Жиры и липиды. Липиды.

ЛИПИДЫ - это разнородная группа природных соединений, полностью или почти полностью нерастворимых в воде, но растворимых в органических растворителях и друг в друге, дающих при гидролизе высокомолекулярные жирные кислоты.

В живом организме липиды выполняют разнообразные функции.

Биологические функции липидов:

1) Структурная

Структурные липиды образуют сложные комплексы с белками и углеводами, из которых построены мембраны клетки и кле­точных структур, участвуют в разнообразных процессах, протекаю­щих в клетке.

2) Запасная (энергетическая)

Запасные липиды (в основном жиры) являются энергетическим резервом организма и участвуют в обменных процессах. В растениях они накапливаются главным образом в плодах и семенах, у животных и рыб - в подкожных жировых тканях и тканях, окру­жающих внутренние органы, а также печени, мозговой и нервной тка­нях. Содержание их зависит от многих факторов (вида, возраста, питания и т. д.) и в отдельных случаях составляет 95-97% всех вы­деляемых липидов.

Калорийность углеводов и белков: ~ 4 ккал/грамм.

Калорийность жира: ~ 9 ккал/грамм.

Преимуществом жира как энергетического резерва, в отличие от углеводов, является гидрофобность – он не связан с водой. Это обеспечивает компактность жировых запасов - они хранятся в безводной форме, занимая малый объем. В среднем, у человека запас чистых триацилглицеринов составляет примерно 13 кг. Этих запасов могло бы хватить на 40 дней голодания в условиях умеренной физической нагрузки. Для сравнения: общие запасы гликогена в организме – примерно 400 гр.; при голодании этого количества не хватает даже на одни сутки.

3) Защитная

Подкожные жировые ткани предо­храняют животных от охлаждения, а внутренние органы - от меха­нических повреждений.

Образование запасов жира в организме человека и некоторых животных рассматривается как приспособление к нерегулярному питанию и к обитанию в холодной среде. Особенно большой запас жира у животных, впадающих в длительную спячку (медведи, сурки) и приспособленных к обитанию в условиях холода (моржи, тюлени). У плода жир практически отсутствует, и появляется только перед рождением.

Особую группу по своим функциям в живом организме составляют защитные липиды растений - воски и их производные, покрывающие поверхность листьев, семян и плодов.

4) Важный компонент пищевого сырья

Липиды являются важным компонентом пищи, во многом опреде­ляя ее пищевую ценность и вкусовое достоинство. Исключительно велика роль липидов в разнообразных процессах пищевой техноло­гии. Порча зерна и продуктов его переработки при хранении (прогоркание) в первую очередь связана с изменением его липидного комп­лекса. Липиды, выделенные из ряда растений и животных, - основное сырье для получения важнейших пищевых и технических про­дуктов (растительного масла, животных жиров, в том числе сливоч­ного масла, маргарина, глицерина, жирных кислот и др.).

2 Классификация липидов

Общепринятой классификации липидов не существует.

Наибо­лее целесообразно классифицировать липиды в зависимости от их хи­мической природы, биологических функций, а также по отношению к некоторым реагентам, например, к щелочам.

По химическому составу липиды обычно делят на две группы: простые и сложные.

Простые липиды – сложные эфиры жирных кислот и спиртов. К ним относятся жиры , воски и стероиды .

Жиры – эфиры глицерина и высших жирных кислот.

Воски – эфиры высших спиртов алифатического ряда (с длинной углеводной цепью 16-30 атомов С) и высших жирных кислот.

Стероиды – эфиры полициклических спиртов и высших жирных кислот.

Сложные липиды – помимо жирных кислот и спиртов содержат другие компоненты различной химической природы. К ним относятся фосфолипиды и гликолипиды .

Фосфолипиды – это сложные липиды, в которых одна из спиртовых групп связана не с ЖК, а с фосфорной кислотой (фосфорная кислота может быть соединена с дополнительным соединением). В зависимости от того, какой спирт входит в состав фосфолипидов, они подразделяются на глицерофосфолипиды (содержат спирт глицерин) и сфингофосфолипиды (содержат спирт сфингозин).

Гликолипиды – это сложные липиды, в которых одна из спиртовых групп связана не с ЖК, а с углеводным компонентом. В зависимости от того, какой углеводный компонент входит в состав гликолипидов, они подразделяются на цереброзиды (в качестве углеводного компонента содержат какой-либо моносахарид, дисахарид или небольшой нейтральный гомоолигосахарид) и ганглиозиды (в качестве углеводного компонента содержат кислый гетероолигосахарид).

Иногда в самостоятельную группу липидов (минорные липиды ) выделяют жирораство­римые пигменты, стерины, жирорастворимые витамины. Некоторые из этих соединений могут быть отнесены к группе простых (нейтраль­ных) липидов, другие - сложных.

По другой классификации липиды в зависимости от их отношения к щелочам делят на две большие группы: омыляемые и неомыляемые . К группе омыляемых липидов относятся простые и сложные липиды, которые при взаимодействии со щелочами гидролизуются с образова­нием солей высокомолекулярных кислот, получивших название «мы­ла». К группе неомыляемых липидов относятся соединения, не подвергающиеся щелочному гидролизу (стерины, жирорастворимые витамины, простые эфиры и т. д.).

По своим функциям в живом организме липиды делятся на струк­турные, запасные и защитные.

Структурные липиды - главным образом фосфоли­пиды.

Запасные липиды - в основном жиры.

Защитные липиды растений - воски и их производные, покрывающие поверхность листьев, семян и плодов, животных – жиры.

ЖИРЫ

Химическое название жиров - ацилглицерины. Это сложные эфиры глицерина и высших жирных кислот. "Ацил-" - это означает "остаток жирных кислот".

В зависимости от количества ацильных радикалов жиры разделяются на моно-, ди- и триглицериды. Если в составе молекулы 1 радикал жирных кислот, то жир называется МОНОАЦИЛГЛИЦЕРИНОМ. Если в составе молекулы 2 радикала жирных кислот, то жир называется ДИАЦИЛГЛИЦЕРИНОМ. В организме человека и животных преобладают ТРИАЦИЛГЛИЦЕРИНЫ (содержат три радикала жирных кислот).

Три гидроксила глицерина могут быть этерифицированы либо только одной кислотой, например пальмитиновой или олеиновой, либо двумя или тремя различными кислотами:

Природные жиры содержат главным образом смешанные триглице-риды, включающие остатки различных кислот.

Так как спирт во всех природных жирах один и тот же - глицерин, наблюдаемые между жирами раз­личия обусловлены исключительно составом жирных кислот.

В жирах обнаружено свыше четырехсот карбоновых кислот раз­личного строения. Однако большинство из них присутствует лишь в незначительном количестве.

Кислоты, содержащиеся в природных жирах, являются монокарбоновыми, постро­ены из неразветвленных углеродных цепей, содержащих чет­ное число углеродных атомов. Кислоты, содержащие нечетное число атомов углерода, имеющие разветвленную углеродную цепочку или содержащие циклические фрагменты, присутствуют в незначительных количествах. Исключение составляют изовалериановая кислота и ряд циклических кислот, содержащихся в не­которых весьма редко встречающихся жирах.

Наиболее распространенные в жирах кислоты содержат от 12 до 18 атомов угле­рода, они часто называются жирными кислотами. В состав многих жиров входят в небольшом количестве низкомолекулярные кислоты (С 2 -С 10). Кислоты с числом атомов углерода выше 24 присут­ствуют в восках.

В состав глицеридов наиболее распространенных жиров в значительном количестве входят ненасыщенные кислоты, содержащие 1-3 двойные связи: олеиновая, линолевая и линоленовая. В жирах животных присутствует арахидоновая кислота, содержащая четыре двойные связи, в жирах рыб и морских животных обнаружены кислоты с пятью, шестью и более двойными связями. Большинство ненасыщенных кислот липидов имеет цис-конфигурацию, двойные связи у них изолированы или разделены метиленовой (-СН 2 -) груп­пой.

Из всех непредельных кислот, содержащихся в природных жирах, наиболее распространена олеиновая кислота. В очень многих жирах олеиновая кислота составляет больше полови­ны от общей массы кислот, и лишь в немногих жирах ее содер­жится меньше 10%. Две другие непредельные кислоты - линолевая и линоленовая - также очень широко распростра­нены, хотя они присутствуют в значительно меньшем количестве, чем олеиновая кислота. В заметных количествах линолевая и линоленовая кислоты содержатся в растительных мас­лах; для животных организмов они являются незаменимыми кислотами.

Из предельных кислот пальмитиновая кислота почти так же широко распространена, как и олеиновая. Она присутству­ет во всех жирах, причем некоторые содержат ее 15-50% от общего содержания кислот. Широко распространены стеари­новая и миристиновая кислоты. Стеариновая кислота содер­жится в большом количестве (25% и более) только в запасных жирах некоторых млекопитающих (например, в овечьем жи­ре) и в жирах некоторых тропических растений, например в масле какао.

Целесообразно разделять кислоты, содержащиеся в жи­рах, на две категории: главные и второстепенные кислоты. Главными кислотами жира считаются кислоты, содержание которых в жире превышает 10%.

Физические свойства жиров

Как правило, жиры не выдерживают перегонки и разлага­ются, даже если их перегоняют при пониженном давлении.

Температура плавления, а соответственно и консистенция жиров зависят от строения кислот, входящих в их состав. Твердые жиры, т. е. жиры, плавящиеся при сравнительно вы­сокой температуре, состоят преимущественно из глицеридов предельных кислот (стеариновая, пальмитиновая), а в маслах, плавящихся при более низкой температуре и представляющих собой густые жидкости, содержатся значительные количества глицеридов непредельных кислот (олеиновая, линолевая, ли-ноленовая).

Так как природные жиры представляют собой сложные смеси смешанных глицеридов, они плавятся не при определен­ной температуре, а в определенном температурном интервале, причем предварительно они размягчаются. Для характеристи­ки жиров применяется, как правило, температура затверде­вания, которая не совпадает с температурой плавления - она несколько ниже. Некоторые природные жиры - твердые ве­щества; другие же - жидкости (масла). Температура затверде­вания изменяется в широких пределах: -27 °С у льняного мас­ла, -18 °С у подсолнечного, 19-24 °С у коровьего и 30-38 °С у говяжьего сала.

Температура затвердевания жира обусловлена характером составляющих его кислот: она тем выше, чем больше содержа­ние предельных кислот.

Жиры растворяются в эфире, полигалогенопроизводных, в сероуглероде, в ароматических углеводородах (бензоле, толу­оле) и в бензине. Твердые жиры трудно растворимы в петролейном эфире; нерастворимы в холодном спирте. Жиры нера­створимы в воде, однако они могут образовывать эмульсии, ко­торые стабилизируются в присутствии таких поверхностно-ак­тивных веществ (эмульгаторов), как белки, мыла и некоторые сульфокислоты, главным образом в слабощелочной среде. При­родной эмульсией жира, стабилизированной белками, являет­ся молоко.

Химические свойства жиров

Жиры вступают во все химические реакции, характерные для сложных эфиров, однако в их химиче­ском поведении имеется ряд особенностей, связанных со строением жирных кислот и глицерина.

Среди химических реакций с участием жиров выделяют несколько типов превращений.

Жироподобные вещества липиды это составляющие, принимающие участие в жизненно важных процессах в организме человека. Есть несколько групп, которые выполняют ведущие функции организма, такие как формирование гормонального фона или обмен веществ. В этой статье подробно расскажем, что это такое и какова роль в процессах жизнедеятельности.

Липиды это органические соединение, куда входят жиры и другие жироподобные вещества. Они активно участвуют в процессе строения клеток и являются частью мембран. Влияют на пропускную способность клеточных мембран, а также на ферментную активность. Влияют на создание межклеточных связей и на разнообразные химические процессы в организме. Нерастворимы в воде, но они растворяются в растворителях органического происхождения (например, бензин или хлороформ). Кроме того, есть виды, которые растворяются в жирах.

Это вещество может быть растительного либо животного происхождения. Если речь о растениях, то больше всего их в орехах и семечках. Животного происхождения в основном расположены в подкожной ткани, нервной и мозговой.

Классификация липидов

Липиды присутствуют практически во всех тканях организма и в крови. Существует несколько классификаций ниже приводим наиболее распространённую, основанную на особенностях структуры и состава. По строению они подразделяются на 3 большие группы, которые подразделяются на меньшие.

Первая группа - простые. Они включают в состав кислород, водород и углерод. Делятся на такие виды:

1. Жирные спирты. Вещества, включающие от 1 до 3 гидроксильных групп.
2. Жирные кислоты. Находятся в разных маслах и жирах.
3. Жирные альдегиды. В составе молекулы содержится 12 атомов углерода.
4. Триглицериды. Это именно те жиры, которые находятся откладываются в подкожных тканях.
5. Основания сфингозиновые. Располагаются в плазме, лёгких, печени и почках, встречаются в тканях нервных.
6. Воски. Это эфиры жирных кислот и спиртов высокомолекулярных.
7. Предельные углеводороды. Имеют исключительно одинарные связи, при этом атомы углерода в состоянии гибридизации.

Вторая группа - сложные. Они, как и простые, включают в состав кислород, водород и углерод. Но, кроме них также содержат разные дополнительные компоненты. В свою очередь, они подразделяются на 2 подгруппы: полярные и нейтральные.

К полярным относятся:

1. Гликолипиды. Они появляются после соединения углеводов с липидами.
2. Фосфолипиды. Это сложные эфиры жирных кислот, а также многоатомных спиртов.
3. Сфинголипиды. Являются производными аминоспиртов алифатических.

К нейтральным относятся:

1. Ацилглицериды. Включают в себя моноглицериды и диглицериды.
2. N-ацетилэтаноламиды. Являют собой этаноламиды жирных кислот.
3. Церамиды. В них входят жирные кислоты в сочетании с сфингозином.
4. Эфиры стеринов. Представляют сложные циклические спирты высокомолекулярные. Они содержат жирные кислоты.

Третья группа - оксилипиды. Вещества появляются в результате оксегенирования полиненасыщенных жирных кислот. В свою очередь, подразделяются на 2 типа:

1. Циклооксигеназного пути.
2. Липоксигеназного пути.

Значение для мембранных клеток

увеличить

Клеточная мембрана - то, что отделяет клетку от среды вокруг. Кроме защиты, она выполняет довольно большое количество необходимых для нормальной жизнедеятельности функций. Значение липидов в мембране невозможно переоценить.

В клеточной стенке вещество формирует двойной слой. Это помогает клеткам нормально взаимодействовать с окружающей средой. Поэтому не возникает проблем с контролем и регулированием метаболизма. Липиды мембран поддерживают форму клетки.

Часть бактериальной клетки

Неотъемлемая часть строения клетки - липиды бактерий. Как правило, в составе воски либо фосфолипиды. А вот количество вещества непосредственно варьируется в пределах 5-40%. Зависит содержание от типа бактерии, например, в дифтерийной палочке содержится около 5%, а вот в туберкулёзном возбудителе уже более 30%.

Бактериальная клетка отличается тем, что вещества в ней связаны с другими составляющими, например, белками или полисахаридами. В бактериях они имеют гораздо больше разновидностей и выполняют много задач:

• аккумуляция энергии;
• участвуют в метаболических процессах;
• являются составляющей мембран;
• от них зависит устойчивость клетки к кислотам;
• компоненты антигенов.

Какие функции выполняют в организме

Липиды составная часть почти всех тканей человеческого организма. Встречаются разные подвиды, каждый из которых отвечает за какую-то определённую функцию. Далее подробнее остановимся на том, какое значение вещества для жизнедеятельности:

1. Энергетическая функция. Имеют свойство распадаться и в процессе появляется много энергии. Она нужна клеткам организма, чтобы поддерживать такие процессы, как поступление воздуха, формирование веществ, рост и дыхание.
2. Резервная функция. В организме жиры откладываются про запас, именно из них состоит жировая прослойка кожи. Если наступает голод, то организм задействует эти резервы.
3. Функция теплоизоляции. Жировая прослойка плохо проводит тепло, а потому организм гораздо легче поддерживать температуру.
4. Структурная функция. Это относится к клеточным мембранам, потому что вещество является их постоянным компонентом.
5. Ферментативная функция. Одна из второстепенных функций. Они помогают клетками формировать ферменты и помогают с усвоением некоторых микроэлементов, поступающих извне.
6. Транспортная функция. Побочная и заключается в способности некоторых видов липидов переносить вещества.
7. Сигнальная функция. Тоже является второстепенной и просто поддерживает некоторые процессы организма.
8. Регуляторная функция. Это ещё один механизм, который имеет побочное значение. Сами по себе они почти не участвуют в регулировании разных процессов, но являются компонентом веществ, прямо влияющих на них.

Таким образом, можно с уверенностью утверждать, что функциональное значение липидов для организма переоценить сложно. Поэтому важно, чтобы их уровень всегда был в норме. Многие биологические и биохимические процессы в организме на них завязаны.

Что такое липидный обмен

Обмен липидов - это процессы физиологической или биохимической природы, которые происходят в клетках. Давайте остановимся на них подробнее:

1. Обмен триациглицерола.
2. Обмен фосфолипидов. Они распределяются неравномерно. Их много в печени и плазме (до 50%). Срок полупревращения 1-200 суток смотря какой вид.
3. Обмен холестерола. Он образуется в печени и поступает с едой. Излишки выводятся естественным путём.
4. Катаболизм жирных кислот. Происходит в ходе β-окисления, реже задействуются α-или ω-окисления.
5. Входят в обменные процессы ЖКТ. А именно расщепление, переваривание и всасывание этих веществ, поступающих с едой. Переваривание начинается в желудке при помощи такого фермента, как липаза. Далее в кишечнике в действие вступает сок поджелудочной и жёлчь. Причиной появления сбоев может послужить нарушение секреции жёлчного пузыря или поджелудочной.
6. Липогенез. Проще говоря - синтез жирных кислот. Происходит в печени или жировой ткани.
7. Сюда входит транспортировка из кишечника разных жиров.
8. Липолиз. Катаболизм, который происходит с участием липазы и провоцирует расщепление жиров.
9. Синтез кетоновых тел. Ацетоацетил-КоА даёт начало их формированию.
10. Взаимопревращение жирных кислот. Из жирных кислот, находящихся в печени, формируются кислоты, свойственные организму.

Липиды это важное вещество, влияющие почти на все сферы жизнедеятельности. Наиболее распространены в рационе человека триглицериды и холестерин. Триглицериды - отличный источник энергии, именно этот тип формирует жировую прослойку тела. Холестерин же влияет на обменные процессы организма, а также формирование гормонального фона. Важно чтобы содержание всегда находилось в пределах нормы, не превышая и не занижая её. Взрослому человеку необходимо употреблять 70-140 г липидов.

Липиды (от греч. lipos – жир) – это гетерогенная группа органических веществ, нерастворимых в воде, но растворимых в аполярных органических растворителях (хлороформ, бензол, эфир, ацетон, этанол и др.).

1. Биологические функции липидов

1.Структурная . Участвуют в структурно-функциональной организации мембраннных систем клетки.

2.В качестве структурных компонентов клетки участвуют в передаче нервного импульса (в нервной ткани содержится 20–25 % фосфолипидов).

3.Энергетическая . Липиды являются резервом энергетического топлива. Так, например, триацилглицериды (ТАГ) при расщеплении 1 г дают 38,9 кДж энергии (это в 2,5 раза больше, чем при сгорании такого же количества углеводов или белков).

4.Липиды так же, как белки и углеводы, являются источником эндогенной воды. При окислении 100 г жира образуется 107,1 г воды, углеводов – 55,5 г, белков – 41,3 г.

5.Защитная . Жировая ткань защищает внутренние органы от травм. Кожный жир смазывает покровы, предохраняет их от высыхания и растрескивания. Жиры участвуют в образовании липидных компонентов кожи позвоночных, восковой пленки на поверхности листьев и плодов, предохраняющей их от потери воды, в образовании клеточных стенок бактерий и кутикулы насекомых.

6.Терморегуляторная . Жиры участвуют в процессах терморегуляции, защищая внутренние органы от охлаждения.

7.Транспортная . Транспортируют жирорастворимые компоненты в процессе всасывания.

2. Классификация липидов

До настоящего времени единой строго научной классификации нет, что объясняется многообразием структурных компонентов, входящих в их состав. Существует несколько классификаций.

В соответствии со структурной классификацией липиды подразделяют на однокомпонентные (липидные мономеры) и многокомпонентные. В свою очередь многокомпонентные липиды подразделяются на простые и сложные (липоиды).

К липидным мономерам относятся высшие углеводороды, высшие алифатические спирты, альдегиды, кетоны, изопреноиды и их производные, высшие аминоспирты (сфингозины), жирные кислоты, высшие полиолы.

Простые многокомпонентные липиды – это эфиры высокомолекулярных алкоголей и жирных кислот. К ним относятся ацилглицериды (жиры), воски, стериды.

Сложные липиды (липоиды) являются сложными эфирами, содержащими также азотистые основания и радикалы фосфорной кислоты. К ним относятся фосфолипиды, гликолипиды, липопротеиды.

По степени полярности липиды подразделяются на нейтральные (неполярные) и полярные. Нейтральные липиды – это нейтральные жиры.

По отношению к щелочам выделяют омыляемые и неомыляемые липиды. Омыляемая фракция липидов подвергается щелочному гидролизу. Неомыляемые липиды – соединения, не подвергающиеся щелочному гидролизу (липидные мономеры, стерины, простые эфиры, жирорастворимые витамины).

По расположению в тканях и функциям липиды подразделяются на структурные (плазматические) и запасные (депозитные). Структурные липиды входят в состав клеточных мембран и протоплазмы. К ним относятся фосфо-, глико- и сульфолипиды. Депозитные липиды являются лабильной составной частью тканей, их содержание находится в прямой зависимости от упитанности организма (жиры).

Ряд авторов подразделяет липиды на три основные группы: нейтральные липиды, фосфолипиды и сфинголипиды.

Незаменимые (эссенциальные ) жирные кислоты

Линолевая и линоленовая кислоты не синтезируются в организме человека, арахидоновая – синтезируется из линолевой с помощью витамина В6.

Воски

Воски – это сложные эфиры высших одноосновных жирных кислот () и первичных одноатомных высокомолекулярных спиртов (). Химически малоактивны, устойчивы к действию бактерий. Ферменты их не расщепляют.

Общая формула воска:

R1–O–CO–R2,

где R1O- – остаток высокомолекулярного одноатомного первичного спирта; R2CO – остаток жирной кислоты, преимущественно с четным числом атомов С.

Воски широко распространены в природе. Воски образуют защитное покрытие на листьях, стеблях, плодах, предохраняя их от смачивания водой, высыхания, действия микроорганизмов. Воски образуют защитную смазку на коже, шерсти, перьях, содержатся в наружном скелете насекомых. Они являются важным компонентом воскового налета виноградной ягоды – прюина. В оболочках семян сои содержание воска 0,01 % от массы оболочки, в оболочках семян подсолнечника – 0,2 %, в оболочке риса – 0,05 %.

Характерным примером воска является пчелиный воск, содержащий спирты с 24–30 атомами С (мирициловый спирт C30H61OH), кислоты CH3(CH2)n COOH, где n = 22–32, и пальмитиновую кислоту (C30H61 – O–СO–C15H31).

Спермацет

Примером животного воска является воск спермацет. Сырой (технический) спермацет получают из головной спермацетовой подушки кашалотов (или других зубатых китов). Сырой спермацет состоит из белых чешуйчатых кристаллов спермацета и спермацетового масла (спермоля).

Чистый спермацет представляет собой эфир цетилового спирта (C16H33OH) и пальмитиновой кислоты (С15Н31СО2Н). Формула чистого спермацета С15Н31СО2C16H33.

Спермацет применяется в медицине как компонент мазей, обладающих заживляющим действием.

Спермоль – жидкий воск, светло-желтая маслянистая жидкость, смесь жидких эфиров, содержащих олеиновую кислоту C17H33СООН и олеиновый спирт C18H35. Формула спермоля C17H33СО–О–C18H35. Температура плавления жидкого спермацета 42…47 0С, спермацетового масла – 5…6 0С. Спермацетовое масло содержит больше ненасыщенных жирных кислот (иодное число 50–92), чем спермацет (иодное число 3–10).

Стерины и стериды

Стерины (стеролы ) – это высокомолекулярные полициклические спирты, неомыляемая фракция липидов. Представителями являются: холестерин или холестерол, оксихолестерин или оксихолестерол, дегидрохолестерин или дегидрохолестерол, 7-дегидрохолестерин или 7-дегидрохолестерол, эргостерин или эргостерол.

В основе строения стеринов лежит кольцо циклопентанпергидрофенантрена, содержащее полностью гидрированный фенантрен (три циклогексановых кольца) и циклопентан.

Стериды – сложные эфиры стеринов – являются омыляемой фракцией.

Стероиды – это биологически активные вещества, основой строения которых являются стерины.

В ХУП веке из желчных камней был впервые выделен холестерин (от греч. сhole – желчь).

Он содержится в нервной ткани, мозге, печени, является предшественником биологически активных соединений стероидов (например: желчных кислот, стероидных гормонов, витаминов группы D) и биоизолятором, защищающим структуры нервных клеток от электрического заряда нервных импульсов. Холестерин в организме находится в свободной (90 %) форме и в виде эфиров. Имеет эндо- и экзогенную природу. Эндогенный холестерин синтезируется в организме человека (70–80 % холестерина синтезируется в печени и других тканях). Экзогенный холестерин – это холестерин, поступающий с пищей.

Избыток холестерина вызывает появление атеросклеротических бляшек на стенках артерий (атеросклероз). Нормальный уровень
200 мг холестерина на 100 мл крови. При повышении уровня холестерина в крови возникает опасность заболевания атеросклерозом.

Суточное потребление холестерина с пищей не должно превышать 0,5 г.

Большее количество холестерина содержится в яйцах, сливочном масле, субпродуктах. У рыб высокое содержание холестерина обнаружено в икре (290–2200 мг/100 г) и молоках (250–320 мг/100 г).

Жиры (ТАГ, триацилглицериды )

Жиры представляют собой сложные эфиры глицерина и высших жирных кислот, являются омыляемой фракцией.

В зависимости от состава жирных кислот ТАГ бывают простыми (имеют одинаковые остатки жирных кислот) и смешанными (имеют разные остатки жирных кислот). Природные жиры и масла содержат в основном смешанные ТАГ.

Жиры подразделяются на твердые и жидкие. Твердые жиры содержат насыщенные карбоновые кислоты, к ним относятся животные жиры. Жидкие жиры содержат ненасыщенные кислоты, к ним относятся растительные масла, рыбий жир.

Для жиров рыб характерны полиеновые жирные кислоты, имеющие линейную цепь и содержащие 4–6 двойных связей.

Высокая биологическая ценность рыбьего жира определяется тем, что рыбий жир содержит:

• биологически активные полиеновые жирные кислоты (докозагексаеновая, эйкозапентаеновая). Полиеновые кислоты уменьшают риск возникновения тромбоза, атеросклероза;
• витамин А;
• витамин Д;
• витамин Е;
• микроэлемент селен.

Жиры рыб подразделяются на низковитаминные и высоковитаминные. В низковитаминных рыбьих жирах содержание витамина А меньше 2000 МЕ в 1 г., в высоковитаминных – превышает 2000 МЕ в 1 г. Кроме того, промышленным способом вырабатывают концентраты витамина А – жиры, в которых содержание витамина А > 104 МЕ
в 1 г.

Показатели качества жиров

Для оценки качества жиров используются следующие физико-химические константы.

1. Кислотное число.

Характерным свойством жиров является их способность к гидролизу. Продуктами гидролиза являются свободные жирные кислоты, глицерин, моноацилглицериды и диацилглицериды.

Ферментативный гидролиз жиров протекает с участием липазы. Это обратимый процесс. Для оценки степени гидролиза и количества свободных жирных кислот определяют кислотное число.

Кислотное число – это количество миллиграммов КОН, идущее на нейтрализацию всех свободных жирных кислот, которые содержатся в 1 г жира. Чем больше кислотное число, тем выше содержание свободных жирных кислот, тем интенсивнее идет процесс гидролиза. Кислотное число возрастает при хранении жира, т. е. является показателем гидролитической порчи.

Кислотное число медицинского жира должно быть не более 2,2, витаминизированного жира, предназначенного для ветеринарных целей, – не более 3, пищевого жира – 2,5.

1. Пероксидное число

Пероксидное число характеризует процесс окислительной порчи жиров, в результате которой образуются пероксиды.

Пероксидное число определяется количеством граммов иода, выделенным из иодида калия в присутствии ледяной уксусной кислоты, выделяя из него I2; образование свободного йода фиксируется с помощью крахмального клейстера:

ROOH + 2KI + H2O = 2KOH + I2 + ROH.

Для повышения чувствительности исследования определение пероксидного числа проводят в кислой среде, действуя на пероксиды не иодистым калием, а иодистоводородной кислотой, образующейся из иодида калия при воздействии кислоты:

KI + CH3COOH = HI + CH3COOK

ROOH + 2HI = I2 + H2O + ROH

Выделившийся иод немедленно оттитровывают раствором тиосульфата натрия.

3. Водородное число

Водородное число, так же, как и иодное, является показателем степени ненасыщенности жирных кислот.

Водородное число – количество миллиграммов водорода, необходимое для насыщения 100 г исследуемого жира.

1. Число омыления

Число омыления – это количество миллиграммов КОН, необходимое для нейтрализации всех свободных и связанных кислот, содержащихся в 1 г жира

Число омыления характеризует природу жира: чем меньше молярная масса ТАГ, тем больше число омыления. Число омыления характеризует среднюю молекулярную массу глицеридов и зависит от молекулярной массы жирных кислот.

Число омыления и кислотное число характеризуют степень гидролитической порчи жира. На величину числа омыления влияет содержание неомыляемых липидов.

1. Альдегидное число

Альдегидное число характеризует окислительную порчу жиров, содержание альдегидов в жире. Альдегидное число определяется фотоколориметрическим методом, основанном на взаимодействии карбонильных соединений с бензидином; определение оптической плотности проводится при длине волны 360 нм. Для построения калибровочной кривой используется коричный альдегид (b-фенилакролеин C6H5CH=CHCHO). Альдегидное число выражается в миллиграммах коричного альдегида на 100 г жира. Альдегидное число – показатель качества вяленой рыбы, а также второго этапа окислительной порчи жиров.

2. Эфирное число

Эфирное число – это количество милиграммов КОН, необходимое для нейтрализации освобождающихся при омылении эфирных связей жирных кислот (связанных жирных кислот) в 1 г жира. Эфирное число определяют по разности числа омыления и кислотного числа. Эфирное число характеризует природу жира.

Сложные липиды (липоиды)

К сложным липидам относятся фосфолипиды, гликолипиды и липопротеиды.

Фосфолипиды – это липиды, молекулы которых состоят из остатков спиртов (глицерина, сфингозина), карбоновых кислот, фосфорной кислоты, азотистых оснований и остатков аминокислот. В молекуле фосфолипидов имеются заместители двух типов: гидрофильные и гидрофобные. Гидрофильными (полярными) группировками являются остатки фосфорной кислоты и азотистого основания, гидрофобными (неполярными) – углеводородные радикалы. Фосфолипиды – это основной компонент клеточных мембран. Содержатся в нервной ткани, мозге, необходимы для нормального функционирования центральной нервной системы. Фосфолипиды являются обязательной составной частью растений.

Фосфатидные кислоты – ключевые промежуточные соединения при биосинтезе всех классов фосфолипидов в организме.

Фосфолипиды подразделяются на глицерофосфатиды (фосфоглицериды) и сфингофосфатиды.

Фосфоглицериды – это фосфолипиды, молекулы которых включают спирт глицерин.

Представителями глицерофосфатидов являются кефалин и лецитин.

Самый распространенный компонент большинства мембран животных клеток (мозг, надпочечники, эритроциты).

Сфинголипиды – сложные эфиры алифатического аминоспирта сфигозина.

Сфингомиелины – фосфорсодержащие сфинголипиды – содержатся в мозге, нервной ткани.

Фосфоплазмалогены – фосфорсодержащие плазмалогены, которые входят в состав мембран клеток головного и спинного мозга, сердечной мышцы. Так, фосфолипиды составляют 25–30 % сухой массы мозга, из которых на долю плазмалогенов приходится 50–90 %. Плазмалогены присутствуют в различных видах простейших, морских и сухопутных беспозвоночных, рыбах, микроорганизмах, растениях.

Гликолипиды – это комплексы липидов с углеводами (углеводы – гексозамины и сиаловые кислоты). Гликолипиды подразделяются на цереброзиды и ганглиозиды. Они широко представлены в тканях, особенно в нервной ткани, в частности в ткани мозга, они локализованы на наружной поверхности плазматической мембраны, где их углеводные компоненты входят в число других углеводов клеточной поверхности. Главной формой гликолипидов в животных тканях являются гликосфинголипиды, которые содержат церамид. Простейшими соединениями этой группы является галактозилцерамид и глюкозилцерамид. Галактозилцерамид – это главный гликосфинголипид мозга и других нервных тканей. В его состав входят С24-жирные кислоты. Ганглеозиды – это более сложные гликосфинголипиды, образующиеся из глюкозилцерамида и содержащие одну или несколько молекул сиаловой кислоты. В тканях человека доминирующей сиаловой кислотой является нейраминовая кислота.

Липопротеиды – это комплексы липидов с белками. По строению это сферические частицы, наружная оболочка которых образована белками, а внутренняя часть – липидами. Функция липопротеидов – транспорт липидов по крови. В зависимости от количества белка и липидов липопротеиды подразделяются на хиломикроны, липопротеиды низкой плотности (ЛПНП) и липопротеиды высокой плотности (ЛПВП).

Хиломикроны – наиболее крупные из липопротеидов – содержат 98–99 % липидов и 1–2 % белка. Образуются в клетках слизистой кишечника, обеспечивают транспорт липидов из кишечника в лимфу, а затем – в кровь.

Классификация липидов позволяет разобраться с нюансами участия данных микроэлементов во множестве биологических процессов жизнедеятельности человека. Биохимия и строение каждого подобного вещества, входящего в состав клеток, по-прежнему вызывают немало споров среди ученых и экспериментаторов.

Липиды, как известно, - природные соединения, включающие в свой состав различные жиры. Отличием данных веществ от других представителей указанной органической группы является то, что они практически не утилизируются в воде. Будучи активными эфирами кислот с высоким уровнем жирности, они не способны полностью самоустраниться с помощью растворителей неорганического типа.

Липиды имеются в организме каждого человека. Их доля достигает в среднем 10-15% от всего тела. Значение липидов невозможно недооценить: они служат прямым поставщиком жирных ненасыщенных кислот. Извне внутрь организма вещества поступают с витамином F, который крайне важен для полноценной работы пищеварительной системы.

Кроме того, липид – это скрытый ресурс жидкости в человеческом теле. Окисляясь, 100 г жиров способны образовать 106 г воды. Одним из главных предназначений данных элементов является выполнение функции естественного растворителя. Именно благодаря ей в кишечнике происходит беспрерывная абсорбция ценных жирных кислот и витаминов, растворяющихся в органических растворителях. Почти половина всей массы головного мозга принадлежит липидам. В составе остальных тканей и органов их число также велико. В прослойках подкожно-жировой клетчатки может находиться до 90% всех липидов.

Основные виды липидных соединений

Биохимия жировых органических веществ и их строение предопределяют классовые различия. Таблица позволяет наглядно продемонстрировать, какими бывают липиды.

Каждое жиросодержащее вещество относится к одной из двух категорий липидов:

• омыляемых;
• неомыляемых.

Если соли кислот с высокой жирностью были образованы посредством гидролиза с использованием щелочи, может возникать омыление. При этом мылами называют калиевые и натриевые соли. Омыляемые вещества представляют собой наибольшую группу липидов.

В свою очередь, группу омыляемых элементов можно условно разделить на две группы:

• простые (состоящие только из атомов кислорода, углекислого газа и водорода);
• сложные (представляют собой простые соединения в сочетании с фосфорными основаниями, остатками глицерина или двухтомного ненасыщенного сфингозина).

Простые липиды

К типу простых липидов биохимия относит различные жирные кислоты и спиртовые эфиры. Среди последних веществ самыми распространенными являются холестерин (так называемый циклический спирт), глицерин и олеиновый спирт.

Одним из сложных эфиров глицерина можно назвать триациглицерин, который состоит из нескольких молекул кислот высокой жирности. По сути, простые соединения представляют собой часть аподоцитов жировых тканей. Стоит отметить также, что сложные эфирные контакты с жирными кислотами могут возникать сразу в трех точках, поскольку глицерин является трехатомным спиртом. В этом случае и возникают соединения, образованные из вышеупомянутой связи:

• триацилглицериды;
• диацилглицериды;
• моноацилглицериды.

Преимущественная часть данных жиров нейтрального типа присутствует в организме у животных теплокровных. В их структуре находится большая часть остатков пальмитиновой, стеариновой кислот высокой жирности. Кроме того, нейтральные жиры в одних тканях по своему содержимому могут существенно отличаться от жиров других органов в пределах одного и того же организма. К примеру, подкожная клетчатка человека обогащена такими кислотами на порядок выше, чем печень, состоящая из ненасыщенных жиров.

Нейтральные жиры

Оба вида кислот, вне зависимости от насыщенности, относятся к виду алифатических карбоновых. Биохимия позволяет понять, насколько важны эти вещества для липидов, сравнивая микроэлементы со строительными блоками. Благодаря им выстраивается каждый липид.
Если говорить о первом типе, о насыщенных кислотах, то в организме человека чаще всего можно встретить пальмитиновую и стеариновую кислоты. Намного реже в биохимических процессах участвует лигноцериновая, строение которой является более сложным (24 углеродных атома). При этом, в липидах у животных насыщенные кислоты, имеющие в своем составе менее 10 атомов, практически отсутствуют.

Самым распространенным атомным набором ненасыщенных кислот являются соединения, состоящие из 18 атомов углерода. Незаменимыми считают следующие виды ненасыщенных кислот, обладающих от 1 до 4 двойных связей:

• олеиновая;
• линолевая;
• линоленовая;
• арахидоновая.

Простагландиды и воски

В большей или меньшей степени все они обладают в организме млекопитающих. Огромное значение имеют производные кислот ненасыщенного типа, которыми являются простагландиды. Синтезируемые всеми клетками и тканями, кроме эритроцитов, они оказывают колоссальное действие на функционирование главных структур и процессов человеческого организма:

• систему кровообращения и сердце;
• метаболизм и обмен электролитами;
• центральную и периферическую нервные системы;
• органы пищеварения;
• репродуктивную функцию.

В отдельной группе находятся эфиры сложных кислот и спиртов с одним или двумя атомами в цепочке - воски. Общее число углеродных частиц у них может достигать 22. Благодаря твердой текстуре данные вещества воспринимаются липидами в качестве протекторов. Среди природных восков, синтезирующихся организмами, чаще всего встречаются пчелиный, ланолин и элемент, покрывающий поверхность листьев.

Сложные липиды

Холестерин невозможно обнаружить у растений, в то время, как в организме млекопитающих он присутствует абсолютно во всех клетках. Его наличие является важным условием полноценного функционирования пищеварительной, гормональной и мочеполовой систем.

Рассматривая высшие углеводороды, которые также являются неомыляемыми веществами, важно обратиться к определению, которое дает биохимия. Указанные элементы с научной точки зрения представляют собой компоненты, продуцируемые изопреном. Молекулярное строение углеводородов основано на объединении частиц изопрена.

Как правило, указанные элементы присутствуют в растительных клетках особо душистых видов. Кроме того, известный всем натуральный каучук – политерпен – относят к группе неомыляемых высших углеводородов.