Состав липидов в биохимии

Состав липидов в биохимии

Термин «липиды» объединяет вещества, обладающие общим физическим свойством — гидрофобностью, т. е. нерастворимостью в воде. По структуре липиды настолько разнообразны, что у них отсутствует общий признак химического строения. Липиды разделяют на классы, в которые объединяют молекулы, имеющие сходное химическое строение и общие биологические свойства.

Основную массу липидов в организме составляют жиры — триацилглицеролы, служащие формой депонирования энергии. Жиры располагаются преимущественно в подкожной жировой ткани и выполняют также функции теплоизоляционной и механической защиты.

Фосфолипиды — большой класс липидов, получивший своё название из-за остатка фосфорной кислоты, придающего им свойства амфифильности. Благодаря этому свойству фосфолипиды формируют бислойную структуру мембран, в которую погружены белки. Клетки или отделы клеток, окружённые мембранами, отличаются по составу и набору молекул от окружающей среды, поэтому химические процессы в клетке разделены и ориентированы в пространстве, что необходимо для регуляций метаболизма.

Стероиды, представленные в животном мире холестеролом и его производными, выполняют разнообразные функции. Холестерол — важный компонент мембран и регулятор свойств гидрофобного слоя. Производные холестерола (жёлчные кислоты) необходимы для переваривания жиров. Стероидные гормоны, синтезируемые из холестерола, участвуют в регуляции энергетического, водно-солевого обменов, половых функций. Кроме стероидных гормонов, многие производные липидов выполняют регуляторные функции и действуют, как и гормоны, в очень низких концентрациях. Например, тромбоцитактивирующий фактор — фосфолипид особой структуры — оказывает сильное влияние на агрегацию тромбоцитов в концентрации 10 -12 М; эйкозаноиды, производные полиеновых жирных кислот, вырабатываемые почти всеми типами клеток, вызывают разнообразные биологические эффекты в концентрациях не более 10 -9 М. Из приведённых примеров следует, что липиды обладают широким спектром биологических функций.

В тканях человека количество разных классов липидов существенно различается. В жировой ткани жиры составляют до 75% сухого веса. В нервной ткани липидов содержится до 50% сухого веса, основные из них фосфолипиды и сфингомиелины (30%), холестерол (10%), ганглиозиды и цереброзиды (7%). В печени общее количество липидов в норме не превышает 10 — 13%.

Нарушения обмена липидов приводят к развитию многих заболеваний, но среди людей наиболее распространены два из них — ожирение и атеросклероз.

I. Структура, классификация и свойства основных липидов организма человека

Липиды разных классов существенно отличаются по структуре и функциям. Большинство липидов имеют в своём составе жирные кислоты, связанные сложноэфирной связью с глицеролом, холестеролом или амидной связью с аминоспиртом сфингозином.

А. Структура, состав и свойства жирных кислот и ацилглицеролов

Жирные кислоты в организме человека имеют чётное число атомов углерода, что связано с особенностями их биосинтеза, при котором к углеводородному радикалу жирной кислоты последовательно добавляются двухуглеродные фрагменты.

Жирные кислоты — структурные компоненты различных липидов. В составе триацилглицеролов жирные кислоты выполняют функцию депонирования энергии, так как их радикалы содержат богатые энергией СН2-группы. При окислении СН-связей энергии выделяется больше, чем при окислении углеводов, в которых атомы углерода уже частично окислены (-НСОН-). В составе фосфолипидов и сфинголипидов жирные кислоты образуют внутренний гидрофобный слой мембран, определяя его свойства. Жиры и фосфолипиды организма при нормальной температуре тела имеют жидкую консистенцию, так как количество ненасыщенных жирных кислот преобладает над насыщенными. В фосфолипидах мембран ненасыщенных кислот может быть до 80 — 85%, а в составе жиров подкожного жира — до 60%.

В свободном, неэтерифицированном состоянии жирные кислоты в организме содержатся в небольшом количестве, например, в крови, где они транспортируются в комплексе с белком альбумином.

Жирные кислоты липидов человека представляют собой углеводородную неразветвлённую цепь, на одном конце которой находится карбоксильная группа, а на другом — метальная группа (ω-углеродный атом). Большинство жирных кислот в организме содержат чётное число атомов углерода — от 16 до 20 (табл. 8-1 и 8-2). Жирные кислоты, не содержащие двойных связей, называют насыщенными. Основной насыщенной жирной кислотой в липидах человека является пальмитиновая (до 30 — 35%). Жирные кислоты, содержащие двойные связи, называют ненасыщенными. Ненасыщенные жирные кислоты представлены моноеновыми (с одной двойной связью) и полиеновыми (с двумя и большим числом двойных связей). Если в составе жирной кислоты содержатся две и более двойных связей, то они располагаются через СН2-группу. Имеется несколько способов изображения структуры жирных кислот. При обозначении жирной кислоты цифровым символом (табл. 8-1, вторая графа) общее количество атомов углерода представлено цифрой до двоеточия, после двоеточия указывают число двойных связей. Позицию двойной связи обозначают знаком А, после которого указывают номер атома углерода, ближайшего к карбоксилу, у которого находится двойная связь. Например, С18:1∆9 означает, что жирная кислота содержит 18 атомов углерода и одну двойную связь у 9-го атома углерода, считая от углеродного атома карбоксильной группы. Позиция двойной связи может быть указана и другим способом — по расположению первой двойной связи, считая от метального ω-атома углерода жирной кислоты. Например, линолевая кислота может быть обозначена как С18:2∆9,12 или С18:2ω-6. По положению первой двойной связи от метального углерода полиеновые жирные кислоты делят на семейства ω-3 и ω-6.

Читайте также:  Как по другому называется холестерин

Таблица 8-1. Строение жирных кислот

Источник: lifelib.info

Липиды в биохимии: характеристика, выполняемые функции

Что представляют собой липиды? Биохимия уделяет данному классу органических соединений отдельное внимание. Рассмотрим подробнее особенности их строения, а также свойства, функции, применение.

Теоретические аспекты

Липидами (жирами) называют низкомолекулярные органические вещества, которые частично либо полностью нерастворимы в воде. Их можно извлекать из клеток растений, животных, микроорганизмов с помощью неполярных органических растворителей (бензола, эфира, хлороформа).

Чем выделяются липиды? Биохимия данных соединений основывается на особенностях их химического состава и строения. У них есть жирные кислоты, спирты, фосфорная кислота, гетероциклические азотистые основания, углеводы. Сложно дать единое определение липидам, учитывая, насколько многогранно их химическое строение.

Биологическая важность

Как происходит обмен липидов? Биохимия характеризуется многочисленными функциями, выполняемые этими соединениями: резервная, энергетическая, структурная, регуляторная, защитная. Проанализируем их более детально:

  1. Структурная функция. Липиды совместно с белками представляют собой структурные компоненты биологических мембран клеток, то есть, воздействуют на их проницаемость, принимают активное участие в передаче нервного импульса, в формировании межклеточного взаимодействия.
  2. Энергетическая функция. Именно липиды называют «клеточным» энергоемким топливом. Окисление одного грамма жира сопровождается выделением 39 кДж энергии, что превышает в 2 раза окисление углеводов.
  3. Резервная функция. Заключается она в накоплении в клетке дополнительной энергии. Резервирование осуществляется в жировых клетках — адипоцитах. В организме взрослого человека содержится 6-10 кг липидов.
  4. Защитная функция. Для жиров характерны термоизоляционные свойства, благодаря чему они защищают тело от физических и механических повреждений. В растениях благодаря восковому налету гарантируется защита от инфекций, сохранение воды.
  5. Регуляторная функция. Липиды считаются предшественниками витаминов, гормонов (тромбоксанов, простагландинов, лейкотриенов). Проявляется данная функция также в зависимости активности мембран от свойств, состава липидов.

Это важно знать

В чем заключается метаболизм липидов? Биохимия у человека зависит от жирового обмена. В случае его нарушения возникают разнообразные патологические состояния: метаболический ацидоз, ожирение, атеросклероз, желчнокаменная болезнь. Как происходит окисление липидов? Биохимия крови — что это такое? Чтобы найти ответы на эти вопросы, обратимся к их классификации.

Подразделение

Липиды включают ЛПНП, триглицериды, холестерин, ЛПВП. Для человеческого организма важные только определенные липидные соединения, находящиеся в крови в максимальном количестве. Остальные не настолько важны, так как концентрация этих липопротеидов минимальна. На чем основывается классификация липидов? Биохимия предполагает выделение трех групп:

  • 1 группа. ЛПНП (липопротеиды низкой плотности), представляющие собой «плохой» холестерин, являются опасными для человека при повышении их концентрации в крови. Такие жиры быстро скапливаются на стенках сосудистых структур, уменьшая просвет. Это способствует возникновению ряда сердечно-сосудистых заболеваний (атеросклероз).
  • 2 группа. ЛПВП (липопротеиды высокой плотности) являются «хорошим» холестерином, способствуют минимизации накопления в сосудах «плохого» жира. Как происходит переваривание липидов? Биохимия предполагает циркуляцию их по сосудистым системам человека, в результате чего предотвращается скапливание на их стенках ЛПНП.
  • 3 группа. Триглецириды, которые представляют собой соединения из нескольких жирных кислот, а также двух белковых молекул. Они являются производными глицерина, источником энергии для функционирования клеток организма, активными участниками биологических процессов.

Липидный профиль

Недопустимо изменение концентрации триглицеридов ни в сторону уменьшения, ни в сторону увеличения. Подобные тенденции свидетельствуют о развитии патологического состояния в организме.

Также в классификации кровяных липидов выделяют эфиры холестерина и фосфолипиды. Эти показатели нужны для профильных исследований. Липидный профиль — это набор анализов крови, позволяющих выявлять отклонения в обмене жиров в конкретном организме. Его можно считать синонимом липидограммы. Заключается такое исследование в выявлении концентрации жиров в крови. В профиль входит количественный показатель базовых кровяных жиров («хороших» и «плохих»), их сравнение.

Предназначение липидного профиля

Он позволяет выявлять патологии сердечно-сосудистой системы, оценивать риски формирования индивидуальной предрасположенности к повышенному количеству липидов в крови. Анализировать результаты липидного профиля должен профессионал. У каждого конкретного человека понятие «нормы» варьируется, зависит от множества параметров: образа жизни, наследственных болезней.

Вариант назначения

Анализы на липиды необходимы для диагностики атеросклероза. Липидограмма — это необязательное обследование. В рамках базовой профилактики некоторых заболеваний нужно проводить его с периодичностью 1-2 раза в год. Среди конкретных показаний к подобному анализу специалисты считают следующие проблемы:

желтуху внепеченочного типа;

перенесенный инфаркт миокарда;

онкологические поражения поджелудочной железа;

ожирение разной степени;

Если у человека есть хоты бы одна из патологий, перечисленных выше, периодичность проведения анализа на липиды составляет 1 раз в 6 месяцев. Липидограмма считается важнейшим исследованием, позволяющим предупредить риски осложнений болезней, отслеживать возможность их терапии.

Как проводится обследование

Необходимо сдавать на анализ кровь из локтевой вены утром (натощак). До определения липидного профиля необходима предварительная правильная подготовка, чтобы не допустить искажений в лабораторных исследованиях.

Читайте также:  Почему при заболеваниях щитовидной железы повышается холестерин

Среди базовых подготовительных мер выделяют: сдачу в утренний период крови, отказ от алкоголя, курения, чрезмерных нагрузок, стрессов (не менее суток). Проводится липидограмма таким образом. Диагност ведет беседу с пациентом. Если нет противопоказаний, проводится анализ крови из вены либо фаланги пальца. Далее биоматериал направляют в лабораторию на исследование. По итогам оформляют диагностический лист, в котором подробно описывается липидный профиль обследованного пациента. Результаты выдают человеку на руки, или перенаправляют специалисту.

Подведем итоги

Липиды являются группой органических веществ, которые включат в себя жиры и липоиды (жироподобные соединения). Жиры, находящиеся во всех клетках, являются естественным барьером. Они ограничивают проницаемость клеток, включены в состав гормонов. Они являются гидрофобными веществами, которые с водой образуют эмульсию. Липиды хорошо растворимы в органических растворителях (спиртах, ацетоне, бензоле). Без жиров невозможно полноценное функционирование организма человека. Нарушения липидного обмена негативно отражаются на состоянии, приводят к возникновению серьезных болезней.

Источник: fb.ru

Состав липидов в биохимии

В организме человека в форме жиров запасается большое количество энергии. Если гликоген печени и скелетных мышц может обеспечить около 2000 ккал энергии, то жиры мышц и жировых тканей — около 70 000 ккал. Запасы жиров в организме практически неисчерпаемы, поскольку даже при прохождении марафонской дистанции расходуется их менее 1 кг. Жиры служат энергетическим суб­стратом преимущественно при аэробной физической работе на выносливость. Использование их при мышечной деятельности поддерживает высокую работоспособность и отдаляет состояние утомления организма.

1. Химический состав и биологическая роль липидов

Липиды, или жиры (от греч. lipos — жир) — это класс органических соединений, не растворимых в воде. Они растворяются в органических растворителях, та­ких как эфиры, хлороформ или бензол. К липидам от­носятся также жирорастворимые витамины, простагландины, пигменты и другие не растворимые в воде соединения, которые извлекаются из тканей органи­ческими растворителями.

Молекулы жира, как и молекулы углеводов, состо­ят из атомов углерода, водорода и кислорода. Одна­ко содержание кислорода по отношению к другим атомам значительно меньше, чем в углеводах, что видно, например, из формулы жира (тристеарина). С57Н110О6. Поэтому для окисления жиров требуется значительно большее количество кислорода, чем для окисления углеводов.

Жиры в организме выполняют разнообразные биологические функции, основными из которых явля­ются следующие:

Энергетическая. При распаде 1 г жира осво­бождается 39 кДж (9,3 ккал) энергии, что значитель­но больше, чем при окислении углеводов. В форме гликогена организм может запасать энергию обеспечения основного обмена не более чем на сутки, тогда как в фор-ме триглицеридов — на несколько месяцев

Структурная. Липиды в комплексе с белками являются структур­ ам компонентом всех клеточных мембран. В связи с этим они участ­вуют в транспорте веществ через мембраны, рецепции и в других мем­бранных процессах.

Регуляторная, или гормональная. Регуляторную функцию выполняют гормоны стероидной природы, а также тканевые гормоны простагландины, образующиеся из полиненасыщенных высших жирных кислот.

Терморегуляторная. Жиры, входящие в состав подкожной клетчатки, предохраняют организм от переохлаждения, поскольку являются плохим проводником тепла.

Защитная. Липиды в виде жировых прослоек защищают внутренние органы от механических повреждений, а также нервные окончания и кро­веносные сосуды от сдавливания и ушибов. Жир придает эластичность кожным покровам, а насыщенные жирные кислоты — бактерицидные свой­ства.

В качестве растворителя. В жирах растворяются многие органичес­кие соединения, в том числе витамины A, D, Е и К, благодаря чему они легко проникают через стенки сосудов, мембраны клеток, транспортиру­ются в биологических жидкостях.

2. Характеристика классов липидов

В зависимости от особенностей молекулярного строения жиры, входящие в состав организма человека, разделяют на следующие основные классы: нейтральные жиры, фосфолипиды, гликолипиды, стероиды (стерины и стериды).

Источник: studopedia.ru

Липопротеины — что это такое? Биохимический анализ крови, функции в плазме крови

Липопротеины – это комплекс транспортных форм липидов (жиров и жироподобных веществ). Если не углубляться в химические термины, то в нестрогом смысле липопротеины – это сложные соединения, создавшиеся на основе жиров и белков с гидрофобными и электростатическими взаимодействиями.

Липиды не растворяются в воде, по сути являются молекулами с гидрофобным ядром, потому не могут переноситься кровью в чистом виде. Жир синтезируется в тканях организма – печени, кишечника, но для его транспорта необходимо включение жиров с помощью белков в состав липопротеинов.

Наружный слой или оболочка липопротеина состоит из белков, холестерина и фосфолипидов; она гидрофильная, поэтому липопротеин легко связывается с плазмой крови. Внутренняя часть или ядро состоит из эфиров холестерина, триглицеридов, высших жирных кислот и витаминов.

Липопротеины в стабильной концентрации поддерживают синтез и секрецию жировых и апобелковых компонентов (апобелками называют белки-стабилизаторы в составе липопротеинов).

Классы липопротеинов

Классификация липопротеинов проводится по разным основаниям с учетом химических, биологических и физических свойств и различий. Самая распространенная и имеющая практическое применение в медицине классификация основана на выявлении соотношения липидов и белков и, как следствие, плотности. Плотность определяется по результатам ультрацентрифугирования.

Читайте также:  Елена малышева холестерин видео

По плотности и поведению в гравитационном поле выделяют следующие липопротеиновые классы:

  1. Хиломикроны — самые легкие и крупные частицы; образуются в клетках кишечника и имеют в составе до 90 процентов липидов;
  2. Липопротеины очень низкой плотности; образуются в печени из углеводов;
  3. Липопротеины низкой плотности; образуются в русле крови из липопротеинов очень низкой плотности через стадию липопротеинов промежуточной плотности.
  4. Липопротеины высокой плотности – самые мелкие частицы; образуются в печени и имеют в составе до 80 процентов белков.
  5. Химический состав всем липопротеинов одинаков; разнятся пропорции – соотношения составляющих липопротеин веществ относительно друг друга.

По другой классификации липопротеины делятся на свободные, которые растворяются в воде, и несвободные, которые в воде не растворяются. Липопротеины плазмы, сыворотки крови растворимы в воде. Липопротеины мембранных стенок клеток, нервных волокон нерастворимы в воде.

Биохимический анализ крови на липопротеины

Биохимический анализ крови назначается для сбора сведений об обмене веществ в организме, качестве работы внутренних органов и систем человека, уровне макроэлементов – белков, жиров, углеводов. Биохимический анализ делают в рамках медицинского обследования на скрытые заболевания и патологии. Он позволяет выявить проблему еще до появления первых симптомов болезни.

Один из рассматриваемых параметров биохимического анализа крови – липопротеины различной плотности – компоненты жирового обмена.

Если выявлено, что в крови повышено содержание липопротеинов низкой плотности, это означает, что в организме есть «плохой» холестерин и требуется дополнительное обследование на предмет выявления атеросклероза.

По показателям липопротеинов различной плотности выводят значение содержания в крови общего холестерина. Для оценки состояния сосудов важнее показатели отдельного взятых липопротеинов низкой плотности, чем общего холестерина.

Чтобы результаты биохимического анализа крови были достоверными, необходимо за 24 часа прекратить прием алкоголя, сильнодействующих лекарственных средств, за 12 часов не есть ничего и не пить подслащенные напитки, за 6 часов – не курить и не пить ничего, кроме воды.

Результаты анализа могут сильно отличаться от номы при отсутствии заболеваний внутренних органов на фоне беременности, в течение полутора-двух месяцев после родов, перенесенного недавнего инфекционного заболевания, сильного отравления, острой респираторной инфекции. В этом случае показана повторная сдача анализа после устранения препятствующих факторов.

Для получения более развернутого результата по показателям содержания липопротеинов в рамках диагностики сердечно-сосудистых заболеваний назначают липидограмму крови. Она показывает, сколько и какие липопротеины содержатся в крови, а также говорит об уровне холестерина и триглицеридов.

Функции липопротеинов в крови и плазме крови

Общая функция всех липопротеинов – транспорт липидов. Они переносят насыщенные мононенасыщенные жирные кислоты для получения их них энергии; полиненасыщенные жирные кислоты для синтеза гормонов – стероидов, эйкозаноидов; холестерин и фосфолипиды для использования их в качестве важного составного элемента клеточных мембран.

Поступающие жиры и углеводы обязательно должны расщепляться и транспортироваться по системам организма для усвоения или накопления.

  • Хиломикроны переносят экзогенный жир из кишечника в слои разной ткани, преимущественно в жировую ткань и экзогенный холестерин из кишечника в печень.
  • Липопротеины очень низкой плотности переносят эндогенный жир из печени в жировую ткань.
  • Липопротеины низкой плотности транспортируют эндогенный холестерин в ткани.
  • Липопротеины высокой плотности удаляют (выводят) холестерин из тканей в печень, из клеток печени холестерин выводится с желчью.

Липопротеины очень низкой и низкой плотности считаются атерогенными, то есть вызывающими при повышении их концентрации в крови атеросклероз. При атеросклерозе излишек жира, «плохого» холестерина выстилают сосудистые стенки изнутри, слипаются и прикрепляются к стенкам сосудов. Это приводит к повышение кровяного давления за счет сужения сосудистого просвета, снижению упругости стенок сосудов, образованию тромбов.

Эндогенные жиры синтезируются в организме, экзогенные жиры организм получает с пищей.

Разница между липопротеинами и липопротеидами

Липопротеины и липопротеиды – разные варианты написания одного и того же слова, обозначающего транспортную форму липидов. Оба варианта являются правильными, но чаще встречается написание «липопротеины».

Нарушение транспорта липидов

При нарушениях транспорта липидов и липидного обмена снижается энергетический потенциал организма, ухудшается терморегуляционная способность. Помимо этого, ухудшается передача нервных импульсов, снижается скорость ферментивных реакций.

Нарушение липидного обмена происходит либо на стадии образования, либо на стадии утилизации липопротеинов: в первом случае говорят о гипопротеинемии, во втором – о гиперпротеинемии.

Первичные причины нарушения липидного обмена – генетическое мутации. Вторичные причины – цирроз (дистрофия с последующим некрозом тканей печени), гипертиреоз (гиперфункция щитовидной железы), пиелонефрит или почечная недостаточность, сахарный диабет, желчекаменная болезнь, ожирение.

Временные нарушения вызываются приемом некоторых медицинских препаратов и их групп: инсулин, фенитоин, глюкокортикоиды, — а также большого количества алкоголя.

Источник: myholesterin.ru