Биология значение липидов

mozok.click

Липиды: свойства и биологическая роль

Основные понятия и ключевые термины: ЛИПИДЫ. Жирные кислоты. простые липиды. Сложные липиды.

Вспомните! Что такое гидрофобные и гидрофильные соединения? Новости науки

В современной биологии успешно развиваются такие отрасли науки, как геномика и протеомика. Они изучают, соответственно, генный и белковый состав различных типов клеток. В последнее время существенно возрос научный интерес к липидам: их исследуют не только биохимики, но и физиологи, вирусологи, иммунологи. Вследствие возник новый раздел биохимии — липидомика, изучающая липидный состав клеток. Каково же биологическое значение липидов, входящих в набор основных «молекул жизни»?

Какие свойства липидов определяют их значение?

Липиды (от греч. липосом — жир) — это разнообразная по химическому составу группа органических веществ живого. Молекулы липидов могут содержать остатки спиртов, жирных кислот, серной кислоты, углеводов, белков и др. Свойства многих липидов в значительной степени определяются жирными кислотами.

Жирные кислоты — это группа малых молекул, которые по химической природе являются одноосновными карбоновыми кислотами. Общая формуле жирных кислот — СН3(СН2)геСООН. Их молекулы имеют две различные части: длинную углеродную цепь и карбоксильную группу (ил. 11). Гидрофобная цепь жирных кислот малоактивна, с водой не взаимодействует, и поэтому вся их химическая активность обусловлена гидрофильной карбоксильной группой. Благодаря таким особенностям жирные кислоты и их производные в воде образуют поверхностные пленки, капли, небольшие шарообразные мицеллы и др. (ил. 12).

комплексы имеют огромное значение для

организмов, поскольку участвуют в построении клеточных мембран, образуют запасающие включения, обеспечивают усвоение жирорастворимых витаминов, способствуют пищеварению жиров и т. п. На сегодня известно более 800 природных жирных кислот, однако широкое распространение в живой природе получили около 20. Наиболее известны пальмитиновая —

др. Они могут быть насыщенными (не имеющими двойных связей) и ненасыщенными (с двойными связями).

Жирные кислоты участвуют в химических реакциях образования липидов в качестве реагентов и не является мономерами, поэтому липиды — это неполимерные соединения. Большинство липидов (воски, жиры) характеризуются нерастворимостью в воде (гидрофобностью) и растворимостью в неполярных растворителях: эстере, ацетоне, хлороформе, бензене и др. Такие свойства обусловлены отсутствием полярных групп в их молекулах. Другие группы липидов (фосфолипиды, гликолипиды) проявляют двойные амфифильные свойства, так как содержат полярные (гидрофильные головки ортофосфорной кислоты или спирта) и неполярные (цепочка жирной кислоты) группы (ил. 13).

Все липиды в организме подвергаются гидролизу под действием специфических ферментов — липаз с образованием жирных кислот.

Итак, ЛИПИДЫ — это разнообразные по химическому составу органические соединения живого, общим признаком которых является их неполярность, поэтому они растворяются только в неполярных жидкостях.

Как классифицируют липиды?

Существует несколько классификаций липидов, среди которых можно выделить классификации по биологическим функциям (резервные и структурные липиды), свойствам (полярные и неполярные липиды) и классификация по структурным особенностям, которая является наиболее распространённой. Согласно ей все липиды делятся на простые и сложные.

Простые липиды являются производными жирных кислот и спиртов. Наиболее известные из них — воски и жиры. Воски — это гидрофобные соединения, в образовании которых участвуют жирные кислоты и одноатомные спирты. Их делят на животные (например, спермацет, ланолин, пчелиный воск, китайский воск) и растительные (например, кутин, суберин) воски. Эти вещества образуют защитную кутикулу на листьях и плодах, покрывают хитиновую оболочку насекомых и пауков, используются для построения сот пчёлами, увеличивают плавучесть китов и др. Жиры — это гидрофобные соединения, в образовании которых участвуют жирные кислоты и трёхатомный спирт глицерол. По происхождению жиры делятся на растительные (подсолнечное,

розовое масла, масло какао) и животные (китовый жир, свиной жир, рыбий жир). Они могут быть жидкими (содержат ненасыщенные жирные кислоты) и твёрдыми (содержат насыщенные жирные кислоты). Основная функция жиров — энергетическая.

Сложные липиды кроме липидной части содержат и другие вещества. У липопротеидов такими соединениями являются белки, у фосфолипидов — остаток ортофосфатной кислоты, у гликолипидов — углеводы. Эти соединения выполняют в основном структурную функцию.

К липидам относят и жироподобные соединения (липоиды), которые являются их предшественниками или производными. Большинство из них выполняют в организме регуляторную функцию. Примером подобных веществ являются стероиды. Стероидную природу имеют половые гормоны и гормоны надпочечников (кортикостероиды). К жироподобных соединениям относятся жирорастворимые витамины А, D, Е и K.

Итак, классифицировать липиды очень трудно из-за их огромного химического разнообразия, но чаще всего их разделяют по химическому составу на простые и сложные липиды.

Какова биологическая роль липидов?

К основным функциям, иллюстрирующим значение липидов, относятся следующие:

• строительная, или структурная (фосфолипиды и холестерин участвуют в построении билипидного слоя клеточных мембран);

• энергетическая (при расщеплении 1 г жиров высвобождается 38,9 кДж энергии;

• запасающая (у растений откладываются про запас масла, у животных — жиры, кроме того, избыток углеводов и белков может превращаться в жиры и откладываться про запас);

• теплоизоляционная (благодаря низкой теплопроводности жиры, накапливаясь в коже, предотвращают потери теплоты);

• водообразующая (при окисления 1 г жиров образуется 1,1 г метаболической воды, которая очень важна для жителей пустыни, животных, которые впадают в спячку);

• регуляторная (половые гормоны, кортикостероидные гормоны участвуют в эндокринной регуляции жизнедеятельности организмов);

• защитная (воски защищают органы растений от потерь воды, жиры вокруг внутренних органов в организме животных — от механических влияний, «витамин F» оказывает противоаллергическое и противовоспалительное действие в организме человека);

Читайте также:  Высокий уровень холестерина лечить

• сигнальная (гликолипиды в составе мембран способствуют восприятию раздражений);

• антиоксидантная (витамины А и Е — вещества, защищающие клетки от негативного воздействия свободных радикалов);

• пищеварительная (жёлчные кислоты, фосфолипиды участвуют в эмульгации жиров и их всасывании. Кроме того, жиры являются растворителями для витаминов А, D, Е, K.

Итак, биологические функции липидов являются такими же разнообразными, как и сами липиды.

ДЕЯТЕЛЬНОСТЬ Задание на сопоставление

Установите соответствие между предложенными названиями липидов и определениями и получите название метода извлечения веществ из смеси с помощью определённого растворителя.

Названия липидов: 1 — ланолин; 2 — спермацет; 3 — фосфолипиды; 4 — жирные кислоты; 5 — жёлчные кислоты; 6 — тестостерон; 7 — «витамин F»; 8 — кутин; 9 — витамин D; 10 — холестерин.

Определение: А — стероидный мужской половой гормон; Е -шерстяной воск, получают при промывании овечьей шерсти; И — жирорастворимый витамин, регулирующий обмен кальция; К1 — животный воск некоторых китообразных; К2 — жирорастворимый витамин как комплекс незаменимых жирных кислот; С — сложные липиды, являются основными компонентами клеточных мембран; Т — основные компоненты молекул липидов; Р — стероидные соединения, осуществляющие эмульгацию жиров в пищеварении; Ц — растительный воск, образует кутикулу листьев; Я — стероидное соединение, которое откладывается в стенке кровеносных сосудов при атеросклерозе.

Задания на формирование исследовательских умений

Проведите предложенные опыты, опишите результаты.

Опыт 1. В тарелку с молоком насыпьте небольшое количество нескольких различных по цвету пищевых красителей. Что происходит? Через некоторое время кончик ватной палочки смочите медицинским спиртом (средством для мытья посуды) и опустите в центр тарелки. Что наблюдаете?

Опыт 2. В три пробирки поместите по 1 мл масла. В первую пробирку добавьте 5 мл воды, во вторую — 5 мл спирта, в третью -5 мл медицинского эфира или спирта (можно приобрести в аптеке). Содержание всех трёх пробирок энергично встряхните. Что наблюдаете?

Приведите примеры продуктов, содержащих липиды. Укажите их значение и сделайте вывод о необходимости употребления человеком таких продуктов.

Задания для самоконтроля

1. Что такое липиды? 2. Что такое жирные кислоты? 3. Приведите примеры простых липидов. 4. Приведите примеры сложных липидов. 5. Назовите основные функции липидов. 6. Объясните структурную и энергетическую функции липидов.

7. Какие особенности строения и свойства липидов определяют их значение?

8. Как классифицируют липиды? 9. Какова биологическая роль липидов?

10. Обоснуйте необходимость употребления человеком пищевых продуктов, содержащих липиды.

Источник: mozok.click

Липиды, их особенности, разнообразие и биологическое значение

Липиды — органические соединения, которые являются нерастворимыми в воде из-за своей неполярнисть. Их содержание в клетке — 5-15% от сухой массы, в некоторых клетках может достигать почти 90% (клетки жировой ткани).

