На какие группы делятся липиды. Простые и сложные липиды
- (от греч. lipos - жир * a. lipids; н. Lipide; ф. lipides; и. lipidos) - группа биохим. компонентов живого вещества, нерастворимых в воде, но растворимых в органич. растворителях; потенциальные предшественники углеводородов нефти. K... Горная энциклопедия
Липиды выступают важнейшим источником энергетического запаса организма. Факт очевиден даже на номенклатурном уровне: греческое «липос» переводится как жир. Соответственно, категория липидов объединяет жироподобные вещества биологического происхождения. Функционал соединений достаточно разнообразен, что обусловлено неоднородностью состава данной категории био-объектов.
Какие функции выполняют липиды
Перечислите основные функции липидов в организме, которые являются основными. На ознакомительном этапе целесообразно выделить ключевые роли жироподобных веществ в клетках организма человека. Базовый перечень – это пять функций липидов:
- резервно-энергетическая;
- структурообразующая;
- транспортная;
- изолирующая;
- сигнальная.
К второстепенным задачам, которые липиды выполняют в сочетании с другими соединениями можно отнести регуляторную и ферментативную роль.
Энергетический запас организма
Это не только одна из важных, но приоритетная роль жироподобных соединений. По сути, часть липидов является.источником энергии всей клеточной массы. Действительно, жир для клеток – аналог топлива в баке автомобиля. Реализуется энергетическая функция липидами следующим образом. Жиры и подобные им вещества окисляются в митохондриях, расщепляясь до уровня воды и двуокиси углерода. Процесс сопровождается выделением значительного количества АТФ – высокоэнергетических метаболитов. Их запас позволяет клетке участвовать в энергозависимых реакциях.
Структурные блоки
Одновременно, липиды осуществляют строительную функцию: с их помощью формируется мембрана клетки. В процессе участвуют следующие группы жироподобных веществ:
- холестерин – липофильный спирт;
- гликолипиды – соединения липидов с углеводами;
- фосфолипиды – эфиры сложных спиртов и высших карбоновых кислот.
Следует отметить, что в сформировавшейся мембране, непосредственно жиры не содержатся. Образовавшаяся стенка между клеткой и внешней средой оказывается двухслойной. Это достигается вследствие бифильности. Подобная характеристика липидов указывает, что одна часть молекулы – гидрофобна, то есть нерастворима в воде, вторая, напротив – гидрофильна. Как результат, бислой клеточной стенки формируется вследствие упорядоченного расположения простых липидов. Молекулы разворачиваются гидрофобными участками друг к другу, тогда как гидрофильные хвосты направлены внутрь и вне клетки.
Это определяет защитные функции мембранных липидов. Во-первых, мембрана придает клетке форму и даже сохраняет ее. Во-вторых, двойная стенка – своеобразный пункт паспортного контроля, не пропускающий через себя нежелательных визитеров.
Автономная система отопления
Конечно, это наименование достаточно условно, но вполне применимо, если рассматривать какие функции выполняют липиды. Соединения не столько отапливают организм сколько удерживают тепло внутри. Подобная роль отведена жировым отложениям, формирующимся вокруг различных органов и в подкожной ткани. Этот класс липидов характеризуется высокими теплоизолирующими свойствами, что предохраняет жизненно-важные органы от переохлаждения.
Такси заказывали?
Транспортную роль липидов относят к второстепенной функции. Действительно, перенос веществ (преимущественно триглицеридов и холестерина) осуществляется отдельными структурами. Это связанные комплексы липидов и белков, именуемые липопротеины. Как известно, жироподобные вещества нерастворимы в воде, соответственно плазме крови. Напротив, функции белков включают гидрофильность. Как результат, ядро липопротеида – скопление триглицеридов и эфиров холестерина, тогда как оболочка – смесь молекул протеина и свободного холестерола. В таком виде, липиды доставляются к тканям или обратно в печень для вывода из организма.
Второстепенные факторы
Список уже перечисленных 5 функций липидов, дополняет ряд не менее важных ролей:
- ферментативная;
- сигнальная;
- регуляторная
Сигнальная функция
Некоторые сложные липиды, в частности их строение, позволяют передавать нервные импульсы между клетками. Посредником в подобном процесс выступают гликолипиды. Не менее важным оказывается способность распознавать внутриклеточные импульсы, также реализуемая жироподобными структурами. Это позволяет отбирать из крови необходимые клетке вещества.
Ферментативная функция
Липиды, независимо от расположения в мембране или вне ее – не входят в состав ферментов. Однако, их биоснтез происходит с присутствием жироподобных соединений. Дополнительно, липиды участвуют в выполнении защиты стенок кишечника от ферментов поджелудочной железы. Избыток последних нейтрализуется желчью, где в значительных количествах включены холестерин и фосфолипиды.
Наравне с белками, углеводами и нуклеиновыми кислотами большое значение для всех живых организмов имеют также и липиды. Это органические соединения, выполняющие важные биологические функции. Поэтому постоянное пополнение организма ими просто необходимо для нормальной жизнедеятельности. Что же они представляют собой с точки зрения химии и какие липиды в клетке выполняют функции, узнаем из этой статьи.
Липиды: общее понятие
Если давать общую характеристику рассматриваемым соединениям, то можно сказать, что липиды - это сложные жироподобные молекулы, которые включают в свой состав гидрофильную и гидрофобную часть.
Проще говоря, все и животного происхождения, воски, холестерины, многие гормоны, терпены - это все липиды. Просто данным термином обозначают всю совокупность подобных по свойствам соединений. Все они - нерастворимые в воде, но растворимые в органических неполярных веществах соединения. На ощупь маслянистые.
Состав липидов с точки зрения химии достаточно сложный и зависит от того, о каком конкретно соединении идет речь. Поэтому данный вопрос рассмотрим отдельно.
Классификация
Распределить все липиды на группы можно по разным признакам. Одной из самых распространенных классификаций является основанная на способности молекул к гидролизу. По данной характеристике выделяют две большие группы органических жиров.
- Омыляемые - те, что подвергаются гидролизу и разлагаются на составные части. Примеры: воски, фосфолипиды, эфиры стеринов, нейтральные жиры.
- Неомыляемые - те, что гидролизу не подвергаются. К ним относятся терпены, стерины, жирорастворимые витамины (A, D, E, K), холестерин, эстрадиол, тестостерон и прочие.
Существует и другой признак классификации рассматриваемых веществ - количество входящих в состав компонентов. Так, выделяют:
- двухкомпонентные, или простые (жиры и воски растений);
- многокомпонентные, или сложные (фосфолипиды, гликолипиды, орнитинолипиды и прочие).
Вообще липиды в клетке выполняют функции очень важные, ведь они являются прямыми или косвенными участниками всех жизненно необходимых процессов. Поэтому разнообразие их очень велико.
Состав липидов
С химической точки зрения в состав молекулы жироподобных веществ входят два основных компонента:
- гидрофобная составляющая;
- гидрофильная.
Так как липидов очень много, то и примеров обеих частей также немало. Для понимания химического состава соединения приведем примеры.
Какие соединения являются гидрофобными составляющими молекул липидов?
- Высшие жирные кислоты (ВЖК).
- Высшие спирты.
- Высшие альдегиды.
Гидрофильные компоненты молекул следующие:
- глицерин;
- аминодиолы;
- углеводы;
- фосфорная и серная кислоты;
- аминоспирты;
- аминокислоты.
Различные сочетания перечисленных компонентов, удерживающиеся друг возле друга за счет ионных, ковалентных взаимодействий, сил электростатического притяжения и водородных связей, формируют все многообразие маслянистых, нерастворимых в воде соединений, известных под общим названием липиды.
Строение и свойства
Свойства липидов объясняются их химическим строением. Так, если в состав входит непредельная высшая и глицерин, то жир будет проявлять характерные особенности кислоты и спирта трехатомного. Если в составе альдегид, значит, реакции будут те, что характерны для кето-группы.
Поэтому взаимосвязь свойств и химического строения молекулы совершенно очевидна. Единственные общие для всех видов жиров характеристики - это:
- растворимость в бензоле, гексане, хлороформе и других неполярных растворителях;
- жирность или маслянистость на ощупь.
Преобразование в клетке
Те липиды, которые выполняют в организме функцию запасного питательного вещества, источника энергии, относятся к нейтральным жирам. По классификации рассматриваемых веществ это будут смеси триацилглицеринов. Гидрофобные, нерастворимые в воде, неполярные соединения, представляющие собой образование из глицерина и трех молекул высших карбоновых кислот.
Именно эти липиды и подвергаются обработке в клетках живых организмов. Что это за преобразования? Это процесс гидролиза специальными ферментами, именуемыми липазами. В результате полного расщепления образуется молекула глицерина и жирные кислоты. Они затем снова с током крови поступают в клетки и подвергаются дальнейшей переработке - происходит синтез липидов в клетке, уже иного строения.
Существует несколько высших жирных кислот, которые являются незаменимыми для человека, так как самостоятельно в клетках не образуются. Это:
- олеиновая;
- линолевая;
- линоленовая.
Для нормального поддержания уровня липидов необходимо употреблять продукты, богатые этими кислотами: мясо, рыба, яйцо, мясо птицы, зелень, орехи, творог и прочие, зерновые.
Роль липидов в клетке
Каково же значение жиров для организма? Липиды в клетке выполняют функции:
- резервно-энергетическую;
- структурную;
- сигнальную;
- защитную.
Каждая из них крайне важна для поддержания нормальной жизнедеятельности каждого живого существа.
Особенное значение имеют те, что образованы непредельными кислотами, так как они незаменимы. Они участвуют в образовании особых молекул простагландинов, которые, в свою очередь, являются регуляторами многих процессов. Также именно свойства липидов этой группы позволяют нейтрализовать холестерин и предотвратить развитие атеросклероза.
Резервно-энергетическая и структурная функция
Триацилглицерины или - это основной источник энергии для многих внутренних органов (печени, почек, мышц). При расщеплении 1 грамма липидов высвобождается 9,3 ккал тепла, что значительно превышает соответствующий показатель при распаде углеводов и белков.
Поэтому в момент голодания для организма жиры - это источник жизненных сил и энергии. Липиды в клетке выполняют функции структурные, так как входят в состав мембран клеток. Это такие молекулы, как:
- гликолипиды;
- фосфолипиды;
- холестерол.
Такой липид, как фосфатидилхолин является обязательным структурным звеном клеток печени. Поэтому резервная функция жиров - это их запасание в отдельных частях организма. Энергетическая - это расщепление в случае необходимости с высвобождением энергии. А структурная заключается в том, что именно из липидов строятся некоторые звенья клеток и тканей.
Сигнальная и защитная
Сигнальная функция липидов заключается в том, что многие из них являются переносчиками важных сигналов из клетки и внутрь нее. Это такие жиры, как:
- фосфатидилинозитол;
- эйкозаноиды;
- гликолипиды.
Они связываются с гормонами и обеспечивают быструю в клетку и из нее. Также жиры обеспечивают регуляции многих функций, которые осуществляемых клетками.
Защитная роль липидов заключается в том, что масса подкожного жира обеспечивает термо- и теплоизоляцию, а также механическую защиту внутренних органов от повреждений. У человека (женщин) главная концентрация жира во время беременности - область живота. Что также является приспособлением для защиты плода от ударов, столкновений и прочих воздействий.
Кроме того, фосфолипиды выполняют важную роль, активируя белки и гормоны, работающие при свертывании крови. Так как этот процесс также является защитным приспособлением организма, то и функция жиров в этом случае такая же.
Строение липидов, жирные кислоты
Липиды – достаточно большая группа органических соединений, присутствующие во всех живых клетках, которые в воде не растворяются, но в неполярных органических растворителях растворяются хорошо (бензине, эфире, хлороформе, бензоле, и др.).
Замечание 1
Липиды отличаются большим разнообразием химической структуры, однако настоящие липиды – это сложные эфиры жирных кислот и любого спирта.
У жирных кислот молекулы небольшие и имеют длинную цепь, состоящую чаще всего из 19 или 18 атомов углерода. В состав молекулы также входят атомы водорода и карбоксильная группа (-СООН). Их углеводородные «хвосты» гидрофобные, а карбоксильная группа гидрофильная, потому легко образуются эфиры.
Иногда в жирных кислотах присутствует одна или несколько двойных связей (С – С). В этом случае жирные кислоты, а также липиды, которые их содержат, называются ненасыщенными .
Жирные кислоты и липиды, в молекулах которых отсутствуют двойные связи, называются насыщенными . Они образуются присоединением дополнительной пары атомов водорода по месту двойной связи ненасыщенной кислоты.
Ненасыщенные жирные кислоты плавятся при более низких температурах, чем насыщенные.
Пример 1
Олеиновая кислота (Тпл. = 13,4˚С) при комнатной температуре жидкая, тогда как пальмитиновая и стеариновая кислоты (Тпл. составляет 63,1 и 69,9˚С соответственно) при этих условиях остаются твёрдыми.
Определение 1
Большинство липидов - это сложные эфиры, образованные трёхатомным спиртом глицерином и тремя остатками жирных кислот. Эти соединения называют триглицеридами , или триацилглицеролами .
Жиры и масла
Липиды делятся на жиры и масла . Это зависит от того, в каком состоянии они остаются при комнатной температуре: твёрдом (жиры), или жидком (масла).
Температура плавления липидов тем ниже, чем большая в них доля ненасыщенных жирных кислот.
В маслах, как правило, больше ненасыщенных жирных кислот, чем в жирах.
Пример 2
В организме животных, обитающих в холодных климатических зонах (рыбы арктических морей) обычно больше ненасыщенных триацилглицеролов, чем у обитателей южных широт. Потому их тело сохраняет гибкость и при низких температурах окружающей среды.
Функции липидов
К важным группам липидов относятся также
- стероиды (холестерол, желчные кислоты, витамин D, половые гормоны, и др.),
- терпены (каротиноиды, витамин К, вещества роста растений – гиббереллины),
- воски,
- фосфолипиды,
- гликолипиды,
- липопротеиды.
Замечание 2
Липиды являются важным источником энергии.
В результате окисления липиды дают вдвое больше энергии, чем белки и углеводы, то есть являются экономичной формой сохранения запасных питательных веществ. Это связано с тем, что липиды содержат больше водорода и совсем мало кислорода в сравнении с белками и углеводами.
Пример 3
Впадающие в спячку животные накопляют жиры, а растения в состоянии покоя – масла. Тратят их позже в процессе жизнедеятельности. Благодаря высокому содержанию липидов, семена растений обеспечивают энергией процесс развития зародыша и ростка, пока он не перейдёт к самостоятельному питанию. Семена многих растений (подсолнечника, сои, льна, кукурузы, горчицы, кокосовой пальмы, клещевины и др.) являются сырьём для получения масел промышленным способом.
Благодаря нерастворимости в воде липиды являются важным структурным компонентом клеточных мембран, состоящих в основном из фосфолипидов. Кроме того, они содержат гликолипиды и липопротеиды.
Группа органических веществ, включающая жиры и жироподобные вещества (липоиды), называется липидами. Жиры содержатся во всех живых клетках, выполняют функции естественного барьера, ограничивая проницаемость клеток, входят в состав гормонов.
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 Н 2 О 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.
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.
ТОП-4 статьи которые читают вместе с этой
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.
Тест по теме
Оценка доклада
Средняя оценка: 3.9 . Всего получено оценок: 691.