Какой химический состав имеют липиды. Липиды в организме человека. Низкомолекулярные азотистые вещества

Вспомните!

В чём особенность строения атома углерода?

Органические молекулы состоят из углерода. Благодаря небольшой величине атома и четырем валентным электронам он способен образовывать прочные ковалентные связи углеродных скелетов и других атомов. Эта дает возможность углеродным соединениям образовывать большие и сложные молекулы. Это и отличает их от неорганических веществ. Среди органических веществ различают небольшие по молекулярной массе молекулы и макромолекулы. Малые молекулы представляют собой соединения углерода с молекулярной массой от 100 до 100 и содержат до 30 углеродных атомов. Из таких молекул образуются более крупные макромолекулы, их молекулярные массы могут превышать 1000000.

Какую связь называют ковалентной?

Ковалентная связь (от лат. co - «совместно» и vales - «имеющий силу») - химическая связь, образованная перекрытием (обобществлением) пары валентных электронных облаков. Обеспечивающие связь электронные облака (электроны) называются общей электронной парой.

Какие вещества называют органическими?

Класс химических соединений, в состав которых входит углерод как основной элемент, а также кислород, азот, водород и другие. Органические вещества входят в состав живых организмов.

Какие продукты питания содержат большое количество жира?

Насыщенные жиры остаются твердыми при комнатной температуре. Их в большом количестве содержат:

– маргарин;

– жирное мясо, особенно жареное;

– фаст-фуд;

– молочные продукты;

– шоколад;

– кокосовое и пальмовое масла;

– яйцо (желток).

Наиболее богаты ненасыщенными жирами:

– птица (кроме кожи);

– жирные сорта рыбы;

– орехи: кешью, арахис (мононенасыщенные), грецкие, миндаль (полиненасыщенные);

– растительные масла (подсолнечное, льняное, рапсовое, кукурузное (мононенасыщенные), оливковое, арахисовое (полиненасыщенные)), а также продукты, из которых их получают (арахис, оливки, подсолнечные семечки и прочее).

Вопросы для повторения и задания

1. Какие органические вещества входят в состав клетки?

Органические вещества - это сложные углеродсодержащие соединения. Органические вещества живой природы чрезвычайно разнообразны по своим размерам, строению и функциям. Поэтому создать единую классификацию, которая учитывала бы все характерные особенности каждого соединения, практически невозможно. Наиболее распространено деление всех органических соединений на низкомолекулярные (аминокислоты, липиды, органические кислоты и др.) и высокомолекулярные, или биополимеры. Полимеры - это молекулы, состоящие из повторяющихся структурных единиц - мономеров. В свою очередь, все биополимеры подразделяют на две группы: гомополимеры, построенные из мономеров одного типа (например, гликоген, крахмал и целлюлоза состоят из молекул глюкозы), и гетерополимеры, в состав которых входят отличающиеся друг от друга мономеры (например, белки состоят из 20 типов аминокислот, а нуклеиновые кислоты - из 8 типов нуклеотидов: ДНК - из 4 типов, РНК - из 4 типов.

2. Что такое липиды? Опишите их химический состав.

Среди низкомолекулярных органических соединений, входящих в состав живых организмов, важную роль играют липиды, к которым относят жиры, воски и разнообразные жироподобные вещества. Это гидрофобные соединения, нерастворимые в воде. Обычно общее содержание липидов в клетке колеблется в пределах 5-15% от массы сухого вещества. Широко распространены в природе нейтральные жиры, которые представляют собой соединения высокомолекулярных жирных кислот и трёхатомного спирта глицерина (рис. 14). В цитоплазме клеток нейтральные жиры откладываются в виде жировых капель.

3. Какова роль липидов в обеспечении жизнедеятельности организма?

Жиры являются источником энергии. При окислении 1 г жира до углекислого газа и воды выделяется 38,9 кДж энергии (при окислении 1 г глюкозы - всего 17 кДж). Жиры служат источником метаболической воды, из 1 г жира образуется 1,1 г воды. Используя свои жировые запасы, верблюды или впадающие в зимнюю спячку суслики могут обходиться без воды длительное время. Жиры в основном откладываются в клетках жировой ткани. Эта ткань служит энергетическим депо организма, предохраняет его от потери тепла и выполняет защитную функцию. В полости тела между внутренними органами у позвоночных животных формируются упругие жировые прокладки, которые защищают органы от повреждений, а подкожная жировая клетчатка создаёт теплоизоляционный слой.

4. В чём заключается биологическое значение жироподобных веществ?

Не менее важное значение в организме имеют жироподобные вещества. Представители этой группы - фосфолипиды - формируют основу всех биологических мембран. По своей структуре фосфолипиды сходны с жирами, но в их молекуле один или два остатка жирных кислот замещены остатком фосфорной кислоты. Важную роль в жизнедеятельности всех живых организмов, особенно животных, играет жироподобное вещество - холестерин. В корковом слое надпочечников, в половых железах и в плаценте из него образуются стероидные гормоны (кортикостероиды и половые гормоны). В клетках печени из холестерина синтезируются желчные кислоты, необходимые для нормального переваривания жиров. К жироподобным веществам относят также жирорастворимые витамины А, D, E, K, обладающие высокой биологической активностью.

Подумайте! Вспомните!

1. Какие вы знаете биологически активные вещества в организме человека, относящиеся к группе липидов? Каковы их функции?

Стероидные гормоны (steroid hormones) [греч. stereos - твердый и eidos - вид; греч. hormao - привожу в движение, побуждаю] - группа физиологически активных веществ (половые гормоны, кортикостероиды, гормональная форма витамина D), регулирующих процессы жизнедеятельности у животных и человека. У позвоночных стероидные гормоны синтезируются из холестерина) в коре надпочечников, клетках Лейдига семенников, в фолликулах и желтом теле яичников, а также в плаценте. Стероидные гормоны содержатся в составе липидных капель в цитоплазме в свободном виде. В связи с высокой липофильностью стероидные гормоны относительно легко диффундируют через плазматические мембраны в кровь, а затем проникают в клетки-мишени. В организме человека присутствуют шесть стероидных гормонов: прогестерон, кортизол, альдостерон, тестостерон, эстрадиол и кальцитриол (устаревшее название кальциферол). За исключением кальцитриола эти соединения имеют очень короткую боковую цепь из двух углеродных атомов или не имеют ее вовсе. Стероидные гормоны, выполняющие сигнальную функцию, встречаются также у растений.

2. Объясните, как восковой слой на поверхности листьев участвует в регуляции водного баланса растений.

Растения, произрастающие в засушливом климате, имеют множество приспособлений для выживания в неблагоприятных условиях. Это восковой налет на листовой пластинке некоторых видов растений. Блестящая поверхность крупных уплощенных листьев фикуса из семейства Тутовых имеет свойство отражать солнечный свет. Способствует сокращению потерь воды листьями в засушливых районах.

3. В организме может существовать запас витаминов. Подумайте, какие витамины - жирорастворимые или водорастворимые - могут депонироваться в тканях. Объясните свою точку зрения.

Ткани состоят из клеток, клетки на 80-90% состоят из воды, водорастворимые витамины легко растворяются в воде и депонироваться (накапливаться) не смогли бы, занчит витамины должны быть жирорастворимые.

Липиды — это жироподобные органические соединения, нерастворимые в воде, но хорошо растворимые в неполярных растворителях (эфире, бензине, бензоле, хлороформе и др.). Липиды принадлежат к простейшим биологическим молекулам.

В химическом отношении большинство липидов представляет собой сложные эфиры высших карбоновых кислот и ряда спиртов. Наиболее известны среди них жиры. Каждая молекула жира образована молекулой трехатомного спирта глицерола и присоединенными к ней эфирными связями трех молекул высших карбоновых кислот. Согласно принятой номенклатуре, жиры называют триацилглщеролами.

Атомы углерода в молекулах высших карбоновых кислот могут быть соединены друг с другом как простыми, так и двойными связями. Из предельных (насыщенных) высших карбоновых кислот наиболее часто в состав жиров входят пальмитиновая, стеариновая, арахиновая; из непредельных (ненасыщенных) — олеиновая и линолевая.

Степень ненасыщенности и длина цепей высших карбоновых кислот (т. е. число атомов углерода) определяют физические свойства того или иного жира.

Жиры с короткими и непредельными кислотными цепями имеют низкую температуру плавления. При комнатной температуре это жидкости (масла) либо мазеподобные вещества (жиры). И наоборот, жиры с длинными и насыщенными цепями высших карбоновых кислот при комнатной температуре становятся твердыми. Вот почему при гидрировании (насыщении кислотных цепей атомами водорода по двойным связям) жидкое арахисовое масло, например, становится мазеобразным, а подсолнечное масло превращается в твердый маргарин. По сравнению с обитателями южных широт в организме животных, обитающих в холодном климате (например, у рыб арктических морей), обычно содержится больше ненасыщенных триацилглицеролов. По этой причине тело их остается гибким и при низких температурах.

В фосфолипидах одна из крайних цепей высших карбоновых кислот триацилглицерола замещена на группу, содержащую фосфат. Фосфолипиды имеют полярные головки и неполярные хвосты. Группы, образующие полярную головку, гидрофильны, а неполярные хвостовые группы гидрофобны. Двойственная природа этих липидов обусловливает их ключевую роль в организации биологических мембран.

Еще одну группу липидов составляют стероиды (стеролы). Эти вещества построены на основе спирта холестерола. Стеролы плохо растворимы в воде и не содержат высших карбоновых кислот. К ним относятся желчные кислоты, холестерол, половые гар-моны, витамин D и др.

К липидам также относятся терпены (ростовые вещества растений — гиббереллины; каротиноиды — фотосинтетичские пигменты; эфирные масла растений, а также воска).

Липиды могут образовывать комплексы с другими биологическими молекулами — белками и сахарами.

Функции липидов следующие:

1. Структурная. Фосфолипиды вместе с белками образуют биологические мембраны. В состав мембран входят также стеролы.
2. Энергетическая. При окислении жиров высвобождается большое количество энергии, которая идет на образование АТФ. В форме липидов хранится значительная часть энергетических запасов организма, которые расходуются при недостатке питательных веществ. Животные, впадающие в спячку, и растения накапливают жиры и масла и расходуют их на поддержание процессов жизнедеятельности. Высокое содержание липидов в семенах растений обеспечивает развитие зародыша и проростка до их перехода к самостоятельному питанию. Семена многих растений (кокосовой пальмы, клещевины, подсолнечника, сои, рапса и др.) служат сырьем для получения растительного масла промышленным способом.
3. Защитная и теплоизоляционная. Накапливаясь в подкожной клетчатке и вокруг некоторых органов (почек, кишечника), жировой слой защищает организм животных и его отдельные органы от механических повреждений. Кроме того, благодаря низкой теплопроводности слой подкожного жира помогает сохранить тепло, что позволяет, например, многим животным обитать в условиях холодного климата. У китов, кроме того, он играет еще и другую роль — способствует плавучести.
4. Смазывающая и водоотталкивающая. Воск покрывает кожу, шерсть, перья, делает их более эластичными и предохраняет от влаги. Восковой налет имеют листья и плоды многих растений.
5. Регуляторная. Многие гормоны являются производными хо-лестерола, например половые (тестостерон у мужчин и прогестерон у женщин) и кортикостероиды (альдостерон). 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 являются также источником образования метаболической воды. Окисление 100 г жира дает примерно 105 г воды. Эта вода очень важна для некоторых обитателей пустынь, в частности для верблюдов, способных обходиться без воды в течение 10—12 суток: жир, запасенный в горбе, используется именно в этих целях. Необходимую для жизнедеятельности воду медведи, сурки и другие животные, впадающие в спячку, получают в результате окисления жира.

В миелиновых оболочках аксонов нервных клеток липиды являются изоляторами при проведении нервных импульсов.

Воск используется пчелами в строительстве сот.

Источник : Н.А. Лемеза Л.В.Камлюк Н.Д. Лисов "Пособие по биологии для поступающих в ВУЗы"

Липиды – совокупность органических веществ. Находящиеся в живых организмах и делятся на классы липидов. Липиды не растворимы в воде, но могут растворится в эфире, хлорофоре и бензоле. В строении и функции липидов входят множество химических соединений, они обладают функцией запасов энергии. Стероиды и Фосфо липиды входят в , другие липиды, которых немного меньше, могут быть коферментами, переносчиками электронов, свето поглощающими пигментами, гормонами, гидрофобными «якорями» которые содержат белки у мембран.

Организм человека имеет свойства расщеплению липидов, хотя многие из этих веществ обязаны поступать в организм, это (омега-3, омега-6)

Группы липидов

Липиды разделяются на простые и сложные. В простые входят эфиры жирных кислот, в сложные липиды кроме жирных кислот и спирта содержат в себе углеводороды, фосфатные, липопротеиды и прочие. Каждая группа обозначается двумя английскими буквами:

Глицерофосфолипиды (GP)

Глицеролипиды (GL)

Поликетиды (PK).

Сфинголипиды (SP);

Стероидные липиды (ST)

Пренольни липиды (PR);

Жирные кислоты (FA)

Сахаролипиды (SL);

Химический состав липидов

Гликолипиды

Гликолипиды - это класс липидов, содержащих остатки моно- или олигосахаридов. Они могут быть как производными глицерина, так и сфингозина.

(ТГ) Ацилглицериды-глицериды, это эфиры трехатомного спирта и жирных кислот. Гидроксильные классы в малекуле делятся еще на группы:

1. триглицериды
2. диглицериды
3. моноглицериды

Самые распространенные это триглицериды. Их так же называют жиры. Жиры бывают простыми содержащими в себе жирные кислоты, но чаще встречаются смешанные жиры, они так же содержат жирные кислоты. Свойства триглицеридов зависят от его жирнокислотного состава, например, чем больше ненасыщенных кислот, тем больше у них температура плавления. Взять в пример масла, оно содержит в себе почти 95 % ненасыщенных жирных кислот и при комнатной температуре оно тает. Животные жиры в пример сало, при комнатной температуре сохраняют массу, по этому у них все с точностью до наоборот (содержание насыщенных жирных кислот)

Глицерофосфолипиды

Формула глицерофосфолипидов это R1 и R2 жирных кислот, Х это остаток вещества азтмисноя. Глицерофосфолипиды по другому называют фосфоглицериды, они производятфосфатидные кислоты, которые в свою очередь состоят из глицерина . В нем в первую и вторую группу входят R1, R2, а в третью фосфатные кислоты, к нему уже присоединяется радикал Х (азото содержащий)

Жирные кислоты образуют в молекуле гидрофобную часть глицерофосфолипидов. Фосфатная часть в нейтральной среде несет в себе отрицательный заряд, а азотосодержащие соединения, несут положительный разряд, в азотосодержащей среде может быть отрицательно заряженный, по этому ее иногда называют полярной. В водной среде фосфоглицерины вырабатывают мицеллы, головы их повернуты на ружу, а хвостики внутрь.

Распространненые мембраны фосфоглицеридамы – летицин, в нем радикал Х является остатком холина и фосфатидилэтаноламина. Так же есть еще безазотистые глицерофосфолипиды, в него входят Х, инозитол и спирт. Двойные фосфоглицериды были обнаружены во внутренней мембране митохондрии. У животных эфирные липиды обогащают сердце, так же к этой группе соединений относят активные вещества активации тромбоцитов .

Глицерогликолипиды

Глицерогликолипиды – это класс диацилглицеролив атома углерода к которому присоединен гликозильмин. Самым распространенным классом липидов является галактолипиды, в них содержатся остатки галактозы. Они составляют 80% липидов мембран. Вместе с галактолипидами в растительных мембранах можно встретить остаток глюкозы

Сфингогликолипиды

Цереброзидов - это сфингогликолипиды, гидрофильная часть которых представлена остатком моносахарида, обычно глюкозы или галактозы. Галактоцереброзиды распространены в мембранах нейронов.

Глобозиды - олигосахаридных производные церамидов. Вместе с цереброзидов их называют нейтральными гликолипидами, поскольку при pH 7 они незаряженные.

Ганглиозиды - сложные с гликолипидов, их гидрофильная часть представлена олигосахариды, на конце которого всегда находится один или несколько остатков N-ацетилнейраминовои (сиаловой) кислоты, через что они кислотные свойства. Ганглиозиды наиболее распространенные в мембранах ганглионарных нейронов.

Сфингофосфолипиды

Структурная формула сфингомиелина в часть ее составляющей входят церамида которая содержит в себе длинноцепочковые аминоспирты и 1 остаток жирной кислоты, гидрофильного радикала, он в свою очередь соединен с сфингозином. встречается в мембранных клетках, но самой богатой считается нервная ткань. Так же большое их содержания находится в аксонах, от туда и произошло их названия.

Фосфолипиды

Структурные классы липидов это фосфолипиды, общем признаком фосфолипидов это их амфифильность, а она имеет гидрофильную и гидрофобную часть. По этому Они могут образовывать в водной среде мицеллы и би слои.

Стероиды

Стероид это класс природных липидов, в его состав входит циклопентан пергидрофенантреновое ядро. К ним относят спирты с гидроксильным классом в 3-ем положении стеролы с жировыми кислотами – стеридами. У зверей самым распространенным из стеролов это холестерол, что так же входит в состав мембран.

Стероиды выполняют множество функций у различных организмов. Для Половых гормонов, надпочечников , витаминные функции и прочие.

Классификация липидов достаточно обширна. Подобные вещества могут иметь отличимое химическое строение. Каждому классу компонентов присуща разная растворимость в природной воде и других органических соединениях. Подобные компоненты обеспечивают и принимают активное участие в процессах жизненной активности организма человека.

Стоит заметить тот факт, что некоторые классы липидов являются основным структурным составляющим мембран. Композиты выполняют оптимизацию процессов протекания межклеточных контактов и протекание этапов отдачи нервных импульсов. Соединения обеспечивают нормализацию проницаемости мембран клеток. Они присутствуют в организме всех живых существ, но у млекопитающих занимают другие функции.

Как уже известно, подобные вещества имеют различный химический состав, следовательно, основная классификация подразумевает биение компонентов и разделение их на разные классы именно по этому признаку.

Составы, молекулы которых вмещают в себя остатки жирных соединений и спирта – простые липиды. К подобной группе композитов относят:

• триглицериды;
• нейтральные глицериды;
• воски.

Строение липидов предопределяет тот факт, что триглицериды и нейтральные глицериды относятся к липидам.

К классу липидов сложного строения относятся такие элементы:

• фосфолипиды – составляющие являются производными ортофосфорной кислоты;
• гликолипиды – содержат сахара в остаточном количестве;
• стериды;
• стерины.

Все перечисленные компоненты относятся к липидам, но имеют различный химический состав и способ образования в биологическом материале конкретного индивида.

Важно знать! Определенный термин химическая фракция нельзя отделять в качестве структурной характеристики элемента.

Классификация липидов подразумевает то, что все составы, относящиеся по строению к данному классу, имеют сходные особенности. Такая обеспеченность обуславливается за счет биологических особенностей композитов и возможности к растворенности.

Общие сведения

В организме человека жировые композиты концентрируются в свободном состоянии и имеют особенность к обеспечению функции фундаментальных блоков, для каждого класса химических структур.

Внимание! Ткани и клетки существующих живых организмов позволяют получать более 70 наименований жировых составов.

Основы, встречающиеся в естественной среде можно вариативно распределить на 3 всеобъемлющие группы:

• насыщенные;
• мононенасыщенные;
• полиненасыщенные.

Существует еще одна, менее распространенная группа – природные жирные компоненты.

Важно подчеркнуть тот факт, что все вещества имеют четное количество атомов и неразветвленную цепь (химическое строение). В микробных клетках вещества имеют двойную связь.

Показатели растворимости – низкие, композиты обладают особенностью образовывать мицеллы в процессе растворения, имеющие отрицательный заряд и обладающие способностью к отталкиванию.

Глицериды

Эфиры кислот и глицерины смежно подходят под общее понятие нейтральных жиров. Классификация липидов сообщает о том, что вещества могут концентрироваться в крови человека в качестве протоплазматического жира. Вещества также выступают в качестве структурного вещества клеток и являются естественными жирами.

Среди характерных особенностей компонента можно определить следующие:

• компоненту присущ неизменный химический состав;
• концентрируется в тканях и органах человеческого организма в неизменном виде;
• концентрация смесей, в крови пациента не изменяется даже при избытке;
• может изменяться количество резерва.

Наибольшую массу нейтральных жиров определяют триглицериды, жирные соединения в которых могут быть насыщенными и ненасыщенными, то есть составляющие могут обладать идентичной структурой, но при этом принимать разную плотность.

Интересно знать! В подкожном жире среднестатистической особи 70 % олеиновой кислоты. Компонент имеет особенность плавиться при температурных показателях свыше 15 градусов.

Глицериды обладают особенностью вступать в химические реакции. В течении этапа омыления происходит выделение жировых концентраций в распаде с глицерином.

Воски

Воски вмещают от 20 до 70 атомов углерода. Являются сложными эфирами жирных кислот и двухатомных и одноатомных спиртов. Воски могут быть включены в состав жира, покрывающего кожу.

Внимание! Водоплавающие птицы удерживаются на плаву именно за счет воска.

Важно знать и такую особенность – воски выступают в качестве естественных метаболитов многих микроорганизмов.

Глицефосфолипиды

Классификация подразумевает деление фосфолипидов на сфинголипиды и глицефосфодлипиды.

Последние являются естественной производной фосфатидной кислоты, в составе которой содержится жирная основа, азотистые соединения и жирный спирт. Молекулы элементов не любят воду, но есть являются гидрофобными.

Из перечня жирных кислот вмещающихся в состав глицефосфолипидов выводят насыщенные жирные и ненасыщенные соединения.

Сфинголипиды

Самыми распространенными представителями группы сфинголипиды выступают сфингомиелины. Чаще всего такие соединения обнаруживают в клеточных мембранах у млекопитающих и растительных микроорганизмов. В организме особей компоненты в массовой концентрации локализуются в клеточных тканях: печень, почки и другие органы.

В процессе гидролиза создается:

• одна молекула азотистого основания;
• одна молекула фосфорной кислоты;
• одна молекула двухатомного ненасыщенного аминоспирта;
• одна молекула жирных кислот.

Молекулы могут иметь положительный и отрицательный заряд одновременно. Оснащены двумя неполярными хвостами, имеют полярную головку.

Гликолипиды

Также относятся липиды, в их доле концентрируются углеводные группы. Вещества принимают активное участие в процессах работы биологических мембран в организме индивида.

Современная классификация подразумевает разделение на три главных вида:

• цереброзиды;
• сульфатиды;
• ганглиозиды.

Концентраты локализуются в выраженных концентрациях в тканях головного мозга человека.

Холин и фосфорная кислота не вмещаются в составе цереброзида. В их доле имеется гексон, который связан с гидроксильными группами эфирной связью.

В молекулах сульфатида содержится малый объем серной кислоты. Содержимое концентрируется в клетках мозга многих млекопитающих.

В процессе гидролиза ганглиозидов реально классифицировать высшие жирные кислоты, Д-глюкозу и галактозу, а также сфингозин. наиболее простейшие представители данной группы выводятся методом простого преобразования из эритроцитов. Присутствуют исключительно в сером веществе головного мозга, а также в плазматических мембранах нервных окончаний.

Общая классификация подразумевает отделение стероидов как композитов в отдельную группу. Такое разделение происходит в зависимости от того, что все составляющие в отличие от стероидов являются омыляемыми, то есть сами по себе стероиды не обладают особенностью гидролизоваться с выделением жирных кислот.

Стероиды

Компоненты крайне часто встречаются в естественных условиях. К такой группе относят:

• устрашающий пациентов жирный спирт, именуемый липопротеидами;
• желчные кислоты;
• гормоны человека.

Природу этого компонента имеют другие составляющие.

Наиболее весомую задачу в течении процессов в организме индивида выполняет именно холестерин. Вещество принимает непосредственное участие во многих процессах жизнедеятельности организма. Обеспечивает процесс создания мембран клеток, синтез витамина Д и процессы выделения гормонов, присутствующих в организме обеих полов.

На основании описанной информации следует сделать вывод о том, что липиды – сложные соединения, присутствующие в организме каждого человека. Такие компоненты обеспечивают процессы поддержания активности организма в процессе жизни и выполняют важные функции. Некоторые компоненты данной классовой группы были известны, некоторые наименования редко бывают на слуху, но все без исключения вещества являются незаменимыми.

Спасибо

Что за вещества липиды?

Липиды представляют собой одну из групп органических соединений, имеющую огромное значение для живых организмов. По химической структуре все липиды делятся на простые и сложные. Молекула простых липидов состоит из спирта и желчных кислот, в то время как в состав сложных липидов входят и другие атомы или соединения.

В целом, липиды имеют огромное значение для человека. Эти вещества входят в значительную часть продуктов питания , используются в медицине и фармации, играют важную роль во многих отраслях промышленности. В живом организме липиды в том или ином виде входят в состав всех клеток. С точки зрения питания – это очень важный источник энергии.

Какая разница между липидами и жирами?

В принципе, термин «липиды» происходит от греческого корня, означающего «жир», однако эти определения все же имеют некоторые отличия. Липиды являются более обширной группой веществ, в то время как под жирами понимают лишь некоторые виды липидов. Синонимом «жиров» являются «триглицериды », которые получаются из соединения спирта глицерина и карбоновых кислот. Как липиды в целом, так и триглицериды в частности играют значительную роль в биологических процессах.

Липиды в организме человека

Липиды входят в состав практически всех тканей организма. Их молекулы есть в любой живой клетке, и без этих веществ попросту невозможна жизнь. В организме человека встречается очень много различных липидов. Каждый вид или класс этих соединений имеет свои функции. От нормального поступления и образования липидов зависит множество биологических процессов.

С точки зрения биохимии, липиды принимают участие в следующих важнейших процессах:

• выработка организмом энергии;

• деление клеток;
• передача нервных импульсов;
• образование компонентов крови, гормонов и других важных веществ;
• защита и фиксация некоторых внутренних органов;
• клеточное деление, дыхание и др.

Таким образом, липиды являются жизненно важными химическими соединениями. Значительная часть этих веществ поступает в организм с пищей. После этого структурные компоненты липидов усваиваются организмом, и клетки вырабатывают новые молекулы липидов.

Биологическая роль липидов в живой клетке

Молекулы липидов выполняют огромное количество функций не только в масштабах всего организма, но и в каждой живой клетке в отдельности. По сути, клетка представляет собой структурную единицу живого организма. В ней происходит усвоение и синтез (образование ) определенных веществ. Часть из этих веществ идет на поддержание жизнедеятельности самой клетки, часть – на деление клетки, часть – на потребности других клеток и тканей.

В живом организме липиды выполняют следующие функции:

• энергетическая;
• резервная;
• структурная;
• транспортная;
• ферментативная;
• запасающая;
• сигнальная;
• регуляторная.

Энергетическая функция

Энергетическая функция липидов сводится к их распаду в организме, в процессе которого выделяется большое количество энергии. Живым клеткам эта энергия необходима для поддержания различных процессов (дыхание, рост, деление, синтез новых веществ ). Липиды поступают в клетку с притоком крови и откладываются внутри (в цитоплазме ) в виде небольших капель жира. При необходимости эти молекулы расщепляются, и клетка получает энергию.

Резервная (запасающая ) функция

Резервная функция тесно связана с энергетической. В форме жиров внутри клеток энергия может откладываться «про запас» и выделяться по мере необходимости. За накопление жиров ответственны особые клетки – адипоциты. Большая часть их объема занята крупной каплей жира. Именно из адипоцитов состоит жировая ткань в организме. Наибольшие запасы жировой ткани находятся в подкожно-жировой клетчатке, большом и малом сальнике (в брюшной полости ). При длительном голодании жировая ткань постепенно распадается, так как для получения энергии используются резервы липидов.

Также жировая ткань, отложенная в подкожно-жировой клетчатке, осуществляет теплоизоляцию. Ткани, богатые липидами, в целом хуже проводят тепло. Это позволяет организму поддерживать постоянную температуру тела и не так быстро охлаждаться или перегреваться в различных условиях внешней среды.

Структурная и барьерная функции (мембранные липиды )

Огромную роль играют липиды в строении живых клеток. В человеческом организме эти вещества образуют особый двойной слой, который формирует клеточную стенку. Благодаря этому живая клетка может выполнять свои функции и регулировать обмен веществ с внешней средой. Липиды, образующие клеточную мембрану, также позволяют сохранять форму клетки.

Почему липиды-мономеры образуют двойной слой (бислой )?

Мономерами называются химические вещества (в данном случае – молекулы ), которые способны, соединяясь, формировать более сложные соединения. Клеточная стенка состоит из двойного слоя (бислоя ) липидов. Каждая молекула, образующая эту стенку, имеет две части – гидрофобную (не контактирующую с водой ) и гидрофильную (контактирующую с водой ). Двойной слой получается из-за того, что молекулы липидов развернуты гидрофильными частями внутрь клетки и кнаружи. Гидрофобные же части практически соприкасаются, так как находятся между двумя слоями. В толще липидного бислоя могут располагаться и другие молекулы (белки, углеводы, сложные молекулярные структуры ), которые регулируют прохождение веществ через клеточную стенку.

Транспортная функция

Транспортная функция липидов имеет второстепенное значение в организме. Ее выполняют лишь некоторые соединения. Например, липопротеины, состоящие из липидов и белков, переносят в крови некоторые вещества от одного органа к другому. Однако эту функцию редко выделяют, не считая ее основной для данных веществ.

Ферментативная функция

В принципе, липиды не входят в состав ферментов, участвующих в расщеплении других веществ. Однако без липидов клетки органов не смогут синтезировать ферменты , конечный продукт жизнедеятельности. Кроме того, некоторые липиды играют значительную роль в усвоении поступающих с пищей жиров. В желчи содержится значительное количество фосфолипидов и холестерина . Они нейтрализуют избыток ферментов поджелудочной железы и не дают им повредить клетки кишечника . Также в желчи происходит растворение (эмульгирование ) экзогенных липидов, поступающих с пищей. Таким образом, липиды играют огромную роль в пищеварении и помогают в работе других ферментов, хотя сами по себе ферментами не являются.

Сигнальная функция

Часть сложных липидов выполняет в организме сигнальную функцию. Она заключается в поддержании различных процессов. Например, гликолипиды в нервных клетках принимают участие в передаче нервного импульса от одной нервной клетки к другой. Кроме того, большое значение имеют сигналы внутри самой клетки. Ей необходимо «распознавать» поступающие с кровью вещества, чтобы транспортировать их внутрь.

Регуляторная функция

Регуляторная функция липидов в организме является второстепенной. Сами липиды в крови мало влияют на течение различных процессов. Однако они входят в состав других веществ, имеющих огромное значение в регуляции этих процессов. Прежде всего, это стероидные гормоны (гормоны надпочечников и половые гормоны ). Они играют важную роль в обмене веществ, росте и развитии организма, репродуктивной функции, влияют на работу иммунной системы. Также липиды входят в состав простагландинов . Эти вещества вырабатываются при воспалительных процессах и влияют на некоторые процессы в нервной системе (например, восприятие боли ).

Таким образом, сами липиды не выполняют регуляторной функции, но их недостаток может отразиться на многих процессах в организме.

Биохимия липидов и их связь с другими веществами (белки, углеводы, АТФ, нуклеиновые кислоты, аминокислоты, стероиды )

Обмен липидов тесно связан с обменом других веществ в организме. В первую очередь, эта связь прослеживается в питании человека. Любая пища состоит из белков, углеводов и липидов, которые должны попадать в организм в определенных пропорциях. В этом случае человек будет получать и достаточно энергии, и достаточно структурных элементов. В противном случае (например, при недостатке липидов ) для выработки энергии будут расщепляться белки и углеводы.

Также липиды в той или иной степени связаны с обменом следующих веществ:

• Аденозинтрифосфорная кислота (АТФ ). АТФ является своеобразной единицей энергии внутри клетки. При расщеплении липидов часть энергии идет на производство молекул АТФ, а эти молекулы принимают участие во всех внутриклеточных процессах (транспорт веществ, деление клетки, нейтрализация токсинов и др. ).
• Нуклеиновые кислоты. Нуклеиновые кислоты являются структурными элементами ДНК и находятся в ядрах живых клеток. Энергия, вырабатываемая при расщеплении жиров, идет отчасти и на деление клеток. Во время деления происходит образование новых цепочек ДНК из нуклеиновых кислот.
• Аминокислоты. Аминокислоты – это структурные компоненты белков. В соединении с липидами они образуют сложные комплексы, липопротеины, отвечающие за транспорт веществ в организме.
• Стероиды. Стероиды – это вид гормонов, содержащих значительное количество липидов. При плохом усвоении липидов из пищи у пациента могут начаться проблемы с эндокринной системой.

Таким образом, обмен липидов в организме в любом случае нужно рассматривать в комплексе, с точки зрения взаимосвязи с другими веществами.

Переваривание и всасывание липидов (обмен веществ, метаболизм )

Переваривание и всасывание липидов является первым этапом обмена этих веществ. Основная часть липидов попадает в организм с пищей. В ротовой полости происходит измельчение пищи и ее смешивание со слюной. Далее комок попадает желудок , где химические связи частично разрушаются под действием соляной кислоты. Также некоторые химические связи в липидах разрушаются под действием фермента липазы , содержащейся в слюне.

Липиды нерастворимы в воде, поэтому в двенадцатиперстной кишке они не сразу подвергаются расщеплению ферментами. Сначала происходит так называемое эмульгирование жиров. После этого химические связи расщепляются под действием липазы, поступающей из поджелудочной железы. В принципе, для каждого вида липидов сейчас определен свой фермент, отвечающий за расщепление и усвоение данного вещества. Например, фосфолипаза расщепляет фосфолипиды, холестеролэстераза – соединения холестерола и т. д. Все эти ферменты в том или ином количестве содержатся в соке поджелудочной железы.

Расщепленные фрагменты липидов всасываются по отдельности клетками тонкого кишечника. В целом переваривание жиров представляет собой весьма сложный процесс, который регулируется множеством гормонов и гормоноподобных веществ.

Что такое эмульгирование липидов?

Эмульгирование представляет собой неполное растворение жировых веществ в воде. В пищевом комке, попадающем в двенадцатиперстную кишку, жиры содержатся в виде крупных капель. Это препятствует их взаимодействию с ферментами. В процессе эмульгирования крупные жировые капли «дробятся» на капельки поменьше. В результате площадь соприкосновения жировых капель и окружающих водорастворимых веществ увеличивается, и становится возможным расщепление липидов.

Процесс эмульгирования липидов в пищеварительной системе проходит в несколько этапов:

• На первом этапе печень вырабатывает желчь, которая и будет осуществлять эмульгирование жиров. Она содержит соли холестерина и фосфолипидов, которые взаимодействуют с липидами и способствуют их «дроблению» на мелкие капли.
• Желчь, выделяемая из печени , скапливается в желчном пузыре. Здесь она концентрируется и выделяется по мере необходимости.
• При потреблении жирной пищи, к гладким мышцам желчного пузыря поступает сигнал для сокращения. В результате порция желчи по желчевыводящим протокам выделяется в двенадцатиперстную кишку.
• В двенадцатиперстной кишке происходит собственно эмульгирование жиров и их взаимодействие с ферментами поджелудочной железы. Сокращения стенок тонкого кишечника способствуют этому процессу, «перемешивая» содержимое.

У некоторых людей после удаления желчного пузыря могут возникнуть проблемы с усвоением жиров. Желчь поступает в двенадцатиперстную кишку непрерывно, непосредственно из печени, и ее не хватает для эмульгирования всего объема липидов, если их съедено слишком много.

Ферменты для расщепления липидов

Для переваривания каждого вещества в организме присутствуют свои ферменты. Их задача состоит в разрушении химических связей между молекулами (или между атомами в молекулах ), чтобы полезные вещества могли нормально усваиваться организмом. За расщепления различных липидов отвечают разные ферменты. Большинство из них содержится в соке, выделяемом поджелудочной железой.

За расщепление липидов отвечают следующие группы ферментов:

• липазы;
• фосфолипазы;
• холестеролэстераза и др.

Какие витамины и гормоны участвуют в регуляции уровня липидов?

Уровень большинства липидов в крови человека относительно постоянен. Он может колебаться в определенных пределах. Зависит это от биологических процессов, протекающих в самом организме, и от ряда внешних факторов. Регуляция уровня липидов в крови является сложным биологическим процессом, в котором принимает участие множество различных органов и веществ.

Наибольшую роль в усвоении и поддержании постоянного уровня липидов играют следующие вещества:

• Ферменты. Ряд ферментов поджелудочной железы принимает участие в расщеплении липидов, поступающих в организм с пищей. При недостатке этих ферментов уровень липидов в крови может понизиться, так как эти вещества просто не будут усваиваться в кишечнике.
• Желчные кислоты и их соли. В желчи содержатся желчные кислоты и ряд их соединений, которые способствуют эмульгированию липидов. Без этих веществ также невозможно нормальное усвоение липидов.
• Витамины. Витамины оказывают комплексное укрепляющее действие на организм и прямо или косвенно влияют также на обмен липидов. Например, при недостатке витамина А ухудшается регенерация клеток в слизистых оболочках, и переваривание веществ в кишечнике тоже замедляется.
• Внутриклеточные ферменты. В клетках эпителия кишечника содержатся ферменты, которые после всасывания жирных кислот преобразуют их в транспортные формы и направляют в кровоток.
• Гормоны. Ряд гормонов влияет на обмен веществ в целом. Например, высокий уровень инсулина может сильно влиять на уровень липидов в крови. Именно поэтому для пациентов с сахарным диабетом некоторые нормы пересмотрены. Гормоны щитовидной железы , глюкокортикоидные гормоны или норадреналин могут стимулировать распад жировой ткани с выделением энергии.

Таким образом, поддержание нормального уровня липидов в крови – весьма сложный процесс, на который прямо или косвенно влияют разные гормоны, витамины и другие вещества. В процессе диагностики врачу необходимо определить, на каком именно этапе этот процесс был нарушен.

Биосинтез (образование ) и гидролиз (распад ) липидов в организме (анаболизм и катаболизм )

Метаболизмом называется совокупность обменных процессов в организме. Все метаболические процессы можно разделить на катаболические и анаболические. К катаболическим процессам относится расщепление и распад веществ. В отношении липидов это характеризуется их гидролизом (распадом на более простые вещества ) в желудочно-кишечном тракте. Анаболизм объединяет биохимические реакции, направленные на образование новых, более сложных веществ.

Биосинтез липидов происходит в следующих тканях и клетках:

• Клетки эпителия кишечника. В стенке кишечника происходит всасывание жирных кислот, холестерина и других липидов. Сразу после этого в этих же клетках образуются новые, транспортные формы липидов, которые попадают в венозную кровь и направляются в печень.
• Клетки печени. В клетках печени часть транспортных форм липидов распадется, и из них синтезируются новые вещества. Например, здесь происходит образование соединений холестерина и фосфолипидов, которые затем выделяются с желчью и способствуют нормальному пищеварению.
• Клетки других органов. Часть липидов попадает с кровью в другие органы и ткани. В зависимости от типа клеток, липиды преобразуются в определенный вид соединений. Все клетки, так или иначе, синтезируют липиды для образования клеточной стенки (липидного бислоя ). В надпочечниках и половых железах из части липидов синтезируются стероидные гормоны.

Совокупность вышеописанных процессов и составляет метаболизм липидов в человеческом организме.

Ресинтез липидов в печени и других органах

Ресинтезом называется процесс образования определенных веществ из более простых, которые были усвоены раньше. В организме этот процесс протекает во внутренней среде некоторых клеток. Ресинтез необходим, для того чтобы ткани и органы получали все необходимые виды липидов, а не только те, которые были употреблены с пищей. Ресинтезированные липиды называются эндогенными. На их образование организм затрачивает энергию.

На первом этапе ресинтез липидов происходит в стенках кишечника. Здесь поступающие с пищей жирные кислоты преобразуются в транспортные формы, которые отправятся с кровью в печень и другие органы. Часть ресинтезированных липидов будет доставлено в ткани, из другой части образуются необходимые для жизнедеятельности вещества (липопротеины, желчь, гормоны и др. ), избыток преобразуется в жировую ткань и откладывается «про запас».

Входят ли липиды в состав мозга?

Липиды являются очень важной составляющей частью нервных клеток не только в головном мозге , но и во всей нервной системе. Как известно, нервные клетки контролируют различные процессы в организме путем передачи нервных импульсов. При этом все нервные пути «изолированы» друг от друга, чтобы импульс приходил к определенным клеткам и не затрагивал другие нервные пути. Такая «изоляция» возможна благодаря миелиновой оболочке нервных клеток. Миелин, препятствующий хаотичному распространению импульсов, примерно на 75% состоит из липидов. Как и в клеточных мембранах, здесь они образуют двойной слой (бислой ), который несколько раз завернут вокруг нервной клетки.

В состав миелиновой оболочки в нервной системе входят следующие липиды:

• фосфолипиды;
• холестерин;
• галактолипиды;
• гликолипиды.

При некоторых врожденных нарушениях образования липидов возможны неврологические проблемы. Это объясняется именно истончением или прерыванием миелиновой оболочки.

Липидные гормоны

Липиды играют важную структурную роль, в том числе, присутствуя в структуре многих гормонов. Гормоны, в состав которых входят жирные кислоты, называют стероидными. В организме они вырабатываются половыми железами и надпочечниками. Некоторые из них присутствуют и в клетках жировой ткани. Стероидные гормоны принимают участие в регуляции множества жизненно важных процессов. Их дисбаланс может повлиять на массу тела, способность к зачатию ребенка , развитие любых воспалительных процессов, работу иммунной системы. Залогом нормальной выработки стероидных гормонов является сбалансированное потребление липидов.

Липиды входят в состав следующих жизненно важных гормонов:

• кортикостероиды (кортизол , альдостерон , гидрокортизон и др. );
• мужские половые гормоны - андрогены (андростендион, дигидротестостерон и др. );
• женские половые гормоны - эстрогены (эстриол, эстрадиол и др. ).

Таким образом, недостаток некоторых жирных кислот в пище может серьезно отразиться на работе эндокринной системы.

Роль липидов для кожи и волос

Большое значение имеют липиды для здоровья кожи и ее придатков (волосы и ногти ). В коже содержатся так называемые сальные железы, которые выделяют на поверхность некоторое количество секрета, богатого жирами. Это вещество выполняет множество полезных функций.

Для волос и кожи липиды важны по следующим причинам:

• значительная часть вещества волоса состоит из сложных липидов;
• клетки кожи быстро меняются, и липиды важны как энергетический ресурс;
• секрет (выделяемое вещество ) сальных желез увлажняет кожу;
• благодаря жирам поддерживается упругость, эластичность и гладкость кожи;
• небольшое количество липидов на поверхности волос придают им здоровый блеск;
• липидный слой на поверхности кожи защищает ее от агрессивного воздействия внешних факторов (холод, солнечные лучи, микробы на поверхности кожи и др. ).

В клетки кожи, как и в волосяные луковицы, липиды поступают с кровью. Таким образом, нормальное питание обеспечивает здоровье кожи и волос. Использование шампуней и кремов, содержащих липиды (особенно незаменимые жирные кислоты ) также важно, потому что часть этих веществ будет впитываться с поверхности клеток.

Классификация липидов

В биологии и химии существует довольно много различных классификаций липидов. Основной является химическая классификация, согласно которой липиды делятся в зависимости от своей структуры. С этой точки зрения все липиды можно разделить на простые (состоящие только из атомов кислорода, водорода и углерода ) и сложные (включающие хотя бы один атом других элементов ). Каждая из этих групп имеет соответствующие подгруппы. Эта классификация наиболее удобна, так как отражает не только химическое строение веществ, но и частично определяет химические свойства.

В биологии и медицине имеются свои дополнительные классификации, использующие другие критерии.

Экзогенные и эндогенные липиды

Все липиды в организме человека можно разделить на две большие группы - экзогенные и эндогенные. В первую группу входят все вещества, попадающие в организм из внешней среды. Наибольшее количество экзогенных липидов попадает в организм с пищей, однако существуют и другие пути. Например, при применении различных косметических средств или лекарственных препаратов организм также может получать некоторое количество липидов. Их действие будет преимущественно локальным.

После попадания в организм все экзогенные липиды расщепляются и усваиваются живыми клетками. Здесь из их структурных компонентов будут сформированы другие липидные соединения, в которых нуждается организм. Эти липиды, синтезированные собственными клетками, называются эндогенными. Они могут иметь совершенно другую структуру и функции, но состоят из тех же «структурных компонентов», которые попали в организм с экзогенными липидами. Именно поэтому при недостатке в пище тех или иных видов жиров могут развиваться различные заболевания. Часть компонентов сложных липидов не может быть синтезирована организмом самостоятельно, что отражается на течении определенных биологических процессов.

Жирные кислоты

Жирными кислотами называется класс органических соединений, которые являются структурной часть липидов. В зависимости от того, какие именно жирные кислоты входят в состав липида, могут меняться свойства этого вещества. Например, триглицериды, важнейший источник энергии для человеческого организма, являются производными спирта глицерина и нескольких жирных кислот.

В природе жирные кислоты содержатся в самых разных веществах - от нефти до растительных масел. В организм человека они попадают в основном с пищей. Каждая кислота является структурным компонентом для определенных клеток, ферментов или соединений. После всасывания организм преобразует ее и использует в различных биологических процессах.

Наиболее важными источниками жирных кислот для человека являются:

• животные жиры;
• растительные жиры;
• тропические масла (цитрусовое,