Основные разновидности липидов и их значение для растений,

животных и человека.

Липиды - так называют жиры и жироподобные вещества (липоиды). Относящиеся сюда вещества характеризуются растворимостью в органических растворителях и нерастворимостью (относительной) в воде.

Различают растительные жиры, имеющие при комнатной температуре жидкую консистенцию, и животные - твердую.

Липиды входят в состав всех плазматических мембран. Они выполняют в клетке энергетическую роль, активно участвуют в процессах метаболизма и размножения клетки.

Липиды - это жироподобные органические соединения, нерастворимые в воде, но хорошо растворимые в неполярных растворителях (эфире, бензине, бензоле, хлороформе и др.). Липиды принадлежат к простейшим биологическим молекулам.

В химическом отношении большинство липидов представляет собой сложные эфиры высших карбоновых кислот и ряда спиртов. Наиболее известны среди них жиры. Каждая молекула жира образована молекулой трехатомного спирта глицерола и присоединенными к ней эфирными связями трех молекул высших карбоновых кислот. Согласно принятой номенклатуре, жиры называют триацилглщеролами.

Атомы углерода в молекулах высших карбоновых кислот могут быть соединены друг с другом как простыми, так и двойными связями. Из предельных (насыщенных) высших карбоновых кислот наиболее часто в состав жиров входят пальмитиновая, стеариновая, арахиновая; из непредельных (ненасыщенных) - олеиновая и линолевая.

Функции липидов следующие:

1. Структурная. Фосфолипиды вместе с белками образуют биологические мембраны. В состав мембран входят также стеролы.

2. Энергетическая. При окислении жиров высвобождается большое количество энергии, которая идет на образование АТФ. В форме липидов хранится значительная часть энергетических запасов организма, которые расходуются при недостатке питательных веществ. Животные, впадающие в спячку, и растения накапливают жиры и масла и расходуют их на поддержание процессов жизнедеятельности. Высокое содержание липидов в семенах растений обеспечивает развитие зародыша и проростка до их перехода к самостоятельному питанию. Семена многих растений (кокосовой пальмы, клещевины, подсолнечника, сои, рапса и др.) служат сырьем для получения растительного масла промышленным способом.

3. Защитная и теплоизоляционная. Накапливаясь в подкожной клетчатке и вокруг некоторых органов (почек, кишечника), жировой слой защищает организм животных и его отдельные органы от механических повреждений. Кроме того, благодаря низкой теплопроводности слой подкожного жира помогает сохранить тепло, что позволяет, например, многим животным обитать в условиях холодного климата. У китов, кроме того, он играет еще и другую роль - способствует плавучести.

4. Смазывающая и водоотталкивающая. Воск покрывает кожу, шерсть, перья, делает их более эластичными и предохраняет от влаги. Восковой налет имеют листья и плоды многих растений.

5. Регуляторная. Многие гормоны являются производными хо-лестерола, например половые (тестостерон у мужчин и прогестерон у женщин) и кортикостероиды (альдостерон). Производные холестерола, витамин D играют ключевую роль в обмене кальция и фосфора. Желчные кислоты участвуют в процессах пищеварения (эмульгирование жиров) и всасывания высших карбоновых кислот.

Липиды являются также источником образования метаболической воды. Окисление 100 г жира дает примерно 105 г воды. Эта вода очень важна для некоторых обитателей пустынь, в частности для верблюдов, способных обходиться без воды в течение 10-12 суток: жир, запасенный в горбе, используется именно в этих целях. Необходимую для жизнедеятельности воду медведи, сурки и другие животные, впадающие в спячку, получают в результате окисления жира.

Содержание липидов в продуктах растительного, животного и

Микробного происхождения.

Степень ненасыщенности и длина цепей высших карбоновых кислот (т. е. число атомов углерода) определяют физические свойства того или иного жира.

Жиры с короткими и непредельными кислотными цепями имеют низкую температуру плавления. При комнатной температуре это жидкости (масла) либо мазеподобные вещества (жиры). И наоборот, жиры с длинными и насыщенными цепями высших карбоновых кислот при комнатной температуре становятся твердыми. Вот почему при гидрировании (насыщении кислотных цепей атомами водорода по двойным связям) жидкое арахисовое масло, например, становится мазеобразным, а подсолнечное масло превращается в твердый маргарин. По сравнению с обитателями южных широт в организме животных, обитающих в холодном климате (например, у рыб арктических морей), обычно содержится больше ненасыщенных триацилглицеролов. По этой причине тело их остается гибким и при низких температурах.

Липиды могут образовывать комплексы с другими биологическими молекулами - белками и сахарами.

Липиды, или резервные жиры, представляют собой сложные молекулы, которые обычно называют жирными телами. Их принято классифицировать в соответствии с происхождением:

— липиды животного происхождения: к ним принадлежат жиры, содержащиеся в мясе, рыбе, масле, молочных продуктах и сыре, яйцах и т.д.

— липиды растительного происхождения: они содержатся в маслах (оливковом, подсолнечном и т.д.) и маргарине.

Однако, следовало бы их классифицировать по их химической формуле. Тогда жиры можно подразделить на два вида:

— насыщенные жирные кислоты, найденные в мясе, продуктах свинины, яйцах, молочных продуктах (молоко, масло, сливки, сыры), пальмовом масле и т.д.;

— мононенасыщенные и полиненасыщенные жирные кислоты, которые представляют из себя жиры, остающиеся жидкими при комнатной температуре (подсолнечное масло, оливковое масло, рапсовое масло и т.д.). Некоторые из них могут затвердевать при гидрогенизации (например, производство маргарина);

— ненасыщенные жиры, содержащиеся в рыбе, утке и гусе.

Потребление липидов, содержащихся в продуктах питания, является чрезвычайно важным поскольку:

— они снабжают организм энергией, накапливаемой в виде запасов жира и доступной при необходимости для снабжения тела глюкозой;

— они служат основой для формирования мембран и клеток;

— они входят в состав ткани и, в частности, нервной системы;

— они помогают производить гормоны и простагланди-ны;

— они формируют основу производства солей желчи;

— они содержат витамины растворимые в жирах, А, Д, Е, иК;

— они единственные источники того, что мы называем необходимыми жирными кислотами: линолевая и альфа-линоленовая кислоты;

— некоторые жирные кислоты способствуют предотвращению сердечно-сосудистых заболеваний.

а. Липиды и ожирение

Жиры — самые большие поставщики энергии, вот почему они главные враги в теории низкокалорийных диет. Они нарушают обмен веществ и ведут к образованию запасов жира. Повышенное содержание сахара в крови, возникшее из-за избытка инсулина, приводит к накоплению жировых излишков из липидов (липогенезис).

б. Липиды и холестерин

Взаимосвязь между излишним потреблением жиров и уровнем холестерина в крови (который является ответственным за сердечно-сосудистые заболевания) фактически показана. Целесообразно подразделять холестерин на два типа: хороший и плохой. В идеале следовало бы поддерживать общий уровень холестерина ниже или равным 2 граммам на литр и с как можно более высоким содержанием хорошего холестерина.

Помните, что не все жиры повышают плохой холестерин. Напротив, некоторые даже имеют тенденцию значительно снижать их. Этот вопрос мы рассмотрим более подробно в главе, посвященной повышенному содержанию холестерина в крови и опасности сердечно-сосудистых заболеваний.

С этой точки зрения следует классифицировать жиры на три новые категории.

Жиры, которые повышают холестерин. Это — насыщенные жирные кислоты, которые преимущественно содержатся в мясе, продуктах свинины, молоке и всех молочных продуктах, масле и некоторых сырах.

Излишнее потребление насыщенных жиров может привести к повышению уровня холестерина в крови и предрасположенности к сердечно-сосудистым заболеваниям. Многие исследователи склонны считать, что чрезмерное снисходительное отношение к насыщенным жирам приводит к опасности возникновения некоторых раковых образований.

Жиры, которые слабо влияют на холестерин - Это те, которые находятся в домашней птице, ракообразных и яйцах. Жиры, которые понижают холестерин и предотвращают артериальные проблемы

Это ненасыщенные жирные кислоты, которые преимущественно найдены в маслах (кроме пальмового масла), масляных семенах и рыбе, а также в гусином и утином жире (паштет из утиной печенки, и т.д.). Среди этих кислот нужно упомянуть следующие:

— Мононенасыщенные жирные кислоты, в особенности, олеиновая кислота из оливкового масла, которые обладают свойством снижения общего холестерина и увеличения хорошего холестерина. Их преимущество в химической устойчивости.

— Полиненасыщенные жирные кислоты, обнаруженные в подсолнечном масле, кукурузном и рапсовом маслах, понижают общий холестерин. Их много в необходимых жирных кислотах. Недостатком этих кислот является их легкая окисляемость. Эти полиненасыщенные жирные кислоты при окислении становятся такими же плохими для артерий как насыщенные жирные кислоты. Химические изменения, которым подвергаются некоторые растительные жиры, когда они затвердевают (становятся маргарином), похоже изменяют их свойства.

в. Необходимые жирные кислоты

Линолевая кислота и альфа- линоленовая (которые обычно группируют вместе под названием витамина F) заслуживает здесь особого внимания, поскольку их присутствие незаменимо для жизнедеятельности организма.

В последние несколько лет было показано, что эти жирные кислоты играют важнейшую роль в формировании мембран клеток головного мозга и в развитии нервной системы. Недостаток этих кислот приводит к нарушению функции головного мозга. Наиболее подвержены этой опасности молодые люди.

Итак напомним, что отсутствие необходимых жирных кислот может быть важным фактором в развитии наиболее серьезных заболеваний обмена веществ, поражающих население индустриального общества. Именно их отсутствие связывают с распространением заболеваний системы иммунной защиты.

Плохие привычки в питании и сомнительная природа продуктов, которые имеются в нашем распоряжении, особенно если они очищены, возможно являются причиной этой недостаточности. Линолевая кислота, которая найдена в подсолнечном, кукурузном маслах и масле из виноградных косточек снижает риск сердечно- сосудистых заболеваний.

Недостаток линолевой кислоты может привести к замедлению роста и к изменениям в клетках кожи, слизистой железы, желез внутренней секреции и половых органов. Рекомендуемая суточная доза — 10 граммов. Она может быть получена при употреблении 20 граммов подсолнечного, кукурузного или соевого масла.

Альфа-линоленовая кислота, найденная в больших количествах в маслах из рапсовых семян, маслах из грецкого ореха и зерен пшеницы особенно важна для биохимии нервной системы. Недостаточность этой кислоты может привести к снижению способности к обучению, отклонениям в передаче нервных сигналов, увеличению опасности возникновения тромбоза, а также к снижению сопротивления алкоголю. Ее ежедневно рекомендуемая доза — 2 грамма. Это доза может быть получена при ежедневном употреблении 25 граммов рапсового масла.

Никакое масло в отдельности не может дать правильного баланса олеиновой, линолевой и альфа- линоленовой кислот. Поэтому, вам следует смешивать два или три следующих различных масла как приправу к салату: оливковое масло, подсолнечное масло, рапсовое масло.

г. Ежедневное потребление липидов (жиров)

Ежедневное потребление жиров во всех их формах не должно составлять более 30% потребления пищевых продуктов. Во Франции в настоящее время оно составляет 45% (две трети которых состоят из насыщенных жиров).

Идеальным считается суточное потребление 25% насыщенных жиров (мясо, продукты свинины, масло, все молочные продукты), 50% мононенасыщенных жирных кислот (гусиный жир, оливковое масло) и 25% полиненасыщенных жирных кислот (рыба, подсолнечное масло, рапсовое масло, кукурузное масло и т.д

5. Строение и функции простых липидов – жира и воска.

Простые липиды в большинстве представлены сложными эфирами высших жирных кислот и трехатомного спирта глицерина — триглицеридами. Жирные кислоты имеют: 1) одинаковую для всех кислот группировку — карбоксильную группу (–СООН) и 2) радикал, которым они отличаются друг от друга. Радикал представляет собой цепочку из различного количества (от 14 до 22) группировок –СН2–. Иногда радикал жирной кислоты содержит одну или несколько двойных связей (–СН=СН–), такую жирную кислоту называют ненасыщенной. Если жирная кислота не имеет двойных связей, ее называют насыщенной. При образовании триглицерида каждая из трех гидроксильных групп глицерина вступает в реакцию конденсации с жирной кислотой с образованием трех сложноэфирных связей.

Среди веществ растительного и животного происхождения очень распространены соединения, относящиеся к классу сложных эфиров, т. е. вещества, структуру которых в наиболее общем виде можно представить как

R' — (CO) — O — R''

где R' и R" - углеводородные радикалы, которые могут иметь самое разное строение и длину.

Природные соединения такого состава называются липидами. К липидам относятся, во-первых, хорошо известные жиры и масла, относящиеся к сложным эфирам, образованным трехатомным спиртом - глицерином и высшими карбоновыми кислотами. К липидам относят и воски, очень схожие с жирами как химически, так я по ряду физических свойств.

Воски — соединения, образованные высшими карбоновыми кислотами и высокомолекулярными одноатомными спиртами различного строения.

Состав

В состав воска входят около 300 различных веществ, среди которых преобладают сложные эфиры, углеводороды, свободные жирные кислоты, ароматические вещества, вода, красящие, минеральные и другие вещества.

Главной составной частью воска являются сложные эфиры (до 75%), образованные пальмитиновой, неоцеротиновой и мелиссиновой кислотами, цериловым и мелиссиновым спиртами. Кроме того, в воске содержатся церотиновая, монтаниновая и олеиновая кислоты и неоцериловый и монтаниновый спирты. Церотиновая и мелиссиновая кислоты — наиболее активная часть воска; они могут вступать в реакцию с большинством металлов, а также со щелочами.

Физические свойства

За физические свойства воска отвечают такие параметры как температура плавления и застывания, коэффициент твердости, плотность, степенью вязкости.

Температура плавления (переход от твердого состояния в жидкое) находится в пределах от 61 до 65 градусов. Температура застывания (переход из жидкого состояния в твердое) колеблется в пределах 61 – 63 градусов. Следует отметить, что застывает воск при температуре несколько более низкой (на 0, 1- 2 градуса), чем плавится. Если опустить термометр в воск во время, то в начале термометр показывает постепенно снижение температуры. Далее, достигнув примерно 61 – 63 градусов, она некоторое время остается неизменной, после чего происходит затвердевание воска. Остановка на короткий промежуток времени понижения температуры вызывают скрытой теплотой плавления. Именно эту температуру и принято считать температурой плавления воска.

Плотность воска показывает массу одного кубического сантиметра воска. Во время повышения температуры воска на один градус плотность воска уменьшается на 0, 0008. Это может говорить о том, что плотность воска зависит от температуры. При нормальных условиях плотность чистого воска колеблется от 0, 96 до 0, 98. Твердый воск способен плавать на поверхности воды, но в расплавленном воске он тонет. Знание плотности воска важно при определении фальсификации натурального воска.

За твердость воска отвечает коэффициент твердости - время прохождения иглы с поперечным сечением 1, 5 квадратного миллиметра под действием груза весом 1 килограмм на глубину в 1 миллиметр. Определение ведут всегда при температуре 20. Для светлого, без каких-либо примесей воска коэффициент твердости составляет 9 – 13. У извлеченного из старых сотов воска коэффициент твердости составляет примерно 4 – 6 Твердость воска очень важное физическое свойство: при производстве вощины: чем тверже воск, тем прочнее вощина. Твердость воска зависит от его качества. При изготовлении вощины рекомендуется применять воск с высоким коэффициентом твердости.

За вязкость воска отвечает сила сцеплением между его внутренними частицами. С помощью ее находят консистенцию и чистоту расплавленного воска. Что бы определить вязкости расплавленного воска, его при постоянной температуре пропускают через маленькие отверстия.

Химический состав . По химическому составу пчелиный воск представляет смесь различных веществ, количество которых колеблется в зависимости от происхождения воска, пищи пчел и условий добывания его из воскового сырья.

Из химических элементов в состав воска входят: углерод- около 80%, водород - около 13%, кислород -7%. Эти элементы объединены в 15 различных веществ. Главной составной частью воска являются сложные эфиры (70, 4- 74, 7%), образованные предельными одноосновными кислотами -(пальмитиновой, неоцеротиновой и мелиссиновой) и предельными одноосновными спиртами (цериловым и мелиссиновым). В меньших количествах в воске содержатся церотиновая, монтаниновая и олеиновая кислоты, а также спирты-неоцериловый и монтаниновый. Церотиновая и мелиссиновая кислоты представляют наиболее активную часть воска, они могут вступать в реакцию с большинством металлов и со щелочами.

Кроме того, пчелиный воск содержит предельные углеводороды (12, 5-15, 5%) и около 15% свободных кислот. В нем также есть вещества, обусловливающие его цвет и запах, а также минеральные соли.

Цвет воска зависит от красящих веществ, переходящих в него из прополиса и некоторых сортов пыльцы. Кроме того, на цвет воска влияет способ переработки воскового сырья. Ароматические вещества переходят в воск главным образом из меда, т. е. происходят из тех растений, с которых пчелы собирали нектар.

Растворителями воска являются вещества, не соединяющиеся с водой: бензин, скипидар, толуол, хлороформ и др. В спирте растворяется лишь очень небольшая часть веществ, входящих в состав воска. В воде и глицерине воск не растворяется, однако при определенных условиях он образует с водой эмульсию. Для образования эмульсии воска с водой обязательно присутствие третьего вещества, называемого эмульгатором. Такими эмульгаторами могут быть щелочи, соли жесткой воды, декстринообразные соединения меда, перга и другие вещества.

Свободные жирные кислоты воска растворяют многие металлы, образуя в большинстве случаев окрашенные соли. От соприкосновения с железом воск приобретает бурую окраску, а при сильном перегреве может даже совсем почернеть. Чугун действует на воск немного слабее, чем железо. Медь окрашивает воск в зеленый цвет. Цинк растворяется в воске, отчего он приобретает серовато-грязный цвет.

В фосфолипидах одна из крайних цепей высших карбоновых кислот триацилглицерола замещена на группу, содержащую фосфат. Фосфолипиды имеют полярные головки и неполярные хвосты. Группы, образующие полярную головку, гидрофильны, а неполярные хвостовые группы гидрофобны. Двойственная природа этих липидов обусловливает их ключевую роль в организации биологических мембран.

Еще одну группу липидов составляют стероиды (стеролы). Эти вещества построены на основе спирта холестерола. Стеролы плохо растворимы в воде и не содержат высших карбоновых кислот. К ним относятся желчные кислоты, холестерол, половые гормоны, витамин D и др.

К липидам также относятся терпены (ростовые вещества растений - гиббереллины; каротиноиды - фотосинтетичские пигменты; эфирные масла растений, а также воска).

В миелиновых оболочках аксонов нервных клеток липиды являются изоляторами при проведении нервных импульсов. Воск используется пчелами в строительстве сот.

⇐ Предыдущая12345678910Следующая ⇒

Поделиться: