ЛИПИДЫ 1 Биологические функции липидов ЛИПИДЫ - это разнородная группа природных соединений, полностью или почти полностью нерастворимых в воде, но растворимых в органических…

ЛИПИДЫ 1 Биологические функции липидов ЛИПИДЫ - это разнородная группа природных соединений, полностью или почти полностью нерастворимых в воде, но растворимых в органических растворителях и друг в друге, дающих при гидролизе высокомолекулярные жирные кислоты. В живом организме липиды выполняют разнообразные функции. Биологические функции липидов: 1) Структурная Структурные липиды образуют сложные комплексы с белками и углеводами, из которых построены мембраны клетки и кле¬точных структур, участвуют в разнообразных процессах, протекаю¬щих в клетке. 2) Запасная (энергетическая) Запасные липиды (в основном жиры) являются энергетическим резервом организма и участвуют в обменных процессах. В растениях они накапливаются главным образом в плодах и семенах, у животных и рыб — в подкожных жировых тканях и тканях, окру¬жающих внутренние органы, а также печени, мозговой и нервной тка¬нях. Содержание их зависит от многих факторов (вида, возраста, питания и т. д.) и в отдельных случаях составляет 95—97% всех вы¬деляемых липидов. Калорийность углеводов и белков: ~ 4 ккал/грамм. Калорийность жира: ~ 9 ккал/грамм. Преимуществом жира как энергетического резерва, в отличие от углеводов, является гидрофобность – он не связан с водой. Это обеспечивает компактность жировых запасов - они хранятся в безводной форме, занимая малый объем. В среднем, у человека запас чистых триацил глицеринов составляет примерно 13 кг. Этих запасов могло бы хватить на 40 дней голодания в условиях умеренной физической нагрузки. Для сравнения: общие запасы гликогена в организме – примерно 400 гр.; при голодании этого количества не хватает даже на одни сутки. 3) Защитная Подкожные жировые ткани предо¬храняют животных от охлаждения, а внутренние органы — от меха¬нических повреждений. Образование запасов жира в организме человека и некоторых животных рассматривается как приспособление к нерегулярному питанию и к обитанию в холодной среде. Особенно большой запас жира у животных, впадающих в длительную спячку (медведи, сурки) и приспособленных к обитанию в условиях холода (моржи, тюлени). У плода жир практически отсутствует, и появляется только перед рождением. Особую группу по своим функциям в живом организме составляют защитные липиды растений — воски и их производные, покрывающие поверхность листьев, семян и плодов. 4) Важный компонент пищевого сырья Липиды являются важным компонентом пищи, во многом опреде¬ляя ее пищевую ценность и вкусовое достоинство. Исключительно велика роль липидов в разнообразных процессах пищевой техноло¬гии. Порча зерна и продуктов его переработки при хранении (прогоркание) в первую очередь связана с изменением его липидного комп¬лекса. Липиды, выделенные из ряда растений и животных, — основное сырье для получения важнейших пищевых и технических про¬дуктов (растительного масла, животных жиров, в том числе сливоч¬ного масла, маргарина, глицерина, жирных кислот и др.). 2 Классификация липидов Общепринятой классификации липидов не существует. Наибо¬лее целесообразно классифицировать липиды в зависимости от их хи-мической природы, биологических функций, а также по отношению к некоторым реагентам, например, к щелочам. По химическому составу липиды обычно делят на две группы: простые и сложные. Простые липиды – сложные эфиры жирных кислот и спиртов. К ним относятся жиры, воски и стероиды. Жиры – эфиры глицерина и высших жирных кислот. Воски – эфиры высших спиртов алифатического ряда (с длинной углеводной цепью 16-30 атомов С) и высших жирных кислот. Стероиды – эфиры полициклических спиртов и высших жирных кислот. Сложные липиды – помимо жирных кислот и спиртов содержат другие компоненты различной химической природы. К ним относятся фосфолипиды и гликолипиды. Фосфолипиды – это сложные липиды, в которых одна из спиртовых групп связана не с ЖК, а с фосфорной кислотой (фосфорная кислота может быть соединена с дополнительным соединением). В зависимости от того, какой спирт входит в состав фосфолипидов, они подразделяются на глицерофосфолипиды (содержат спирт глицерин) и сфингофосфолипиды (содержат спирт сфингозин). Гликолипиды – это сложные липиды, в которых одна из спиртовых групп связана не с ЖК, а с углеводным компонентом. В зависимости от того, какой углеводный компонент входит в состав гликолипидов, они подразделяются на цереброзиды (в качестве углеводного компонента содержат какой-либо моносахарид, дисахарид или небольшой нейтральный гомоолигосахарид) и ганглиозиды (в качестве углеводного компонента содержат кислый гетероолигосахарид). Иногда в самостоятельную группу липидов (минорные липиды) выделяют жирораство¬римые пигменты, стерины, жирорастворимые витамины. Некоторые из этих соединений могут быть отнесены к группе простых (нейтраль¬ных) липидов, другие — сложных. По другой классификации липиды в зависимости от их отношения к щелочам делят на две большие группы: омыляемые и не омыляемые. К группе омыляемых липидов относятся простые и сложные липиды, которые при взаимодействии со щелочами гидролизуются с образова¬нием солей высокомолекулярных кислот, получивших название «мы¬ла». К группе не омыляемых липидов относятся соединения, не подвергающиеся щелочному гидролизу (стерины, жирорастворимые витамины, простые эфиры и т. д.). По своим функциям в живом организме липиды делятся на струк¬турные, запасные и защитные. Структурные липиды - главным образом фосфоли¬пиды. Запасные липиды - в основном жиры. Защитные липиды растений — воски и их производные, покрывающие поверхность листьев, семян и плодов, животных – жиры. ЖИРЫ Химическое название жиров – ацил глицерины. Это сложные эфиры глицерина и высших жирных кислот. "Ацил-" - это означает "остаток жирных кислот". В зависимости от количества ацильных радикалов жиры разделяются на моно-, ди- и триглицериды. Если в составе молекулы 1 радикал жирных кислот, то жир называется МОНОАЦИЛГЛИЦЕРИНОМ. Если в составе молекулы 2 радикала жирных кислот, то жир называется ДИАЦИЛГЛИЦЕРИНОМ. В организме человека и животных преобладают ТРИАЦИЛГЛИЦЕРИНЫ (содержат три радикала жирных кислот). Три гидроксила глицерина могут быть этерифицированы либо только одной кислотой, например пальмитиновой или олеиновой, либо двумя или тремя различными кислотами: Природные жиры содержат главным образом смешанные триглицериды, включающие остатки различных кислот. Так как спирт во всех природных жирах один и тот же — глицерин, наблюдаемые между жирами раз¬личия обусловлены исключительно составом жирных кислот. В жирах обнаружено свыше четырехсот карбоновых кислот раз¬личного строения. Однако большинство из них присутствует лишь в незначительном количестве. Кислоты, содержащиеся в природных жирах, являются монокарбоновыми, постро-ены из неразветвленных углеродных цепей, содержащих чет¬ное число углеродных атомов. Кислоты, содержащие нечетное число атомов углерода, имеющие разветвленную углеродную цепочку или содержащие циклические фрагменты, присутствуют в незначительных количествах. Исключение составляют изовалериановая кислота и ряд циклических кислот, содержащихся в не¬которых весьма редко встречающихся жирах. Наиболее распространенные в жирах кислоты содержат от 12 до 18 атомов угле-рода, они часто называются жирными кислотами. В состав многих жиров входят в небольшом количестве низкомолекулярные кислоты (С2—С10). Кислоты с числом атомов углерода выше 24 присут¬ствуют в восках. В состав глицеридов наиболее распространенных жиров в значительном количестве входят ненасыщенные кислоты, содержащие 1—3 двойные связи: олеиновая, линолевая и линоленовая. В жирах животных присутствует арахидоновая кислота, содержащая четыре двойные связи, в жирах рыб и морских животных обнаружены кислоты с пятью, шестью и более двойными связями. Большинство ненасыщенных кислот липидов имеет цис конфигурацию, двойные связи у них изолированы или разделены метиленовой (—СН2—) груп¬пой. Из всех непредельных кислот, содержащихся в природных жирах, наиболее распространена олеиновая кислота. В очень многих жирах олеиновая кислота составляет больше полови¬ны от общей массы кислот, и лишь в немногих жирах ее содер¬жится меньше 10%. Две другие непредельные кислоты — линолевая и линоленовая — также очень широко распростра¬нены, хотя они присутствуют в значительно меньшем количестве, чем олеиновая кислота. В заметных количествах линолевая и линоленовая кислоты содержатся в растительных мас-лах; для животных организмов они являются незаменимыми кислотами. Из предельных кислот пальмитиновая кислота почти так же широко распространена, как и олеиновая. Она присутству¬ет во всех жирах, причем некоторые содержат ее 15—50% от общего содержания кислот. Широко распространены стеари¬новая и миристиновая кислоты. Стеариновая кислота содер¬жится в большом количестве (25% и более) только в запасных жирах некоторых млекопитающих (например, в овечьем жи¬ре) и в жирах некоторых тропических растений, например в масле какао. Целесообразно разделять кислоты, содержащиеся в жи¬рах, на две категории: главные и второстепенные кислоты. Главными кислотами жира считаются кислоты, содержание которых в жире превышает 10%. Физические свойства жиров Как правило, жиры не выдерживают перегонки и разлага¬ются, даже если их перегоняют при пониженном давлении. Температура плавления, а соответственно и консистенция жиров зависят от строения кислот, входящих в их состав. Твердые жиры, т. е. жиры, плавящиеся при сравнительно вы¬сокой температуре, состоят преимущественно из глицеридов предельных кислот (стеариновая, пальмитиновая), а в маслах, плавящихся при более низкой температуре и представляющих собой густые жидкости, содержатся значительные количества глицеридов непредельных кислот (олеиновая, линолевая, ли-ноленовая). Так как природные жиры представляют собой сложные смеси смешанных глицеридов, они плавятся не при определен¬ной температуре, а в определенном температурном интервале, причем предварительно они размягчаются. Для характеристи¬ки жиров применяется, как правило, температура затверде-вания, которая не совпадает с температурой плавления — она несколько ниже. Некоторые природные жиры — твердые ве¬щества; другие же — жидкости (масла). Температура затверде¬вания изменяется в широких пределах: -27 °С у льняного мас¬ла, -18 °С у подсолнечного, 19—24 °С у коровьего и 30—38 °С у говяжьего сала. Температура затвердевания жира обусловлена характером составляющих его кислот: она тем выше, чем больше содержа¬ние предельных кислот. Жиры растворяются в эфире, полигалогенопроизводных, в сероуглероде, в ароматических углеводородах (бензоле, толу¬оле) и в бензине. Твердые жиры трудно растворимы в петролейном эфире; нерастворимы в холодном спирте. Жиры нера¬створимы в воде, однако они могут образовывать эмульсии, ко¬торые стабилизируются в присутствии таких поверхностно-ак¬тивных веществ (эмульгаторов), как белки, мыла и некоторые сульфокислоты, главным образом в слабощелочной среде. При¬родной эмульсией жира, стабилизированной белками, являет¬ся молоко. Химические свойства жиров Жиры вступают во все химические реакции, характерные для сложных эфиров, однако в их химиче¬ском поведении имеется ряд особенностей, связанных со строением жирных кислот и глицерина. Среди химических реакций с участием жиров выделяют несколько типов превращений. опорный конспект