Фундаментальные функции липидов.

Липиды

Подробности

Обновлено 29.10.2012 20:54

Просмотров: 3530

Это гетерогенная группа веществ, в состав которых входят жирные кислоты. Для всех липидов характерны свойства гидрофобности и липофильности, это значит, что липиды плохо растворимы в воде и хорошо растворимы в неполярных растворителях (спирты – фенол, стирол, эфир, хлорофол, толуол, бензол). Липиды делятся на три группы в зависимости от сложности строения:

1). Простые липиды.

2). Сложные липиды.

3). Липоиды – не содержат в своем составе жирные кислоты.

Жирные кислоты.

Относятся к группе карбоновых кислот. Карбоновые кислоты это такие органические кислоты, которые содержат в себе хотя бы одну карбоксильную группу. Классификация карбоновых кислот основана на количестве карбоксильных групп. Жирные кислоты относятся к монокарбоновым кислотам. С точки зрения химического строения все карбоновые кислоты делятся на две группы:

1. насыщенные или предельные карбоновые кислоты, в радикале которых встречаются только одинарные связи между атомами углерода.

2. непредельные или ненасыщенные, в радикале которых встречаются двойные связи. Количество двойных связей является классификационным признаком, который обозначается суффиксом –ен.

биологическое значение имеют коротко радикальные предельные кислоты с С₁ до С₈.

муравьиная кислота	уксусная кислота

такие коротко радикальные кислоты являются важными промежуточными продуктами метаболических путей в клетке. После С₈ биологическое значение имеют только жирные кислоты с четным количеством атомов углерода в радикале, т.к. все они синтезируются на основе уксусной кислоты. В организме встречаются предельные жирные кислоты до С₂₄, с увеличением длинны радикала, изменяется фазовое состояние кислоты. Коротко радикальные жирные кислоты являются жидкостями. Чем длиннее радикал, те тверже кислота. Среди непредельных жирных кислот биологическое значение имеет тетроеновые, пентоеновые и гексаеновые жирные кислоты. Пентоеновые и гексаеновые встречаются в рыбьем жире. Тетроеновая в арахисовом масле. Степень насыщенности жирной кислоты определяет ее фазовое состояние. Насыщенные жирные кислоты являются твердыми, ненасыщенные – жидкими. Молекулы жирных кислот сочетают в себе два свойства и гидрофобности и гидрофильности, поэтому говорят, что они обладают амфотерными свойствами. Если радикал жирной кислоты достаточно короткий, то она растворима в воде, если радикал длинный, то плохо растворима в воде.

Простые липиды.

Это сложные эфиры жирных кислот и спиртов. Они образуются за счет реакции этерификации.

Все простые липиды делятся на три группы:

1. воска

2. жиры

3. церамид

Воска.

Это сложные эфиры жирной кислоты с одноатомным спиртом. Воска характерны для растительного мира и часто покрывают вегетативные органы растений, живущих в засушливых условиях (каменный плющ, кактусы, брусника). Препятствуют излишнему испарению воды, отражает солнечные лучи, что препятствует перегреванию растений и избыточному ультрафиолетовому облучению. Воска у животных менее распространены, у насекомых восковой налет покрывает кутикулу, препятствуя испарению воды. У человека также встречаются воска, которые выделяются на поверхность эпидермиса и производных эпидермиса, например волосы и ногти.

Жиры.

Это сложные эфиры жирных кислот с глицерином.

Возможны различные варианты реакций с глицерином. С глицерином может прореагировать от 1 до 3 жирных кислот.

	моноацилглицерол (МАГ)
	триацилглицерол (ТАГ)
	диацилглицерол (ДАГ)

У млекопитающих жир запасается в виде ДАГа.

Агрегатное состояние жира при физиологических температурах зависит от того, какие жирные кислоты входят в его состав. Жиры, которые при физиологических температурах находятся в жидком состоянии, называются маслами. Жиры, которые при физиологических температурах находятся в твердо состоянии, называются жирами.

Церамид – это сложный эфир жирной кислоты и аминоспирта, который получил название сфингозин.

жирная кислота присоединяется к сфингозину за счет реакции с NH₂ группой, в результате чего образуется церамид. На его основе образуются сложные сфинголипиды. Все липиды, которые образуются на основе глицерина, называются глицеролипидами.

СЛОЖНЫЕ ЛИПИДЫ.

Сложные липиды являются производными простых липидов и с этой точки зрения выделяют две группы:

1. Сложные глицеролипиды

2. Сложные сфинголипиды.

Сложные глицеролипиды.

Это липиды, которые являются производными ДАГ. С точки зрения строения делятся на:

A. Фосфоглицеролипиды

B. Гликоглицеролипиды.

А) в состав фосфоглицеролипидов входит фосфатный остаток. Простейшим из фосфоглицеролипидов является липид фосфатидная кислота, который образуется из ДАГ за счет фосфорилирования одного из атомов углерода.

Фосфатидная кислота.

Все остальные фосфоглицеролипиды образуются на основе фосфатидной кислоты за счет присоединения к ней любого радикала органических молекул, кроме жирной кислоты, поэтому для всех сложных фосфоглицеролипидов характерна диэфирная связь.

В качестве радикала N в клетке чаще всего выступает вещество холин:

В качестве радикала могут выступать аминокислоты различные циклические молекулы, например инозитол. Все сложные фосфоглицеролипиды обладают приставкой фосфотидил-. Для всех фосфоглицеролипидов характерным свойством является амфипатичность молекул, т.е. ДАГ гидрофобен, а радикал N гидрофилен. Строение фосфоглицеролипидов можно выразить следующей моделью:

Головка молекулы гидрофильная, а хвосты – гидрофобны.

В) в молекуле гликоглицеролипидов входят моносахариды и алигосахариды, которые присоединяются к ДАГ за счет эфирной связи.

Олигосахариды образуются при последовательном присоединении к ДАГу моносахаридов

2.Сложные сфинголипиды.

A. Фосфосфинголипиды

B. Глицеросфинголипиды

А) образуются на основе церамида за счет фосфатидной связи при присоединении к нему радикала. В клетке в качестве радикала часто выступает вещество холин.

При взаимодействии холина с церамидом образуется вещество сфингомеилин. Сфингомеилин входит в состав мембран клеток спутниц, которые образуют дополнительную оболочку вокруг некоторых аксонов. Такая оболочка называется миелиновая. Т.к. сфингомеилин имеет белый цвет, то все аксоны, покрытые этой оболочкой в ЦНС, образуют белое вещество мозга. Фосфосфинголипиды обладают также определенной моделью строения. Молекула амфипатична, т.к. головка гидрофильна, а хвосты гидрофобны.

В) образуются при присоединении к церамиду моносахаридов либо алигосахаридов за счет гликозидной связи. Образуют такую же модель строения, молекула амфипатична.

Амфипатичность молекул сложных липидов накладывает определенный отпечаток на их поведение на границе разных сред и на из поведении в воде.

в Н₂О возможно формирование замкнутого билипидного слоя.

ЛИПОИДЫ.

Это гетерогенная группа органических веществ, которая не связана с жирными кислотами, но обладает свойствами гидрофобности и липофильности. Основная масса липоидов в организме человека и животных образована на основе холестерола. Холестерол представлен сложной циклической молекулой. В целом молекула гидрофобна, однако, гидроксильная группа гидрофильна, поэтому молекула амфипатична. Холестерол выполняет регуляторную роль, так как регулирует жидкостность мембран у млекопитающих. При недостатке холестерола в клетке транспорт через мембрану сильно затруднен, при избытке холестерола в ряде случаев он может откладываться на стенках сосудов, в результате могут образовываться липидные бляшки, что приводит к появлению атеросклероза сосудов. На основе холестерола в организме человека синтезируется желчные кислоты и стероидные гормоны (это гормоны надпочечников и половые гормоны, женские эстрогены, мужские андрогены). На основе холестерола синтезируются многие жирорастворимые витамины, например А, Е, К, D. При избыточном поступлении этих витаминов, а организм они могут накапливаться в билипидном слое (в зоне хвостов) из-за гидрофобных взаимодействий. Витамин Е или токоферол препятствует самоокислению липидов в мембране. При недостатке или гиповитаминозу по Е клеточные мембраны начинают разрушаться и клетки лизируются.

ФУНДАМЕНТАЛЬНЫЕ ФУНКЦИИ ЛИПИДОВ.

1. структурная. Ее выполняют молекулы сложных липидов т.к. благодаря своей амфипатичности они способны к формированию замкнутого билипидного слоя. Билипидный слой выполняет барьерную функцию, т.к. через него не могут проходить Н₂О, О₂, СО₂, простые спирты, т.е. мелкие незаряженные молекулы. Крупные гидрофобные заряженные молекулы не могут пройти через мембрану т.к. заряженные молекулы застревают в зоне головок, а гидрофобные в зоне хвостов. На транспорт веществ большое влияние оказывает жидкостность мембран. У млекопитающих она поддерживается холестеролом, у немлекопитающих она зависит от длины радикала жирной кислоты и главным образом от степени насыщенности. В мембранах преобладают жирные кислоты от С₁₆ до С₂₂. например, у термофильных бактерий в мембранах преобладают насыщенные жирные кислоты. У птиц жиры при пониженных температурах в мембране клеток эпителия преобладают ненасыщенные.

2. энергетическая. В энергообмене участвуют жирные кислоты, поэтому для энергообмена удобнее использовать простые липиды, а именно ТАГ. При расщеплении жирная кислота образует определенное количество остатков уксусной кислоты, которые расщепляются до СО₂ и Н₂О.

Ж.к. ----- nC₂ ----- CO₂ + H₂O

Поскольку молекула жирной кислоты является более восстановленной, чем молекула моносахарида, то при ее расщеплении можно получить гораздо больше энергии. В энергообмене выгоднее использовать моносахариды, т.к. они лучше растворимы в воде и более реакционноспособны. Жирные кислоты и жиры нерастворимы в воде и, кроме того, в клетке образуются плотные скопления, которые с трудом поддаются действию ферментов.

3. депонирующая. Жиры запасаются в виде молекул ТАГа. Местом отложения жиров является подкожная жировая клетчатка, область гениталий, в жировых капсулах на некоторых органах (почки), на брыжейках внутренних органов и кишечника и в желтом костном мозге.

4. защитная. Подкожная жировая клетчатка защищает мышцы и внутренние органы от механического воздействия. Капсулы на внутренних органах препятствуют трению внутренних органов при движении. Воска предохраняют растения от излишней транспирации, от нагревания и избытка ультрафиолета.

5. терморегуляционная. Слои жира в подкожной жировой клетчатки являются хорошим изолятором. В организме у человека существует области в районе шеи и лопаток где накапливается бурый жир. В этих клетках находится большое количество митохондрий, которые придают все ткани бурый цвет. В этих митохондриях процессы расщепления веществ с выделением энергии и процессы образования АТФ разобщены. Энергия расщепления выделяется в виде тепловой, следовательно, млекопитающие могут использовать это энергию для поддержания постоянной температуры тела. Особенно принципиально для новорожденных. У птиц существует одна копчиковая железа, она выделяет жироподобный секрет, которым птица смазывает свое оперение.

6. липиды являются источниками эндогенной воды. Принципиально для пустынных животных.

7. регуляторная. Холестерол у млекопитающих регулирует жидкостность мембран, а также работу многих белковых насосов и переносчиков. Витамины препятствуют самоокислению мембранных липидов.

8. сигнальная. Выполняют многие жирорастворимые витамины и стероидные гормоны.