Štruktúra a biologické funkcie lipidov. Aké sú funkcie lipidov. Ovplyvňovanie funkcií membrán - selektívna permeabilita, vykonávanie vonkajších vplyvov na bunku

Kapitola II. LIPIDY

§ 4. KLASIFIKÁCIA A FUNKCIE LIPIDOV

Lipidy sú heterogénna skupina chemických zlúčenín, ktoré sú nerozpustné vo vode, ale vysoko rozpustné v nepolárnych organických rozpúšťadlách: chloroform, éter, acetón, benzén atď., t.j. ich spoločnou vlastnosťou je hydrofóbnosť (hydro - voda, fóbia - strach). Vzhľadom na širokú škálu lipidov nie je možné poskytnúť ich presnejšiu definíciu. Lipidy sú vo väčšine prípadov estery mastných kyselín a nejaký druh alkoholu. Rozlišujú sa tieto triedy lipidov: triacylglyceroly alebo tuky, fosfolipidy, glykolipidy, steroidy, vosky, terpény. Existujú dve kategórie lipidov – zmydelniteľné a nezmydliteľné. Zmydelniteľné látky zahŕňajú látky obsahujúce esterovú väzbu (vosky, triacylglyceroly, fosfolipidy atď.). Medzi nezmydliteľné látky patria steroidy a terpény.

Triacylglyceroly alebo tuky

Triacylglyceroly sú estery trojsýtneho alkoholu glycerolu

a mastné (vyššie karboxylové) kyseliny. Všeobecný vzorec mastných kyselín je: R-COOH, kde R je uhľovodíkový radikál. Prírodné mastné kyseliny obsahujú od 4 do 24 atómov uhlíka. Ako príklad uvádzame vzorec jednej z najbežnejších kyselín stearových v tukoch:

CH3-CH2-CH2-CH2-CH2-CH2-CH2-CH2-CH2-CH2-CH2-CH2-CH2-CH2-CH2-CH2-CH2 -COOH

Vo všeobecnosti možno molekulu triacylglycerolu zapísať takto:

Ak triacioglycerol obsahuje zvyšky rôznych kyselín (R 1 R 2 R 3), potom sa centrálny atóm uhlíka v glycerolovom zvyšku stáva chirálnym.

Triacylglyceroly sú nepolárne, a preto sú prakticky nerozpustné vo vode. Hlavnou funkciou triacylglycerolov je skladovanie energie. Pri oxidácii 1 g tuku sa uvoľní 39 kJ energie. Triacylglyceroly sa hromadia v tukovom tkanive, ktoré okrem ukladania tuku plní tepelnoizolačnú funkciu a chráni orgány pred mechanickým poškodením. Viac informácií o tukoch a mastných kyselinách nájdete v nasledujúcom odseku.

Zaujímavé vedieť! Tuk, ktorým je ťaví hrb naplnený, neslúži predovšetkým ako zdroj energie, ale ako zdroj vody vznikajúcej pri jeho oxidácii.

Fosfolipidy

Fosfolipidy obsahujú hydrofóbne a hydrofilné oblasti a preto majú amfifilné vlastnosti, t.j. sú schopné rozpúšťať sa v nepolárnych rozpúšťadlách a vytvárať stabilné emulzie s vodou.

Fosfolipidy sa v závislosti od prítomnosti glycerolu a sfingozínalkoholov v ich zložení delia na glycerofosfolipidy A sfingofosfolipidy.

Glycerofosfolipidy

Štruktúra molekuly glycerofosfolipidu je založená na kyselina fosfatidová, tvorené glycerolom, dvoma mastnými kyselinami a kyselinami fosforečnou:

V molekulách glycerofosfolipidu je polárna molekula obsahujúca HO pripojená ku kyseline fosfatidovej esterovou väzbou. Vzorec glycerofosfolipidov môže byť reprezentovaný nasledovne:

kde X je zvyšok polárnej molekuly obsahujúcej HO (polárna skupina). Názvy fosfolipidov sa tvoria v závislosti od prítomnosti jednej alebo druhej polárnej skupiny v ich zložení. Glycerofosfolipidy obsahujúce etanolamínový zvyšok ako polárnu skupinu,

HO-CH2-CH2-NH2

sa nazývajú fosfatidyletanolamíny, cholínový zvyšok

- fosfatidylcholíny, serín

- fosfatidylseríny.

Vzorec pre fosfatidyletanolamín vyzerá takto:

Glycerofosfolipidy sa navzájom líšia nielen polárnymi skupinami, ale aj zvyškami mastných kyselín. Zahŕňajú nasýtené (zvyčajne pozostávajúce z 16-18 atómov uhlíka) aj nenasýtené (častejšie obsahujúce 16-18 atómov uhlíka a 1-4 dvojité väzby) mastné kyseliny.

Sfingofosfolipidy

Sfingofosfolipidy majú podobné zloženie ako glycerofosfolipidy, ale namiesto glycerolu obsahujú aminoalkohol sfingozín:

alebo dihydrosfingazín:

Najbežnejšími sfingofosfolipidmi sú sfingomyelíny. Tvoria ich sfingozín, cholín, mastná kyselina a kyselina fosforečná:

Molekuly glycerofosfolipidov aj sfingofosfolipidov pozostávajú z polárnej hlavy (tvorenej kyselinou fosforečnou a polárnou skupinou) a dvoch nepolárnych uhľovodíkových chvostov (obr. 1). V glycerofosfolipidoch sú oba nepolárne konce radikálmi mastných kyselín, v sfingofosfolipidoch je jeden koniec radikál mastnej kyseliny a druhý je uhľovodíkový reťazec sfingazínalkoholu.

