Липиды Липиды

Липиды

Липиды (от греч. lípos — жир) – производные высших жирных кислот, спиртов и альдегидов.

• По химическому строению липиды очень разнообразны. • В состав молекул липидов входят гидрофобные и гидрофильные компоненты. • Физические свойства липидов – нерастворимые в воде маслянистые вещества, из клеток липиды экстрагируют неполярными растворителями (эфир, хлороформ).

Липиды. Гидрофобные компоненты. 1. Высшие жирные кислоты RCOOH 2. Высшие жирные спирты RCH 2 OH 3. Высшие альдегиды RCOH

Липиды. Высшие жирные кислоты (ж. к. ) длина цепи C 4 – C 24 1) Насыщенные жирные кислоты Общая формула: CH 3 -(CH 2)n-COOH Стеариновая кислота C 17 H 35 COOH 2) Мононенасыщенные жирные кислоты Общая формула: СН 3 -(СН 2)m-CH=CH-(CH 2)n-COOH Олеиновая кислота С 17 Н 33 СOOH 3) Полиненасыщенные жирные кислоты Общая формула: СН 3 -(СН 2)m-(CH=CH-(CH 2)х(СН 2)n-COOH Линоленовая кислота С 17 Н 28 COOH

Липиды. в ненасыщенных ж. к. двойная связь имеет цис-, транс-конфигурацию

двойные связи в цис-кофигурации приводят к сильному изгибу цепей ж. к.

Липиды. Гидрофильные компоненты. • Жирные спирты —спирты, содержащие 1 -3 гидроксильные группы: диолы (гликоль), триолы (глицерин)

Химическая классификация липидов Нейтральные липиды Полярные липиды 1) Глицеролипиды 1) Фосфолипиды 2) Диольные липиды 2) Сфинголипиды 3) Воска 3) Гликолипиды 4) Эфиры холестерина 4) Сульфолипиды 5) Фосфонолипиды

Нейтральные липиды • Триацилглицерины – сложные эфиры глицерина и 3 -х молекул высших жирных кислот. Другие названия – жиры, нейтральные жиры. Неполярные, гидрофобные вещества, не растворяются в воде.

Нейтральные липиды Триацилглицерины • Простые ( 3 одинаковые ж. к. ) • Смешанные ( разные ж. к. ) Природные жиры (растительные и животные) представляют собой смесь триацилглицеринов. Триацилглицерины гидролизуются: • в организме - ферментами липазами • химически - кислотой или щелочью – омыление, мыло – Na и К соли в. ж. к.

(а) Адипоциты животной клетки Нейтральные липиды Биологическая функция - запасание энергии в клетках. Основные компоненты жировых депо растительных и животных клеток. Теплоизоляция организма (тюлени, моржи) В мембранах клеток обычно не содержатся. (b) Жировые капли растительной клетки

Нейтральные липиды • Диольные липиды CН 2 -OR (CH 2)n R, R ' – ацил, алкенил CH 2 -OR' n = 3, 4 Содержатся в семенах растений, жире млекопитающих (морские организмы), дрожжах.

Нейтральные липиды • Воска – сложные эфиры длинноцепочечных ж. к. (С 14 - С 36) и жирных спиртов (С 16 – С 22). Биологические функции: • Защитное покрытие (листья растений) • Смазка (водоплавющие птицы) • Защитная ( смягчает кожу) • Высококалорийное клеточное “топливо” (планктон – пища для крупных морских организмов) Пчелиный воск

Нейтральные липиды • Стеролы Биологические функции холестерина: • Регулирует вязкость биомембран клетки (30% от всех липидов цитоплазматической мембраны) • Предшественник стероидных гормонов • Предшественник желчных кислот и Vit D 3

Полярные липиды – амфифильные молекулы: • длинные гидрофобные хвосты • гидрофильная полярная головка

Полярные липиды • Глицерофосфолипиды – основные компоненты биологических мембран клеток. Гидрофобные Глицерин цепи Полярная головка

Полярные липиды • Сфингофосфолипиды Сфингозин Жирная кислота Полярная головка

Полярные липиды • Гликоглицеролипиды Моногалактозил- диглицерид (МГДГ) Дигалактозил- диглицерид (ДГДГ)

Функции полярных липидов Полярные липиды – основные липидные компоненты биологических мембран клеток. Липидный бислой Глицерофосфолипид

Структурообразование липидов Мицеллы – простейшие агрегаты липидов в воде. Липиды – амфифильные молекулы. Движущая сила образования липидных агрегатов в воде – гидрофобные взаимодействия.

Гидрофобные взаимодействия – движущая сила образования липидных агрегатов в водной среде Образование Мицеллы – Дисперсия липидов липидных упорядоченные в воде нарушает кластеров – липидные агрегаты. структуру уменьшение С водой контактируют воды площади контакта лишь полярные участки с молекулами воды липидов.

Структурообразование липидов Мицелла Липосома Фосфолипидный бислой

Липидный бислой – структурная основа биологических мембран клетки H 2 O Гидрофильная область 4 -5 н. М Гидрофобная область Гидрофильная H 2 O область • Мембранные липиды формируют плоский бимолекулярный липидный слой (бислой)

Структура биологических мембран клеток • Структурная основа - липидный бислой в жидкокристаллическом состоянии • Функциональная активность - мембранные белки, способные передвигаться по мембране • Итак, биомембрана представляется как “море” жидких липидов, в котором плавают “айсберги” белков.

Структура биологических мембран клеток Липидный Углевод бислой Интегральный белок Периферический белок Цитоскелет Жидкостно-мозаичная модель строения биомембраны (Сингер и Николсон, 1972 г. )

Жидкостно-мозаичная модель строения биомембраны

Основные функции биомембран 1. Защитная функция; 2. Избирательный транспорт молекул и ионов; 3. Передача информации; 4. Преобразование энергии, ферментативная деятельность мембран, ; 5. Процессы молекулярного узнавания; 6. Другие специальные функции

Избирательный транспорт через мембрану Структура биологических мембран клеток Белковый Транспортируемая молекула Белок- канал переносчик Липидный Электрохимический бислой градиент Эн ер ги Простая Облегченная я диффузия Активный транспорт Пассивный • Малые молекулы транспорт • Крупные молекулы - простая диффузия (белки, НК) - облегченная диффузия - эндоцитоз и экзоцитоз - активный транспорт

Процессы молекулярного узнавания - на мембранах клеток располагаются рецепторы гормонов, молекулы иммунной системы Центр для сигнальных Олигосахарид СОО молекул Белковый Трансмембранный канал участок α-спирали

Передача информации посредством гормонов, медиаторов, нервного импульса Аденилат Гормон циклаза Рецептор β γ α + GDP α Регуляторный GTP G-белок β c. AMP γ P P ATP Центры связывания для c. AMP 4 c. AMP R R Активная 2 C протеинкиназа C C Неактивная протеинкиназа P ADP R - Регуляторная ATP субъединица Белок C - Каталитическая Клеточный субъединица эффект

Механизм передачи информации через мембрану при помощи гормонов • Гормон (первичный посредник) связывается с рецептором на внешней стороне мембраны • Рецептор изменяет конформацию • G-белок диссоциирует на субъединицы α и βγ • α - Субъединица G-белка связывается с ферментом аденилатциклазой • Аденилатциклаза включает синтез с АМР (вторичный посредник в клетке)

Липосомы – искусственные мембраны Липосомы – замкнутые липидные бислойные структуры, имеющие водное содержимое.

Использование липосом • пищевая отрасль • экология • косметология С помощью липосом изучают воздействие на мембраны витаминов, гормонов, антибиотиков и других препаратов. Для ядовитых препаратов важным является точная их доставка к больному органу или ткани, минуя остальные части организма. Липосомы успешно используются, как носители лекарств, поскольку: -по химическому составу липосомы сходны с природными мембранами клеток; -липосомы универсальны, что позволяет переносить широкий спектр медицинских химических препаратов; -не вызывают аллергических реакций.