Липиды их роль растительной клетки

Липиды

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.

Источник: obrazovaka.ru

Клетка как носитель жизни:
Липиды

Жиры и жироподобные вещества, объединенные под общим названием липиды, — один из главных компонентов клеток животных, растений и микроорганизмов. Липиды играют важную роль в протопласте; они участвуют в адсорбционных процессах и регулировании проницаемости цитоплазмы для веществ, поступающих в клетку. Только в присутствии липидов и некоторых других веществ (даже в самых незначительных количествах по сравнению с белками) возможно поддержание структуры протопласта, необходимой для жизни клетки.

Читайте также:  Сколько стоит розувастатин

Липиды растворяются в различных органических растворителях: эфире, бензоле, хлороформе. Характерная особенность этих растворителей — высокое содержание в них гидрофобных, радикалов и группировок,

К липидам высших растений относятся нейтральные липиды, или триглицериды, воска, глицерофосфатидилгликолипиды. Если в молекуле глицерина все три гидроксильные группы этерифицированы жирными кислотами, то такие соединения называются триглицеридами (триацилглицеринами). Ниже приведена схема строения молекулы триглицерина (R1, R2, R3 — радикалы жирных кислот):

При воздействии щелочи или фермента липазы триглицерид расщепляется на глицерин и жирные кислоты. К важнейшим и широко распространенным жирным кислотам, которые входят в состав триглицеридов, относятся следующие.

Наиболее часто в растениях встречаются олеиновая и линолевая кислоты, в специализированной системе клетки, в хлоропластах преобладает линолевая кислота.

Триглицериды, состоящие в основном из насыщенных жирных кислот (например, стеариновой и пальмитиновой) и имеющие при комнатной температуре твердую консистенцию, называют жирами. Триглицериды, состоящие из ненасыщенных жирных кислот (олеиновой, линолевой и линоленовой), при комнатной температуре — жидкие, их называют маслами.

Растительные масла в основном представляют собой смесь разнокислотных глицеридов. Однокислотные триглицериды в составе жиров встречаются редко. К ним относятся оливковое и клещевинное (касторовое) масла. В оливковом масле 80% общего количества жирных кислот приходится на олеиновую кислоту. В масле семян клещевины содержится до 94,9% рицинолевой кислоты (ненасыщенная оксикислота — С18Н34O3). Из известных растительных масел клещевинное имеет наибольшую плотность и наивысшую вязкость. В подсолнечном масле содержится 32—36% олеиновой кислоты и 54—62% линолевой.

В химически чистом виде масло бесцветное и без запаха. Окраска и вкусовые качества его зависят от других веществ (пигментов, витаминов и т.д.). Обычно растительное масло имеет желтый цвет, что обусловлено присутствием каротиноидов. Конопляное масло окрашено в зеленый цвет, так как содержит хлорофилл.

Жиры отдельных тканей и органов (листьев, стеблей, корней) могут отличаться по химическому составу от жиров семян того же растения. Различие в составе жира может наблюдаться даже в пределах семени. Так, жиры зародыша и эндосперма пшеницы различаются между собой по химическому составу.

Глицерофосфатиды — жироподобные вещества, у которых одна или несколько спиртовых групп глицерина образуют сложный эфир не с жирной, а с фосфорной кислотой и какими-либо органическими соединениями:

Глицерофосфатиды вместе с белками образуют биологические мембраны и создают основу органелл клетки — ядра, пластид, митохондрий, рибосом и др. Глицерофосфатиды гидролизуются специфическими ферментами — фосфолипазами.

Гликолипиды — основной липидный компонент клеток тканей листа.

Наиболее важными представителями гликолипидов являются моногалактозилдиглицерид и дигалактозилглицерид. Сульфолипид сульфохиновозилдиглицерид широко распространен в клетках тканей листа, обнаружен в хлоропластах и играет, по-видимому, какую-то роль в фотосинтетическом аппарате растений:

Общим свойством жиров и целого ряда жироподобных веществ, которые обычно называют липоидами, является их гидрофобность и нерастворимость в воде. Жиры представляют собой запасные вещества и накапливаются в очень большом количествен семенах и плодах многих растений. Ниже приводится содержание жира в семенах некоторых сельскохозяйственных культур (по В. Л. Кретовичу), %;

соя 20 горчица 29-36
арахис 49 клещевина 60
подсолнечник 24-38 мак 45
лен 29 пшеница, рожь, ячмень 2
конопля 30 кукуруза 5
хлопчатник 28 горох, фасоль 2

Растительные жиры богаты ненасыщенными жирными кислотами, т. е. кислотами, имеющими двойные связи, поэтому при обычной температуре они жидкие. Жиры животного происхождения при обычной температуре твердые, потому что содержат главным образом насыщенные жирные кислоты (пальмитиновую, стеариновую), не имеющие двойных связей. Жидкие растительные жиры превращаются в твердые путем гидрогенизации, которая заключается в присоединении водорода по месту двойных связей в ненасыщенных жирных кислотах. Гидрогени-зированные растительные жиры входят в состав маргарина. Свойства жира характеризуют такие показатели, как кислотное число, йодное число, число омыления.

Йодным числом называется количество граммов йода, связанного 100 г жира. Присоединение йода происходит по месту двойных связей, имеющихся в ненасыщенных жирных кислотах. Следовательно, йодное число дает представление о содержании в жире ненасыщенных жирных кислот. Чем выше йодное число, тем жир более жидкий, тем больше он пригоден для изготовления лаков, красок и олифы, тем легче окисляется. Жиры прогоркают главным образом в результате окисления ненасыщенных жирных кислот кислородом воздуха и становятся непригодными для использования в пищу.

Кислород присоединяется по месту двойных связей, образуя перекиси:

Кислотным числом называется количество миллиграммов щелочи, необходимое для нейтрализации свободных жирных кислот, содержащихся в 1 г жира.

Читайте также:  Ошибки при измерении холестерина

Число омыления показывает, какое количество миллиграммов щелочи необходимо для нейтрализации всех жирных кислот (свободных и связанных с глицерином) в 1 г жира.

Воска растений — сложные эфиры высокомолекулярных, спиртов и высших жирных кислот. По физическим и химическим свойствам они напоминают жиры. Воск образуется, по-видимому, в клетках эпидермиса в виде маслянистых капелек, затем через тончайшие канальцы клеточных оболочек выделяется на поверхность и откладывается на ней, кристаллизуясь в виде тонких палочек или пластинок. Воска покрывают листья и плоды высших растений, физиологическая роль их, вероятно, защитная.

Источник: agromage.com

Функции липидов в растительной клетке

Липиды в клетках водорослей выполняют ряд разных функций.

  • — Структурная — амфифильные полярные липиды являются одним из главных компонентов клеточных мембран.
  • — Барьерная — липиды изолируют клетку от окружающей среды и за сет гидрофобных свойств обеспечивают формирование мембранных потенциалов.
  • — Каталитическая — хинон и другие молекулы играют роль кофакторов ферментов
  • — Регуляторная — молекулы липидов или их производные играют роль в передаче внутриклеточных и межклеточных сигналов

Для естественных глицеролипидов характерно существования разных молекулярных форм. Каждый глицеролипид является не отдельным веществом, а смесью веществ, молекулы которых содержат ту же полярную часть и разные ацильные цепочки. Природа остатков жирных кислот, которые входят в состав глицеролипидов микроводорослей является очень важной для выполнения липидами их функций. С точки зрения жирно кислотного состава водоросли являются организмами с уникальным биотехнологическим потенциалом . Если в состав липидов высших растений входит как правило небольшой набор жирных кислот(в среднем 7-8), то микроводоросли чаще всего имеют очень разнообразный набор насыщенных и ненасыщенных жирных кислот из длинной цепи от 12 до 28 атомов углерода.

Насыщенные и ненасыщенны жирное кислоты как правило отличаются конфигурацией. В насыщенных жирных кислотах углеводородная цепочка может принимать количество конфирмаций благодаря возможности обращения вокруг каждой святи. Но больше всего энергетически выгодной есть вытянутая форма. В ненасыщенных жирных кислотах невозможное обращение вокруг ненасыщенных связей . В естественных жирных кислотах цис-конфигурация двойной святи приводит к перегибу алифатичесокй цепи под углом приблизительно 30, в случае транс-конфигурации конформация цепи мало отличается от конфирмации насыщенной. В жирных кислотах с двойными связями их цис-конфигурации предоставляет углеводородной цепи выгнутую и укорачиванию форму.

Такие структурное свойству цепей жирных кислот имеют большое биологическое значение, особенно относительно липидов мембран, поскольку известно, что ненасышенные жирное кислоты обеспечивают высокую текучесть, пластичность и избирательную проницаемость мембранного бислоя.

Главной ненасыщенной кислотой липидов микроводорослей в некоторых случаях является меристиновая, но в большинстве видов это пльмитиновая кислота. Для липидов микроводорослей характерно большое количество ненасыщенных жирных кислот, которые могут иметь от 1 до 6 (иногда до 8) двойных связей. Характерно также большое количество тетраеновых C16 и C18 кислот и г-ліноленової кислоты, которые практически не встречаются у высших растений. Длиноцепочечные жирное кислоты встречаются в основном у галотолерантных видов и являются, как правило, полиненасыщенными. Жирные кислоты с нечетным числом атомов углерод и разветвленные жирные кислоты (изостеариновая и др.) могут встречаться у отдельных видов.

Пресноводные водоросли чаще всего содержат те же жирное кислоты, что и высшие растения однако в других соотношениях. Большинство их жирных кислот как правило неразветвленые с парным числом атомов углерода от 14 до 18. Для пресноводных водорослей характерно больше высокое содержание ИЗ?? жирных кислот и болью низкое содержание кислот, чем для высших растений.

Табл. 1. Состав углеводородов Botryococcus braunii расы B

Источник: studwood.ru

Липиды и их роль в жизнедеятельности клетки

На этом уроке мы продолжим изучение органических веществ. Мы рассмотрим один из основных компонентов клеток – липиды. Узнаем, на какие основные группы делятся липиды, а также их значение для жизнедеятельности клетки и организма в целом.

Липиды и их классификация

Липиды – это обширная группа жиров и жироподобных веществ, которые содержатся во всех живых клетках. Они неполярны и, следовательно, гидрофобны.

Липиды практически не растворимы в воде, но хорошо растворимы в органических растворителях, например в эфире, бензоле, хлороформе.

В некоторых клетках липидов очень мало, всего несколько процентов, а в некоторых их содержание достигает 90 % (семена подсолнечника, подкожная жировая клетчатка).

По химическому строению липиды разнообразны. Однако настоящие липиды – это сложные эфиры высших жирных кислот и какого-либо спирта.

Липиды подразделяются на простые и сложные.

Читайте также:  Красный клевер лечебные свойства холестерин

Простые липиды

К простым липидам относятся триацилглицеролы (нейтральные жиры) и воска (см. Рис. 1).

1. Нейтральные жиры – это самые распространенные липиды, встречающиеся в природе. Их молекулы образуются в результате присоединения трех остатков высокомолекулярных жирных кислот к одной молекуле трехатомного спирта глицерина.

Среди соединений этой группы различают жиры, остающиеся твердыми при температуре 20 °С, и масла, которые в этих условиях становятся жидкими.

2. Воска – это сложные эфиры, образуемые жирными кислотами и многоатомными спиртами. Они покрывают кожу, шерсть, перья животных, смягчая их и защищая их от воды. Также из восков пчёлы строят соты.

Рис. 1. Простые липиды

Значение нейтральных жиров

В организме животных, впадающих в спячку, накапливается большое количество жира, который расходуется во время спячки.

У позвоночных жир накапливается также в подкожной жировой клетчатке и служит теплоизоляцией. Особенно выражен подкожный слой у млекопитающих, живущих в холодном климате.

В растениях обычно накапливаются масла, а не жиры. Семена, плоды, хлоропласты богаты маслами. А некоторые семена, например семена кокосовой пальмы, клещевины, сои, подсолнечника, служат сырьем для получения масла промышленным способом.

Значение природных восков

Природные воска, такие как пчелиный воск и спермацет, нашли широкое применение в медицине и парфюмерной промышленности.

Спермацет, получаемый из головного мозга кашалота, хорошо всасывается в кожу и служит основой для приготовления различных мазей и кремов.

Пчелиный воск применяется в медицине для приготовления мазей, входит в состав питательных, отбеливающих, очищающих кремов и масок.

Сложные липиды

К сложным липидам относятся: фосфолипиды, гликолипиды, стероиды (см. Рис. 2).

Рис. 2. Сложные липиды

1. Фосфолипиды (см. Рис. 3) по своей структуре близки к нейтральным жирам, но в их молекуле один или два остатка жирных кислот замещены остатком фосфорной кислоты.

Рис. 3. Фосфолипиды

2. Гликолипиды образуются в результате соединения липидов с углеводами. Гликолипиды широко представлены в тканях, особенно в нервной ткани, в частности в ткани мозга.

Стероиды и терпены

Стероиды и терпены – это липиды, не имеющие жирных кислот и имеющие особую структуру.

К стероидам относятся половые гормоны, например прогестерон и эстроген (женские половые гормоны), тестостерон (мужской половой гормон) (см. Рис. 4).

Рис. 4. Тестостерон

Также к стероидам относится витамин D, при недостатке которого возникает болезнь под названием рахит.

Терпены – вещества, от которых зависит аромат эфирных масел растений, например: ментола, мяты, камфары.

Функции липидов

1. Энергетическая

При полном окислении 1 г липидов выделяется 38,9 кДж энергии, то есть в 2 раза больше, чем при окислении 1 г углеводов.

2. Запасающая

Жиры являются основным запасающим веществом у животных, а также у некоторых растений. Они могут использоваться также в качестве источника воды (при окислении 1 г жира образуется более 1 г воды). Это особенно ценно для пустынных животных, обитающих в условиях дефицита воды.

3. Защитная

Обладая выраженными термоизоляционными свойствами, липиды защищают наш организм от температурных перепадов. Также липиды защищают организм от механических и физических воздействий.

Воска, которые покрывают тело растений, защищают их от излишнего испарения воды. Это очень важно для тех растений, которые живут в засушливых регионах в условиях дефицита влаги.

4. Структурная

В комплексе с белками липиды являются структурными компонентами всех биологических мембран.

5. Регуляторная

Липиды принимают участие в регуляции физиологических функций организма, так как некоторые из них являются гормонами.

Список литературы

  1. Каменский А.А., Криксунов Е.А., Пасечник В.В. Общая биология 10-11 класс Дрофа, 2005.
  2. Биология. 10 класс. Общая биология. Базовый уровень / П.В. Ижевский, О.А. Корнилова, Т.Е. Лощилина и др. – 2-е изд., переработанное. – Вентана-Граф, 2010. – 224 стр.
  3. Беляев Д.К. Биология 10-11 класс. Общая биология. Базовый уровень. – 11-е изд., стереотип. – М.: Просвещение, 2012. – 304 с.
  4. Агафонова И.Б., Захарова Е.Т., Сивоглазов В.И. Биология 10-11 класс. Общая биология. Базовый уровень. – 6-е изд., доп. – Дрофа, 2010. – 384 с.

Дополнительные рекомендованные ссылки на ресурсы сети Интернет

Домашнее задание

  1. Вопросы в конце параграфа 10 (стр. 39) – Каменский А.А., Криксунов Е.А., Пасечник В.В. «Общая биология», 10-11 класс (Источник)
  2. По какой причине может происходить отложение жиров в избыточном количестве?

Если вы нашли ошибку или неработающую ссылку, пожалуйста, сообщите нам – сделайте свой вклад в развитие проекта.

Источник: interneturok.ru