Из чего состоят липиды. Липиды

Углеводы — органические соединения, состав которых в большинстве случаев выражается общей формулой C n (H 2 O) m (n и m ≥ 4). Углеводы подразделяются на моносахариды, олигосахариды и полисахариды.

Моносахариды — простые углеводы, в зависимости от числа атомов углерода подразделяются на триозы (3), тетрозы (4), пентозы (5), гексозы (6) и гептозы (7 атомов). Наиболее распространены пентозы и гексозы. Свойства моносахаридов — легко растворяются в воде, кристаллизуются, имеют сладкий вкус, могут быть представлены в форме α- или β-изомеров.

Рибоза и дезоксирибоза относятся к группе пентоз, входят в состав нуклеотидов РНК и ДНК, рибонуклеозидтрифосфатов и дезоксирибонуклеозидтрифосфатов и др. Дезоксирибоза (С 5 Н 10 О 4) отличается от рибозы (С 5 Н 10 О 5) тем, что при втором атоме углерода имеет атом водорода, а не гидроксильную группу, как у рибозы.

Глюкоза, или виноградный сахар (С 6 Н 12 О 6), относится к группе гексоз, может существовать в виде α-глюкозы или β-глюкозы. Отличие между этими пространственными изомерами заключается в том, что при первом атоме углерода у α-глюкозы гидроксильная группа расположена под плоскостью кольца, а у β-глюкозы — над плоскостью.

Глюкоза — это:

1. один из самых распространенных моносахаридов,
2. важнейший источник энергии для всех видов работ, происходящих в клетке (эта энергия выделяется при окислении глюкозы в процессе дыхания),
3. мономер многих олигосахаридов и полисахаридов,
4. необходимый компонент крови.

Фруктоза, или фруктовый сахар , относится к группе гексоз, слаще глюкозы, в свободном виде содержится в меде (более 50%) и фруктах. Является мономером многих олигосахаридов и полисахаридов.

Олигосахариды — углеводы, образующиеся в результате реакции конденсации между несколькими (от двух до десяти) молекулами моносахаридов. В зависимости от числа остатков моносахаридов различают дисахариды, трисахариды и т. д. Наиболее распространены дисахариды. Свойства олигосахаридов — растворяются в воде, кристаллизуются, сладкий вкус уменьшается по мере увеличения числа остатков моносахаридов. Связь, образующаяся между двумя моносахаридами, называется гликозидной .

Сахароза, или тростниковый, или свекловичный сахар , — дисахарид, состоящий из остатков глюкозы и фруктозы. Содержится в тканях растений. Является продуктом питания (бытовое название — сахар ). В промышленности сахарозу вырабатывают из сахарного тростника (стебли содержат 10-18%) или сахарной свеклы (корнеплоды содержат до 20% сахарозы).

Мальтоза, или солодовый сахар , — дисахарид, состоящий из двух остатков глюкозы. Присутствует в прорастающих семенах злаков.

Лактоза, или молочный сахар , — дисахарид, состоящий из остатков глюкозы и галактозы. Присутствует в молоке всех млекопитающих (2-8,5%).

Полисахариды — это углеводы, образующиеся в результате реакции поликонденсации множества (несколько десятков и более) молекул моносахаридов. Свойства полисахаридов — не растворяются или плохо растворяются в воде, не образуют ясно оформленных кристаллов, не имеют сладкого вкуса.

Крахмал (С 6 Н 10 О 5) n — полимер, мономером которого является α-глюкоза. Полимерные цепочки крахмала содержат разветвленные (амилопектин, 1,6-гликозидные связи) и неразветвленные (амилоза, 1,4-гликозидные связи) участки. Крахмал — основной резервный углевод растений, является одним из продуктов фотосинтеза, накапливается в семенах, клубнях, корневищах, луковицах. Содержание крахмала в зерновках риса — до 86%, пшеницы — до 75%, кукурузы — до 72%, в клубнях картофеля — до 25%. Крахмал — основной углевод пищи человека (пищеварительный фермент — амилаза).

Гликоген (С 6 Н 10 О 5) n — полимер, мономером которого также является α-глюкоза. Полимерные цепочки гликогена напоминают амилопектиновые участки крахмала, но в отличие от них ветвятся еще сильнее. Гликоген — основной резервный углевод животных, в частности, человека. Накапливается в печени (содержание — до 20%) и мышцах (до 4%), является источником глюкозы.

(С 6 Н 10 О 5) n — полимер, мономером которого является β-глюкоза. Полимерные цепочки целлюлозы не ветвятся (β-1,4-гликозидные связи). Основной структурный полисахарид клеточных стенок растений. Содержание целлюлозы в древесине — до 50%, в волокнах семян хлопчатника — до 98%. Целлюлоза не расщепляется пищеварительными соками человека, т.к. у него отсутствует фермент целлюлаза, разрывающий связи между β-глюкозами.

Инулин — полимер, мономером которого является фруктоза. Резервный углевод растений семейства Сложноцветные.

Гликолипиды — комплексные вещества, образующиеся в результате соединения углеводов и липидов.

Гликопротеины — комплексные вещества, образующиеся в результате соединения углеводов и белков.

Функции углеводов

Строение и функции липидов

Липиды не имеют единой химической характеристики. В большинстве пособий, давая определение липидам , говорят, что это сборная группа нерастворимых в воде органических соединений, которые можно извлечь из клетки органическими растворителями — эфиром, хлороформом и бензолом. Липиды можно условно разделить на простые и сложные.

Простые липиды в большинстве представлены сложными эфирами высших жирных кислот и трехатомного спирта глицерина — триглицеридами. Жирные кислоты имеют: 1) одинаковую для всех кислот группировку — карбоксильную группу (-СООН) и 2) радикал, которым они отличаются друг от друга. Радикал представляет собой цепочку из различного количества (от 14 до 22) группировок -СН 2 -. Иногда радикал жирной кислоты содержит одну или несколько двойных связей (-СН=СН-), такую жирную кислоту называют ненасыщенной . Если жирная кислота не имеет двойных связей, ее называют насыщенной . При образовании триглицерида каждая из трех гидроксильных групп глицерина вступает в реакцию конденсации с жирной кислотой с образованием трех сложноэфирных связей.

Если в триглицеридах преобладают насыщенные жирные кислоты , то при 20°С они — твердые; их называют жирами , они характерны для животных клеток. Если в триглицеридах преобладают ненасыщенные жирные кислоты , то при 20 °С они — жидкие; их называют маслами , они характерны для растительных клеток.

1 — триглицерид; 2 — сложноэфирная связь; 3 — ненасыщенная жирная кислота;
4 — гидрофильная головка; 5 — гидрофобный хвост.

Плотность триглицеридов ниже, чем у воды, поэтому в воде они всплывают, находятся на ее поверхности.

К простым липидам также относят воски — сложные эфиры высших жирных кислот и высокомолекулярных спиртов (обычно с четным числом атомов углерода).

Сложные липиды . К ним относят фосфолипиды, гликолипиды, липопротеины и др.

Фосфолипиды — триглицериды, у которых один остаток жирной кислоты замещен на остаток фосфорной кислоты. Принимают участие в формировании клеточных мембран.

Гликолипиды — см. выше.

Липопротеины — комплексные вещества, образующиеся в результате соединения липидов и белков.

Липоиды — жироподобные вещества. К ним относятся каротиноиды (фотосинтетические пигменты), стероидные гормоны (половые гормоны, минералокортикоиды, глюкокортикоиды), гиббереллины (ростовые вещества растений), жирорастворимые витамины (А, D, Е, К), холестерин, камфора и т.д.

Функции липидов

Функция	Примеры и пояснения
Энергетическая	Основная функция триглицеридов. При расщеплении 1 г липидов выделяется 38,9 кДж.
Структурная	Фосфолипиды, гликолипиды и липопротеины принимают участие в образовании клеточных мембран.
Запасающая	Жиры и масла являются резервным пищевым веществом у животных и растений. Важно для животных, впадающих в холодное время года в спячку или совершающих длительные переходы через местность, где нет источников питания. Масла семян растений необходимы для обеспечения энергией проростка.
Защитная	Прослойки жира и жировые капсулы обеспечивают амортизацию внутренних органов. Слои воска используются в качестве водоотталкивающего покрытия у растений и животных.
Теплоизоляционная	Подкожная жировая клетчатка препятствует оттоку тепла в окружающее пространство. Важно для водных млекопитающих или млекопитающих, обитающих в холодном климате.
Регуляторная	Гиббереллины регулируют рост растений. Половой гормон тестостерон отвечает за развитие мужских вторичных половых признаков. Половой гормон эстроген отвечает за развитие женских вторичных половых признаков, регулирует менструальный цикл. Минералокортикоиды (альдостерон и др.) контролируют водно-солевой обмен. Глюкокортикоиды (кортизол и др.) принимают участие в регуляции углеводного и белкового обменов.
Источник метаболической воды	При окислении 1 кг жира выделяется 1,1 кг воды. Важно для обитателей пустынь.
Каталитическая	Жирорастворимые витамины A, D, E, K являются кофакторами ферментов, т.е. сами по себе эти витамины не обладают каталитической активностью, но без них ферменты не могут выполнять свои функции.

Перейти к лекции №1 «Введение. Химические элементы клетки. Вода и другие неорганические соединения»

Перейти к лекции №3 «Строение и функции белков. Ферменты»

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 - -, 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:

1. Структурная.
2. Барьерная (защитная).
3. Энергетическая.
4. Запасающая (резервная).
5. Теплоизоляционная.
6. Смазывающая.
7. Электроизоляционная.
8. Регуляторная (гормональная, ферментативная).
9. Транспортная.
10. Питательная.
11. Сигнальная.

Рассмотрим лишь некоторые из них.

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;
• необходим для обеспечения -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.

Спасибо

Сайт предоставляет справочную информацию исключительно для ознакомления. Диагностику и лечение заболеваний нужно проходить под наблюдением специалиста. У всех препаратов имеются противопоказания. Консультация специалиста обязательна!

Что за вещества липиды?

Липиды представляют собой одну из групп органических соединений, имеющую огромное значение для живых организмов. По химической структуре все липиды делятся на простые и сложные. Молекула простых липидов состоит из спирта и желчных кислот, в то время как в состав сложных липидов входят и другие атомы или соединения.

В целом, липиды имеют огромное значение для человека. Эти вещества входят в значительную часть продуктов питания , используются в медицине и фармации, играют важную роль во многих отраслях промышленности. В живом организме липиды в том или ином виде входят в состав всех клеток. С точки зрения питания – это очень важный источник энергии.

Какая разница между липидами и жирами?

В принципе, термин «липиды» происходит от греческого корня, означающего «жир», однако эти определения все же имеют некоторые отличия. Липиды являются более обширной группой веществ, в то время как под жирами понимают лишь некоторые виды липидов. Синонимом «жиров» являются «триглицериды », которые получаются из соединения спирта глицерина и карбоновых кислот. Как липиды в целом, так и триглицериды в частности играют значительную роль в биологических процессах.

Липиды в организме человека

Липиды входят в состав практически всех тканей организма. Их молекулы есть в любой живой клетке, и без этих веществ попросту невозможна жизнь. В организме человека встречается очень много различных липидов. Каждый вид или класс этих соединений имеет свои функции. От нормального поступления и образования липидов зависит множество биологических процессов.

С точки зрения биохимии, липиды принимают участие в следующих важнейших процессах:

• выработка организмом энергии;

• деление клеток;
• передача нервных импульсов;
• образование компонентов крови, гормонов и других важных веществ;
• защита и фиксация некоторых внутренних органов;
• клеточное деление, дыхание и др.

Таким образом, липиды являются жизненно важными химическими соединениями. Значительная часть этих веществ поступает в организм с пищей. После этого структурные компоненты липидов усваиваются организмом, и клетки вырабатывают новые молекулы липидов.

Биологическая роль липидов в живой клетке

Молекулы липидов выполняют огромное количество функций не только в масштабах всего организма, но и в каждой живой клетке в отдельности. По сути, клетка представляет собой структурную единицу живого организма. В ней происходит усвоение и синтез (образование ) определенных веществ. Часть из этих веществ идет на поддержание жизнедеятельности самой клетки, часть – на деление клетки, часть – на потребности других клеток и тканей.

В живом организме липиды выполняют следующие функции:

• энергетическая;
• резервная;
• структурная;
• транспортная;
• ферментативная;
• запасающая;
• сигнальная;
• регуляторная.

Энергетическая функция

Энергетическая функция липидов сводится к их распаду в организме, в процессе которого выделяется большое количество энергии. Живым клеткам эта энергия необходима для поддержания различных процессов (дыхание, рост, деление, синтез новых веществ ). Липиды поступают в клетку с притоком крови и откладываются внутри (в цитоплазме ) в виде небольших капель жира. При необходимости эти молекулы расщепляются, и клетка получает энергию.

Резервная (запасающая ) функция

Резервная функция тесно связана с энергетической. В форме жиров внутри клеток энергия может откладываться «про запас» и выделяться по мере необходимости. За накопление жиров ответственны особые клетки – адипоциты. Большая часть их объема занята крупной каплей жира. Именно из адипоцитов состоит жировая ткань в организме. Наибольшие запасы жировой ткани находятся в подкожно-жировой клетчатке, большом и малом сальнике (в брюшной полости ). При длительном голодании жировая ткань постепенно распадается, так как для получения энергии используются резервы липидов.

Также жировая ткань, отложенная в подкожно-жировой клетчатке, осуществляет теплоизоляцию. Ткани, богатые липидами, в целом хуже проводят тепло. Это позволяет организму поддерживать постоянную температуру тела и не так быстро охлаждаться или перегреваться в различных условиях внешней среды.

Структурная и барьерная функции (мембранные липиды )

Огромную роль играют липиды в строении живых клеток. В человеческом организме эти вещества образуют особый двойной слой, который формирует клеточную стенку. Благодаря этому живая клетка может выполнять свои функции и регулировать обмен веществ с внешней средой. Липиды, образующие клеточную мембрану, также позволяют сохранять форму клетки.

Почему липиды-мономеры образуют двойной слой (бислой )?

Мономерами называются химические вещества (в данном случае – молекулы ), которые способны, соединяясь, формировать более сложные соединения. Клеточная стенка состоит из двойного слоя (бислоя ) липидов. Каждая молекула, образующая эту стенку, имеет две части – гидрофобную (не контактирующую с водой ) и гидрофильную (контактирующую с водой ). Двойной слой получается из-за того, что молекулы липидов развернуты гидрофильными частями внутрь клетки и кнаружи. Гидрофобные же части практически соприкасаются, так как находятся между двумя слоями. В толще липидного бислоя могут располагаться и другие молекулы (белки, углеводы, сложные молекулярные структуры ), которые регулируют прохождение веществ через клеточную стенку.

Транспортная функция

Транспортная функция липидов имеет второстепенное значение в организме. Ее выполняют лишь некоторые соединения. Например, липопротеины, состоящие из липидов и белков, переносят в крови некоторые вещества от одного органа к другому. Однако эту функцию редко выделяют, не считая ее основной для данных веществ.

Ферментативная функция

В принципе, липиды не входят в состав ферментов, участвующих в расщеплении других веществ. Однако без липидов клетки органов не смогут синтезировать ферменты , конечный продукт жизнедеятельности. Кроме того, некоторые липиды играют значительную роль в усвоении поступающих с пищей жиров. В желчи содержится значительное количество фосфолипидов и холестерина . Они нейтрализуют избыток ферментов поджелудочной железы и не дают им повредить клетки кишечника . Также в желчи происходит растворение (эмульгирование ) экзогенных липидов, поступающих с пищей. Таким образом, липиды играют огромную роль в пищеварении и помогают в работе других ферментов, хотя сами по себе ферментами не являются.

Сигнальная функция

Часть сложных липидов выполняет в организме сигнальную функцию. Она заключается в поддержании различных процессов. Например, гликолипиды в нервных клетках принимают участие в передаче нервного импульса от одной нервной клетки к другой. Кроме того, большое значение имеют сигналы внутри самой клетки. Ей необходимо «распознавать» поступающие с кровью вещества, чтобы транспортировать их внутрь.

Регуляторная функция

Регуляторная функция липидов в организме является второстепенной. Сами липиды в крови мало влияют на течение различных процессов. Однако они входят в состав других веществ, имеющих огромное значение в регуляции этих процессов. Прежде всего, это стероидные гормоны (гормоны надпочечников и половые гормоны ). Они играют важную роль в обмене веществ, росте и развитии организма, репродуктивной функции, влияют на работу иммунной системы. Также липиды входят в состав простагландинов . Эти вещества вырабатываются при воспалительных процессах и влияют на некоторые процессы в нервной системе (например, восприятие боли ).

Таким образом, сами липиды не выполняют регуляторной функции, но их недостаток может отразиться на многих процессах в организме.

Биохимия липидов и их связь с другими веществами (белки, углеводы, АТФ, нуклеиновые кислоты, аминокислоты, стероиды )

Обмен липидов тесно связан с обменом других веществ в организме. В первую очередь, эта связь прослеживается в питании человека. Любая пища состоит из белков, углеводов и липидов, которые должны попадать в организм в определенных пропорциях. В этом случае человек будет получать и достаточно энергии, и достаточно структурных элементов. В противном случае (например, при недостатке липидов ) для выработки энергии будут расщепляться белки и углеводы.

Также липиды в той или иной степени связаны с обменом следующих веществ:

• Аденозинтрифосфорная кислота (АТФ ). АТФ является своеобразной единицей энергии внутри клетки. При расщеплении липидов часть энергии идет на производство молекул АТФ, а эти молекулы принимают участие во всех внутриклеточных процессах (транспорт веществ, деление клетки, нейтрализация токсинов и др. ).
• Нуклеиновые кислоты. Нуклеиновые кислоты являются структурными элементами ДНК и находятся в ядрах живых клеток. Энергия, вырабатываемая при расщеплении жиров, идет отчасти и на деление клеток. Во время деления происходит образование новых цепочек ДНК из нуклеиновых кислот.
• Аминокислоты. Аминокислоты – это структурные компоненты белков. В соединении с липидами они образуют сложные комплексы, липопротеины, отвечающие за транспорт веществ в организме.
• Стероиды. Стероиды – это вид гормонов, содержащих значительное количество липидов. При плохом усвоении липидов из пищи у пациента могут начаться проблемы с эндокринной системой.

Таким образом, обмен липидов в организме в любом случае нужно рассматривать в комплексе, с точки зрения взаимосвязи с другими веществами.

Переваривание и всасывание липидов (обмен веществ, метаболизм )

Переваривание и всасывание липидов является первым этапом обмена этих веществ. Основная часть липидов попадает в организм с пищей. В ротовой полости происходит измельчение пищи и ее смешивание со слюной. Далее комок попадает желудок , где химические связи частично разрушаются под действием соляной кислоты. Также некоторые химические связи в липидах разрушаются под действием фермента липазы , содержащейся в слюне.

Липиды нерастворимы в воде, поэтому в двенадцатиперстной кишке они не сразу подвергаются расщеплению ферментами. Сначала происходит так называемое эмульгирование жиров. После этого химические связи расщепляются под действием липазы, поступающей из поджелудочной железы. В принципе, для каждого вида липидов сейчас определен свой фермент, отвечающий за расщепление и усвоение данного вещества. Например, фосфолипаза расщепляет фосфолипиды, холестеролэстераза – соединения холестерола и т. д. Все эти ферменты в том или ином количестве содержатся в соке поджелудочной железы.

Расщепленные фрагменты липидов всасываются по отдельности клетками тонкого кишечника. В целом переваривание жиров представляет собой весьма сложный процесс, который регулируется множеством гормонов и гормоноподобных веществ.

Что такое эмульгирование липидов?

Эмульгирование представляет собой неполное растворение жировых веществ в воде. В пищевом комке, попадающем в двенадцатиперстную кишку, жиры содержатся в виде крупных капель. Это препятствует их взаимодействию с ферментами. В процессе эмульгирования крупные жировые капли «дробятся» на капельки поменьше. В результате площадь соприкосновения жировых капель и окружающих водорастворимых веществ увеличивается, и становится возможным расщепление липидов.

Процесс эмульгирования липидов в пищеварительной системе проходит в несколько этапов:

• На первом этапе печень вырабатывает желчь, которая и будет осуществлять эмульгирование жиров. Она содержит соли холестерина и фосфолипидов, которые взаимодействуют с липидами и способствуют их «дроблению» на мелкие капли.
• Желчь, выделяемая из печени , скапливается в желчном пузыре. Здесь она концентрируется и выделяется по мере необходимости.
• При потреблении жирной пищи, к гладким мышцам желчного пузыря поступает сигнал для сокращения. В результате порция желчи по желчевыводящим протокам выделяется в двенадцатиперстную кишку.
• В двенадцатиперстной кишке происходит собственно эмульгирование жиров и их взаимодействие с ферментами поджелудочной железы. Сокращения стенок тонкого кишечника способствуют этому процессу, «перемешивая» содержимое.

У некоторых людей после удаления желчного пузыря могут возникнуть проблемы с усвоением жиров. Желчь поступает в двенадцатиперстную кишку непрерывно, непосредственно из печени, и ее не хватает для эмульгирования всего объема липидов, если их съедено слишком много.

Ферменты для расщепления липидов

Для переваривания каждого вещества в организме присутствуют свои ферменты. Их задача состоит в разрушении химических связей между молекулами (или между атомами в молекулах ), чтобы полезные вещества могли нормально усваиваться организмом. За расщепления различных липидов отвечают разные ферменты. Большинство из них содержится в соке, выделяемом поджелудочной железой.

За расщепление липидов отвечают следующие группы ферментов:

• липазы;
• фосфолипазы;
• холестеролэстераза и др.

Какие витамины и гормоны участвуют в регуляции уровня липидов?

Уровень большинства липидов в крови человека относительно постоянен. Он может колебаться в определенных пределах. Зависит это от биологических процессов, протекающих в самом организме, и от ряда внешних факторов. Регуляция уровня липидов в крови является сложным биологическим процессом, в котором принимает участие множество различных органов и веществ.

Наибольшую роль в усвоении и поддержании постоянного уровня липидов играют следующие вещества:

• Ферменты. Ряд ферментов поджелудочной железы принимает участие в расщеплении липидов, поступающих в организм с пищей. При недостатке этих ферментов уровень липидов в крови может понизиться, так как эти вещества просто не будут усваиваться в кишечнике.
• Желчные кислоты и их соли. В желчи содержатся желчные кислоты и ряд их соединений, которые способствуют эмульгированию липидов. Без этих веществ также невозможно нормальное усвоение липидов.
• Витамины. Витамины оказывают комплексное укрепляющее действие на организм и прямо или косвенно влияют также на обмен липидов. Например, при недостатке витамина А ухудшается регенерация клеток в слизистых оболочках, и переваривание веществ в кишечнике тоже замедляется.
• Внутриклеточные ферменты. В клетках эпителия кишечника содержатся ферменты, которые после всасывания жирных кислот преобразуют их в транспортные формы и направляют в кровоток.
• Гормоны. Ряд гормонов влияет на обмен веществ в целом. Например, высокий уровень инсулина может сильно влиять на уровень липидов в крови. Именно поэтому для пациентов с сахарным диабетом некоторые нормы пересмотрены. Гормоны щитовидной железы , глюкокортикоидные гормоны или норадреналин могут стимулировать распад жировой ткани с выделением энергии.

Таким образом, поддержание нормального уровня липидов в крови – весьма сложный процесс, на который прямо или косвенно влияют разные гормоны, витамины и другие вещества. В процессе диагностики врачу необходимо определить, на каком именно этапе этот процесс был нарушен.

Биосинтез (образование ) и гидролиз (распад ) липидов в организме (анаболизм и катаболизм )

Метаболизмом называется совокупность обменных процессов в организме. Все метаболические процессы можно разделить на катаболические и анаболические. К катаболическим процессам относится расщепление и распад веществ. В отношении липидов это характеризуется их гидролизом (распадом на более простые вещества ) в желудочно-кишечном тракте. Анаболизм объединяет биохимические реакции, направленные на образование новых, более сложных веществ.

Биосинтез липидов происходит в следующих тканях и клетках:

• Клетки эпителия кишечника. В стенке кишечника происходит всасывание жирных кислот, холестерина и других липидов. Сразу после этого в этих же клетках образуются новые, транспортные формы липидов, которые попадают в венозную кровь и направляются в печень.
• Клетки печени. В клетках печени часть транспортных форм липидов распадется, и из них синтезируются новые вещества. Например, здесь происходит образование соединений холестерина и фосфолипидов, которые затем выделяются с желчью и способствуют нормальному пищеварению.
• Клетки других органов. Часть липидов попадает с кровью в другие органы и ткани. В зависимости от типа клеток, липиды преобразуются в определенный вид соединений. Все клетки, так или иначе, синтезируют липиды для образования клеточной стенки (липидного бислоя ). В надпочечниках и половых железах из части липидов синтезируются стероидные гормоны.

Совокупность вышеописанных процессов и составляет метаболизм липидов в человеческом организме.

Ресинтез липидов в печени и других органах

Ресинтезом называется процесс образования определенных веществ из более простых, которые были усвоены раньше. В организме этот процесс протекает во внутренней среде некоторых клеток. Ресинтез необходим, для того чтобы ткани и органы получали все необходимые виды липидов, а не только те, которые были употреблены с пищей. Ресинтезированные липиды называются эндогенными. На их образование организм затрачивает энергию.

На первом этапе ресинтез липидов происходит в стенках кишечника. Здесь поступающие с пищей жирные кислоты преобразуются в транспортные формы, которые отправятся с кровью в печень и другие органы. Часть ресинтезированных липидов будет доставлено в ткани, из другой части образуются необходимые для жизнедеятельности вещества (липопротеины, желчь, гормоны и др. ), избыток преобразуется в жировую ткань и откладывается «про запас».

Входят ли липиды в состав мозга?

Липиды являются очень важной составляющей частью нервных клеток не только в головном мозге , но и во всей нервной системе. Как известно, нервные клетки контролируют различные процессы в организме путем передачи нервных импульсов. При этом все нервные пути «изолированы» друг от друга, чтобы импульс приходил к определенным клеткам и не затрагивал другие нервные пути. Такая «изоляция» возможна благодаря миелиновой оболочке нервных клеток. Миелин, препятствующий хаотичному распространению импульсов, примерно на 75% состоит из липидов. Как и в клеточных мембранах, здесь они образуют двойной слой (бислой ), который несколько раз завернут вокруг нервной клетки.

В состав миелиновой оболочки в нервной системе входят следующие липиды:

• фосфолипиды;
• холестерин;
• галактолипиды;
• гликолипиды.

При некоторых врожденных нарушениях образования липидов возможны неврологические проблемы. Это объясняется именно истончением или прерыванием миелиновой оболочки.

Липидные гормоны

Липиды играют важную структурную роль, в том числе, присутствуя в структуре многих гормонов. Гормоны, в состав которых входят жирные кислоты, называют стероидными. В организме они вырабатываются половыми железами и надпочечниками. Некоторые из них присутствуют и в клетках жировой ткани. Стероидные гормоны принимают участие в регуляции множества жизненно важных процессов. Их дисбаланс может повлиять на массу тела, способность к зачатию ребенка , развитие любых воспалительных процессов, работу иммунной системы. Залогом нормальной выработки стероидных гормонов является сбалансированное потребление липидов.

Липиды входят в состав следующих жизненно важных гормонов:

• кортикостероиды (кортизол , альдостерон , гидрокортизон и др. );
• мужские половые гормоны - андрогены (андростендион, дигидротестостерон и др. );
• женские половые гормоны - эстрогены (эстриол, эстрадиол и др. ).

Таким образом, недостаток некоторых жирных кислот в пище может серьезно отразиться на работе эндокринной системы.

Роль липидов для кожи и волос

Большое значение имеют липиды для здоровья кожи и ее придатков (волосы и ногти ). В коже содержатся так называемые сальные железы, которые выделяют на поверхность некоторое количество секрета, богатого жирами. Это вещество выполняет множество полезных функций.

Для волос и кожи липиды важны по следующим причинам:

• значительная часть вещества волоса состоит из сложных липидов;
• клетки кожи быстро меняются, и липиды важны как энергетический ресурс;
• секрет (выделяемое вещество ) сальных желез увлажняет кожу;
• благодаря жирам поддерживается упругость, эластичность и гладкость кожи;
• небольшое количество липидов на поверхности волос придают им здоровый блеск;
• липидный слой на поверхности кожи защищает ее от агрессивного воздействия внешних факторов (холод, солнечные лучи, микробы на поверхности кожи и др. ).

В клетки кожи, как и в волосяные луковицы, липиды поступают с кровью. Таким образом, нормальное питание обеспечивает здоровье кожи и волос. Использование шампуней и кремов, содержащих липиды (особенно незаменимые жирные кислоты ) также важно, потому что часть этих веществ будет впитываться с поверхности клеток.

Классификация липидов

В биологии и химии существует довольно много различных классификаций липидов. Основной является химическая классификация, согласно которой липиды делятся в зависимости от своей структуры. С этой точки зрения все липиды можно разделить на простые (состоящие только из атомов кислорода, водорода и углерода ) и сложные (включающие хотя бы один атом других элементов ). Каждая из этих групп имеет соответствующие подгруппы. Эта классификация наиболее удобна, так как отражает не только химическое строение веществ, но и частично определяет химические свойства.

В биологии и медицине имеются свои дополнительные классификации, использующие другие критерии.

Экзогенные и эндогенные липиды

Все липиды в организме человека можно разделить на две большие группы - экзогенные и эндогенные. В первую группу входят все вещества, попадающие в организм из внешней среды. Наибольшее количество экзогенных липидов попадает в организм с пищей, однако существуют и другие пути. Например, при применении различных косметических средств или лекарственных препаратов организм также может получать некоторое количество липидов. Их действие будет преимущественно локальным.

После попадания в организм все экзогенные липиды расщепляются и усваиваются живыми клетками. Здесь из их структурных компонентов будут сформированы другие липидные соединения, в которых нуждается организм. Эти липиды, синтезированные собственными клетками, называются эндогенными. Они могут иметь совершенно другую структуру и функции, но состоят из тех же «структурных компонентов», которые попали в организм с экзогенными липидами. Именно поэтому при недостатке в пище тех или иных видов жиров могут развиваться различные заболевания. Часть компонентов сложных липидов не может быть синтезирована организмом самостоятельно, что отражается на течении определенных биологических процессов.

Жирные кислоты

Жирными кислотами называется класс органических соединений, которые являются структурной часть липидов. В зависимости от того, какие именно жирные кислоты входят в состав липида, могут меняться свойства этого вещества. Например, триглицериды, важнейший источник энергии для человеческого организма, являются производными спирта глицерина и нескольких жирных кислот.

В природе жирные кислоты содержатся в самых разных веществах - от нефти до растительных масел. В организм человека они попадают в основном с пищей. Каждая кислота является структурным компонентом для определенных клеток, ферментов или соединений. После всасывания организм преобразует ее и использует в различных биологических процессах.

Наиболее важными источниками жирных кислот для человека являются:

• животные жиры;
• растительные жиры;
• тропические масла (цитрусовое, пальмовое и др. );
• жиры для пищевой промышленности (маргарин и др. ).

В организме человека жирные кислоты могут откладываться в жировой ткани в составе триглицеридов либо циркулировать в крови. В крови они содержатся как в свободном виде, так и в виде соединений (различные фракции липопротеинов ).

Насыщенные и ненасыщенные жирные кислоты

Все жирные кислоты по своей химической структуре делятся на насыщенные и ненасыщенные. Насыщенные кислоты менее полезны для организма, а некоторые из них даже вредны. Это объясняется тем, что в молекуле этих веществ нет двойных связей. Это химически стабильные соединения, и они хуже усваиваются организмом. В настоящее время доказана связь некоторых насыщенных жирных кислот с развитием атеросклероза .

Ненасыщенные жирные кислоты делятся на две большие группы:

• Мононенасыщенные. Данные кислоты имеют в своей структуре одну двойную связь и являются, таким образом, более активными. Считается, что их употребление в пищу может понижать уровень холестерина и препятствовать развитию атеросклероза. Наибольшее количество мононенасыщенных жирных кислот содержится в ряде растений (авокадо , оливки, фисташки, лесные орехи ) и, соответственно, в маслах, получаемых из этих растений.
• Полиненасыщенные. Полиненасыщенные жирные кислоты имеют в своей структуре несколько двойных связей. Отличительной особенностью этих веществ является то, что человеческий организм не способен их синтезировать. Другими словами, если в организм не будут поступать с пищей полиненасыщенные жирные кислоты, со временем это неизбежно приведет к определенным нарушениям. Лучшими источниками этих кислот являются морепродукты, соевое и льняное масло, семена кунжута , мака , пророщенная пшеница и др.

Фосфолипиды

Фосфолипиды являются сложными липидами, содержащими в своем составе остаток фосфорной кислоты. Эти вещества наряду с холестерином являются основным компонентом клеточных мембран. Также эти вещества принимают участие в транспорте других липидов в организме. С медицинской точки зрения фосфолипиды могут выполнять и сигнальную роль. Например, они входят в состав желчи, так как способствуют эмульгированию (растворению ) других жиров. В зависимости от того, какого вещества в желчи больше, холестерина или фосфолипидов, можно определить риск развития желчекаменной болезни .

Глицерин и триглицериды

По химической структуре глицерин не является липидом, однако он является важным структурным компонентом триглицеридов. Это группа липидов, играющих огромную роль в организме человека. Наиболее важной функцией этих веществ является поставка энергии. Триглицериды, попадающие в организм с пищей, расщепляются на глицерин и жирные кислоты. В результате выделяется очень большое количество энергии, которая идет на работу мышц (скелетных мышц, мышцы сердца и др. ).

Жировая ткань в организме человека представлена в основном триглицеридами. Большая часть этих веществ, перед тем как отложиться в жировой ткани, претерпевает некоторые химические трансформации в печени.

Бета-липиды

Бета-липидами иногда называют бета-липопротеиды. Двойственность названия объясняется различиями в классификациях. Это одна из фракций липопротеинов в организме, которая играет важную роль в развитии некоторых патологий. Прежде всего, речь идет об атеросклерозе. Бета-липопротеиды транспортируют холестерол от одних клеток к другим, но в силу особенностей строения молекул, этот холестерол часто «застревает» в стенках сосудов, образуя атеросклеротические бляшки и препятствуя нормальному току крови. Перед применением необходимо проконсультироваться со специалистом.

Которые нужны всему живому. В этой статье мы рассмотрим строение и функции липидов. Они бывают разнообразными как по структуре, так и по функциям.

Строение липидов (биология)

Липид — это сложное органическое химическое соединение. Оно состоит из нескольких компонентов. Давайте рассмотрим строение липидов более подробно.

Простые липиды

Строение липидов этой группы предусматривает наличие двух компонентов: спирта и жирных кислот. Обычно в химический состав таких веществ входят только три элемента: карбон, гидроген и оксиген.

Разновидности простых липидов

Они делятся на три группы:

• Алкилацилаты (воски). Это сложные эфиры высших жирных кислот и одно- или двухатомных спиртов.
• Триацилглицерины (жиры и масла). Строение липидов этого вида предусматривает наличие в составе глицерина (трехатомного спирта) и остатков высших жирных кислот.
• Церамиды. Сложные эфиры сфингозина и жирных кислот.

Сложные липиды

Вещества данной группы состоят не из трех элементов. Помимо них, они включают в свой состав чаще всего сульфур, нитроген и фосфор.

Классификация сложных липидов

Их также можно разделить на три группы:

• Фосфолипиды. Строение липидов этой группы предусматривает, помимо остатков и высших жирных кислот, наличие остатков фосфорной кислоты, к которым присоединены добавочные группы различных элементов.
• Гликолипиды. Это химические вещества, образующиеся в результате соединения липидов с углеводами.
• Сфинголипиды. Это производные алифатических аминоспиртов.

Первые два типа липидов, в свою очередь, разделяются на подгруппы.

Так, разновидностями фосфолипидов можно считать фосфоглицеролипиды (содержат в своем составе глицерин, остатки двух жирных и аминоспирт), кардиолипины, плазмалогены (содержат в своем составе ненасыщенный одноатомный высший спирт, фосфорную кислоту и аминоспирт) и сфингомиелины (вещества, которые состоят из сфингозина, жирной кислоты, фосфорной кислоты и аминоспирта холина).

К видам гликолипидов относятся цереброзиды (кроме сфингозина и жирной кислоты, содержат галактозу либо глюкозу), ганглиозиды (содержат олигосахарид из гексоз и сиаловых кислот) и сульфатиды (к гексозе прикреплена серная кислота).

Роль липидов в организме

Строение и функции липидов взаимосвязаны. Благодаря тому, что в их молекулах одновременно присутствуют полярные и неполярные структурные фрагменты, эти вещества могут функционировать на границе раздела фаз.

Липиды обладают восемью основными функциями:

1. Энергетическая. За счет окисления этих веществ организм получает более 30 процентов всей необходимой ему энергии.
2. Структурная. Особенности строения липидов позволяют им быть важной составляющей оболочек. Они входят в состав мембран, выстилают различные органы, образуют мембраны нервных тканей.
3. Запасающая. Данные вещества являются формой сбережения организмом жирных кислот.
4. Антиокисдантная. Строение липидов позволяет им выполнять и такую роль в организме.
5. Регуляторная. Некоторые липиды являются посредниками гормонов в клетках. Кроме того, из липидов формируются некоторые гормоны, а также вещества, стимулирующие иммуногенез.
6. Защитная. Подкожная прослойка жира обеспечивает термическую и механическую защиту организма животного. Что касается растений, то из восков формируется защитная оболочка на поверхности листьев и плодов.
7. Информационная. Липиды ганглиозиды обеспечивают контакты между клетками.
8. Пищеварительная. Из липида холестерина формируются участвующие в процессе переваривания пищи.

Синтез липидов в организме

Большинство веществ этого класса синтезируются в клетке из одного и того же исходного вещества — уксусной кислоты. Регулируют обмен жиров такие гормоны, как инсулин, адреналин и гормоны гипофиза.

Существуют также липиды, которые организм не способен производить самостоятельно. Они обязательно должны попадать в организм человека с пищей. Содержатся они в основном в овощах, фруктах, зелени, орехах, злаках, подсолнечном и оливковом маслах и других продуктах растительного происхождения.

Липиды-витамины

Некоторые витамины по своей химической природе относятся к классу липидов. Это витамины А, D, Е и К. Они должны поступать в организм человека с пищей.

в организме

Витамин	Функции	Проявление недостатка	Источники
Витамин А (ретинол)	Участвует в росте и развитии эпителиальной ткани. Входит в состав родопсина — зрительного пигмента.	Сухость и шелушение кожи. Нарушение зрения при плохом освещении.	Печень, шпинат, морковь, петрушка, красный перец, абрикосы.
Витамин К (филлохинон)	Участвует в обмене кальция. Активирует белки, ответственные за свертывание крови, принимает участие в формировании костной ткани.	Окостенение хрящей, нарушение свертываемости крови, отложение солей на стенках сосудов, деформация костей. Дефицит витамина К случается очень редко.	Синтезируется бактериями кишечника. Также содержится в листьях салата, крапивы, шпината, капусты.
Витамин D (кальциферол)	Принимает участие в обмене кальция, формировании костной ткани и эмали зубов.	Рахит	Рыбий жир, желток яиц, молоко, сливочное масло. Синтезируется в коже под воздействием ультрафиолета.
Витамин Е (токоферол)	Стимулирует иммунитет. Участвует в регенерации тканей. Защищает мембраны клеток от повреждений.	Повышение проницаемости мембран клеток, снижение иммунитета.	Овощи, растительные масла.

Вот мы и рассмотрели строение и свойства липидов. Теперь вы знаете, какими бывают эти вещества, в чем заключаются отличия разных из групп, какую роль липиды выполняют в организме человека.

Заключение

Липиды — сложные органические вещества, которые делятся на простые и сложные. Они выполняют в организме восемь функций: энергетическую, запасающую, структурную, антиоксидантную, защитную, регуляторную, пищеварительную и информационную. Кроме того, существуют липиды-витамины. Они выполняют множество биологических функций.

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.