Фракционный состав липидов

Фракционный состав липидов

Глава II. ЛИПИДЫ

§ 4. КЛАССИФИКАЦИЯ И ФУНКЦИИ ЛИПИДОВ

Липиды представляют собой неоднородную группу химических соединений, нерастворимых в воде, но хорошо растворимых в неполярных органических растворителях: хлороформе, эфире, ацетоне, бензоле и др., т.е. общим их свойством является гидрофобность (гидро – вода, фобия – боязнь). Из-за большого разнообразия липидов дать более точное определение им невозможно. Липиды в большинстве случаев являются сложными эфирами жирных кислот и какого-либо спирта. Выделяют следующие классы липидов: триацилглицерины, или жиры, фосфолипиды, гликолипиды, стероиды, воска, терпены. Различают две категории липидов – омыляемые и неомыляемые. К омыляемым относятся вещества, содержащие сложноэфирную связь (воска, триацилглицерины, фосфолипиды и др.). К неомыляемым относятся стероиды, терпены.

Триацилглицерины, или жиры

Триацилглицерины являются сложными эфирами трехатомного спирта глицерина

и жирных (высших карбоновых) кислот. Общая формула жирных кислот имеет вид: R-COOH, где R – углеводородный радикал. Природные жирные кислоты содержат от 4 до 24 атомов углерода. В качестве примера приведем формулу одной из наиболее распространенной в жирах стеариновой кислоты:

В общем виде молекулу триацилгицерина можно записать так:

Если в состав триациоглицерина входят остатки различных кислот (R1 R2 R3), то центральный атом углерода в остатке глицерина становится хиральным.

Триацилглицерины неполярны и вследствие этого практически нерастворимы в воде. Основная функция триацилглицеринов – запасание энергии. При окислении1 гжира выделяется 39 кДж энергии. Триацилглицерины накапливаются в жировой ткани, которая, кроме депонирования жира, выполняет термоизолирующую функцию и защищает органы от механических повреждений. Более подробную информацию о жирах и жирных кислотах вы найдете в следующем параграфе.

Интересно знать! Жир, которым заполнен горб верблюда, служит, в первую очередь, не источником энергии, а источником воды, образующейся при его окислении.

Фосфолипиды содержат гидрофобную и гидрофильную области и поэтому обладают амфифильнымы свойствами, т.е. они способны растворяться в неполярных растворителях и образовывать стойкие эмульсии с водой.

Фосфолипиды в зависимости от наличия в их составе спиртов глицерина и сфингозина делятся на глицерофосфолипиды и сфингофосфолипиды.

В основе строения молекулы глицерофосфолипидов лежит фосфатидная кислота, образованная глицерином, двумя жирными и фосфорной кислотами:

В молекулах глицерофосфолипидов к фосфатидной кислоте сложноэфирной связью присоединена НО-содержащая полярная молекула. Формулу глицерофосфолипидов можно представить так:

где Х – остаток НО-содержащей полярной молекулы (полярная группировка). Названия фосфолипидов образуются в зависимости от наличия в их составе той или иной полярной группировки. Глицерофосфолипиды, содержащие в качестве полярной группировки остаток этаноламина,

носят название фосфатидилэтаноламинов, остаток холина

Формула фосфатидилэтаноламина выглядит так:

Глицерофосфолипиды отличаются друг от друга не только полярными группами, но и остатками жирных кислот. В их состав входят как насыщенные (состоящие обычно из 16 – 18 атомов углерода), так и ненасыщенные (содержащие чаще 16 – 18 атомов углерода и 1 – 4 двойные связи) жирные кислоты.

Сфингофосфолипиды по составу сходны с глицерофосфолипидами, но вместо глицерина содержат аминоспирт сфингозин:

Наиболее распространенными сфингофосфолипидами являются сфингомиелины. Они образованы сфингозином, холином, жирной кислотой и фосфорной кислотой:

Молекулы как глицерофосфолипидов, так и сфингофосфолипидов состоят из полярной головы (образована фосфорной кислотой и полярной группировкой) и двух углеводородных неполярных хвостов (рис.1). У глицерофосфолипидов оба неполярных хвоста являются радикалами жирных кислот, у сфингофосфолипидов – один хвост является радикалом жирной кислоты, другой – углеводородной цепочкой спирта сфингазина.

Рис. 1. Схематическое изображение молекулы фосфолипида.

При встряхивании в воде фосфолипиды спонтанно формируют мицеллы, в которых неполярные хвосты собираются внутри частицы, а полярные головы располагаются на ее поверхности, взаимодействуя с молекулами воды (рис. 2а). Фосфолипиды способны образовывать также бислои (рис. 2б) и липосомы – замкнутые пузырьки, окруженные непрерывным бислоем (рис. 2в).

Рис. 2. Структуры, образуемые фосфолипидами.

Способность фосфолипидов, образовывать бислой, лежит в основе формирования клеточных мембран.

Гликолипиды

Гликолипиды содержат в своем составе углеводный компонент. К ним относятся гликосфинголипиды, содержащие, кроме углевода спирт, сфингозин и остаток жирной кислоты:

Они так же, как и фосфолипиды, состоят из полярной головы и двух неполярных хвостов. Гликолипиды располагаются на внешнем слое мембраны, являются составной частью рецепторов, обеспечивают взаимодействие клеток. Их особенно много в нервной ткани.

Стероиды

Стероиды являются производными циклопентанпергидрофенантрена (рис. 3). Один из важнейших представителей стероидов – холестерин. В организме он встречается как в свободном состоянии, так и в связанном, образуя сложные эфиры с жирными кислотами (рис. 3). В свободном виде холестерин входит в состав мембран и липопротеинов крови. Сложные эфиры холестерина являются его запасной формой. Холестерин является предшественником всех остальных стероидов: половых гормонов (тестостерон, эстрадиол и др.), гормонов коры надпочечников (кортикостерон и др.), желчных кислот (дезоксихолевая и др.), витамина D (рис. 3).

Интересно знать! В организме взрослого человека содержится около 140 г холестерина, больше всего его находится в нервной ткани и надпочечниках. Ежедневно в организм человека поступает 0,3 – 0,5 г холестерина, а синтезируется – до 1 г.

Воска

Воска – это сложные эфиры, образованные длинноцепочечными жирными кислотами (число атомов углерода 14 – 36) и длинноцепочечными одноатомными спиртами (число атомов углерода 16 – 22). В качестве примера рассмотрим формулу воска, образованного олеиновым спиртом и олеиновой кислотой:

Читайте также:  Влияет ли употребление алкоголя на уровень холестерина

Воска выполняют главным образом защитную функцию, находясь на поверхности листьев, стеблей, плодов, семян они защищают ткани от высыхания и проникновения микробов. Они покрывают шерсть и перья животных и птиц, предохраняя их от намокания. Пчелиный воск служит строительным материалом для пчел при создании сот. У планктона воск служит основной формой запасания энергии.

Терпены

В основе терпеновых соединений лежат изопреновые остатки:

К терпенам относятся эфирные масла, смоляные кислоты, каучук, каротины, витамин А, сквален. В качестве примера приведем формулу сквалена:

Сквален является основным компонентом секрета сальных желез.

Источник: ebooks.grsu.by

Раздел «Промышленная биотехнология»

Технология получения микробных липидов

Под липидами подразумеваются все растворимые в неполярных растворителях клеточные компоненты микроорганизмов. В настоящее время ведутся поиски новых источников получения жиров, в том числе и на технические нужды. Этим источником могут стать микроорганизмы, липиды которых после соответствующей обработки пригодны для использования в различных отраслях промышленности: медицинской, химико-фармакоцевтической, лакокрасочной, шинной и других, что позволит высвободить значительные количества масел животного и растительного происхождения.

Технологический процесс получения микробных липидов, в отличие от получения белковых веществ, обязательно включает стадию выделения липидов из клеточной массы методом экстракции в неполярном растворителе (бензине или эфире). При этом получают одновременно два готовых продукта: микробный жир (биожир) и обезжиренный белковый препарат (биошрот).

Сырьем для этого процесса являются те же среды, что и для производства кормовой биомассы. В процессе культивирования микроорганизмов на различных средах получаются три класса липидов: простые, сложные липиды и их производные.

Простые липиды — нейтральные жиры и воски. Нейтральные жиры (основные запасные компоненты клетки) — эфиры глицерина и жирных кислот, основная масса которых триацилглицериды (есть, впрочем ещё и моно- и диглицериды). Воски — эфиры жирных кислот или моноооксикислот и алифатических спиртов с длинной углеродной цепью. По структуре и свойствам близки к нейтральным липидам. Наибольшее количество нейтральных липидов синтезируют дрожжи и мицелиальные грибы. Простые липиды находят применение как технологические смазки в процессах холодной и тепловой обработки металлов. Продуцентами сложных липидов являются в основном бактерии.

Сложные липиды делятся на две группы: фосфолипиды и гликолипиды. Фосфолипиды (фосфоглицериды и сфинголипиды) входят в состав различных клеточных мембран и принимают участие в переносе электронов. Их молекулы полярны и при рН 7,0 фосфатная группа несет отрицательный заряд. Концентрат фосфолипидов находит применение в качестве антикоррозийной присадки к маслам и как добавка при флотации различных минералов. Гликолипиды в отличие от фосфолипидов не содержат молекулы фосфорной кислоты, но также являются сильнополярными соединениями за счет наличия в молекуле гидрофильных углеводных групп (остатков глюкозы, маннозы, галактозы и др.).

К производным липидов относят жирные кислоты, спирты, углеводороды, витамины Д, Е и К. Жирные кислоты представлены насыщенными и ненасыщенными с одной двойной связью кислотами нормального строения и четным числом углеродных атомов (пальмитиновая, стеариновая, олеиновая). Среди диеновых жирных кислот можно выделить линолевую. Двойные связи в ненасыщенных жирных кислотах микробных липидов часто располагаются так, что делят их на части, число углеродных атомов в которых кратно трем. Очищенные монокарбоновые кислоты с числом углеродных атомов 14-18 находят широкое применение в мыловаренной, шинной, химической, лакокрасочной и других отраслях промышленности.

Спирты, присутствующие в липидах, делятся на три группы: спирты с прямой цепью, спирты с β-ионовым кольцом, включающие витамин А и каротиноиды, а также стерины — компоненты неомыляемой части липидов (например, эргостерин, облучение которого ультрафиолетовым светом позволяет получать витамин Д2).

Микроорганизмы — продуценты липидов

Для промышленного использования важное значение имеет способность усиленно накапливать липиды. Этой способностью обладают немногие микроорганизмы, в первую очередь дрожжи. Процесс образования липидов у большинства дрожжей состоит из двух четко разграниченных стадий:

— первая характеризуется быстрым образованием белка в условиях усиленного снабжения культуры азотом и сопровождается медленным накоплением липидов (в основном глицерофосфатов и нейтральных жиров);

— вторая — прекращением роста дрожжей и усиленным накоплением липидов (в основном нейтральных).

Типичными липидообразователями являются дрожжи Cryptococcus terricolus. Они могут синтезировать большое количество липидов (до 60% от сухой массы) в любых условиях, даже наиболее благоприятных для синтеза белка.

Из других липидообразующих дрожжей промышленный интерес представляют дрожжи С.guilliermondii,утилизирующие алканы. Они синтезируют в основном фосфолипиды. Накапливают большие количества липидов и активно развиваются на углеводных субстратах (на мелассе, гидролизатах торфа и древесины) также дрожжи видов Lipomyces lipoferus и Rhodotorula gracilis. У этих видов дрожжей липогенез сильно зависит от условий культивирования. Эти продуценты накапливают значительные количества (до 70%) триацилглицеридов.

