Значение липидов в жизнедеятельности человеческого организма и их функции. Функции липидов Отличие простых липидов от сложных

Липиды (от греч. липос – жир) включают жиры и жироподобные вещества. Содержатся почти во всех клетках - от 3 до 15%, а в клетках подкожной жировой клетчатки их до 50 %.

Особенно много липидов в печени, почках, нервной ткани (до 25 %), крови, семенах и плодах некоторых растений (29-57%). Липиды имеют разную структуру, но общие некоторые свойства. Эти органические вещества не растворяются в воде, но хорошо растворяются в органических растворителях: эфире, бензоле, бензине, хлороформе и др. Это свойство обусловлено тем, что в молекулах липидов преобладают неполярные и гидрофобные структуры. Все липиды можно условно разделить на жиры и липоиды.

Жиры

Наиболее распространенными являются жиры (нейтральные жиры, триглицериды ), представляющие собой сложные соединения трехатомного спирта глицерина и высокомолекулярных жирных кислот. Остаток глицерина - это вещество, хорошо растворимое в воде. Остатки жирных кислот - это углеводородные цепочки, почти нерастворимые в воде. При попадании капли жира в воду к ней обращается глицериновая часть молекул, а цепочки жирных кислот выступают из воды. В состав жирных кислот входит карбоксильная группа (-СООН). Она легко ионизируется. С ее помощью молекулы жирных кислот соединяются с другими молекулами.

Все жирные кислоты делятся на две группы - насыщенные и ненасыщенные . Ненасыщенные жирные кислоты не имеют двойных (ненасыщенных) связей, насыщенные - имеют. К насыщенным жирным кислотам относятся пальмитиновая, масляная, лауриновая, стеариновая и т. п. К ненасыщенным - олеиновая, эруковая, линолевая, линоленовая и т. п. Свойства жиров определяются качественным составом жирных кислот и их количественным соотношением.

Жиры, которые содержат насыщенные жирные кислоты, имеют высокую температуру плавления. По консистенции они, как правило, твердые. Это жиры многих животных, кокосовое масло. Жиры, которые имеют в своем составе ненасыщенные жирные кислоты, имеют низкую температуру плавления. Такие жиры преимущественно жидкие. Растительные жиры жидкой консистенции нарываются маслами . К этим жирам относят рыбий жир, подсолнечное, хлопчатниковое, льняное, конопляное масла и др.

Липоиды

Липоиды могут образовывать сложные комплексы с белками, углеводами и другими веществами. Можно выделить такие соединения:

1. Фосфолипиды . Они являются сложными соединениями глицерина и жирных кислот и содержат остаток фосфорной кислоты. Молекулы всех фосфолипидов имеют полярную головку и неполярный хвост, образованный двумя молекулами жирных кислот. Основные компоненты клеточных мембран.
2. Воски . Это сложные липиды, состоящие из более сложных спиртов, чем глицерин, и жирных кислот. Выполняют защитную функцию. Животные и растения используют их как водоотталкивающие и защищающие от высыхания вещества. Воски покрывают поверхность листьев растений, поверхность тела членистоногих, живущих на суше. Воски выделяют сальные железы млекопитающих, копчиковая железа птиц. Из воска пчелы строят соты.
3. Стероиды (от греч. стереос – твердый). Для этих липидов характерно наличие не углеводных, а более сложных структур. К стероидам относятся важные вещества организма: витамин D, гормоны коры надпочечных желез, половых желез, желчные кислоты, холестерин.
4. Липoпротеиды и гликолипиды . Липопротеиды состоят из белков и липидов, глюкопротеиды – из липидов и углеводов. Гликолипидов много в составе тканей мозга и нервных волокон. Липопротеиды входят в состав многих клеточных структур, обеспечивают их прочность и стабильность.

Функции липидов

Жиры являются главным типом запасающих веществ. Они запасаются в семени, подкожной жировой клетчатке, жировой ткани, жировом теле насекомых. Запасы жиров значительно превышают запасы углеводов.

Структурная . Липиды входят в состав клеточных мембран всех клеток. Упорядоченное размещение гидрофильных и гидрофобных концов молекул имеет большое значение для избирательной проницаемости мембран.

Энергетическая . Обеспечивают 25-30% всей энергии, необходимой организму. При распаде 1 г жира выделяется 38,9 кДж энергии. Это почти вдвое больше в сравнении с углеводами и белками. У перелетных птиц и животных, впадающих в спячку, липиды – единственный источник энергии.

Защитная . Слой жира защищает нежные внутренние органы от ударов, сотрясений, повреждений.

Теплоизоляционная . Жиры плохо проводят тепло. Под кожей некоторых животных (особенно морских) они откладываются и образуют слои. Например, кит имеет слой подкожного жира около 1 м, что позволяет ему жить в холодной воде.

У многих млекопитающих есть специальная жировая ткань, которая называется бурым жиром. Она имеет такую окраску, потому что богата митохондриями красно-бурой окраски, так как в них содержатся железосодержащие белки. В этой ткани вырабатывается тепловая энергия, необходимая животным в условиях низких

температур. Бурый жир окружает жизненно важные органы (сердце, головной мозг и т. п.) или лежит на пути крови, которая к ним приливает, и, таким образом, направляет тепло к ним.

Поставщики эндогенной воды

При окислении 100 г жиров выделяется 107 мл воды. Благодаря этой воде существует много животных пустынь: верблюды, тушканчики и т. п. Животные во время спячки также вырабатывают эндогенную воду из жиров.

Жирообразное вещество покрывает поверхность листьев, не дает им намокать во время дождей.

Некоторые липиды имеют высокую биологическую активность: ряд витаминов (A, D и т. п.), некоторые гормоны (эстрадиол, тестостерон), простагландины.

Жиры и жироподобные вещества, например, такие как стероиды, воски и фосфолипиды, в биологии объединены одним термином: липиды. Они различаются между собой внешним видом, строением и химическими характеристиками. Однако есть свойство, которое всех их объединяет в один класс. На вопрос "что такое липиды" мы ответим так: это нерастворимые в воде соединения, способные растворяться в органических растворителях. Они выполняют в клетке и в организме в целом много важных функций. Мы и рассмотрим их в нашей статье.

Жиры в клетке

Соединения, являющиеся сложными эфирами трехатомного спирта глицерина и высших карбоновых кислот - это жиры. Содержание и функции липидов в клетке зависят от особенностей ткани, в которую они входят. Например, эндосперм семян и плодов таких растений, как грецкий орех, подсолнечник, кукуруза, может вмещать до 90% жира. Подкожная жировая клетчатка млекопитающих представляет собой резервуар богатого энергией органического вещества, выполняющего также защитные и теплоизоляционные функции. В клетках эпителия или мышц содержание жира не превышает 5-15%. Синтез клеточного жира происходит на каналах эндоплазматической сети в процессе реакций пластического обмена. Давая ответ на вопрос о том, что такое липиды, большое внимание мы уделим их химическому строению.

Химическое строение

Реакция, приводящая к образованию молекул жира, называется этерификацией. Сложные эфиры, образовавшиеся в ее результате, кроме остатка глицерина содержат также жирные кислоты. Чаще всего это стеариновая, олеиновая и пальмитиновая высшие карбоновые кислоты. Свойства жиров зависят от их качественного состава и количественного соотношения. Растительные жиры практически всегда легкоплавки, поэтому в обычных условиях представляют собой жидкости. Они содержат ненасыщенные кислоты, например олеиновую. Это оливковое, подсолнечное, горчичное, кунжутное масла. Исключение составляет кокосовое масло, имеющее твердую консистенцию. Твердые - животные жиры - в основном содержат в своем составе насыщенные (предельные) кислоты и накапливаются в сальнике или подкожной жировой клетчатке. Равно как углеводы и белки, липиды относятся к сложным органическим соединениям и синтезируются в реакциях цикла Кальвина клетками зеленых растений в процессе фотосинтеза.

Что такое фосфолипиды

Все живые организмы на Земле, за исключением вирусов, имеют клеточное строение. В состав биологических мембран клеток обязательно входят фосфолипиды. Они также являются сложными эфирами трехатомного спирта глицерина и жирных кислот. От настоящих, или истинных жиров, рассмотренных нами ранее, фосфолипиды отличаются присутствием в их молекулах остатков ортофосфорной кислоты. Молекулы веществ невелики и состоят из частей, именуемых головкой (имеет гидрофильные свойства) и двумя гидрофобными хвостами. Такие соединения называют амфифильными. Находясь в воде, они формируют мицеллы и способны образовывать билипидный слой. Такой состав липидов вместе с белками является основой всех клеточных мембран.

Гликолипиды

Соединения, в состав которых, кроме липидов, входят еще и углеводы, наиболее распространены в нервной ткани, являющейся структурным материалом головного и спинного мозга, а также отходящих от них нервов.

Центробежные нервные окончания передают процесс возбуждения от центральной нервной системы к органам и тканям, а центростремительные нервные волокна посылают импульсы от рецепторов к отделам головного и спинного мозга. Для осуществления передачи возбуждения нервы собраны в пучки и покрыты слоем нейроглии, содержащей гликолипиды. Она выполняет как трофическую (питают нейроны), так и изоляционную функции, не допуская рассеивания электрических импульсов, проходящих по нервным волокнам. Важные функции липидов, содержащих остатки сахаров, характерны для гликокаликса - надмембранного комплекса животной клетки. Благодаря ему осуществляется процесс адгезии - слипания клеток, приводящий к образованию ткани как устойчивой структуры организма.

Лецитин

Вещество входит в группу липидов и в чистом виде представляет собой белую массу, похожую на воск и хорошо впитывающую воду. Температура плавления его составляет +149 °C. Соединение растворяется в органических растворителях, в воде способно набухать и образовывать мицеллы. В промышленности выделяют лецитин из соевых бобов, высокое содержание вещества также наблюдается в яичном желтке, мясе, рыбе. Именно из пищи организм и получает лецитин, так как того, что самостоятельно продуцируется клетками, недостаточно. Какая функция липидов наиболее ярко выражена у лецитина? Это участие вещества в метаболических реакциях. Соединение играет важную роль в жировом обмене, препятствует перерождению гепатоцитов и предохраняет печень от цирроза. Лецитин является протектором, защищающим стенки кровеносных сосудов от появления атеросклеротических бляшек. Доказана функция вещества как антиоксиданта. Как видим, роль липидов в клетке не ограничивается только энергетической и строительной функциями. Велико их значение в поддержании гомеостаза - нормального уровня обмена веществ на уровне клетки и организма в целом.

Стероиды

Половые гормоны, витамин D, холестерин дополняют перечень веществ под общим названием липиды. Эстроген, прогестерон, тестостерон являются регуляторами полового развития организма и его репродуктивных функций. Жирорастворимый витамин D участвует в обмене кальция и фосфора в костной ткани, предотвращая развитие рахита у детей. Исключительно важная роль принадлежит холестерину, который в большом количестве синтезируется половыми железами, надпочечниками, кишечником и почками. Вместе с цитохромами (белками-переносчиками) холестерин находится в крови. Он участвует в синтезе многих гормонов: половых и альдостерона, витамина D. Высокая концентрация холестерина в крови может вызвать появление холестериновых бляшек на стенках сосудов и спровоцировать развитие некоторых сердечно-сосудистых заболеваний: гипертонии, ишемической болезни сердца. Избыточный вес, малоподвижный образ жизни, курение повышают риск образования плохого холестерина. Провоцирует развитие атеросклероза несбалансированное питание, в котором преобладают рафинированные жиры, избыток углеводов, много копченостей и консервантов. Подводя итог, мы ответим на вопрос "что такое липиды" следующим образом: это органические вещества, регулирующие работу важных в организме человека систем - эндокринной, половой и сердечно-сосудистой.

Витамины, гормоны и воски

Низкомолекулярные соединения, выполняющие важные биохимические и физиологические функции - это витамины. Среди них существует группа веществ, растворяющихся в жирах и имеющих липидную природу. Например, витамин D, являющийся производным соединением холестерина. Попадая в организм сначала в виде провитамина, он под действием ультрафиолетовых лучей в клетках кожи превращается в активную форму. Гормоны надпочечников и половых желез - альдостерон, тестостерон, эстроген, прогестерон - также являются жироподобными соединениями. Воски, как и липиды, в клетке выполняют функции защиты. Они встречаются в растительных и животных организмах в качестве водоотталкивающего покрытия. Например, на листьях фикуса, семенах и плодах растений, на перьевом покрове птиц. Пчелами воск используется для постройки сот.

Энергетическая функция

Обмен веществ и энергии в клетках состоит из двух взаимосвязанных и противоположных процессов - ассимиляции и диссимиляции. В реакциях расщепления органических веществ, происходящих при участии кислорода, выделяется определенное количество энергии, которое аккумулируется в клеточных органеллах (митохондриях) в виде молекул аденозинтрифосфорной кислоты - АТФ. Наибольшее количество энергии образуется при расщеплении жиров. Кроме жиров, содержание которых в пище невелико, клетка в основном использует для получения необходимого количества АТФ запасы углеводистой пищи (картофеля, хлеба, сахара), поступившей в организм. Таким образом, еще одним ответом на вопрос о том, что такое липиды, будет следующее утверждение: это наиболее энергоемкий пластический материал клетки.

Обмен жиров в организме

Основными поставщиками липидов в наш организм служат высококалорийные продукты: сливочное масло, жирные сорта мяса и рыбы, сливки, грецкие орехи, арахис, подсолнечное масло.

Они поступают вместе с пищей сначала в желудок, где частично перевариваются под действием фермента желудочного сока - липазы. Затем в двенадцатиперстной кишке под действием панкреатического сока и желчи расщепляются до глицерина и жирных кислот. Эти соединения, попав в тонкий кишечник, всасываются его ворсинками, содержащими мельчайшие лимфатические капилляры. Попав в лимфу, глицерин и высшие карбоновые кислоты проникают из нее в межклеточную жидкость, а затем и в клетки. Здесь, на каналах гладкой эндоплазматической сети, располагается система ферментов, катализирующих реакции ассимиляции, приводящие к образованию молекул жира, специфичных для организма человека.

В нашей статье мы изучили, что такое липиды, и рассмотрели примеры их распространения в живой природе.

Большую часть липидов организм вырабатывает самостоятельно, только незаменимые жирные кислоты и растворимые витамины поступают с продуктами питания.

Липиды это то большая группа органических веществ, состоящая из жиров и их аналогов. Липиды по своим характеристикам схожи с белками. В плазме они находятся в виде липопротеидов, совершенно не растворимы водой, но отлично растворимы эфиром. Обменный процесс между липидами важен для всех активных клеток, так как эти вещества являются одним из главнейших составляющих биологических мембран.

Есть три класса липидов: холестерин, фосфолипиды, триглицериды. Наиболее известным среди этих классов считается холестерин. Определение этого показателя, разумеется, имеет максимальное значение, но тем не менее содержание в мембране клетки холестерина, липопротеидов, триглицеридов, надо рассматривать только комплексно.

Нормой является содержание ЛПНП в пределах 4-6,6 ммоль/л. Стоит отметить, что у здоровых людей этот показатель может изменяться с учетом ряда факторов: возраста, сезонности, умственной и физической активности.

Особенности

Человеческий организм самостоятельно производит все главные группы липидов. Мембрана клеток не образует только полиненасыщенные жирные кислоты, которые относятся к незаменимым веществам и растворимые жирами витамины.

Основная часть липидов синтезируются эпителиальными клетками тонкой кишки, печени. Для отдельных липидов характерна связь с конкретными органами, тканями, а остальные есть во всех клетках, тканях. Большую часть липидов содержит нервная и жировая ткань.

Печень содержит от 7 до 14% этого вещества. При заболеваниях этого органа количество липидов возрастает до 45%, преимущественно за счет повышения числа триглицеридов. Плазма содержит липиды, соединенные с белками, именно так они поступают в органы, клетки, ткани.

Биологическое назначение

Липидные классы выполняют ряд важных функций.

1. Строительную. Фосфолипиды, соединяясь с белками, обеспечивают образование мембран.
2. Накопительную. При окислении жиров вырабатывается огромное количество энергии, которая впоследствии расходуется на создание АТФ. Организм накапливает запасы энергии преимущественно группами липидов. К примеру, когда животные засыпают на всю зиму, их организм получает все необходимые вещества из накопленных ранее масел, жиров, бактерий.
3. Защитную, теплоизоляционную. Основная часть жиров откладывается в подкожной клетчатке, вокруг почек, кишечника. Благодаря накопленному слою жира организм защищен от холода, а также механических повреждений.
4. Водоотталкивающую, смазывающую. Липидный слой на коже, сохраняет эластичность мембран клеток и защищает их от влажности, бактерий.
5. Регулирующую. Есть связь между содержанием липидов и гормональным уровнем. Практически все гормоны производятся от холестерола. Витамины и другие производные холестерола задействованы в обмене фосфора, кальция. Желчные кислоты отвечают за усвоение и переваривание пищи, а также за всасывание карбоновых кислот.

Обменные процессы

Организм содержит липиды в том количестве, которое определено природой. С учетом структуры, воздействия и условия накопления в организме, все жироподобные вещества делятся на следующие классы.

1. Триглицериды защищают мягкие подкожные ткани, а также органы от повреждений, бактерий. Между их количеством и сохранением энергии есть прямая связь.
2. Фосфолипиды отвечают за протекание метаболических процессов.
3. Холестерол, стероиды – это вещества, нужные для укрепления мембран клеток, а также для нормализации деятельности желез, в частности, регуляции половой системы.

Все разновидности липидов образуют соединения, обеспечивающие поддержание процесса жизнедеятельности организма, его способности к сопротивлению негативным факторам, включая размножение бактерий. Есть связь между липидами и образованием многих крайне важных белковых соединений. Невозможна без этих веществ работа мочеполовой системы. Также может произойти отказ репродуктивной способности человека.

Обмен липидов предполагает связь между всеми вышеуказанными компонентами и их комплексное воздействие на организм. Во время доставки полезных веществ, витаминов и бактерий в клетки мембран они трансформируются в другие элементы. Такое положение способствует ускорению кровоснабжения и за счет этого, быстрому поступлению, распространению и усвоению витаминов, поступающих с продуктами питания.

Если останавливается хотя бы одно из звеньев, то связь нарушается и человек ощущает проблемы с поступлением жизненно важных веществ, полезных бактерий и распространением их по всему организму. Такое нарушение непосредственным образом сказывается и на процессе липидного обмена.

Нарушение обмена

В каждой функционирующей мембране клетки находятся липиды. Состав молекул такого рода имеет одно объединяющее свойство – гидрофобность, то есть они нерастворимы в воде. Химический состав липидов включает многие элементы, но наибольшую часть занимают жиры., которые организм способен вырабатывать самостоятельно. Но невосполнимые жирные кислоты попадают в него, как правило, с пищевыми продуктами.