Ryža. 1. Schematické znázornenie molekuly fosfolipidu.

Pri trepaní vo vode sa spontánne tvoria fosfolipidy micely, v ktorej sú nepolárne chvosty zhromaždené vo vnútri častice a na jej povrchu sú umiestnené polárne hlavy, ktoré interagujú s molekulami vody (obr. 2a). Môžu sa tvoriť aj fosfolipidy dvojvrstvy(obr. 2b) a lipozómy– uzavreté bubliny obklopené súvislou dvojvrstvou (obr. 2c).

Ryža. 2. Štruktúry tvorené fosfolipidmi.

Schopnosť fosfolipidov tvoriť dvojvrstvu je základom tvorby bunkových membrán.

Glykolipidy

Glykolipidy obsahujú vo svojom zložení sacharidovú zložku. Patria sem glykosfingolipidy obsahujúce okrem uhľohydrátov alkohol, sfingozín a zvyšky mastných kyselín:

Rovnako ako fosfolipidy pozostávajú z polárnej hlavy a dvoch nepolárnych chvostov. Glykolipidy sa nachádzajú na vonkajšej vrstve membrány, sú integrálnou súčasťou receptorov a zabezpečujú bunkovú interakciu. Obzvlášť početné sú v nervovom tkanive.

Steroidy

Steroidy sú deriváty cyklopentánperhydrofenantrén(obr. 3). Jeden z najvýznamnejších predstaviteľov steroidov - cholesterolu. V organizme sa vyskytuje ako vo voľnom, tak aj vo viazanom stave, pričom tvorí estery s mastnými kyselinami (obr. 3). Vo voľnej forme je cholesterol súčasťou membrán a lipoproteínov krvi. Estery cholesterolu sú jeho rezervnou formou. Cholesterol je prekurzorom všetkých ostatných steroidov: pohlavných hormónov (testosterón, estradiol atď.), hormónov kôry nadobličiek (kortikosterón atď.), žlčových kyselín (deoxycholových atď.), vitamínu D (obr. 3).

Zaujímavé vedieť! Telo dospelého človeka obsahuje asi 140 g cholesterolu, z ktorého väčšina sa nachádza v nervovom tkanive a nadobličkách. Každý deň sa do ľudského tela dostane 0,3-0,5 g cholesterolu a až 1 g sa syntetizuje.

Vosk

Vosky sú estery mastných kyselín s dlhým reťazcom (14-36 atómov uhlíka) a jednosýtnych alkoholov s dlhým reťazcom (16-22 atómov uhlíka). Ako príklad uvažujme vzorec pre vosk tvorený olejovým alkoholom a kyselinou olejovou:

Vosky plnia hlavne ochrannú funkciu, sú na povrchu listov, stoniek, plodov, semien, chránia tkanivá pred vysychaním a prenikaním mikróbov. Pokrývajú vlnu a perie zvierat a vtákov a chránia ich pred navlhnutím. Včelí vosk slúži ako stavebný materiál pre včely na vytváranie plástov. V planktóne je vosk hlavnou formou skladovania energie.

terpény

Terpénové zlúčeniny sú založené na izoprénových zvyškoch:

Terpény zahŕňajú esenciálne oleje, živicové kyseliny, kaučuk, karotény, vitamín A a skvalén. Ako príklad uvádzame vzorec pre skvalén:

Skvalén je hlavnou zložkou sekrécie mazových žliaz.

Tuky a tukom podobné látky, ako sú steroidy, vosky a fosfolipidy, sú v biológii súhrnne označované ako lipidy. Líšia sa vzhľadom, štruktúrou a chemickými vlastnosťami. Existuje však vlastnosť, ktorá ich všetkých spája do jednej triedy. Na otázku „čo sú lipidy“ odpovieme takto: ide o vo vode nerozpustné zlúčeniny, ktoré sa môžu rozpúšťať v organických rozpúšťadlách. Vykonávajú mnoho dôležitých funkcií v bunke a v tele ako celku. Budeme ich zvážiť v našom článku.

Tuky v bunke

Zlúčeniny, ktoré sú estermi triatómového alkoholu glycerolu a vyšších karboxylových kyselín sú tuky. Obsah a funkcie lipidov v bunke závisia od vlastností tkaniva, do ktorého vstupujú. Napríklad endosperm semien a plodov rastlín, ako sú vlašské orechy, slnečnice a kukurica, môže obsahovať až 90 % tuku. Podkožné tukové tkanivo cicavcov je zásobárňou energeticky bohatej organickej hmoty, ktorá plní aj ochranné a tepelnoizolačné funkcie. V epiteliálnych alebo svalových bunkách obsah tuku nepresahuje 5-15%. Syntéza bunkového tuku prebieha na kanáloch endoplazmatického retikula v procese plastických výmenných reakcií. Pri odpovedi na otázku, čo sú lipidy, budeme venovať veľkú pozornosť ich chemickej štruktúre.

Chemická štruktúra

Reakcia, ktorá vedie k tvorbe molekúl tuku, sa nazýva esterifikácia. V dôsledku toho vznikajúce estery obsahujú okrem glycerolového zvyšku aj mastné kyseliny. Najčastejšie sú to vyššie karboxylové kyseliny stearová, olejová a palmitová. Vlastnosti tukov závisia od ich kvalitatívneho zloženia a kvantitatívneho pomeru. Rastlinné tuky sú takmer vždy taviteľné, preto sú za normálnych podmienok tekuté. Obsahujú nenasýtené kyseliny, napríklad olejovú. Ide o olivové, slnečnicové, horčicové, sezamové oleje. Výnimkou je kokosový olej, ktorý má tuhú konzistenciu. Tuhé – živočíšne tuky – obsahujú vo svojom zložení predovšetkým nasýtené (obmedzujúce) kyseliny a hromadia sa v omente alebo podkožnom tukovom tkanive. Podobne ako uhľohydráty a bielkoviny, aj lipidy sú zložité organické zlúčeniny a sú syntetizované v reakciách Calvinovho cyklu bunkami zelených rastlín počas fotosyntézy.

Čo sú fosfolipidy

Všetky živé organizmy na Zemi, s výnimkou vírusov, majú bunkovú štruktúru. Zloženie biologických bunkových membrán nevyhnutne zahŕňa fosfolipidy. Sú to tiež estery trojsýtneho alkoholu glycerolu a mastných kyselín. Fosfolipidy sa líšia od skutočných alebo skutočných tukov, o ktorých sme hovorili vyššie, prítomnosťou zvyškov kyseliny ortofosforečnej v ich molekulách. Molekuly látok sú malé a pozostávajú z častí nazývaných hlava (má hydrofilné vlastnosti) a dvoch hydrofóbnych chvostov. Takéto zlúčeniny sa nazývajú amfifilné. Tým, že sú vo vode, tvoria micely a sú schopné vytvárať lipidovú vrstvu. Toto zloženie lipidov je spolu s proteínmi základom všetkých bunkových membrán.

Glykolipidy

Zlúčeniny, medzi ktoré okrem lipidov patria aj sacharidy, sa najčastejšie vyskytujú v nervovom tkanive, ktoré je stavebným materiálom mozgu a miechy, ako aj nervov z nich vybiehajúcich.

Odstredivé nervové zakončenia prenášajú proces excitácie z centrálneho nervového systému do orgánov a tkanív a dostredivé nervové vlákna posielajú impulzy z receptorov do častí mozgu a miechy. Na uskutočnenie prenosu vzruchu sú nervy zostavené do zväzkov a pokryté vrstvou neuroglie obsahujúcou glykolipidy. Vykonáva trofické (vyživujúce neuróny) aj izolačné funkcie, čím zabraňuje rozptylu elektrických impulzov prechádzajúcich nervovými vláknami. Dôležité funkcie lipidov obsahujúcich cukrové zvyšky sú charakteristické pre glykokalyx, epimembránový komplex živočíšnej bunky. Vďaka nemu sa uskutočňuje proces adhézie - adhézia buniek, čo vedie k vytvoreniu tkaniva ako stabilnej štruktúry tela.

lecitín

Látka patrí do skupiny lipidov a vo svojej čistej forme je biela hmota podobná vosku a dobre absorbuje vodu. Jeho teplota topenia je +149 °C. Zlúčenina je rozpustná v organických rozpúšťadlách, vo vode môže napučať a vytvárať micely. V priemysle sa lecitín izoluje zo sójových bôbov, vysoký obsah látky je pozorovaný aj vo vaječnom žĺtku, mäse a rybách. Telo dostáva lecitín z potravy, pretože nestačí to, čo je produkované samostatne bunkami. Aká funkcia lipidov je najvýraznejšia v lecitíne? Ide o účasť látky na metabolických reakciách. Zlúčenina hrá dôležitú úlohu v metabolizme tukov, zabraňuje degenerácii hepatocytov a chráni pečeň pred cirhózou. Lecitín je ochranca, ktorý chráni steny ciev pred vznikom aterosklerotických plátov. Dokázala sa funkcia látky ako antioxidantu. Ako vidíte, úloha lipidov v bunke sa neobmedzuje len na energetické a stavebné funkcie. Ich význam je veľký pri udržiavaní homeostázy – normálnej úrovne metabolizmu na úrovni bunky a organizmu ako celku.

Steroidy

Pohlavné hormóny, vitamín D, cholesterol dopĺňajú zoznam látok pod všeobecným názvom lipidy. Estrogén, progesterón, testosterón sú regulátory sexuálneho vývoja tela a jeho reprodukčných funkcií. Vitamín D rozpustný v tukoch sa podieľa na výmene vápnika a fosforu v kostnom tkanive, čím bráni rozvoju rachitídy u detí. Mimoriadne dôležitú úlohu má cholesterol, ktorý je vo veľkom množstve syntetizovaný pohlavnými žľazami, nadobličkami, črevami a obličkami. Spolu s cytochrómami (nosičovými proteínmi) sa cholesterol nachádza v krvi. Podieľa sa na syntéze mnohých hormónov: pohlavia a aldosterónu, vitamínu D. Vysoká koncentrácia cholesterolu v krvi môže spôsobiť výskyt cholesterolových plakov na stenách krvných ciev a vyvolať rozvoj niektorých kardiovaskulárnych ochorení: hypertenzia, koronárne cievy ochorenie srdca. Nadváha, sedavý spôsob života, fajčenie zvyšujú riziko zlého cholesterolu. Vyvoláva rozvoj aterosklerózy nevyvážená strava, v ktorej dominujú rafinované tuky, prebytok sacharidov, veľa údenín a konzervanty. Ak to zhrnieme, na otázku „čo sú lipidy“ odpovieme takto: sú to organické látky, ktoré regulujú prácu dôležitých systémov v ľudskom tele - endokrinných, reprodukčných a kardiovaskulárnych.