Микроскопические грибы пока не получили большого распространения в получении липидов, хотя жир грибов по своему составу близок к растительному. Выход жиров у Asp.terreus, например, на углеводных средах достигает 51% от абсолютно сухого веса (АСВ). Липидный состав грибов представлен в основном нейтральными жирами и фосфолипидами.

Читайте также:  Холестерин расшифровка и нормы

Липиды, синтезируемые бактериями, своеобразны по своему составу, так как включают в основном сложные липиды, тогда как нейтральные жиры составляют незначительную часть биомассы. При этом бактерии производят разнообразные жирные кислоты (содержащие от 10 до 20 атомов углерода), что важно для промышленного получения специфических жирных кислот. Водоросли перспективны для культивирования в качестве липидообразователей, так как не нуждаются в органическом источнике углерода. Химический состав (соотношение белков и жиров) водорослей также сильно варьирует в зависимости от содержания в среде азота. Недостатки — малая скорость роста и накопление токсических соединений в клетках, — ограничивают промышленное применение.

Питательные среды для получения липидов

Итак, основную роль в процессе биосинтеза липидов играют различные штаммы дрожжей. Они используют те же источники сырья, что и для получения кормового белка, причем от ценности углеродного питания зависят выход биомассы, количество и состав синтезируемых липидов. Для обеспечения направленного биосинтеза липидов в питательной среде употребляются легкоассимилируемые источники азота.

На сдвиг биосинтеза в сторону образования липидов или белка влияет соотношение углерода и азота в среде. Так, повышение концентрации азота вызывает снижение липидообразования, а недостаток азота при обеспеченности углеродом ведет к понижению выхода белковых веществ и высокому процентному содержанию жира. Установлено, что оптимальное соотношение N:С тем меньше, чем труднодоступнее для дрожжей источник углерода. Обычно для углеводородного сырья соотношение N:C = 1:30, а для углеводного — 1:40. Накопление липидов возможно только при наличии в среде фосфора. При его недостатке источники углерода используются не полностью, при избытке — накапливаются нелипидные продукты. На фракционный состав липидов изменение содержания фосфора влияния не оказывает.

Воздействие остальных элементов среды (микро- и макроэлементов) сказывается на интенсивности роста дрожжей и скорости утилизации источника углерода, что влияет и на количество накопленных липидов, но не на их качество.

Условия культивирования

На фракционный состав синтезируемых липидов оказывают другие условия культивирования: аэрация, рН и температура. От интенсивности аэрации зависит синтез фосфоглицеридов, жирных кислот и триацилглицеридов. При недостаточной аэрации липиды содержат в 4 раза меньше триацилглицеридов, в 2 раза больше фосфоглицеридов и в 8 раз больше жирных кислот, чем при нормальной. При интенсификации аэрации возрастает степень ненасыщенности липидов и увеличивается относительное количество всех групп ненасыщенных кислот. Повышение рН среды ведет к увеличению содержания фосфоглицеридов и жирных кислот при одновременном снижении количества триацилглицеридов. Оптимальные температуры роста и липидообразования для клеток совпадают, причем содержание липидов не зависит от температуры культивирования. Однако, регулируя температуру, можно создавать разные соотношения насыщенных и ненасыщенных жирных кислот в составе фосфолипидных мембран.

Для углеводных субстратов наиболее отработана технология получения липидов на гидролизатах торфа и древесины. Как показали исследования, соотношение гидролизатов торфа и древесины 1:4 обеспечивает наибольший выход биомассы в стадии культивирования (до 10 г/л) при максимальном содержании липидов (до 51% от АСВ) и высоком коэффициенте усвоения субстрата (до 0,54). Из 1 тонны абсолютно сухого торфа после его гидролиза и ферментации можно получить 50-70 кг микробного жира с преимущественным содержанием триацилглицеридов.

Источник: www.biotechnolog.ru

Липидный состав крови: расшифровка и диагноз

Что означают показатели липидограммы и когда высокий уровень «хорошего» холестерина — это плохо

Содержание в крови различных жиров и их соотношений — важный показатель состояния здоровья человека. В ряде случаев он нуждается в пристальном контроле, а иногда и в коррекции. Разберемся, откуда в крови жиры и как за ними уследить.

Роль жиров в организме

Мембраны всех клеток нашего организма представляют собой двойной липидный слой. Нервные волокна, покрытые слоем миелина (вещества, на 75 % состоящего из жиров), проводят импульс в сотни раз быстрее, чем «голые» волокна.

Без жиров не работают жирорастворимые витамины D, E, K, A (поэтому морковный салат лучше заправлять растительным маслом). На основе молекулы холестерина строятся гормоны — половые, глюкокортикостероидные. И даже жировые складки на теле с точки зрения природы имеют глубокий смысл: это и амортизатор, и утеплитель, и запас на случай голода.

И в то же время избыток жиров является признанным фактором риска для многих болезней, от атеросклероза до сахарного диабета. Физические отложения жира вокруг и внутри органов затрудняют их работу. Кроме того, жир — гормонально активное вещество, и его избыток вмешивается в работу эндокринной системы, нарушая баланс.

Основные жиры, поступающие в организм извне, — это триглицериды (нейтральные жиры) и холестерин. Триглицериды используются в основном как запасное вещество и субстрат для выработки энергии. Холестерин — это база для синтеза стероидных гормонов, желчных кислот и витамина D.

Виды липопротеинов в крови

Жир не может путешествовать в крови в виде обычной капли, как в супе. Транспортируются жиры в организме в виде липопротеинов (ЛП) — соединений жиров с белками. После всасывания жировые молекулы образуют конгломераты с белковыми, причем часть белков является своеобразным ярлыком — адресом, по которому надо доставить жиры. Чем больше в липопротеине белка, тем выше будет его плотность.

Читайте также:  Рецепт семечек подсолнуха от холестерина

Если вы сдадите анализ крови на липидограмму (липидный спектр), вы увидите там такие названия:

  • ЛПНП — липопротеины низкой плотности. Белков немного, жиров много, направление движения — от печени к тканям, в которых липиды должны быть использованы.
  • ЛПОНП — липопротеины очень низкой плотности. Соотношение еще больше сдвинуто в сторону липидов, причем в основном «запасных», а направляются эти частицы в жировую ткань для ее пополнения.
  • ЛПВП — липопротеиды высокой плотности. В этих частицах много белков, и они несут холестерин «на выход» из организма — его избыток будет выведен через печень.
  • ОХ — общий холестерин, т. е. содержащийся во всех видах ЛП в сумме. Каждый день холестерин и поступает с пищей, и вырабатывается самим организмом, и выводится с желчью. Поэтому существует термин «холестериновое равновесие» — 5,2–5,5 ммоль/л в крови. При таком уровне и риск атеросклероза минимален, и на строительство всех нужных веществ холестерина хватит.
  • ТГ — сумма триглицеридов во всех ЛП.

Хорошо, плохо и слишком хорошо

Кажется, надо бороться за то, чтобы ЛПВП было много, а всех остальных — поменьше. Тогда холестерин и триглицериды будут двигаться в сторону выхода через желчь, а не в сторону накопления в виде атеросклеротических бляшек и жировых складок. В популярной литературе часто называют ЛПВП «хорошим холестерином», а ЛПНП и ЛПОНП — «плохим» (хотя, строго говоря, это и не совсем холестерин).

Читайте также:
Холестерин: лечение

Но существует парадоксальная, казалось бы, ситуация, когда чрезмерно высокий уровень ЛПВП говорит не об отличной защите от атеросклероза, а о серьезной угрозе здоровью.