Обмен липидов осуществляется на клеточном уровне. Это процесс защищает организм, в том числе от бактерий происходит в несколько этапов. Сначала происходит расщепление липидов, затем они всасываются и только после этого наступает промежуточный и заключительный обмен.

Любые сбои в процессе усвоения жиров указывают на нарушение обмена липидных групп. Причиной этому может быть недостаточное количество поступающей в кишечник панкреатической липазы и желчи. А также с:

• ожирением;
• гиповитаминозом;
• атеросклерозом;
• заболеваниями желудка;
• кишечника и другими болезненными состояниями.

При повреждении в кишечнике ткани эпителия ворсинок жирные кислоты усваиваются в неполной мере. Как следствие в каловых массах накапливается большое количество жира, который не прошел этап расщепления. Кал становится специфического серовато-белого цвета за счет скопления жиров и бактерий.

Подкорректировать липидный обмен можно при помощи диетического режима и медикаментозного лечения, назначаемого для снижения показателя ЛПНП. Необходимо систематически проверять содержание в составе крови триглицеридов. Также не стоит забывать, что человеческий организм не нуждается в большом накоплении жиров.

Чтобы не допускать сбоев в обмене липидов, надо ограничить употребление масла, мясных продуктов, субпродуктов и обогащать рацион рыбой и морепродуктами небольшой жирности. В качестве профилактики поможет изменение образа жизни – увеличение физической активности, спортивные тренировки, отказ от вредных привычек.

Липиды – класс органических соединений. Они играют важную роль в жизнедеятельности человека. Существует 2 вида веществ: сложные и простые липиды. Простые содержат молекулы спирта и желчной кислоты, а сложные – дополнительные молекулярные соединения.

Липиды присутствуют во многих продуктах, входят в состав множества лекарственных препаратов, используются в пищевой промышленности. Липидные клетки есть во всех органах и тканях человека и являются источником энергии.

Отличие липидов от жиров

Хотя жиры и являются подвидом липидов, однако они обладают несколько другим профилем, отличаются по структуре, плотности и составу. К жирам (триглицеридам) относятся лишь некоторые разновидности липидов, которые состоят из соединений глицеринового спирта и кислот карбона. Жиры, как и липидные клетки, – неотъемлемые элементы для полноценной работы организма.

Доля липидов в клетке

Что такое липиды: понятие и функции

Каждый вид липидов играет особую роль в формировании, работе и построении человеческого организма. Нехватка какого-либо вещества проявляется дисфункциями органов, слабостью мембран эритроцитов, указывает на определенные проблемы со здоровьем. Липидные клетки участвуют в процессах:

• преобразование поступающих в организм веществ в энергию;
• деление и каталитический процесс регенерации клеток;
• выработка гормональных веществ и кровяных элементов;
• отправка нервных импульсов в головной мозг;
• защита органов;
• дыхание.

Этим их участие в физиологических процессах не ограничивается, но это основные функции, которые выполняют соединения липидов.

Если рассматривать роль липидов для организма, то они участвуют практически во всех процессах. Без липидных веществ невозможна работа клеток в организме.

Без липидов человек не смог бы существовать полноценно. Выделяют 7 основных функций.

1. Энергетическая. При распаде липидных клеток высвобождается энергия, которая позволяет организму осуществлять важные процессы (дыхание, рост, подвижность и прочие).
2. Резервная. При излишке энергии, поступающей с липидами в организм, вещества откладываются, создавая энергетический резерв, который человек видит на своем теле в качестве лишних килограммов и сантиметров на талии. При недостающем объеме липидов либо за ненадобностью липидная ткань расщепляется, высвобождая необходимое количество энергии.
3. Структурная и барьерная. Липиды выступают в роли своеобразной мембраны в пространственном и структурном строении клеток. Они формируют двойную стенку, оберегая клетку от разрушения и обеспечивая сохранность ее формы. Как следствие – клетка нормально функционирует, выполняя свои функции.
4. Транспортная. Транспортировка веществ по организму – второстепенная задача липидов. Эту функцию осуществляют липопротеины, в состав которых входят плазматические белковые клетки. Именно белок помогает транспортировать вещества между органами и системами организма.
5. Ферментативная. Без липидов организм не смог бы вырабатывать ферменты, которые участвуют в расщеплении органических соединений. Ценность липидных клеток заключается в помощи в усвоении полезных жиров. Хотя липиды и не являются ферментативным веществом, они играют существенную роль в пищеварении.
6. Сигнальная. Участвуют сложные липидные соединения. Гликолипиды позволяют передавать импульсы между клетками нервной системы.
7. Регуляторная. Как и в случае с ферментами, функция регуляции считается второстепенной. Липиды в крови оказывают небольшое влияние на протекание соматических процессов. Однако они присутствуют в составе гормонов, вырабатываемых надпочечниками и мочеполовой системой. Стероидные гормональные вещества регулируют работу половой системы, отвечают за рост и развитие организма, поддерживают иммунитет. Поэтому при дефиците липидов регуляторная функция нарушится, что повлияет на множество процессов в организме.

Мембрана клетки

Образование бислоя липидными мономерами

Молекулы-мономеры – смесь химических веществ, способных образовать сложные соединения при скреплении друг с другом. Мембранные стенки клетки имеют двойной липидный слой. Молекула, формирующая мембрану, состоит из 2 частей: гидрофобная (хвост, который не контактирует с водной средой) и гидрофильная (головка, соприкасающаяся с водой).

Гидрофобность – физическое свойство молекулы, стремящейся не контактировать с водой.

Бислой образуется вследствие разворота гидрофильной стороны как внутрь, так и наружу клетки. Гидрофобы, которые избегают воды, практически соприкасаются, находясь между 2-я слоями. Внутри образующегося бислоя способны находиться прочие смешанные вещества, например: углеводы, другие сложные соединения. Именно они обеспечивают регуляцию попадания органических веществ сквозь толщу клеточной стенки.

Образование бислоя и способы соединения молекул

Липидная биохимия

Так как биологическая роль липидов важна, то они тесно связаны со многими жизненными процессами. Они содержатся практически во всех продуктах питания, насыщая организм энергией. При дефиците триглицеридов организм расщепляет белки и углеводы для обеспечения работы органов.

Липиды в крови тесно связаны с метаболизмом веществ.

1. АТФ. Кислота считается энергетической единицей для живой материи. Аденозинтрифосфорная кислота обеспечивает транспортировку питательных веществ, обеззараживание токсических элементов, деление клеток.
2. Нуклеиновая кислота. Структурная часть ДНК. При расщеплении липидов часть энергии уходит на клеточное деление, в процессе которого образуются новые цепочки ДНК.
3. Аминокислоты. Структурная часть белковых веществ. Соединяясь с липидами, превращаются в липопротеины, осуществляющие транспортировку полезных веществ в организме.
4. Стероиды. Гормоны с высоким уровнем содержания липидов. Если они плохо усваиваются, то у человека повышается риск патологий эндокринной системы.

Нуклеиновые кислоты

Метаболизм липидов

Жиры по большей части поступают в организм с пищей. Во рту происходит ее измельчение, еда перемешивается со слюной, что обуславливает частичную растворимость под воздействием липазы – одной из составляющих слюны.

Под воздействием липазы осуществляется гидролиз сложноэфирных ацилглицеринов.

Эмульгирование жира (смешивание с водой) делает гидрофобный субстрат восприимчивым к воздействию липазы. Поступившая пища при глотании попадает в желудок, где происходит разложение липидов на простые вещества в соляной кислоте.

Так как липиды не водорастворимые, при попадании в кишечник распадаются не сразу. Там фосфолипаза расщепляет фосфолипиды, а холестеролэстераза – холестерол благодаря выделяемому соку поджелудочной железы. После этого нерастворимые липидные ферменты всасываются в стенки тонкой кишки.

Задача каждого из ферментов – разрушение прочной молекулярной связи либо соединений атомов в молекулах.

Транспорт липидов

Значение триглицеридов в здоровье эпидермиса и волос

В кожных покровах расположены сальные железы, выделяющие секрецию, насыщенную жирами. Дефицит липидов влиять на протекание основных процессов в регенерации клеток дермы и волос. Жиры важны для здоровья кожных покровов и прилегающих к ним придатков:

• в волосах содержится большая часть сложных липидов, без которых они болеют, теряют здоровый и ухоженный внешний вид, блеск;
• дефицит жиров приводит к нехватке энергии для регенерации клеток кожи;
• дерма становится сухой, теряет эластичность, если организм регулярно испытывает нехватку триглицеридов;
• плохая секреция сальных желез не обеспечит хорошую защиту роговой прослойки дермы от агрессивных факторов внешней среды;
• достаточное содержание жиров делает ногтевые пластины более твердыми.

Чтобы восполнить дефицит необходимо соблюдать здоровую диету и использовать специальную косметику, содержащую липиды.

Классификация

Классификация и особенности видов липидов

В основе классификации – химическое структурное строение липидов: простые и сложные. Но есть и другие вещества, которые разделяются по особым критериям.

1. Экзогенные и эндогенные. Первые попадают в организм извне (косметика, лекарства и прочее), после чего усваиваются жирами. Далее некоторые из компонентов их синтеза превращаются в другие соединения – эндогенные липиды.
2. Жирные кислоты. Структурный липидный элемент. Свойства жирнокислотных веществ меняются в зависимости от их содержания. В пример можно поставить энергетический источник – триглицериды, липиды (делятся на нейтральные ацилглицериды и воск) – результат соединения спирта глицерина с некоторыми из кислот или другие нейтральные триацилглицериновые и алкильные липиды, триацилглицеролы. Организм получает комплекс жирных кислот вместе с продуктами питания, после чего они преобразуются и используются для выполнения биологических функций. Лучшими источниками кислот выступают животные жиры и полученные из растений, тропические растительные и промышленные жиры.
3. Насыщенные и ненасыщенные. Первые практически не имеют полезных качеств, так как плохо усваиваются. Вторые разделяются на 2 вида: мононенасыщенные (способствуют снижению холестеринового уровня в сыворотке крови) и полиненасыщенные (не вырабатываемые организмом, поступающие только с едой).
4. Фосфолипиды. Совместно с холестерином являются сырьем для создания стенок клеток. Глицерофосфолипиды помогают транспортировать полезные вещества по организму.
5. Глицерин и триглицериды. Глицеролипиды отвечают за поставку энергии. Триглицериды выделяют энергию, обеспечивая мышцам активность.
6. Бета-липиды. Второе название бета-липопротеиды. Избыток вещества повреждает сосуды, вызывая развитие атеросклероза. Тому причина холестерол, который бета-липиды транспортируют по организму. Иногда бывает, что он застревает в просветах сосудов.

Строение и молекулярная формула фосфолипидов

Липиды в рационе

Как углеводы (олигосахариды, полисахариды и моносахариды) и белки, большинство липидных жиров поступают в организм с пищей, однако некоторая их доля синтезируется печенью. Они обладают самой высокой калорийностью среди прочих элементов, поэтому чрезмерное их употребление становится причиной набора веса, так как организм автоматически начнет запасать излишки поступающего жира. Дефицит послужит толчком для развития множества патологий, в том числе нарушений двигательного аппарата, угнетение умственных способностей и прочее.

Организм ежедневно тратит определенное количество липидов при движении и в состоянии покоя, сжигая их и преобразуя в энергию. Ведь чем больше человек двигается, тем лучше у него естественный обмен веществ, быстрее катализ жиров, он худеет или сохраняет вес неизменным. При длительном дефиците липидов, которые должны поступать с пищей, внутренние системы и органы расходуют ранее «припрятанные» запасы подкожных жиров. Сложнее расходуются отложения у женщин, чем у мужчин.

Основной элементарный объем липидов содержится в мясе, молоке, орехах, сырах, масле. Эти продукты рекомендовано включать в ежедневное меню, чтобы повысить липидный уровень.

Орехи богаты липидами

Для определения общего уровня органических веществ можно пройти специальный анализ, по результату которого врач сделает заключение, сравнит показатели с таблицей установленных норм, назначит лечение и решит необходимость дополнительной диагностики. Снижать или повышать липидный уровень нужно под контролем специалиста по назначенной схеме терапии.

Самостоятельный прием препаратов запрещен, так как можно спровоцировать мембранодеструктивные изменения, дисфункции липидного метаболизма. Если беременная принимает неправильное лечение, то у плода либо новорожденного возможно нарушение процесса миелинизации (покрытие нервных волокон миелином).

Исследование лучше проводить в частных клиниках, например: в сети лабораторий Инвитро. Филиалы этой медицинской организации есть практически в каждом городе. В этих медучреждениях есть современное функциональное оборудование, благодаря которому можно быстро получить ответы анализа с расшифровкой и характеристикой формулы крови.

Наглядно увидеть, как происходит липидный обмен и основную информацию о веществе, можно в познавательном видеоролике:

Какие блюда при повышенных показателях холестерина можно употреблять в пищу, рецепты и советы? Понятие ферментов плазмы крови и их роль в жизнедеятельности человека

Липиды составляют большую и достаточно разнородную по химическому составу группу входящих в состав живых клеток органических веществ, растворимых в малополярных органических растворителях (эфире, бензоле, хлороформе и др.) и нерастворимых в воде. В общем виде они рассматриваются как производные жирных кислот.

Особенность строения липидов - присутствие в их молекулах одновременно полярных (гидрофильных) и неполярных (гидрофобных) структурных фрагментов, что придает липидам сродство как к воде, так и к неводной фазе. Липиды относятся к бифильным веществам, что позволяет им осуществлять свои функции на границе раздела фаз.

10.1. Классификация

Липиды делят на простые (двухкомпонентные), если продуктами их гидролиза являются спирты и карбоновые кислоты, и сложные (многокомпонентные), когда в результате их гидролиза кроме этого образуются и другие вещества, например фосфорная кислота и углеводы. К простым липидам относятся воски, жиры и масла, а также церамиды, к сложным - фосфолипиды, сфинголипиды и гликолипиды (схема 10.1).

Схема 10.1. Общая классификация липидов

10.2. Структурные компоненты липидов

Все группы липидов имеют два обязательных структурных компонента - высшие карбоновые кислоты и спирты.

Высшие жирные кислоты (ВЖК). Многие высшие карбоновые кислоты были впервые выделены из жиров, поэтому они получили название жирных. Биологически важные жирные кислоты могут быть насыщенными (табл. 10.1) и ненасыщенными (табл. 10.2). Их общие структурные признаки:

Являются монокарбоновыми;

Включают четное число атомов углерода в цепи;

Имеют цис-конфигурацию двойных связей (если они присутствуют).

Таблица 10.1. Основные насыщенные жирные кислоты липидов

В природных кислотах число атомов углерода колеблется от 4 до 22, но чаще встречаются кислоты с 16 или 18 атомами углеро- да. Ненасыщенные кислоты содержат одну или несколько двойных связей, имеющих цис-конфигурацию. Ближайшая к карбоксильной группе двойная связь обычно расположена между атомами С-9 и С-10. Если двойных связей несколько, то они отделены друг от друга метиленовой группой СН 2 .

Правилами ИЮПАК для ВЖК допускается использование их тривиальных названий (см. табл. 10.1 и 10.2).

В настоящее время также применяется собственная номенклатура ненасыщенных ВЖК. В ней концевой атом углерода, независимо от длины цепи, обозначается последней буквой греческого алфавита ω (омега). Отсчет положения двойных связей производится не как обычно от карбоксильной группы, а от метильной группы. Так, линоленовая кислота обозначается как 18:3 ω-3 (омега-3).

Сама линолевая кислота и ненасыщенные кислоты с иным числом атомов углерода, но с расположением двойных связей также у третьего атома углерода, считая от метильной группы, составляют семейство омега-3 ВЖК. Другие типы кислот образуют аналогичные семейства линолевой (омега-6) и олеиновой (омега-9) кислот. Для нормальной жизнедеятельности человека большое значение имеет правильный баланс липидов трех типов кислот: омега-3 (льняное масло, рыбий жир), омега-6 (подсолнечное, кукурузное масла) и омега-9 (оливковое масло) в рационе питания.

Из насыщенных кислот в липидах человеческого организма наиболее важны пальмитиновая С 16 и стеариновая С 18 (см. табл. 10.1), а из ненасыщенных - олеиновая С18:1 , линолевая С18:2 , линоленовая и арахидоновая С 20:4 (см. табл. 10.2).

Следует подчеркнуть роль полиненасыщенных линолевой и линоленовой кислот как соединений, незаменимых для человека («витамин F»). В организме они не синтезируются и должны поступать с пищей в количестве около 5 г в день. В природе эти кислоты содержатся в основном в растительных маслах. Они способствуют

Таблица 10.2. Основные ненасыщенные жирные кислоты липидов

* Включена для сравнения. ** Для цис-изомеров.

нормализации липидного профиля плазмы крови. Линетол, представляющий собой смесь этиловых эфиров высших жирных ненасыщенных кислот, используется в качестве гиполипидемического лекарственного средства растительного происхождения. Спирты. В состав липидов могут входить:

Высшие одноатомные спирты;

Многоатомные спирты;

Аминоспирты.

В природных липидах наиболее часто встречаются насыщенные и реже ненасыщенные длинноцепочечные спирты (С 16 и более) главным образом с четным числом атомов углерода. В качестве примера высших спиртов приведены цетиловый СH 3 (СН 2 ) 15 ОН и мелиссиловый СН 3 (СН 2) 29 ОН спирты, входящие в состав восков.

Многоатомные спирты в большинстве природных липидов представлены трехатомным спиртом глицерином. Встречаются другие многоатомные спирты, например двухатомные спирты этиленгликоль и пропандиол-1,2, а также миоинозит (см. 7.2.2).

Наиболее важными аминоспиртами, входящими в состав природных липидов, являются 2-аминоэтанол (коламин), холин, относя- щийся также к α-аминокислотам серин и сфингозин.

Сфингозин - ненасыщенный длинноцепочечный двухатомный аминоспирт. Двойная связь в сфингозине имеет транс -конфигура- цию, а асимметрические атомы С-2 и С-3 - D-конфигурацию.

Спирты в липидах ацилированы высшими карбоновыми кислотами по соответствующим гидроксильным группам или аминогруппам. У глицерина и сфингозина один из спиртовых гидроксилов может быть этерифицирован замещенной фосфорной кислотой.

10.3. Простые липиды

10.3.1. Воски

Воски - сложные эфиры высших жирных кислот и высших одноатомных спиртов.

Воски образуют защитную смазку на коже человека и животных и предохраняют растения от высыхания. Они применяются в фармацевтической и парфюмерной промышленности при изготовлении кремов и мазей. Примером служит цетиловый эфир пальмитиновой кислоты (цетин) - главный компонент спермацета. Спермацет выделяется из жира, содержащегося в полостях черепной коробки кашалотов. Другим примером является мелиссиловый эфир пальмитиновой кислоты - компонент пчелиного воска.

10.3.2. Жиры и масла

Жиры и масла - самая распространенная группа липидов. Большинство из них принадлежит к триацилглицеринам - полным эфирам глицерина и ВЖК, хотя также встречаются и принимают участие в обмене веществ моно- и диацилглицерины.

Жиры и масла (триацилглицерины) - сложные эфиры глицерина и высших жирных кислот.

В организме человека триацилглицерины играют роль структурного компонента клеток или запасного вещества («жировое депо»). Их энергетическая ценность примерно вдвое больше, чем белков

или углеводов. Однако повышенный уровень триацилглицеринов в крови является одним из дополнительных факторов риска развития ишемической болезни сердца.

Твердые триацилглицерины называют жирами, жидкие - маслами. Простые триацилглицерины содержат остатки одинаковых кислот, смешанные - различных.

В составе триацилглицеринов животного происхождения обычно преобладают остатки насыщенных кислот. Такие триацилглицерины, как правило, твердые вещества. Напротив, растительные масла содержат в основном остатки ненасыщенных кислот и имеют жидкую консистенцию.

Ниже приведены примеры нейтральных триацилглицеринов и указаны их систематические и (в скобках) обычно употребляемые тривиальные названия, основанные на названиях входящих в их состав жирных кислот.

10.3.3. Церамиды

Церамиды - это N-ацилированные производные спирта сфингозина.

Церамиды в незначительных количествах присутствуют в тканях растений и животных. Гораздо чаще они входят в состав сложных липидов - сфингомиелинов, цереброзидов, ганглиозидов и др.

(см. 10.4).

10.4. Сложные липиды

Некоторые сложные липиды трудно классифицировать однозначно, так как они содержат группировки, позволяющие отнести их одновременно к различным группам. Согласно общей классификации липидов (см. схему 10.1) сложные липиды обычно делят на три большие группы: фосфолипиды, сфинголипиды и гликолипиды.

10.4.1. Фосфолипиды

В группу фосфолипидов входят вещества, отщепляющие при гидролизе фосфорную кислоту, например глицерофосфолипиды и некоторые сфинголипиды (схема 10.2). В целом фосфолипидам свойственно достаточно высокое содержание ненасыщенных кислот.

Схема 10.2. Классификация фосфолипидов

Глицерофосфолипиды. Эти соединения являются главными липидными компонентами клеточных мембран.

По химическому строению глицерофосфолипиды представляют собой производные l -глицеро-З-фосфата.

l-Глицеро-З-фосфат содержит асимметрический атом углерода и, следовательно, может существовать в виде двух стереоизомеров.

Природные глицерофосфолипиды имеют одинаковую конфигурацию, являясь производными l-глицеро-З-фосфата, образующегося в процессе метаболизма из фосфата дигидроксиацетона.

Фосфатиды. Среди глицерофосфолипидов наиболее распространены фосфатиды - сложноэфирные производные l-фосфатидовых кислот.

Фосфатидовые кислоты - это производные l -глицеро-З-фосфата, этерифицированные жирными кислотами по спиртовым гидроксильным группам.

Как правило, в природных фосфатидах в положении 1 глицериновой цепи находится остаток насыщенной, в положении 2 - ненасыщенной кислоты, а один из гидроксилов фосфорной кислоты этерифицирован многоатомным спиртом или аминоспиртом (X - остаток этого спирта). В организме (рН ~7,4) оставшийся свободным гидроксил фосфорной кислоты и другие ионогенные группировки в фосфатидах ионизированы.

Примерами фосфатидов могут служить соединения, в составе которых фосфатидовые кислоты этерифицированы по фосфатному гидроксилу соответствующими спиртами:

Фосфатидилсерины, этерифицирующий агент - серин;

Фосфатидилэтаноламины, этерифицирующий агент - 2-ами- ноэтанол (в биохимической литературе часто, но не вполне правильно называемый этаноламином);

Фосфатидилхолины, этерифицирующий агент - холин.

Эти этерифицирующие агенты взаимосвязаны между собой, поскольку фрагменты этаноламина и холина могут образовываться в ходе метаболизма из фрагмента серина путем декарбоксилирования и последующего метилирования при помощи S-аденозилметионина (SAM) (см. 9.2.1).

Ряд фосфатидов вместо аминосодержащего этерифицирующего агента содержит остатки многоатомных спиртов - глицерина, миоинозита и др. Приведенные ниже в качестве примера фосфатидилглицерины и фосфатидилинозиты относятся к кислым глицерофосфолипидам, поскольку в их структурах отсутствуют фрагменты аминоспиртов, придающие фосфатидилэтаноламинам и родственным соединениям нейтральный характер.

Плазмалогены. Менее распространены по сравнению со сложноэфирными глицерофосфолипидами липиды с простой эфирной связью, в частности плазмалогены. Они содержат остаток ненасыщенного

* Для удобства способ написания конфигурационной формулы остатка миоинозита в фосфатидилинозитах изменен по сравнению с приведенным выше (см. 7.2.2).

спирта, связанный простой эфирной связью с атомом С-1 глицеро- 3-фосфата, как, например, плазмалогены с фрагментом этаноламина - L-фосфатидальэтаноламины. Плазмалогены составляют до 10% всех липидов ЦНС.

10.4.2. Сфинголипиды

Сфинголипиды представляют собой структурные аналоги глицерофосфолипидов, в которых вместо глицерина используется сфинго- зин. Другим примером сфинголипидов служат рассмотренные выше церамиды (см. 10.3.3).

Важную группу сфинголипидов составляют сфингомиелины, впервые обнаруженные в нервной ткани. В сфингомиелинах гидроксильная группа у С-1 церамида этерифицирована, как правило, фосфатом холина (реже фосфатом коламина), поэтому их можно отнести и к фосфолипидам.

10.4.3. Гликолипиды

Как можно судить по названию, соединения этой группы включают углеводные остатки (чаще D-галактозы, реже D-глюкозы) и не содержат остатка фосфорной кислоты. Типичные представители гликолипидов - цереброзиды и ганглиозиды - представляют собой сфингозинсодержащие липиды (поэтому их можно считать и сфинголипидами).

В цереброзидах остаток церамида связан с D-галактозой или D-глю- козой β-гликозидной связью. Цереброзиды (галактоцереброзиды, глюкоцереброзиды) входят в состав оболочек нервных клеток.

Ганглиозиды - богатые углеводами сложные липиды - впервые были выделены из серого вещества головного мозга. В структурном отношении ганглиозиды сходны с цереброзидами, отличаясь тем, что вместо моносахарида они содержат сложный олигосахарид, включающий по крайней мере один остаток V -ацетилнейраминовой кислоты (см. Приложение 11-2).

10.5. Свойства липидов

и их структурных компонентов

Особенностью сложных липидов является их бифильность, обусловленная неполярными гидрофобными и высокополярными ионизированными гидрофильными группировками. В фосфатидилхолинах, например, углеводородные радикалы жирных кислот образуют два неполярных «хвоста», а карбоксильная, фосфатная и холиновая группы - полярную часть.

На границе раздела фаз такие соединения действуют, как превосходные эмульгаторы. В составе клеточных мембран липид- ные компоненты обеспечивают высокое электрическое сопротивление мембраны, ее непроницаемость для ионов и полярных молекул и проницаемость для неполярных веществ. В частности, большинство анестезирующих препаратов хорошо растворяются в липидах, что позволяет им проникать через мембраны нервных клеток.

Жирные кислоты - слабые электролиты ( p K a ~4,8). Они в малой степени диссоциированы в водных растворах. При pH < p K a преобладает неионизированная форма, при pH > p K a , т. е. в физиологических условиях, преобладает ионизированная форма RCOO - . Растворимые соли высших жирных кислот называются мылами. Натриевые соли высших жирных кислот твердые, калиевые - жидкие. Как соли слабых кислот и сильных оснований мыла частично гидролизуются в воде, их растворы имеют щелочную реакцию.

Природные ненасыщенные жирные кислоты, имеющие цис -конфигурацию двойной связи, обладают большим запасом внутренней энергии и, следовательно, по сравнению с транс -изомерами термодинамически менее стабильны. Их цис-транс -изомеризация легко проходит при нагревании, особенно в присутствии инициаторов радикальных реакций. В лабораторных условиях это превращение можно осуществить действием оксидов азота, образующихся при разложении азотной кислоты при нагревании.

Высшие жирные кислоты проявляют общие химические свойства карбоновых кислот. В частности, они легко образуют соответствующие функциональные производные. Жирные кислоты с двойными связями проявляют свойства ненасыщенных соединений - присоединяют по двойной связи водород, галогеноводороды и другие реагенты.

10.5.1. Гидролиз

С помощью реакции гидролиза устанавливают строение липидов, а также получают ценные продукты (мыла). Гидролиз - первая стадия утилизации и метаболизма пищевых жиров в организме.

Гидролиз триацилглицеринов осуществляют либо воздействием перегретого пара (в промышленности), либо нагреванием с водой в присутствии минеральных кислот или щелочей (омыление). В организме гидролиз липидов проходит под действием ферментов липаз. Некоторые примеры реакций гидролиза приведены ниже.

В плазмалогенах, как и в обычных виниловых эфирах, простая эфирная связь расщепляется в кислой, но не в щелочной среде.

10.5.2. Реакции присоединения

Липиды, содержащие в структуре остатки ненасыщенных кислот, присоединяют по двойным связям водород, галогены, галогеноводороды, воду в кислой среде. Иодное число - это мера ненасыщенности триацилглицеринов. Оно соответствует числу граммов иода, которое может присоединиться к 100 г вещества. Состав природных жиров и масел и их иодные числа варьируют в достаточно широких пределах. В качестве примера приводим взаимодействие 1-олеоил- дистеароилглицерина с иодом (иодное число этого триацилглицерина равно 30).

Каталитическое гидрирование (гидрогенизация) ненасыщенных растительных масел - важный промышленный процесс. В этом случае водород насыщает двойные связи и жидкие масла превращаются в твердые жиры.

10.5.3. Реакции окисления

Окислительные процессы с участием липидов и их структурных компонентов достаточно разнообразны. В частности, окисление кис- лородом воздуха ненасыщенных триацилглицеринов при хранении (автоокисление, см. 3.2.1), сопровождаемое гидролизом, является частью процесса, известного как прогоркание масла.

Первичными продуктами взаимодействия липидов с молекулярным кислородом являются гидропероксиды, образующиеся в резуль- тате цепного свободнорадикального процесса (см. 3.2.1).

Пероксидное окисление липидов - один из наиболее важных окислительных процессов в организме. Он является основной причиной повреждения клеточных мембран (например, при лучевой болезни).

Структурные фрагменты ненасыщенных высших жирных кислот в фосфолипидах служат мишенью для атаки активными формами кис- лорода (АФК, см. Приложение 03-1).

При атаке, в частности, гидроксильным радикалом HO", наиболее активным из АФК, молекулы липида LH происходит гомолитический разрыв связи С-Н в аллильном положении, как показано на примере модели пероксидного окисления липидов (схема 10.3). Образующийся радикал аллильного типа L" мгновенно реагирует с находящимся в среде окисления молекулярным кислородом с образованием липидпероксильного радикала LOO". С этого момента начинается цепной каскад реакций пероксидации липидов, поскольку происходит постоянное образование аллильных липидных радикалов L", возобнов- ляющих этот процесс.

Липидные пероксиды LOOH - неустойчивые соединения и могут спонтанно или при участии ионов металлов переменной валентности (см. 3.2.1) разлагаться с образованием липидоксильных радикалов LO", способных инициировать дальнейшее окисление липидного субстрата. Такой лавинообразный процесс пероксидного окисления липидов представляет собой опасность разрушения мембранных структур клеток.

Промежуточно образующийся радикал аллильного типа имеет мезомерное строение и может далее подвергаться превращениям по двум направлениям (см. схему 10.3, пути а и б), приводящим к промежуточным гидропероксидам. Гидропероксиды нестабильны и уже при обычной температуре распадаются с образованием альдегидов, которые далее окисляются в кислоты - конечные продукты реакции. В результате получаются в общем случае две монокарбоновые и две дикарбоновые кислоты с более короткими углеродными цепями.

Ненасыщенные кислоты и липиды с остатками ненасыщенных кислот в мягких условиях окисляются водным раствором перманга- ната калия, образуя гликоли, а в более жестких (с разрывом углеродуглеродных связей) - соответствующие кислоты.