Особенности . Липиды — это неполимерных, неполярные, гидрофобные соединения, которые легко образуют эмульсии, благодаря чему и происходит их поступления в организм гетеротрофов. Растворяются липиды в органических растворителях: эфире, ацетоне, хлороформе и др. Молекулы липидов имеют разную химическую строение, но общим у них является наличие в составе высших жирных кислот (насыщенных и ненасыщенных) и одно-, двух-, и трехатомных спиртов. Липиды способны образовывать сложные комплексы с белками, углеводами, фосфорной кислотой и др. Настоящие липиды — это сложные эфиры жирных кислот и спирта, которые образуются в результате реакций этерификации (кислота + спирт — эфир + вода). При сочетании высших жирных кислот и спиртов возникают сложноэфирные связи. Свойства зависят от химического состава, то есть наличии определенных жирных кислот и спиртов.

Разнообразие . Классифицировать липиды очень трудно из-за их огромную химическую разнообразие.

И. Простые липиды (являются производными высших жирных кислот и спиртов).

1. Воски (сложные эфиры жирных кислот и одноатомных длинноцепочечных спиртов). Они используются в организмах растений и животных, в основном, как водоотталкивающее покрытие: образуют защитный слой на кутикуле эпидермиса листьев, плодов, семян, покрывают хитиновую Оболонь наземных членистоногих. Из воска пчелы строят соты.

2. Диольни липиды (сложные эфиры жирных кислот и двухатомных спиртов).

3. Триглицериды (сложные эфиры жирных кислот и трехатомных спиртов). их разделяют на животные жиры (насыщенные жирные кислоты и трехатомные спирты) и растительные масла (ненасыщенные жирные кислоты и трехатомные спирты). Свойства жиров зависят от содержания высших жирных кислот: а) если в составе преобладают насыщенные жирные кислоты , то жиры имеют твердую консистенцию и высокую температуру плавления; б) при преобладании в составе жиров ненасыщенных жирных кислот они будут низкую температуру плавления и жидкую консистенцию. Жиры легче воды, практически в ней не растворяются, могут образовывать устойчивые эмульсии (например, молоко). Благодаря реакции гидролиза под действием ферментов липаз происходит расщепление жиров, а благодаря реакциям этерификации — синтез и ресинтез жиров (у животных — в клетках ворсинок тонкого кишечника, печени и жировой ткани, у растений — в клетках семян). Основная функция триглицеридов — является энергетическим депо. Жиры получают вытапливанием из жировых клеток и костей животных, прессованием и экстрагированием из семян и плодов растений. их используют в медицине (рыбий жир, касторовое масло, масло какао), в технике (лляняна, конопляное, хлопковая, рапсовое масла), косметике (розовое, лавандовое масла).

II . Сложные липиды (содержат липидную часть и нелипидные комплекс).

1. липопротеиды (липидная часть соединена с белком) является транспортной формой липидов в крови и лимфе, из них строятся мембраны.

Читайте также:  Определение глюкозы и холестерина

2. Фосфолипиды (липидная часть и остаток фосфорной кислоты) входят в состав клеточных мембран.

3. Гликолипиды (липидная часть и углеводы) являются компонентами миелиновых оболочек нервных отростков, а также компонентами мембран хлоропластов.

III . Жироподобные вещества, или липоиды (в их образовании принимают участие жирные кислоты и спирты).

1. Стероиды является важным компонентом половых гормонов, гормонов надпочечников, витамина D и др.

2. Терпены объединяют каротиноиды (фотосинтезирующие пигменты) и гиббереллины (гормоны растений).

Биологическое значение. Основными функциями липидов:

1 ) строительная (фосфолипиды участвуют в построении билипидного слоя мембран, которые содержат, кроме них, еще и гликолипиды и липопротеиды)

2 ) энергетическая (при расщеплении 1 г жиров высвобождается 38,9 кДж энергии, то есть вдвое больше, чем при окислении белков и углеводов)

3 ) запасающая (у растений откладываются про запас масла, у животных — жиры, а также избыток углеводов и белков может превращаться в жиры и откладываться про запас);

4 ) теплоизоляционная (благодаря низкой теплопроводности жиры, накапливаясь в подкожной клетчатке, предотвращают потери тепла);

5 ) водоутворююча (при окислении 1 г жиров образуется 1,1 г метаболической воды, которая очень важна для жителей пустыни, животных, впадающих в спячку)

6 ) регуляторная (среди липоидов является стероидные гормоны, жирорастворимые витамины, которые участвуют в регуляции процессов жизнедеятельности организмов)

7 ) защитная (воски защищают органы растений от потерь воды, жиры вокруг внутренних органов животных защищают от механических воздействий).

Источник: studbooks.net

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.

Читайте также:  Как употреблять льняное масло для снижения холестерина

Источник: obrazovaka.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.

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