Липиды и их характер

Пищевая химия: учебник для студентов вузов

Глава 1.1. Общая характеристика липидов

К липидам относятся разные по химическому составу и строению соединения, нерастворимые в воде и извлекаемые из природных объектов органическими растворителями. Они широко распространены в природе и являются обязательной составной частью рационального питания. Липиды включают различные классы химических соединений: высшие жирные кислоты, высшие спирты, сложные и редко простые эфиры, чаще эфиры глицерина и других многоатомных спиртов, амиды жирных кислот – производные длинноцепочечных амидов. Обычно к липидам относят также стерины и терпены.

По одной классификации, липиды делят на простые, или нейтральные (триацилглицериды, сложные эфиры холестерола, простые эфиры воска), и сложные, или полярные, липиды. Сложные липиды, содержащие остатки сахаров, называют гликолипидами (гликозилдиацилглицериды, цереброзиды, ганглиозиды); липиды, содержащие остаток фосфорной кислоты – фосфолипидами (лецитины, кефалины, полиглицерофосфатиды, сфингомиелины и др.); липиды, содержащие сульфогруппу – сульфолипидами.

По другой классификации, липиды делят на омыляемые, которые подвергаются гидролизу, и неомыляемые, для которых гидролиз затруднен.

Химические и физические свойства липидов определяются наличием в молекулах полярных группировок (–COOH, – OH , – NH 2 , –Р O 4 3 — и др.) – гидрофильная часть молекулы – и неполярных углеводородных цепей, определяющих их гидрофобные свойства. Благодаря такому строению большинство липидов являются поверхностно-активными веществами. Смеси липидов упаковываются в упорядоченные бислои, и из таких слоев состоят клеточные мембраны (рис. 1).

Рис. 1. Двойной слой липидов, пронизанный различными белками

Липиды входят в состав всех животных и растительных тканей. Функции их в организме очень разнообразны. Они являются источником энергетического и пластического материала; поставщиком биологически активных веществ, выполняющих ряд важнейших регуляторных функций; структурным компонентом клеточных мембран; осуществляют защитную функцию за счет создания водоотталкивающих и термоизоляционных покровов у животных и растений.

Для получения многих пищевых (растительные масла, животные жиры, маргарин, различные кондитерские и хлебобулочные изделия) и некоторых технических продуктов (глицерин, карбоновые кислоты, натуральная олифа и т. д.) используют свободные липиды, те, которые легко выделяются из жиросодержащего сырья растительного и животного происхождения.

Свободные липиды растительного происхождения на 90–95% состоят из ацилглицеридов (триацилглицериды, диацилглицериды, моноацилглицериды), содержат и другие липиды – воски, фосфолипиды, стерины, а также большую группу сопутствующих веществ (пигменты, жирорастворимые витамины). Продолжительность хранения и технологические режимы переработки пищевого сырья, выделения жира определяют триацилглицериды как основной компонент сырого жира. Растения накапливают липиды преимущественно в плодах и семенах, реже в корнях, коре и листьях. Содержание липидов в растениях зависит от вида, сорта и условий произрастания. Плоды и семена некоторых растений с высоким содержанием жира используют для промышленного получения растительных масел (табл. 1.1.1).

Таблица 1.1.1. Содержание липидов в семенах масличных культур

Источник: bookonlime.ru

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).
Читайте также:  Облитерирующий атеросклероз диагностика

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

Липиды — строение, свойства и функции молекул

Биологическая роль и функции

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

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

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

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

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

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

Строение и свойства

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

Читайте также:  Пиво без холестерина

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

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

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

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

Классификация соединений

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

Типы Виды Описание
Простые Триацилглицерол, нейтральные жиры Принадлежат к сложным эфирам, состоящим из глицерина и жирных кислот. Различают моно-, ди- и триглицериды.
Воски Сложные эфиры жирных кислот и спиртов (одноатомных или двухатомных).
Сложные Гликолипиды Состоят из углеводов и липидов, образующие гидрофильно-гидрофобные комплексы.
Фосфолипиды, глицерофосфолипиды, сфинголипиды Омыляемые жиры. При их гидролизе образуется мыло, а строение зависит от пути биосинтеза.

Существуют и не взаимодействующие с водой (неомыляемые) липиды-стероиды. С учетом строения они подразделяются на:

  1. Стерины. К ним относят холестерин, эргостерин — спирты, присутствующие в составе животных и растительных клеток.
  2. Стероидные гормоны. Кортизол, тестостерон, кальцитриол — содействуют развитию и росту организма.
  3. Желчные кислоты. Это растворяющие холестерин производные холевой кислоты.

Отдельную группу составляют липопротеины. Состав их, с точки зрения биохимии, достаточно сложный. Они состоят из белков и жиров. В составе содержат холестерин, необходимый компонент клеточных мембран у высших организмов, фосфолипиды, жирные кислоты. Присутствующие в составе плазмы крови способны растворяться, а нерастворимые содержатся в оболочке нервного волокна.

Значение для человека

Некоторые виды соединений организм человека самостоятельно производить неспособен. Это ненасыщенные жирные кислоты. Они проникают с пищей и содержатся в:

  • орехах;
  • овощах;
  • зелени;
  • растительных маслах;
  • злаковых растениях;
  • фруктах.

Организму для получения жирорастворимых витаминов требуются триглицериды. Обогащены этими жирными кислотами большинство продуктов животного происхождения, это:

  • молоко;
  • мясо;
  • тропические фрукты (авокадо, кокосы).

По своей химической формуле к классу липидов относят и витамины А, Е, К, Д. Они поступают с пищей. Суточное потребление липидов взрослым человеком должно быть в пределах 80−130 граммов.

Влияние на кожный покров и волосы

Жиры необходимы для здоровья кожи, волосяного покрова. Секрецию, насыщенную жирами, выделяют сальные железы. При дефиците липидов нарушается регенерация клеток дермы, ногтей и волос:

  • кожный покров испытывает недостаток энергии для регенерации клеток;
  • дерма теряет эластичность и становится сухой при постоянной нехватке триглицеридов;
  • волосы утрачивают здоровый вид, теряют блеск, развиваются различные заболевания;
  • из-за слабой секреции сальных желез роговая прослойка дермы страдает от агрессивного воздействия внешней среды;
  • недостаточное содержание жиров ногтевые пластины делает мягкими.

Для восполнения дефицита рекомендуется придерживаться строгой диеты, пользоваться косметическими средствами, которые липиды содержат в своем составе.

В организме жиры играют резервную роль, используются при заболевании или ухудшении качества питания. Они структурный элемент тканей внутриклеточных образований и оболочек клеток. Пищевые имеют животное и растительное происхождение. Они не растворимы в воде, только в неполярных органических растворителях. Жиры, получаемые из растительных элементов, — это масла. Отдельную группу составляют жиры морских млекопитающих и рыб.

Источник: nauka.club

Функции липидов

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:

  1. резервно-энергетическая;
  2. структурообразующая;
  3. транспортная;
  4. изолирующая;
  5. 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.

Читайте также:  Бытовые приборы определения холестерина в крови

Структурные блоки

Одновременно, липиды осуществляют строительную функцию: с их помощью формируется мембрана клетки. В процессе участвуют следующие группы жироподобных веществ:

  1. холестерин – липофильный спирт;
  2. гликолипиды – соединения липидов с углеводами;
  3. 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.

«Золотой» запас индивидуума

Дополнительно, жировые отложения выполняют резервную функцию. Это фактически кладезь энергии, используемый организмом при необходимости, Как пример, голодание или интенсивные физические нагрузки. Весь механизм осуществляется при содействии адипоциты. Это специальные клетки, строение и функции которых тесно связаны с триглицеридами. Жир занимает подавляющий объем адипоцитов.

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:

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.

Регуляторная функция

Еще одна роль, которую для называют второстепенной. Не участвуя непосредственно в регулирующих процессах, липиды входят в состав соединений, осуществляющих подобные функции. В частности, это мембрана клетки, выполняющая пропускной режим. Другим примером выступают стероидные гормоны, регулирующие обмен веществ, репродуктивную способность, и иммунную защиту организма.

Перечень функций липидов не ограничивается рассмотренными случаями, но позволяет понять уровень важности веществ для человека.

Окисление липидов в организме – это различные типы реакций, которые имеют как положительные, так и отрицательные последствия для человеческого организма.

Синтез липидов – этот процесс не может начинаться сразу после поступления жиров в желудок или кишечник. Для этого необходим процесс всасывания, который имеет свои особенности.

Соединения липидов – это обширный класс химических элементов, включающий жиры, воски, определенные гормональные вещества. Их невозможно растворить в воде.

Синтез липидов – этот процесс не может начинаться сразу после поступления жиров в желудок или кишечник. Для этого необходим процесс всасывания, который имеет свои особенности.

Источник: sosudportal.ru