Тема 4. Липиды. Лекция 5.
Вопрос 1. Липиды: общая характеристика, классификация и биологическая роль.
Вопрос 2. Высшие жирные кислоты, особенности природных ВЖК.
Вопрос 3. Ацилглицериды.
Вопрос 4. Стерины и воски.
Вопрос 5. Сфинголипиды, фосфолипиды и гликолипиды.
Вопрос 6. Химические характеристики жиров. Механизмы прогоркания жиров.
Вопрос 1. Липиды: общая характеристика, классификация и биологические свойства.
Липиды — это разнородная группа природных органических соединений, почти или полностью нерастворимых в воде, но растворимых в органических растворителях (метанол, ацетон, хлороформ и бензол). Слабая растворимость связана с недостаточным содержанием в молекулах липидов атомов с поляризующейся электронной оболочкой, таких, как О, N, S или P.
Липиды широко распространены в природе и вместе с белками и углеводами составляют основную массу органических веществ всех живых организмов, являясь обязательным компонентом каждой клетки. В растения липиды главным образом накапливаются в семенах и плодах. У животных и рыб липиды концентрируются в подкожных, мозговой и нервной тканях и тканях, окружающих важные органы.
Липиды подразделяются по строению и способности к гидролизу на:
- омыляемые - структурные компоненты, которых связаны сложноэфирной связью (сложные эфиры, фосфолипиды и гликолипиды). Они легко гидролизуются в воде под действием щелочей или ферментов (липаз).
- неомыляемые - предельные углеводороды и каротиноиды, высшие жирные кислоты, а также спирты.
Биологические функции липидов:
1) Макроэргические вещества. В количественном отношении липиды — основной энергетический резерв организма.
2) Структурные компоненты Ряд липидов (фосфолипиды, гликолипиды и холестерин) принимает участие в образовании клеточных мембран.
3) Изолирующий материал - жировые отложения в подкожной ткани и вокруг различных органов обладают высокими теплоизолирующими свойствами. Как основной компонент клеточных мембран липиды изолируют клетку от окружающей среды и за счет гидрофобных свойств обеспечивают формирование мембранных потенциалов.
4) Специальные функции липидов. Например, стероиды, эйкозаноиды и некоторые метаболиты фосфолипидов выполняют сигнальные функции. Они служат в качестве гормонов, медиаторов и вторичных переносчиков (мессенджеров), Отдельные липиды выполняют роль «якоря», удерживающего на мембране белки и другие соединения. Некоторые липиды являются кофакторами, принимающими участие в ферментативных реакциях, например, в свертывании крови или в трансмембранном переносе электронов.
Вопрос 2. Высшие жирные кислоты, особенности природных вжк.
Жирными кислотами называются карбоновые кислоты с углеводородной цепью не менее 4 атомов углерода. Они присутствуют в организмах всех видов в виде сложных эфиров (например, с глицерином и холестерином) и служат структурными элементами жиров и мембранных липидов. Свободные жирные кислоты присутствуют в организме в небольших количествах, например в крови.
В высших растениях и животных содержатся главным образом жирные кислоты с длинной и неразветвленной цепью из 16 и 18 углеродных атомов, а именно пальмитиновая и стеариновая. Все длинноцепочечные природные жирные кислоты состоят из четного числа углеродных атомов, что обусловлено биосинтезом этих соединений из C2-предшественников.
Многие жирные кислоты имеют одну (мононенасыщенные) или несколько двойных связей (полиненасыщенные). К наиболее распространенным ненасыщенным кислотам относятся олеиновая и линолевая. Из двух возможных цис- и транс-конфигурации двойной связи в природных липидах присутствует лишь цис-форма. Разветвленные жирные кислоты встречаются только в бактериях.
Физические свойства насыщенных и ненасыщенных жирных кислот различны: первые при комнатной температуре имеют твердую воскообразную консистенцию, а вторые жидкую (масла).
К незаменимым жирным кислотам относятся те из них, которые не синтезируются в организме и должны поступать с пищей. Речь идет о сильно ненасыщенных кислотах, в частности арахидоновой (20:4;5,8,11,14), линолевой (18:2;9,12) и линоленовой (18:3;9,12,15). Арахидоновая кислота является предшественником эйкозаноидов (простагландинов и лейкотриенов) и поэтому обязательно должна присутствовать в пищевом рационе. Линолевая и линоленовая кислоты, имеющие более короткую углеродную цепь, могут превращаться в арахидоновую за счет наращивания цепи, и, следовательно, являются ее заменителями.
Метод получения – гидролиз ацилглицеролов.
Вопрос 3. Ацилглицериды.
Ацилглицеридами называются сложные эфиры трехатомного спирта глицерина и жирных кислот. Соединения с одним остатком жирной кислоты относятся к группе моноацилглицеринов. Путем последующей этерификации этих соединений можно перейти к диацил- и далее к триацилгицеринам (устаревшее название триглицериды). Так как их молекулы не несут заряда, эту группу веществ называют нейтральными жирами. Три остатка жирной кислоты могут различаться как по длине цепи, так и по числу двойных связей.
Основная функция – запасание и хранение энергии.
Триацилглицериды способны вступать во все химические реакции, свойственные сложным эфирам. Наибольшее значение имеет реакция омыления в щелочной среде или под действием фермента:
Вопрос 4. Стерины и воски.
Три наиболее важные группы стероидов составляют cтерины, желчные кислоты и cтероидные гормоны. Кроме того, к стероидам относят соединения растительного происхождения, обладающие ценными фармакологическими свойствами: стероидные алкалоиды, гликозиды дигиталиса (сердечные гликозиды) и стероидные сапонины.
Стеринами называются cтероидные спирты. Все стерины содержат β-гидроксильную группу при С-3 и одну или несколько двойных связей в кольце В и боковой цепи. В молекулах стеринов отсутствуют карбоксильные и карбонильные группы.
В организме животных наиболее важным стерином является холестерин. В растениях и микроорганизмах содержится множество родственных соединений, например эргостерин, β-ситостерин, стигмастерин.
Холестерин присутствует во всех животных тканях, особенно в нервных тканях. Он является важнейшей составной частью клеточных мембран, где регулирует их текучесть. Запасной и транспортной формами холестерина служат его эфиры с жирными кислотами. Наряду с другими липидами холестерин и его эфиры присутствуют в составе липопротеидных комплексов плазмы крови. Холестерин входит в состав желчи и многих желчных камней. Нарушение обмена холестерина играет важную роль в развитии атеросклероза, заболевания связанного с отложением холестерина (бляшек) на стенках кровеносных сосудов (кальцинирование) из-за повышенного уровня холестерина в крови.
Из холестерина в печени образуются желчные кислоты. По химическому строению эти соединения близки к холестерину. Желчные кислоты обеспечивают растворимость холестерина в желчи и способствуют перевариванию липидов. В печени вначале образуются первичные желчные кислоты — холевая и хенодезоксихолевая (антроподезоксихолевая). Дегидроксилирование этих соединений по С-7 микрофлорой кишечника приводит к образованию вторичных желчных кислот — литохолевой и дезоксихолевой.
Восками называют сложные эфиры высших одноосновных карбоновых кислот (С18-С30) и одноатомных высокомолекулярных спиртов. Они широко распространены в природе, выполняя главным образом защитную функцию.