Роль липидов в растительной клетке

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

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.

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.

Читайте также:  Липиды в мембране хлоропластов

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.

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

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.

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.

Читайте также:  Высокий холестерин можно делать операцию

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

Липиды в клетке выполняют функции. Свойства липидов. Роль липидов в клетке

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 органические вещества клетки липиды – это сложные жироподобные молекулы, которые включают в свой состав гидрофильную и гидрофобную часть.

Проще говоря, все жиры растительного 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.

  1. Омыляемые – те, что подвергаются гидролизу и разлагаются на составные части. Примеры: воски, фосфолипиды, эфиры стеринов, нейтральные жиры.
  2. Неомыляемые – те, что гидролизу не подвергаются. К ним относятся терпены, стерины, жирорастворимые витамины (A, D, E, K), холестерин, эстрадиол, тестостерон и прочие.
Читайте также:  Диета при уровне холестерина 7

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?

  1. Высшие жирные кислоты (ВЖК).
  2. Высшие спирты.
  3. 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 карбоновая кислота 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:

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 нейтральные жиры – 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:

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 передачу информации 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.

Источник: fb.ru