Жиры реферат по биологии

Обновлено: 05.07.2024

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

Доклад на тему :

Белки, жиры и углеводы в нашем организме

Достоверно установлено, что человеческий организм на 19,6% состоит из белков, на 14,7% – из жиров, на 1% – из углеводов и на 4,9% – из минеральных веществ. Остальные 59,8% приходятся на воду. Поддержание нормальной жизнедеятельности нашего организма напрямую зависит от соотношения важнейших питательных веществ, а именно: в ежедневном рационе необходимо присутствие белков, жиров и углеводов в пропорции 1:3:5.

К сожалению, большинство из нас не уделяют должного внимания полноценному и рациональному питанию: кто-то переедает, кто-то недоедает, а многие и вовсе едят кое-как, что придется, на ходу и в спешке. В такой ситуации практически невозможно контролировать объем поступающих с пищей в организм белков, жиров и углеводов. А ведь существует реальная опасность недостатка или избытка одного или сразу нескольких важнейших элементов, что в конечном итоге это весьма негативно сказывается на состоянии нашего здоровья.

Еще из школьных учебников нам известно, что белки являются главным строительным материалом нашего организма, но помимо этого они еще и основа гормонов , ферментов и антител. Таким образом, без их участия невозможны процессы роста, размножения, пищеварения и иммунной защиты.

Белки отвечают за торможение и возбуждение в коре головного мозга, белок гемоглобин выполняет транспортную функцию (переносит кислород ), ДНК и РНК (дезоксирибонуклеиновая и рибонуклеиновая кислоты) обеспечивают свойство белка передавать наследственную информацию клеткам, лизоцим регулирует антимикробную защиту, а входящий в состав зрительного нерва белок обеспечивает восприятие света сетчаткой глаза.

Кроме того, в белке содержатся незаменимые аминокислоты, от которых зависит его биологическая ценность. Всего известно 80 аминокислот, но только 8 из них считаются незаменимыми, и если все они содержатся в белковой молекуле, то такой белок называется полноценным, по происхождению – животным, а содержится он в таких продуктах, как мясо , рыба, яйца и молоко.

Растительные белки чуть менее полноценны, труднее перевариваются, поскольку имеют оболочку из клетчатки, которая препятствует действию пищеварительных ферментов. С другой стороны, растительный белок обладает мощным антисклеротическим действием.

Для поддержания баланса аминокислот целесообразно употреблять в пищу продукты, содержащие и животные, и растительные белки, но доля животных белков должна быть не менее 55%.

Белковая недостаточность выражается в снижении массы тела, сухости кожных покровов, уменьшении секреторной активности желудочно-кишечного тракта. При этом существенно ослабевают функции половых желез, надпочечников и щитовидной железы , нарушаются процессы кроветворения, снижается иммунитет, появляются признаки нарушения деятельности центральной нервной системы, в частности – снижается память . У детей нарушается рост, в первую очередь за счет ухудшения костеобразования.

Но существует и другая сторона этой медали: избыточное поступление белка в организм. В этом случае можно наблюдать резкое усиление секреции желудка с последующим ее снижением. В результате этого в тканях избыточно накапливаются соли мочевой кислоты, что приводит к развитию мочекаменной болезни и заболеванию суставов.

Функции и польза жиров

В первую очередь, жир – это источник энергии, поэтому регулировать жировой обмен очень важно. Для начала разберемся, как и чем отличаются жиры друг от друга.

В состав жиров входят насыщенные и ненасыщенные жирные кислоты, первые отличаются высокой температурой плавления, называются тугоплавкими и в меньшей степени усваиваются организмом. Ненасыщенные, напротив, легко плавятся и легко усваиваются. В нашем организме жир содержится в структурной форме – входит в состав протоплазмы клеток, и в запасной форме – откладывается в тканях, в том числе и под кожей.

Насыщенные жирные кислоты, такие как стеариновая, пальмитоновая, капроновая, масляная и другие, легко синтезируются в организме человека, обладают невысокой биологической ценностью, туго плавятся, негативно влияют на жировой обмен, способствуют накоплению холестерина и приводят к развитию атеросклероза. Такие жиры содержатся в баранине, свинине и растительных маслах.

Ненасыщенные жирные кислоты вызывают больше оптимизма: олеиновая, линолевая, линоленовая, арахидоновая кислоты относятся к жизненно важным веществам, повышают эластичность сосудистой стенки, предотвращают тромбообразование и регулируют жировой обмен, содержатся в подсолнечном и кукурузном маслах, а также в рыбьем жире .

Излишнее потребление жиров ведет к избытку холестерина, развитию атеросклероза, ухудшению жирового обмена и накоплению лишнего веса . Недостаток жиров может вызвать нарушение функции печени и почек, задержку воды в организме, развитие дерматозов.

Для оптимизации рациона питания необходимо сочетать как растительные, так и животные жиры в соотношении 30% на 70%, но с возрастом следует отдавать предпочтение растительным жира

О балансе углеводов

Углеводы служат основным источником энергии, обеспечивая 58% потребности человеческого организма. Продукты растительного происхождения содержат углеводы в виде моносахаридов, дисахаридов и полисахаридов.

Моносахариды – глюкоза, фруктоза и галактоза – это простые углеводы, они легко растворяются в воде, важны для образования гликогена в печени, питания мозга и мышц, поддержания нормального уровня сахара в крови.

Дисахариды – сахароза, лактоза и мальтоза – сладкие на вкус, в организме расщепляются на две молекулы моносахаридов.

Полисахариды – крахмал, клетчатка, гликоген – сложные углеводы, несладкие, нерастворимые в воде. Постепенно распадаясь на моносахариды, эти углеводы обеспечивают насыщение организма энергией, вызывают чувство насыщения, практически не повышая сахар в крови.

Очень важно, что при недостаточном поступлении углеводов в организм энергия образуется из запаса жиров и даже белков. Это принцип постепенного и безопасного похудения. А вот избыток углеводов приводит к перерождению их в жиры, к гипер продукции холестерина, развитию ожирения, атеросклероза и провоцирует возникновение сахарного диабета.

Вот и получается, что для нормального самочувствия, бодрости и позитивного настроения нашему организму необходимо не только достаточное и оптимальное количество калорий, но и правильное соотношение основных питательных веществ, что с легкостью достигается грамотно составленным рационом питания. Как известно, все хорошо в меру, и даже недостаток питательных веществ ничуть не лучше их переизбытка. Например, сбросить лишний вес и при этом не потерять здоровье можно только при сбалансированном поступлении в организм всех необходимых элементов питания.

Главные компоненты всех живых клеток – белки, жиры, углеводы. Строение, функции и свойства этих соединений обеспечивают жизнедеятельность организмов, обитающих на нашей планете.

Жиры являются природными органическими соединениями, полными сложными эфирами глицерина и жирных кислот с одним основанием. Они относятся к группе липидов. Эти соединения выполняют ряд важных функций организма и являются незаменимым компонентом в рационе человека.

Классификация

Жиры, строение и свойства которых позволяют использовать их в пищу, по своей природе разделяются на животные и растительные. Последние называются маслами. Благодаря высокому содержанию в них ненасыщенных жирных кислот находятся в жидком агрегатном состоянии. Исключение – пальмовое масло.

По наличию определенных кислот, жиры разделяются на насыщенные (стеариновая, пальмитиновая) и ненасыщенные (олеиновая, арахидоновая, линоленовая, пальмитолеиновая, линолевая).

Строение

Строение жиров представляет собой комплекс триглицеридов и липоидных веществ. Последние являются фосфолипидными соединениями и стеринами. Триглицерид – эфирное соединение глицерина и жирной кислоты, структурой и характеристиками которой определяются свойства жира.

Строение молекулы жиров в общем виде отображается формулой:

В которой R – радикал жирной кислоты.

Состав и строение жиров имеют в своей структуре три неразветвленных радикала с четным количеством атомов углерода. Насыщенные жирные кислоты чаще всего представлены стеариновой и пальмитиновой, ненасыщенные – линолевой, олеиновой и линоленовой.

Свойства

Жиры, строение и свойства которых определяются наличием насыщенных и ненасыщенных жирных кислот, имеют физико-химические особенности. Они не взаимодействуют с водой, но полностью разлагаются в органических растворителях. Омыляются (гидролизируются) если их обработать паром, минеральной кислотой либо щелочами. В ходе такой реакции образуются жирные кислоты или их соли и глицерин. Образуют эмульсию после интенсивного взбалтывания с водой, примером этому служит молоко.

Жиры имеют энергетическую ценность приблизительно равную 9,1 ккал/г или 38 кДж/г. Если перевести эти значения в физические показатели, то энергии, выделяемой при расходе 1 г жира, хватило бы для поднятия на 1 метр груза весом 3900 кг.

Жиры, строение их молекул определяет основные их свойства, обладают большой энергоемкостью, если сравнивать их с углеводами или белками. Полное окисление 1 г жира выделением воды и углекислого газа сопровождается выработкой энергии вдвое превышающей сгорание сахаров. Для расщепления жиров необходимы в определенном количестве углеводы и кислород.

В организме человека и других млекопитающих жиры – один из наиболее значимых поставщиков энергии. Для того, чтобы они были всосаны в кишечнике, необходимо их эмульгирование при помощи солей желчной кислоты.

Функции

В организме млекопитающих важную роль играют жиры, строение и функции этих соединений в органах и системах имеют разное значение:

Помимо этих трех основных функций, жиры выполняют несколько частных. Эти соединения поддерживают жизнедеятельность клеток, например, обеспечивают эластичность и здоровый вид кожных покровов, улучшают работу мозга. Мембранные образования клетки и субклеточные органеллы сохраняют свою структуру и функционирование благодаря участию жиров. Витамины A, D, E и K способны усваиваться только в их присутствии. Рост, развитие и репродуктивная функция также во многом зависят от наличия жиров.

Потребность организма

Примерно треть энергозатрат организма восполняют жиры, строение которых позволяет решать эту задачу при правильно организованном рационе. Расчет суточной потребности учитывает род деятельности и возраст человека. Поэтому больше всего жиров необходимо молодым людям, ведущим активный образ жизни, например, спортсменам или мужчинам занятым тяжелым физическим трудом. При малоподвижном образе жизни или склонности к полноте их количество нужно сократить, чтобы избежать ожирения и сопутствующих проблем.

Важно также учитывать строение жиров. Существенное значение имеет соотношение ненасыщенных и насыщенных кислот. Последние при чрезмерном потреблении нарушают жировой обмен, функционирование желудочно-кишечного тракта, увеличивают возможность появления атеросклероза. Ненасыщенные кислоты оказывают противоположное действие: восстанавливают нормальный обмен, выводят холестерин. Но злоупотребление ими приводит к расстройству пищеварения, появлению камней в желчном пузыре и выводящих путях.

Источники

Почти все продукты содержат жиры, строение их при этом может быть различным. Исключение составляют овощи, фрукты, алкогольные напитки, мед и некоторые другие. Продукты подразделяются на:

Жирные (40 и более грамм в 100 г продукта). К этой группе относятся масло, маргарин, сало, жирные сорта мяса, некоторые виды колбасы, орешки и др.
Средней жирности (от 20 до 40 г в 100 г продукта). Группа представлена сливками, жирной сметаной, домашним творогом, некоторыми видами сыров, колбас и сосисок, мясом гуся, шоколадом, тортами, халвой и другими сладостями.
Низкой жирности (20 и менее грамм на 100 г продукта). Относятся: рис, гречка, бобы, фасоль, хлеб, мясо кур, яйца, рыба, грибы, большая часть молочной продукции и др.

Также важным является химическое строение жиров, определяющее наличие той или иной кислоты. По этому признаку они могут быть насыщенными, ненасыщенными и полиненасыщенными. Первые содержатся в мясных продуктах, сале, шоколаде, топленом жире, пальмовом, кокосовом и сливочном маслах. Ненасыщенные кислоты присутствуют в мясе птицы, оливках, кешью, арахисе, оливковом масле. Полиненасыщенные – в грецких орехах, миндале, пекане, семечках, рыбе, а также в подсолнечном, льняном, рапсовом, кукурузном, хлопковом и соевом масле.

Составление рациона

Особенности строения жиров требуют соблюдать ряд правил при составлении рациона. Диетологи рекомендуют придерживаться следующего их соотношения:

Мононенасыщенные – до половины общего количества жиров;
Полиненасыщенные – четверть;
Насыщенные – четверть.

При этом жиры растительного происхождения должны составлять около 40% рациона, животного – 60-70%. Пожилым людям нужно увеличить количество первых до 60%.

Максимально ограничить или вовсе исключить из рациона стоит трансжиры. Они широко применяются при производстве соусов, майонезов, кондитерских изделий. Вредны жиры, подвергнутые интенсивному нагреванию и окислению. Их можно обнаружить в картошке фри, чипсах, пончиках, пирожках и т. д. Из всего этого списка наиболее опасны продукты, приготовление которых происходило на прогорклом или много раз использованном масле.

Полезные качества

Жиры, строение которых обеспечивает около половины всей энергии организма, обладают множеством полезных качеств:

холестерин способствует лучшему углеводному обмену и обеспечивает синтез жизненно важных соединений – под его влияние производятся стероидные гормоны надпочечников;
около 30% всего тепла в теле человека производится бурым жиром, тканью, расположенной в районе шеи и верха спины;
барсучье и собачье сало тугоплавки, излечивают от болезней органов дыхания, в том числе от туберкулезного поражения легких;
фосфолипидные и глюколипидные соединения входят в состав всех тканей, синтезируются в органах пищеварения и противодействуют образованию холестериновых бляшек, поддерживают функционирование печени;
благодаря фосфатидам и стеринам поддерживается неизменный состав цитоплазматической основы клеток нервной системы и синтезируется витамин D.

Таким образом, жиры являются незаменимым компонентом в рационе человека.

Избыток и дефицит

Жиры, строение и функции этих соединений приносят пользу только при умеренном потреблении. Их избыток способствует развитию ожирения – проблемы, которая актуальна для всех развитых стран. Это заболевание приводит к увеличению массы тела, уменьшению подвижности и ухудшению самочувствия. Повышается риск развития атеросклероза, сердечной ишемии, гипертонической болезни. Ожирение и его последствия чаще других болезней приводят к смерти.

Дефицит жиров в рационе способствует ухудшению состояния кожи, замедляет рост и развитие детского организма, нарушает функционирование репродуктивной системы, препятствует нормальному обмену холестерина, провоцируя атеросклероз, ухудшает работу головного мозга и нервной системы в целом.

Правильное планирование рациона, с учетом потребностей организма в жирах, поможет избежать многих заболеваний и улучшить качество жизни. Существенное значение имеет именно умеренное их потребление, без избытка и дефицита.

Введение
1. Простые липиды
2. Воски
3. Фосфолипиды
4. Липопротеиды
5. Гликолипиды
6. Стерины и стероиды
7. Методы исследования липидов
8. Основные источники жиров и масел
9. Жиры как пищевые продукты
Заключение
Список литературы

Введение

1. Простые липиды

Простые липиды не содержат азота, фосфора и серы. К ним в первую очередь относятся нейтральные липиды, являющиеся производными высших жирных кислот и одно- или многоатомных спиртов (ацилглицерины, эфиры диолов, воски, некоторые гликолипиды).
Ацилглицерины (глицериды) - сложные эфиры глицерина и высокомолекулярных карбоновых (жирных) кислот. Они составляют основную массу липидов (в отдельных случаях до 95-97 %). В состав жиров в основном входят триацилглицерины, но присутствуют ди- и моноацилглицерины.
В жирах обнаружено свыше двухсот жирных кислот, однако большинство из них присутствуют в незначительном количестве. В состав многих жиров входят в небольшом количестве низкомолекулярные кислоты (С₂-С₁₀). Кислоты с числом атомов углерода выше 24 присутствуют в восках. Наиболее распространенные в жирах кислоты (основные жирные кислоты жиров) содержат от 12 до 16 атомов углерода. Большинство ненасыщенных кислот, участвующих в построении молекул природных ацилглицеринов, являются цис-изомерами.
Природные жиры и масла представляют собой смесь глицеридов, отличающихся, как правило, сочетанием относительно небольшого числа жирных кислот. Учитывая, что одним из структурных компонентов всегда является глицерин, свойства масел обуславливаются составом и положением жирных кислот в ацилглицерине. Несмотря на относительно небольшое число основных кислот (5-8), участвующих в образовании глицеридов, количество возможных триглицеридов может быть значительным:

- число разных жирных кислот в жире: 5, 6, 7, 8, 9, 10;
- число возможных триглицеридов: 75, 126, 196, 285, 405, 550.

Как видим, состав жиров достаточно сложный.
По насыщенности ацилглицерины делят на: GSH₂ - мононасыщенные, GS₂H - динасыщенные, GS₃ - насыщенные и CH₃ - ненасыщенные (G - остаток глицерина, S - остаток насыщенной, H - ненасыщенной кислот).

Насыщенные кислоты (в скобках указано число углеродных атомов):

- лауриновая (12);
- миристиновая (14);
- пальмитиновая (16);
- стеариновая (18);
- арахиновая (20);
- бегеновая (22);
- церотиновая (26);
- монтановая (28);
- мелиссиновая (30).

Ненасыщенные кислоты (в скобках указано число углеродных атомов):

- олеиновая (18);
- эруковая (22);
- линолевая (18);
- арахидоновая (20);
- чаулмугровая (18).

Природные жиры содержат главным образом смешанные ацилглицерины, содержащие остатки различных кислот. В ацилглицеринах растительных масел положение 2 занято предпочтительно ненасыщенными ацилами. Структурная изомерия ацилглицеринов связана с различным (1, 2 или 3) положением ацилов и их строением; стереоизомерия обусловлена наличием асимметрического атома углерода в положении 2, если в положениях 1 и 3 находятся разные ацилы (оптическая изомерия), и наличием двойных связей в кислотных остатках (геометрическая изомерия).
Ацилглицерины вступают во все химические реакции, характерные для сложных эфиров, однако в их химическом поведении имеется ряд особенностей, связанных со строением жирных кислот и глицерина.
Гидролиз триацилглицеринов. Под влиянием фермента липазы, кислот, щелочей или специальных смесей (контакт Петрова - продукт взаимодействия дымящей серной кислоты с высококипящими фракциями нефти) триацилглицерины гидролизуются с образованием сначала ди-, а затем моноацилглицеринов и, в конечном итоге, - жирных кислот и глицерина.

2. Воски

3. Фосфолипиды

4. Липопротеиды

Липопротеиды - это комплексные соединения различных белков с жирами, сложные шаровидные образования, содержащие триацилглицеролы, холестерин и белки, причем последние не имеют ковалентных связей с липидами.
Из липопротеинов состоят мембраны. В форме липопротеинов переносятся с кровью и лимфой липиды, т. е. липопротеины - это транспортная форма липидов.

5. Гликолипиды

Гликолипиды - это группа липидов, построенных на основе сфингозина и содержащих, помимо остатка жирной кислоты, одну или несколько молекул сахаров (в основном глюкозу или галактозу). Гликолипиды являются компонентами клеточных мембран, особенно в миелиновой оболочке нервных волокон и на поверхности нервных клеток, а также компоненты мембран хлоропластов.

6. Стерины и стероиды

Стерины (от греческого слова stereos - твердый) представляют собой кристаллические спирты, каждая молекула которых содержит три сконденсированных шестичленных кольца, как в фенантрене, и одно пятиколечное кольцо.
Кольца не бензольные, а насыщенные, за исключением одной или двух двойных связей. Гидроксильная группа присоединена к стволу углерода в положении 3 (С₃), метильные группы - к атомам С₁₀ и С₁₃, а цепь атомов, обычно С₈H₁₇, - к атому С₁₇.
Стероиды - вещества, родственные стеринам. Стерины присутствуют во всех тканях растений и животных. Важнейший стерин животных - холестерин С₂₇Н₄₆О. Холестерин и его эфиры жирных кислот, попадая в клетки кишечника, соединяются с белками и образуют липопротеиды, которые переносятся кровью во все ткани организма, в частности в мозг. Кроме того, человеческий организм ежесуточно синтезирует из ацетат-иона примерно 1000 мг холестерина. С пищей же человек получает ежесуточно 500 - 1000 мг (куриные яйца - высокохолестериновый продукт, одно яйцо содержит около 250 мг этого вещества). Холестерин разрушается в организме в тех же количествах, в которых и поступает: выводится он из организма с желчью в виде желчных кислот. Желчные кислоты имеют карбоксильную группу на конце боковой цепи. Так, холевая кислота С₂₄Н₄₀O₅ отличается от холестерина тем, что при атоме С₁₇ имеет боковую цепь - СН (СН₃) СН₂ СН₂ СООН, а при атомах С₇ и С₁₃ - гидроксильные группы. Желчные кислоты - стероиды.
Скорость превращения холестерина в желчные кислоты пропорциональна его концентрации в крови, причем состояние равновесия достигается при определенной концентрации, зависящей от количества холестерина, поступающего в организм, и от генотипа человека (от присущей ему активности ферментов, контролирующих синтез и распад холестерина). Для большинства людей эта концентрация лежит в пределах 150-250 мг на децилитр (дл) крови.
Существует зависимость между распространенностью коронарных сердечных болезней и концентрацией холестерина в сыворотке крови. Результаты одного из исследований показали, что у мужчин в возрасте 50-60 лет коронарные сердечные заболевания случаются чаще в 1,5 раза при содержании холестерина 200-240 мг на дл-1, по сравнению с лицами, у которых это содержание не превышает 200 мг на дл-1; число заболеваний увеличивается в 3 раза при содержании холестерина 240-260 мг на дл-1 и в 4,2 раза - при содержании свыше 260 мг на дл-1. Аналогичное соотношение установлено и для содержания триглицеридов в сыворотке крови.
Ограниченное потребление жиров, особенно жиров животного происхождения (насыщенных жиров), несколько снижает уровень содержания холестерина в крови. Яичный холестерин, однако, не представляет опасности. У большинства людей даже десять яиц в сутки не повышают содержания холестерина в крови более чем на несколько процентов. Регулированию содержания холестерина в крови могут способствовать некоторые другие питательные вещества, входящие в состав яиц, весьма ценного пищевого продукта, например лецитины.
Для предотвращения сердечных заболеваний путем поддержания низкого уровня содержания холестерина в крови, по-видимому, наиболее важно ограничить потребление сахарозы - обычного сахара. В настоящее время среднесуточное потребление углеводов в Соединенных Штатах и других развитых странах составляет примерно 175 г крахмала, 140 г сахарозы, 20 г лактозы, 10 г фруктозы и 5 г других сахаров. (150 лет назад потребление сахарозы составляет 1/6 этого количества).
Экспериментально доказано, что у человека, получающего 100 г сахарозы в день, содержание холестерина в сыворотке крови на 50 мг дл-1 выше, чем у человека, который получает с пищей только полисахариды глюкозы (крахмал). Объясняется этот эффект тем, что фруктозная половина сахарозы подвергается превращениям, приводящим к синтезу дополнительных количеств холестерина.
Английский биохимик и специалист в области питания Джон Юдкин показал, что распространенность коронарных болезней возрастает с увеличением потребления сахара (сахарозы). У людей, суточное потребление сахара которых составляет 150 г и более, подобные заболевания встречаются в 6 раз чаще, чем у людей, употребляющих по 75 г сахара в сутки. С высоким потреблением сахарозы также связана более высокая распространенность и других болезней. Надежный способ сохранения здоровья основан на уменьшении потребления сахарозы, а этого нетрудно достигнуть путем отказа от сахара, сладких десертных блюд и сладких напитков.
Важную группу стероидов составляют гормоны. К важнейшим женским половым гормонам - эстрогенам - относятся эстрадиол, эстрон, эстриол.
Эстрадиол - гормон, вырабатываемый клетками фолликул в яичниках, содержащих созревшие яйца. Интерстициальные клетки семенников вырабатывают один из мужских половых гормонов в андростерон. Их образование вызывает появление вторичных мужских половых признаков.
Кортизон - важный стероидный гормон, синтезируемый корой надпочечников. Кортизон используют в медицине как мощное противовоспалительное и противоаллергическое средство, однако при длительном приеме он оказывает сильное побочное действие. В медицине применяются и многие другие, родственные ему соединения (кортикостероиды). Адренокортикотронный гормон (АКТГ) - белковый гормон, стимулирующий выработку кортикостероидов корой надпочечников. Молекулярная масса этого гормона 3500; АКТГ крупного рогатого скота содержит 39 аминокислотных остатков. И этот гормон используется в медицине.

- Витамин Д

7. Методы исследования липидов

RСООН + КОН - RСООК + Н₂О

8. Основные источники жиров и масел

Главным источником растительных масел являются плоды и семена растений: сои, арахиса, хлопка, подсолнечника, рапса, оливкового дерева, пальмы (например, копра), льна, какао. Масла извлекают также из маслосодержащих отходов некоторых производств: кукурузных зародышей, рисовой мучки, семян косточковых плодов, виноградных косточек. Основное количество масла в мире вырабатывается из сои, арахиса, хлопка, пальмы.
Животные жиры в большом количестве содержатся в тканях крупного и мелкого рогатого скота (говяжий и бараний жиры), свиней (смалец), китов и кашалотов, а также в коровьем молоке.
Строгая научная классификация жиров и масел отсутствует. В зависимости от источников получения жиры делятся на растительные, животные и жиры микроорганизмов. В зависимости от температуры плавления они могут быть разделены на жиры жидкие при нормальной температуре (20 град.) и твердые.
Твердые жиры растительного происхождения (масло какао, пальмовые масла) отличаются относительно высоким содержанием насыщенных жирных кислот (лауриновой, миристиновой, пальмитиновой, стеариновой), жидкие - ненасыщенных (олеиновой, линолевой).
По отношению к окисляющему действию кислорода жидкие растительные масла условно делят на высыхающие, полувысыхающие, невысыхающие. Животные жиры делят на жиры наземных животных, молочные жиры и жиры морских млекопитающих и рыб. Жиры наземных животных (сало говяжье, баранье, свиное) содержат значительное количество насыщенных жирных кислот, имеют твердую консистенцию и относительно невысокие йодные числа.
Жиры морских млекопитающих и рыб, в зависимости от источника получения, сильно отличаются друг от друга по физико-химическим свойствам. Многие из них содержат значительное количество ненасыщенных жирных кислот с несколькими (до шести) двойными связями. Жиры микроорганизмов относятся к той области химии липидов, изучение которой только начинается.
Производство растительных масел растет быстрее, чем животных жиров. Это связано с их большей физиологической ценностью и экономической целесообразностью: производство растительных масел требует меньших затрат.

9. Жиры как пищевые продукты

Жиры перевариваются в кишечнике, при этом процессе катализаторами служат ферменты, называемые липазами. Для большинства людей жиры составляют важную часть пищевого рациона: среднесуточная норма для здорового молодого человека может включать 80 г белков, 385 г углеводов и 100 г жиров.
Пищевые продукты играют важную роль, поскольку служат источником энергии, позволяющей производить работу, и источником теплоты, поддерживающей необходимую температуру тела. Пищевые продукты выполняют эту роль благодаря тому, что в организме окисляются кислородом, поступающим из воздуха в легкие и переносимым в ткани гемоглобином крови. Конечные продукты окисления большей части водорода и углерода, входящих в состав пищевых продуктов, представляют собой воду и двуокись углерода.
Калорийность пищевых продуктов тщательно изучали в связи с необходимостью разработки режима правильного питания. Пища, ежедневно потребляемая здоровым человеком среднего роста, работающим с умеренными физическими нагрузками, должна в сумме давать калорийность, равную примерно 12000 кДж. Приблизительно 90 % этого количества превращается в работу и теплоту в процессе пищеварения и обмена веществ.
Содержащиеся в пищевых продуктах жиры и углеводы служат основными источниками энергии. Чистые жиры обладают калорийностью (теплотой сгорания) 37,6 кДж х 2-1, чистые углеводы (сахар) имеют калорийность около 17 кДж х г-1 (крахмал - 17,5, сахароза - 16,5 и глюкоза - 15,6). Калорийность пищевых продуктов определяют при помощи калориметрической бомбы.
Третьей, основной составной частью пищевых продуктов являются белки, необходимые, главным образом, для обеспечения роста и восстановления тканей. Взрослому человеку среднего роста необходимо получать ежедневно около 50 г белков. Обычно же человек потребляет несколько больше - 80 г; калорийность этого количества составляет примерно 1400 кДж, поскольку теплота сгорания белка равна около 18 кДж х г-1. Таким образом, за счет жиров и углеводов человек должен получать около 10600 кДж из 12000 кДж, необходимых ему ежедневно. Обычно же человек за счет жиров получает около одной трети от общего количества необходимой энергии (100 г дает 3760 кДж), а за счет углеводов, около 60 %. Люди, выполняющие очень тяжелую физическую работу, например лесорубы или исследователи Арктики, нуждающиеся в усиленном питании, могут повысить суточное потребление жиров до 250 г; жиры - более концентрированный источник энергии, чем углеводы.
Окисление жиров в организме (их диссимиляция) происходит путем отщепления двух атомов углерода (в виде уксусной кислоты) и образования молекулы с более короткой цепью, например:

Если отношение количества жиров к количеству углеводов слишком велико, то они окисляются не полностью, и в крови и моче наблюдается повышенное содержание ацетона, ацетоуксусной кислоты и бета-оксимасляной кислоты.

Н₃СОСН₂СООН - Ацетоуксусная кислота

Н₃ССНОНСН₂СООН - Бета-оксимасляная кислота

Такое состояние называется кетозом, или ацидозом. Ацидоз, понижение рН крови, обусловливается выведением с мочой двух указанных кислот в виде их аммонийных или натриевых солей. Кетоз, или ацидоз наблюдается при диабете, заболеваниях печени, голодании, алкоголизме, потреблении кетогенной пищи (в которой жиры значительно преобладают над углеводами.)

Заключение

В отличие от углеводов с их довольно определенным химическим составом и такой же молекулярной структурой, липиды разнообразны и по структуре, и по соотношению входящих в них элементов. Всем липидам присуще, однако, одно общее свойство: все они неполярны. Поэтому они растворяются в таких неполярных жидкостях, как хлороформ и эфир, но практически нерастворимы в воде.
Именно растворимость в воде делает липиды важнейшими компонентами мембран, разделяющих в живых организмах отсеки, или компартменты, заполненные водным содержанием. Кроме того, липиды - это главная форма хранения энергии в животном организме, поскольку липиды, в отличие от углеводов, могут храниться в концентрированном виде (без воды). Любое избыточное количество сахара, съеденное животным и не израсходованное сразу же на энергетические нужды, быстро превращается в жир.
Для липидов характерны функции: строительная (состав биологических мембран), гормональная (половые гормоны), энергетическая (расщепление липидов дает вдвое больше энергии, чем расщепление углеводов), запасающая (в виде липидов хранится значительная часть энергетических запасов организма), защитная (накапливаясь в виде подкожного жира, липиды выступают в качестве термоизолятора; жироподобные вещества покрывают эпидермис растений и шерсть животных), участие в метаболизме (витамин Д играет ключевую роль в обмене кальция и фосфора).

Список литературы

1. Полинг Л., Полинг П. Химия. М., Мир, 1978.
2. Грин Н., Стаут У., Тейлор Д. Биология: в 3 т. Т. 1. Пер. с англ. // под ред. Р. Сопера М.: Мир, 1990. 368 с.
3. Нечаев А. П. Органическая химия: Учеб. для учащихся пищевых техникумов. М.: Высш. школа, 1988. 319 с.
4. Павлов И. Ю., Вахненко Д. В., Москвичев Д. В. Биология: Пособие-репетитор для поступающих в вузы. Ростов-на-Дону: Феникс, 1999. 576 с.
5. Мамонтов С. Г. Основы биологии: Курс для самообразования. М.: Просвещение, 1992. 416 с.
6. Биология для поступающих в вузы./ под ред. В. Н. Ярыгина. М.: Высш. школа, 1995. 478 с.
7. Кемп П., Армс К. Введение в биологию. Пер. с англ. М.: Мир, 1988. 671 с.

Жиры – ценный химический продукт, один из главных компонентов животных и растительных клеток. Этот урок будет посвящен изучению строения и наиболее характерных свойств жиров.

Люди давно научились выделять жир из натуральных объектов и использовать его в повседневной жизни. Жир сгорал в примитивных светильниках, освещая пещеры первобытных людей, жиром смазывали полозья, по которым спускали на воду суда. Жиры – основной источник нашего питания. Но неправильное питание, малоподвижный образ жизни приводит к избыточному весу. Животные пустынь запасают жир как источник энергии и воды. Толстый жировой слой тюленей и китов помогает им плавать в холодных водах Северного Ледовитого океана.

Жиры широко распространены в природе. Наряду с углеводами и белками они входят в состав всех животных и растительных организмов и составляют одну из основных частей нашей пищи. Источниками жиров являются живые организмы. Среди животных это коровы, свиньи, овцы, куры, тюлени, киты, гуси, рыбы (акулы, тресковые, сельди). Из печени трески и акулы получают рыбий жир – лекарственное средство, из сельди – жиры, используемые для подкормки сельскохозяйственных животных. Растительные жиры чаще всего бывают жидкими, их называют маслами. Применяются жиры таких растений, как хлопок, лен, соя, арахис, кунжут, рапс, подсолнечник, горчица, кукуруза, мак, конопля, кокос, облепиха, шиповник, масличная пальма и многих других.

Жиры выполняют различные функции: строительную, энергетическую (1 г жира дает 9 ккал энергии), защитную, запасающую. Жиры обеспечивают 50% энергии, требуемой человеку, поэтому человеку необходимо потреблять 70–80 г жиров в день. Жиры составляют 10–20% от массы тела здорового человека. Жиры являются незаменимым источником жирных кислот. Некоторые жиры содержат витамины А, D, Е, К, гормоны.

Многие животные и человек используют жир в качестве теплоизолирующей оболочки, например, у некоторых морских животных толщина жирового слоя достигает метра. Кроме того, в организме жиры являются растворителями вкусовых веществ и красителей. Многие витамины, например витамин А, растворяются только в жирах.

Некоторые животные (чаще водоплавающие птицы) используют жиры для смазки своих собственных мышечных волокон.

Жиры повышают эффект насыщения пищевыми продуктами, т. к. они перевариваются очень медленно и задерживают наступление чувства голода.

II. История открытия жиров

В 1741 французский химик Клод Жозеф Жоффруа (1685–1752) обнаружил, что при разложении кислотой мыла (которое готовили варкой жира со щелочью) образуется жирная на ощупь масса.

То, что в состав жиров и масел входит глицерин, впервые выяснил в 1779 знаменитый шведский химик Карл Вильгельм Шееле.

Впервые химический состав жиров определил в начале прошлого века французский химик Мишель Эжен Шеврёль, основоположник химии жиров, автор многочисленных исследований их природы, обобщенных в шеститомной монографии "Химические исследования тел животного происхождения".

1813 г Э. Шеврёль установил строение жиров, благодаря реакции гидролиза жиров в щелочной среде.Он показал, что жиры состоят из глицерина и жирных кислот, причем это не просто их смесь, а соединение, которое, присоединяя воду, распадается на глицерин и кислоты.

III. Синтез жиров

В 1854 французский химик Марселен Бертло (1827–1907) провел реакцию этерификации, то есть образования сложного эфира между глицерином и жирными кислотами и таким образом впервые синтезировал жир.

Жиры – сложные эфиры глицерина и высших карбоновых кислот. Общее название таких соединений – триглицериды.

Животные жиры содержат главным образом глицериды предельных кислот и являются твердыми веществами.

Растительные жиры, часто называемые маслами, содержат глицериды непредельных карбоновых кислот. Это, например, жидкие подсолнечное, конопляное и льняное масла.

Природные жиры содержат следующие жирные кислоты

Насыщенные:

В составе животных жиров

Ненасыщенные:

олеиновая (C₁₇H₃₃COOH, 1 двойная связь)

линолевая (C₁₇H₃₁COOH, 2 двойные связи)

линоленовая (C₁₇H₂₉COOH, 3 двойные связи)

арахидоновая (C₁₉H₃₁COOH, 4 двойные связи, реже встречается)

В составе растительных жиров

Жиры содержатся во всех растениях и животных. Они представляют собой смеси полных сложных эфиров глицерина и не имеют чётко выраженной температуры плавления.

V. Физические свойства жиров

При комнатной температуре жиры (смеси триглицеридов) – твердые, мазеобразные или жидкие вещества. Как любая смесь веществ, они не имеют четкой температуры плавления (т.е. плавятся в некотором диапазоне температур). Определенной температурой плавления характеризуются лишь индивидуальные триглицериды.

Консистенция жиров зависит от их состава:

в твердых жирах преобладают триглицериды с остатками насыщенных кислот, имеющие относительно высокие температуры плавления;
для жидких жиров (масел), напротив, характерно высокое содержание триглицеридов ненасыщенных кислот с низкими температурами плавления.

Причиной снижения температуры плавления триглицеридов с остатками ненасыщенных кислот является наличие в них двойных связей с цис-конфигурацией. Это приводит к существенному изгибу углеродной цепи, нарушающему упорядоченную (параллельную) укладку длинноцепных радикалов кислот.

Сравним пространственное строение ненасыщенной и насыщенной и кислот с равным числом углеродных атомов в цепи: олеиновой C₁₇H₃₃COOH и стеариновой C₁₇H₃₅COOH.

На молекулярной модели олеиновой кислоты виден изгиб цепи по связи С=С, препятствующий плотной упаковке молекул.

В углеродной цепи стеариновой кислоты отсутствуют изгибы, поэтому ее молекулы способны к плотной параллельной укладке.

Чем плотнее упаковка молекул вещества, тем выше температуры его фазовых переходов (т.плав., т.кип.). Соответственно, температура плавления тристеарата глицерина (71 o C) существенно больше, чем у триолеата (–17 o C).

Жиры практически не растворимы в воде, но при добавлении мыла или других поверхностно-активных веществ (эмульгаторов), они способны образовывать стойкие водные эмульсии. Жиры ограниченно растворимы в спирте и хорошо растворимы во многих неполярных и малополярных растворителях – эфире, бензоле, хлороформе, бензине.

Животные жиры (бараний, свиной, говяжий и т.п.), как правило, являются твердыми веществами с невысокой температурой плавления (исключение – рыбий жир). В твёрдых жирах преобладают остатки насыщенных кислот.
Растительные жиры – масла (подсолнечное, соевое, хлопковое и др.) – жидкости (исключение – кокосовое масло, масло какао-бобов). Масла содержат в основном остатки ненасыщенных (непредельных) кислот.

При правильном питании примерно треть потребляемых человеком жиров должны составлять жидкие растительные, содержащие остатки ненасыщенных кислот.
Особенно важны полиненасыщенные кислоты с несколькими двойными связями:

Именно они обладают наибольшей биологической активностью. Организм человека синтезировать такие кислоты не может и должен получать их готовыми с пищей. Поэтому полиненасыщенные жирные кислоты получили название "незаменимых".

VI. Химические свойства жиров

1. Гидролиз, или омыление

Происходит под действием воды, с участием ферментов или кислотных катализаторов (обратимо) , при этом образуются спирт - глицерин и смесь карбоновых кислот:

или щелочей (необратимо). При щелочном гидролизе образуются соли высших жирных кислот, называемые мылами. Мыла получаются при гидролизе жиров в присутствии щелочей:

Мыла — это калиевые и натриевые соли высших карбоновых кислот.

2. Гидрирование жиров

Это превращение жидких растительных масел в твердые жиры – имеет большое значение для пищевых целей. Продукт гидрогенизации масел – твердый жир (искусственное сало, саломас). Маргарин – пищевой жир, состоит из смеси гидрогенизированных масел (подсолнечного, кукурузного, хлопкого и др.), животных жиров, молока и вкусовых добавок (соли, сахара, витаминов и др.).

Так в промышленности получают маргарин:

В условиях процесса гидрогенизации масел (высокая температура, металлический катализатор) происходит изомеризация части кислотных остатков, содержащих цис-связи С=С, в более устойчивые транс-изомеры. Повышенное содержание в маргарине (особенно, в дешевых сортах) остатков транс-ненасыщенных кислот увеличивает опасность атеросклероза, сердечно-сосудистых и других заболеваний.

Пищевая промышленность
Фармацевтика
Производство мыла и косметических изделий
Производство смазочных материалов

По мнению диетологов, в сбалансированном рационе должно быть 10% полиненасыщенных кислот, 60% мононенасыщенных (в основном это олеиновая кислота) и 30% насыщенных. Именно такое соотношение обеспечивается, если треть жиров человек получает в виде жидких растительных масел – в количестве 30–35 г в сутки. Эти масла входят также в состав маргарина, который содержит от 15 до 22% насыщенных жирных кислот, от 27 до 49% ненасыщенных и от 30 до 54% полиненасыщенных. Для сравнения: в сливочном масле содержится 45–50% насыщенных жирных кислот, 22–27% ненасыщенных и менее 1% полиненасыщенных. В этом отношении высококачественный маргарин полезнее сливочного масла.

Необходимо помнить

Насыщенные жирные кислоты отрицательно влияют на жировой обмен, работу печени и способствуют развитию атеросклероза. Ненасыщенные (особенно линолевая и арахидоновая кислоты) регулируют жировой обмен и участвуют в выведении холестерина из организма. Чем выше содержание ненасыщенных жирных кислот, тем ниже температура плавления жира. Калорийность твердых животных и жидких растительных жиров примерно одинакова, однако физиологическая ценность растительных жиров намного выше. Более ценными качествами обладает жир молока. Он содержит одну треть ненасыщенных жирных кислот и, сохраняясь в виде эмульсии, легко усваивается организмом. Несмотря на эти положительные качества, нельзя употреблять только молочный жир, так как никакой жир не содержит идеального состава жирных кислот. Лучше всего употреблять жиры как животного, так и растительного происхождения. Соотношение их должно быть 1:2,3 (70% животного и 30% растительного) для молодых людей и лиц среднего возраста. В рационе питания пожилых людей должны преобладать растительные жиры.

Жиры не только участвуют в обменных процессах, но и откладываются про запас (преимущественно в брюшной стенке и вокруг почек). Запасы жира обеспечивают обменные процессы, сохраняя для жизни белки. Этот жир обеспечивает энергию при физической нагрузке, если с пищей жира поступило мало, а также при тяжелых заболеваниях, когда из-за пониженного аппетита его недостаточно поступает с пищей.

Обильное потребление с пищей жира вредно для здоровья: он в большом количестве откладывается про запас, что увеличивает массу тела, приводя порой к обезображиванию фигуры. Увеличивается его концентрация в крови, что, как фактор риска, способствует развитию атеросклероза, ишемической болезни сердца, гипертонической болезни и др.

Читайте также: