Липиды PDF Печать E-mail

Липиды — органические соединения различной структуры, но с общими свойствами: они нерастворимы в воде, но растворяются в неполярных жидкостях (в эфире, бензине, хлороформе и др.). Функции липидов также различны. Одни из них являются запасными веществами и используются для получения энергии или воды. Другие выполняют регуляторные функции. Существуют липиды, в молекулах которых наряду с гидрофобными участками, имеются и гидрофильные.

В воде такие молекулы образуют агрегаты, в которых гидрофильные участки контактируют с водой, а гидрофобные взаимодействуют друг с другом. Такие липиды входят в состав клеточных мембран.

Липиды (греч. lipos — жир) можно разделить на две группы: содержащие жирные кислоты и не содержащие их. Жирные кислоты — это углеводородные цепи, несущие на одном из концов карбоксильную группу COOH. Обычно они линейны, но у бактерий иногда встречаются разветвленные цепи жирных кислот.

Большинство жирных кислот содержит от 14 до 22 углеродных атомов. Жирные кислоты могут быть насыщенными, т.е. не содержащими двойных связей, и ненасыщенными, содержащими одну или несколько двойных связей. Из насыщенных жирных кислот чаще всего встречаются пальмитиновая (С16) и стеариновая (С18), а из ненасыщенных -олеиновая (С18). В районе двойной связи углеводная цепочка обычно изгибается.

Некоторые из ненасыщенных жирных кислот для человека являются незаменимыми, т.е. организм человека не может их синтезировать или синтезирует их в небольшом количестве, и поэтому они обязательно должны быть в пище.

Простагландины. Из ненасыщенных жирных кислот в клетках человека и других млекопитающих синтезируются регуляторные вещества -простагландины.
Известно более 40 разновидностей простагландинов, обладающих широким спектром биологической активности: регулируют сокращение гладкой мускулатуры внутренних органов, поддерживают тонус сосудов, регулируют секрецию гормонов, а также функции различных отделов головного мозга, например, центра терморегуляции. Повышение температуры при ряде заболеваний связано с усилением синтеза простагландинов и возбуждением центра терморегуляции. Аспирин (ацетилсалициловая кислота) тормозит синтез простагландинов и таким образом понижает температуру тела.
Жиры и масла. Самые распространенные в природе липиды — это сложные эфиры спиртов и высокомолекулярных жирных кислот. Сложным эфиром называют продукт реакции этерификации:
спирт + кислота = сложный эфир + вода.
Если спиртом является глицерол и к нему присоединяются три молекулы жирных кислот (обычно все три разные), то возникает триглицерид (триацилглицерол).

Свойства триглицеридов определяются составом жирных кислот и их соотношением. Если среди жирных кислот преобладают насыщенные, то такие липиды называют жирами. При комнатной температуре они находятся в твердом состоянии. Обычно это триглицериды животного происхождения. Например, говяжье сало содержит пальмитиновую и стеариновую кислоты, которые плавятся соответственно при 64оС и 72оС. Триглицериды растительного происхождения богаты ненасыщенными жирными кислотами. Их называют маслами. Высокое содержание ненасыщенных жирных кислот приводит к тому, что масла являются легкоплавкими — жидкими при комнатной температуре. Например, в оливковом масле глицерин связан с остатками олеиновой кислоты, составляющей 79% всех жирных кислот оливок. Олеиновая кислота плавится при 140 С.

Жиры являются своего рода энергетическими консервами. Они накапливаются в живых организмах и, окисляясь, обеспечивают 25-30% всей энергии, необходимой организму. При полном окислении 1 г жира выделяется 38,9 кДж энергии, — ни одно другое вещество при окислении не выделяет такого количества энергии. Жировыми депо могут быть и капли жира внутри клетки, и жировое тело у насекомых, сальник и подкожная клетчатка, в которых сосредоточены жировые клетки у человека. В клетках и тканях, где происходит накопление жиров, их содержание может достигать почти 90% от сухой массы.

Жиры — это и поставщики так называемой эндогенной воды: при окислении 100 г жира выделяется 107 мл воды. За счет такой воды существуют многие животные пустыни, например, тушканчики, верблюды.

Жиры плохо проводят тепло. Они откладываются под кожей, образуя у некоторых животных огромные скопления. Например, у кита слой подкожного жира достигает 1м. Это позволяет теплокровному животному жить в холодных приполярных водах. Слой жира также защищает нежные органы от ударов и сотрясений. Таково назначение околопочечной капсулы, жировой подушки около глаза.

Воски. Сложные эфиры жирных кислот с одноатомными спиртами, имеющими длинную углеводородную цепочку (например, цетиловый спирт C16H33OH), называются восками. У животных эти липиды выделяются кожными железами и служат смазкой волосяного покрова, придавая ему гидрофобность и защищая от намокания. У многих растений воски покрывают тонким слоем листья, семена и плоды, не давая им намокать во время дождей.
Для многих морских организмов воски служат энергетическим резервом, поскольку эти организмы располагают ферментом, расщепляющим воски на жирные кислоты и спирты.

Фосфолипиды. Важную группу липидов составляют фосфолипиды. Самыми распространенными из них являются фосфоглицериды. Это также сложные эфиры глицерина и жирных кислот. От жиров и масел они отличаются тем, что содержат только два остатка жирных кислот и, кроме того, остаток фосфорной кислоты, к которому присоединены полярные (водорастворимые) азотсодержащие органические соединения: этаноламин, серин, холин и др. Таким образом, одна часть молекулы у фосфолипидов гидрофобна, а другая — гидрофильна. Такие соединения называют амфипатическими (греч. amphi — с обеих сторон).

В воде молекулы фосфолипидов собираются в мицеллы и пузырьки таким образом, что полярные головки контактируют с молекулами воды, а гидрофобные хвосты молекул сближаются друг с другом. При высокой концентрации фосфолипидов образуются двуслойные пузырьки. Именно такие двуслойные агрегаты фосфолипидов составляют основу клеточных мембран. Помимо фосфолипидов, в клеточных мембранах имеются и другие липиды, например гликолипиды. К липидам по свойствам близки терпены. Эти вещества синтезируются в результате полимеризации пятиуглеродного углеводорода — изопрена. Среди них много разнообразных, в том числе и биологически активных соединений. К таким соединениям относятся стероидные гормоны (греч. hormao — привожу в движение), которые синтезируются из холестерола. Среди стероидных гормонов человека и других животных различают половые гормоны — эстрадиол (женский) и тестостерон (мужской); альдостерон, регулирующий транспорт ионов и воды; кортизол, усиливающий обеспечение клеток энергией в условиях, требующих физического и умственного напряжения.

Интересные статьи по биологии:

1) Экосистема тайги и тундры

2) Сцепление генов и кроссинговер (перекрест)