БЕЛОРУССКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ ИНФОРМАТИКИ И РАДИОЭЛЕКТРОНИКИ
Кафедра ЭТТ
РЕФЕРАТ
На тему:
«Основы биохимии липидов в организме человека»
МИНСК, 2008
Липиды – общее название для всех известных жиров и жироподобных веществ с различной структурой, но общими свойствами (нерастворимость в воде, экстракция неорганическими растворителями). Липид (греч. жирный).
В организме человека 10-20 % жиров от массы тела. Липиды бывают:
Протоплазматические – входят в состав всех структур клеток, органов и тканей и практически остаются на одном уровне в течение всей жизни. Они составляют 25% всего жира в организме.
Резервные липиды – запасаются в организме, и их количество меняется в зависимости от возраста, пола, условий питания, видов деятельности.
Функции липидов в организме:
1 – пластическая функция: они участвуют в построении мембран клеток всех органов и тканей и образовании многих биологически важных соединений (гормоны, жирорастворимые витамины).
2 – энергетическая функция: липиды обеспечивают 25-30 % энергетических потребностей организма. Распад 1 г жира – 9,3 ккал.
3 – жиры являются запасными питательными веществами, их депо – подкожная клетчатка, околопочечная капсула.
4 – защитная функция липидов: они участвуют в терморегуляции, защищают кожу от высыхания, органы – от сотрясений.
5- выполняют функцию защитных оболочек, предохраняющих от инфекции или излишней потери или накопления воды.
6 - обеспечивают всасывание жирорастворимых витаминов
Классификация липидов:
1 – простые или нейтральные жиры (эфиры жирных кислот и спиртов).Нейтральные жиры находятся в организме либо в форме протоплазматического жира, являющегося структурным компонентом клеток, либо в форме запасного, резервного жира.
2 – сложные жиры, представляют собой эфиры трехатомного спирта глицерина, высокомолекулярных жирных кислот и других компонентов. Среди сложных жиров выделяют: фосфолипиды, гликолипиды, сфигномиелины. Сфинголипиды находятся в мембранах животных и растительных клеток.
3 – производные липидов. К ним относятся все соединения, которые нельзя четко отнести к простым или сложным липидам, например, стероиды, каротиноиды и витамины липидной природы.
4- воска – например, ланолин, смесь эфиров холестерина.
Воска – это сложные эфиры образуемые насыщенными и ненасыщенными жирными кислотами и спиртами.
В нейтральных жирах обнаруживаются :
Жирные кислоты.
Жирные кислоты получили свое название от способа их выделения из жиров. Это карбоновые кислоты с длинной алифатической цепью.
Природные жирные кислоты весьма разнообразны. Большинство жирных кислот представляют собой монокарбоновые кислоты, содержащие линейные углеводные цепи с четным числом атомов . Содержание ненасыщенных жирных кислот выше, чем насыщенных. Ненасыщенные жирные кислоты имеют более низкую температуру плавления.
Свойства жирных кислот.
Насыщенные и ненасыщенные жирные кислоты сильно различаются по своей структурной конфигурации. В насыщенных жирных кислотах углеводородный хвост в принципе может принимать множество конформаций вследствие полной свободы вращения вокруг концевой ординарной связи.
В ненасыщенных кислотах наблюдается иная картина: невозможность вращения вокруг двойной связи обеспечивает жесткий изгиб углеводородной цепи.
Природные жирные кислоты, как насыщенные так и ненасыщенные не поглощают свет ни в видимой, ни в УФ области. Спектрофотометрически определяются только после изомеризации (230-260 нм). Ненасыщенные определяются методом количественного титрования. Анализ сложных смесей жирных кислот осуществляется методом газожидкостной хроматографии.
Насыщенные –пальмитиновая, стеариновая, липоцериновая кислоты
Ненасыщенные: арахидоновая, олеиновая, линолевая, линоленовая.
Растительные жиры состоят в основном из ненасыщенных жирных кислот.
Липиды являются обязательной составной частью сбалансированного пищевого рациона человека. Соотношение белков, липидов и углеводов должно быть 1:1:4.
Значение жиров весьма многообразно. Высокая калорийность придает им особую ценность. Жиры являются растворителями витаминов А,Д,Е и др. С жирами в организм вводятся некоторые ненасыщенные кислоты, которые относят к незаменимым жирным кислотам (линолевая, линоленовая, арахидоновая), которые не синтезируются у человека и животных. С жирами в организм поступает комплекс биологически активных веществ: фосфолипиды, стерины.
Триацилглицеролы – основная их функция – запасание липидов. Они находятся в цитозоле в виде мелкодисперсных эмульгированных маслянистых капелек.
Сложные жиры :
Фосфолипиды – основные компоненты мембран клеток и субклеточных органелл, составляют большую часть тканей мозга, нервов, печени, сердца, принимают участие в биосинтезе белка, активации протромбина, транспорта липидов и жирорастворимых витаминов в крови и лимфе. Состоят из глицерина и двух молекул жирных кислот, одна из которых насыщенная. а другая – ненасыщенная + азотистое основание.
Липопротеиды.
Полярные липиды ассоциируют с некоторыми специфическими белками, образуя липопротеиды, из которых наиболее известны транспортные липопротеиды, присутствующие в плазме крови млекопитающих.
В таких сложных липидах взаимодействие между липидами и белковыми компонентами осуществляются без участия ковалентных связей.
Липопротеиды содержат обычно как полярные, так и нейтральные липиды, а также холестерин и его эфиры. Они служат той формой, в которой липиды транспортируются из тонкого кишечника в печень и из печени в жировую ткань, а также в другие ткани.
В плазме крови было обнаружено несколько классов липопротеидов, их классификация основана на различиях в их плотности. Липопротеиды с разным соотношением липида и белка могут быть разделены в ультрацентрифуге.
Самыми легкими липопротеидами являются хиломикроны: крупные структуры, содержащие около 80% триацилглицеринов, 7% фосфоглицеридов, 8% холестерина и его эфиров и 2% белка.
Бетта-липопротеиды плазмы крови содержат 80-90% липидов, а альфа-липопротеиды – 40-70%.
Точная структура липопротеидов пока неизвестна, но имеются основания считать, что белковая цепь располагается на внешней поверхности, где она образует тонкую гидрофильную оболочку вокруг мицеллярной липидной структуры. В жирах или триглицеридах запасается большая часть энергии, выделяющаяся в результате химических реакций.
Наряду с неполярными существуют полярные липиды. Они составляют главные компоненты клеточных мембран. В мембранах локализованы многочисленные ферменты и тарнспортные системы. Многие свойства клеточных мембран обусловлены наличием в них полярных липидов.
Мембранные липиды:
Мембранные липиды наряду с углеводородными цепями содержат одну или несколько сильно полярных “голов”. В небольшом количестве в мембранах присутствуют фосфолипиды. Основной их компонент – фосфоглицериды- содержат 2 остатка жирных кислот, этерифицирующих первую и вторую гидроксильные группы глицерола. Третья гидроксильная группа образует сложно-эфирную связь с фосфорной кислотой. Гидролизуется при нагревании с кислотами и щелочами, а также ферментативным путем – под действием фосфолипаз.
Сфинголипиды – второй класс мембранных липидов, они имеют полярную голову и два неполярных хвоста, но не содержат глицерола.
Делятся на 3 подкласса: сфингомиелины, цереброзиды и ганглеозиды.
Сфингомиелины содержатся в миелиновых оболочках нервных клеток определенного типа. Церброзиды –в мембранах клеток мозга. Ганглеозиды – важные компоненты расположенных на поверхности клеточных мембран специфических рецепторных участков. Они находятся в тех специфических участках нервных окончаний где происходит связывание молекул нейромедиатора в процессе химической передачи импульса от одной нервной клетки к другой.
Внешние или плазматические мембраны многих клеток, а также мембраны ряда внутриклеточных органелл, например, митохондрий и хлоропластов изучены. Во всех мембранах имеются полярные липиды.
Липидная часть мембраны представляет собой смесь полярных липидов. Природные мембраны характеризуются малой толщиной (6-9нм) и эластичностью. Через мембраны легко проходит вода, но они практически не проницаемы для зараженных ионов типа натрия, хлора или водорода и для полярных, но не зараженных молекул сахаров. Полярные молекулы проникают с помощью специфических переносчиков транспортной системы.
Фосфоглицериды, сфинголипиды, гликолипиды и воска часто называют омыляемыми липидами , поскольку при их нагревании образуются мыла (в результате отщепления жирных кислот). В клетках также содержатся в меньшем количестве неомыляемые липиды, они не гидролизуются с освобождением жирных кислот.
Известны 2 типа неомыляемых липидов:
Стероиды и терпены
Стероиды – желчные кислоты, половые гормрны, гормоны надпочечников.
Стероиды широко распространены в природе. К этим соединениям относятся многочисленные вещества гормрнальной природы, а также холестерин, желчные кислоты и др.
Стерины – холестерин Холестерин играет роль промежуточного продукта в синтезе многих других соединений. Холестерином богаты плазматические мембраны многих животных клеток, в значительно меньшем количестве он содержится в мембранах митохондрий и в эндоплазматической сети.
У растений – фитостерины.
Терпены – обнаружены в растениях, многие из них придают растениям свойственный им аромат и служат главными компонентами “душистых масел”.
Жирорастворимые витамины.
Витамины – это жизненноважные вещества, присутствующие в организме в следовых количествах и необходимые для выполнения нормальных клеточных функций. К числу жирорастворимых витаминов принадлежат витамины А, Е, К,Д, молекулярные основы их действия точно неизвестны.