В каких клетках содержится больше липидов
Цель: изучить строение липидов, их биологическую роль и свойства. Познакомится с классификацией липидов.
Учащиеся должны:
- Знать строение липидов;
- Называть примеры веществ, относящихся к липидам, клетки и ткани, органы богатые липидами;
- Классифицировать липиды по группам;
- Характеризовать биологическую роль липидов
Ход урока
Липиды – это сборная группа органических соединений, нерастворимых в воде, но растворимых в неполярных органических растворителях (эфире, бензине и хлороформе).
Липиды содержаться в каждой клетке, но их содержание сильно варьирует, например, в обычной клетке организма (лейкоцит, эпителиоцит) – 5-15%, в клетках подкожной жировой клетчатки и клетках семени подсолнечника – до 90%.
Свойства:
- Нерастворимы в воде
- Низкая тепло- и электропроводность
Классификация липидов
Простые липиды | Сложные липиды | ||||
Образованы жирными кислотами и спиртом | Содержат в молекулах другие группы веществ | ||||
Жиры (триглицериды) | Воски | Стериды | Фосфолипиды (остаток Н3РО4) | Гликолипиды (остаток углевода) | Липопротеины (остаток белка) |
1. Жиры (триглицериды) – производные трехатомного спирта (глицерина) и высших жирных кислот (>16 атомов С).
Жирные кислоты:
Насыщенные (предельные):
- Пальмитиновая С15Н35СООН
- Стеариновая С17Н35СООН
Ненасыщенные (непредельные):
- Олеиновая С17Н33СООН
Линолевая С17Н31СООН
От чего зависит их насыщенность?
Жиры бывают твердыми (при тем-ре 25°C) если в составе имеются предельные жирные кислоты (в основном животные жиры, искл. Рыбий жир)
Жиры бывают жидкими (при тем-ре 25°C) если в составе есть непредельные жирные кислоты (в основном это растительные масла, искл. Кокосовое и масло какао бобов).
Почему в клетках гомойотермных животных в основном встречаются твердые жиры?
2. Воски – образованы высшими одноатомными спиртами и жирными кислотами (например, пчелиный воск, ланолин овечьей шерсти, спермацет из черепных полостей кашалотов и дельфинов)
3. Стериды – образованы при участии многоатомных спиртов – стеролов (н-р, холестерол). Из холестерола при окислении образуется: тестостерон, прогестерон, альдостерон, кортизол, желчные кислоты.
4. Фосфолипиды – производные триглицеридов, содержат остаток фосфорной кислоты и азотистое основание.
Входят в состав ЦПМ, их много в нервной ткани (сфингомиелин) и печени.
Какие функции выполняют липиды?
- Структурная (Какие липиды выполняют структурную функцию?)
- Энергетическая (Сколько энергии выделяется при окислении липидов? 38,9 кДж. Почему при окислении липидов выделяется в 2 раза больше энергии, чем при окислении углеводов? Т.к. они максимально восстановлены)
- Запасающая (Почему липиды выгодно запасать?)
- Источник эндогенной воды (Какие организмы способны выживать благодаря этой функции? 1г жиров = 1,07 г Н2О)
- Регуляторная (Что липиды могут регулировать? Приведите примеры)
- Защитная (Воск, подкожная жировая клетчатка. От чего защищают эти липиды?)
- Термоизоляционная (Почему липиды могут выполнять эту функцию?)
- Увеличение плавучести.
Ответьте на вопросы:
- Что такое полимер и мономер? Являются ли липиды полимерами?
- Как вы думаете, какова роль липидов в формировании клетки в процессе эволюции?
Домашнее задание. Выучить материал по теме Липиды и Углеводы. Подготовиться к проверочной работе.
Творческое задание: Сравните использование углеводов и липидов в хранении энергии у живых организмов. Параметры сравнения: энергоемкость, скорость получения энергии, компактность укладки молекулы, необходимость кислорода для окисления, какие органы в организме человека работают за счет энергии окисления данных веществ. Можно список параметров расширить.
Источник
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.
Источник
Значение для организма липидов. Растительные и животные липиды
Все липиды, поступающие в организм с пищей, можно разделить на вещества животного и растительного происхождения. С химической точки зрения, липиды, составляющие эти две группы, различаются по своему составу и структуре. Это объясняется отличиями в функционировании клеток у растений и животных.
Примеры источников липидов растительного и животного происхождения
Растительное происхождение | Животное происхождение |
Корнеплоды и овощи | Мясо животных и птиц |
Фрукты | Молочные продукты |
Цитрусовые | Яйца |
Орехи и семена растений | Бульоны, супы и соусы, содержащие мясные продукты |
Растительные масла | Рыба и моллюски |
Каждый источник липидов имеет определенные преимущества и недостатки. Например, в животных жирах содержится, которого нет в продуктах растительного происхождения. Кроме того, продукты животного происхождения содержат больше липидов, и их выгоднее употреблять с энергетической точки зрения. В то же время, избыток животных жиров повышает риск развития ряда заболеваний, связанных с обменом липидов в организме (). В продуктах растительного происхождения липидов меньше, однако организм не может их синтезировать самостоятельно. Даже небольшое количество морепродуктов, цитрусовых или орехов поставляет достаточно полиненасыщенных жирных кислот, которые жизненно необходимы человеку. В то же время, небольшая доля липидов в растениях не может покрыть полностью энергетические затраты организма. Именно поэтому для сохранения здоровья рекомендуется делать рацион как можно более разнообразным.
Значение липидов в природе. Липиды, их особенности, разнообразие и биологическое значение
Липиды – органические соединения, которые являются нерастворимыми в воде из-за своей неполярнисть. Их содержание в клетке – 5-15% от сухой массы, в некоторых клетках может достигать почти 90% (клетки жировой ткани).
Особенности . Липиды – это неполимерных, неполярные, гидрофобные соединения, которые легко образуют эмульсии, благодаря чему и происходит их поступления в организм гетеротрофов. Растворяются липиды в органических растворителях: эфире, ацетоне, хлороформе и др. Молекулы липидов имеют разную химическую строение, но общим у них является наличие в составе высших жирных кислот (насыщенных и ненасыщенных) и одно-, двух-, и трехатомных спиртов. Липиды способны образовывать сложные комплексы с белками, углеводами, фосфорной кислотой и др. Настоящие липиды – это сложные эфиры жирных кислот и спирта, которые образуются в результате реакций этерификации (кислота + спирт – эфир + вода). При сочетании высших жирных кислот и спиртов возникают сложноэфирные связи. Свойства зависят от химического состава, то есть наличии определенных жирных кислот и спиртов.
Разнообразие . Классифицировать липиды очень трудно из-за их огромную химическую разнообразие.
И. Простые липиды (являются производными высших жирных кислот и спиртов).
1. Воски (сложные эфиры жирных кислот и одноатомных длинноцепочечных спиртов). Они используются в организмах растений и животных, в основном, как водоотталкивающее покрытие: образуют защитный слой на кутикуле эпидермиса листьев, плодов, семян, покрывают хитиновую Оболонь наземных членистоногих. Из воска пчелы строят соты.
2. Диольни липиды (сложные эфиры жирных кислот и двухатомных спиртов).
3. Триглицериды (сложные эфиры жирных кислот и трехатомных спиртов). их разделяют на животные жиры (насыщенные жирные кислоты и трехатомные спирты) и растительные масла (ненасыщенные жирные кислоты и трехатомные спирты). Свойства жиров зависят от содержания высших жирных кислот: а) если в составе преобладаютнасыщенные жирные кислоты, то жиры имеют твердую консистенцию и высокую температуру плавления; б) при преобладании в составе жировненасыщенных жирных кислотони будут низкую температуру плавления ижидкуюконсистенцию. Жиры легче воды, практически в ней не растворяются, могут образовывать устойчивые эмульсии (например, молоко). Благодаря реакции гидролиза под действием ферментов липаз происходит расщепление жиров, а благодаря реакциям этерификации – синтез и ресинтез жиров (у животных – в клетках ворсинок тонкого кишечника, печени и жировой ткани, у растений – в клетках семян). Основная функция триглицеридов – является энергетическим депо. Жиры получают вытапливанием из жировых клеток и костей животных, прессованием и экстрагированием из семян и плодов растений. их используют в медицине (рыбий жир, касторовое масло, масло какао), в технике (лляняна, конопляное, хлопковая, рапсовое масла), косметике (розовое, лавандовое масла).
Формула липидов. Строение и функции липидов
Липиды не имеют единой химической характеристики. В большинстве пособий, давая определение липидам , говорят, что это сборная группа нерастворимых в воде органических соединений, которые можно извлечь из клетки органическими растворителями — эфиром, хлороформом и бензолом. Липиды можно условно разделить на простые и сложные.
Простые липиды в большинстве представлены сложными эфирами высших жирных кислот и трехатомного спирта глицерина — триглицеридами. Жирные кислоты имеют: 1) одинаковую для всех кислот группировку — карбоксильную группу (–СООН) и 2) радикал, которым они отличаются друг от друга. Радикал представляет собой цепочку из различного количества (от 14 до 22) группировок –СН2–. Иногда радикал жирной кислоты содержит одну или несколько двойных связей (–СН=СН–), такую жирную кислоту называют ненасыщенной . Если жирная кислота не имеет двойных связей, ее называют насыщенной . При образовании триглицерида каждая из трех гидроксильных групп глицерина вступает в реакцию конденсации с жирной кислотой с образованием трех сложноэфирных связей.
Если в триглицеридах преобладают насыщенные жирные кислоты , то при 20°С они — твердые; их называют жирами , они характерны для животных клеток. Если в триглицеридах преобладают ненасыщенные жирные кислоты , то при 20 °С они — жидкие; их называют маслами , они характерны для растительных клеток.
1 — триглицерид; 2 — сложноэфирная связь; 3 — ненасыщенная жирная кислота;
4 — гидрофильная головка; 5 — гидрофобный хвост.
Плотность триглицеридов ниже, чем у воды, поэтому в воде они всплывают, находятся на ее поверхности.
К простым липидам также относят воски — сложные эфиры высших жирных кислот и высокомолекулярных спиртов (обычно с четным числом атомов углерода).
Сложные липиды . К ним относят фосфолипиды, гликолипиды, липопротеины и др.
Фосфолипиды — триглицериды, у которых один остаток жирной кислоты замещен на остаток фосфорной кислоты. Принимают участие в формировании клеточных мембран.
Гликолипиды — см. выше.
Липопротеины — комплексные вещества, образующиеся в результате соединения липидов и белков.
Липоиды — жироподобные вещества. К ним относятся каротиноиды (фотосинтетические пигменты), стероидные гормоны (половые гормоны, минералокортикоиды, глюкокортикоиды), гиббереллины (ростовые вещества растений), жирорастворимые витамины (А, D, Е, К), холестерин, камфора и т.д.
Источник