Строение липидов. Особенности строения липидов

1. Функции липопротеинов в крови и плазме крови
2. Разница между липопротеинами и липопротеидами
3. Нарушение транспорта липидов

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).

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.

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 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.

Липиды объединяют большое количество жиров и жироподобных веществ растительного и животного происхождения, имеющих ряд общих признаков:

а) нерастворимость в воде (гидрофобность и хорошая растворимость в органических растворителях, бензине, диэтиловом эфире, хлороформе и др.);

б) наличие в их молекулах длинноцепочечных углеводородных радикалов и сложноэфирных

группировок ().

Большинство липидов не являются высокомолекулярными соединениями и состоят из нескольких, связанных одна с другой молекул. В состав липидов могут входить спирты и линейные цепи ряда карбоновых кислот. В некоторых случаях их отдельные блоки могут состоять из высокомолекулярных кислот, разнообразных остатков фосфорной кислоты, углеводов, азотистых оснований и других компонентов.

Липиды вместе с белками и углеводами составляют основную массу органических веществ, всех живых организмов, являясь обязательным компонентом каждой клетки.

1. Простые и сложные липиды

При выделении липидов из масличного сырья, в масло переходит большая группа сопутствующих им жирорастворимых веществ: стероиды, пигменты, жирорастворимые витамины и некоторые другие соединения. Извлекаемая из природных объектов смесь, состоящая из липидов и растворимых в них соединений, получила название «сырого» жира.

Основные компоненты сырого жира

Вещества сопутствующие липидам играют большую роль в пищевой технологии, влияют на пищевую и физиологическую ценность полученных продуктов питания. Вегетативные части растений накапливают не более 5% липидов, главным образом в семенах и плодах. Например, содержание липидов в различных растительных продуктах составляет (г/100г): подсолнечник 33-57, какао (бобы) 49-57, соя 14-25, конопля 30-38, пшеница 1,9-2,9, арахис 54-61, рожь 2,1-2,8, лён 27-47, кукуруза 4,8-5,9, кокосовая пальма 65-72. Содержание в них липидов зависит не только от индивидуальных особенностей растений, но и от сорта, места, условий произрастания. Липиды играют важную роль в процессах жизнедеятельности организма.

Их функции весьма разнообразны: важна их роль в энергетических процессах, в защитных реакциях организма, в его созревании, старении и т.д.

Липиды входят в состав всех структурных элементов клетки и в первую очередь клеточных мембран, оказывая влияние на их проницаемость. Они участвуют в передаче нервного импульса, обеспечивают межклеточный контакт, активный перенос питательных веществ через мембраны, транспорт жиров в плазме крови, синтез белка и различные ферментативные процессы.

По своим функциям в организме условно делят на две группы: запасные и структурные. Запасные (в основном ацилглицерины) обладают высокой калорийностью, являются энергетическим резервом организма и используются им при недостатке питания и заболеваниях.

Запасные липиды являются запасными веществами, помогающими организму переносить неблагоприятные воздействия внешней среды. Большая часть растений (до 90%) содержит запасные липиды, главным образом в семенах. Они легко извлекаются из жиросодержащего материала (свободные липиды).

Структурные липиды (в первую очередь фосфолипиды) образуют сложные комплексы с белками и углеводами. Они участвуют в разнообразных сложных процессах, протекающих в клетке. По массе они составляют значительно меньшую группу липидов (в масличных семенах 3-5%). Это трудноизвлекаемые «связанные» липиды.

Природные жирные кислоты, входящие в состав липидов, животных и растений, имеют много общих свойств. Они содержат, как правило, четкое число углеродных атомов и имеют неразветвленную цепь. Условно жирные кислоты делят на три группы: насыщенные, мононенасыщенные и полиненасыщенные. Ненасыщенные жирные кислоты животных и человека обычно содержат двойную связь между девятым и десятым атомами углерода, остальные карбоновые кислоты, входящие в состав жиров следующие:

Большинство липидов имеют некоторые общие структурные особенности, однако строгой классификации липидов пока не существует. Один из подходов к вопросу классификации липидов химический, согласно которому к липидам относятся производные спиртов и высших жирных кислот.

Схема классификации липидов.

Простые липиды. Простые липиды представлены двухкомпанентными веществами, сложными эфирами жирных высших кислот с глицерином, высшими или полициклическими спиртами.

К ним относятся жиры и воски. Наиболее важными представителями простых липидов являются ацилглицериды (глицерины). Они составляют основную массу липидов (95-96%) и именно их называют маслами и жирами. В состав жров входят в основном триглицериды, но присутствуют моно− и диацилглицерины:

Свойства конкретных масел определяются составом жирных кислот, участвующих в построении их молекул и положением, которое занимают остатки этих кислот в молекулах масел и жиров.

В жирах и маслах обнаружено до 300 карбоновых кислот различного строения. Однако большинство из них присутствуют в небольшом количестве.

Стеариновые и пальмитиновые кислоты входят в состав практически всех природных масел и жиров. Эруковая кислота входит в состав рапсового масла. В состав большинства наиболее распространенных масел входят ненасыщенные кислоты, содержащие 1-3 двойные связи. Некоторые кислоты природных масел и жиров имеют, как правило, цис-конфигурацию, т.е. заместители распределены по одну сторону плоскости двойной связи.

Кислоты, имеющие разветвлённые углеводные цепи, содержащие окси, кето и другие группы, в липидах, как правило, содержатся в незначительном количестве. Исключение составляет рацинолевая кислота в касторовом масле. В природных растительных триацилглицеринах положения 1 и 3 заняты предпочтительно остатками насыщенных жирных кислот, а положение 2 ненасыщенными. В животных жирах картина обратная.

Положение остатков жирных кислот в триацилглицеринах существенно влияет на их физико-химические свойства.

Ацилглицерины − это жидкость или твердые вещества с низкими температурами плавления и довольно высокими температурами кипения, с повышенной вязкостью, без цвета и запаха, легче воды, нелетучи.

В воде жиры практически нерастворимы, но образуют с ней эмульсии.

Помимо обычных физических показателей жиры характеризуются рядом физико-химических констант. Эти константы для каждого вида жира и его сорта предусмотрены стандартом.

Кислотное число, или коэффициент кислотности, показывает сколько свободных жирных кислот содержится в жире. Оно выражается числом мг KOH, которое требуется для нейтрализации свободных жирных кисло в 1 г жира. Кислотное число служит показателем свежести жира. В среднем оно колеблется для разных сортов жира от 0,4 до 6.

Число омыления, или коэффициент омыления, определяет общее количество кислот, как свободных, так и связанных в триацилглицеринах, находящихся в 1 г жира. Жиры, содержащие остатки высокомолекулярных жирных кислот, имеют меньшее число омыления, чем жиры, образуемые низкомолекулярными кислотами.

Йодное число – показатель ненасыщенности жира. О определяется количеством граммов йода, присоединяющихся к 100 г жира. Чем выше йодное число, тем более ненасыщенным является жир.

Воски. Восками называют сложные эфиры высших жирных кислот и высокомолекулярных спиртов (18-30 атомов углерода). Жирные кислоты, входящие в состав восков такие же, как и для жиров, но есть и специфические, характерные только для восков.

Например: карнаубовая ;

церотиновая ;

монтановая .

Общая формула восков может быть записана так:

Воски широко распространены в природе, покрывая тонким слоем листья, стебли, плоды растений, они предохраняют их от смачивания водой, высыхания, действия микроорганизмов. Содержание воска в зерне и плодах невелико.

Сложные липиды. Сложные липиды имеют многокомпонентные молекулы, отдельные части которых соединены химическими связями различного типа. К ним относятся фосфолипиды, состоящие из остатков жирных кислот, глицерина и других многоатомных спиртов, фосфорной кислоты и азотистых оснований. В структуре гликолипидов наряду с многоатомными спиртами и высокомолекулярной жирной кислотой имеются также углеводы (обычно остатки галактозы, глюкозы, маннозы).

