Химия и функции липидов n Автор –

Химия и функции липидов n Автор – доцент кафедры биохимии РУДН Рыскина Е. А.

Химия липидов n Мы уже познакомились с такими жизненно важными биомолекулами, как белки, углеводы, нуклеиновые кислоты. Эти биомолекулы отличаются своеобразным строением и специфическими функциями, но в то же время состоят из стандартных блоков, объединенных в биополимеры; содержат разнообразные функциональные группы и проявляют разнообразное биологическое действие.

Липи ды (от греч. λίπος, lípos — жир) n Липиды представляют собой особую, уникальную группу природных соединений, в которую входят и низкомолекулярные различного химического строения вещества и очень сложные белково-липидные и глико- липидные комплексы. n Липиды - это многообразный класс органических соединений, общим для которых является нерастворимость в воде и растворимость в неполярных растворителях. Существует несколько классификаций липидов. Наибольшее распространение получила классификация, основанная на структурных особенностях липидов.

Классификация липидов (основана на структурных особенностях)

1. Простые липиды- это высшие жирные кислоты (ВЖК) и их производные n Высшие жирные кислоты липидов человека - это карбоновые кислоты с неразветвленной углеродной цепью не менее 12 атомов углерода. n ВЖК имеют формулу: n СН 3 – (СН 2)n – CООН n гидрофобная гидрофильная n часть (хвост) часть(голова) n Обладают амфифильными свойствами, в разных средах ведут себя по-разному: n В воде – образуют мицеллы n В органических растворителях – обращенные мицеллы

Высшие жирные кислоты (С>12) n Жирные кислоты, входящие в ацилглицерины животных тканей, могут быть: n 1) насыщенными, т. е. не содержащие двойных связей. n 2) ненасыщенными, содержат двойные связи. Насыщенные: ~ СН 2 – СН 2~ Пальмитиновая С 15 Н 31 СООН (С 16) или СН 3 – (СН 2)14 – СООН n Стеариновая С 17 Н 35 СООН (С 18) или СН 3 – (СН 2)16 – СООН n Арахиновая С 19 Н 39 СООН (С 20) или СН 3 – (СН 2)18 - СООН n Чаще всего встречаются в жирах. Ненасыщенные: ~ СН = СН~ n Олеиновая С 17 Н 33 СООН или СН 3 - (СН 2)7 – СН=СН – (СН 2)7 – СООН n Линолевая С 17 Н 31 СООН - 2 дв. св. незаменимые ВЖК n Линоленовая С 17 Н 29 СООН - 3 дв. св. группа витамина F n Арахидоновая С 19 Н 31 СООН - 4 дв. св.

Незаменимые высшие жирные кислоты n Высшие жирные кислоты, в составе которых содержится более одной двойной связи, в организме не синтезируются, а поступают с пищей и являются незаменимыми или эссенциальными, например: линолевая, линоленовая, арахидоновая. n Эти высшие жирные кислоты входят в группу витамина F.

Особенности ВЖК человека n В организме человека и животных преобладают ВЖК с четным числом атомов углерода, что связано с особенностями синтезом ВЖК - последовательным присоединением двухуглеродных остатков. n Двойные связи в высших жирных кислотах в организме человека в основном имеют цис – конфигурацию, т. е. ацильные остатки находятся по одну сторону двойной связи. n Животные жиры (сало) содержат значительное количество насыщенных жирных кислот, поэтому при комнатной температуре они имеют твердую консистенцию. n Жидкие жиры (масла) содержат ненасыщенные кислоты.

Функции высших жирных кислот n Жирные кислоты наряду с глюкозой являются важнейшим источником энергии. n Являются строительными блоками для сложных липидов.

Глицеролипиды n В основе спирт глицерин. n Глицеролипиды делятся на ацилглицерины и глицерофосфолипиды n Глицерофосфолипиды – производные фосфатидной кислоты.

Ацилглицерины- 2 х компонентные липиды. Это сложные эфиры трехатомного спирта глицерина и высших жирных кислот. Жирные кислоты связаны с глицерином сложноэфирной связью. Ацилглицерины еще называют нейтральными жирами т. к. они не несут заряда. Ацилглицерины деляться на моноацилглицерины МАГ), диацилглицерины (ДАГ), триацилглицерины (ТАГ). Моно и диацилглицерины образуются на промежуточных этапах распада и синтеза триацилглицеринов.

Функции ацилглицеролов Триацилглицеролы являются самой компактной и энергоемкой формой хранения энергии. Они в больших количествам запасаются в жировых клетках - адипоцитах, а затем использоваться для нужд организма. Физико-химические свойства глицеридов определяются жирными кислотами, входящими в их состав.

Глицерофосфолипиды

Фосфотидилинизотолы n Фосфотидилинизотолы (ФИ) состоят из фосфатидной кислоты и спирта инизотола. При расщеплении фосфотидилинизотола (ФИ) образутся два вторичных мессенджера передачи гормонального сигнала ДАГ и инозитол - 1, 4, 5 – трифосфат.

Сфинголипиды – это класс липидов, относящийся к производным аминоспирта сфингозина. n Сфинголипиды образуют группу липидов, в которых сфингозин, содержащий аминогруппу и высшая жирная кислота связана необычной (амидной) связью через эту аминогруппу. n Продукт взаимодействия сфингозина и ВЖК называют церамид. n В церамидах высшие жирные кислоты с длиной цепи (от18 до 26 атомов «С» )

В результате присоединения к церамиду остатка фосфорной кислоты, связанной с холином, образуется сфингомиелин. Сфингомиелины - самые распространенные сфинголипиды. Сфингомиелин + фосфохолин гликолипиды ганглиозиды цереброзиды Сфингозин церамид Участвуют в дифференцировке клеток и апоптозе, являются сигнальными молекулами.

Сфингомиелины – основные компоненты миелина, который образуют оболочки нервных волокон, и входит в состав мембран клеток мозга и нервной ткани. n Общую формулу сфингомиелинов можно представить так:

Коньюгатами глицеролипидов и сфинголипидов являются: фосфолипиды, гликолипиды и другие соединения. n Гликолипиды – производные церамида, построены из сфингозина, остатка жирной кислоты и углевода. Заметим, что в них отсутствует остаток фосфорной кислоты. n К гликолипидам относятся цереброзиды, ганглиозиды и др. соединения. n К наиболее простым гликолипидам относятся цероброзиды. Наиболее распространенные цероброзиды - галактозилцерамид и глюкозилцерамид (имеют в своем составе соответственно галактозу и глюкозу). n Цереброзиды содержат необычные жирные кислоты, например – цереброновую.

В организме человека основной стероид – холестерин, остальные его производные - стероидные гормоны, желчные кислоты, витамины группы D и другие. n Холестерин представляет собой молекулу, содержащую 4 конденсированных кольца и разветвленную боковую цепь из 8 углеродных атомов: n в положении 17 он имеет – 2 метильные группы; n в положении 18 и 19 – метильные группы n в положении 3 гидроксильную группу

Биологическая роль холестерина: Структурная роль: Компонент мембран Защитная: Холестерин Предшественник Мембранный витамина D 3 антиоксидант Желчные кислоты, участв. в Предшественник переваривание и транспорт стероидных липидов из кишечника гормонов

Функции липидов n 1. Структурная. n Липиды входят в состав биологических мембран. n 2. Энергетическая. n При окислении 1 г липидов выделяется 9, 1 ккал, а при окислении 1 г углеводов выделяется 4, 3 ккал. n 3. Транспортная – хиломикроны и липопротеины участвуют в транспорте липидов n 4. Механическая (защитная) – липиды соединительной ткани, подкожно-жирового слоя предохраняют органы от повреждения при механическом воздействии. n 5. Термозащитная. n 6. Биоэффекторная (витамины А, D, E, К, гормоны, вторичные посредники. сигнальные молекулы служат регуляторами клеточного метаболизма и физиологических функций). n 7. Питательная: витамины и эссенциальные (незаменимые) ВЖК содержатся в растительном масле и морской рыбе. n 8. Запас эндогенной воды (горб верблюда).