Липоиды. Биологическое значение

      Йодное  число выражается числом граммов  йода, которое может присоединяться по двойным связям к 100 г жира. Для определения йодного числа применяют растворы хлорида йода ICl, бромида йода IBr, или йода в растворе сулемы, которые более реакционноспособны, чем сам йод. Йодное число является мерой ненасыщенности кислот жиров. Оно важно для оценки качества высыхающих масел. 
 
 
 

     Сложные липиды

      Ткани головного и спинного мозга и  главным образом биологические мембраны содержат сложные структурные единицы, построенные из белка холестерина и фосфолипидов - фосфатидов. Все сложные липиды содержат остаток жирных кислот. Спиртовая часть может быть представлена глицерином, сфингозином, инозитом.

Липоиды  являются обязательными компонентами всех биологических мембран. В организме человека имеются три класса липоидов: фосфолипиды, гликолипиды  и  стероиды. 

  В организме животных  и человека можно  выделит три класса  липоидов. 

1. Фосфолипиды, состоящие из жирных кислот, спирта и обязательно фосфорной кислоты.

Фосфолипи́ды  — сложные липиды, сложные эфиры  многоатомных спиртов и высших жирных кислот. Содержат остаток фосфорной  кислоты и соединенную с ней  добавочную группу атомов различной  химической природы. 

 

 
 

Классификация фосфолипидов

В зависимости  от входящего в их состав многоатомного  спирта принято делить фосфолипиды на группы:

глицерофосфолипиды (глицерофосфатиды) - содержат остаток  глицерина 

фосфатидилхолин (лецитин)

фосфатидилэтаноламин (кефалин)

фосфатидилсерин

кардиолипин

плазмены  или плазмогены (этаноламиновый плазмоген)

фосфосфинголипиды - содержат остаток сфингозина

сфингомиелины

фосфоинозитиды - содержат остаток инозитола 

фосфатидилинозитол 

Свойства  фосфолипидов

• Фосфолипиды — сложные липиды, в которых содержатся жирные кислоты, фосфорная кислота и дополнительная группа атомов, во многих случаях содержащая азот. Они есть во всех живых клетках. Содержатся в нервной ткани, участвуют в транспорте жиров, жирных кислот и холестерина.

 

• Фосфолипиды входят в состав всех клеточных мембран. Между плазмой и эритроцитами происходит обмен фосфолипидами, которые играют важнейшую роль, поддерживая в растворимом состоянии неполярные липиды. Наиболее распространенная группа Фосфолипидов — фосфоглицериды, также к фосфолипидам относятся фосфосфинголипиды и фосфоинозитиды.

 

• Фосфолипиды — амфифильные вещества. Они состоят  из полярной «головки», в состав которой  входит глицерин или другой многоатомный спирт, отрицательно заряженный остаток  фосфорной кислоты и часто несущая положительный заряд группа атомов, и двух неполярных «хвостов» из остатков жирных кислот. Главная особенность фосфолипидов состоит в том, что «головка» у них гидрофильна, а «хвосты» гидрофобны. Это позволяет при нахождении в толще водной среды образовывать бислой — двойной слой фосфолипидных молекул, где гидрофильные головы с обеих сторон соприкасаются с водой, а гидрофобные хвосты упрятаны внутрь бислоя и тем самым защищены от контакта с водой.

 

   Это определяет многие физические и химические свойства фосфолипидов, например, способность формировать липосомы и биологические мембраны (липидный бислой). Химическая структура полярной «головки» определяет суммарный электрический заряд и ионное состояние фосфолипида. «Хвосты» контактируют с липидным окружением, а «головки» — с водным, так как неполярные жирные хвосты не могут соприкасаться с водой. 

Биологическая роль фосфолипидов

Главный липидный компонент клеточных мембран. Они сопутствуют жирам в пище и служат источником фосфорной кислоты, необходимый для жизни человека. 

• Фосфолипиды являются важной частью клеточных мембран. Они обеспечивают текучие и пластические свойства мембран клеток и клеточных  органоидов, в то время как холестерин обеспечивает жёсткость и стабильность мембран. Как фосфолипиды, так и холестерин часто входят в состав липопротеидов клеточных мембран, но имеются в мембранах и в свободном, не связанном с белками состоянии. Соотношение холестерин/фосфолипиды в основном и определяет текучесть либо жёсткость клеточной мембраны.

 

• Фосфолипиды участвуют в транспорте жиров, жирных кислот и холестерина. Между плазмой и эритроцитами происходит обмен фосфолипидами, которые играют важнейшую роль, поддерживая в растворимом состоянии неполярные липиды. Будучи более гидрофильными, чем холестерин, благодаря наличию в молекуле остатков фосфорной кислоты, фосфолипиды являются своеобразными «растворителями» для холестерина и других высоко гидрофобных соединений. Соотношение холестерин/фосфолипиды в составе липопротеидов плазмы крови наряду с молекулярным весом липопротеидов (ЛПВП, ЛПНП или ЛПОНП) предопределяет степень растворимости холестерина и его атерогенные свойства. Соотношение холестерин/фосфолипиды в составе желчи предопределяет степень литогенности желчи - степень склонности к выпадению холестериновых желчных камней.

 

• Фосфолипиды замедляют синтез коллагена и  повышают активность коллагеназы (фермента, разрушающего коллаген). Поскольку  коллаген определяет замещение эпителиальной  ткани соединительной, фосфолипиды  оказывают противорубцовый (антифибротический) эффект[источник не указан 24 дня].

 

Производные фосфолипидов инозитол 1,4,5-трифосфат  и диацилглицерол - важнейшие внутриклеточные  вторичные мессенджеры. 

2. Гликолипиды, состоящие из жирной кислоты, спирта и какого-нибудь простого углевода, чаще всего галактозы.

Гликолипиды — (от греч. γλυκός, glykos — сладкий  и греч. λίπος, lípos — жир) сложные  липиды, образующиеся в результате соединения липидов с углеводами. У гликолипидов имеются полярные «головы» (углевод) и неполярные «хвосты» (остатки жирных кислот). Благодаря данному свойству, вместе с фосфолипидами, гликолипиды входят в состав клеточных мембран.

     Гликолипиды широко представлены в тканях, особенно в нервной ткани, в частности  в ткани мозга. Они локализованы преимущественно на наружной поверхности плазматической мембраны, где их углеводные компоненты входят в число других углеводов клеточной поверхности. 

Классификация и Функции

     Главной формой гликолипидов в животных тканях являются гликосфинголипиды. Они содержат церамид, а также один или несколько остатков сахаров. Двумя простейшими соединениями этой группы являются галактозилцерамид (GalCer) и глюкозилцерамид (ClcCer). Галактозилцерамид — главный гликосфинголипид мозга и других нервных тканей, но в небольших количествах он встречается и во многих других тканях. Простые гликосфинголипиды в тканях, отличных от нервной, представлены главным образом глюкозилцерамидом; в небольших количествах он имеется и в ткани мозга.

     Гликосфинголипиды, являющиеся компонентами наружного слоя плазматической мембраны, могут участвовать в межклеточных взаимодействиях и контактах. Некоторые из них являются антигенами, например антиген Форссмана и вещества, определяющие группы крови системы АВ0. Сходные олигосахаридные цепи обнаружены и у других гликопротеинов плазматической мембраны. Ряд ганглиозидов функционирует в качестве рецепторов бактериальных токсинов (например, холерного токсина, который запускает процесс активации аденилатциклазы). 

3. Стероиды, содержащие сложное стерановое кольцо.

Стероиды  — вещества животного или реже растительного происхождения, обладающие высокой биологической активностью.

      Все рассмотренные липиды принято называть омыляемыми, поскольку при их щелочном гидролизе образуются мыла. Однако имеются липиды, которые не гидролизуются с освобождением жирных кислот. К таким липидам относятся стероиды. Стероиды - широко распространенные в природе соединения. Они часто обнаруживаются в ассоциации с жирами. Их можно отделить от жира путем омыления (они попадают в неомыляемую фракцию). Все стероиды в своей структуре имеют ядро, образованное гидрированным фенантреном (кольца А, В и С) и циклопентаном (кольцо D).

        

      

      Фенантрен Пергидрофенантрен Общая структурная  основа стероидов. 

      К стероидам относятся, например, гормоны коркового вещества надпочечников, желчные кислоты, витамины группы D, сердечные гликозиды и другие соединения. В организме человека важное место среди стероидов занимают стерины (стеролы), т. е. стероидные спирты. Главным представителем стеринов является холестерин (холестерол).

      Ввиду сложного строения и асимметрии молекулы стероиды имеют много потенциальных стереоизомеров. Каждое из шестиуглеродных колец (кольца А, В и С) стероидного ядра может принимать две различные пространственные конформации - конформацию «кресла» либо «лодки».

      В природных стероидах, в том числе  и в холестерине, все кольца в  форме «кресла», что является более устойчивой конформацией. В свою очередь по отношению друг к другу кольца могут находиться в цис- или транс-положениях.

      Холестерин. Как отмечалось, среди стероидов  выделяется группа соединений, получивших название стеринов (стеролов). Для стеринов характерно наличие гидроксильной группы в положении 3, а также боковой цепи в положении 17. У важнейшего представителя стеринов - холестерина - все кольца находятся в транс-положении; кроме того, он имеет двойную связь между 5-м и 6-м углеродными атомами. Следовательно, холестерин является ненасыщенным спиртом. Кольцевая структура холестерина отличается значительной жесткостью, тогда как боковая цепь - относительной подвижностью. Итак, холестерин содержит спиртовую гидроксильную группу при С-3 и разветвленную алифатическую цепь из 8 атомов углерода при С-17. Химическое название холестерина 3-гидрокси-5,6-холестин. Гидроксильная группа при С-3 может быть эстерифицирована высшей жирной кислотой, при этом образуются эфиры холестерина (холестериды).

      Холестерин - источник образования в организме  млекопитающих желчных кислот, а  также стероидных гормонов. Физиологические  функции холестерина многообразны. 

     Животные  жиры и растительные масла

     Природные жиры подразделяют на жиры животные и растительные.

Жиры животные, природные продукты, получаемые из жировых тканей животных; представляют собой смесь триглицеридов высших насыщенных или ненасыщенных жирных кислот, состав и структура которых определяют основные физические и химические свойства животных жиров. При преобладании насыщенных кислот животные жиры имеют твёрдую консистенцию и сравнительно высокую температуру плавления; такие жиры содержатся в тканях наземных животных (например, говяжий и бараний жиры). Жидкие животные жиры входят в состав тканей морских млекопитающих и рыб, а также костей наземных животных. Характерная особенность жиров морских млекопитающих и рыб — наличие в них триглицеридов высоконепредельных жирных кислот. Йодное число у этих жиров 150—200.

     Особое  место среди животных жиров занимает молочный жир, которого в масле коровьем до 81—82,5%; в коровьем молоке содержится 2,7—6,0% молочного жира. В состав молочного жира входит до 32% олеиновой, 24% пальмитиновой, 10% миристиновой, 9% стеариновой и др. кислоты (общее содержание их достигает 98%). Молочный жир сложная смесь глицерида в которой все три кислоты различны т.е с разной степенью твердости. Количество жира в молоке колеблется от 2 до 6%, в среднем жирность составляет 3,4%. В свежее выдоенном молоке, молочный жир находится в жидком состоянии. Молочный жир выделенный из молока содержит сопутствующие жироподобные вещества или природные смеси. К  ним  относятся фосфолипиды, гликолипиды, стерины, жирорастворимые пигменты (каротин),витамины (А, D, Е) диамоноглицириды  и  свободные жирные кислоты. Фосфолипиды способствует обмену липида, стерин служит исходным материалом для синтеза витамина D. Каротин для образования витамина А. Витамин является естественным антиокислителем жира. Молочный жир находится в молоке в виде жировых шариков диаметром 1-5мкм.

     В молоке в небольшом количестве содержатся жироподобные вещества, называемые  липоидами. К  ним  относят фосфатиды  и  стерины. В молоке в среднем содержится 0,03 - 0,05% фосфатидов. Молекула фосфатидов состоит из трех молекул жирных кислот в сочетании с глицерином  и  фосфором. Содержание стеринов в молоке 0,012-0,014%. В основном  они  находятся в оболочке жировых шариков. Эргостерины под действием ультрафиолетовых лучей превращаются в витамин D.  Липоиды  имеют большое  значение  в технологических процессах, особенно в маслоделии.