Реферат по биологии липиды

Обновлено: 05.07.2024

Для учеников 1-11 классов и дошкольников
Бесплатные сертификаты учителям и участникам

1. Общая характеристика липидов

2. Жирные кислоты

3. Неполярные липиды

4. Полярные липиды

6. Свойства полярных липидов

7. Строение и функции клеточной мембраны

8. Трансмембранный перенос веществ

Липиды – это гетерогенная по химическому составу группа органических веществ, содержащих объемные неполярные радикалы.

Главным критерием отнесения органических веществ к липидам является их растворимость в неполярных растворителях.

Основным структурным свойством липидов, реализуемым в клетках, является их способность к агрегации, образованию упорядоченных и жидкокристаллических структур и созданию на их основе функциональных молекулярных комплексов, включающих низко- и высокомолекулярные соединения.

Липиды образуют неполярную фазу клеток.

В биохимии используют функциональную и химическую классификацию липидов (на основе химических структурных блоков).

По выполняемым функциям липиды делят на резервные и структурные. Критерием отнесения неполярных соединений к резервным липидам служит резкое изменение количественного состава при голодании.

В химической классификации используют различия в полярном и неполярном компоненте липидов (наличие полярного (а) и неполярного компонента (б) придает им амфифильные или амфипатические свойства поверхностно активных веществ).

(а) Глицерин, этаноламин, холин, сфингозин, неорганический фосфат и сульфат, инозит и сахара.

(б) Производные уксусной кислоты: жирные кислоты и спирты жирного ряда (насыщенные и ненасыщенные, циклические и разветвленные), полипреновые производные (изопреноиды): терпены, каротиноиды, стеролы и стероиды.

Полярный и неполярный компоненты липидов связаны между собой сложноэфирной или амидной (церамиды) связью. В липидах могут быть также эфирные и гликозидные связи.

Жирные кислоты – длинноцепочечные карбоновые кислоты, содержащие от 2 до 24 углеродных атомов. Все они содержат только одну карбоксильную группу. В клетках жирные кислоты не встречаются в свободном виде и находятся в составе более сложных соединений – липидов различных классов.

Практически все встречающиеся в живом организме жирные кислоты содержат четное число атомов углерода, причем наиболее часто встречаются С16 и С18. Углеводородный радикал жирной кислоты может содержать одну или несколько кратных связей или вовсе их не содержать Принято считать, если жирная кислота не содержит двойную связь, то она насыщена, если содержит, то не насыщена. Доказано, что в растениях и животных ненасыщенные жирные кислоты встречаются чаще, чем насыщенные.

Наиболее часто встречающиеся жирные кислоты:

Насыщенные жирные кислоты

Название

Число атомов. Кратная связь

Химическая формула

Ненасыщенные жирные кислоты (шифр для жирных кислот : первая цифра – число атомов углерода. Вторая цифра число кратных связей, а затем идут номера атомов углерода, у которых находятся двойные связи)

Название

Число атомов. Кратная связь

Химическая формула

Все химические связи в молекулах насыщенных жирных кислот находятся в состоянии
sp 3 гибридизации. Валентный угол между связи равен 109 0 28`. Двойные связи в не насыщенных жирных кислотах находятся в цис-конформации, что приводит к сильному изгибу их общей цепи. Т.о. не насыщенные жирные кислоты обладают большей жесткостью, чем насыщенные. Валентный угол между атомами углерода с двойными связями равен 120 0 .

При температуре тела насыщенные жирные кислоты от С₁₂ до С₂₄ твердые вещества, все ненасыщенные жирные кислоты – жидкости.

Обычные жирные кислоты нерастворимы в воде, но растворимы в разбавленных растворах КОН и Na ОН. Натриевые и калиевые соли жирных кислот получили названия мыла. Любое мыло состоит из калийных и реже натриевых солей жирных кислот. Такие соединения обладают амфипатическими свойствами, т.е. способны взаимодействовать как с полярными, так и с неполярными молекулами (эмульгация капли жира в воде).

Неполярные липиды.

К неполярным липидам относятся триацилглицеролы( собственно жиры) и воски.

Триацилглицеролы или триглицериды – это сложные эфиры трехатомного спирта глицерина и жирных кислот.

Триацилглицеролы - основной компонент жировых депо растительных и животных клеток. В мембранах клеток они обычно не содержаться, так как они неполярны.

В зависимости от типов остатков жирных кислот жиры бывают

Ø Простые (все остатки жирных кислот одинаковы)

Ø Смешанные (несколько остатков различных жирных кислот).

Большинство триацилглицеролов – смешанные (оливковое и сливочное масло). В их состав входят разные по длине ненасыщенные и насыщенности жирные кислоты. Если в состав входят только насыщенные жирные кислоты, то это будет твердое вещество – например, говяжье сало (тристеарин). Или наоборот только ненасыщенные (триолеин) – оливковое масло.

Основной функцией триацилглицеролов является запасание липидов в качестве энергетического материала. В растительных клетках и животных клетках триацилглицеролы находятся в цитозоле в виде эмульгированных капель. Основная их масса запасается в специальных клетках соединительной ткани – адипоцитах. Обычно весь объем адипоцита занят жировой каплей. Триацилглицеролы значительно лучше приспособлены для запаса энергии, чем гликоген. Они способны накапливаться практически в чистом виде, а также в расчете на единицу веса в них накапливается в два раза больше энергии, чем в углеводах.

Воска – это сложные эфиры длинноцепочечных жирных кислот и многоатомных спиртов.

У позвоночных, секретируемые кожными железами воска, выполняют функцию защитного покрытия, смазывающего и смягчающего кожу. У птиц, особенно водоплавающих, воска, которые выделяются копчиковой железой выполняют водоотталкивающую функцию. Своеобразный матовый блеск придают воска некоторым растениям, тем самым защищая растение от пересыхания. Воска вырабатываются и используются в очень больших количествах морскими организмами, особенно планктоном, у которого они служат основной формой накопления высококалорийного клеточного топлива. Поскольку киты, сельдевые и форель питаются в основном планктоном, содержащиеся в нем воска играют важную роль в морских пищевых цепях.

остаток олеиновой кислоты остаток олеинового спирта

Полярные липиды.

Различают несколько классов полярных липидов. Важнейшие из них липиды, входящие в состав клеточных мембран. Отличаются они от триацилглицеролов тем, что наряду с неполярными хвостами, представленными жирными кислотами имеют так называемую полярную голову. Чаще всего полярные липиды представлены в виде фосфолипидов.

Структурным компонентом всех фосфолипидов является фосфорная кислота, которая этерифицирует гидроксильную группу глицерина, находящуюся у 1 или 3 атома углерода. В свою очередь фосфорная кислота этерифицирована аминоспиртом. В зависимости от того, какой аминорспирт представлен в полярной голове выделяют:

В состав фосфолипидов всегда входят еще насыщенная и ненасыщенная жирные кислоты, которые встречаются в различных комбинациях. Однако ненасыщенная жирная кислота всегда присоединяется ко второму атому углерода глицерина.

При рН = 7 остаток фосфорной кислоты заряжен отрицательно, при этом остатки спиртов могут нести на себе один или несколько зарядов. Таким образом, фосфоглицериды содержат группировки двух разных типов, а именно полярные головы и неполярные гидрофобные хвосты. Вследствии этого фосфоглицериды обладают амфипатическими свойствами. Триацилглицериды, выполняющие запасающую функцию, этих свойств лишены.

Яд некоторых ядовитых змей содержит специфический фермент, относящийся к фосфолипазам, способный гидролизировать сложноэфирную связь (β) между жирной кислотой и глицерином, что приводит к дестабилизации клеточных мембран.

Второй класс мембранных липидов – сфинголипиды. Это производные длинноцепочечного аминоспирта сфингозина.

Во всех сфинголипидах полярная часть присоединена к α – гидроксильной группе, жирная кислота к аминогруппе.

По строению полярной головы выделяют три группу сфинголипидов.:

Ø Сфингомиэлины. Полярная голова представлена фосфорной кислотой, которая в свою очередь этерифицирована аминоспиртом (этанолами, холин, серин)

Сфингомиэлины присутствуют в мембранах большинства клеток. Больше всего их в миэлиновых оболочках нервных окончаний.

Ø Цереброзиды- не содержат остатка фосфорной кислоты и не несут ни какого заряда. Их полярная голова представлена остатками сахаров – гликосфинголдипиды. Галактоцереброзиды – мембрана клеток головного мозга.

Ø Ганглиозиды - полярная голова представлена несколькими остатками сахаров и одним или несколькими остатками N - ацетил нейраминовой кислоты (сиаловая кислота). Ганглиозиды - важные компоненты расположенных на поверхности клеточных мембран специфических рецепторных участков. Они находятся в тех участках, где происходит связывание нейромедиатора в процессе передачи нервного импульса.

Все липиды можно также условно разделить на две группу: омыляемые и неомыляемые. Омыляемые липиды под действием щелочей распадаются на составные части. Неомыляемые не взаимодействуют с разбавленными щелочами. Неомыляемые липиды можно разделить на две группы: стероиды и терпены.

В основе стероидов лежит полицеклический углеводород эстран, состоящий из четырех конденсированных колец

Многие стероиды содержат боковые углеродные цепи, например, холестан.

Стероиды содержат три основных группы: стероидные спирты, желчные кислоты, стероидные гормоны.

Стероидные спирты или стерины содержат гидроксильную группу у С₃ атома углерода. В организме животных наиболее важное значение имеет холестерин, в организме растений – эргостерин и стигмастерин.

Холестерин присутствует во всех тканях животного организма, особенно много его в нервных тканях. Он является основной составной частью клеточных мембран и контролирует их текучесть. Запасной и транспортной формами холестерина служат его сложной эфиры с жирными кислота. Также он входит в состав желчи и желчных пигментов. Нарушение обмена холестерина играет важную роль в развитии атеросклероза, заболевания связанного с отложением холестерина (бляшек) на стенках кровеносных сосудов. Для предупреждения атеросклероза важно, чтобы в пищевом рационе преобладали продукты растительного происхождения, для которых характерно низкое содержание холестерина. Напротив пищевые продукты животного происхождения содержат много холестерина, особенно яичный желток, мясо, печень, мозги и т.д.

Свойства полярных липидов.

Как и мыла полярные липиды обладают амфипатическими свойствами. При взбалтывании в воде или водных растворах полярные липиды спонтанно образуют мицеллы, в которых неполярные хвосты спрятаны внутрь, а полярные головы обращены к водному слою.

Пузырьки, окруженные липидным бислоем, называются липосомами. При введении липосом в кровоток, они захватываются клетками ретикулоэндотелиальной системы, локализованных, главным образом, в головном мозге и селезенке. В этих клетках липиды липосом расщепляются. Указанное свойство позволяет использовать липосомы в направленном транспорте лекарственных средств.

Внешние, или плазматические мембраны клеток, а также внутренние мембраны органелл удалось выделить в свободном виде и детально изучить.

Во всех мембранах имеются полярные липиды и белки. Содержание первых в зависимости от клетки и от выполняемых функций колеблется от 20 до 80%, остальное приходится на белки. Так в плазматических мембранах животных клеток количество липидов и белков примерно одинаково. Во внутренней мембране митохондрий 20% липидов и 80% белков. В миэлиновых оболочках головного мозга 80% липидов и 20% белков.

Липидная часть мембран представляет собой смесь различных классов полярных липидов. В мембранах животных клеток присутствуют в основном фосфоглицериды, в меньшей степени сфинголипиды, триацилглицеролы в следовом количестве. Наружная плазматическая мембрана содержит большое количество холестерина и его эфиров.

Исходя из результатов исследований в 1972 Сингер и Николсон предложили гипотезу о жидкомозаичной структуре клеточной мембраны. Согласно нее основной непрерывной структурой клеточной мембраны служит липидный бислой. При нормальной для живого организма температуре этот бислой находится в жидком состоянии. Это определяется соотношением насыщенных и не насыщенных жирных кислот в его структуре.

Белки мембраны делятся на две группы: интегральные и периферические.

Интегральные белки встроены в бислой и в большем случае выполняют роль транспортных систем. Периферические находятся на поверхности и легко отделяются от мембраны. Их функция связана с формированием каркаса клеток (спектрин в мембране эритроцитов).

Биологические мембраны и их составляющие выполняют следующие функции:

1. Ограничение и обособление клеток и органелл. Обособление клеток от межклеточной среды обеспечивается плазматической мембраной, защищающей клетки от механического и химического воздействий. Плазматическая мембрана обеспечивает также сохранение разности концентраций метаболитов и неорганических ионов между внутриклеточной и внешней средой.

2. Контролируемый транспорт метаболитов и ионов через клеточную мембрану определят постоянство внутренней среды клеток – гомеостаз.

3. Восприятие внеклеточных сигналов и передача их внутрь клетки, а также инициация таких сигналов.

4. Ферментный катализ. В мембранах локализованы различные ферменты. Именно здесь происходит реакции с неполярными субстратами. Примерами служат биосинтез липидов и метаболизм неполярных ксенобиотиков, В мембранах локализованы наиболее важные реакции энергетического обмена, такие, как окислительное фосфорилирование и фотосинтез.

Простая диффузия
Облегченная диффузия
Активный транспорт

Перенос веществ через клеточную мембрану

Одна из важнейших функций биомембраны – регуляция переноса веществ. Низкомолекулярные вещества, такие как газы, вода, аммиак, мочевина, глицерин и др. свободно диффундируют через клеточную мембрану. Однако с увеличением размеров молекулы теряют способность проникать через биомембрану, например глюкоза и сахара не способны проникать внутрь клетки. Проницаемость мембраны также зависит от полярности веществ. Неполярные вещества способны проникать через липидный бислой, а полярные, такие как различные ионы, не обладают такой способностью. Перенос таких веществ осуществляется специальными транспортными белками.

Различают несколько видов трансмембранного переноса веществ.

1. Обычная (свободная, простая) диффузия – перенос веществ через клеточную мембрану по градиенту концентраций.

2. Облегченная диффузия – перенос веществ через клеточную мембрану по градиенту концентраций, но с участием белковых структур. Белки переносчики делятся на два класса:

§ Канальные (каналобразующие) белки – встроены в клеточную мембрану с образованием канала заполненного водой (белки порины у бактерий)

§ Транспортные белки (транслоказы) – встроены в клеточную мембрану.

Потоки простой и облегченной диффузии никогда не прекращаются.

3. Активный транспорт – осуществляется против градиента концентраций. Данный процесс не самопроизвольный и осуществляется с расщеплением молекулы АТФ. Активный транспорт подразделяется на :

§ Унипорт – только одно вещество переносится через клеточную мембрану.

§ Симпорт – сопряженный активный транспорт, когда два вещества переносятся в одном направлении. Примером может служить перенос глюкозы совместно с ионами Na + .

§ Антипорт – сопряженный активный транспорт, когда два вещества переносятся в противоположных направлениях. Например, обменный перенос ионов Cl - и HCO₃ -

И при симпорте и антипорте переносчик имеет два центра связывания для разных веществ.

Работа К + N а + -насоса (К + , N а + –АТФ-аза)

Данный фермент обеспечивает одновременный выход из клетки трех ионов натрия и вход двух ионов калия. Фермент имеет центры связывания, как для калия, так и для натрия.

На первом этапе идет присоединение трех ионов натрия (а) на внутренней поверхности клеточной мембраны. Это присоединение стимулирует гидролиз АТФ с освобождением неорганического фосфата, который присоединяется к АТФ-азе. Присоединение неорганического фосфата вызывает конформационные изменения в структуре белка, что приводит к закрытию канала с внутренней стороны и одновременного открытия с наружной ( b ) . В этот момент уменьшается сродство к ионам натрия, которые в свою очередь покидают центр связывания.

На их место встраиваются два иона калия ( c - d ) . Это ведет к отщеплению неорганического фосфата, и канал закрывается с наружной стороны. Иона калия попадают внутрь клетки ( e - f ) . Поскольку перенос ионов неэквивалентен, то разность концентраций ионов приводит к разнице зарядов.

Данный фермент локализован в плазматической мембране и имеется у всех клеток. Помимо
К + N _а + – АТФ-азы имеются Са 2+ , Н + и др зависимые АТФ-азы, способные откачивать или наоборот накачивать различные ионы.

Группа органических веществ, включающая жиры и жироподобные вещества (липоиды), называется липидами. Жиры содержатся во всех живых клетках, выполняют функции естественного барьера, ограничивая проницаемость клеток, входят в состав гормонов.

Строение

Липиды по химической природе – один из четырёх типов жизненно важных органических веществ. Они практически не растворяются в воде, т.е. являются гидрофобными соединениями, но образуют с Н₂О эмульсию. Липиды растворяются в органических растворителях – бензоле, ацетоне спиртах и т.д. По физическим свойствам жиры бесцветны, не имеют вкуса и запаха.

По строению липиды – соединения жирных кислот и спиртов. При присоединении дополнительных групп (фосфора, серы, азота) образуются сложные жиры. Жировая молекула обязательно включает атомы углерода, кислорода и водорода.

Жирные кислоты – алифатические, т.е. не содержащие циклических углеродных связей, карбоновые (группа -СООН) кислоты. Отличаются количеством группы -СН2-.
Выделяют кислоты:

В клетках запасаются в виде включений – капель, гранул, в многоклеточном организме – в форме жировой ткани, состоящей из адипоцитов – клеток, способных накапливать жиры.

Классификация

Липиды – сложные соединения, которые встречаются в различных модификациях и выполняют различные функции. Поэтому классификация липидов обширна и не ограничивается одним признаком. Наиболее полная классификация по строению приведена в таблице.

Общая характеристика

Нейтральные жиры. Относятся к сложным эфирам, состоящим из глицерина и жирных кислот. Различают моно-, ди- и триглицериды

Сложные эфиры жирных кислот и спиртов (одноатомных или двухатомных)

Образованы присоединением к липидам остатков фосфорной кислоты. Обширная группа, включающая две подгруппы:

Состоят из углеводов и липидов, образующих гидрофильно-гидрофобные комплексы

Описанные выше липиды относятся к группе омыляемых – при их гидролизе образуется мыло. В отдельную группу неомыляемых липидов, т.е. не взаимодействующих с водой, выделяют терпены, витамины А.Е, К и стероиды.

которые читают вместе с этой

К терпенам относятся ароматические вещества (ментол, камфора), натуральный каучук.

Стероиды подразделяются на подгруппы в зависимости от строения:

стерины– стероидные спирты, входящие в состав животных и растительных тканей (холестерин, эргостерин);
желчные кислоты – производные холевой кислоты, содержащие одну группу -СООН, способствуют растворению холестерина и перевариванию липидов (холевая, дезоксихолевая, литохолевая кислоты);
стероидные гормоны – способствуют росту и развитию организма (кортизол, тестостерон, эстрогены, кальцитриол).

Отдельно выделяют липопротеины. Это сложные комплексы жиров и белков (аполипопротеинов). Липопротеины относят к сложным белкам, а не к жирам. В их состав входят разнообразные сложные жиры – холестерин, фосфолипиды, нейтральные жиры, жирные кислоты.
Выделяют две группы:

Наиболее изучены липопротеины плазмы крови. Они различаются по плотности. Чем больше жиров, тем меньше плотность.

Жиры (триглицериды) по физической структуре классифицируются на твёрдые жиры и масла. По нахождению в организме выделяют резервные (непостоянные, зависят от питания) и структурные (генетически обусловленные) жиры. По происхождению жиры могут быть растительными и животными.

Значение

Липиды должны поступать в организм вместе с пищей и участвовать в метаболизме. В зависимости от типа жиры выполняют в организме разнообразные функции:

триглицериды сохраняют тепло организма;
подкожный жир защищает внутренние органы;
фосфолипиды входят в состав мембран любой клетки;
жировая ткань является резервом энергии – расщепление 1 г жира даёт 39 кДж энергии;
гликолипиды и ряд других жиров выполняют рецепторную функцию – связывают клетки, получая и проводя сигналы, полученные из внешней среды;
фосфолипиды участвуют в свёртывании крови;
воски покрывают листья растений, одновременно предохраняя их от высыхания и промокания.

Избыток или недостаток жиров в организме приводит к изменению обмена веществ и нарушению функций организма в целом.

Что мы узнали?

Жиры имеют сложное строение, классифицируются по разным признакам и выполняют разнообразные функции в организме. Липиды состоят из жирных кислот и спиртов. При присоединении дополнительных групп образуются сложные жиры. Белки и жиры могут образовывать сложные комплексы – липопротеины. Жиры входят в состав плазмолеммы, крови, ткани растений и животных, выполняют защитную, теплоизолирующую и энергетическую функции.

СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ………………………………………………………………3
1. ИСТОРИЯ ИЗУЧЕНИЯ ЛИПИДОВ……………………………. 4
2. КЛАССИФИКАЦИЯ ЛИПИДОВ…………………………………5
2.1Классификация по биологическим функциям……………….5
2.2 Классификация по отношению к химическим реагентам…5
2.3 Классификация по химической природе……………………..6
3. ПРОСТЫЕ ЛИПИДЫ………………………………………………..6
3.1 Высшие карбоновыекислоты………………………………….6
3.2 Воски……………………………………………………………….7
3.3 Триольные и диольные липиды………………………………..8
3.4 Гликолипиды…………………………………………………….11
4. ОСНОВНЫЕ ПРЕВРАЩЕНИЯ ПРОСТЫХ ЛИПИДОВ………12
4.1 Гидролиз…………………………………………………………..12
4.2 Переэтерификация………………………………………………12
4.3 Алкоголиз………………………………………………………. 13
4.4 Ацидолиз…………………………………………………………..13
4.5Гидрогенизация…………………………………………………..13
4.6 Галогенирование………………………………………………. 14
4.7 Окисление и прогоркание жиров………………………………14
5. СЛОЖНЫЕ ЛИПИДЫ………………………………………………16
5.1 Фосфорсодержащие сложные липиды………………………. 16
5.1.1 Триольные фосфолипиды…………………………………..17
5.1.2 Сфинголипиды……………………………………………. 18
5.2 Сложные липиды, не содержащие фосфора………………….18
5.2.1 Гликосфинголипиды………………………………………..18
6.ПОЛУЧЕНИЕ ЛИПИДОВ………………………………………….19
7. ПРИМЕНЕНИЕ ЛИПИДОВ………………………………………..20
ЗАКЛЮЧЕНИЕ…………………………………………………………21
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ……………………………………………..22
ВВЕДЕНИЕ

Липиды – это сложные эфиры высокомолекулярных жирных кислот со спиртами. Это органические соединения, нерастворимые в воде, но растворимые в органических растворителях: эфире, бензине, хлороформе.
Выполняют ряд функций: являютсяструктурными компонентами клеточных мембран, запасными питательными веществами, а также выполняют защитную функцию. Являясь обязательной составной частью каждой клетки, липиды вместе с углеводами и белками, образуют основную массу органических веществ всех живых организмов.
Липиды могут вырабатываться и содержаться в растениях, в организмах животных, а также в некоторых микроорганизмах:
ь Умикроорганизмов их содержание может достигать 60% от биомассы. В растениях липиды накапливаются главным образом в плодах и семенах.
ь У животных и рыб липиды накапливаются главным образом в печени, мозговой, нервной, подкожных жировых тканях и тканях, окружающих внутренние органы, а также в молоке.
В настоящее время основное количество липидов получают из природных объектов. Липиды, выделенные из ряда растений иживотных — основное сырье для получения важнейших пищевых и технических продуктов (растительного масла, животных жиров, в том числе сливочного масла, маргарина, глицерина, жирных кислот и др.).

1.
ИСТОРИЯ ИЗУЧЕНИЯ ЛИПИДОВ

Первый элементный анализ липидов выполнил в начале 19 в. Лавуазье, а первые исследования по выяснению химического строения липидов принадлежат Шееле и Шеврёлю (В 1811г. М.Э.Шеврель доказал что жиры состоят из глицерина и жирных кислот). Ж.Б.Дюма и П.Ж.Пельтье в 1839 г. сделали вывод о том, что жиры являются сложными эфирами.
Впервые синтезы триглицеридов осуществили Бертло в 1854 и Вюрц в 1859. Фосфолипиды выделены Гобли в 1847, а затем получены в более чистом виде Хоппе-Зейлером в 1877. К этому времени уже было установлено строение ряда важнейших жирныхкислот.
Дальнейшую историю изучения липидов можно разделить на три периода, различающиеся по методическому уровню исследований. На первом этапе (1880-1950) липиды исследовали традиционными методами органической химии, второй этап (1950-1970) характеризуется широким применением методов хроматографии, а последний (70-80-е гг.) -.

Липиды составляют около 10-12% массы тела человека. В среднем в теле взрослого человека содержится около 10-12 кг липидов, из них 2-3 кг приходится на структурные липиды, а остальное количество – на резервные. Основная масса резервных липидов (около 98%) сосредоточена в жировой ткани и представлена ТАГ. Эти липиды являются источником потенциальной химической энергии, доступной в периоды голодания.

Содержание

Важнейшие липиды тканей человека
Состав и строение резервных и структурных липидов тканей
Основные фосфолипиды и гликолипиды тканей человека: глицерофосфолипиды, сфинголипиды, гликолипиды, гликофосфолипиды
Функции фосфолипидов и гликолипидов
Сфинголипидозы
Эйкозаноиды и их роль в регуляции метаболизма и физиологических функции
Перекисное окисление липидов, роль в возникновении мембранных патологий
Антиоксиданты

Вложенные файлы: 1 файл

срс биохимия 6.docx

Важнейшие липиды тканей человека
Состав и строение резервных и структурных липидов тканей
Основные фосфолипиды и гликолипиды тканей человека: глицерофосфолипиды, сфинголипиды, гликолипиды, гликофосфолипиды
Функции фосфолипидов и гликолипидов
Сфинголипидозы
Эйкозаноиды и их роль в регуляции метаболизма и физиологических функции
Перекисное окисление липидов, роль в возникновении мембранных патологий
Антиоксиданты

1.Важнейшие липиды тканей человека

Содержание липидов в тканях человека существенно различается. В жировой ткани они составляют до 75% сухого веса. В нервной ткани липидов содержится до 50% сухого веса, основные из них фосфолипиды и сфингомиелины (30%), холестерол (10%), ганглиозиды и цереброзиды (7%). В печени общее количество липидов в норме не превышает 10-14%.

Жирные кислоты, характерные для организма человека, содержат чётное число атомов углерода, чаще всего – от 16 до 20. Основной насыщенной жирной кислотой в липидах человека является пальмитиновая (до 30-35%). Ненасыщенные жирные кислоты представлены моноеновыми и полиеновыми. Двойные связи в жирных кислотах в организме человека имеют цис-конфигурацию Жиры и фосфолипиды организма при нормальной температуре тела имеют жидкую консистенцию, так как количество ненасыщенных жирных кислот преобладает над насыщенными. В фосфолипидах мембран ненасыщенных кислот может быть до 80-85%, а в составе подкожного жира – до 60%.

2.Состав и строение резервных и структурных липидов тканей

Жировая ткань является разновидностью рыхлой соединительной ткани, в которой жировые клетки образуют большие скопления. Жировая клетка имеет все свойственные клетке органеллы, но основной ее объем занимает жировая капля. Жировые клетки при этом увеличиваются и могут занимать все пространство между соединительнотканными волокнами, которые входят в состав межклеточного пространства.

Жировая ткань накапливается, главным образом, в брюшной полости животных (сальник, околопочечный жир и др.), под кожей (подкожная клетчатка), между мышцами и в других местах.

Количество накапливающейся в туше жировой ткани зависит от вида, возраста, породы, пола, упитанности животного, анатомического происхождения части туши.

Прижизненные функции жировой ткани: защитная, структурная, питательная.Жировая ткань наряду с другими тканями входит в состав мяса и в значительной степени определяет его качество.

3.Основные фосфолипиды и гликолипиды тканей человека: глицерофосфолипиды, сфинголипиды, гликолипиды, гликофосфолипиды

Все глицерофосфолипиды можно рассматривать как производные фосфатидной кислоты:

В пределах одного класса соединения отличаются друг друга составом жирнокислотных остатков. Основной функцией глицерофосфолипидов является структурная -- они входят в качестве важнейших структурных компонентов в состав клеточных мембран или липопротеидов плазмы крови. Некоторые глицерофосфолипиды выполняют специфические для конкретного класса фосфолипидов функции. Так, инозитолфосфатаиды участвуют в работе регуляторных механизмов клетки: при воздействии на клетку ряда гормонов происходит расщепление инозитолфосфатидов, а образующиеся соединения: инозитолтрифосфат и диглицериды, выступают в качестве внутриклеточных мессенджеров, обеспечивающих метаболический ответ клетки на внешний регуляторный сигнал.

Все сфинголипиды можно рассматривать как производные церамида, которыйяН,в свою очередяНь, состоит из двухосновного ненасыщенного аминоспирта сфингозина: и остатка высшей жирной кислоты, связанного с сфингозином амидной связью:

Отдельные классы сфинголипидов отличаются друг от друга характером группировки, присоединенной к церамиду через концевую гидроксильную группу.

а) У сфингомиелинов этой группировкой является остаок фосфорилированного холина

б) У цереброзидов такой группировкой является остаток моносахарида галактозы или глюкозы

в) У ганглиозидов эта группировка представляет собой гетероолигасахарид

Характерной особенностью структуры ганглиозидов является наличие в составе их гетероолигосахаридной группировки одного или нескольких остатков сиаловой кислоты.

Все сфинголипиды выполняют прежде всего структурную функцию, входя в состав клеточных мембран. Углеводные компоненты цереброзидов и в особенности ганглиозидов участвуют в образовании гликокалликса. В этом качестве они играют определенную роль в реализации межклеточных взаимодействий и взаимодействия клеток с компонентами межклеточного вещества. Кроме того, ганглиозиды играют определенную роль в реализации рецепторами клеток своих коммуникативных функций.

Гликолипиды широко представлены в тканях, особенно в нервной ткани, в частности в мозге. Главной формой гликолипидов в животных тканях являются гликосфинголипиды. Последние содержат церамид, состоящий из спирта сфингозина и остатка жирной кислоты, и один или несколько остатков сахаров.

В организме большая часть липидов представлена ацилглицеролами в виде триацилглицеролов ; они являются главными липидами жировых отложений и пищи. Кроме того, ацилглицеролы, в первую очередь фосфолипиды , являются основными компонентами плазматических и других мембран . Фосфолипиды участвуют в метаболизме многих липидов. Гликофосфолипиды , построенные из сфингозина , остатков сахаров и жирных кислот , составляют 5-10% всех липидов плазматической мембраны .

4.Функции фосфолипидов и гликолипидов

Фосфолипиды служат главными компонентами биологических мембран. Их общим отличительным признаком является наличие остатка фосфорной кислоты, который образует сложноэфирную связь с гидроксильной группой sn-С-З глицерина. Поэтому фосфолипиды по крайней мере в нейтральной области рН несут отрицательный заряд.

Наиболее простая форма фосфолипидов, фосфатидовые кислоты, являются фосфо-моноэфирами диацилглицерина. Фосфатидовые кислоты — важнейшие предшественники в биосинтезе жиров и фосфолипидов (см. рис. 173), Фосфатидовые кислоты могут быть получены из фосфоглицеридов с помощью фосфолипаз.

Фосфатидовая кислота (остаток фосфатидил-) служит исходным веществом для синтеза других фосфолипидов. Остаток фосфорной кислоты может образовывать сложноэфирную связь с гидроксильными группами аминоспиртов (холин, этаноламин или серин) или полиспиртов (миоинозит). В качестве примера здесь приведен фосфатидилхолин. При взаимодействии с глицерином двух остатков фосфатидовой кислоты образуется дифосфатидилглицерин (кардиолипин, на схеме не приведен) — фосфолипид внутренних мембран митохондрий. Лизофосфолипиды образуются из фосфатидовой кислоты при ферментативном отщеплении одного из ацильных остатков и присутствуют, например, в пчелином и змеином яде.

Фосфатидилхолин (лецитин) — широко распространенный фосфолипид клеточных мембран. В фосфатидилэтаноламине (кефалине) вместо остатка холина содержится этанол амин, в фосфатидилсерине — остаток серина, в фосфатидилинозите — остаток циклического многоатомного спирта миоинозита. Его производное — фосфатидилинозит-4,5-дифосфат — важный в функциональном отношении компонент биологических мембран. При ферментативном расщеплении (фосфолипазой) он образует два вторичных мессенджера (см. с. 375) — диацилглицерин [ДАГ (DAG)] и инозит-1,4,5-трифосфат [ИФ3 (InsP3)].

Наряду с отрицательно заряженной фосфатной группой в некоторых фосфолипидах, например в фосфатидилхолине и фосфатицилэтаноламине. присутствуют положительно заряженные группировки. За счет уравновешивания зарядов эти молекулы в целом нейтральны. Напротив, в фосфатидилсерине один положительный и один отрицательный заряды имеются в остатке серина, а фосфатидилинозит (без дополнительных группировок) в целом заряжен отрицательно за счет фосфатной группы.

Сфинголипиды в большом количестве присутствуют в мембранах клеток нервной ткани и мозге. По строению эти соединения несколько отличаются от обычных фосфолипидов (глицерофосфолипидов). Функции глицерина в них выполняет аминоспирт с длинной алифатической цепью — сфингозин. Производные сфингозина, ацилированного по аминогруппе остатками жирных кислот, называются церамидами. Церамиды являются предшественниками сфинголипидов, в частности сфингомиелина (церамид-1-фосфохолина), важнейшего представителя группы сфинголипидов.

Гпиколипиды содержатся во всех тканях, главным образом в наружном липидном слое плазматических мембран. Гликолипиды построены из сфингозина, остатка жирной кислоты и олигосахарида. Заметим, что в них отсутствует фосфатная группа. К наиболее простым представителям этой группы веществ относятся галактозилцерамид и глюкозилцерамид (так называемые цереброзиды). Соединения с сульфогруппой на углеводных остатках носят название сульфатидов. Ганглиозиды — представители наиболее сложно построенных гликолипидов. Они представляют большое семейство мембранных липидов, выполняющих, по-видимому, рецепторные функции. Характерной особенностью ганглиозидов является наличие остатков N-ацетилнейраминовой кислоты.

Сфинголипидозы - группа наследственных заболеваний, проявляющихся чаще всего в детском возрасте. Эти заболевания относятся к большой группе лизосомных болезней, или болезней накопления (Neufeld, Lim, Shapiro, 1975.

Сфинголипидозы - врожденные нарушения метаболизма липидов, главным образом сфинголипидов , входящих в состав клеточных мембран головного мозга и других органов. Нарушения обусловлены отсутствием лизосомных ферментов , катализирующих процессы распада сфинголипидов.

В клиническом плане болезни накопления сфинголипидов характеризуются прогрессирующими умственными и двигательными расстройствами вследствие изменений головного мозга, поражениями костей, паренхиматозных органов (печень, селезенка, почки), кожи и сетчатки глаз.

Основу молекулярной структуры сфинголипидов составляет церамид - продукт соединения через аминогруппу аминоспирта сфингозина и жирной кислоты. Разнообразие сфинголипидов связано с присоединением к церамиду более простых молекулярных групп, главным образом гексоз.

Поскольку сфинголипиды являются важнейшими структурными компонентами клеточных мембран, в частности миелиновых оболочек нервных волокон, нарушение постоянно протекающего в организме их обновления и распада в лизосомах клеток создает патологическую картину поражения большинства жизненно важных органов, включая серое и белое вещества головного мозга. Дефекты деградации сфинголипидов связаны с недостаточностью соответствующих ферментов, специфических для каждого типа сфинголипидов.

6.Эйкозаноиды и их роль в регуляции метаболизма и физиологических функции

Эйкозаноиды – обширная группа физиологически и фармакологически активных соединений. К ним относятся простаноиды (простагландины, простациклины, тромбоксаны) и лейкотриены.

Наиболее активным предшественником эйкозаноидов является входящая в состав фосфолипидов плазматических мембран арахидоновая кислота. Последняя освобождается из фосфолипидного бислоя мембраны при действии фосфолипазы А2. В образовании эйкозаноидов принимают участие также и другие незаменимые жирные кислоты (линолевая и α-лино-леновая), но только после элонгации на два углеродных атома и десату-рации, т.е. после превращения в 20-углеродные тетраеновые кислоты. Поэтому эйкозаноиды можно разделить на 3 группы (в каждую входят простагландины, тромбоксаны и лейкотриены) в зависимости от предшественников: линолеата, арахидоната и линолената.

Главный субстрат для синтеза эйкозаноидов у человека - арахидоновая кислота (20:4, ω-6), так как её содержание в организме человека значительно больше остальных полиеновых кислот-предшественников эйкозаноидов.

В меньшем количестве для синтеза эйкозаноидов используются эйкозапентаеновая (20:5, ω-3) и эйкозатриеновая (20:3, ω-6) жирные кислоты.

Полиеновые кислоты с 20 атомами углерода поступают в организм человека с пищей или образуются из незаменимых (эссенциальных) жирных кислот с 18 атомами углерода, также поступающими с пищей.

Полиеновые жирные кислоты, которые могут служить субстратами для синтеза эйкозаноидов, входят в состав глицерофосфолипидов мембран. Под действием ассоциированной с мембраной фосфолипазы А2 жирная кислота отщепляется от глицерофосфолипида и используется для синтеза эйкозаноидов.

Хотя субстраты для синтеза эйкозаноидов имеют довольно простую структуру (полистовые жирные кислоты), из них образуется большая и разнообразная группа веществ. Наиболее распространены в организме человека простагландины, которые впервые были выделены из предстательной железы, откуда и получили свое название. Позже было показано, что и другие ткани организма синтезируют простагландины и другие эйкозаноиды.

Липоксигеназный путь синтеза, приводящий к образованию большого количества разных эйкозаноидов, начинается с присоединения молекулы кислорода к одному из атомов углерода у двойной связи, с образованием гидропероксидов - гидропероксидэйкозатетраеноато в (ГПЭ-ТЕ). Далее гидропероксиды превращаются в соответствующие гидроксиэйкозатетроеноаты (ГЭТЕ).

Читайте также: