Благодаря какому из свойств липиды составляют

Липиды и их функции

Липиды. Биологические функции липидов. Что такое липиды?

Липиды — это ряд органических веществ, который входит в состав всех живых клеток. Туда же входят жиры и жироподобные вещества, которые содержатся в клетках и тканях животных в составе жировой ткани, которая играет важнейшую физиологическую роль.

Организм человека сам способен синтезировать всё|все основные липиды. Не могут синтезироваться в организме животных и человека только жирорастворимые витамины и незаменимые полиненасыщенные жирные кислоты|кислоты. В основном синтез липидов происходит в печени и клетках эпителия тонкой кишки. Ряд липидов в какой-то мере характерны|характерны для определённых органов|органов и тканей, остальные липиды имеются в составе клеток всех тканей. Количество содержащихся липидов в органах|органах и тканях разное. Больше всего липидов содержится в жировой и нервной ткани.

Содержание липидов в печени человека варьируется от 7 до 14% (на сухую массу). В случае заболеваний печени, например при жировой дистрофии печени, содержание липидов в ткани печени достигает 45%, в основном за счёт увеличения количества триглицеридов. Липиды в плазме крови содержатся в сочетании с белками|белками и в таком составе они транспортируются в другие органы|органы и ткани.

Липиды выполняют следующие биологические функции:

1. Структурная. В сочетании фосфолипиды с белками|белками образуют биологические мембраны.

2. Энергетическая. В процессе окисления жиров происходит высвобождение большого количества энергии, именно она и идёт на образование АТФ. Большая|Большая часть энергетических запасов организма хранится именно в форме липидов, а расходуется в случае недостатка питательных веществ. Так, например животные впадают в зимнюю спячку, а на поддержание жизнедеятельности идут жиры и масла|масла предварительно накопленные. Благодаря высокому содержанию липидов в семенах|семёнах растений развивается зародыш и проросток до тех самых пор, пока не будет самостоятельно питаться. Семена|Семёна таких растений, как кокосовая пальма, клещевина, подсолнечник, соя, рапс — являются сырьём, из которого делают растительное масло промышленным способом.

3. Теплоизоляционная и защитная. Откладывается в подкожной клетчатке и вокруг таких органов|органов, как кишечник и почки. Образующийся слой жира защищает организм животного и его органы|органы от механических повреждений. Так как подкожный жир обладает низкой теплопроводимостью, то он прекрасно сохраняет тепло, это позволяет животным жить в условиях холодного климата. Китам например, этот жир способствует плавучести.

4. Смазывающая и водоотталкивающая. На коже, шерсти|шерсти и перьях есть слой воска, который оставляет их эластичными и защищает от влаги. Такой слой воска есть и на листьях и плодах различных растений.

5. Регуляторная. Половые гормоны, тестостерон, прогестерон и кортикостероиды, а так же и другие являются производными холестерола. Витамин D, производные холестерола, играют важную роль в обмене кальция и фосфора. Жёлчные кислоты|кислоты участвуют в пищеварении (эмульгирование жиров), а так же и всасывания высших карбоновых кислот.

Источником образования метаболической воды|воды являются липиды. Для получения 105 граммов воды|воды, окислилось 100 граммов жира. Для жителей пустынь такая вода жизненно необходима, например для верблюдов, которым приходится обходиться без воды|воды на протяжение 10-12 суток, у них такой жир откладывается в горбе и расходуется с целью получения воды|воды. Процесс окисления жиров очень важен для животных, впадающих в зимнюю спячку, например для сурков, медведей и т.д.

Липиды и их функции

Липиды – небольшие молекулы, их молекулярная масса составляет несколько сотен дальтон. Обычно в молекулах липидов имеются и гидрофильные, и гидрофобные группы, но в целом липиды имеют гидрофобные свойства. Липиды плохо растворимы в воде, зато хорошо растворяются в органических растворителях (спирте, ацетоне, хлороформе). Исторически липиды были выделены в отдельный класс веществ именно по этому признаку – как соединения, растворимые не в воде, а в менее полярных органических растворителях. К липидам относятся такие соединения, как фосфолипиды, нейтральные жиры, стероиды и воска. В живых организмах липиды выполняют несколько важных функций.

Структурная функция

Всё|Все клетки отграничены от окружающей среды|среды наружной мембраной, которая примерно наполовину (по массе) состоит из липидов и наполовину – из белков. Способность липидов выполнять структурную функцию не ограничивается клеточным уровнем: медоносная пчела лепит свои соты из воска, из воскоподобных веществ состоит и кутикула наземных растений – тонкий слой на поверхности листьев и стеблей|стеблей, уменьшающий испарение.

Энергетическая функция

Клетка может окислять липиды и использовать выделяющуюся энергию для своих нужд. При окислении нейтральных до углекислого газа и воды|воды жиров выделяется много энергии – около 9,3 килокалорий на грамм. Жиры часто служат запасными|запасными питательными веществами. У высших позвоночных животных для этой цели используется особая ткань – жировая клетчатка. У растений запасы жиров нередко встречаются в семенах|семёнах.

Регуляторная функция

Важнейшими регуляторами физиологических процессов в организме являются гормоны. Среди них встречаются соединения различной структуры. Особую группу составляют т. н. стероидные гормоны, которые относятся к классу липидов. Производными жирных кислот являются важные регуляторы клеточных функций простагландины (их иногда называют тканевыми гормонами).

Липиды могут выполнять и ряд других функций. Так, накопление липидов организмами планктона и нектона уменьшает их удельный вес и облегчает плавание в толще воды|воды (такой механизм используют также акулы). Подкожная жировая клетчатка может служить механической защитой для внутренних органов|органов, а у теплокровных животных она является теплоизолятором.

В молекулах фосфолипидов присутствуют различные по химическим свойствам составные части: «головка» и два «хвоста». В состав головки входят остатки глицерина, фосфорной кислоты|кислоты и спирта. «Головка» гидрофильна и электрически заряжена|заряжена, вода охотно с ней взаимодействует. «Хвосты» представляют собой остатки жирных кислот, содержащие множество СН2-групп. Поляризация связи С–Н очень слабая, так что «хвосты» вполне гидрофобны, и они «стремятся» избежать взаимодействия с водой.

Фосфолипид фосфатидилхолин

В состав фосфолипидов входят как насыщенные жирные кислоты|кислоты, не содержащие двойных связей, так и ненасыщенные. Очень распространёнными жирными кислотами являются пальмитиновая CH3(CH2)14COOH, стеариновая CH3(CH2)16COOH, олеиновая CH3(CH2)7–СH=CH–(CH2)7COOH, пальмитоолеиновая CH3(CH2)5–СH=CH–(CH2)7COOH. В состав одной молекулы фосфолипида обычно входят остатки разных жирных кислот, причём ненасыщенная жирная кислота обычно располагается ближе к фосфату. Природные липиды содержат в основном цис-изомеры ненасыщенных жирных кислот. Транс-изомеры образуются при искусственной переработке растительных жиров – например, при получении маргарина. В последнее время выяснилось, что потребление транс-изомеров жирных кислот вредно для здоровья: оно увеличивает риск возникновения атеросклероза и онкологических заболеваний.

Ионы пальмитиновой и олеиновой кислот

Если молекулы фосфолипидов поместить на поверхность водного слоя, то, очевидно, что гидрофильные «головки» будут обращены в воду, а гидрофобные «хвосты» будут выталкиваться из воды. Образуется монослой – поверхностная плёнка толщиной в одну молекулу. Если же «затолкать» молекулы фосфолипидов в воду целиком|целиком, то тогда «головки» будут обращены к воде (наружу), а «хвосты» – от воды|воды (внутрь). Такие небольшие скопления молекул называются мицеллами.

Структуры, образуемые фосфолипидами в воде

К образованию мицелл более склонны не фосфолипиды, а жирные кислоты|кислоты, имеющие только один гидрофобный «хвост» – мицеллы получаются, например, при растворении мыла в воде

Фосфолипиды чаще образуют другую структуру – липидный бислой. В составе бислоя молекулы фосфолипидов располагаются в два ряда: «головки» будут обращены к воде, а «хвосты» упрятаны внутрь. Липидный бислой составляет основу всех клеточных мембран – мембрана представляет собой «липидное озеро», в котором плавают белки|белки.

Липидный бислой непроницаем для заряженных|заряжённых ионов – они не могут проникнуть через его гидрофобную центральную зону. Для того чтобы транспортировать ионы через мембрану, в клетке имеются специальные белки|белки-переносчики. Через бислой не могут пройти крупные молекулы – белки|белки, полисахариды, нуклеиновые кислоты|кислоты. Липидный бислой проницаем для небольших гидрофобных молекул, а также для совсем мелких полярных, но не заряженных|заряжённых – таких как Н2О, СО2, а также О2.

Нейтральные жиры представляют собой эфиры глицерина и остатков трёх жирных кислот. Они более гидрофобны, чем фосфолипиды, и располагаются внутри клетки в виде нерастворимых жировых включений.

Модель молекулы тристеарата

В состав жиров также могут входить остатки насыщенных и ненасыщенных жирных кислот. Первые преобладают в животных жирах, а вторые – в растительных. Насыщенные жирные кислоты|кислоты имеют более высокую температуру плавления, поэтому подсолнечное масло при комнатной температуре является жидкостью, а сливочное масло и говяжий жир – твёрдыми телами. В состав жиров сливочного масла|масла входят насыщенные кислоты|кислоты.