Слайд 2
План лекции
Определение и классификация липидов.
Биологические свойства липидов.
2. Строение
жиров.
3. Химические, физические свойства жиров.
4. Строение простых и сложных
липидов.
5. Медико – биологическое значение липидов.
Слайд 3
Липиды это органические вещества гидрофобной природы, нерастворимые в
воде, но хорошо растворимые в неполярных органических растворителях: хлороформе,
эфире, ацетоне, бензоле и др.
Большинство липидов имеют в своем составе жирные кислоты, связанные со спиртами глицерином или холестерином сложноэфирными связями, с аминоспиртом сфингозином – амидной связью.
Слайд 4
БИОЛОГИЧЕСКИЕ ФУНКЦИИ ЛИПИДОВ
1. СТРУКТУРНАЯ ИЛИ ПЛАСТИЧЕСКАЯ РОЛЬ
– липиды входят в состав структурных компонентов клетки (фосфо-
и гликолипиды), ядра, цитоплазмы, мембраны и в значительной степени определяют их свойства (в нервной ткани содержится до 25% , в клеточных мембранах до 40% жиров).
2. ЭНЕРГЕТИЧЕСКАЯ РОЛЬ – липиды обеспечивают 25-30% всей энергии необходимой организму (при расщеплении 1г жира образуется 38,9 кДж).
3. ЖИРЫ ЯВЛЯЮТСЯ ИСТОЧНИКОМ ОБРАЗОВАНИЯ ЭНДОГЕННОЙ ВОДЫ. При окислении 100 г жира выделяется 107 мл Н2О.
4. ФУНКЦИЯ ЗАПАСАНИЯ ПИТАТЕЛЬНЫХ ВЕЩЕСТВ (жировое депо). Жиры являются своего рода «энергетическими консервами».
.
Слайд 5
БИОЛОГИЧЕСКИЕ ФУНКЦИИ ЛИПИДОВ II
5. ЗАЩИТНАЯ. Жиры защищают органы
от повреждений (подушка около глаз, околопочечная капсула).
6. ТРАНСПОРТНАЯ ФУНКЦИЯ
– переносчики жирорастворимых витаминов.
7.ТЕРМОРЕГУЛЯЦИОННАЯ. Жиры предохраняют организм от потери тепла.
8. Жиры являются ИСТОЧНИКОМ СИНТЕЗА СТЕРОИДНЫХ ГОРМОНОВ.
9. Участвуют в СИНТЕЗЕ ТРОМБОПЛАСТИНА и МИЕЛИНА НЕРВНОЙ ТКАНИ, ЖЕЛЧНЫХ КИСЛОТ, ПРОСТАГЛАНДИНОВ и ВИТАМИНА D.
10. Некоторые мужские половые стероидные гормоны в жировой ткани преобразуется в женские гормоны, что является основой косвенного участия жировой ткани в ГУМОРАЛЬНОЙ РЕГУЛЯЦИИ функций организма.
Слайд 6
Физико-химические свойства жиров
Находясь на поверхности раздела полярной и
неполярной фаз липиды проявляют свойства эмульгаторов. В составе биомембран
они также обусловливают высокое электрическое сопротивление и селективную проницаемость бислоя.
Слайд 7
КЛАССИФИКАЦИЯ ЛИПИДОВ
Липиды делят на простые (двухкомпонентные), если продуктами
их гидролиза являются спирты и карбоновые кислоты, и сложные
(многокомпонентные), когда в результате их гидролиза кроме этого образуются и другие вещества, например фосфорная кислота и углеводы.
Слайд 8
ХИМИЧЕСКАЯ КЛАССИФИКАЦИЯ ЛИПИДОВ
По химической классификации выделяют две категории
липидов – омыляемые (вещества содержащие сложноэфирную связь – воска,
триацилглицерины, фосфолипиды и др.) и неомыляемые (стероиды, терпены).
Слайд 9
Структурные компоненты липидов
Все группы липидов имеют два обязательных
структурных компонента - высшие карбоновые кислоты и спирты.
Многие высшие
карбоновые кислоты были впервые выделены из жиров, поэтому они получили название жирных.
Общая формула жирных кислот имеет вид: R-COOH,
где R – углеводородный радикал
Общие структурные признаки жирных кислот:
• являются монокарбоновыми;
• содержат неразветвленную углеродную цепь;
• включают четное число атомов углерода в цепи;
• имеют цис-конфигурацию двойных связей (если они присутствуют).
Слайд 10
СТРУКТУРА, СОСТАВ И СВОЙСТВА
ЖИРНЫХ КИСЛОТ
Жирные кислоты представляют
собой неразветвленную углеводородную цепь, на одном конце которой находится
карбоксильная группа, а на другом – метильная группа (омега – С-атом).
Большинство жирных кислот содержат четное число атомов С – от 16 до 20.
Биологически важные жирные кислоты могут быть насыщенными и ненасыщенными.
Слайд 11
Насыщенные жирные кислоты
Жирные кислоты, не содержащие двойных связей,
называют насыщенными.
Насыщенные жирные кислоты имеют общую формулу CH3(CH2)n
COOH, в которой n может изменяться от 2 до 20 и несколько выше.
Основными среди насыщенных жирных кислот (до 30-35%) являются:
- масляная кислота CH3(CH2)2COOH
- пальмитиновая CH3(CH2)14COOH
- стеариновая CH3(CH2)16COOH (8-12%).
Слайд 12
ОСНОВНЫЕ НАСЫЩЕННЫЕ ЖИРНЫЕ КИСЛОТЫ
Слайд 13
НЕНАСЫЩЕННЫЕ ЖИРНЫЕ КИСЛОТЫ
Жирные кислоты, содержащие одну или несколько
двойных связей, соответственно называют моно- или полиненасыщенными.
К ним
относятся:
- олеиновая кислота (С 18:1) (одна двойная связь),
- линолевая кислота (С 18:2) (две двойные связи),
- линоленовая кислота (С 18:3) (три двойные связи),
- арахидоновая кислота (С 20:4) (четыре двойные связи).
Одной из наиболее распространенных кислот в живой природе является
олеиновая кислота CH3(CH2)7CH=CH(CH2)7COOH.
Она содержится в оливковом масле, от которого и произошло ее название, а также в свином жире. Двойная связь в олеиновой кислоте имеет цис-конфигурацию.
Слайд 14
Цис-конфигурация
В природных кислотах число атомов углерода колеблется от
4 до 22, но чаще встречаются кислоты с 16
или 18 атомами углерода. Ненасыщенные кислоты содержат одну или несколько двойных связей, имеющих цис-конфигурацию. Ближайшая к карбоксильной группе двойная связь обычно расположена между атомами С-9 и С-10. Если двойных связей несколько, то они отделены друг от друга метиленовой группой СН2.
Слайд 15
Семейства омега-3, омега-6, омега-9
По положению первой двойной
связи от метильного углерода полиненасыщенные жирные кислоты делятся на
семейства омега-3 и омега-6.
Линолевая кислота и ненасыщенные кислоты с иным числом атомов углерода, но с расположением двойных связей также у третьего атома углерода, считая от метильной группы, составляют семейство омега-3 высших жирных кислот.
Другие типы кислот образуют аналогичные семейства линолевой (омега-6) и олеиновой (омега-9) кислот.
Витамин F - это комплекс полиненасыщенных жирных кислот омега-3 и омега-6, которые объединяют в себе линолевую, линоленовую, арахидоновую, эйкозапентаеновую и докозагексаеновую кислоты.
Слайд 16
Номенклатура ненасыщенных высших жирных кислот
В настоящее время применяется
собственная номенклатура ненасыщенных высших жирных кислот. В ней концевой
атом углерода, независимо от длины цепи, обозначается последней буквой греческого алфавита ω (омега). Отсчет положения двойных связей производится не как обычно от карбоксильной группы, а от метильной группы.
Так, линоленовая кислота обозначается как 18:3 ω-3 (омега-3).
Слайд 17
ОСНОВНЫЕ НЕНАСЫЩЕННЫЕ ЖИРНЫЕ КИСЛОТЫ
Слайд 18
Большинство жирных кислот синтезируется в организме человека, однако
полиненасыщенные (линолевая и линоленовая «Витамин F» ) не синтезируются
и должны поступать с пищей. Эти жирные кислоты называют незаменимыми или эссенциальными.
В организме они не синтезируются и должны поступать с пищей в количестве около 5 г в день. В природе эти кислоты содержатся в основном в растительных маслах.
Эссенциальные жирные кислоты способствуют нормализации липидного профиля плазмы крови. Линетол, представляющий собой смесь этиловых эфиров высших жирных ненасыщенных кислот, используется в качестве гипо-липидемического лекарственного средства растительного происхождения.
Незаменимые жирные кислоты
Слайд 19
СПИРТЫ В СТРУКТУРЕ ПРИРОДНЫХ ЛИПИДОВ
В состав липидов могут
входить:
высшие одноатомные спирты (цетиловый СH3(СН2)15ОН и мелиссиловый СН3(СН2)29ОН спирты,
входящие в состав восков);
многоатомные спирты (трехатомный спирт глицерин, двухатомный спирт этиленгликоль, миоинозит);
аминоспирты (2-аминоэтанол (или коламин), холин. серин и сфингозин).
Слайд 20
СФИНГОЗИН
Сфингозин - ненасыщенный длинноцепочечный двухатомный аминоспирт. Двойная связь
в сфингозине имеет транс-конфигурацию, а асимметрические атомы С-2 и
С-3 - D-конфигурацию.
Слайд 21
ПРОСТЫЕ ЛИПИДЫ. ВОСКИ.
Воски - сложные эфиры высших жирных
кислот и высших одноатомных спиртов.
Воски образуют защитную смазку на
коже человека и животных и предохраняют растения от высыхания. Они применяются в фармацевтической и парфюмерной промышленности при изготовлении кремов и мазей.
Примером является цетиловый эфир пальмитиновой кислоты и мелиссиловый эфир пальмитиновой кислоты - компонент пчелиного воска.
Слайд 22
Триацилглицерины, или жиры
Триацилглицерины (жиры и жирные масла природного
происхождения) представляют собой сложные эфиры, образованные глицерином и жирными
кислотами.
В организме человека триацилглицерины играют роль структурного компонента клеток или запасного вещества («жировое депо»).
Слайд 23
СОСТАВ ТРИАЦИЛГЛИЦЕРИНОВ
В состав триацилглицерина могут входить остатки как
одной и той же кислоты – такие жиры называются
простыми, – так и разных (смешанные жиры).
Триацилглицерины неполярны и вследствие этого практически нерастворимы в воде. Основная функция триацилглицеринов – запасание энергии. Триацилглицерины накапливаются в жировой ткани, которая, кроме депонирования жира, выполняет термоизолирующую функцию и защищает органы от механических повреждений.
Слайд 24
Бурый или «коричневый» жир
Бурый жир (второе название –
«коричневый» жир) ученые изучали на протяжении нескольких лет. Бурый
жир – теплогенерирующий тип жира, который вместо того, чтобы накапливать энергию, наоборот, сжигает ее. Такая способность бурого жира имеет большое значение для нормализации веса.
У новорожденного достаточный запас бурого жира, который помогает его телу согреваться. По мере взросления большая часть его запаса в организме теряется. Бурый жир расположен в области шеи вокруг кровеносных сосудов (помогает согреть кровь).
Бурый жир является источником эндогенной воды.
Слайд 25
Гидролиз триацилглицеринов
При гидролизе триацилглицеринов образуются глицерин и жирные
кислоты:
Слайд 26
Процесс омыления жиров
Триацилглицерины, в состав которых входят жирные
кислоты с короткими цепями либо с высокой степенью ненасыщенности,
как правило, имеют более низкие температуры плавления. Поэтому при комнатной температуре они находятся в виде масел. Это свойственно триацилглицеринам растительного происхождения, которые содержат большую долю ненасыщенных кислот.
Процесс омыления или гидролиз сложного эфира с образованием спирта и кислоты.
Животные жиры характеризуются высоким содержанием насыщенных жирных кислот и являются твердыми.
Слайд 27
ЦЕРАМИДЫ
Церамиды - это N-ацилированные производные спирта сфингозина. Церамиды
в незначительных количествах присутствуют в тканях растений и животных.
Чаще церамиды входят в состав сложных липидов - сфингомиелинов, цереброзидов, ганглиозидов.
Слайд 28
СЛОЖНЫЕ ЛИПИДЫ. ФОСФОЛИПИДЫ
Фосфолипиды содержат гидрофобную и гидрофильную области
и поэтому обладают амфифильнымы свойствами, т.е. они способны растворяться
в неполярных растворителях и образовывать стойкие эмульсии с водой.
Фосфолипиды в зависимости от наличия в их составе спиртов глицерина и сфингозина делятся на глицерофосфолипиды и сфингофосфолипиды.
Слайд 29
Классификация фосфолипидов
В группу фосфолипидов входят вещества, отщепляющие при
гидролизе фосфорную кислоту, например глицерофосфолипиды и некоторые сфинголипиды. В
целом фосфолипидам свойственно достаточно высокое содержание ненасыщенных кислот.
Слайд 30
Глицерофосфолипиды
В основе строения молекулы глицерофосфолипидов лежит фосфатидная кислота,
образованная глицерином, двумя жирными и фосфорной кислотами. Глицерофосфолипиды являются
главными липидными компонентами клеточных мембран.
Слайд 31
Примеры фосфатидов
Примерами фосфатидов могут служить соединения, в составе
которых фосфатидовые кислоты этерифицированы по фосфатному гидроксилу соответствующими спиртами:
фосфатидилсерины
(этерифицирующий компонент – серин);
фосфатидилэтаноламины (этерифицирующий компонент этаноламином);
фосфатидилхолины (этерифицирующий компонент – холин).
Слайд 32
Взаимосвязь этерифицирующих компонентов фосфатидов
Слайд 33
СФИНГОЛИПИДЫ
Сфинголипиды представляют собой структурные аналоги глицерофосфолипидов, в которых
вместо глицерина используется сфингозин (ненасыщенный длинноцепочечный двухатомный аминоспирт). Важную
группу сфинголипидов составляют сфингомиелины, впервые обнаруженные в нервной ткани. В сфингомиелинах гидроксильная группа у С-1 церамида этерифицирована, фосфатом холина (реже фосфатом коламина), поэтому их можно отнести и к фосфолипидам.
Слайд 34
ГЛИКОЛИПИДЫ
ГЛИКОЛИПИДЫ это соединения включают углеводные остатки (чаще D-галактозы,
реже D-глюкозы) и не содержат остатка фосфорной кислоты. Типичные
представители гликолипидов - цереброзиды и ганглиозиды - представляют собой сфингозинсодержащие липиды (поэтому их можно считать и сфинголипидами).
В цереброзидах остаток церамида связан с D-галактозой или D-глюкозой β-гликозидной связью. Цереброзиды (галактоцереброзиды, глюкоцереброзиды) входят в состав оболочек нервных клеток.
Слайд 35
ГАНГЛИОЗИДЫ
Ганглиозиды – богатые углеводами сложные липиды, впервые
выделенные из серого вещества головного мозга. В структурном отношении
они сходны с цереброзидами, отличаясь тем, что вместо моносахарида они содержат олигосахаридный остаток сложной структуры включающий один остаток V -ацетилнейраминовой кислоты.
Слайд 36
Некоторые свойства омыляемых липидов
Реакция гидролиза – представляет собой
первую стадию процесса утилизации жиров в организме. В организме
гидролиз осуществляется под действием ферментов – липаз.
В промышленности с помощью реакции гидролиза устанавливают строение липидов, а также получают ценные продукты (мыла). Гидролиз триацилглицеринов осуществляют либо воздействием перегретого пара (в промышленности), либо нагреванием с водой в присутствии минеральных кислот или щелочей (омыление).
Слайд 37
Реакция присоединения
Реакция присоединения – липиды, содержащие в структуре
остатки ненасыщенных кислот, присоединяют по двойным связям водород, галогены,
галогеноводороды, воду в кислой среде.
Иодное число - это мера ненасыщенности триацилглицеринов. Оно соответствует числу граммов иода, которое может присоединиться к 100 г вещества. Состав природных жиров и масел и их иодные числа варьируют.
Пример: взаимодействие 1-олеоил-дистеароилглицерина с иодом (иодное число этого триацилглицерина равно 30). Каталитическое гидрирование (гидрогенизация) ненасыщенных растительных масел - важный промышленный процесс. В этом случае водород насыщает двойные связи и жидкие масла превращаются в твердые жиры.
Слайд 38
Реакция окисления
Первичными продуктами взаимодействия липидов с молекулярным кислородом
являются гидропероксиды, образующиеся в результате цепного свободнорадикального процесса.
Пероксидное окисление
липидов - важный окислительный процесс в организме. Он является основной причиной повреждения клеточных мембран (например, при лучевой болезни).
Структурные фрагменты ненасыщенных высших жирных кислот в фосфолипидах служат мишенью для атаки активными формами кислорода.
Слайд 40
Неомыляемые липиды
Неомыляемые липиды не гидролизуются в кислой и
щелочной среде.
Неомыляемые липиды подразделяют на 2 больших подкласса:
стероиды и терпены. Стероиды присутствуют, в животных тканях, тогда как терпены присутствуют в основном в тканях растений. Стероиды и терпены построены из одинаковых изопреновых фрагментов и относятся к категории изопреноидов.
Слайд 41
СТЕРОИДЫ
Стероиды имеют циклическое строение. В основе их структуры
лежит структура циклопентанопергидро-фенантрена (стерана), состоящего из трех конденсированных циклогексановых
колец (А, В, С) и циклопентанового
кольца D.
Стероидная природа характерна для желчных кислот, мужских и женских половых гормонов, гормонов коры надпочечников.
Слайд 42
ХОЛЕСТЕРИН
Холестерин входит в состав клеточных мембран и определяет
их микровязкость.
Холестерин – источник образования в организме млекопитающих желчных
кислот, а также стероидных гормонов (половых и кортикоидных). Продукт окисления холестерина – 7-дегидрохолестерин, под действием УФ-лучей в коже превращается в витамин D3.
Слайд 43
ЭРГОСТЕРИН
Эргостерин – предшественник витамина D. После воздействия на
эргостерин УФ-лучами он приобретает свойство оказывать противорахитное действие (при
раскрытии кольца В). Эргостерин плохо всасывается в кишечнике и потому обнаруживаются в тканях человека в следовых количествах.
Слайд 44
ТЕРПЕНЫ
К терпенам относят группу соединений, включающую себя как
полиизопреновые углеводороды, так и их кислородсодержащие производные – спирты,
альдегиды и кетоны.
Особую группу терпенов составляют каротиноиды – растительные пигменты.
Функции каротиноидов:
выполняют функции витаминов;
участвуют в процессе фотосинтеза.
Представители терпенов – α-, β- и γ-каротины, предшественники витаминов группы А.
Слайд 45
К терпенам относятся и другие жирорастворимые витамины, такие
как витамины группы Е (токоферолы), витамины группы К, а
также убихиноны, способные к последовательному окислению (восстановлению) и выполняющие роль переносчика восстановительных эквивалентов в электрон-транспортной цепи митохондрий: