а также для совсем мелких полярных, но не заряженных – таких как Н2О, СО2, а также О2.
Нейтральные жиры представляют собой эфиры глицерина и остатков трех жирных кислот. Они более гидрофобны, чем фосфолипиды, и располагаются внутри клетки в виде нерастворимых жировых включений.
|
Рис. 4. Модель молекулы тристеарата |
В состав жиров также могут входить остатки насыщенных и ненасыщенных жирных кислот. Первые преобладают в животных жирах, а вторые – в растительных. Насыщенные жирные кислоты имеют более высокую температуру плавления, поэтому подсолнечное масло при комнатной температуре является жидкостью, а сливочное масло и говяжий жир – твердыми телами. В состав жиров сливочного масла входят насыщенные кислоты с меньшим числом углеродных атомов, чем у жиров говяжьего жира, поэтому сливочное масло плавится при меньшей температуре. Как и молекулы фосфолипидов, молекулы нейтральных жиров обычно содержат остатки разных жирных кислот.
Жирные кислоты могут синтезироваться из углеводов и аминокислот, из-за этого ожирение наступает при избыточном питании не только жирами, но и другими продуктами.
Еще один класс липидов – стероиды. Это небольшие гидрофобные молекулы, производные холестерина. Они содержат в своем составе систему связанных углеводородных колец – три шестиатомных и одно пятиатомное. Стероидами являются такие гормоны надпочечников, как глюкокортикоиды (например, кортизол), играющие важнейшую роль в развитии стресса, и минералокортикоиды (альдостерон), уменьшающие выведение почками воды и ионов натрия из организма. К стероидным относятся мужские и женские половые гормоны (тестостерон и эстрадиол), а также прогестины (прогестерон).
|
Рис. 5. Холестерин и два стероидных гормона |
В печени из холестерина синтезируются желчные кислоты, которые затем поступают в желчь. Эти соединения содержат как гидрофильные, так и гидрофобные группы. В водной среде они легко образуют мицеллы. В просвете кишечника в эти мицеллы включаются молекулы жиров из съеденной пищи – сами по себе нейтральные жиры почти нерастворимы, а в составе мицелл образуют эмульсию и становятся доступными для действия пищеварительных ферментов.
Сам холестерин – не гормон, а необходимый компонент клеточных мембран у высших организмов; у бактерий он встречается редко.
Интересен механизм действия стероидных гормонов на клетки-мишени. Стероиды – это небольшие гидрофобные молекулы, они легко проникают через наружную мембрану клетки. Белки-рецепторы, связывающие эти гормоны, расположены в цитоплазме. После связывания со стероидом белок-рецептор активируется и идет из цитоплазмы в ядро. В ядре гормон-рецепторный комплекс связывается с ДНК и регулирует активность некоторых генов (ДНК и гены рассматриваются на уроке 8). Каждый класс стероидных гормонов имеет свои собственные рецепторы и регулирует только определенные гены.
|
Рис. 6. Механизм действия стероидных гормонов |
Так, глюкокортикоиды – гормоны стресса – активируют различные гены, отвечающие за обеспечения организма энергией, и угнетают гены, отвечающие за накопление запасных питательных веществ. Ведь стрессовая реакция служит для мобилизации организма на борьбу или бегство, а тут уж не до запасания. Минералокортикоиды активируют гены фермента Na+/K+–АТФазы, который возвращает в кровь из первичной мочи натрий, а вместе с ним и воду.
Еще одна группа важнейших регуляторов жизнедеятельности организма – это простагландины. Они образуются из арахидоновой кислоты – одной из полиненасыщенных жирных кислот. Сперва простагландины были обнаружены в предстательной железе – простате – с чем и связано их название, однако вскоре они были найдены в самых разных клетках, тканях и органах.
Простагландины иногда называют тканевыми гормонами. Дело в том, что в организме у них довольно короткое время жизни, поэтому они действуют локально, в том же органе, в котором и вырабатываются.
|
Рис. 7. Слева – арахидоновая кислота, справа – простагландин Е2 |
Существует много разных классов простагландинов, они обладают различным, иногда прямо противоположным физиологическим действием. Так, простагландин Е2 расширяет стенки кровеносных сосудов, увеличивает их проницаемость, это вещество вырабатывается при воспалении и вызывает многие его симптомы. Простагландин F2 действует на сосуды противоположным образом – сужает и уменьшает проницаемость – он обладает противовоспалительным действием. Однако при беременности эти соединения действуют одинаково, усиливая сокращения гладкой мускулатуры матки.
