2.2. Прості ліпіди Жири (тригліцериди) - це естери вищих жирних кислот та трьохатомного спирту гліцерину. Структура гліцериду:
При їх повному гідролізі в слаболужному середовищі в організмі утворюються гліцерин та мила (солі жирних кислот), а при частковому -ди- та моногліцериди, в яких естерифіковані відповідно дві або одна гідроксильні групи в молекулі гліцерину. Природні жири при зберіганні піддаються гідролізу за участю мікроорганізмів (згіркають). Неприємний запах, який при цьому з'являється, зумовлений утворенням низькомолекулярних жирних кислот.
Якість жиру визначають за його хімічними параметрами. Кількість вільних жирних кислот в жирі характеризується кислотним числом жиру, яке показує скільки міліграмів лугу (КОН) потрібно для нейтралізації вільних жирних кислот, що містяться в 1 г жиру. Загальне число жирних кислот (вільних і зв’язаних) в складі жиру характеризують числом омилення жиру, яке показує, скільки міліграмів гідроксиду калію необхідно для нейтралізації всіх вищих жирних кислот, що містяться в 1 г жиру. Ступінь ненасиченості жиру визначають як масу йоду, г, яка може прореагувати з 100 г жиру (йодне число). Йодне число, наприклад, волового жиру становить - 38-46, а конопляної олії - 150.
Жири виконують важливі функції в тваринних та рослинних організмах. Вони відкладаються в жировій тканині тварин - підшкірній жировій клітковині та навколо окремих органів і використовуються по мірі потреби як джерело енергії. 90 % видів рослин мають великі запаси жиру в насінні. У соняшника вони досягають 60 % ваги насіння. Жири е найбільш ефективним енергетичним ресурсом. При повному окисненні 1 г жиру вивільняється біля 39 кДж енергії, тоді як при окисненні 1 г вуглеводів або білків - 17 кДж. Вони енергетично забезпечують довготривалу м'язову роботу, наприклад, сезонну міграцію птахів, забезпечують життєдіяльність тварин під час зимової сплячки, голодування. В нормі резервні ліпіди становлять 10-15 % від маси тіла. При ожирінні їх вміст збільшується до 25-35 %.
Жири захищають організм від переохолодження. Так, у "моржів" збільшений шар підшкірної жирової тканини, а в насінні рослин помірного поясу накопичуються жири у 80 % видів, тоді як в тропіках лише у 5 % рослин.
При повному окисненні жирів утворюється досить багато води (107 г на 100 г жиру). Тому, наприклад, відкладення жиру в горбі у верблюда служить джерелом ендогенної води.
Воски - естери вищих спиртів і вищих жирних кислот. В складі восків знайдено декілька десятків кислот і спиртів, переважно насичених. Найчастіше зустрічаються спирти цетиловий (С16Н33ОН) і мірициловий С30Н61ОН. У бджолиному воску, наприклад, переважає пальмітиновомірициловйй ефір: С15Н31СООС30Н61. Воски зустрічаються як у тваринному, так і в рослинному царстві, де виконують, в основному, захисні функції. Так, в рослинах вони покривають тонким шаром листки, стебла, плоди, охороняючи їх від води і проникнення мікроорганізмів. Бджолиний віск оберігає мед, личинок бджіл. Ланолін - тваринний віск - оберігає волосся і шкіру від дії води. У фітопланктону воски виконують функцію клітинного палива.
Цікавим прикладом ролі жирів і восків у біологічній адаптації є їх використання кашалотом. В його голові, маса якої становить третину маси тіла, над верхньою щелепою знаходиться спеціальний утвір – спермацетовий мішок, на який припадає 90 % маси голови. В ньому міститься до 4 т спермацету – суміші, багатої на ненасичені вищих жирних кислот За допомогою цього мішку кашалот регулює плавучість. При температурі 370 спермацет рідкий, а при 310 – твердий. Тому кашалот може до 50 хв. знаходитись на великій глибині, полюючи на кальмарів, і підніматись на поверхню на короткий час для поповнення запасів кисню, підтримуючи, завдяки різному стану спермацету, плавучість, відповідну густині води.
Стериди - це естери специфічно побудованих циклічних спиртів стеролів (стеринів) і вищих жирних кислот В організмі переважно поширені вільні стероли (близько 90 %), а не їх естери. Стероли є продуктами окиснення поліциклічного вуглегідрогену циклопентанопергідрофенантрену. Вони містять чотири конденсованих кільця (це гідрофобна частина молекули) і полярну групу – ОН.
Головним стеролом у людини і тварин є холестерол (холестерин), в грибах міститься ергостерол, для рослин типовий сітостерол:
Холестерол (холестерин)
Холестерид (естер холестеролу)
Стериди є обов’язковими структурними компонентами біомембран. Особливо багато їх у зовнішніх мембранах клітин (до 30 % всіх мембранних ліпідів).
Важливу біологічну роль виконують похідні стеролів, у яких вкорочений (окиснений) бічний ланцюг. До яких належать стероїдні гормони, жовчні кислоти, вітамін Д. Серед наведених нижче прикладів кортикостерон є одним з найбільш поширених гормонів кори наднирників, естрадіол – жіночий статевий гормон, тестостерон – чоловічий статевий гормон, холева кислота – одна із жовчних кислот:
