Lipīdu galvenā funkcija ir. Lipīdu svarīgāko funkciju raksturojums cilvēka organismā

Lipīdi - kas tie ir? Tulkojumā no grieķu valodas vārds "lipīdi" nozīmē "mazas tauku daļiņas". Tās ir plaša rakstura dabisko organisko savienojumu grupas, ieskaitot pašus taukus, kā arī taukiem līdzīgas vielas. Tās ir daļa no visām dzīvajām šūnām bez izņēmuma un ir sadalītas vienkāršās un sarežģītās kategorijās. Vienkāršie lipīdi satur spirtu un taukskābes, savukārt sarežģītie lipīdi satur augstas molekulārās sastāvdaļas. Abi ir saistīti ar bioloģiskajām membrānām, iedarbojas uz aktīviem enzīmiem, kā arī piedalās nervu impulsu veidošanā, kas stimulē muskuļu kontrakcijas.

Tauki un hidrofobija

Viens no tiem ir ķermeņa enerģijas rezerves radīšana un ādas ūdeni atgrūdošo īpašību nodrošināšana kopā ar siltumizolācijas aizsardzību. Dažas taukus saturošas vielas, kurām nav taukskābju, tiek klasificētas arī kā lipīdi, piemēram, terpēni. Lipīdi nav jutīgi pret ūdens vides iedarbību, bet viegli izšķīst organiskos šķidrumos, piemēram, hloroformā, benzolā un acetonā.

Lipīdi, kuru prezentācija periodiski notiek starptautiskos semināros saistībā ar jaunatklājumiem, ir neizsmeļama pētniecības un zinātniskās pētniecības tēma. Jautājums "Lipīdi - kas tie ir?" nekad nezaudē savu aktualitāti. Tomēr zinātnes progress nestāv uz vietas. Nesen ir identificētas vairākas jaunas taukskābes, kas ir biosintētiski saistītas ar lipīdiem. Organisko savienojumu klasifikācija var būt sarežģīta dažu īpašību līdzības, bet citu parametru būtisku atšķirību dēļ. Visbiežāk tiek izveidota atsevišķa grupa, pēc kuras tiek atjaunots kopējais priekšstats par radniecīgo vielu harmonisku mijiedarbību.

Šūnu membrānas

Lipīdi – kādi tie ir pēc to funkcionālā mērķa? Pirmkārt, tie ir būtiska mugurkaulnieku dzīvo šūnu un audu sastāvdaļa. Lielākā daļa procesu organismā notiek, piedaloties lipīdiem, šūnu membrānu veidošanās, savstarpēja savienošana un signālu apmaiņa starpšūnu vidē nevar iztikt bez taukskābēm.

Lipīdi – kas tie ir, ja aplūkojam tos no spontāni sastopamu steroīdu hormonu, fosfoinositīdu un prostaglandīnu viedokļa? Tas, pirmkārt, ir klātbūtne asins plazmā, kas pēc definīcijas ir atsevišķas lipīdu struktūru sastāvdaļas. Pēdējo dēļ ķermenis ir spiests izstrādāt sarežģītas sistēmas to transportēšanai. Lipīdu taukskābes galvenokārt tiek transportētas kompleksā ar albumīnu, bet ūdenī šķīstošie lipoproteīni tiek transportēti parastajā veidā.

Lipīdu klasifikācija

Bioloģiskās izcelsmes savienojumu iedalīšana kategorijās ir process, kas ietver dažus strīdīgus jautājumus. Lipīdus to bioķīmisko un strukturālo īpašību dēļ var klasificēt dažādās kategorijās. Galvenās lipīdu klases ietver vienkāršus un sarežģītus savienojumus.

Vienkāršākie ietver:

• Glicerīdi ir augstākās kategorijas glicerīna spirta un taukskābju esteri.
• Vaski ir augstākas taukskābes un 2-hidroksispirta esteris.

Kompleksie lipīdi:

• Fosfolipīdu savienojumi - ar slāpekļa komponentu, glicerofosfolipīdu, ofingolipīdu iekļaušanu.
• Glikolipīdi - atrodas ķermeņa ārējos bioloģiskajos slāņos.
• Steroīdi ir ļoti aktīvas dzīvnieku spektra vielas.
• Kompleksie tauki - sterīni, lipoproteīni, sulfolipīdi, aminolipīdi, glicerīns, ogļūdeņraži.

Darbība

Lipīdu tauki darbojas kā materiāls šūnu membrānām. Piedalīties dažādu vielu transportēšanā pa ķermeņa perifēriju. Tauku slāņi, kuru pamatā ir lipīdu struktūras, palīdz aizsargāt ķermeni no hipotermijas. Viņiem ir enerģijas uzkrāšanas funkcija “rezervē”.

Tauku rezerves koncentrējas šūnu citoplazmā pilienu veidā. Mugurkaulniekiem, arī cilvēkiem, ir īpašas šūnas – adipocīti, kas spēj saturēt diezgan daudz tauku. Tauku uzkrāšanās adipocītos notiek, pateicoties lipoīdu enzīmiem.

Bioloģiskās funkcijas

Tauki ir ne tikai uzticams enerģijas avots, tiem piemīt arī izolējošas īpašības, ko veicina bioloģija. Šajā gadījumā lipīdi ļauj sasniegt vairākas noderīgas funkcijas, piemēram, dabisku ķermeņa dzesēšanu vai, gluži pretēji, tā siltumizolāciju. Ziemeļu reģionos, kam raksturīga zema temperatūra, visi dzīvnieki uzkrāj taukus, kas vienmērīgi nogulsnējas visā ķermenī un tādējādi veido dabisku aizsargslāni, kas kalpo kā siltuma aizsardzība. Tas ir īpaši svarīgi lieliem jūras dzīvniekiem: vaļiem, valzirgiem, roņiem.

Karstās zemēs dzīvojošie dzīvnieki uzkrāj arī tauku nogulsnes, taču tie netiek izplatīti pa visu ķermeni, bet gan koncentrējas noteiktās vietās. Piemēram, kamieļiem tauki uzkrājas kupros, tuksneša dzīvniekiem - biezās, īsās astēs. Daba rūpīgi uzrauga pareizu gan tauku, gan ūdens izvietojumu dzīvajos organismos.

Lipīdu strukturālā funkcija

Visi procesi, kas saistīti ar ķermeņa dzīvi, ir pakļauti noteiktiem likumiem. Fosfolipīdi ir šūnu membrānu bioloģiskā slāņa pamats, un holesterīns regulē šo membrānu plūstamību. Tādējādi lielāko daļu dzīvo šūnu ieskauj plazmas membrānas ar lipīdu divslāņu slāni. Šī koncentrācija ir nepieciešama normālai šūnu darbībai. Viena biomembrānas mikrodaļiņa satur vairāk nekā miljonu lipīdu molekulu, kurām ir divējādas īpašības: tās ir gan hidrofobas, gan hidrofilas. Parasti šīm savstarpēji izslēdzošajām īpašībām ir nelīdzsvarots raksturs, un tāpēc to funkcionālais mērķis izskatās diezgan loģisks. Lipīdi šūnā ir efektīvs dabisks regulators. Hidrofobais slānis parasti dominē un aizsargā šūnu membrānu no kaitīgo jonu iekļūšanas.

Glicerofosfolipīdi, fosfatidiletanolamīns, fosfatidilholīns un holesterīns arī veicina šūnu necaurlaidību. Citi membrānas lipīdi atrodas audu struktūrās, tie ir sfingomielīns un sfingoglikolipīds. Katra viela veic noteiktu funkciju.

Lipīdi cilvēka uzturā

Triglicerīdi ir efektīvs enerģijas avots. Gaļas un piena produktos ir skābes. Un taukskābes, bet nepiesātinātās, ir atrodamas riekstos, saulespuķu un olīveļļā, sēklās un kukurūzas graudos. Lai nepieļautu holesterīna līmeņa paaugstināšanos organismā, dzīvnieku tauku dienas devu ieteicams ierobežot līdz 10 procentiem.

Lipīdi un ogļhidrāti

Daudzi dzīvnieku izcelsmes organismi “uzglabā” taukus noteiktos punktos, zemādas audos, ādas krokās un citās vietās. Lipīdu oksidēšanās šādos tauku nogulsnēs notiek lēni, un tāpēc to pārvēršanās process oglekļa dioksīdā un ūdenī ļauj iegūt ievērojamu enerģijas daudzumu, gandrīz divreiz vairāk, nekā spēj nodrošināt ogļhidrāti. Turklāt tauku hidrofobās īpašības novērš nepieciešamību izmantot lielu daudzumu ūdens, lai veicinātu hidratāciju. Tauku pāreja enerģijas fāzē notiek “sausā”. Taču tauki darbojas daudz lēnāk enerģijas izdalīšanas ziņā un ir piemērotāki ziemojošiem dzīvniekiem. Šķiet, ka lipīdi un ogļhidrāti viens otru papildina ķermeņa dzīves laikā.

Lipīdi– organiskas vielas, kas: 1) slikti šķīst vai nešķīst ūdenī, bet šķīst organiskajos šķīdinātājos; 2) ir reāli vai potenciāli taukskābju esteri; 3) asimilējas un izmanto dzīvie organismi.

1. Rezerves lipīdi (tauku depo tauki) – daudzums un sastāvs nav nemainīgs, atkarībā no uztura un organisma fiziskā stāvokļa.

2. Strukturālie lipīdi - to skaits un sastāvs organismā ir stingri nemainīgs, ģenētiski noteikts un parasti nav atkarīgs no uztura vai organisma funkcionālā stāvokļa.

Lipīdu klasifikācija pēc ķīmiskās struktūras:

Vienkāršu lipīdu funkcijas:

1. Enerģētiskās funkcijas(pamata šūnas enerģijas degviela). Tauku kā enerģijas avotu priekšrocības salīdzinājumā ar ogļhidrātiem: 1) augsta siltumspēja (1 g TAG - 9,3 kcal un 1 g ogļhidrātu - 4 kcal). 2) hidrofobitātes dēļ tauki tiek uzglabāti kā rezerves bezūdens vidē, kas nozīmē, ka tie aizņem mazāku tilpumu. Līdz ar to lipīdu rezerves pietiek veselam mēnesim bez ēšanas, bet ogļhidrātu – tikai dienai.

2. Termoregulācijas funkcija pateicoties: a) tauki slikti vada siltumu, tāpēc taukaudi ir labs siltumizolators; b) kad ķermenis atdziest, tie paši acilglicerīni tiek patērēti, lai radītu siltumu enerģijas izdalīšanās dēļ.

3. Aizsardzības funkcija ( Zemādas tauku audu mehāniskā aizsardzība).

4. Endogēnā ūdens avoti organismā. Oksidējot 100 g acilglicerīnu, veidojas 107 g ūdens.

5. Dabisko šķīdinātāju funkcija. Acilglicerīni nodrošina neaizvietojamo taukskābju un taukos šķīstošo vitamīnu uzsūkšanos zarnās.

6. Eikozanoīdu prekursori.

7. Vasks veic aizsargfunkcijas

Fosfolipīdu funkcijas:

1) galvenās biomembrānu sastāvdaļas (īpaši lecitīns, cefalīns)

2) fosfatidilinozīta-4,5-bisfosfāts (fosfatidilinozitola atvasinājums) – svarīgu otro vēstnešu – DAG un IP3 – prekursors.

3) enzīmu aktivitātes regulatori (fosfatidilholīns, fosfatidilserīns, sfingomielīns aktivizē vai inhibē enzīmu darbību, kas katalizē asins koagulācijas procesus).

4) vairāki hormoni (dzimumhormoni, virsnieru garozas hormoni) ir lipīdu atvasinājumi

5) zarnu un žultspūšļa mazgāšanas līdzekļi (svarīga žults un micellu sastāvdaļa, kas veidojas pārtikas gremošanas procesā).

6) arahidonskābes avots - eikozanoīdu prekursors

7) nodrošina proteīnu piesaisti membrānai (daži ārpusšūnu proteīni ir piesaistīti plazmas membrānas ārpusei, jo veidojas kovalentās saites ar fosfatidilinozītu: sārmainās fosfatāzes, lipoproteīna lipāzes, holīnesterāzes).

8) piedalīties citu lipīdu transporta formu veidošanā;

9) var veikt enerģētisko funkciju

10) ir plaušu virsmaktīvās vielas sastāvdaļa

Glikolipīdu funkcijas organismā:

Nepārziepjojamo lipīdu funkcijas:

1) holesterīns ir viena no galvenajām biomembrānu un zāļu sastāvdaļām, izejas savienojums vairāku steroīdu hormonu sintēzei.

2) nepārziepjojamos lipīdos ietilpst taukos šķīstošie vitamīni (A, D, E, K)

Lipīdi- taukiem līdzīgi organiskie savienojumi, nešķīst ūdenī, bet labi šķīst nepolāros šķīdinātājos (ēterī, benzīnā, benzolā, hloroformā utt.). Lipīdi pieder pie vienkāršākajām bioloģiskajām molekulām. Ķīmiski lielākā daļa lipīdu ir augstāku karbonskābju un vairāku spirtu esteri. Slavenākais starp tiem tauki. Katru tauku molekulu veido triatomiskā spirta glicerīna molekula un tai pievienotās trīs augstāko karbonskābju molekulu estera saites. Saskaņā ar pieņemto nomenklatūru taukus sauc triacilglicerīni.

Kad tauki tiek hidrolizēti (tas ir, sadalās, ievadot H + un OH - esteru saitēs), tie sadalās glicerīnā un brīvās augstākās karbonskābēs, no kurām katra satur pāra skaitu oglekļa atomu.

Oglekļa atomi augstāku karbonskābju molekulās var būt saistīti viens ar otru gan ar vienkāršām, gan dubultām saitēm. Starp piesātinātajām (piesātinātajām) augstākajām karbonskābēm, kas visbiežāk sastopamas taukos, ir:

• palmitīns CH3 - (CH2)14-COOH vai C15H31COOH;
• stearīnskābe CH3- (CH2)16-COOH vai C17H35COOH;
• arahīns CH3- (CH2)18-COOH vai C19H39COOH;

starp neierobežotajiem:

• oleīns CH3- (CH2)7-CH = CH-(CH2)7-COOH vai C17H33COOH;
• linolskābe CH3- (CH2)4-CH = CH-CH2-CH-(CH2)7-COOH vai C17H31COOH;
• linolēns CH 3 - CH 2 - CH = CH - CH 2 - CH = CH - CH 2 - CH = CH - (CH 2) 7 - COOH vai C 17 H 29 COOH.

Nepiesātinājuma pakāpe un augstāko karbonskābju ķēžu garums (t.i., oglekļa atomu skaits) nosaka konkrētu tauku fizikālās īpašības.

Taukiem, kas satur īsas un nepiesātinātas oglekļa ķēdes taukskābju atlikumos, ir zema kušanas temperatūra. Istabas temperatūrā tie ir šķidrumi (eļļas) vai ziedēm līdzīgas vielas. Un otrādi, tauki ar garām un piesātinātām augstāko karbonskābju ķēdēm ir cietas vielas istabas temperatūrā. Tāpēc, hidrogenējot (skābās ķēdes piesātinot ar ūdeņraža atomiem pie dubultsaitēm), šķidrais zemesriekstu sviests, piemēram, pārvēršas viendabīgā, smērējamā zemesriekstu sviestā, bet saulespuķu eļļa – margarīnā. Aukstā klimatā dzīvojošo dzīvnieku, piemēram, zivju no Arktikas jūrām, ķermeņos parasti ir vairāk nepiesātināto triacilglicerīnu nekā dienvidu platuma grādos. Šī iemesla dēļ viņu ķermenis paliek elastīgs pat zemā temperatūrā.

Tur ir:

Fosfolipīdi- amfifīli savienojumi, t.i., tiem ir polāras galvas un nepolāras astes. Grupas, kas veido polāro galvas grupu, ir hidrofilas (šķīst ūdenī), bet nepolārās astes grupas ir hidrofobas (ūdenī nešķīstošas).

Šo lipīdu dubultais raksturs nosaka to galveno lomu bioloģisko membrānu organizēšanā.

Vasks- vienvērtīgo (ar vienu hidroksilgrupu) augstas molekulmasas (ar garu oglekļa karkasu) spirtu un augstāko karbonskābju esteri.

Vēl viena lipīdu grupa sastāv no steroīdi. Šo vielu pamatā ir holesterīna spirts. Steroīdi ļoti slikti šķīst ūdenī un nesatur augstākas karbonskābes.

Tie ietver žultsskābes, holesterīnu, dzimumhormonus, D vitamīnu utt.

Tuvu steroīdiem terpēni(augu augšanas vielas - giberelīni; fitols, kas ietilpst hlorofilā; karotinoīdi - fotosintēzes pigmenti; augu ēteriskās eļļas - mentols, kampars u.c.).

Lipīdi var veidot kompleksus ar citām bioloģiskām molekulām.

Lipoproteīni- kompleksi veidojumi, kas satur triacilglicerīnus, holesterīnu un proteīnus, pēdējiem nav kovalentu saišu ar lipīdiem.

Glikolipīdi ir lipīdu grupa, kas veidota uz spirta sfingozīna bāzes un satur papildus augstāko karbonskābju atliekām vienu vai vairākas cukura molekulas (visbiežāk glikozi vai galaktozi).

Lipīdu funkcijas

Strukturāls. Fosfolipīdi kopā ar olbaltumvielām veido bioloģiskās membrānas. Membrānas satur arī sterīnus.

Enerģija. Oksidējoties 1 g tauku, izdalās 38,9 kJ enerģijas, kas iet uz ATP veidošanos. Ievērojama daļa ķermeņa enerģijas rezervju tiek uzkrāta lipīdu veidā, kas tiek patērēti, ja trūkst barības vielu. Pārziemojoši dzīvnieki un augi uzkrāj taukus un eļļas un izmanto tos dzīvībai svarīgu procesu uzturēšanai. Augstais lipīdu saturs sēklās nodrošina enerģiju embrija un stāda attīstībai, līdz tas sāk barot sevi. Daudzu augu sēklas (kokospalmu, rīcinpuķu, saulespuķu, sojas pupu, rapšu u.c.) kalpo kā izejvielas rūpnieciskai eļļas ražošanai.

Aizsardzības un siltumizolācija. Tauku slānis, uzkrājoties zemādas taukaudos un ap dažiem orgāniem (nierēm, zarnām), pasargā organismu no mehāniskiem bojājumiem. Turklāt zemās siltumvadītspējas dēļ zemādas tauku slānis palīdz saglabāt siltumu, kas ļauj, piemēram, daudziem dzīvniekiem dzīvot aukstā klimatā. Vaļiem tas turklāt pilda citu lomu – veicina peldspēju.

Smērviela un ūdeni atgrūdošs līdzeklis. Vaski pārklāj ādu, vilnu, spalvas, padara tās elastīgākas un aizsargā no mitruma. Augu lapas un augļi ir pārklāti ar vaska pārklājumu; vasku bites izmanto šūnveida veidošanā.

Regulējošais. Daudzi hormoni ir holesterīna atvasinājumi, piemēram, dzimumhormoni (testosterons vīriešiem un progesterons sievietēm) un kortikosteroīdi (aldosterons).

Vielmaiņas. Holesterīna atvasinājumiem, D vitamīnam ir galvenā loma kalcija un fosfora metabolismā. Žultsskābes ir iesaistītas gremošanas (tauku emulgācijas) un augstāko karbonskābju uzsūkšanās procesos.

Lipīdi ir vielmaiņas ūdens avots. Tauku oksidēšanās rezultātā tiek iegūti aptuveni 105 g ūdens. Šis ūdens ir ļoti svarīgs dažiem tuksneša iemītniekiem, jo ​​īpaši kamieļiem, kas bez ūdens var iztikt 10-12 dienas: kuprī uzkrātie tauki tiek izmantoti tieši šim nolūkam. Lāči, murkšķi un citi ziemas guļas dzīvnieki iegūst dzīvībai nepieciešamo ūdeni tauku oksidēšanās rezultātā.

Organisko vielu grupu, ieskaitot taukus un taukiem līdzīgas vielas (lipoīdus), sauc par lipīdiem. Tauki ir atrodami visās dzīvajās šūnās, darbojas kā dabiska barjera, ierobežojot šūnu caurlaidību, un ir daļa no hormoniem.

Struktūra

Lipīdi pēc ķīmiskās būtības ir viens no trīs vitāli svarīgu organisko vielu veidiem. Tie praktiski nešķīst ūdenī, t.i. ir hidrofobi savienojumi, bet veido emulsiju ar H2O. Lipīdi sadalās organiskajos šķīdinātājos – benzolā, acetonā, spirtos u.c. Pēc to fizikālajām īpašībām tauki ir bezkrāsaini, bez garšas un smaržas.

Strukturāli lipīdi ir taukskābju un spirtu savienojumi. Pievienojot papildu grupas (fosfors, sērs, slāpeklis), veidojas kompleksie tauki. Tauku molekula obligāti ietver oglekļa, skābekļa un ūdeņraža atomus.

Taukskābes ir alifātiskas, t.i. Karboksilskābes (COOH grupa), kas nesatur cikliskās oglekļa saites. Tie atšķiras pēc -CH2- grupas daudzuma.
Skābes izdalās:

• nepiesātināts - satur vienu vai vairākas dubultsaites (-CH=CH-);
• bagāts - nesatur dubultās saites starp oglekļa atomiem

Rīsi. 1. Taukskābju struktūra.

Tie tiek uzglabāti šūnās ieslēgumu veidā - pilienu, granulu veidā, daudzšūnu organismā - taukaudu veidā, kas sastāv no adipocītiem - šūnām, kas spēj uzglabāt taukus.

Klasifikācija

Lipīdi ir sarežģīti savienojumi, kas sastopami dažādās modifikācijās un pilda dažādas funkcijas. Tāpēc lipīdu klasifikācija ir plaša un neaprobežojas tikai ar vienu raksturlielumu. Vispilnīgākā klasifikācija pēc struktūras ir dota tabulā.

Iepriekš aprakstītie lipīdi ir pārziepjojamie tauki – to hidrolīzes rezultātā veidojas ziepes. Atsevišķi nepārziepjojamo tauku grupā, t.i. nesadarbojas ar ūdeni, tie atbrīvo steroīdus.
Atkarībā no struktūras tos iedala apakšgrupās:

• sterīni - steroīdu spirti, kas ir daļa no dzīvnieku un augu audiem (holesterīns, ergosterīns);
• žultsskābes - holskābes atvasinājumi, kas satur vienu grupu -COOH, veicina holesterīna šķīšanu un lipīdu (holskābes, deoksiholskābes, litoholskābes) gremošanu;
• steroīdie hormoni - veicina organisma augšanu un attīstību (kortizols, testosterons, kalcitriols).

Rīsi. 2. Lipīdu klasifikācijas shēma.

Lipoproteīnus izolē atsevišķi. Tie ir sarežģīti tauku un olbaltumvielu kompleksi (apolipoproteīni). Lipoproteīni tiek klasificēti kā kompleksie proteīni, nevis tauki. Tie satur dažādus kompleksos taukus – holesterīnu, fosfolipīdus, neitrālos taukus, taukskābes.
Ir divas grupas:

• šķīstošs - ir daļa no asins plazmas, piena, dzeltenuma;
• nešķīstošs - ir daļa no plazmlemmas, nervu šķiedru apvalkiem, hloroplastiem.

Rīsi. 3. Lipoproteīni.

Visvairāk pētītie lipoproteīni ir asins plazma. Tie atšķiras pēc blīvuma. Jo vairāk tauku, jo mazāks blīvums.

TOP 4 rakstikuri lasa kopā ar šo

Lipīdus pēc to fiziskās struktūras klasificē cietos taukos un eļļās. Pamatojoties uz to klātbūtni organismā, tos iedala rezerves (nestabīlos, atkarīgos no uztura) un strukturālos (ģenētiski noteiktos) taukos. Tauki var būt augu vai dzīvnieku izcelsmes.

Nozīme

Lipīdiem jāiekļūst organismā ar pārtiku un jāpiedalās vielmaiņā. Atkarībā no tā, kāda veida tauki darbojas organismā dažādas funkcijas:

• triglicerīdi saglabā ķermeņa siltumu;
• zemādas tauki aizsargā iekšējos orgānus;
• fosfolipīdi ir daļa no jebkuras šūnas membrānām;
• taukaudi ir enerģijas rezerve – 1 g tauku sadalīšana nodrošina 39 kJ enerģijas;
• glikolipīdi un virkne citu tauku pilda receptoru funkciju – tie saista šūnas, saņemot un pārraidot signālus, kas saņemti no ārējās vides;
• fosfolipīdi ir iesaistīti asinsrecē;
• vaski pārklāj augu lapas, vienlaikus pasargājot tās no izžūšanas un samirkšanas.

Vidējais vērtējums: 3.9. Kopējais saņemto vērtējumu skaits: 314.

5. nodaļa. LIPĪDI

Lipīdu vispārīgais raksturojums un klasifikācija

Lipīdi ir dabiski organiski savienojumi, kuru ķīmiskā struktūra ir ļoti dažāda, nešķīst ūdenī un šķīst organiskajos šķīdinātājos. Viena no galvenajām lipīdu grupām ir tauki, kuru grieķu nosaukums (lipos — tauki) tika pieņemts, lai apzīmētu klasi kopumā. Visi savienojumi, kas pēc šķīdības ir līdzīgi taukiem un iekļauti lipīdu klasē, veido lipoīdu (taukiem līdzīgu vielu) grupu.

Tādējādi lipīdu klasi kopumā pārstāv tauki un lipoīdi. Ķīmiski lipīdu klase ir organisko savienojumu kopums, un tai nav vienas funkcionālās īpašības. Galvenās pazīmes, kas ļauj vielu klasificēt kā lipīdus, ir:

Bioloģiskā izcelsme;

Hidrofobitāte (šķīdība nepolāros šķidrumos un nešķīstība ūdenī);

Augstāko alkilradikāļu vai karbociklu klātbūtne. Ir dažādas lipīdu klasifikācijas: strukturālā, fizikāli ķīmiskā un bioloģiskā.

Strukturālā klasifikācija, ņemot vērā lipīdu struktūru, ir vissarežģītākā. Visus lipīdus var iedalīt divās grupās:

1) lipīdi, kas nav pakļauti hidrolīzei (lipīdu monomēri);

2) hidrolīzei pakļautie lipīdi (daudzkomponentu lipīdi).

Pirmajā grupā ietilpst:

1. Augstāks ogļūdeņražu saturs.

2. Augstāki alifātiskie spirti, aldehīdi, ketoni.

3. Izoprenoīdi un to atvasinājumi.

4. Augstāki aminospirti (sfingozīni).

5. Augstākie polioli.

6. Taukskābes.

Otrajā grupā (daudzkomponentu lipīdi) ietilpst šādas apakšgrupas:

1. Vienkāršie lipīdi (ēteri, kas sastāv no lipīdu monomēriem).

1.1. Vaski (augstāko vienvērtīgo spirtu ēteri).

1.2. Vienkārši diolu lipīdi jeb acildioli (dihidrospirtu ēteri).

1.3. Glicerīdi vai acilglicerīni (trīsvērtīgā spirta glicerīna esteri).

1.4. Steroīdi (sterīnu esteri).

2. Kompleksie lipīdi.

2.1. Fosfolipīdi (lipīdu fosfora esteri).

2.1.1. Fosfoglicerīdi (glicerīdu fosfora esteri).

2.1.2. Diola fosfatīdi (diolu lipīdu fosfora esteri).

2.1.3. Sfingofosfatīdi (N-acilsfingozīna fosforskābes esteri).

2.2. Glikolipīdi

2.2.1. Cerebrozīdi.

2.2.2. Gangliozīdi.

2.2.3. Sulfatīdi.

Fizikāli ķīmiskā klasifikācijaņem vērā lipīdu polaritātes pakāpi. Visi lipīdi ir sadalīti neitrālos (nepolārajos) un polārajos. Pirmais veids ietver lipīdus, kuriem nav lādiņa. Otrajā veidā ietilpst lipīdi, kuriem ir lādiņš un kuriem ir polāras īpašības (piemēram, fosfolipīdi, taukskābes).

Pēc to bioloģiskās nozīmes lipīdus iedala rezerves un strukturālajos. Rezerve - tiek noglabāta lielos daudzumos un pēc tam iztērēta ķermeņa enerģijas vajadzībām. Tie ietver acilglicerīnus. Visus pārējos lipīdus var klasificēt kā strukturālos lipīdus. Tiem nav tāda pati enerģētiskā vērtība kā rezerves, un tie ir iesaistīti bioloģisko membrānu, augu aizsargpārsegu un mugurkaulnieku ādas veidošanā. Lipīdi veido aptuveni 10-20% no cilvēka ķermeņa masas. Vidēji pieauguša cilvēka organismā ir 10-12 kilogrami lipīdu, no kuriem 2-3 ir strukturālie lipīdi, bet pārējie ir rezerves lipīdi. Apmēram 98% no pēdējiem atrodas taukaudos. Strukturālie lipīdi audos ir sadalīti nevienmērīgi. Īpaši bagāti ar tiem ir nervu audi (līdz 20 - 25%), bioloģiskajās šūnu membrānās lipīdi veido 40% no sausās masas.

Lipīdu monomēri

1. Augstāki ogļūdeņraži.Šajā savienojumu grupā ietilpst vienkāršākais lipīdu veids. Dabā ir vairāk normālu, sazarotu un nepiesātinātu augstāko ogļūdeņražu nekā augstākajos organismos, kuriem tie nav būtiski.

2. Augstāki alifātiskie spirti, aldehīdi, ketoni.

Tie ir atrodami brīvā formā, bet biežāk kā daļa no daudzkomponentu lipīdiem. Nepiesātinātie alifātiskie aldehīdi ir iesaistīti acetāla fosfatīdu veidošanā. Augstāki ketoni brīvā veidā biežāk atrodami baktērijās. Kukaiņi satur sazarotus nepiesātinātos ketonus. Augstāki alifātiskie spirti ir daļa no vaskiem, un tiem ir pāra skaits oglekļa atomu radikālā. Vissvarīgākie ir šādi spirti:

cetil-CH3-(CH 2) 14 -CH2OH- atrodas spermacetā;

ceril CH 3 -(CH 2) 24 -CH 2 OH - bišu vaskā;

montan CH 3 -(CH 2) 26 -CH 2 OH - bišu vaskā;

oleilgrupa CH3-(CH2)7-CH=CH-(CH 2 ) 7 -CH 2 OH- spermacetā, zivju eļļā.

3. Izoprenoīdi un to atvasinājumi.Šī ir liela bioloģiski svarīgu lipīdu grupa - izoprēna atvasinājumi:

Starp izoprenoīdiem ir jānošķir terpēni un steroīdi. Terpēni izceļas ar to struktūrā iekļauto izoprēna vienību skaitu. Terpēni, kas sastāv no divām izoprēna vienībām, ir monoterpēni, trīs ir seskviterpēni un 4,6,8 vienības ir attiecīgi diterpēni, triterpēni un tetraterpēni.

Monoterpēna mentols ir atrodams piparmētru eļļā, un tam ir pretsāpju, anestēzijas un antiseptiska iedarbība. Lieto inhalējamos preparātos, dažādos krēmos un ziedēs, kā arī konditorejas rūpniecībā. Monoterpēna ketonu – kamparu – plaši izmanto kosmētikā un medicīnā, balzamēšanas šķidrumos, kā arī kā atkrēpošanas līdzekli.Triterpēni skvalēns un lanosterols ir prekursori holesterīna sintēzē audos. Karotinoīdiem, kas pieder pie tetraterpēniem, ir svarīga loma dzīvības procesos. Kā piemēru var minēt β-karotīnu – provitamīnu A. Diterpēna spirti ietver fitolu un retinolu. Pirmais ir iesaistīts hlorofila un filohinona (K 1 vitamīna) veidošanā, bet otrais ir taukos šķīstošs vitamīns (A vitamīns).

Steroīdi - savienojumi, kas satur ciklopentānperhidrofenantrēna vai sterāna oglekļa karkasu:

Steroīdi ir ciklisko triterpēnu atvasinājumi, kuru biosintēzē tiek izmantotas izoprēna vienības. Lielākā daļa steroīdu ir spirti, kurus sauc par sterīniem vai sterīniem. Sterīni ir atrodami dzīvnieku un augu organismos; to nav baktērijās. Lielas bioloģiski svarīgu savienojumu grupas priekštecis ir holesterīns:

Holesterīns

Audos tas ir atrodams brīvā formā vai esteru (sterīdu) veidā, kuru vispārējā formula ir parādīta zemāk. Dzīvnieku audi ir bagāti ar holesterīnu, lielos daudzumos tas ir atrodams nervu audos, virsnieru dziedzeros un aknās. Holesterīns ir strukturāls lipīds, tas ir daļa no šūnu bioloģiskajām membrānām, un šūnu membrānā tā ir vairāk nekā citās membrānās - mitohondrijās, mikrosomās, kodolā utt. No dzīvnieku un augu izcelsmes steroīdu savienojumiem var atzīmēt šādus bioloģiski aktīvos holesterīna atvasinājumus: žults spirtus un žultsskābes, hormonus, vitamīnus (D), steroīdos glikozīdus (veidojas augos, izmanto kā efektīvas sirds zāles), steroīdu alkaloīdus. (lieto zāles, var paaugstināt asinsspiedienu un, iedarbojoties uz mugurkaulnieku centrālo nervu sistēmu, izraisīt elpošanas paralīzi).

Holesterīds

4. Augstāki aminospirti- sfingozīna atvasinājumi, tie ir daļa no daudzkomponentu lipīdiem - sfingolipīdiem. Sfingolipīdi satur sfingozīnu vai dihidrosfingozīnu:

Sfingozīns

Dihidrosfingozīns

5. Augstākie polioli- salīdzinoši neliela lipīdu monomēru grupa, kas atrodama mikroorganismos un ir iesaistīta vienkāršu un sarežģītu diolu lipīdu veidošanā dzīvnieku audos.

6. Taukskābes- karbolskābes ar garu, pārsvarā nesazarotu radikāli. Tiem parasti ir pāra skaits oglekļa atomu, tie ir atrodami brīvā formā un ir daļa no taukiem. Svarīgākā taukains skābes ir norādītas 6. tabulā.

6. tabula

Svarīgākās dabiskās taukskābes

Cilvēka taukaudi satur vislielāko daudzumu: oleīnskābes (55%), palmitīnskābes (20%), linolskābes (10%). Tāpēc cilvēka taukiem ir zema kušanas temperatūra, un tie organismā atrodas šķidrā stāvoklī (10-15 ° C). Šīs pašas skābes ievērojamā daudzumā ir atrodamas arī citos lipīdos (glikolipīdos, fosfolipīdos).

Daudzkomponentu lipīdi

1. Vienkāršie lipīdi- liela savienojumu grupa, kas ir taukskābju un spirtu esteri. Tajos ietilpst vaski, vienkāršie diola lipīdi, acilglicerīni (tauki un eļļas) un sterīdi.

Vaski ir taukskābju un vienvērtīgo spirtu esteri, kas satur 16 vai vairāk oglekļa atomus. Piemēram, galvenā spermaceta sastāvdaļa, kas atrodas vaļa galvā, ir vasks, kas iegūts saskaņā ar šādu shēmu:

CH 3 – (CH 2) 14 – CH 2 – OH + C 15 H 31 – COOH →

palmitīnskābes metilesteris

Bišu vasks ir dažādu esteru maisījums, no kuriem viens ir palmitīnskābes cetilesteris.

To vaskveida struktūra nosaka to augsto hidrofobitāti. Tāpēc vaski veido ūdeni atgrūdošu aizsargpārklājumu (lubrikantu) uz augu lapām un augļiem, ādas, dzīvnieku matiem, putnu spalvām un kukaiņu eksoskeleta.

Vienkāršie diola lipīdi ir vienkārši (I) vai kompleksie (I) divvērtīgo spirtu (piemēram, etilēnglikola) esteri, kas satur augstākus radikāļus; šī lipīdu grupa nesen tika atklāta un nelielos daudzumos ir atrodama zīdītāju audos un augu sēklās:

Glicerīdi jeb acilglicerīni (tauki un eļļas) ir visizplatītākā vienkāršo lipīdu grupa. Pēc ķīmiskās struktūras tie ir trīsvērtīgā spirta glicerīna un taukskābju esteri. To neitrālā rakstura dēļ glicerīdus sauc par neitrāliem lipīdiem. Glicerīdi ir sadalīti mono-, dm- un triacilglicerīnos, kas satur attiecīgi 1, 2 un 3 ar ēteru saistītu acilu (RCO-).

Ir vienkārši glicerīdi, kas satur vienas taukskābes atliekas, un jaukti glicerīdi, kas satur divu vai trīs dažādu skābju atlikumus.

Neitrālo lipīdu nosaukumus veido taukskābju un glicerīna nosaukumi vai taukskābes nosaukums ar galotni - “in”. Piemēram: palmitoilglicerīns (palmitoīns) - monoacilglicerīns, kas satur palmitīnskābes atlikumu; tristearaggoilglicerīns (tristearīns) - triacilglicerīns, kas satur trīs stearīnskābes atlikumus; dioleopalmitoilglicerīns (dioleopalmitīns) ir triacilglicerīns, kas satur divus oleīnskābes atlikumus un vienu palmitīnskābes atlikumu.

Dzīvnieku tauki, kas galvenokārt satur piesātināto skābju glicerīdus, ir cietas vielas. Augu tauki, ko bieži sauc par eļļām, satur nepiesātināto skābju glicerīdus. Tie pārsvarā ir šķidri, piemēram, saulespuķu, linsēklu, olīveļļas u.c.

Glicerīdi (tauki) spēj iesaistīties visās ķīmiskajās reakcijās, kas raksturīgas esteriem. Vissvarīgākā reakcija ir pārziepjošanas reakcija, kuras rezultātā no triglicerīdiem veidojas glicerīns un taukskābes. Pārziepjošana var būt fermentatīva, skāba vai sārmaina; pēdējā gadījumā veidojas nevis skābes, bet gan to sāļi:

Dabisko tauku raksturošanai izmanto šādus rādītājus:

Joda skaitlis- joda gramu skaits, kas saistās ar 100 g tauku. Jo vairāk nepiesātināto skābju ir taukos, jo lielāks ir joda skaitlis. Liellopu taukiem tas ir 32-47, jēra taukiem - 35-46, cūkgaļas taukiem - 46-66.

Skābes numurs- KOH miligramu skaits, kas nepieciešams, lai neitralizētu 1 g tauku. Šis skaitlis parāda, cik daudz brīvo skābju ir taukos.

Pārziepjošanas numurs- KOH miligramu skaits, kas nepieciešams, lai neitralizētu visas vienā gramā tauku esošās gan brīvās, gan saistītās taukskābes. Liellopu, jēra un cūkgaļas taukiem šis skaitlis ir aptuveni vienāds.

Steroīdi ir sterīnu un taukskābju esteri. Visizplatītākie ir holesterīna esteri. Tie ir atrodami dzīvnieku izcelsmes produktos (sviestā, olu dzeltenumos, smadzenēs). Cilvēkiem un dzīvniekiem lielākā daļa holesterīna (apmēram 60-70%) ir holesterīna esteru veidā. Jo īpaši holesterīna esteri veido galveno daļu no kopējā holesterīna, kas ir daļa no transporta lipoproteīniem (skatīt attēlu zemāk), attēlā parādīta zema blīvuma lipoproteīnu struktūra cilvēka asins plazmā. Iespējams, holesterīna esteri ir unikāls veids, kā radīt holesterīna rezerves audos. Lanolīns (aitas vasks) - aitas vilnas tauki ir arī sterīds (lanosterola un agnosterola taukskābju esteru maisījums), un to izmanto farmācijā kā ziežu bāzi ārstniecisko ziežu pagatavošanai.

Zema blīvuma lipoproteīna struktūra

2. Kompleksie lipīdi, atšķirībā no vienkāršajiem, satur nelipīdu komponentu (fosforskābes atlikumu vai ogļhidrātu utt.).

Fosfolipīdi ir dažādu organisko spirtu (glicerīna, sfingozīnu, diolu) ar fosfātiem aizvietoti esteri. Visi fosfolipīdi ir polārie lipīdi, kas galvenokārt atrodas šūnu membrānās (sk. 63. att. attēlots dubultais fosfolipīdu slānis - dzeltens - augstāko taukskābju radikāļi, zilas bumbiņas - polāras "galviņas", ieskaitot fosforskābes atlikumu, kas esterificēts ar aminospirtu vai aminoskābju skābe) Fosfolipīdus iedala fosfoglicerīdos (glicerīna atvasinājumi), diola fosfatīdos (dihidrogēna spirta atvasinājumi), sfingofosfatīdos un sfingolipīdos (sfingozīns kā spirts).

Visizplatītākie un daudzveidīgākie ir fosfoglicerīdi. Visi no tiem satur fosfatidīnskābes atlikumu (fosfatidilu) kopā ar kādu aminospirtu vai aminoskābi.

Fosfatidils

Taukskābju radikāļi atrodas trans pozīcijā (tie parādīti dzeltenā krāsā 63. un 89. lpp.). Tālāk ir norādītas dažu fosfoglicerīdu formulas:

fosfatidil - O - CH 2 - CH 2 - NH 2 fosfatidiletanolamīns (kolamīns);

fosfatidil - O - CH 2 - CH 2 - N + (CH 3) 3 fosfatidilholīns (lecitīns);

Glikolipīdi ir sarežģīti lipīdi, kas satur ogļhidrātu komponentu. Vienkāršākie glikolipīdi ir glikozildiacilglicerīni, kuros viena no glicerīna spirta grupām ir aizstāta ar monosaharīdu.

Dzīvnieku audi satur lielu daudzumu glikosfingolilīdu; Īpaši daudz tie ir nervu šūnās, kur tie acīmredzot ir nepieciešami normālai elektriskajai darbībai un nervu impulsu pārraidei. Šie lipīdi ir: cerebrozīdi, gangliozīdi, sulfolipīdi.

Cerebrozīdi – satur galaktozi vai, ļoti reti, glikozi kā ogļhidrātu sastāvdaļu. Šie lipīdi pirmo reizi tika atklāti smadzenēs, tāpēc tie ieguva savu nosaukumu. No cerebrozīdu sastāvā esošajām taukskābēm visizplatītākās ir lignocerīnskābes, cerebronskābes, nervonskābes un hidroksinervonskābes.

Sulfolipīdi ir cerebrozīdu sulfātu atvasinājumi. Sulfāta atlikumu pievieno galaktozes trešajai hidroksilgrupai. Sulfolipīdiem piemīt skābas īpašības, un tie ir iesaistīti katjonu transportēšanā no nervu šūnu un šķiedru membrānas.

Gangliozīdi, atšķirībā no citiem glikosfingolipīdiem, satur oligosaharīdu, kas sastāv no dažādiem monosaharīdiem. To sastāvdaļas un molekulmasa ļoti atšķiras. Smadzeņu garozas šūnas ir bagātas ar gangliozīdiem.

Lipīdu bioloģiskās funkcijas

Lipīdiem ir šādas galvenās bioloģiskās funkcijas.

1. Enerģija.Šo funkciju veic acilglicerīni un brīvās taukskābes. 1 g lipīdu oksidēšana atbrīvo 39,1 kJ enerģijas, tas ir, vairāk nekā oksidējot attiecīgo olbaltumvielu un ogļhidrātu daudzumu.

2. Strukturāls funkciju veic fosfolipīdi, holesterīns un tā esteri. Šie lipīdi ir daļa no šūnu membrānām, veidojot to lipīdu bāzi.

3. Transports funkciju. Fosfolipīdi ir iesaistīti vielu (piemēram, katjonu) transportēšanā caur membrānu lipīdu slāni.

4. Elektriski izolējošs funkciju. Sfingomielīni un glikosfingolilīdi ir sava veida elektriski izolējošs materiāls nervu mielīna apvalkos. Sfingomielīni satur fosfoholīnu vai fosfoetanolamīnu, un glikofingolipīdi satur monosaharīdu vai oligosaharīdu, kas sastāv no galaktozes un vairākiem aminocukuriem. To kopējā sastāvdaļa ir sfingozīna atlikums.

5. Emulģējošs funkciju. Fosfoglicerīdi, žultsskābes (sterīni), taukskābes ir acilglicerīnu emulgatori zarnās. Fosfoglicerīdi stabilizē holesterīna šķīdību asinīs.

6. Mehāniskais funkciju veic triacilglicerīni. Lipīdi saistaudos, kas aptver iekšējos orgānus, un zemādas tauku slānis aizsargā orgānus no bojājumiem, ko izraisa mehāniska ārēja ietekme.

7. Siltumu izolējošs Funkcija ir tāda, ka zemādas tauku slāņa lipīdi saglabā siltumu to zemās siltumvadītspējas dēļ.

8. Šķīdinātājs funkciju. Žultsskābes (sterīni) ir taukos šķīstošo vitamīnu šķīdinātāji zarnās.

9. Hormonāls funkciju. Visi steroīdie hormoni, kas veic dažādas regulēšanas funkcijas, ir lipīdi. Prostaglandīni ir hormoniem līdzīgi lipīdi.

10. Vitamīns funkciju. Visi taukos šķīstošie vitamīni, kas veic īpašas funkcijas, ir lipīdi.

6. nodaļa. Fermenti

Kā zināms, jebkura dzīva organisma svarīgākā īpašība ir vielmaiņa, kuras procesos galveno lomu spēlē fermenti jeb enzīmi, kas, tēlaini izsakoties I.P. Pavlova, ir patiesi visu dzīvības procesu dzinēji.

Fermenti ir dzīvas šūnas ražoti proteīnu katalizatori, kas paātrina ķīmiskās reakcijas pašā šūnā un, ekstrahējot no tās, izraisa tādas pašas reakcijas ārpus ķermeņa.

Fermenti nodrošina tādu svarīgu dzīvības procesu īstenošanu kā iedzimtības informācijas realizācija, bioenerģija, biomolekulu sintēze un sadalīšana. Tas izskaidro īpašo uzmanību, kas pievērsta fermentu izpētei.

Enzīmu izpēte (enzimoloģija) tradicionāli ieņem vadošo vietu bioķīmijā, un paši fermenti ir visvairāk pētītais olbaltumvielu veids. Daudzas īpašības, kas raksturīgas visiem proteīniem, vispirms tika pētītas, izmantojot fermentus. Fermentu izpēte ir ļoti svarīga jebkurai fundamentālai un lietišķai bioloģijas nozarei, kā arī daudzām ķīmiskās, pārtikas un farmācijas rūpniecības nozarēm, kas iesaistītas katalizatoru, antibiotiku, vitamīnu un citu bioaktīvu vielu sagatavošanā.

Saistītā informācija.