Имеются также две группы липидов в составе которых представлены и простые и сложные липиды. Это − диольные липиды, являющиеся простыми и сложными липидами двухатомных спиртов и высокомолекулярных жирных кислот, содержащих в ряде случаев фосфорную кислоту, азотистые основания.

Ормитинолипиды построены из остатков жирных кислот, аминокислоты ормитина или лизина и включающих в некоторых случаях двухатомные спирты. Наиболее важная и распространенная группа сложных липидов − фосфолипиды. Молекула их построена из остатков спиртов, высокомолекулярных жирных кислот, фосфорной кислоты, азотистых оснований, аминокислот и некоторых других соединений.

Общая формула фосфолипидов (фосфотидов) имеет следующий вид:

Следовательно молекуле фосфолипидов имеются группировки двух типов: гидрофильные и гидрофобные.

В качестве гидрофильных группировок выступают остатки фосфорной кислоты и азотистые основания, а в качестве гидрофобных группировок углеводородные радикалы.

Схема строения фосфолипидов

Рис. 11. Молекула фосфолипидов

Гидрофильная полярная головка − это остаток фосфорной кислоты и азотистого основания.

Гидрофобные хвосты − это углеводородные радикалы.

Фосфолипиды выделены в качестве побочных продуктов при получении масел. Являются поверхностно-активными веществами, улучшающими хлебопекарные достоинства пшеничной муки.

В качестве эмульгаторов они применяются также в кондитерской промышленности и при производстве маргариновой продукции. Они являются обязательным компонентом клеток.

Вместе с белками и углеводами они участвуют в построении мембран клеток и субклеточных структур, выполняющих функции несущих конструкции мембран. Они способствуют лучшему усвоению жиров и препятствуют ожирению печени, играя важную роль в профилактике атеросклероза.

Превращение липидов и их влияние на качество продуктов при хранении и переработке:

а) гидролитический распад

б) гидрогенизация

в) переэтерификация

г) аутоокисление и ферментативное окисление (прогоркание).

Вспомните!

В чём особенность строения атома углерода?

Органические молекулы состоят из углерода. Благодаря небольшой величине атома и четырем валентным электронам он способен образовывать прочные ковалентные связи углеродных скелетов и других атомов. Эта дает возможность углеродным соединениям образовывать большие и сложные молекулы. Это и отличает их от неорганических веществ. Среди органических веществ различают небольшие по молекулярной массе молекулы и макромолекулы. Малые молекулы представляют собой соединения углерода с молекулярной массой от 100 до 100 и содержат до 30 углеродных атомов. Из таких молекул образуются более крупные макромолекулы, их молекулярные массы могут превышать 1000000.

Какую связь называют ковалентной?

Ковалентная связь (от лат. co - «совместно» и vales - «имеющий силу») - химическая связь, образованная перекрытием (обобществлением) пары валентных электронных облаков. Обеспечивающие связь электронные облака (электроны) называются общей электронной парой.

Какие вещества называют органическими?

Класс химических соединений, в состав которых входит углерод как основной элемент, а также кислород, азот, водород и другие. Органические вещества входят в состав живых организмов.

Какие продукты питания содержат большое количество жира?

Насыщенные жиры остаются твердыми при комнатной температуре. Их в большом количестве содержат:

– маргарин;

– жирное мясо, особенно жареное;

– фаст-фуд;

– молочные продукты;

– шоколад;

– кокосовое и пальмовое масла;

– яйцо (желток).

Наиболее богаты ненасыщенными жирами:

– птица (кроме кожи);

– жирные сорта рыбы;

– орехи: кешью, арахис (мононенасыщенные), грецкие, миндаль (полиненасыщенные);

– растительные масла (подсолнечное, льняное, рапсовое, кукурузное (мононенасыщенные), оливковое, арахисовое (полиненасыщенные)), а также продукты, из которых их получают (арахис, оливки, подсолнечные семечки и прочее).

Вопросы для повторения и задания

1. Какие органические вещества входят в состав клетки?

Органические вещества - это сложные углеродсодержащие соединения. Органические вещества живой природы чрезвычайно разнообразны по своим размерам, строению и функциям. Поэтому создать единую классификацию, которая учитывала бы все характерные особенности каждого соединения, практически невозможно. Наиболее распространено деление всех органических соединений на низкомолекулярные (аминокислоты, липиды, органические кислоты и др.) и высокомолекулярные, или биополимеры. Полимеры - это молекулы, состоящие из повторяющихся структурных единиц - мономеров. В свою очередь, все биополимеры подразделяют на две группы: гомополимеры, построенные из мономеров одного типа (например, гликоген, крахмал и целлюлоза состоят из молекул глюкозы), и гетерополимеры, в состав которых входят отличающиеся друг от друга мономеры (например, белки состоят из 20 типов аминокислот, а нуклеиновые кислоты - из 8 типов нуклеотидов: ДНК - из 4 типов, РНК - из 4 типов.

2. Что такое липиды? Опишите их химический состав.

Среди низкомолекулярных органических соединений, входящих в состав живых организмов, важную роль играют липиды, к которым относят жиры, воски и разнообразные жироподобные вещества. Это гидрофобные соединения, нерастворимые в воде. Обычно общее содержание липидов в клетке колеблется в пределах 5-15% от массы сухого вещества. Широко распространены в природе нейтральные жиры, которые представляют собой соединения высокомолекулярных жирных кислот и трёхатомного спирта глицерина (рис. 14). В цитоплазме клеток нейтральные жиры откладываются в виде жировых капель.

3. Какова роль липидов в обеспечении жизнедеятельности организма?

Жиры являются источником энергии. При окислении 1 г жира до углекислого газа и воды выделяется 38,9 кДж энергии (при окислении 1 г глюкозы - всего 17 кДж). Жиры служат источником метаболической воды, из 1 г жира образуется 1,1 г воды. Используя свои жировые запасы, верблюды или впадающие в зимнюю спячку суслики могут обходиться без воды длительное время. Жиры в основном откладываются в клетках жировой ткани. Эта ткань служит энергетическим депо организма, предохраняет его от потери тепла и выполняет защитную функцию. В полости тела между внутренними органами у позвоночных животных формируются упругие жировые прокладки, которые защищают органы от повреждений, а подкожная жировая клетчатка создаёт теплоизоляционный слой.

4. В чём заключается биологическое значение жироподобных веществ?

Не менее важное значение в организме имеют жироподобные вещества. Представители этой группы - фосфолипиды - формируют основу всех биологических мембран. По своей структуре фосфолипиды сходны с жирами, но в их молекуле один или два остатка жирных кислот замещены остатком фосфорной кислоты. Важную роль в жизнедеятельности всех живых организмов, особенно животных, играет жироподобное вещество - холестерин. В корковом слое надпочечников, в половых железах и в плаценте из него образуются стероидные гормоны (кортикостероиды и половые гормоны). В клетках печени из холестерина синтезируются желчные кислоты, необходимые для нормального переваривания жиров. К жироподобным веществам относят также жирорастворимые витамины А, D, E, K, обладающие высокой биологической активностью.

Подумайте! Вспомните!

1. Какие вы знаете биологически активные вещества в организме человека, относящиеся к группе липидов? Каковы их функции?

Стероидные гормоны (steroid hormones) [греч. stereos - твердый и eidos - вид; греч. hormao - привожу в движение, побуждаю] - группа физиологически активных веществ (половые гормоны, кортикостероиды, гормональная форма витамина D), регулирующих процессы жизнедеятельности у животных и человека. У позвоночных стероидные гормоны синтезируются из холестерина) в коре надпочечников, клетках Лейдига семенников, в фолликулах и желтом теле яичников, а также в плаценте. Стероидные гормоны содержатся в составе липидных капель в цитоплазме в свободном виде. В связи с высокой липофильностью стероидные гормоны относительно легко диффундируют через плазматические мембраны в кровь, а затем проникают в клетки-мишени. В организме человека присутствуют шесть стероидных гормонов: прогестерон, кортизол, альдостерон, тестостерон, эстрадиол и кальцитриол (устаревшее название кальциферол). За исключением кальцитриола эти соединения имеют очень короткую боковую цепь из двух углеродных атомов или не имеют ее вовсе. Стероидные гормоны, выполняющие сигнальную функцию, встречаются также у растений.

2. Объясните, как восковой слой на поверхности листьев участвует в регуляции водного баланса растений.

Растения, произрастающие в засушливом климате, имеют множество приспособлений для выживания в неблагоприятных условиях. Это восковой налет на листовой пластинке некоторых видов растений. Блестящая поверхность крупных уплощенных листьев фикуса из семейства Тутовых имеет свойство отражать солнечный свет. Способствует сокращению потерь воды листьями в засушливых районах.

3. В организме может существовать запас витаминов. Подумайте, какие витамины - жирорастворимые или водорастворимые - могут депонироваться в тканях. Объясните свою точку зрения.

Ткани состоят из клеток, клетки на 80-90% состоят из воды, водорастворимые витамины легко растворяются в воде и депонироваться (накапливаться) не смогли бы, занчит витамины должны быть жирорастворимые.

Спасибо

Что за вещества липиды?

В целом, липиды имеют огромное значение для человека. Эти вещества входят в значительную часть продуктов питания , используются в медицине и фармации, играют важную роль во многих отраслях промышленности. В живом организме липиды в том или ином виде входят в состав всех клеток. С точки зрения питания – это очень важный источник энергии.

Какая разница между липидами и жирами?

Липиды в организме человека

С точки зрения биохимии, липиды принимают участие в следующих важнейших процессах:

• выработка организмом энергии;

• деление клеток;
• передача нервных импульсов;
• образование компонентов крови, гормонов и других важных веществ;
• защита и фиксация некоторых внутренних органов;
• клеточное деление, дыхание и др.

Биологическая роль липидов в живой клетке

В живом организме липиды выполняют следующие функции:

• энергетическая;
• резервная;
• структурная;
• транспортная;
• ферментативная;
• запасающая;
• сигнальная;
• регуляторная.

Энергетическая функция

Резервная (запасающая ) функция

Также жировая ткань, отложенная в подкожно-жировой клетчатке, осуществляет теплоизоляцию. Ткани, богатые липидами, в целом хуже проводят тепло. Это позволяет организму поддерживать постоянную температуру тела и не так быстро охлаждаться или перегреваться в различных условиях внешней среды.

Структурная и барьерная функции (мембранные липиды )

Почему липиды-мономеры образуют двойной слой (бислой )?

Транспортная функция

Ферментативная функция

Сигнальная функция

Регуляторная функция

Таким образом, сами липиды не выполняют регуляторной функции, но их недостаток может отразиться на многих процессах в организме.

Биохимия липидов и их связь с другими веществами (белки, углеводы, АТФ, нуклеиновые кислоты, аминокислоты, стероиды )

Также липиды в той или иной степени связаны с обменом следующих веществ:

• Аденозинтрифосфорная кислота (АТФ ). АТФ является своеобразной единицей энергии внутри клетки. При расщеплении липидов часть энергии идет на производство молекул АТФ, а эти молекулы принимают участие во всех внутриклеточных процессах (транспорт веществ, деление клетки, нейтрализация токсинов и др. ).
• Нуклеиновые кислоты. Нуклеиновые кислоты являются структурными элементами ДНК и находятся в ядрах живых клеток. Энергия, вырабатываемая при расщеплении жиров, идет отчасти и на деление клеток. Во время деления происходит образование новых цепочек ДНК из нуклеиновых кислот.
• Аминокислоты. Аминокислоты – это структурные компоненты белков. В соединении с липидами они образуют сложные комплексы, липопротеины, отвечающие за транспорт веществ в организме.
• Стероиды. Стероиды – это вид гормонов, содержащих значительное количество липидов. При плохом усвоении липидов из пищи у пациента могут начаться проблемы с эндокринной системой.

Переваривание и всасывание липидов (обмен веществ, метаболизм )

Липиды нерастворимы в воде, поэтому в двенадцатиперстной кишке они не сразу подвергаются расщеплению ферментами. Сначала происходит так называемое эмульгирование жиров. После этого химические связи расщепляются под действием липазы, поступающей из поджелудочной железы. В принципе, для каждого вида липидов сейчас определен свой фермент, отвечающий за расщепление и усвоение данного вещества. Например, фосфолипаза расщепляет фосфолипиды, холестеролэстераза – соединения холестерола и т. д. Все эти ферменты в том или ином количестве содержатся в соке поджелудочной железы.

Расщепленные фрагменты липидов всасываются по отдельности клетками тонкого кишечника. В целом переваривание жиров представляет собой весьма сложный процесс, который регулируется множеством гормонов и гормоноподобных веществ.

Что такое эмульгирование липидов?

Процесс эмульгирования липидов в пищеварительной системе проходит в несколько этапов:

• На первом этапе печень вырабатывает желчь, которая и будет осуществлять эмульгирование жиров. Она содержит соли холестерина и фосфолипидов, которые взаимодействуют с липидами и способствуют их «дроблению» на мелкие капли.
• Желчь, выделяемая из печени , скапливается в желчном пузыре. Здесь она концентрируется и выделяется по мере необходимости.
• При потреблении жирной пищи, к гладким мышцам желчного пузыря поступает сигнал для сокращения. В результате порция желчи по желчевыводящим протокам выделяется в двенадцатиперстную кишку.
• В двенадцатиперстной кишке происходит собственно эмульгирование жиров и их взаимодействие с ферментами поджелудочной железы. Сокращения стенок тонкого кишечника способствуют этому процессу, «перемешивая» содержимое.

Ферменты для расщепления липидов

За расщепление липидов отвечают следующие группы ферментов:

• липазы;
• фосфолипазы;
• холестеролэстераза и др.

Какие витамины и гормоны участвуют в регуляции уровня липидов?

Наибольшую роль в усвоении и поддержании постоянного уровня липидов играют следующие вещества:

• Ферменты. Ряд ферментов поджелудочной железы принимает участие в расщеплении липидов, поступающих в организм с пищей. При недостатке этих ферментов уровень липидов в крови может понизиться, так как эти вещества просто не будут усваиваться в кишечнике.
• Желчные кислоты и их соли. В желчи содержатся желчные кислоты и ряд их соединений, которые способствуют эмульгированию липидов. Без этих веществ также невозможно нормальное усвоение липидов.
• Витамины. Витамины оказывают комплексное укрепляющее действие на организм и прямо или косвенно влияют также на обмен липидов. Например, при недостатке витамина А ухудшается регенерация клеток в слизистых оболочках, и переваривание веществ в кишечнике тоже замедляется.
• Внутриклеточные ферменты. В клетках эпителия кишечника содержатся ферменты, которые после всасывания жирных кислот преобразуют их в транспортные формы и направляют в кровоток.
• Гормоны. Ряд гормонов влияет на обмен веществ в целом. Например, высокий уровень инсулина может сильно влиять на уровень липидов в крови. Именно поэтому для пациентов с сахарным диабетом некоторые нормы пересмотрены. Гормоны щитовидной железы , глюкокортикоидные гормоны или норадреналин могут стимулировать распад жировой ткани с выделением энергии.

Биосинтез (образование ) и гидролиз (распад ) липидов в организме (анаболизм и катаболизм )

Биосинтез липидов происходит в следующих тканях и клетках:

• Клетки эпителия кишечника. В стенке кишечника происходит всасывание жирных кислот, холестерина и других липидов. Сразу после этого в этих же клетках образуются новые, транспортные формы липидов, которые попадают в венозную кровь и направляются в печень.
• Клетки печени. В клетках печени часть транспортных форм липидов распадется, и из них синтезируются новые вещества. Например, здесь происходит образование соединений холестерина и фосфолипидов, которые затем выделяются с желчью и способствуют нормальному пищеварению.
• Клетки других органов. Часть липидов попадает с кровью в другие органы и ткани. В зависимости от типа клеток, липиды преобразуются в определенный вид соединений. Все клетки, так или иначе, синтезируют липиды для образования клеточной стенки (липидного бислоя ). В надпочечниках и половых железах из части липидов синтезируются стероидные гормоны.

Ресинтез липидов в печени и других органах

На первом этапе ресинтез липидов происходит в стенках кишечника. Здесь поступающие с пищей жирные кислоты преобразуются в транспортные формы, которые отправятся с кровью в печень и другие органы. Часть ресинтезированных липидов будет доставлено в ткани, из другой части образуются необходимые для жизнедеятельности вещества (липопротеины, желчь, гормоны и др. ), избыток преобразуется в жировую ткань и откладывается «про запас».

Входят ли липиды в состав мозга?

В состав миелиновой оболочки в нервной системе входят следующие липиды:

• фосфолипиды;
• холестерин;
• галактолипиды;
• гликолипиды.

Липидные гормоны

Липиды входят в состав следующих жизненно важных гормонов:

• кортикостероиды (кортизол , альдостерон , гидрокортизон и др. );
• мужские половые гормоны - андрогены (андростендион, дигидротестостерон и др. );
• женские половые гормоны - эстрогены (эстриол, эстрадиол и др. ).

Роль липидов для кожи и волос

Для волос и кожи липиды важны по следующим причинам:

• значительная часть вещества волоса состоит из сложных липидов;
• клетки кожи быстро меняются, и липиды важны как энергетический ресурс;
• секрет (выделяемое вещество ) сальных желез увлажняет кожу;
• благодаря жирам поддерживается упругость, эластичность и гладкость кожи;
• небольшое количество липидов на поверхности волос придают им здоровый блеск;
• липидный слой на поверхности кожи защищает ее от агрессивного воздействия внешних факторов (холод, солнечные лучи, микробы на поверхности кожи и др. ).

Классификация липидов

В биологии и медицине имеются свои дополнительные классификации, использующие другие критерии.

Экзогенные и эндогенные липиды

После попадания в организм все экзогенные липиды расщепляются и усваиваются живыми клетками. Здесь из их структурных компонентов будут сформированы другие липидные соединения, в которых нуждается организм. Эти липиды, синтезированные собственными клетками, называются эндогенными. Они могут иметь совершенно другую структуру и функции, но состоят из тех же «структурных компонентов», которые попали в организм с экзогенными липидами. Именно поэтому при недостатке в пище тех или иных видов жиров могут развиваться различные заболевания. Часть компонентов сложных липидов не может быть синтезирована организмом самостоятельно, что отражается на течении определенных биологических процессов.

Жирные кислоты

В природе жирные кислоты содержатся в самых разных веществах - от нефти до растительных масел. В организм человека они попадают в основном с пищей. Каждая кислота является структурным компонентом для определенных клеток, ферментов или соединений. После всасывания организм преобразует ее и использует в различных биологических процессах.

Наиболее важными источниками жирных кислот для человека являются:

• животные жиры;
• растительные жиры;
• тропические масла (цитрусовое,

Вопрос 1. Какие органические вещества входят в состав клетки?

Однозначной классификации органических веществ, входящих в состав клетки, не су­ществует, поскольку они очень разнообразны по своим размерам, строению и функциям. Наиболее распространено деление всех органи­ческих соединений на низкомолекулярные (липиды, аминокислоты, нуклеотиды, моноса­хариды, органические кислоты) и высокомо­лекулярные, или биополимеры. Биополиме­ры, в свою очередь, можно подразделить на гомополимеры (регулярные полимеры) и ге­терополимеры (нерегулярные полимеры). Гомополимеры состоят из мономеров (более мелких молекул) одного типа. Это, например, гликоген, крахмал и целлюлоза, образованные молекулами глюкозы. Мономеры гетерополи­меров отличаются друг от друга. Например, белки состоят из 20 типов аминокислот, а ДНК — из 4 типов нуклеотидов.

Вопрос 2. Что такое липиды? Опишите их хи­мический состав.

Липиды — гидрофобные органические со­единения, нерастворимые в воде, но хорошо растворимые в органических веществах (эфи­ре, бензине, хлороформе). Липиды широко представлены в живой природе и играют ог­ромную роль в жизнедеятельности клетки. Их можно подразделить на три основные группы: нейтральные жиры, воски и жироподобные ве­щества. По химической структуре нейтраль­ные жиры представляют собой сложные соеди­нения трехатомного спирта глицерина и остат­ков жирных кислот. Если в этих жирных кислотах много двойных -СН=СН- связей, то липид жидкий (подсолнечное масло и дру­гие растительные жиры, рыбий жир), а если двойных связей мало — твердый (сливочное масло, большинство других животных жиров). К жироподобным веществам относятся, на­пример, фосфолипиды. По своей структуре они сходны с жирами, но один или два остатка жирных кислот в их молекуле замещены ос­татком фосфорной кислоты.

Вопрос 3. Какова роль липидов в обеспечении жизнедеятельности организма?

Нейтральные жиры являются чрезвычай­но важным источником энергии в организме и, кроме того, источником метаболической во­ды. Иными словами, при распаде жиров выде­ляется не только энергия, но и вода, что осо­бенно важно для обитателей пустынь и живот­ных, впадающих в длительную спячку. Жиры откладываются в основном в жировой ткани, которая служит энергетическим депо, предо­храняет организм от потери тепла и выполня­ет защитную функцию. Так, в полости тела формируются защитные жировые прокладки между внутренними органами. Подкожная жировая клетчатка особенно развита у китов и тюленей, постоянно находящихся в холодной воде. Сальные железы кожи выделяют секрет для смазки шерсти млекопитающих; у птиц аналогичную функцию выполняет копчиковая железа. Воск пчел служит для постройки сот. У растений, существующих в условиях недос­татка воды, часто развита восковая кутикула (белесый налет на поверхности листьев, стеб­лей, плодов). Она защищает растение от избы­точного испарения, ультрафиолетового излу­чения и механических повреждений.

Вопрос 4. В чем заключается биологическое значение жироподобных веществ?

Представители группы жироподобных ве­ществ — фосфолипиды формируют основу всех биологических мембран. Это чрезвычай­но важная функция, и ни одна клетка не мо­жет существовать без достаточного количества фосфолипидов. Принципиальным моментом является наличие в фосфолипидах мембран «гибких» остатков жирных кислот с двойными связями (имеют преимущественно раститель­ное происхождение). К жироподобным веще­ствам относятся также некоторые витамины (A, D, Е, К), а также холестерин. Название «холестерин» происходит от латинского слова «холео» — «желчь», поскольку из холестери­на в клетках печени синтезируются желчные кислоты, необходимые для нормального пере­варивания жиров. В надпочечниках, половых железах и плаценте из холестерина образуют­ся стероидные гормоны.

Вопрос 5. Вспомните из курса «Человек и его здоровье» функции витаминов, симптомы их недо­статочности.

Витамины — это необходимые нашему организму органические вещества, имеющие относительно небольшую молекулу. Они явля­ются незаменимыми компонентами пищи (наш организм синтезировать витамины не способен); при их дефиците возникают харак­терные заболевания (авитаминозы). Каждый витамин выполняет уникальную функцию. Так, витамины А и Е защищают мембраны клеток от окисления, кроме того, витамин А необходим для нормальной работы сетчатки глаза. Первым симптомом дефицита витамина А является ухудшение зрения (особенно в су­мерках). Под управлением витамина D каль­ций всасывается в кишечнике, а затем откла­дывается в костях (симптом авитаминоза — рахит). Витамин К необходим для нормально­го свертывания крови; витамин С — для фор­мирования соединительной ткани. Отсутствие витамина С в пище приводит к нарушению структуры стенок сосудов (возникают мелкие кровотечения) и распуханию суставов. Вита­мины группы В незаменимы для нормальной работы многих ферментов нашего организ­ма, в частности управляющих распадом глю­козы (B1), обменом аминокислот (В 2) и т. д. Витамин В 12 необходим для нормального син­теза гемоглобина и созревания эритроцитов.