Тема: Липиды. Лекция № 2 для студентов 2 курса презентация

Тема: ЛИПИДЫ Лекция № 2 для студентов 2 курса, обучающихся по специальности 31.05.01-Лечебное дело к.б.н., доцент Тепляшина Елена Анатольевна Красноярск, 2016

План лекции Определение и классификация липидов. Биологические свойства липидов. 2. Строение жиров. 3. Химические, физические свойства жиров. 4. Строение простых и сложных липидов. 5. Медико – биологическое значение липидов.

Липиды это органические вещества гидрофобной природы, нерастворимые в воде, но хорошо растворимые в неполярных органических растворителях: хлороформе, эфире, ацетоне, бензоле и др. Липиды это органические вещества гидрофобной природы, нерастворимые в воде, но хорошо растворимые в неполярных органических растворителях: хлороформе, эфире, ацетоне, бензоле и др. Большинство липидов имеют в своем составе жирные кислоты, связанные со спиртами глицерином или холестерином сложноэфирными связями, с аминоспиртом сфингозином – амидной связью.

БИОЛОГИЧЕСКИЕ ФУНКЦИИ ЛИПИДОВ 1. СТРУКТУРНАЯ ИЛИ ПЛАСТИЧЕСКАЯ РОЛЬ – липиды входят в состав структурных компонентов клетки (фосфо- и гликолипиды), ядра, цитоплазмы, мембраны и в значительной степени определяют их свойства (в нервной ткани содержится до 25% , в клеточных мембранах до 40% жиров). 2. ЭНЕРГЕТИЧЕСКАЯ РОЛЬ – липиды обеспечивают 25-30% всей энергии необходимой организму (при расщеплении 1г жира образуется 38,9 кДж). 3. ЖИРЫ ЯВЛЯЮТСЯ ИСТОЧНИКОМ ОБРАЗОВАНИЯ ЭНДОГЕННОЙ ВОДЫ. При окислении 100 г жира выделяется 107 мл Н2О. 4. ФУНКЦИЯ ЗАПАСАНИЯ ПИТАТЕЛЬНЫХ ВЕЩЕСТВ (жировое депо). Жиры являются своего рода «энергетическими консервами». .

БИОЛОГИЧЕСКИЕ ФУНКЦИИ ЛИПИДОВ II 5. ЗАЩИТНАЯ. Жиры защищают органы от повреждений (подушка около глаз, околопочечная капсула). 6. ТРАНСПОРТНАЯ ФУНКЦИЯ – переносчики жирорастворимых витаминов. 7.ТЕРМОРЕГУЛЯЦИОННАЯ. Жиры предохраняют организм от потери тепла. 8. Жиры являются ИСТОЧНИКОМ СИНТЕЗА СТЕРОИДНЫХ ГОРМОНОВ. 9. Участвуют в СИНТЕЗЕ ТРОМБОПЛАСТИНА и МИЕЛИНА НЕРВНОЙ ТКАНИ, ЖЕЛЧНЫХ КИСЛОТ, ПРОСТАГЛАНДИНОВ и ВИТАМИНА D. 10. Некоторые мужские половые стероидные гормоны в жировой ткани преобразуется в женские гормоны, что является основой косвенного участия жировой ткани в ГУМОРАЛЬНОЙ РЕГУЛЯЦИИ функций организма.

Физико-химические свойства жиров

КЛАССИФИКАЦИЯ ЛИПИДОВ

ХИМИЧЕСКАЯ КЛАССИФИКАЦИЯ ЛИПИДОВ По химической классификации выделяют две категории липидов – омыляемые (вещества содержащие сложноэфирную связь – воска, триацилглицерины, фосфолипиды и др.) и неомыляемые (стероиды, терпены).

Структурные компоненты липидов Все группы липидов имеют два обязательных структурных компонента - высшие карбоновые кислоты и спирты. Многие высшие карбоновые кислоты были впервые выделены из жиров, поэтому они получили название жирных. Общая формула  жирных кислот имеет вид: R-COOH, где R – углеводородный радикал Общие структурные признаки жирных кислот: •  являются монокарбоновыми; •  содержат неразветвленную углеродную цепь; •  включают четное число атомов углерода в цепи; •  имеют цис-конфигурацию двойных связей (если они присутствуют).

СТРУКТУРА, СОСТАВ И СВОЙСТВА ЖИРНЫХ КИСЛОТ Жирные кислоты представляют собой неразветвленную углеводородную цепь, на одном конце которой находится карбоксильная группа, а на другом – метильная группа (омега – С-атом). Большинство жирных кислот содержат четное число атомов С – от 16 до 20. Биологически важные жирные кислоты могут быть насыщенными и ненасыщенными.

Насыщенные жирные кислоты Жирные кислоты, не содержащие двойных связей, называют насыщенными. Насыщенные жирные кислоты имеют общую формулу CH3(CH2)n COOH, в которой n может изменяться от 2 до 20 и несколько выше. Основными среди насыщенных жирных кислот (до 30-35%) являются: - масляная кислота CH3(CH2)2COOH - пальмитиновая CH3(CH2)14COOH - стеариновая CH3(CH2)16COOH (8-12%).

ОСНОВНЫЕ НАСЫЩЕННЫЕ ЖИРНЫЕ КИСЛОТЫ

НЕНАСЫЩЕННЫЕ ЖИРНЫЕ КИСЛОТЫ Жирные кислоты, содержащие одну или несколько двойных связей, соответственно называют моно- или полиненасыщенными. К ним относятся: - олеиновая кислота (С 18:1) (одна двойная связь), - линолевая кислота (С 18:2) (две двойные связи), - линоленовая кислота (С 18:3) (три двойные связи), - арахидоновая кислота (С 20:4) (четыре двойные связи). Одной из наиболее распространенных кислот в живой природе является олеиновая кислота CH3(CH2)7CH=CH(CH2)7COOH. Она содержится в оливковом масле, от которого и произошло ее название, а также в свином жире. Двойная связь в олеиновой кислоте имеет цис-конфигурацию.

Цис-конфигурация В природных кислотах число атомов углерода колеблется от 4 до 22, но чаще встречаются кислоты с 16 или 18 атомами углерода. Ненасыщенные кислоты содержат одну или несколько двойных связей, имеющих цис-конфигурацию. Ближайшая к карбоксильной группе двойная связь обычно расположена между атомами С-9 и С-10. Если двойных связей несколько, то они отделены друг от друга метиленовой группой СН2.

Семейства омега-3, омега-6, омега-9 По положению первой двойной связи от метильного углерода полиненасыщенные жирные кислоты делятся на семейства омега-3 и омега-6. Линолевая кислота и ненасыщенные кислоты с иным числом атомов углерода, но с расположением двойных связей также у третьего атома углерода, считая от метильной группы, составляют семейство омега-3 высших жирных кислот. Другие типы кислот образуют аналогичные семейства линолевой (омега-6) и олеиновой (омега-9) кислот. Витамин F - это комплекс полиненасыщенных жирных кислот омега-3 и омега-6, которые объединяют в себе линолевую, линоленовую, арахидоновую, эйкозапентаеновую и докозагексаеновую кислоты.

Номенклатура ненасыщенных высших жирных кислот В настоящее время применяется собственная номенклатура ненасыщенных высших жирных кислот. В ней концевой атом углерода, независимо от длины цепи, обозначается последней буквой греческого алфавита ω (омега). Отсчет положения двойных связей производится не как обычно от карбоксильной группы, а от метильной группы. Так, линоленовая кислота обозначается как 18:3 ω-3 (омега-3).

ОСНОВНЫЕ НЕНАСЫЩЕННЫЕ ЖИРНЫЕ КИСЛОТЫ

Большинство жирных кислот синтезируется в организме человека, однако полиненасыщенные (линолевая и линоленовая «Витамин F» ) не синтезируются и должны поступать с пищей. Эти жирные кислоты называют незаменимыми или эссенциальными. Большинство жирных кислот синтезируется в организме человека, однако полиненасыщенные (линолевая и линоленовая «Витамин F» ) не синтезируются и должны поступать с пищей. Эти жирные кислоты называют незаменимыми или эссенциальными. В организме они не синтезируются и должны поступать с пищей в количестве около 5 г в день. В природе эти кислоты содержатся в основном в растительных маслах. Эссенциальные жирные кислоты способствуют нормализации липидного профиля плазмы крови. Линетол, представляющий собой смесь этиловых эфиров высших жирных ненасыщенных кислот, используется в качестве гипо-липидемического лекарственного средства растительного происхождения.

СПИРТЫ В СТРУКТУРЕ ПРИРОДНЫХ ЛИПИДОВ В состав липидов могут входить: высшие одноатомные спирты (цетиловый СH3(СН2)15ОН и мелиссиловый СН3(СН2)29ОН спирты, входящие в состав восков); многоатомные спирты (трехатомный спирт глицерин, двухатомный спирт этиленгликоль, миоинозит); аминоспирты (2-аминоэтанол (или коламин), холин. серин и сфингозин).

СФИНГОЗИН Сфингозин - ненасыщенный длинноцепочечный двухатомный аминоспирт. Двойная связь в сфингозине имеет транс-конфигурацию, а асимметрические атомы С-2 и С-3 - D-конфигурацию.

ПРОСТЫЕ ЛИПИДЫ. ВОСКИ. Воски - сложные эфиры высших жирных кислот и высших одноатомных спиртов. Воски образуют защитную смазку на коже человека и животных и предохраняют растения от высыхания. Они применяются в фармацевтической и парфюмерной промышленности при изготовлении кремов и мазей. Примером является цетиловый эфир пальмитиновой кислоты и мелиссиловый эфир пальмитиновой кислоты - компонент пчелиного воска.

Триацилглицерины, или жиры Триацилглицерины (жиры и жирные масла природного происхождения) представляют собой сложные эфиры, образованные глицерином и жирными кислотами. В организме человека триацилглицерины играют роль структурного компонента клеток или запасного вещества («жировое депо»).

СОСТАВ ТРИАЦИЛГЛИЦЕРИНОВ В состав триацилглицерина могут входить остатки как одной и той же кислоты – такие жиры называются простыми, – так  и разных (смешанные жиры). Триацилглицерины неполярны и вследствие этого практически нерастворимы в воде. Основная функция триацилглицеринов – запасание энергии. Триацилглицерины накапливаются в жировой ткани, которая, кроме депонирования жира, выполняет термоизолирующую функцию и защищает органы от механических повреждений. 

Бурый или «коричневый» жир Бурый жир (второе название – «коричневый» жир) ученые изучали  на протяжении нескольких лет. Бурый жир – теплогенерирующий тип жира, который вместо того, чтобы накапливать энергию, наоборот, сжигает ее. Такая способность бурого жира имеет большое значение для нормализации веса. У новорожденного достаточный запас бурого жира, который помогает его телу согреваться. По мере взросления большая часть его запаса в организме теряется. Бурый жир расположен в области шеи вокруг кровеносных сосудов (помогает согреть кровь). Бурый жир является источником эндогенной воды.

Гидролиз триацилглицеринов

Процесс омыления жиров Триацилглицерины, в состав которых входят жирные кислоты с короткими цепями либо с высокой степенью ненасыщенности, как правило, имеют более низкие температуры плавления. Поэтому при комнатной температуре они находятся в виде масел. Это свойственно триацилглицеринам растительного происхождения, которые содержат большую долю ненасыщенных кислот. Процесс омыления или гидролиз сложного эфира с образованием спирта и кислоты. Животные жиры характеризуются высоким содержанием насыщенных жирных кислот и являются твердыми.

ЦЕРАМИДЫ Церамиды - это N-ацилированные производные спирта сфингозина. Церамиды в незначительных количествах присутствуют в тканях растений и животных. Чаще церамиды входят в состав сложных липидов - сфингомиелинов, цереброзидов, ганглиозидов.

СЛОЖНЫЕ ЛИПИДЫ. ФОСФОЛИПИДЫ Фосфолипиды содержат  гидрофобную и гидрофильную области и поэтому обладают амфифильнымы свойствами, т.е. они способны растворяться в неполярных растворителях и образовывать стойкие эмульсии с водой. Фосфолипиды в зависимости от наличия в их составе спиртов глицерина и сфингозина делятся на глицерофосфолипиды и сфингофосфолипиды.

Классификация фосфолипидов В группу фосфолипидов входят вещества, отщепляющие при гидролизе фосфорную кислоту, например глицерофосфолипиды и некоторые сфинголипиды. В целом фосфолипидам свойственно достаточно высокое содержание ненасыщенных кислот.

Глицерофосфолипиды В основе строения молекулы глицерофосфолипидов лежит фосфатидная кислота, образованная глицерином, двумя жирными и фосфорной кислотами. Глицерофосфолипиды являются главными липидными компонентами клеточных мембран.

Примеры фосфатидов Примерами фосфатидов могут служить соединения, в составе которых фосфатидовые кислоты этерифицированы по фосфатному гидроксилу соответствующими спиртами: фосфатидилсерины (этерифицирующий компонент – серин); фосфатидилэтаноламины (этерифицирующий компонент этаноламином); фосфатидилхолины (этерифицирующий компонент – холин).

Взаимосвязь этерифицирующих компонентов фосфатидов

СФИНГОЛИПИДЫ Сфинголипиды представляют собой структурные аналоги глицерофосфолипидов, в которых вместо глицерина используется сфингозин (ненасыщенный длинноцепочечный двухатомный аминоспирт). Важную группу сфинголипидов составляют сфингомиелины, впервые обнаруженные в нервной ткани. В сфингомиелинах гидроксильная группа у С-1 церамида этерифицирована, фосфатом холина (реже фосфатом коламина), поэтому их можно отнести и к фосфолипидам.

ГЛИКОЛИПИДЫ ГЛИКОЛИПИДЫ это соединения включают углеводные остатки (чаще D-галактозы, реже D-глюкозы) и не содержат остатка фосфорной кислоты. Типичные представители гликолипидов - цереброзиды и ганглиозиды - представляют собой сфингозинсодержащие липиды (поэтому их можно считать и сфинголипидами). В цереброзидах остаток церамида связан с D-галактозой или D-глюкозой β-гликозидной связью. Цереброзиды (галактоцереброзиды, глюкоцереброзиды) входят в состав оболочек нервных клеток.

ГАНГЛИОЗИДЫ Ганглиозиды – богатые углеводами сложные липиды, впервые выделенные из серого вещества головного мозга. В структурном отношении они сходны с цереброзидами, отличаясь тем, что вместо моносахарида они содержат олигосахаридный остаток сложной структуры включающий один остаток V -ацетилнейраминовой кислоты.

Некоторые свойства омыляемых липидов Реакция гидролиза – представляет собой первую стадию процесса утилизации жиров в организме. В организме гидролиз осуществляется под действием ферментов – липаз. В промышленности с помощью реакции гидролиза устанавливают строение липидов, а также получают ценные продукты (мыла). Гидролиз триацилглицеринов осуществляют либо воздействием перегретого пара (в промышленности), либо нагреванием с водой в присутствии минеральных кислот или щелочей (омыление).

Реакция присоединения Реакция присоединения – липиды, содержащие в структуре остатки ненасыщенных кислот, присоединяют по двойным связям водород, галогены, галогеноводороды, воду в кислой среде. Иодное число - это мера ненасыщенности триацилглицеринов. Оно соответствует числу граммов иода, которое может присоединиться к 100 г вещества. Состав природных жиров и масел и их иодные числа варьируют. Пример: взаимодействие 1-олеоил-дистеароилглицерина с иодом (иодное число этого триацилглицерина равно 30). Каталитическое гидрирование (гидрогенизация) ненасыщенных растительных масел - важный промышленный процесс. В этом случае водород насыщает двойные связи и жидкие масла превращаются в твердые жиры.

Реакция окисления Первичными продуктами взаимодействия липидов с молекулярным кислородом являются гидропероксиды, образующиеся в результате цепного свободнорадикального процесса. Пероксидное окисление липидов - важный окислительный процесс в организме. Он является основной причиной повреждения клеточных мембран (например, при лучевой болезни). Структурные фрагменты ненасыщенных высших жирных кислот в фосфолипидах служат мишенью для атаки активными формами кислорода.

Неомыляемые липиды Неомыляемые липиды не гидролизуются в кислой и щелочной среде. Неомыляемые липиды подразделяют на 2 больших подкласса: стероиды и терпены. Стероиды присутствуют, в животных тканях, тогда как терпены присутствуют в основном в тканях растений. Стероиды и терпены построены из одинаковых изопреновых фрагментов и относятся к категории изопреноидов.

СТЕРОИДЫ Стероиды имеют циклическое строение. В основе их структуры лежит структура циклопентанопергидро-фенантрена (стерана), состоящего из трех конденсированных циклогексановых колец (А, В, С) и циклопентанового кольца D.

ХОЛЕСТЕРИН Холестерин входит в состав клеточных мембран и определяет их микровязкость.

ЭРГОСТЕРИН Эргостерин – предшественник витамина D. После воздействия на эргостерин УФ-лучами он приобретает свойство оказывать противорахитное действие (при раскрытии кольца В). Эргостерин плохо всасывается в кишечнике и потому обнаруживаются в тканях человека в следовых количествах.

ТЕРПЕНЫ К терпенам относят группу соединений, включающую себя как полиизопреновые углеводороды, так и их кислородсодержащие производные – спирты, альдегиды и кетоны. Особую группу терпенов составляют каротиноиды – растительные пигменты. Функции каротиноидов: выполняют функции витаминов; участвуют в процессе фотосинтеза. Представители терпенов – α-, β- и γ-каротины, предшественники витаминов группы А.

К терпенам относятся и другие жирорастворимые витамины, такие как витамины группы Е (токоферолы), витамины группы К, а также убихиноны, способные к последовательному окислению (восстановлению) и выполняющие роль переносчика восстановительных эквивалентов в электрон-транспортной цепи митохондрий: К терпенам относятся и другие жирорастворимые витамины, такие как витамины группы Е (токоферолы), витамины группы К, а также убихиноны, способные к последовательному окислению (восстановлению) и выполняющие роль переносчика восстановительных эквивалентов в электрон-транспортной цепи митохондрий:

СПАСИБО ЗА ВНИМАНИЕ!