Представьте липопротеин в виде вагончика, который нагружен холестерином и везет его в печень для выброса через желчь. Когда вагончик добирается до печени, его должен кто-то разгрузить. «Грузчиком» в печени работает белок SR-B1, который кодируется геном SCARB1.

При недостаточной работе этого гена «грузчиков» не хватает, и выведение холестерина из организма тормозится. Хорошего ЛПВП становится много, очень много — в два-три раза выше максимальной нормы, и теперь уже он не столько выводится, сколько накапливается в организме. В итоге состояние сосудов прогрессивно ухудшается.

Поэтому следует иметь в виду, что у каждого лабораторного показателя не зря существуют верхняя и нижняя границы. И если чего-то — даже «хорошего» — больше нормы, это может быть небезопасно. Контролируйте липидограмму ежегодно и будьте здоровы!

Источник: apteka.ru

Biotechnologia Acta

Biotechnologia Acta
DOI журнала: https://doi.org/10.15407(biotech)
все опубликованные статьи имеют doi

Логотип:

ISSN 2410-7751 (Печатный вариант)
ISSN 2410-776X (электронная версия)

Двухлетний импакт-фактор (РИНЦ с учетом цитирование из всех источников) — 0,2 (2018)
Рассчитанная величина Index Copernicus (ICV) — 100,00 (2018)

Biotechnologia Acta — мультидисциплинарный рецензируемый научный журнал, издающийся Национальной академией наук Украины и Институтом биохимии им. А. В. Палладина НАН Украины.

Тематическая направленность:
− молекулярная биотехнология
− нанобиотехнология
− иммунобиотехнология
− биосенсорика и молекулярная диагностика
− технология получения биологически активных веществ
− биотехнология трансгенных организмов
− биотехнология получения продуктов питания
− стволовые клетки и генная терапия
– биоинженерия и инженерная энзимология
− биотехнология и здоровье человека
− агробиотехнология
− биодеструкция и утилизация отходов
– биотехнологические методы и приборы
− правовые и этические аспекты биотехнологии.

Журнал основан в 2005 г. и зарегистрирован под. названием Біотехнологія, перерегистрирован в 2013 г., серия КВ № 19650-9450ПР от 30.01.2013, как Biotechnologia Acta , официальная аббревиатура Biotechnol. Acta , c №1, 2008 по №6, 2012 транслитерируется как Biotekhnolohiia.

Периодичность выхода раз в два месяца, публикация бесплатная.

Формат Biotechnologia Acta соответствует международным стандартам.
Статьи публикуются на английском языке, сопровождаются идентичными резюме на украинском и русском языках.

Представление в системах реферирования:
CrossRef,
Directory of Open Access Journals (DOAJ),
Google Scolar,
Chemical Abstracts Service (CAS),
Open Academic Journals Index (OAJI),
JournalTOCs,
GIGA Information Centre,
InfoBase Index,
Index Copernicus,
Scientific Indexing Services (SIS),
ResearchBib (Academic Resource Index),
Advanced Sciences Index (ASI)
WorldCat,
ProQuest,
Cornell University Albert R. Mann Library,
EBSCO,
CABI,
NEICON,
EuroPub
Citefactor — (Academic Scientific Journals),
Centre for Agriculture and Bioscience International (CABI)
e-LIBRARY,
Ciberleninka,
Open Ukrainian Citation Index (OUCI)
Украинский реферативный журнал «Джерело»,
«Научная периодика Украины» Национальная библиотека Украины им. В.И.Вернадского

Журнал включен в списки журналов в которых Высшей аттестационной комиссией Украины рекомендуется публиковать работы претендентам на соискание научных степеней и званий (техника, биология, )
Постановление МОН Украины от 28.12.2017 № 1417.

E-mail: Этот e-mail адрес защищен от спам-ботов, для его просмотра у Вас должен быть включен Javascript

Источник: biotechnology.kiev.ua