Простагландин I2 (простациклин) препятствует агрегации тромбоцитов и тормозит свертывание крови, тогда как тромбоксан А2 (очень похожее на простагландины вещество, тоже синтезируемое из арахидоновой кислоты) активирует эти два процесса.
Еще один класс производных арахидоновой кислоты – лейкотриены – играют ключевую роль в развитии такой тяжелой болезни как бронхиальная астма. Они вызывают сокращение гладких мышц дыхательных путей, что приводит к спазму бронхов и неукротимому кашлю, без специальной медицинской помощи больной может задохнуться и умереть.
Широко распространенное лекарство аспирин угнетает синтез простагландинов. Оно обладает противовоспалительным и жаропонижающим действием.
В организме человека всасывание липидов происходит в тонком кишечнике. Жирные кислоты и глицерин поступают из просвета кишки в клетки эпителия кишечника. Там из них синтезируются нейтральные жиры, которые в комплексе со специальными белками и холестерином образуют особые частицы диаметром 0,1–1 мкм – хиломикроны. Хиломикроны поступают из клеток кишечника в лимфатическую систему, затем в кровоток и разносятся по всему организму.
Кроме хиломикронов, перенос жиров от одной ткани к другой осуществляют т. н. липопротеины очень низкой плотности (ЛПОНП). Они образуются в печени – там синтезируется и белковая, и жировая часть этих комплексов, а к другим тканям переносятся с кровотоком. ЛПОНП также содержат холестерин. После усвоения жиров различными тканями организма липопротеиновые частицы, содержащие холестерин, становятся т. н. липопротеинами низкой плотности (ЛПНП). На поверхности почти всех клеток человеческого организма есть специальные белки–рецепторы ЛПНП. Когда ЛПНП связываются с этими рецепторами, клетка поглощает их, внутри клетки холестерин освобождается и используется для клеточных нужд.
|
Рис. 8. Усвоение холестерина клеткой через ЛПНП |
При развитии опасного заболевания, атеросклероза, холестерин начинает откладываться на стенках кровеносных сосудов, образуя т. н. склеротические бляшки. Это может привести к закупорке и повреждению сосудов. Больным атеросклерозом часто назначают диету с пониженным содержанием холестерина, однако этот липид в значительных количествах вырабатывается в самом организме, так что такая диета не может предотвратить развитие заболевания.
Механизм развития атеросклероза изучен далеко не полностью. По-видимому, на первом этапе происходит самопроизвольное окисление жирных кислот, содержащихся в ЛПНП. Такие «испорченные» липопротеины откладываются на стенках кровеносных сосудов, что вызывает прикрепление к измененной сосудистой стенке защитных клеток – макрофагов. Макрофаги, прикрепленные к стенке сосуда, начинают активно поглощать из плазмы крови холестерин, причем не через рецепторы ЛПНП, а через совсем другие, т. н. рецепторы-мусорщики. Макрофаг оказывается напичканным холестерином, он и дает начало склеротической бляшке. Известно, что у людей с наследственными дефектами рецепторов ЛПНП атеросклероз развивается уже в детском возрасте.
Запасание триглицеридов происходит в специальной ткани – жировой клетчатке. При голодании в клетках этой ткани происходит распад триглицеридов, и свободные жирные кислоты переносятся к другим органам белком плазмы крови – сывороточным альбумином.
Краткое содержание урока
|
files.school-collection.edu.ru
Липиды | Student Guru
Среди низкомолекулярных органических соединений, которые входят в состав всех живых клеток, важнейшую роль играют жиры (липиды) (греческий λίπος, lípos — жир) и жироподобные вещества (липоиды). Они относятся к гидрофобным соединениям, т.е. в воде не растворяются. Хорошо растворяются они в неполярных органических растворителях (например, хлороформе, бензоле или эфире). Жирами обычно называют нейтральные липиды — эфиры трехатомного спирта глицерина и жирных кислот (карбоновые кислоты с числом атомов от 14 до 22 (но чаще всего 16 или 18). В зависимости от того сколько гидроксильных групп глицерина связано эфирными связями с жирными кислотами образуются триглицериды (все гидроксильные группы), диглицериды (две гидроксильные группы) и моноглицериды (соответственно, одна гидроксильная группа). У жирных кислот, которые входят в состав липидов, обычно содержится четное число атомов углерода. Они редко бывают разветвленными (встречается только у некоторых микроорганизмов). Если в молекулах жирных кислот есть двойные связи (одна или несколько), их называют ненасыщенными или полиненасыщенными. Ненасыщенные жирные кислоты плавятся при низкой температуре, в связи с этим, образованные ими липиды жидкие при температуре тела или при температуре окружающей среды (например, растительные масла). У насыщенных жирных кислот нет двойных связей. Температура их плавления выше (например, сливочное масло или свиное сало).
Глицерин и жирные кислоты — главные молекулы для образования триацилгрицериды и фосфолипиды
Главная функция жиров в живом организме — энергетическая. В процессе полного окисления жиров до воды и углекислого газа может выделяться большое количество энергии (38,9 кДж/г или более 9 ккал/г энергии), что примерно в два раза выше, чем при окислении такого же количества углеводов. Практически все живые организмы запасают энергию в виде жиров. Жиры откладываются в форме капель в клеточной цитоплазме. Особенно много таких капель в клетках жировой ткани. У позвоночных есть даже специализированные клетки адипоциты, которые практически полностью заполнены одной большой каплей жира.
Жиры в живых организмах могут служить в качестве источника воды, т.к. при их окислении образуется большое количество воды (из 1 г жира получается 1.1 г воды). Это свойство жира используется животными пустынь (например, верблюдами) или животными, впадающими в зимнюю спячку (сурки, суслики и т.п.), для нужд метаболизма. Эти животные могут долгое время обходиться без воды благодаря своим жировым запасам.
Жир хороший теплоизолятор. У многих теплокровных животных нейтральные жиры откладываются в основном в подкожной клетчатке, где создают хороший теплоизоляционный слой, уменьшая потери тепла. Особенно характерен толстый подкожный жировой слой для морских млекопитающих (китов, моржей и т.д.). Таким образом, жиры выполняют теплоизоляционную функцию. Обратите внимание, что у животных, обитателей жаркого климата, жировые запасы, используемые в качестве источника воды, откладываются на изолированных участках тела. У верблюдов — это горбы, у жирнохвостых тушканчиков — в хвостах.
Жир выполняет также защитную функцию. Слой жира вокруг внутренних органов животных защищает их от механических повреждений при прыжках, ударах, движении. Например, сивучи, имея вес около тонны, свободно прыгают в воду с 20 метровых скал.
В составе биологических мембран в небольших количествах присутствуют нейтральные жиры, однако их основу составляют не жиры, а фосфолипиды, относящиеся к липоидам или жироподобным веществам. Фосфолипиды также относятся к эфирам глицерина и жирных кислот, но в их молекулах только две спиртовые группы связаны с глицерином, третья группа связана эфирной связью с остатком фосфорной кислоты. Обычно фосфорная кислота образует дополнительную эфирную связь с низкомолекулярными спиртами, таким образом, формируются различные классы фосфолипидов.
О том, как формируются названия фосфолипидов в зависимости от того, какой спирт входит в его состав. Если в состав фосфолипида входит аминоспирт холин, получается фосфатидилхолин (лецитин), аминоспирт этаноламин дает фосфатидилэтаноламин (кефалин), если содержащая спиртовую группу аминокислота серин, то будет фосфатидилсерин и т.д.
Т.е. молекулы фосфолипидов состоят из гидрофобной (остатки жирных кислот) и гидрофильной (фосфорная кислота с присоединенным к ней спиртом) частей. В связи с этим, эти молекулы могут контактировать и с полярными, и с неполярными растворителями. Подобные вещества называются амфифильными. В воде и водных растворах фосфолипиды самопроизвольно формируют мицеллы, липосимы или протяженные плоские липидные бислои.
| Мицеллы, частицы или капли, объединения из десятков или даже сотен амфильных молекул, в которых гидрофобные радикалы (неполярные хвосты жирных кислот) образуют ядро, а гидрофильные группы (полярные головки) — поверхностный слой. |  Схема образования мицеллы |
 Липосома | Липосомы — замкнутые пузырьки (фосфолипидные везикулы), заполненные водой, со стенками из одного или нескольких бислоев фосфолипидов. Толщина слоев составяет две молекулы. |
| Молекулы в плоском липидном бислое располагаются таким образом, что их неполярные «хвосты» направлены во внутрь бислоя, образуя там гидрофобную область, а их полярные части обращены в сторону водной среды, образуя две гидрофильные поверхности. |  Схема липидного плоского бислоя |
Протяженные плоские бислои — это основа всех биологических мембран. Такие мембраны окружают клетки и создают гидрофобный барьер между внутриклеточным содержимым и наружной средой. В клеточных органоидов мембраны отделяют их содержимое от гиалоплазмы и делят клетку на отсеки, называемые компартменты. Для полярных соединений (соли, аминокислоты, сахара) мембраны практически непроницаемы, для воды плохо проницаемы, зато для гидрофобных веществ имеют высокую проницаемость. В состав мембран входят различные белки, обеспечивающие перенос через них (мембраны) различных веществ, затрачивая на это иногда энергию АТФ, или участвующие в передаче сигналов внутрь клетки (ионные насосы, ионные каналы, белки-переносчики, рецепторы гормонов или нейромедиаторов и т.д.). Т.к. в составе фосфолипидов, входящих в биологические мембраны, присутствует много жирных кислот (ненасыщенных и полиненасыщенных), сами биологические мембраны находятся в полужидком состоянии при нормальной температуре обитания, что обеспечивает им гибкость, упругость, а также высокую подвижность встроенных в них белков.Таким образом, основной функцией фосфолипидов является структурная функция — формирование биологических мембран.
Особое место среди липоидов занимают стероиды — полициклический спирт холестерол (чаще называемый холестерин) и его производные. Холестерин и эфиры холестерина с жирными кислотами, входящие в состав биологических мембран, придают им определенную жесткость (т.е выполняют структурную функцию). Холестерин служит для образования различных гармонов. В надпочечниках, а точнее в их корковом слое, из него образуются стероидные гормоны (минералокортикоиды и глюкокортикоиды). С их помощью происходит регуляция водно-солевого и углеводного обмена. В половых железах образуются половые гормоны: андрогены и эстрогены. В клетках печени холестерин служит основой для образования желчных кислот, необходимых для нормального переваривания жиров в кишечном тракте. Эти кислоты являются поверхностно-активными веществами и способны эмульгировать жировые капли; они также активируют липазы — ферменты, расщепляющие жиры и выделяемые в двенадцатиперстную кишку поджелудочной железой. Другими словами, холестерин и его производные выполняют важную регуляторную функцию.
Нарушения в обмене холестерина вызывают серьезное заболевание атеросклероз, при котором холестерин сужает, а иногда и полностью перекрывает кровеносные сосуды, откладываясь на их стенках в виде бляшек. Это нарушает кровоснабжение органов и тканей. Это приводит к развитию ишемии (недостаточное снабжение кислородом) мозга и сердца, а, в конечном итоге, к инсульту (поражение мозга) или инфаркту миокарда. Курение и употребление спиртного также способствуют развитию атеросклероза.
Воска относятся к жироподобным веществам и представляют собой эфиры жирных кислот и многоатомных спиртов. У животных их вырабатывают кожные железы. Воска покрывают шерсть животных или перья птиц тонким слоем и предохраняют их от намокания. Воска используются пчелами при постройке сотов. Растения используют воска для создания защитного налета на своих листьях и плодах. Много восков вырабатывают морские планктонные микроорганизмы.
К липоидам также относят жирорастворимые витамины — А, D, Е, К, обладающие высокой биологической активностью.
Перейти к оглавлению.
from your own site.
www.studentguru.ru
Что такое липиды: основные функции органических веществ
Под липидами в массовом сознании принято понимать жиры, однако в действительности эти слова не являются синонимами, и путать их не следует. Попробуем разобраться, что это на самом деле такое и каковы функции липидов в нашем организме.
Общая характеристика
Этимология слова связана с греческим «lipos», что означает жир, отсюда и определенная путаница. Если следовать общепринятой терминологии, то липиды соотносятся с жирами как общее и частное. Это означает, что все липиды являются жирами, но не все жиры — это липиды. Важно также понимать, что липиды являются органическими соединениями, в то время как то же масло может быть и неорганическим.
Важно! Органические жиры и масла являются липидами, но первый термин обычно применяется к веществам, имеющим твердое агрегатное состояние, а второй — к жидкостям.
Эти вещества могут иметь разную структуру, но в них всегда присутствует спирт и органические кислоты, например, триглицериды, то есть жиры как таковые образуются за счет соединения глицерина (простейшего трехатомного спирта) и карбоновых кислот. Для всех рассматриваемых соединений характерно одно свойство — гидрофобность («гидро» — вода, «фобия» — боязнь, страх). Этот термин, конечно, не означает физического страха воды. Он применяется к веществам, молекулы которых как бы стараются «держаться от воды подальше». Когда такой контакт все же происходит, вещество словно отталкивает от себя жидкость, в результате чего последняя не распределяется по его поверхности, а собирается на ней в отдельные капли, «довольствуясь» минимально «выделенной» ей площадью. Понятно, что гидрофобные соединения не растворяются или очень плохо растворяются в воде, что, однако, не мешает им хорошо растворяться в других веществах (например, в том же спирте). Это — вторая особенность липидов, которая и определяет их выделение в отдельную группу. Рассматриваемые соединения присутствуют во всех живых организмах, причем они есть во всех тканях и клетках.
Существует огромное множество разных липидов. Для удобства их принято делить на простые и сложные. К первым, в свою очередь, относятся жиры, жирные кислоты, жирные альдегиды и жирные спирты, воск и некоторые другие вещества, ко вторым — фосфо-, глико-, фосфоглико-, сфинго-, мышьяколипиды, ацилглицериды, церамиды, стероиды и др. Какие соединения относятся к простым, а какие — к сложным, определяется их химическим составом, а именно тем, есть ли в этой молекуле только кислород, водород или углерод, или присутствуют еще и другие элементы.Знаете ли вы? Печень здорового человека на 7-14 % состоит из липидов. Однако в патологических случаях при серьезных заболеваниях этого органа количество жира в нем может достигать едва ли не половины.
Некоторые из указанных веществ содержатся в строго определенных клетках (в тех или иных органах), другие же присутствуют везде. Основное «место жительства» этих соединений в нашем организме — это, конечно, жировые ткани, но также их много в нервных клетках. Транспортировка синтезируемых организмом или полученных с продуктами питания липидов по всем органам и тканям происходит через плазму крови, где эти вещества содержатся вместе с белками.Основные функции
Возможно, вы не перечислите все функции липидов, но то, что жиры необходимы нашему организму для нормальной работы, очевидно для всех. Причем речь идет не только о функционировании организма как единой системы, но и о «здоровье» каждой конкретной клетки как его отдельного «кирпичика». Как известно, часть питательных веществ, полученных или образованных клеткой, расходуется на поддержание ее жизнедеятельности, часть необходима для того, чтобы клетка делилась, а остальное передается ею «в общий котел», то есть направляется на поддержание других клеток и тканей.
Принято различать следующие биологических функции, выполняемые липидами:
- Структурная.
- Барьерная (защитная).
- Энергетическая.
- Запасающая (резервная).
- Теплоизоляционная.
- Смазывающая.
- Электроизоляционная.
- Регуляторная (гормональная, ферментативная).
- Транспортная.
- Питательная.
- Сигнальная.
Структурная
Структурная функция жиров состоит в том, что они принимают непосредственное участие в строении клеточной стенки (наружной мембраны), защищающей клетку от окружающей среды. Здесь очень кстати приходится гидрофобность липидов и их свойство не растворяться в воде. Защитная оболочка клетки по своей структуре представляет собой двойной слой, на 50% состоящий из белков и на 50% из жиров. В качестве такого строительного материала в нашем организме выступают, прежде всего, фосфолипиды, а также холестерин, гликолипиды, липопротеины.
Структурная (строительная) функция жиров обеспечивает клетке возможность сохранять свою форму и регулировать метаболические процессы с другими тканями и окружающей средой. Пчелиные соты, а также поверхностный слой (кутикула) некоторых растений состоят из воска, который не пропускает воду и, таким образом, обеспечивает защиту от попадания влаги внутрь (в первом случае) и испарения ее (во втором случае). Таким образом, структурная функция липидов неразрывно связана с барьерной и может рассматриваться не только на уровне строения отдельной клетки.
Энергетическая
Не менее важной является и энергетическая функция липидов. Расщепляясь, жиры выделяют очень большое количество энергии, необходимой для того, чтобы наш организм и его органы могли выполнять свои функции.
Важно! Всем известно, что основным источником энергии для живого организма является глюкоза, однако и доля липидов в этом процессе достаточно значительная: благодаря им мы получаем почти треть своей «зарядки».
Важная роль жиров состоит также в том, что они представляют собой своеобразный «склад» для хранения энергии: попав в клетку с кровью, они откладываются в ней в виде жировых капелек, после чего в случае необходимости (например, во время серьезной физической нагрузки) организму остается лишь «заглянуть в закрома» и получить оттуда необходимый подзаряд.
Именно эта способность резервировать энергию в виде жировых отложений позволяет многим животным, впадая в зимнюю спячку, обходиться без пищи на протяжении нескольких месяцев. По этому же принципу прорастает семечко: пока молодое растение не сформирует собственную корневую систему, оно питается за счет содержащихся в нем липидов (неудивительно, что в семенах многих растений так много масла, что их используют как сырье для его промышленного производства). Теплоизоляционная
Выше мы уже упомянули о барьерной функции липидов, позволяющей защитить клетку от проникновения влаги (либо, наоборот, от ее потери). Но жиры, помимо того, помогают сохранить внутри клетки тепло.
Знаете ли вы? Жировые запасы у различных представителей фауны распределяются в организме по-разному. Так, у верблюда они сконцентрированы в горбу, у баранов курдючной породы — в области хвоста, а у китов, тюленей и других морских млекопитающих Арктики — распределены по всему телу. Это объясняется тем, что в первых двух случаях жировые отложения нужны главным образом для поддержания «внутренних резервов» (энергетическая и запасающая функция), а в последнем — еще и для теплоизоляции, ведь меховая шуба в холодной воде — «наряд» совершенно неуместный.
По ходу отметим еще одно проявление барьерной функции липидов: слой жира, окутывающий в организме человека такие органы, как почки и кишечник, обеспечивает им дополнительную защиту от случайных механических повреждений.Смазывающая
Эту функцию иногда также называют водоотталкивающей. Одно из ее проявлений мы уже упоминали на примере пчелиных сот. Гидрофобность липидов не позволяет воде распределяться по их поверхности, влага как бы стряхивается с нее, собираясь в мелкие капельки. Перья птиц, шерсть животных и человеческая кожа покрыты тончайшим восковым слоем, придающим эластичность и защищающим от намокания. Каждый из нас видел, насколько легко освобождается от излишней влаги выбравшаяся из воды собака: ей достаточно всего лишь энергично отряхнуться.
Попробуйте таким же способом осушить влагоемкий материал (например, пляжное полотенце), и водоотталкивающая роль липидов станет очевидной. Кстати, именно поэтому очень вредно часто купать домашних любимцев (кошек и собак): вместе с мылом с их кожи смывается защитный жировой слой, а вместе с ним разрушается невидимый барьер для проникновения через нее различных вредных веществ.
Регуляторная
Было бы неправильно говорить, что липиды выполняют первостепенную роль в основных биологических процессах. Тем не менее их регуляторная функция все же очевидна, хотя и опосредована. Если липиды не регулируют жизненно важные процессы напрямую, они делают это как составная часть других веществ, в частности, гормонов и ферментов.
В качестве примеров того, как работает эта функция, достаточно привести лишь несколько фактов:
- холестерол является основой для образования таких важных гормонов, как тестостерон, прогестерон и ряд других половых гормонов;
- витамин D необходим для обеспечения кальциево-фосфорного обмена;
- еще один гормон «липидного» происхождения — кортизон, это вещество также называют гормоном надпочечников.
Важно! Одной из возможных причин инсульта является сбой в липидном обмене.
Из сказанного становится совершенно понятным, что недостаток тех или иных липидов в организме неизбежно приведет к тому, что многие жизненно важные процессы в нем начнут «пробуксовывать», таким образом, жиры необходимы нам в том числе и в качестве своеобразного регулятора.Отдельно об увеличении плавучести
Говоря о том, какую функцию выполняют липиды в клетке, мы уже упоминали, что крупные морские млекопитающие обладают большими запасами жира, позволяющими им не замерзать (точнее сохранять тепло собственного тела) в холодной воде. Однако есть еще одна причина, по которой природа наделила этих животных подобным свойством.
Как известно из школьного курса физики, на тело, находящееся в воде, действует выталкивающая сила, равная массе вытесненной им жидкости. Этот закон напрямую влияет на такое понятие, как плавучесть. Чем больше разница между удельным весом воды и удельным весом погруженного в нее тела («пловца»), тем выше это состояние. Если удельная масса тела меньше удельной массы воды, предмет всплывает на поверхность (положительная плавучесть), если больше — тонет (отрицательная плавучесть).
Но какое это отношение имеет к липидам? Оказывается, самое прямое! Удельный вес тела зависит от двух факторов: собственно, веса тканей, а также от степени наполненности легких кислородом. В свою очередь, ткани, если речь идет, например, о млекопитающих, состоят из костей, мышц и жира. Причем самым тяжелым компонентом в нас являются кости, а самым легким — именно жир. Иными словами, увеличение объема тела за счет жировых отложений уменьшает его удельный вес, а следовательно, увеличивает плавучесть. Знаете ли вы? У женщин и детей в возрасте от 10 до 12 лет удельный вес тела меньше, чем у мужчин, поэтому они обладают большей плавучестью. Это напрямую связано с более значительным количеством у данной категории жировой ткани.
В природе это свойство используется не только упомянутыми выше морскими млекопитающими, но и другими живыми организмами, живущими в воде (рыбы и даже некоторые виды водорослей). За счет увеличения жировой прослойки эти представители флоры и фауны получают возможность удерживаться в толще воды, прилагая для этого намного меньше усилий (затрат энергии). Таким образом, значение липидов в живой природе трудно переоценить. Об этом обязательно следует помнить тем, кто в погоне за стройной фигурой загоняет свой организм безжировыми диетами, не отдавая себе отчета в том, какой непоправимый ущерб своему здоровью они тем самым приносят.lifegid.com
Липиды
ЛИПИДЫ
Автор–учитель биологии высшей квалификационной категории – Якупова Венера Фаритовна,
МАОУ «Гимназия № 139», г. Казань
К липидам (гр. lipos - жир ) относятся
жиры и жироподобные вещества . Они содержатся во всех клетках животных и растений , так как входят в состав многих клеточных структур.
Липиды – органические соединения
с различной структурой, но общими свойствами.
Липиды – нерастворимые в воде (гидрофобные) органические вещества, состоящие из жирных кислот и спирта (глицерина).
Липиды растворимы в органических растворителях (бензине, эфире, ацетоне).
Глицерин способен связывать воду (используется в косметике, пищевой и фармацевтической промышленности) и карбоновые кислоты (жирные кислоты), образуя сложные эфиры – жиры и масла.
Различные жиры и масла отличаются друг от друга природой жирных кислот
Все жирные кислоты делятся на две группы:
Насыщенные , т.е. не содержащие двойных связей – пальмитиновая, стеариновая
Ненасыщенные, содержащие двойные связи –олеиновая, линолевая
Насыщенная карбоновая кислота с одинарными С-С связями, поэтому кислота очень подвижна (может вытянуться или свернуться в клубок)
Отсутствие атомов водорода, связанных с кислородом приводит к тому, что молекулы не участвуют в образовании водородных связей, поэтому жиры и вода не смешиваются, а значит и не вымываются из организма и могут накапливаться. Молекулы жира не связываются между собой, поэтому менее плотные, чем вода и плавают на ее поверхности. Однако молекулы тристеарина скручиваются жирными кислотами в плотные клубки , поэтому это жир, а не масло
Плоды дерева какао – сырье для производства шоколада и порошка какао. Тристеарин является основным компонентом животного жира и масла какао.
Эти кислоты являются ненасыщенными, поскольку в их молекулах между соседними атомами углерода есть двойные связи. Поскольку свободное вращение вокруг двойной связи невозможно, эти кислоты не могут скручиваться в клубок , и поэтому липиды, образованные с участием ненасыщен-ных жирных кислот, менее компактны и являются маслами , а не жирами.
Растительные жиры или масла богаты непредельными жирными кислотами, поэтому в подавляющем большинстве случаев они являются легкоплавкими – жидкими при комнатной температуре
Например, одним из компонентов оливкового масла является ненасыщенная жирная олеиновая кислота.
Животные жиры при комнатной температуре твердые, т.к. содержат главным образом насыщенные жирные кислоты.
Например, говяжье сало состоит из глицерина и пальмитиновой и стеариновой кислот (пальмитиновая кислота плавится при 43 градусах, а стеариновая при 60 градусах)
Содержание жира в клетках обычно невелико: 5 – 10% (от сухого вещества).
Существуют, однако клетки, в которых около 90% жира.
У животных такие клетки находятся под кожей, в грудных железах и сальнике. Жир содержится в молоке всех млекопитающих.
У некоторых растений большое количество жира сосредоточено в семенах и плодах, например у подсолнечника, конопли, грецкого ореха.
Кроме жиров, в клетках присутствуют и другие липиды, например лецитин, холестерин. К липидам относятся некоторые витамины (А, Д, Е, К) и гормоны (например, половые).
Холестерин – сложный спирт (сложный углеводородный каркас). Образуется в печени и играет важную роль в обмене веществ (предшественник различных гормонов, исходное вещество для синтеза желчи). Однако он может откладываться на внутренних стенках кровеносных сосудов, вызывая атеросклероз (греч. «твердая каша»). Отложения, состоящие из холестерина, сложных углеводов и ионов Са ) суживают или закупоривают сосуды и могут привести к ишемической болезни.
Жирорастворимые витамины :
А, D , Е, К
Воск используются пчёлами в качестве строительного материала для сот
Воска – сложные эфиры жирных кислот и длинноцепочечных спиртов. Они используются животными и растениями в качестве водоотталкивающего покрытия (пчелиные соты, покрытие перьев птиц, эпидермис некоторых плодов и семян).
Стеарин – основная составляющая свечей
Воски
У животных и растений главным образом играют роль покрытия, которое отталкивает воду
Защитный слой на кутикуле листьев, плодов и семян.
Покрывают кожу, шерсть и перья.
Фосфолипиды Липопротеины Гликолипиды
- Фосфолипиды входят в состав клеточных мембран
- В форме липопротеинов липиды переносятся
с кровью и лимфой.
- Гликолипиды- в миелиновой оболочке нервных волокон и на поверхности нейронов,а также компоненты мембран хлоропластов .
фосфолипиды
Биологическое значение липидов велико и разнообразно.
- Строительная функция . Липиды гидрофобны. Тончайший слой этих веществ входит в состав клеточных мембран.
2. Велико значение самого распространенного из липидов - жира – как источника энергии (резервного топлива). Жиры способны окисляться в клетках до углекислого газа и воды. В ходе расщепления жира освобождается в два раза больше энергии, чем при расщеплении углеводов ( 38,9 КДж).
3. Жир может являться источником воды . (Из 1 кг жира при окислении образуется почти 1,1 кг воды). Поэтому верблюды, совершающие переход через безводную пустыню могут не пить в течение 10 – 12 дней. Медведи, сурки и другие животные в спячке не пьют более двух месяцев.
4 . Кроме структурной и энергетической функций, липиды выполняют терморегуляционную функцию : жир плохо проводит тепло. Он откладывается под кожей, образуя у некоторых животных значительные скопления. У кита, например, толщина подкожного слоя жира достигает 1 м, что позволяет этому животному жить в холодной воде полярных морей .
Морской котик
Кит
5. В пищевых продуктах жиры являются растворителями для многих вкусовых веществ и красителей . Например, жир крупного рогатого скота окрашен в желтый цвет каротином, которого много в траве. Кроме того, жиры повышают эффект насыщения, поскольку медленно перевариваются и задерживают чувство голода.
Молоко, выпитое перед употреблением алкогольных напитков, замедляет поглощение последних.
6. Жиры используются животными и для смазки своих мышечных волокон . Мягкость говядины обусловлена именно такой «смазкой» тристеарина и его аналогами.
7.Жиры выполняют функцию запасания питательных веществ. Они являются своего рода «энергетическими консервами». Жировыми депо могут быть и капля жира внутри клетки, и «жировое тело» у насекомых, и подкожная клетчатка, в которой накапливается жир у человека.
8. Амортизирующая функция – околопочечная капсула, жировая подушка глаза
9.Защитная – кутикула растений, миелиновая оболочка нервных отростков(70-75 % жиры,30-25 % белки)
10.Регуляторная – половые гормоны ( эстрадиол -ж, тестостерон – м) ,простагландины
videouroki.net
