Липиды – классификация, строение и свойства

Общая характеристика липидов. Классификация, строение и биологические функции

Липиды-это жироподобные вещества, нерастворимые в воде, но растворимые в жироподобных веществах.

Липиды делятся на простые и сложные.

Простые: 1.Триглицериды – это сложные эфиры 3-атомного спирта глицерина и высших жирных кислот. 2. Воски – сложные эфиры 1- или 2-атомных спиртов и высших жирных кислот. 3.Стириды-являются сложными эфирами, циклических спиртов и высших жирных кислот.

Сложные: сложные эфиры жирных кислот со спиртами, в которые включены и иные группы. 1. Фосфолипиды. В этих жирах кроме жирных кислот и спирта включены и следы фосфорной кислоты, азотистые компоненты, а также сфинголипиды и глицерофосфолипиды. 2. Гликолипиды 3. Стероиды 4. Иные сложные жиры: аминолипиды, сульфолипиды, а также липопротеины.

Структурная. Фосфолипиды вместе с белками образуют биологические мембраны. В состав мембран входят также стеролы.

Энергетическая. При окислении 1 г жиров высвобождается 38,9 кДж энергии, которая идет на образование АТФ. В форме липидов хранится значительная часть энергетических запасов организма, которые расходуются при недостатке питательных веществ.

Защитная и теплоизоляционная. Накапливаясь в подкожной жировой клетчатке и вокруг некоторых органов (почки, кишечник), жировой слой защищает организм от механических повреждений. Благодаря низкой теплопроводности слой подкожного жира помогает сохранить тепло, что позволяет, многим животным обитать в условиях холодного климата.

Смазывающая и водоотталкивающая. Воска покрывают кожу, шерсть, перья, делают их более эластичными и предохраняют от влаги. Восковым налетом покрыты листья и плоды растений; воск используется пчелами в строительстве сот.

Регуляторная. Многие гормоны являются производными холестерола, например половые (тестостерон у мужчин и прогестерон у женщин) и кортикостероиды (альдостерон).

Метаболическая. Производные холестерола, витамин D играют ключевую роль в обмене кальция и фосфора. Желчные кислоты участвуют в процессах пищеварения (эмульгирование жиров) и всасывания высших карбоновых кислот.

Липиды не растворимы в воде (гидрофобны*), хорошо растворимы в органических растворителях (бензине, диэтиловом эфире, хлороформе и др.).

По химическому строению липиды являются производными жирных кислот, спиртов, альдегидов, построенных с помощью сложноэфирной, простой эфирной, фосфоэфирной, гликозидной связей.

Липиды. Строение и классификация липидов

Липиды — весьма разнородные по своему химическому строению вещества, характеризующиеся различной растворимостью в органических растворителях и, как правило, нерастворимые в воде. Они играют важную роль в процессах жизнедеятельности. Липиды являются основными структурными компонентами биологических мембран, влияют на их проницаемость, участвуют в передаче нервного импульса. Другие функции липидов: образование энергетического резерва, создание защитных водоотталкивающих и термоизоляционных покровов у животных и растений, защита органов и тканей от механических воздействий.

Липидами называют природные биологически активные соединения, которые по своей химической структуре являются эфирами высших жирных кислот и спиртов.

В свою очередь высшими называют органические кислоты, молекулы которых содержат не менее 16 атомов углерода. Ниже приведены формулы типичных жирных кислот, из которых построены молекулы липидов (рис.

Нетрудно заметить, что эти жирные кислоты имеют неразветвленную цепочку с четным числом атомов углерода. Это обусловлено особенностями их синтеза в организме, который происходит из остатков уксусной кислоты (С₂Н₄О₂), имеющей два атома углерода.

Среди спиртов в образовании липидов обычно участвуют трехатомный спирт глицерин, полициклический спирт холестерин и некоторые другие.

Если молекулы липидов содержат только остатки высших жир­ных кислот и спиртов, их относят к простым липидам. Простыми липидами являются жиры, воски и стериды.

Сложные липиды, кроме этих компонентов, содержат в своих молекулах и другие группы (остаток фосфорной кислоты, углевода и др.). В этом случае отдельные группы сложных липидов называют со­ответственно фосфолипидами, гликолипидамии т. д.

Рис. 18 а. Схематические формулы высших жирных карбоновых кислот

Общее свойство липидов, обусловленное их структурой, – это хорошая растворимость в органических растворителях и нераствори­мость в воде. В молекуле липида обязательно присутствуют одна или несколько неполярных гидрофобныхгрупп. Неполярная природа ли­пидов служит причиной их низкой электро- и теплопроводности. По­этому они часто выступают в качестве оболочек, защищающих орга­низм от электрических или термических воздействий,

Многие липиды содержат не только гидрофобные, но и гидро­фильныегруппы. Одновременное присутствие в молекулах липидов таких групп определяет их участие в образовании структуры биологи­ческих мембран и, следовательно, в переносе веществ и ионов через эти мембраны.

Липиды присутствуют в клетках всех организмов – от бактерий до человека, где выполняют, как мы увидим, важные и достаточно раз­нообразные функции. Липиды обнаружены даже у некоторых вирусов: здесь они вместе с белками формируют оболочку вирусной частицы (вириона).

Простые липиды

Простые липиды представлены жирами, воскамии стеридами. Рассмотрим особенности строения этих групп простых липидов и их функции в организме.

Жиры

Жиры – это производные трехатомного спирта глицерина и высших жирных кислот, поэтому их также называют триглицеридами.

Жиры составляют основную массу природных липидов. Наибо­лее часто в жирах присутствуют остатки пальмитиновой, стеарино­вой, олеиновой кислот, а, например, в коровьем масле – и масляной кислоты. Всего же в составе природных жиров обнаружено более 500 различных жирных кислот. Общая структурная формула жира приве­дена ниже.

R₁, R₂, R₃ – остатки высших жирных кислот

Если в составе жира преобладают предельные, или насыщен­ные, жирные кислоты (пальмитиновая, стеариновая и др.), то жир имеет твердую консистенцию. Напротив, в жидких жирах преобладают непредельные (ненасыщенные) кислоты (олеиновая, линолевая и др.). Жидкие жиры называют маслами.

Показателем (константой) ненасыщенности жира служит йодное число – количество йода в миллиграммах, способного присоеди­ниться к 100 г жира по месту разрыва двойных связей в молекулах непредельных кислот. Чем больше в молекуле жира двойных связей (чем выше его ненасыщенность), тем выше его йодное число.

Другой важный показатель – число омыления жира. При гид­ролизе жира образуются глицерин и жирные кислоты. Жирные кисло­ты со щелочами образуют соли, называемые мылами, а процесс их образования получил название омыления жиров.

Число омыления – это количество КОН (мг), идущего на нейт­рализацию кислот, образующихся при гидролизе 1 г жира. В табл. 20 приведены константы некоторых растительных и животных жиров.

Таблица20

Опора деревянной одностоечной и способы укрепление угловых опор: Опоры ВЛ — конструкции, предназначен­ные для поддерживания проводов на необходимой высоте над землей, водой.

Общие условия выбора системы дренажа: Система дренажа выбирается в зависимости от характера защищаемого.

Организация стока поверхностных вод: Наибольшее количество влаги на земном шаре испаряется с поверхности морей и океанов (88‰).

Липиды

Содержание

1. Строение
2. Классификация
3. Значение
4. Что мы узнали?

Бонус

• Тест по теме

Строение

Липиды по химической природе – один из трёх типов жизненно важных органических веществ. Они практически не растворяются в воде, т.е. являются гидрофобными соединениями, но образуют с Н₂О эмульсию. Липиды распадаются в органических растворителях – бензоле, ацетоне спиртах и т.д. По физическим свойствам жиры бесцветны, не имеют вкуса и запаха.

По строению липиды – соединения жирных кислот и спиртов. При присоединении дополнительных групп (фосфора, серы, азота) образуются сложные жиры. Жировая молекула обязательно включает атомы углерода, кислорода и водорода.

Жирные кислоты – алифатические, т.е. не содержащие циклических углеродных связей, карбоновые (группа -СООН) кислоты. Отличаются количеством группы -СН2-.
Выделяют кислоты:

• ненасыщенные– включают одну или несколько двойных связей (-СН=СН-);
• насыщенные– не содержат двойных связей между атомами углерода

Рис. 1. Строение жирных кислот.

В клетках запасаются в виде включений – капель, гранул, в многоклеточном организме – в форме жировой ткани, состоящей из адипоцитов – клеток, способных накапливать жиры.

Классификация

Липиды – сложные соединения, которые встречаются в различных модификациях и выполняют различные функции. Поэтому классификация липидов обширна и не ограничивается одним признаком. Наиболее полная классификация по строению приведена в таблице.

Общая характеристика

Нейтральные жиры. Относятся к сложным эфирам, состоящим из глицерина и жирных кислот. Различают моно-, ди- и триглицериды

Сложные эфиры жирных кислот и спиртов (одноатомных или двухатомных)

Образованы присоединением к липидам остатков фосфорной кислоты. Обширная группа, включающая две подгруппы:

Состоят из углеводов и липидов, образующие гидрофильно-гидрофобные комплексы

Описанные выше липиды относятся к омыляемым жирам – при их гидролизе образуется мыло. Отдельно в группу неомыляемых жиров, т.е. не взаимодействующих с водой, выделяют стероиды.
Они подразделяются на подгруппы в зависимости от строения:

• стерины– стероидные спирты, входящие в состав животных и растительных тканей (холестерин, эргостерин);
• желчные кислоты – производные холевой кислоты, содержащие одну группу -СООН, способствуют растворению холестерина и перевариванию липидов (холевая, дезоксихолевая, литохолевая кислоты);
• стероидные гормоны – способствуют росту и развитию организма (кортизол, тестостерон, кальцитриол).

Рис. 2. Схема классификации липидов.

Отдельно выделяют липопротеины. Это сложные комплексы жиров и белков (аполипопротеинов). Липопротеины относят к сложным белкам, а не к жирам. В их состав входят разнообразные сложные жиры – холестерин, фосфолипиды, нейтральные жиры, жирные кислоты.
Выделяют две группы:

• растворимые – входят в состав плазмы крови, молока, желтка;
• нерастворимые– входят в состав плазмалеммы, оболочки нервных волокон, хлоропласты.

Рис. 3. Липопротеины.

Наиболее изучены липопротеины плазмы крови. Они различаются по плотности. Чем больше жиров, тем меньше плотность.

Липиды по физической структуре классифицируются на твёрдые жиры и масла. По нахождению в организме выделяют резервные (непостоянные, зависят от питания) и структурные (генетически обусловленные) жиры. По происхождению жиры могут быть растительными и животными.

Значение

Липиды должны поступать в организм вместе с пищей и участвовать в метаболизме. В зависимости от типа жиры выполняют в организме разнообразные функции:

• триглицериды сохраняют тепло организма;
• подкожный жир защищает внутренние органы;
• фосфолипиды входят в состав мембран любой клетки;
• жировая ткань является резервом энергии – расщепление 1 г жира даёт 39 кДж энергии;
• гликолипиды и ряд других жиров выполняют рецепторную функцию – связывают клетки, получая и проводя сигналы, полученные из внешней среды;
• фосфолипиды участвуют в свёртываемости крови;
• воски покрывают листья растений, одновременно предохраняя их от высыхания и промокания.

Избыток или недостаток жиров в организме приводит к изменению обмена веществ и нарушению функций организма в целом.

Что мы узнали?

Жиры имеют сложное строение, классифицируются по разным признакам и выполняют разнообразные функции в организме. Липиды состоят из жирных кислот и спиртов. При присоединении дополнительных групп образуются сложные жиры. Белки и жиры могут образовывать сложные комплексы – липопротеины. Жиры входят в состав плазмалеммы, крови, ткани растений и животных, выполняют теплоизолирующую и энергетическую функции.

Липиды — строение, свойства и функции молекул

Биологическая роль и функции

Молекулы липидов можно найти в любой живой клетке, без них невозможна жизнь. Они выполняют большинство функций как в масштабах всего организма, так и в отдельной клетке. Составлены из мономеров, включающих жирные кислоты и глицерин. Биологическая роль жиров в организме достаточно высока, т. к. без них невозможны многие жизненно важные процессы. Примером химической реакции может служить цепное окисление.

Основная функция липидов заключается в обновлении клеточных мембран. Окисляется обычно жировой слой оболочек клеток. Жиры тесно связаны с метаболизмом:

1. Аденозинтрифосфорная кислота. Необходима для транспортировки питательных веществ, деления клеток, обеззараживания токсинов.
2. Аминокислоты. Это структурная часть белков. При соединении с липидами они превращаются в липопротеины, которые осуществляют транспортировку полезных веществ в организме.
3. Нуклеиновая кислота. Входит в структуру ДНК. При расщеплении липидов некоторая часть энергии идет на деление клеток, в результате которого появляются новые цепи ДНК.
4. Стероиды. Гормоны с повышенным уровнем содержания этих соединений. При плохом усвоении они повышают риск развития заболеваний органов эндокринной системы.

В них происходит образование и усвоение веществ, которые требуются для поддержания жизнедеятельности клетки и ее деления. Липиды выполняют несколько функций:

1. Энергетическая. Заключается в распаде липидов в организме с выделением большого объема энергии. Она требуется для поддержания и нормализации дыхания, деления клеток и их роста, а также других процессов. Липиды проникают в клетку с кровотоком и откладываются в виде жировых капель в ее цитоплазме. Клетка получает энергию при расщеплении молекул.
2. Резервная. За накоплением жиров следят адипоциты — клетки, образующие жировую ткань в организме. Наибольший ее запас расположен в подкожно-жировой клетчатке. Она также выполняет теплоизоляцию организма, поддерживая нормальную температуру тела.
3. Структурная. В клетке липиды, выполняя строительную функцию, входят в состав мембран, формируя и сохраняя стенки, и осуществляют обмен веществ.
4. Транспортная. Эта функция относится к второстепенным. Ее осуществляют в основном липопротеины. Они состоят из белков и липидов, переносят с кровью вещества между органами.
5. Ферментативная. Липиды участвуют в формировании ферментов, помогают усваивать некоторые микроэлементы, которые поступают с пищей.
6. Сигнальная. Поддерживает несколько процессов организма. Заключается в переносе значимых сигналов внутрь клетки и из нее. Осуществляют это фосфатидилинозитол, эйкозаноиды, гликолипиды.
7. Регуляторная. Липиды участвуют в регуляции многих процессов, но самостоятельно на их протекание не влияют. Это в основном стероидные гормоны (половые и надпочечников). Они участвуют в обмене веществ, репродуктивной функции, оказывают влияние на иммунитет.

Каждая из этих функций очень важна для поддержания нормальной жизнедеятельности людей и животных.

Строение и свойства

Строение липидов довольно простое. Они состоят из соединений жирных кислот и спиртов. Сложные вещества содержат:

В формулу жировой молекулы входят атомы углерода, кислорода, водорода.

Свойства липидов связаны с их химическим строением, зависят от насыщенности жирных кислот и спирта. Общими для всех видов жиров являются следующие:

• растворимы в бензоле, хлороформе, гексане;
• не растворимы в воде и полярных растворителях.

В организме людей перевариваются только эмульгированные жиры, основными эмульгаторами которых являются желчные кислоты и белки. Жиры присутствуют во всех живых клетках и создают барьер, ограничивающий их проницаемость, а также содержатся в составе гормонов.

Классификация соединений

Классификация липидов достаточно обширна, т. к. они выполняют много разных функций. Это видно из таблицы, где представлено их разделение по строению: