загрузка...
загрузка...
На головну

Глава I. ХІМІЯ ЛІПІДІВ

  1. Автохімія для ремонту
  2. Азот тоти?таринан газдарди хіміяли? тазартуди? ?дiстері
  3. Ана с?тіні? біологіяли? ж?не хіміяли? ережелері
  4. біохімія
  5. У більшості суб'єктів Російської Федерації, де інститут уповноваженого з прав людини відсутня, при главах регіонів створені комісії з прав людини.
  6. Залежно від того, який багатоатомний спирт бере участь в утворенні фосфоліпідів (гліцерин або сфингозин), останні ділять на 2 групи: гліцерофосфоліпіди і сфінгофосфоліпіди.
  7. У зерні пшениці близько 30% всіх ліпідів складають ліпіди, пов'язані з білками і вуглеводами, і не екстрагуються діетиловим ефіром.

"Та обставина, що найбільша кількість

і найбільша різноманітність ліпідів міститься

в самій організованою тканини, а саме,

в нервовій тканині, само собою говорить про великий

значенні їх для стоїть на високому рівні

розвитку живого організму. "

Ф. Б. Штрауб

1. Загальна характеристика і біологічні функції ліпідів

Ще зовсім недавно біохімія ліпідів вважалася нецікавою і безнадійно заплутаної областю. Однак з удосконаленням і розробкою нових методів аналізу і поділу ліпідів (в першу чергу - хроматографії) відкрилися можливості для їх більш глибоких досліджень.

У повсякденному житті, зустрічаючи слово жир, ми негайно розуміємо жири, які зазвичай вживаємо - вершкове масло, маргарин, соняшникову олію, сало та інші харчові жири. Це тільки деякі приклади того класу сполук, який біохіміки називають ліпідами.

Часто об'єднують поняття "ліпіди" і "жири", але це не так. Поняття «ліпіди» - Поняття найбільш широке. Назва однієї з груп ліпідів, а саме жирів, взято для позначення класу в цілому. У ліпідах, отриманих з різних організмів, знаходять також вільні жирні кислоти, зазвичай вони складають відносно невелику частину неомиляемой фракції нейтральних ліпідів (3%).

Ліпідів дають досить розпливчасте визначення. Прийнято говорити, що це нерозчинні в воді і в полярних розчинниках органічні речовини, які можна отримати з клітин органічними розчинниками - ефіром, хлороформом, бензолом. Визначити цю групу сполук більш суворим способом не представляється можливим через їх дуже великого хімічного різноманітності, проте можна сказати, що справжні ліпіди - Це складні ефіри багатоатомних або специфічно побудованих спиртів з вищими жирними кислотами. Крім названих з'єднань до складу ліпідів можуть входити залишки фосфорної кислоти, азотовмісні сполуки, вуглеводи та інші сполуки. Таким чином, ліпіди - збірна група органічних сполук і тому не мають єдиної хімічної характеристики.

Ліпіди - природні сполуки, які мають гідрофобні властивості, вони поряд з білками і вуглеводами становлять основну масу органічної речовини живих клітин і тканин, присутні в тварин, рослинних і бактеріальних клітинах. В організмі вищих тварин і людини їх зміст в різних органах і тканинах неоднаково. Найбільш багата ліпідами нервова тканина, в якій вміст ліпідів становить до 50% сухої ваги, основні з них фосфоліпіди і сфінгомієліни (30%), холестерол (10%), гангліозиди і цереброзидів (7%). У печінці загальна кількість ліпідів в нормі не перевищує 10-13%, в жировій тканині жири становлять до 75% сухої ваги. Дані сполуки, будучи структурним компонентом мембранних ліпопротеїнів, складають не менше 30% загальної сухої маси мембран.

Ліпіди складають 10-20% від маси тіла людського організму. В середньому в телевзрослого людини їх міститься 10-12 кг, з них 2-3 кг доводиться на структурні ліпіди, що входять до складу біологічних мембран (так званий протоплазматична жир), а решта - на резервні (запасні) ліпіди, близько 98% яких зосереджені в жировій тканині.

Даний клас сполук є складовою частиною харчового раціону людини. Прийнято вважати, що при збалансованому харчуванні співвідношення білків, ліпідів, вуглеводів в харчовому раціоні становить 1: 1: 4. В середньому в організм дорослої людини з їжею щодоби має надходити близько 80 г жирів рослинного і тваринного походження. У літньому віці, а також при малойфізіческой навантаженні, потреба в жірахсніжается, в умовах холодного клімату і при важкій фізичній роботі - збільшується.

Основну масу ліпідів в організмі складають жири - три-ацілгліцероли, службовці формою депонування енергії. Вони розташовуються переважно в підшкірній жировій тканині і виконують також функції теплоізоляційної і механічного захисту. Значення їх як харчового продукту дуже різноманітне. Перш за все, жири в харчуванні мають велике енергетичне значення. Висока калорійність у порівнянні з білками і вуглеводами надає їм особливу харчову цінність при витрачанні організмом великої кількості енергії. Відомо, що 1 г жирів при окисленні в організмі дає 38,9 кДж, тоді як 1 г білка або вуглеводів 17,2 кДж.

Слід пам'ятати, що жири являютсярастворітелямі вітамінів А, Д, Е, К, Q і ін., В зв'язку з чим забезпеченість організму цими вітамінами в значній мірі залежить від надходження жирів в складі їжі. Крім того, з ними вводяться деякі поліненасичені кислоти (лінолева, ліноленова, арахідонова идругие), які відносяться до категорії незамінних жірнихкіслот, тому що тканини людини і тварин втратили здатність синтезувати їх. Ці кислоти умовно об'єднані в групу під назвою вітамін F. Нарешті, з жирами організм отримує комплекс біологічно активних речовин, таких як фосфоліпіди, стероли і інші, які відіграють важливу роль в обміні речовин.

Фосфоліпіди - велика група ліпідів, що отримала свою назву через залишки фосфорної кислоти, що додає їм властивості амфіфільних. Завдяки цій властивості фосфоліпіди формують біслойную структуру мембран, в яку занурені білки. Клітини або відділи клітин, оточені мембранами, відрізняються за складом і набору молекул від навколишнього середовища, тому хімічні процеси в клітці розділені і орієнтовані в просторі, що необхідно для регуляцій метаболізму.

Стероїди, представлені в тваринному світі холестеролом і його похідними, виконують різноманітні функції. Холестерол - важливий компонент мембран і регулятор властивостей гидрофобного шару. Похідні холестеролу (жовчні кислоти) необхідні для перетравлення жирів. Стероїдні гормони, що синтезуються з холестеролу, беруть участь в регуляції енергетичного, водно-сольового обмінів, статевих функцій. Крім стероїдних гормонів, багато похідні ліпідів виконують регуляторні функції і діють, як і гормони, в дуже низьких концентраціях.

Резюмуючи все вищесказане, слід підкреслити, що ліпіди виконують такі основні функції:

· Структурна. Фосфоліпіди разом з білками утворюють біологічні мембрани (клітинні мембрани містять 40% ліпідів і 60% білків). До складу мембран входять також стероли. Від властивостей і структури мембранних ліпідів залежить активність мембранозв'язаних ферментів, особливості протікання процесів окисного фосфорилювання.

· Енергетична. При окисленні жирів вивільняється велика кількість енергії, яка йде на утворення АТФ. У формі ліпідів зберігається значна частина енергетичних запасів організму, які витрачаються при нестачі поживних речовин. Тварини, що впадають в сплячку, і рослини накопичують жири та олії та витрачають їх на підтримку процесів життєдіяльності. Високий вміст ліпідів в насінні рослин забезпечує розвиток зародка і проростка до їх переходу до самостійного харчування.

· Захисна і теплоізоляційна. Накопичуючись в підшкірній клітковині і навколо деяких органів (нирок, кишечника), жировий шар захищає організм тварин і його окремі органи від механічних пошкоджень. Крім того, завдяки низькій теплопровідності шар підшкірного жиру допомагає зберегти тепло, що дозволяє, наприклад, багатьом тваринам жити в умовах холодного клімату. У китів, крім того, він грає ще й іншу роль - сприяє плавучості.

· Змащуюча і водовідштовхувальна. Віск покриває шкіру, шерсть, пір'я, робить їх більш еластичними і оберігає від вологи. Восковий наліт мають листя і плоди багатьох рослин.

· Регуляторна. Багато гормонів є похідними холестерину, наприклад статеві (тестостерон у чоловіків і прогестерон у жінок) і кортикостероїди (альдостерон). Похідні холестеролу, вітамін D грають ключову роль в обміні кальцію і фосфору. Жовчні кислоти беруть участь в процесах травлення (емульгування жирів) і всмоктування вищих карбонових кислот. Поліпреноловие коферменти - переносники, що володіють регуляторної активністю, беруть участь у створенні міжклітинних контактів.

· Джерело освіти метаболічної води. Окислення 100 г жиру дає приблизно 105 г води. Ця вода дуже важлива для деяких мешканців пустель, зокрема для верблюдів, здатних обходитися без води протягом 10-12 діб: жир, запасені в горбі, використовується саме в цих цілях. Необхідну для життєдіяльності воду ведмеді, бабаки і інші тварини, що впадають в сплячку, отримують в результаті окислення жиру.

· Істотно впливають на функціонування нервової системи. Комплекси ліпідів з вуглеводами - гліколіпіди - будучи найважливішими компонентами нервових тканин, беруть участь у передачі нервового імпульсу. В мієлінових оболонках аксонів нервових клітин ліпіди є ізоляторами при проведенні нервових імпульсів.

2. Класифікація ліпідів

Ліпіди дуже різнорідні за своїм хімічним будовою речовини, і навіть біохіміки вважають нелегкою справою класифікувати їх і стандартизувати їх назви. Надзвичайна різноманітність сполук ліпідної природи ускладнює створення суворої їх класифікації, але найбільш загальновизнаними є три типи:

1) за хімічною структурою;

2) за фізіологічним значенням;

3) за фізико-хімічними властивостями.

1) За хімічною структурою ліпіди поділяють на два великі класи: прості і складні ліпіди.

прості ліпіди включають речовини, молекули яких складаються із залишків жирних кислот і спиртів, з'єднаних складноефірного зв'язком (жири, воски, стеридів).

складні ліпіди складаються з трьох і більше компонентів, крім жирних кислот і спиртів, включають фосфорну кислоту (фосфоліпіди), Залишки цукрів (гліколіпіди), Азотисті сполуки та ін.

У сумарній фракції ліпідів, виділеної з природного матеріалу шляхом екстракції, присутній ще так звана неомиляемие фракція ліпідів. До її складу входять вільні вищі жирні кислоти (ВЖК), вищі спирти, поліциклічні спирти - стероли і їх похідні - стероїди, а також терпени, до яких відносяться ефірні масла, різні рослинні пігменти.

2) За фізіологічним значенням ліпіди поділяють на резервні і структурні.

резервні ліпіди депонуються в великих кількостях і потім витрачаються для енергетичних потреб організму (жири).

Всі інші ліпіди - структурні - Беруть участь у побудові біологічних мембран, захисних покривів, беруть участь в діяльності нервової системи.

3) Поділ ліпідів за фізико-хімічними властивостями враховує ступінь їх полярності.

розрізняють нейтральні або неполярні ліпіди (Жири, воску, стеридів) і полярні (Фосфоліпіди, гліколіпіди).

Основними попередниками і похідними ліпідів є:жирні кислоти, гліцерин, стероли і інші спирти (крім гліцерину і стеролов), альдегіди жирних кислот, вуглеводні, жиророзчинні вітаміни і гормони.

На рис. 1 представлена ??узагальнена класифікація ліпідів.

 
 


Рис.1. Класифікація ліпідів (по А.Л.Ленінджеру)

3. Структура, склад і властивості жирних кислот

Жирні кислоти- Структурні компоненти різних ліпідів. Свою назву отримали, перш за все, тому, що входять до складу жирів.

У складі триацилгліцеролів жирні кислоти виконують функцію депонування енергії, так як їх радикали містять багаті енергією СН2-групи. При окисленні З-Н-зв'язків енергії виділяється більше, ніж при окисленні вуглеводів, в яких атоми вуглецю вже частково окислені

(-НСОН-).

У складі фосфоліпідів і сфинголипидов жирні кислоти утворюють внутрішній гідрофобний шар мембран, визначаючи його властивості. Жири та фосфоліпіди організму при нормальній температурі тіла мають рідку консистенцію, так як кількість ненасичених жирних кислот переважає над насиченими.

У фосфолипидах мембран ненасичених кислот може бути до 80-85%, а в складі жирів підшкірного жиру - до 60%. Ненасичені жирні кислоти, як правило, зустрічаються і у тварин і рослин в 2 рази частіше, ніж насичені. У вільному, неетеріфіцірованних стані жирні кислоти в організмі містяться в невеликій кількості, наприклад в крові, де вони транспортуються в комплексі з білком альбуміном.

За останніми даними в складі природних ліпідів знайдено та ідентифіковано більше двохсот різних жирних кислот, які відрізняються:

1) числом вуглецевих атомів в ланцюгу;

2) ступенем насиченості;

3) розташуванням подвійних зв'язків;

4) присутністю окси-, кето- та інших функціональних груп.

Жирні кислоти є вуглеводневу нерозгалужений ланцюг, на одному кінці якої знаходиться карбоксильная група, а на іншому -метільная група. У природних з'єднаннях і в організмі людини більшість з них містять парне число атомів вуглецю - від 16 до 20 (табл.1).

У гомологическом ряду жирних кислот кожен наступний член відрізняється від попереднього на групу -СН2-. Вуглеводневі "хвости" молекул жирних кислот в силу своєї гідрофобності (гідро - вода, Фобос - страх) визначають багато властивостей ліпідів, в тому числі і нерозчинність у воді.

Ступінь насиченості - основна ознака класифікації жирних кислот, які ділять на насичені и ненасичені.

Жирні кислоти, що не містять подвійних зв'язків, називають насиченими. Основний насиченою жирною кислотою в ліпідах людини є пальмітинова (до 30-35%). Загальна формула насичених жирних кислот: СnН2n+1СООН, Де n - число вуглецевих атомів може досягати 88, наприклад, в міколевой кислоті З87Н175СООН.

Жирні кислоти, що містять подвійні зв'язки, називають ненасиченими. Ненасичені жирні кислоти представлені моноеновимі (З одним подвійним зв'язком) і поліеновие (З двома і більшим числом подвійних зв'язків). Якщо в складі жирної кислоти містяться дві і більше подвійних зв'язків, то вони розташовуються через СН2-группу.

Є кілька способів зображення структури жирних кислот. При позначенні жирної кислоти цифровим символом (табл.1, друга графа) загальна кількість атомів вуглецю представлено цифрою до двокрапки, після двокрапки вказують число подвійних зв'язків. Позицію подвійного зв'язку позначають знаком ?, після якого вказують номер атома вуглецю, найближчого до карбоксилу, у якого знаходиться подвійний зв'язок. Наприклад, С18.1?9 означає, що жирна кислота містить 18 атомів вуглецю і одну подвійну зв'язок у 9-го атома вуглецю, рахуючи від вуглецевого атома карбоксильної групи. Позиція подвійного зв'язку може бути вказана і в інший спосіб - по розташуванню першої подвійного зв'язку, вважаючи від метального атома вуглецю жирної кислоти. Наприклад, лінолева кислота може бути позначена як С18: ?9,12 або С18: 2?-6. Відповідно до положення першої подвійного зв'язку від метильного вуглецю поліеновие жирні кіслотиделят на сімейства (?-3 і ?-6).

Таблиця 1

Будова жирних кислот

Примітки:Cn: m - число атомів вуглецю (n) і число подвійних зв'язків (m) в молекулі жирної кислоти; ? (6, 3) - номер вуглецевого атома, у якого знаходиться перша подвійна зв'язок, вважаючи від метильного атома вуглецю; D - позиція подвійного зв'язку, починаючи з першого, карбоксильного атома вуглецю; * - Жирні кислоти, які не синтезуються в організмі (незамінні); ** - Арахідонової кислоти може синтезуватися з лінолевої кислоти.

Найбільш поширеними в організмах насиченими жирними кислотами, на частку яких припадає 90% від загального числа, є: пальмітинова (З16) - З15Н31СООН і стеаринова (З18) - З17Н35СООН. Вони мають вуглецевий ланцюг довжиною 16 або 18 атомів. Інші природні насичені жирні кислоти:

лауриновая - С11Н23СООН,

миристиновая -С13Н27СООН,

арахінова -С19Н39СООН,

Лігноцеринова -С23Н47СООН

Більшість ненасичених жирних кислот, що містяться в жирах і маслах, мають тільки одну подвійну зв'язок в вуглеводневого ланцюга і тому називаються мононенасиченими (моноеновимі) кислотами. Їх загальна формула: СnH2n - 1COOH.

Якщо вважати вуглець карбоксильної групи першим, то подвійний зв'язок знаходиться між дев'ятим і десятим атомами вуглецю. У ненасичених, як і насичених жирних кислот, переважають вуглеводневі ланцюги з 16 і 18 вуглецевими атомами. Найбільш поширеними є пальмітоолеїнової з з16, ?9, З15Н29СООН, СН3- (СН2)5СН = С9Н (СН2)71ООН і олеїнова з з18, ?9, З17CH3CООН, СН3- (СН2)7СН = С9Н (СН2)71ООН.

У структурі молекули жиру зустрічаються жирні кислоти з більш ніж одним подвійним зв'язком. Як правило, перша подвійна зв'язок знаходиться між 9 і 10 вуглецевими атомами, а інші подвійні зв'язку в віддаленій від карбоксильної групи частини молекули, тобто на ділянці між C10 и метильних кінцем ланцюга. Своєрідність подвійних зв'язків природних ненасичених жирних кислот полягає в тому, що вони завжди відокремлені двома простими зв'язками. Дві подвійні зв'язку в жирних кислотах не бувають сполученими (СН = СН-СН = СН-), а завжди між ними знаходиться метиленовая група (СН = СН-СН2СН = СН-).

Подвійні зв'язку практично у всіх природних жирних кислотах знаходяться в цис-конформації. Це означає, що ацильні фрагменти знаходяться по одну сторону подвійного зв'язку. Цис-конфігурація подвійного зв'язку робить алифатическую ланцюг жирної кислоти зігнутої, що порушує впорядковане розташування насичених радикалів жирних кислот в фосфолипидах мембран (рис.2) і знижує температуру плавлення.

Рис.2. Структура і форма молекули тригліцеридів

Жирні кислоти з транс-конфігурацією подвійного зв'язку можуть надходити в організм з їжею, наприклад в складі маргарину. У цих кислотах відсутня злам, характерний для цис-зв'язку, тому жири, що містять такі ненасичені кислоти, мають більш високу температуру плавлення, тобто більш тверді по консистенції.

До природних ненасичених жирних кислот (поліеновим) відносяться:

лінолева кислота, Що містить 2 подвійні зв'язку С17Н31СООН, ?9,12; ліноленова - 3 подвійні зв'язки С17Н29СООН, ?9,12,15 ;

арахідонової - 4 подвійні зв'язки С19Н31СООН, ?5,8,11,14 .

Жирні кислоти з декількома подвійними зв'язками (наприклад, арахідонової) мають кілька вигинів ланцюга, і їх молекули володіють більшою жорсткістю, ніж молекули насичених жирних кислот; останні завдяки вільному обертанню навколо одинарних зв'язків характеризуються більшою гнучкістю і більшою довжиною:

арахідонова кислота

Арахідонова кислота відіграє роль попередника простагландинів і тромбоксанов. Простогландин служать регуляторами дії гормонів; вони отримали свою назву тому, що вперше були виявлені в секреті передміхурової залози. Спочатку передбачалося, що простагландини регулюють активність чоловічих репродуктивних тканин, проте в подальшому з'ясувалося, що вони утворюються і функціонують практично в усіх органах. Ці речовини надають різноманітну фізіологічну дію, і деякі з них використовуються як терапевтичні засоби.

Останнім часом розроблені нові високоефективні методи поділу (тонкошарова і газова хроматографія) і встановлення структури (інфрачервона спектрофотометрія) вищих жирних кислот. В результаті в складі натуральних жирів виявлено ряд нових представників вищих жирних кислот - циклічних, з непарним числом атомів вуглецю і розгалуженим вуглецевим скелетом.Останні, зокрема, різко знижують температуру плавлення жирів, мають антибіотичні властивості і видовий специфічністю. Одним з представників їх є, наприклад, міколевая кислота, Виділена з туберкульозних бактерій:

Найчастіше і в найбільшій пропорції в природних жирах зустрічається олеїновакислота (у більшості жирів її більш 30%), а також пальмітиновакислота (від 15 до 50%). У зв'язку з цим олеїнову і пальмітинову кислоти відносять до категорії головних жирних кислот, що містяться в жирах. Решта жирні кислоти присутні в природних жирах, як правило, в невеликій кількості (кілька відсотків), лише в деяких видах природних жирів їх зміст вимірюється десятками відсотків. Так, масляна і капронова кислоти добре представлені в деяких жирах тваринного походження, а каприловая і капріновая кислоти - в кокосовій олії. Лауриновой кислоти багато в лавровому маслі, миристиновой - в маслі мускатного горіха, арахіновою, бегеновой і лігноцериновою - в арахісовій і соєвому маслах. Поліеновие вищі жирні кислоти- Лінолева і ліноленова - складають головну частину лляного, конопляного, соняшникової, бавовняного і деяких інших рослинних масел. Стеаринова кислота міститься в значній кількості (25% і більше) в деяких твердих тваринних жирах (жир баранів і биків) і маслах тропічних рослин (кокосове масло).

Більшість жирних кислот синтезується в організмі людини, проте поліеновие кислоти (лінолева і ?-ліноленова) не синтезуються і повинні надходити з їжею. Ці жирні кислоти називають незамінними, або ессенціальними.Основні джерела поліенових жирних кислот для людини - рідкі рослинні масла і риб'ячий жир, в якому міститься багато кислот сімейства ?-3 (табл.1).

4. Прості ліпіди

прості ліпіди - Складні ефіри спиртів і вищих жирних кислот (ВЖК) - двокомпонентні сполуки. Залежно від спирту прості ліпіди поділяються на жири (триацилгліцеролів), воску, стеридів.

4.1. жири

жиривиключно широко поширені в природі: вони входять до складу організму людини, тварин, рослин, мікроорганізмів і навіть деяких вірусів. Зміст їх в деяких біологічних об'єктах, тканинах і органах досягає 90%.

Термін "жири" вживають у двох сенсах. Ті речовини, які називають жирами в повсякденному житті (яловичий жир, вершкове масло і т.п.), не уявляють хімічно певних сполук, так як складені з багатьох складових: сумішей різних тригліцеридів, вільних вищих жирних кислот, пігментів, ароматичних сполук, а часто і клітинних структур. У цьому сенсі, отже, жир являє поняття морфологічний або технологічне. Зокрема, рослинні жири прийнято називати маслами,морфологічно відокремлені жири тварин - салом.З різних джерел виділено понад 600 різних видів жирів.

З точки зору складу під жирами мають на увазі строго певні сполуки, а саме: складні ефіри вищих жирних кислот і трехатомного спирту - гліцерину. У зв'язку з цим хіміки вважають за краще вживати назву тригліцериди.

Вони є представниками групи гліцеридів(Ацилглицеринов, або ацілгліцероли), що представляють собою складні ефіри трехатомного спирту гліцерину і вищих жирних кислот. Якщо жирними кислотами етерифікованих все три гідроксильні групи гліцерину (ацильні радикали R1, R2і R3 можуть бути однакові або різні), то таке з'єднання називають тригліцеридів (триацилгліцеролів), якщо дві - дигліцеридів (диацилглицерол) і, нарешті, якщо етерифікування одна група - Моногліцериди (моноацілгліцерол):

Гліцерин (гліцерол) Моногліцериди (моноацілгліцерол)

Диглицерид (диацилглицерол) Тригліцерид (триацилгліцеролів)

Жирні кислоти в триглицеридах можуть бути насиченими та ненасиченими. З жирних кислот частіше зустрічаються пальмітинова, стеаринова і олеїнової кислоти.

Якщо всі три кислотних радикала належать одній і тій же жирної кислоти, то такі тригліцериди називають простими (Наприклад, трипальмитин, тристеарин, триолеїн і т.д.), якщо різним жирним кислотам, то змішаними.

Назви змішаних тригліцеридів утворюються в залежності від вхідних в їх склад жирних кислот, при цьому цифри 1, 2 і 3 вказують на зв'язок залишку жирної кислоти з відповідною спиртовою групою в молекулі гліцерину (наприклад, 1-олео-2-пальмітостеарін).

Деякі з масел містять переважно один вид жирних кислот, наприклад, оливкова олія є тригліцеридів олеїнової кислоти (тріолеілгліцерол).

У природних жирах, що представляють собою суміші різноманітних тригліцеридів, частка простих тригліцеридів незначна, тоді як процентний вміст змішаних тригліцеридів може бути дуже високим. Триацилгліцеролів, як правило, містять 2 або 3 різні жирні кислоти. Велика частина тригліцеридів тканин людини та інших ссавців містить в своєму складі змішаний жир.

Фізичні властивості тригліцеридів залежать від характеру вищих жирних кислот, що входять до складу їх молекул. Особливо наочною стає ця залежність при розгляді температур плавлення тригліцеридів: якщо в складі тригліцеридів переважають насичені (Тверді) жирні кислоти, то і тригліцериди твердий; якщо переважають ненасиченікислоти, температура плавлення тригліцеридів низька і при звичайних умовах він рідкий. Таким чином, температура плавлення триацилгліцеролів підвищується зі збільшенням числа і довжини остатковнасищенних жирних кислот.

Цю залежність можна виявити у натуральних жирів (див. Табл.2): при наявності переважно насичених тригліцеридів в складі жиру температура плавлення останнього висока, ненасичених - низька. Баранячий жир, наприклад, має температуру плавлення приблизно на 10 ° С вище, ніж свинячий, тому що в ньому міститься на кілька відсотків менше пальмітодіолеіна (46 і 53% відповідно) і більше олеодіпальмітіна (13 і 5% відповідно).

Таблиця 2

Склад жирних кислот і температура плавлення деяких харчових жирів

 жири  Температу-ра  Насичений-ні    ненасичені жирні
   плавлення, ° С  кислоти,%    кислоти,%
       18: 1  18: 2  18: 3  20: 4  20: 5
 молочний *  + (28-33)  52-70  27-40  3-5  <1  їв. -
 свинячий  + (36-46)  37-15  37-50  8-10  їв. -
 яловичий  + (44-51)  53-60  42-43  3-5  <1 - -
 баранячий  + (46-55)  55-65  36-43 - -
 риб'ячий  - (2-7)  16-20  20-22  6-8
 масла              
 Соняшни-ве  - (16-19)  10-12  21-34  51-68 - -
 оливкова  - (0-6)  10-19  64-85  4-14  <1 - -
 кукурудзяна  - (10-20)  10-14  38-40  43-47  <3 - -

Примітки:їв. - Кислоти, присутні в незначних (слідів) кількостях. У риб'ячому жирі, крім зазначених кислот, присутні 22: 5 жирна кислота (клупанодоновая) -до 10% і 22: 6 (цервоновая) - до 10%, які необхідні для формування структур фосфоліпідів нервової системи людини. В інших типах природних жирів вони практично відсутні; * - Жирні кислоти з числом атомів вуглецю від 4 до 10 містяться в основному в ліпідах молока.

Низька температура плавлення багатьох рослинних масел знаходиться в повній відповідності з досить значним вмістом ненасичених кислот у складі їх тригліцеридів. Наприклад, тригліцериди рідкого при звичайних умовах соняшникової олії (Тпл -20 ° С) включають 34% олеїнової і 51% лінолевої кислоти, тоді як тверде рослинне масло бобів какао (Тпл +30 - 34 ° С) має в своєму складі 35% пальмітинової і 40% стеаринової кислот.

Тварини і рослинні жири відрізняються деякими особливостями. Тваринні жири різноманітніші по набору вищих жирних кислот, що входять до їх складу. Зокрема, серед останніх частіше зустрічаються вищі жирні кислоти з числом вуглецевих атомів від 20 до 24.

тваринні жири (Сало) зазвичай містять значну кількість насичених жирних кислот (пальмітинова, стеаринова та ін.), Завдяки чому вони при кімнатній температурі тверді.

У складі рослинних жирів дуже висока частка ненасичених вищих жирних кислот(До 90%), і з граничних лише пальмітинова кислота міститься в них в кількості 10 - 15%. Жири, до складу яких входить багато ненасичених жирних кислот, є при звичайній температурі рідкими і називаються маслами. Так в конопляній олії 95% всіх жирних кислот припадає на частку олеїнової, лінолевої, ліноленової кислот і тільки 5% - на частку стеаринової і пальмітинової кислот. Серед рослинних жирів твердими є кокосове масло і масло бобів какао, що входять до складу шоколаду.

Рідкі рослинні масла перетворюють у тверді жири шляхом гідрогенізації, яка полягає в приєднанні водню за місцем подвійних зв'язків ненасичених жирних кислот. Гідрогенізовані рослинні олії широко використовуються для виготовлення маргарину. Зауважимо, що в жирі людини, що плавиться при температурі 15 ° С (при температурі тіла він рідкий), міститься 70% олеїнової кислоти.

Тригліцериди здатні вступати в усі хімічні реакції, властиві складних ефірів. Найбільше значення має реакція омилення, в результаті якої з тригліцеридів утворюються гліцерин і жирні кислоти. Омилення жиру може відбуватися як при ферментативному гідролізі, так і при дії кислот або лугів.

нейтральні жири знаходяться в організмі або в формі протоплазматіческого жиру, що є структурним компонентом клітин, або у формі запасного резервного жиру. Протоплазматична жир має постійний хімічний і кількісний склад і міститься в тканинах в певній кількості, що не змінюється навіть при патологічному ожирінні, в той час як кількість резервного жиру піддається великим коливанням. Жири неполярних і внаслідок цього практично нерозчинні в воді. Їх щільність нижче, ніж у води, тому у воді вони спливають.

Основна функція жирів - Служити енергетичним депо.

Крім того, жири відкладаються навколо життєво важливих органів товстим шаром і оберігають їх від механічних пошкоджень (нирки, кишечник, серце і т.д.). В організмі тварин, що впадають в сплячку, накопичується перед сплячкою надлишковий жир. У хребетних жир відкладається під шкірою в так званій підшкірній клітковині, Де він служить для теплоізоляції. Особливо виражений підшкірний жировий шар у водних ссавців, що живуть в холодному кліматі, наприклад у китів (досягає до 70-80 см), у яких він грає ще й іншу роль - сприяє плавучості.

У рослинах накопичуються в основному масла, а не жири. Насіння, плоди, хлоропласти часто вельми багаті маслами, а деякі насіння, наприклад, рицини, сої, соняшнику, служать сировиною для отримання масла промисловим способом. Жири містяться в насінні 88% родин вищих рослин, причому у багатьох з них вони служать в якості запасного речовини замість крохмалю.

Одним з продуктів окислення жирів є вода. Ця метаболічна вода дуже важлива для деяких мешканців пустелі. Жир, що запасається в їх організмі, використовується саме для цієї мети. Жир, яким заповнений горб верблюда, служить в першу чергу не джерелом енергії, а джерелом води.

4.2. воски

Воcкі- Це складні ефіри вищих жирних кислот і вищих одноатомних або двоатомних спиртів. Загальні формули їх можна представити таким чином:

У цих формулах R, R 'і R "- можливі радикали. Таким чином, загальна формула воску:

де NИ m - не менше 8.

Воски більш стійкі до дії світла, окислювачів, нагрівання і іншим фізичним впливам, а також гірше гідролізуються, ніж жири. Відомі випадки, коли бджолиний віск зберігався тисячоліттями. Саме тому воски виконують в організмі головним чином захисні функції.

Воски виявлені у тварин, вони можуть входити до складу жиру, що покриває шкіру, шерсть, пір'я. Вони зустрічаються також в покривах листя деяких вічнозелених рослин. Листя багатьох рослин покриті захисним шаром воску. Блиск листя багатьох тропічних рослин обумовлений віддзеркаленням світла від воскового покриття. І взагалі у рослин 80% всіх ліпідів, що утворюють плівку на поверхні листя і стовбурів, складають воски. Відомо також, що вони є нормальними метаболітами деяких мікроорганізмів.

Природні воски (наприклад, бджолиний віск, спермацет, ланолін) зазвичай, крім складних ефірів, містять деяку кількість вільних жирних кислот, спиртів і вуглеводнів з числом вуглецевих атомів 21-35. Воски, що утворюють наліт на квіткових пелюстках, шкірці фруктів, листках, складаються зі складних ефірів вищих жирних кислот з довжиною ланцюга від 24 до 35 атомів вуглецю (Наприклад, карнаубовая C23H47СООН, Цитроновая C25H51СООН, монтановая C27H55СООН) і довголанцюгових первинних і вторинних спиртів.

Природні воски тваринного походження:

1) бджолиний віск (виробляється спеціальними залозами робочих бджіл) складається з суміші складного ефіру пальмітинової кислоти З15Н31COOH і міріціловий спирту C31Н63ВІН і складного ефіру пальмітинової кислоти і цетилового спирту З16Н33ВІН;

2) спермацет - віск теж тваринного походження, що добувається з спермацетового масла черепних порожнин кашалота, складається на 90% з пальмітіноцетілового ефіру: СН3- (СН2)14СО-О- (СН2)15СН3 ;

3) ланолін (мастильна речовина, що покриває овечу вовну) - це суміш складних поліциклічних спиртів зі специфічними розгалуженими вищими жирними кислотами. У ньому знайдено миристиновая, арахідонової та церотиновая кислоти, а також специфічні вищі жирні кислоти з розгалуженою вуглецевим ланцюгом - ланопальмітіновая, ланостеаріновая і ін.

У хребетних секретуються шкірними залозами воски виконують функцію захисного покриття, що змазує і пом'якшувальну шкіру і оберігає її від води. Восковим секретом покриті також волосся, шерсть хутро. У птахів, особливо водоплавних, що виділяються копчиковой залозою воску надають пір'яний покрив водовідштовхувальні властивості. Воски виробляються і використовуються в дуже великих кількостях морськими організмами, особливо планктонними, у яких вони є основною формою накопичення висококалорійного клітинного палива. Оскільки кити, оселедця, лососеві і багато інших видів морських тварин харчуються, головним чином, планктоном, що містяться в ньому воски відіграють важливу роль в морських харчових ланцюгах в якості основного джерела ліпідів.

4.3.Стеріди

стеридів - Складні ефіри поліциклічних спиртів - стеролов(Застаріла назва - стеринів) і вищих жирних кислот.

Стеридів утворюють обмилюють фракцію ліпідів. У природі набагато більш широко, ніж стеридів, представлена ??фракція неомильних, вільних стеролів і споріднених їм сполук. Так, в організмі людини лише 10% стеролов етерифікованих і знаходиться в вигляді стеридів, а 90% вільно і утворює неомиляемие фракцію. Співвідношення стеролов і стеридів в різних тканинах і рідинах організму по-різному: печінка містить їх порівну, а в жовчі містяться тільки вільні стероли.

В основі молекули стеролов лежить циклічна угрупування атомів, що складається з відновленого фенантрену (повністю відновлений фенатрен називають пергідрофенантреном) і циклопентана.

Ця циклічна угрупування називається ціклопентанопергідро- фенантренов або стераном:

Стеран, що несе бічну ланцюг вуглецевих атомів і дві СН3-групи (при 10-м і 13-м вуглецевих атомах циклу), називають холестаном:

Вуглецеві атоми в цих вуглеводнях позначають виходячи з нумерації, прийнятої для фенантрену (1 - 14-й атоми вуглецю); потім нумерують четвертий цикл і тільки після цього переходять до нумерації атомів вуглецю в бічних ланцюгах. Цикли прийнято позначати прописними буквами латинського алфавіту.

Будучи окислен в положенні 3 (кільце А), холестан перетворюється в поліциклічний спирт - холестанол,дає початок класу стеролов:

Однак не слід думати, що в природі стероли виникають при відновленні фенантрену. З'ясовано, що їх біосинтез йде шляхом циклізацій поліізопреноідов,які по суті і є попередниками стеролов.

Характерне ядро ??холестанол повторюється у всіх стеролу з незначними варіаціями. Вони зводяться або до виникнення між 5 - 6-м і 7 ??- 8-м атомами вуглецю кільця В, або 22 - 23-м атомами вуглецю бічного ланцюга подвійних зв'язків, або до появи в положенні 24 (в бічному ланцюзі) радикала, який може мати будову - СН3; = СН2; - С2Н5; = СН - СН3 і т.п. Нижче наведені формули найбільш важливих природних стеролов:

холестерол27Н45ОН) є основним стеролу тварин і людини, тобто відноситься до розряду зоостеролов. ергостеролхарактерний для грибів. сітостероли стигмастеролтипові для рослин (фітостероли): перший міститься, наприклад, в соєвому маслі, а другий - в маслі зародків насіння пшениці. Фукостеролвиявлений у бурих водоростей. Наявність того чи іншого стеролу часто специфічно для певного класу або сімейства тварин або рослин. З стеролов у людини представлений тільки холестерол:

Найважливішою біохімічної функцією у вищих хребетних є його перетворення в гормон прогестерон в плаценті, сім'яниках, жовтому тілі і надниркових залозах, в результаті чого відкривається ланцюг біосинтезу стероїдних статевих гормонів і кортикостероїдів. андрогени (Чоловічі статеві гормони) синтезуються не тільки в сім'яниках, а й (правда, в менших кількостях) в корі надниркових залоз і в яєчниках. аналогічно естрогени (Жіночі статеві гормони) утворюються не тільки в яєчниках, але і в сім'яниках. В принципі статеві ознаки визначаються співвідношенням секретується андрогенів і естрогенів. Таким чином, всі стероїдні гормони в кінцевому підсумку утворюються з загального попередника - холестерину, який в свою чергу синтезується з ацетил-КоА.

Андрогени стимулюють зростання і дозрівання, підтримують функціонування репродуктивної системи і формування вторинних статевих ознак чоловічого організму; естрогени регулюють жіночу репродуктивну систему. Разом з тим і андрогени і естрогени надають різноманітну дію на більшість тканин, не пов'язаних з репродукцією. Наприклад, андрогени стимулюють зростання скелетних м'язів. Андрогени і деякі їх похідні називають також анаболічними стероїдами. Їх приймають багато штангісти, футболісти, борці з метою збільшення м'язової маси і сили. Але треба мати на увазі, що безконтрольне застосування цих гормонів може призвести до плачевних підсумками.

Інший напрямок метаболізму холестерину - утворення жовчних (холевой) кислот. холевой кислоти- Найважливіші інгредієнти жовчі, що забезпечують нормальне всмоктування жирних кислот в кишечнику людини і тварин.

Третє важливий напрямок метаболізму холестерину синтез вітаміну Д3 з продукту окислення холестеролу - 7-дегідрохолестеріна в результаті впливу ультрафіолетових променів на шкіру.

В організмі людини холестерин міститься в значітельномколічестве. Так, на людину вагою 65 кг доводиться в нормі близько 250 г холестерину. Концентрація холестерину в крові зазвичай не нижче 120-150 мг% на 100 мл крові. Шляхи використання холестеролу в організмі показані на рис. 3.

Стероли - кристалічні речовини, добре розчинні у хлороформі, сірчаному ефірі і гарячому спирті, практично не розчинні у воді; стійкі до дії гидролизующих агентів.

Рис.3. Фонд холестеролу в організмі, шляхи його використання і виведення (по Т.Т.Березову)

В організмі тварин стероли окислюються і дають початок цілій групі похідних, що носять загальну назву стероїди.Сюди відносяться багато сполук, з яких найбільш характерні наступні представники:

Складні ефіри зоо-і фітостеролів з вищими жирними кислотами утворюють групу омильних речовин - стеридів:

З вищих жирних кислот у складі стеридів виявлені в основному пальмітинова, стеаринова та олеїнова кислоти.

Все стеридів, так само як і стероли, - тверді, безбарвні речовини. У природі, особливо в складі тваринних організмів, вони зустрічаються у вигляді комплексів з білками, функціональне значення яких зводиться до транспорту стеролов, стероїдів і стеридів, а також до участі в утворенні біологічних мембран. При збільшенні вмісту стеролів і стеридів в складі ліпідної частини мембран зменшується проникність останніх, зростає їх в'язкість, обмежується їх рухливість, відзначено зниження активність ряду ферментів, вбудованих в мембрану. Стеридів і стероли регулюють і інші процеси в організмі. Деякі з похідних стеролов є канцерогенними речовинами, тоді як інші (наприклад, тестостерон пропіоната) використовують для лікування деяких видів раку. Стеридів і стероли в великих кількостях входять до складу нервової тканини людини і тварин, значення і функції яких активно досліджують.

5. Складні ліпіди

Поряд з простими неполярними ліпідами (жирами, воском, стеридами) існують полярні складні ліпіди. Вони складають головні компоненти клітинних мембран, тобто тих контейнерів, в яких протікають основні метаболічні процеси. Ці складні ліпіди за наявністю третього компонента діляться на фосфоліпіди і гліколіпіди (Див. Рис.1).

5.1. фосфоліпіди

Фосфоліпідипредставляют собою складні ефіри багатоатомних спиртів гліцерину або сфингозина з вищими жирними кислотами і фосфорною кислотою. До складу фосфоліпідів входять також азотовмісні сполуки: холін, етаноламін або серин.

Як вищих жирних кислот в молекулах фосфоліпідів містяться пальмітинова, стеаринова, лінолева, ліноленова і арахідонова кислоти, а також Лігноцеринова, нервоновая і ін. Залежно від типу фосфолипида в побудові його молекули беруть участь один або два залишку вищої жирної кислоти. Фосфорна ж кислота входить, як правило, до складу фосфоліпідів в кількості однієї молекули. Лише деякі види інозітфосфоліпідов містять два і більше залишку фосфорної кислоти.

Азотомісткі складові фосфоліпідів різноманітні. Найбільш часто зустрічаються етаноламін, холін і серин. З хімічної будови фосфоліпідів ясно, що в їх молекулах є ділянки, здатні діаметрально протилежно взаємодіяти з молекулами розчинника.

Вуглеводневий радикал залишку (або залишків) вищих жирних кислот формує ліофобность частина, а залишки фосфорної кислоти і азотистої основи, здатні іонізуватися, - Ліофільні. Завдяки цій особливості фосфоліпіди, мабуть, беруть участь в забезпеченні односторонньої проникності мембран субклітинних структур.

Фосфоліпіди - тверді речовини жироподобного виду; вони безбарвні, але швидко темніють на повітрі внаслідок окислення по подвійних зв'язках, що входять до їх складу ненасичених кислот. Вони добре розчиняються в бензолі, петролейном ефірі, хлороформі і т.п. Розчинність в спирті, ацетоні і сірчаному ефірі у різних груп фосфоліпідів різна. У воді вони нерозчинні, але можуть утворювати стійкі емульсії, а в деяких випадках - колоїдні розчини.

Фосфоліпіди знайдені в тваринних і рослинних організмах, але особливо багато містить їх нервова тканина людини і хребетних тварин. У безхребетних вміст фосфоліпідів в нервовій системі в 2 - 3 рази нижче. Багато фосфоліпідів в насінні рослин, серце і печінки тварин, яйцях птахів і т.п. Специфічними фосфолипидами мають мікроорганізми.

Фосфоліпіди легко утворюють комплекси з білками і у вигляді фосфоліпопротеінов присутні у всіх клітинах живих істот, беручи участь головним чином у формуванні клітинної оболонки і внутрішньоклітинних мембран.



Попередня   1   2   3   4   5   6   7   8   9   10   Наступна

фосфатидилхолін | фосфатидилинозитол | Глава II. МЕТАБОЛІЗМ ЛІПІДІВ | А. Порушення процесів всмоктування жирів | Б. Порушення процесів переходу жиру з крові в тканину |

загрузка...
© um.co.ua - учбові матеріали та реферати