Vitamíny, hormóny a vosky

Nízkomolekulárne zlúčeniny, ktoré vykonávajú dôležité biochemické a fyziologické funkcie, sú vitamíny. Medzi nimi je skupina látok, ktoré sa rozpúšťajú v tukoch a majú lipidovú povahu. Napríklad vitamín D, ktorý je derivátom cholesterolu. Do tela sa dostáva najskôr vo forme provitamínu, ktorý sa vplyvom ultrafialových lúčov v kožných bunkách mení na aktívnu formu. Tukom podobné zlúčeniny sú aj hormóny nadobličiek a pohlavných žliaz - aldosterón, testosterón, estrogén, progesterón. Vosky, podobne ako lipidy, vykonávajú v bunke ochranné funkcie. Nachádzajú sa v rastlinných a živočíšnych organizmoch ako vodoodpudivý povlak. Napríklad na listoch fikusu, semenách a plodoch rastlín, na perovej pokrývke vtákov. Včely používajú vosk na stavbu plástov.

energetická funkcia

Výmena hmoty a energie v bunkách pozostáva z dvoch vzájomne súvisiacich a opačných procesov – asimilácie a disimilácie. Pri reakciách štiepenia organických látok, ku ktorým dochádza za účasti kyslíka, sa uvoľňuje určité množstvo energie, ktorá sa akumuluje v bunkových organelách (mitochondriách) vo forme molekúl kyseliny adenozíntrifosforečnej - ATP. Najväčšie množstvo energie vzniká rozkladom tukov. Na získanie potrebného množstva ATP bunka okrem tukov, ktorých obsah v potrave je nízky, využíva najmä sacharidové potravinové zásoby (zemiaky, chlieb, cukor), ktoré sa dostali do tela. Ďalšou odpoveďou na otázku, čo sú to lipidy, bude teda nasledujúce tvrdenie: ide o energeticky najnáročnejší plastový materiál bunky.

Metabolizmus telesného tuku

Hlavnými dodávateľmi lipidov do nášho tela sú vysokokalorické potraviny: maslo, tučné mäso a ryby, smotana, vlašské orechy, arašidy, slnečnicový olej.

S potravou prichádzajú najskôr do žalúdka, kde sú čiastočne strávené pôsobením enzýmu žalúdočnej šťavy – lipázy. Potom sa v dvanástniku pôsobením pankreatickej šťavy a žlče rozkladajú na glycerol a mastné kyseliny. Keď sa tieto zlúčeniny dostanú do tenkého čreva, sú absorbované jeho klkami, ktoré obsahujú najmenšie lymfatické kapiláry. Akonáhle je v lymfe, glycerol a vyššie karboxylové kyseliny z nej prenikajú do medzibunkovej tekutiny a potom do buniek. Tu, na kanáloch hladkého endoplazmatického retikula, existuje systém enzýmov, ktoré katalyzujú asimilačné reakcie vedúce k tvorbe tukových molekúl špecifických pre ľudské telo.

V našom článku sme študovali, čo sú lipidy, a pozreli sme sa na príklady ich distribúcie vo voľnej prírode.

Zloženie, vlastnosti a funkcie lipidov v organizme

Nutričná hodnota olejov a tukov používaných v pekárenskom a cukrárenskom priemysle.

cyklické lipidy. Úloha v technológii potravín a život tela.

Jednoduché a zložité lipidy.

Zloženie, vlastnosti a funkcie lipidov v organizme.

Lipidy v surovinách a potravinách

Lipidy kombinujú veľké množstvo tukov a tukom podobných látok rastlinného a živočíšneho pôvodu, ktoré majú množstvo spoločných znakov:

a) nerozpustnosť vo vode (hydrofóbnosť a dobrá rozpustnosť v organických rozpúšťadlách, benzíne, dietyléteri, chloroforme atď.);

b) prítomnosť v ich molekulách uhľovodíkových radikálov a esterov s dlhým reťazcom

zoskupenia().

Väčšina lipidov nie sú makromolekulárne zlúčeniny a pozostávajú z niekoľkých molekúl navzájom spojených. Lipidy môžu zahŕňať alkoholy a lineárne reťazce mnohých karboxylových kyselín. V niektorých prípadoch môžu ich jednotlivé bloky pozostávať z makromolekulových kyselín, rôznych zvyškov kyseliny fosforečnej, sacharidov, dusíkatých zásad a iných zložiek.

Lipidy spolu s bielkovinami a sacharidmi tvoria väčšinu organickej hmoty vo všetkých živých organizmoch a sú nevyhnutnou súčasťou každej bunky.

Pri izolácii lipidov z olejnatých surovín prechádza do oleja veľká skupina sprievodných látok rozpustných v tukoch: steroidy, pigmenty, vitamíny rozpustné v tukoch a niektoré ďalšie zlúčeniny. Zmes extrahovaná z prírodných predmetov, pozostávajúca z lipidov a zlúčenín v nich rozpustných, sa nazývala „surový“ tuk.

Hlavné zložky hrubého tuku

Látky spojené s lipidmi hrajú dôležitú úlohu v potravinárskej technológii, ovplyvňujú nutričnú a fyziologickú hodnotu výsledných potravinových produktov. Vegetatívne časti rastlín akumulujú najviac 5% lipidov, najmä v semenách a plodoch. Napríklad obsah lipidov v rôznych rastlinných produktoch je (g / 100 g): slnečnica 33-57, kakao (fazuľa) 49-57, sójové bôby 14-25, konope 30-38, pšenica 1,9-2,9, arašidy 54-61, raž 2,1-2,8, ľan 27-47, kukurica 4,8-5,9, kokosová palma 65-72. Obsah lipidov v nich závisí nielen od individuálnych vlastností rastlín, ale aj od odrody, miesta a podmienok pestovania. Lipidy hrajú dôležitú úlohu v životných procesoch tela.

Ich funkcie sú veľmi rôznorodé: dôležitá je ich úloha v energetických procesoch, v obranných reakciách organizmu, pri jeho dozrievaní, starnutí atď.

Lipidy sú súčasťou všetkých štruktúrnych prvkov bunky a predovšetkým bunkových membrán, ktoré ovplyvňujú ich priepustnosť. Podieľajú sa na prenose nervového vzruchu, zabezpečujú medzibunkový kontakt, aktívny prenos živín cez membrány, transport tukov v krvnej plazme, syntézu bielkovín a rôzne enzymatické procesy.

Podľa ich funkcií v tele sú podmienene rozdelené do dvoch skupín: náhradné a štrukturálne. Náhradné (hlavne acylglyceroly) majú vysoký obsah kalórií, sú energetickou rezervou tela a využívajú sa v prípade podvýživy a chorôb.

Náhradné lipidy sú rezervné látky, ktoré pomáhajú organizmu znášať nepriaznivé vplyvy vonkajšieho prostredia. Väčšina rastlín (až 90 %) obsahuje zásobné lipidy, hlavne v semenách. Ľahko sa extrahujú z materiálu obsahujúceho tuk (voľné lipidy).

Štrukturálne lipidy (predovšetkým fosfolipidy) tvoria komplexné komplexy s proteínmi a sacharidmi. Podieľajú sa na rôznych zložitých procesoch prebiehajúcich v bunke. Hmotnostne tvoria podstatne menšiu skupinu lipidov (3-5 % v olejnatých semenách). Sú to ťažko odstrániteľné „viazané“ lipidy.

Prírodné mastné kyseliny nachádzajúce sa v lipidoch, zvieratách a rastlinách majú mnoho vlastností. Obsahujú spravidla jasný počet atómov uhlíka a majú nerozvetvený reťazec. Mastné kyseliny sa bežne delia do troch skupín: nasýtené, mononenasýtené a polynenasýtené. Nenasýtené mastné kyseliny zvierat a ľudí zvyčajne obsahujú dvojitú väzbu medzi deviatym a desiatym atómom uhlíka, zvyšné karboxylové kyseliny, ktoré tvoria tuky, sú nasledovné:

Väčšina lipidov má niektoré spoločné štrukturálne znaky, ale zatiaľ neexistuje striktná klasifikácia lipidov. Jeden z prístupov ku klasifikácii lipidov je chemický, podľa ktorého deriváty alkoholov a vyšších mastných kyselín patria medzi lipidy.

Schéma klasifikácie lipidov.

jednoduché lipidy. Jednoduché lipidy predstavujú dvojzložkové látky, estery vyšších mastných kyselín s glycerolom, vyššie alebo polycyklické alkoholy.

Patria sem tuky a vosky. Najvýznamnejšími predstaviteľmi jednoduchých lipidov sú acylglyceridy (glyceroly). Tvoria väčšinu lipidov (95-96%) a nazývajú sa oleje a tuky. Zloženie tukov zahŕňa najmä triglyceridy, existujú však mono- a diacylglyceroly:

Vlastnosti špecifických olejov sú určené zložením mastných kyselín podieľajúcich sa na konštrukcii ich molekúl a pozíciou, ktorú zaberajú zvyšky týchto kyselín v molekulách olejov a tukov.

V tukoch a olejoch sa našlo až 300 karboxylových kyselín rôznej štruktúry. Väčšina z nich je však prítomná v malých množstvách.

Kyselina stearová a palmitová sú súčasťou takmer všetkých prírodných olejov a tukov. Kyselina eruková sa nachádza v repkovom oleji. Väčšina najbežnejších olejov obsahuje nenasýtené kyseliny obsahujúce 1-3 dvojité väzby. Niektoré kyseliny v prírodných olejoch a tukoch sú zvyčajne v cis konfigurácii, t.j. substituenty sú rozmiestnené na jednej strane roviny dvojitej väzby.

Rozvetvené uhľohydrátové kyseliny obsahujúce hydroxy, keto a iné skupiny sa zvyčajne nachádzajú v malých množstvách v lipidoch. Výnimkou je kyselina racinolejová v ricínovom oleji. V prírodných rastlinných triacylglyceroloch sú polohy 1 a 3 výhodne obsadené zvyškami nasýtených mastných kyselín a poloha 2 je nenasýtená. V živočíšnych tukoch je obraz opačný.

Pozícia zvyškov mastných kyselín v triacylglyceroloch výrazne ovplyvňuje ich fyzikálno-chemické vlastnosti.

Acylglyceroly sú kvapaliny alebo pevné látky s nízkou teplotou topenia a pomerne vysokou teplotou varu, vysokou viskozitou, bez farby a zápachu, ľahšie ako voda, neprchavé.

Tuky sú vo vode prakticky nerozpustné, ale tvoria s ňou emulzie.

Okrem bežných fyzikálnych ukazovateľov sa tuky vyznačujú množstvom fyzikálno-chemických konštánt. Tieto konštanty pre každý typ tuku a jeho triedu poskytuje norma.

Číslo kyslosti alebo index kyslosti udáva, koľko voľných mastných kyselín je v tuku. Vyjadruje sa ako počet mg KOH potrebný na neutralizáciu voľných mastných kyselín v 1 g tuku. Číslo kyslosti je indikátorom čerstvosti tuku. V priemere sa pohybuje pre rôzne typy tuku od 0,4 do 6.

Číslo zmydelnenia alebo koeficient zmydelnenia určuje celkové množstvo kyselín, voľných aj viazaných v triacylglyceroloch, nachádzajúcich sa v 1 g tuku. Tuky obsahujúce zvyšky mastných kyselín s vysokou molekulovou hmotnosťou majú nižšie číslo zmydelnenia ako tuky tvorené kyselinami s nízkou molekulovou hmotnosťou.

Jódové číslo je indikátorom nenasýtenosti tukov. O sa určuje počtom gramov jódu pridaného do 100 g tuku. Čím vyššie je jódové číslo, tým je tuk nenasýtenejší.

Vosky. Vosky sú estery vyšších mastných kyselín a vysokomolekulárnych alkoholov (18-30 atómov uhlíka). Mastné kyseliny, ktoré tvoria vosky, sú rovnaké ako pre tuky, existujú však aj špecifické, ktoré sú charakteristické len pre vosky.

Napríklad: karnauba;

cerotínové;

montana.

Všeobecný vzorec pre vosky možno napísať takto:

Vosky sú v prírode široko rozšírené, tenkou vrstvou pokrývajú listy, stonky, plody rastlín, chránia ich pred zmáčaním vodou, vysychaním a pôsobením mikroorganizmov. Obsah vosku v zrnách a ovocí je nízky.

komplexné lipidy. Komplexné lipidy majú viaczložkové molekuly, ktorých jednotlivé časti sú spojené chemickými väzbami rôzneho typu. Patria sem fosfolipidy, pozostávajúce zo zvyškov mastných kyselín, glycerolu a iných viacmocných alkoholov, kyseliny fosforečnej a dusíkatých zásad. V štruktúre glykolipidov sa spolu s viacmocnými alkoholmi a mastnými kyselinami s vysokou molekulovou hmotnosťou nachádzajú aj sacharidy (zvyčajne zvyšky galaktózy, glukózy, manózy).

Existujú tiež dve skupiny lipidov, ktoré zahŕňajú jednoduché aj komplexné lipidy. Ide o diolové lipidy, čo sú jednoduché a komplexné lipidy dvojsýtnych alkoholov a mastných kyselín s vysokou molekulovou hmotnosťou, obsahujúce v niektorých prípadoch kyselinu fosforečnú, dusíkaté zásady.

Ormitinolipidy sú vytvorené zo zvyškov mastných kyselín, aminokyseliny ormitín alebo lyzín a v niektorých prípadoch zahŕňajú dvojsýtne alkoholy. Najdôležitejšou a najrozšírenejšou skupinou komplexných lipidov sú fosfolipidy. Ich molekula je postavená zo zvyškov alkoholov, mastných kyselín s vysokou molekulovou hmotnosťou, kyseliny fosforečnej, dusíkatých zásad, aminokyselín a niektorých ďalších zlúčenín.

Všeobecný vzorec fosfolipidov (fosfotidov) je nasledujúci:

Preto má fosfolipidová molekula dva typy skupín: hydrofilné a hydrofóbne.

Zvyšky kyseliny fosforečnej a dusíkaté zásady pôsobia ako hydrofilné skupiny a uhľovodíkové radikály pôsobia ako hydrofóbne skupiny.

Schematický diagram štruktúry fosfolipidov

Ryža. 11. Molekula fosfolipidu

Hydrofilná polárna hlava je zvyškom kyseliny fosforečnej a dusíkatej zásady.

Hydrofóbne chvosty sú uhľovodíkové radikály.

Fosfolipidy boli izolované ako vedľajšie produkty pri výrobe olejov. Sú to povrchovo aktívne látky, ktoré zlepšujú pekárske vlastnosti pšeničnej múky.

Používajú sa aj ako emulgátory v cukrárskom priemysle a pri výrobe margarínových produktov. Sú základnou zložkou buniek.

Spolu s bielkovinami a sacharidmi sa podieľajú na stavbe bunkových membrán a subcelulárnych štruktúr, ktoré plnia funkcie nosných membránových štruktúr. Podporujú lepšie vstrebávanie tukov a zabraňujú stukovateniu pečene, pričom zohrávajú dôležitú úlohu v prevencii aterosklerózy.

Čo sú to lipidy?

Lipidy sú rad organických látok, ktoré sú súčasťou všetkých živých buniek. Patria sem aj tuky a tukom podobné látky obsiahnuté v bunkách a tkanivách zvierat ako súčasť tukového tkaniva, ktoré hrá dôležitú fyziologickú úlohu.

Ľudské telo je samo schopné syntetizovať všetky esenciálne lipidy. Len vitamíny rozpustné v tukoch a esenciálne polynenasýtené mastné kyseliny si telo zvierat a ľudí nedokáže syntetizovať. V zásade k syntéze lipidov dochádza v pečeni a epitelových bunkách tenkého čreva. Množstvo lipidov je charakteristické pre určité orgány a tkanivá, zvyšné lipidy sú prítomné v bunkách všetkých tkanív. Množstvo lipidov obsiahnutých v orgánoch a tkanivách je rôzne. Väčšina lipidov sa nachádza v tukovom a nervovom tkanive.

Obsah lipidov v ľudskej pečeni sa pohybuje od 7 do 14 % (suchá hmotnosť). Pri ochoreniach pečene, ako je stukovatenie pečene, dosahuje obsah lipidov v pečeňovom tkanive 45 %, najmä v dôsledku zvýšenia množstva triglyceridov. Lipidy v krvnej plazme sa nachádzajú v kombinácii s proteínmi a v tomto zložení sú transportované do iných orgánov a tkanív.

Lipidy vykonávajú tieto biologické funkcie:

1. Štrukturálne. V kombinácii fosfolipidy s proteínmi tvoria biologické membrány.

2. Energia. V procese oxidácie tukov sa uvoľňuje veľké množstvo energie a je to ona, ktorá ide na tvorbu ATP. Väčšina energetických zásob tela je uložená práve vo forme lipidov a sú spotrebované v prípade nedostatku živín. Napríklad zvieratá upadajú do hibernácie a na udržanie života sa používajú vopred nahromadené tuky a oleje. Vďaka vysokému obsahu lipidov v semenách rastlín sa zárodok a semiačka vyvíjajú, až kým sa sami nenakŕmia. Semená rastlín ako kokosová palma, ricínový bôb, slnečnica, sója, repka sú surovinou, z ktorej sa priemyselne vyrába rastlinný olej.

3. Tepelne izolačné a ochranné. Ukladá sa v podkoží a okolo orgánov ako sú črevá a obličky. Vzniknutá vrstva tuku chráni telo zvieraťa a jeho orgány pred mechanickým poškodením. Keďže podkožný tuk má nízku tepelnú vodivosť, dokonale zachováva teplo, čo umožňuje zvieratám žiť v chladnom podnebí. Napríklad veľrybám pomáha tento tuk vztlaku.

4. Mazací a vodoodpudivý. Koža, vlna a perie majú vrstvu vosku, ktorá ich udržiava vláčne a chráni ich pred vlhkosťou. Takáto vrstva vosku sa nachádza aj na listoch a plodoch rôznych rastlín.

5. Regulačné. Pohlavné hormóny, testosterón, progesterón a kortikosteroidy, ako aj iné, sú derivátmi cholesterolu. Vitamín D, deriváty cholesterolu, hrajú dôležitú úlohu v metabolizme vápnika a fosforu. Žlčové kyseliny sa podieľajú na trávení (emulgácii tukov), ako aj na vstrebávaní vyšších karboxylových kyselín.

Zdrojom metabolickej tvorby vody sú lipidy. Aby ste teda získali 105 gramov vody, musíte zoxidovať 100 gramov tuku. Pre obyvateľov púšte je takáto voda životne dôležitá, napríklad pre ťavy, ktoré musia vydržať bez vody 10-12 dní, sa takýto tuk ukladá v hrbe a využíva sa na získavanie vody. Proces oxidácie tukov je veľmi dôležitý pre zimujúce zvieratá, ako sú svište, medvede atď.

Spolu s bielkovinami, sacharidmi a nukleovými kyselinami majú pre všetky živé organizmy veľký význam aj lipidy. Ide o organické zlúčeniny, ktoré plnia dôležité biologické funkcie. Preto je neustále dopĺňanie tela s nimi jednoducho nevyhnutné pre normálny život. Aké sú z hľadiska chémie a aké lipidy v bunke vykonávajú funkcie, sa dozvieme z tohto článku.

Lipidy: všeobecný pojem

Ak uvedieme všeobecný opis uvažovaných zlúčenín, potom môžeme povedať, že lipidy sú komplexné molekuly podobné tuku, ktoré vo svojom zložení zahŕňajú hydrofilnú a hydrofóbnu časť.

Jednoducho povedané, všetko živočíšneho pôvodu, vosky, cholesteroly, mnohé hormóny, terpény sú všetko lipidy. Tento výraz sa jednoducho vzťahuje na celý súbor zlúčenín s podobnými vlastnosťami. Všetky sú nerozpustné vo vode, ale rozpustné v organických nepolárnych látkach. Na dotyk mastný.

Zloženie lipidov z hľadiska chémie je pomerne zložité a závisí od konkrétnej zlúčeniny. Preto túto otázku zvážime samostatne.

Klasifikácia

Všetky lipidy možno rozdeliť do skupín podľa rôznych kritérií. Jedna z najbežnejších klasifikácií je založená na schopnosti molekúl hydrolyzovať. Podľa tejto charakteristiky sa rozlišujú dve veľké skupiny organických tukov.

1. Zmydelniteľné - tie, ktoré podliehajú hydrolýze a rozkladajú sa na jednotlivé časti. Príklady: vosky, fosfolipidy, estery sterolov, neutrálne tuky.
2. Nezmydliteľné látky sú tie, ktoré nepodliehajú hydrolýze. Patria sem terpény, steroly, vitamíny rozpustné v tukoch (A, D, E, K), cholesterol, estradiol, testosterón a iné.

Existuje ďalší znak klasifikácie posudzovaných látok - počet zložiek zahrnutých v zložení. Takže prideľte:

• dvojzložkové alebo jednoduché (tuky a vosky rastlín);
• viaczložkové, alebo komplexné (fosfolipidy, glykolipidy, ornitinolipidy a iné).

Vo všeobecnosti plnia lipidy v bunke veľmi dôležité funkcie, pretože sú priamymi alebo nepriamymi účastníkmi všetkých životne dôležitých procesov. Preto je ich rozmanitosť veľmi veľká.

Zloženie lipidov

Z chemického hľadiska zloženie molekuly tukových látok zahŕňa dve hlavné zložky:

• hydrofóbna zložka;
• hydrofilné.

Keďže existuje veľa lipidov, existuje aj veľa príkladov oboch častí. Aby sme pochopili chemické zloženie zlúčeniny, uvádzame príklady.

Aké zlúčeniny sú hydrofóbnymi zložkami molekúl lipidov?

1. Vyššie mastné kyseliny (HFA).
2. vyššie alkoholy.
3. vyššie aldehydy.

Hydrofilné zložky molekúl sú nasledovné:

• glycerol;
• aminodioly;
• uhľohydráty;
• kyselina fosforečná a sírová;
• aminoalkoholy;
• aminokyseliny.

Rôzne kombinácie týchto zložiek, držané blízko seba v dôsledku iónových, kovalentných interakcií, elektrostatických príťažlivých síl a vodíkových väzieb, tvoria celý rad olejových, vo vode nerozpustných zlúčenín, súhrnne známych ako lipidy.

Štruktúra a vlastnosti

Vlastnosti lipidov sú vysvetlené ich chemickou štruktúrou. Takže, ak kompozícia obsahuje nenasýtený vyšší a glycerín, potom tuk bude vykazovať charakteristické znaky kyseliny a trojsýtneho alkoholu. Ak obsahuje aldehyd, potom budú reakcie charakteristické pre ketoskupinu.

Preto je vzťah medzi vlastnosťami a chemickou štruktúrou molekuly celkom zrejmý. Jediné spoločné vlastnosti pre všetky typy tukov sú:

• rozpustnosť v benzéne, hexáne, chloroforme a iných nepolárnych rozpúšťadlách;
• mastný alebo mastný na dotyk.

Transformácia v bunke

Tie lipidy, ktoré plnia funkciu rezervnej živiny, zdroja energie v tele, sú neutrálne tuky. Podľa klasifikácie uvažovaných látok pôjde o zmesi triacylglycerolov. Hydrofóbne, vo vode nerozpustné, nepolárne zlúčeniny, ktoré sú tvorbou glycerolu a troch molekúl vyšších karboxylových kyselín.

Práve tieto lipidy sa spracovávajú v bunkách živých organizmov. Aké sú tieto premeny? Ide o proces hydrolýzy pomocou špeciálnych enzýmov nazývaných lipázy. V dôsledku úplného štiepenia vzniká molekula glycerolu a mastných kyselín. S prietokom krvi sa potom opäť dostávajú do buniek a podstupujú ďalšie spracovanie – v bunke sa syntetizujú lipidy, už inej štruktúry.

Existuje niekoľko vyšších mastných kyselín, ktoré sú pre človeka nevyhnutné, keďže sa v bunkách netvoria samostatne. toto:

• olejová;
• linolová;
• linolenové.

Pre normálne udržanie hladín lipidov je potrebné konzumovať potraviny bohaté na tieto kyseliny: mäso, ryby, vajcia, hydina, zelenina, orechy, tvaroh a iné obilniny.

Úloha lipidov v bunke

Aký význam majú pre telo tuky? Lipidy v bunke vykonávajú tieto funkcie:

• rezervná energia;
• štrukturálne;
• signál;
• ochranný.

Každý z nich je mimoriadne dôležitý pre udržanie normálneho fungovania každej živej bytosti.

Zvlášť dôležité sú tie, ktoré tvoria nenasýtené kyseliny, pretože sú nenahraditeľné. Podieľajú sa na tvorbe špeciálnych molekúl prostaglandínov, ktoré sú zase regulátormi mnohých procesov. Tiež sú to vlastnosti lipidov z tejto skupiny, ktoré dokážu neutralizovať cholesterol a zabrániť rozvoju aterosklerózy.

Rezervno-energetická a štrukturálna funkcia

Triacylglyceroly alebo sú hlavným zdrojom energie pre mnohé vnútorné orgány (pečeň, obličky, svaly). Pri štiepení 1 gramu lipidov sa uvoľní 9,3 kcal tepla, čo výrazne prevyšuje zodpovedajúcu hodnotu pre štiepenie sacharidov a bielkovín.

Preto sú v čase pôstu pre telo tuky zdrojom vitality a energie. Lipidy v bunke vykonávajú štrukturálne funkcie, keďže sú súčasťou bunkových membrán. Sú to molekuly ako:

• glykolipidy;
• fosfolipidy;
• cholesterolu.

Lipid, ako je fosfatidylcholín, je základným štrukturálnym prvkom pečeňových buniek. Preto je rezervnou funkciou tukov ich ukladanie v oddelených častiach tela. Energia sa v prípade potreby štiepi s uvoľňovaním energie. A ten štrukturálny spočíva v tom, že práve z lipidov sa budujú niektoré väzby buniek a tkanív.

Signálne a ochranné

Signálna funkcia lipidov spočíva v tom, že mnohé z nich sú nositeľmi dôležitých signálov z bunky a do nej. Sú to tuky ako:

• fosfatidylinozitol;
• eikosanoidy;
• glykolipidy.

Viažu sa na hormóny a poskytujú rýchly vstup a výstup z bunky. Tuky tiež zabezpečujú reguláciu mnohých funkcií, ktoré vykonávajú bunky.

Ochranná úloha lipidov spočíva v tom, že hmota podkožného tuku zabezpečuje tepelnú a tepelnú izoláciu, ako aj mechanickú ochranu vnútorných orgánov pred poškodením. U ľudí (ženy) je hlavnou koncentráciou tuku počas tehotenstva brucho. Čo je zároveň pomôcka na ochranu plodu pred nárazmi, kolíziami a inými vplyvmi.

Okrem toho zohrávajú fosfolipidy dôležitú úlohu pri aktivácii proteínov a hormónov, ktoré fungujú pri zrážaní krvi. Keďže tento proces je aj ochranným zariadením tela, funkcia tukov je v tomto prípade rovnaká.