Какие клетки и ткани наиболее богаты липидами кратко

Обновлено: 02.07.2024

Липиды и их роль в организме. Жиры. Клеточные липиды. Фосфолипиды. Холестерин.

Липиды организма человека — это, главным образом, нейтральные сложные эфиры глицерина и высших жирных кислот — триглицериды, фосфолипиды и стерины. Высшие жирные кислоты, входящие в состав сложных липидных молекул в виде углеводородных радикалов, бывают насыщенными и ненасыщенными, содержащими одну и более двойных связей. Липиды играют в организме энергетическую и пластическую роль. По сравнению с молекулами углеводов и белков молекула липидов является более энергоемкой. Поэтому при окислении липидов в организме образуется больше молекул АТФ и тепла. За счет окисления жиров обеспечивается около 50 % потребности в энергии взрослого организма.

Запасы нейтральных жиров-триглицеридов в жировых депо человека в среднем составляют 10—20 % массы его тела. Из них около половины локализуется в подкожной жировой клетчатке. Кроме того, значительные запасы нейтрального жира откладываются в большом сальнике, околопочечной клетчатке, в области гениталий и между мышцами. Жиры, откладываясь в жировых депо, служат долгосрочным резервом питания организма.

Нарушения обмена липидов у детей приводит к различным расстройствам. Особенно актуально нарушение обмена жиров в жаркое время года, что грозит психическими расстройствами. Жиры являются источником образования эндогенной воды. При окислении 100 г нейтрального жира в организме образуется около 107 г воды. Если в удовлетворении энергетических потребностей организма основную роль играют нейтральные молекулы жира (триглицериды), то пластическая функция липидов в организме осуществляется, главным образом, за счет фосфолипидов, холестерина, жирных кислот. Эти липидные молекулы являются структурными компонентами клеточных мембран (липопротеинов) и предшественниками синтеза стероидных гормонов, желчных кислот и простагландинов.

Клеточные липиды

В состав клеточных липидов входят фосфолипиды и холестерин, являющиеся необходимыми структурными компонентами поверхностной и внутриклеточных мембран. Триглицериды откладываются в клетках в виде жировых капель, формируя жировые депо. Последние являются не инертной массой, а активной динамической тканью, в которой запасенные жиры подвергаются постоянному расщеплению и ресинтезу.

При действии на организм холода, в состоянии голода, при физической или психоэмоциональной нагрузке происходит интенсивное расщепление (липолиз) запасенных триглицеридов. Образующиеся при этом неэстерифицированные жирные кислоты используются в организме как энергодающие или как пластические вещества, необходимые для синтеза сложных липидных молекул. В условиях покоя после приема пищи происходят ресинтез и отложение нейтральных липидов в подкожной жировой клетчатке, брюшной полости, мышцах.

Информация на сайте подлежит консультации лечащим врачом и не заменяет очной консультации с ним.
См. подробнее в пользовательском соглашении.

Источником жира являются растительные масла, мясо, рыба, яйца, молоко и молочные продукты, шоколад, орехи.

3. Какова роль жиров в организме?

Жиры в живых организмах являются главным типом запасных веществ и основным источником энергии.

Вопросы

1. Какие вещества относятся к липидам?

Липиды - обширная группа жироподобных веществ, нерастворимых в воде.

2. Какое строение имеет большинство липидов?

Большинство липидов состоит из высокомолекулярных жирных кислот и трё-хатомного спирта глицерина.

3. Какие функции выполняют липиды?

Одна из функций липидов - энергетическая. У позвоночных животных примерно половина энергии, потребляемой клетками в состоянии покоя, образуется за счёт окисления жиров.

Жиры могут использоваться также в качестве источника воды (при окислении 1 г жира образуется более 1 г воды).

Благодаря низкой теплопроводности липиды выполняют защитные функции, т. е. служат для теплоизоляции организмов. Например, у многих позвоночных животных хорошо выражен подкожный жировой слой, что позволяет им жить в условиях холодного климата, а у китообразных он играет ещё и другую роль - способствует плавучести.

Липиды выполняют и строительную функцию, так как нерастворимость в воде делает их важнейшими компонентами клеточных мембран.

Липидам присуща регуляторная функция. Многие гормоны (например, коры надпочечников, половые) являются производными липидов.

4. Какие клетки и ткани наиболее богаты липидами?

Наиболее богаты липидами клетки семян некоторых растений и жировой ткани животных.

Задания

Проанализировав текст параграфа, объясните, почему многие животные перед зимой, а проходные рыбы перед нерестом стремятся накопить побольше жира. Приведите примеры животных и растений, у которых это явление наиболее ярко выражено. Всегда ли излишки жира полезны для организма? Обсудите эту проблему в классе.

Многие животные делают запасы питательных веществ в своем теле. Это хороший способ пережить трудные времена.

Млекопитающие, впадающие в зимнюю спячку такие как сурки, осенью съедают огромное количество орехов и другой богатой калориями пищи. Хотя зимой обмен веществ у них замедляется, им нужна энергия, чтобы поддерживать жизнь в своем организме.

Перед зимней спячкой значительно толстеют и ежи, и бурые медведи, а также и все летучие мыши.

Зимняя спячка бурых медведей является лёгким оцепенением. В природе летом медведь накапливает толстый слой подкожного жира и непосредственно перед наступлением зимы устраивается в своей берлоге для зимней спячки. Обычно берлога покрывается снегом, так что внутри значительно теплее, чем снаружи. Во время спячки, накопленные жировые запасы используются организмом медведя и как источник питательных веществ, а также предохраняют животное от замерзания.

Киты во время летней охоты в богатых пищей водах Арктики и Антарктики накапливают под кожей толстый слой жира. Этот жир, составляющий почти половину их веса, обеспечивает китов энергией на зиму, которую они проводят в бедных запасами пищи водах тропических регионов.

У рыб накопленный жир - источник энергии во время нереста.

Однако эти резервы не должны слишком влиять на подвижность животного, чтобы оно не стало жертвой врагов.

У человека излишки жиров образуют жировые депо и организм всегда может использовать их, как источник энергии при охлаждении, при голодании, при больших физических нагрузках. Важно помнить о том, что потребление чрезмерного количества жиров ведет к сердечно-сосудистым заболеваниям, а также к избыточному весу.

1. Что представляют собой липиды? К какой группе относится большинство липидов — к гидрофильным или к гидрофобным веществам?

Липиды — разнообразные по структуре органические вещества, которые хорошо растворяются в неполярных растворителях (бензине, хлороформе и др.), но нерастворимы или мало растворимы в воде.

Большинство липидов относится к гидрофобным веществам.

2. В каких тканях и органах растений и животных содержится больше всего липидов?

У животных высокое содержание жиров и жироподобных веществ наблюдается в подкожной клетчатке, желтом костном мозге, нервной ткани, молоке млекопитающих. Наиболее богаты липидами клетки жировой ткани. У растений липиды запасаются преимущественно в плодах и семенах.

3. Перечислите известные вам группы липидов. Какие основные биологические функции характерны для каждой группы?

1. Жиры (триглицериды).
Биологические функции: энергетическая, запасающая, защитная, источники метаболической воды.
2. Фосфолипиды.
Биологические функции: структурная.
3. Стероиды.
Биологические функции: структурная, регуляторная.

4. Почему при комнатной температуре одни жиры твердые, а другие имеют жидкую консистенцию? Приведите примеры твердых и жидких жиров.

Температура плавления жиров зависит от длины углеродных цепей и количества двойных связей в остатках карбоновых кислот. Жиры с короткими и (или) ненасыщенными цепями имеют сравнительно низкую температуру плавления и при комнатной температуре являются жидкими (подсолнечное и оливковое масло, рыбий жир). Для триглицеридов с длинными и насыщенными цепями характерна более высокая температура плавления. При комнатной температуре такие жиры имеют твердую консистенцию (свиной и бараний жир, кокосовое масло).

Обзор

картинка в мраморе: Singer & Nicholson, 1972 [3]

Авторы

Редакторы

Краткая история исследования липидов и биомембран

где M_r — масcа 1 моля триолеина, N_A — число Аводгадро, S_пятна — площадь пятна, V_ложки — объем ложки, ρ_масла — плотность масла. В результате мы получим значение площади S_мол ≈ 1 нм 2 (на молекулу). Несложно оценить и толщину мономолекулярного слоя, равную размеру одной молекулы триолеина, разделив V_ложки на S_пятна — 2,5 нм.

Более ста лет спустя, Чарльз Овертон заметил, что через биомембраны сравнительно легко проникают вещества, хорошо растворимые в липидах, из чего он сделал заключение, что мембрана должна быть образована тонким липидным слоем. Так эксперименты Франклина оказались впереди современных биофизических изысканий. 1925-м годом датируется идея бислойности мембраны: Гортер и Грендель обнаружили, что монослой липидов, выделенных из мембран эритроцитов, ровно вдвое превосходит площадь поверхности самих клеток.

Текучесть липидной фазы мембраны обусловлена присутствием в углеводородных цепях большинства структурных фосфолипидов минимум одной ненасыщенной связи, понижающей температуру плавления липида. Проследить такое фазовое поведение достаточно просто на примере растительного масла и маргарина: первое при комнатной температуре жидкое (содержит жиры, включающие ненасыщенные жирные кислоты, — например, триолеин [T_{плавления} = 5 °C]), второй же, получаемый из растительного масла гидрированием, твердый (двойные связи ацильных цепей насыщены; для соответствующего насыщенного жира — стеарина — T_{плавления} = 55 °C (!)).

В данной статье мы постарались осветить современные представления о биофизике липидных компонентов биологических мембран, и в первую очередь, подробнее остановиться на способности липидов к самоорганизации, которая широко используется клетками в своих нуждах.

Многообразие биомембран

Другая важная особенность эукариот — холестерол (известный также как холестерин), отсутствующий в прокариотических мембранах. Вопреки своей дурной славе у обывателей [12], холестерол играет важнейшую и еще, видимо, не до конца осознанную роль в работе мембран наших клеток (не говоря уже о том, что он является предшественником половых гормонов). Вместе со сфинголипидами (такими как сфингомиелин) холестерол образует рафтовые структуры, придающую эукариотическим мембранам прочность и особую функциональную гетерогенность, о чем подробнее будет сказано ниже.

Из всего сказанного следует, что липидный состав мембран отнюдь не является чем-то выбранным раз и навсегда [15]: он претерпел существенные изменения в процессе эволюции. Даже в разные периоды жизни одного и того же организма состав мембран может существенно варьировать. По всей видимости, липидную организацию мембран эукариот можно считать эволюционно наиболее прогрессивной, поскольку она обеспечивает максимально гибкую адаптацию микроскопического окружения под нужды белковых молекул, создавая частично изолированные области в пределах одной, казалось бы, жидкой фазы. Далее мы остановимся на этих аспектах функционирования гетерогенной эукариотической мембраны подробнее.

Латеральная гетерогенность эукариотических мембран

Основной фосфолипид плазматических мембран эукариот — пальмитоилолеилфосфатидилхолин (ПОФХ) — содержит двойную связь в остатке олеиновой кислоты, и этого уже оказывается достаточно, чтобы температура плавления этого липида снизилась до −3 °C (по сравнению с его полностью насыщенным аналогом — дипальмитоилфосфатидилхолином (ДПФХ), — температура фазового перехода которого составляет 41,5 °C).

Равновесие между L_o/L_d фазами было давно показано на искусственных мембраноподобных системах (например, гигантских везикулах, изготовленных из липидов легочного сурфактанта) (рис. 3б), однако непосредственно в биологической мембране такого разделения (а, значит, и рафтов) пронаблюдать долгое время не удавалось. В чем же дело, если липидный состав искусственных мембран был подобран максимально похожим на мембраны настоящие?

На маленьком липидном плоту

Модель рафтовой гетерогенности показана на рис. 4.

Однако, несмотря на то, что определение рафтам дано, само их существование представлялось до недавнего времени довольно-таки спорным, то есть — не подтвержденным в прямом эксперименте. Как же понимать этот парадокс?

Таблица. Некоторые методы, позволяющие наблюдать и характеризовать липидные домены в мембранах живых клеток

Метод	Что наблюдает	Пространственное / временное разрешение	Пояснение
Спектроскопия скоррелированной флуоресценции (FCS)	Подвижность флуорофора и латеральная гетерогенность	~250 нм / ~1 мкс	Чувствителен к кластеризации; использование нескольких цветов
Флуоресцентно-резонансный перенос энергии (FRET)	Сближенность донора и акцептора	~5–10 нм (расстояние между флуорофорами) / а ) нм / а ) нм /
a — Точность в определении центра изображения

Кластеризация липидов in silico

Рисунок 6. Мозаичная организация поверхности простейшей однокомпонентной мембраны. Слева представлена идеальная модель мембраны, справа — поверхность полноатомной мембраны (ДОФС), раскрашенной по гидрофобности.

Рисунок 7. Предпочтительная локализация трансмембранных пептидов WALP23 в L_d-фазе . Модельная мембрана состоит из липидов ДЛФХ , ДПФХ и холестерола .

Что ограничивает размер рафтов в биомембранах

В реальных экспериментальных системах наблюдается достаточно парадоксальный контраст с искусственными мембранами, разделение фаз L_o/L_d в которых наблюдали неоднократно и при разных условиях. В живой клетке это удалось сделать непосредственно лишь недавно, да и то — используя самые современные технологии субдифракционного наблюдения [21]. В чем же причина такого разительного отличия?

Анализ огромного массива биохимических и биофизических данных относительно липидных доменов в биомембранах, накопившихся за последние 15 лет, привел ученых к выводу, что состав липидного матрикса мембран эволюционно подобран, чтобы при физиологических условиях всегда находиться вблизи фазового перехода (рис. 8). Это способствует образованию в мембранах мезофазы (рафтов), которые, несмотря на свой малый размер и динамическую природу, играют важную (хотя не до конца еще изученную) роль. Какую? Читайте в заключительной части статьи.

Биологическая роль наноразмерных неоднородностей в мембране

Роль такого сложного фазового поведения липидного матрикса мембран еще только предстоит понять в полной мере. Впрочем, сегодня ясно главное — такие свойства позволяют группировать (сортировать) разные белки в частично изолированные области, что позволяет им выполнять предназначенные функции. Также эти свойства определяют то, каким образом мембраны делятся и сливаются, — а это и деление самих клеток, и везикулярный транспорт, и жизненный цикл вирусов, и способность многих токсинов проникать внутрь клеток. Рассмотрим несколько примеров биологической роли рафтов немного более подробно [20]:

Перспективы биофизического изучения мембран

История с изучением липидного матрикса мембран в очередной раз показывает, что живая материя устроена значительно сложнее, чем представлялось ранее, и изобретение новых высокоточных методик наблюдения лишь усугубляет эту сложность.

Словарик

Читайте также: