Нейтральные жиры, масла: общая характеристика, окисление, гидрогенизация. Депрессия

Молекулы фосфолипидов и гликолипидов амфифильны, то есть углеводородные радикалы жирных кислот и сфингозина являются гидрофобными, а другая часть молекулы, образованная из углеводов, остатка фосфорной кислоты с присоединенным к нему холином, серином, этаноламином – гидрофильна. В результате этого в водной среде гидрофобные участки молекулы фосфолипидов вытесняются из водной среды и взаимодействуют между собой, а гидрофильные участки контактируют с водой, в результате образуется двойной липидный слой клеточных мембран (рис.9.1.). Этот двойной слой мембраны пронизан белковыми молекулами – микротрубочками. На наружной стороне мембраны прикреплены олигосахариды. Количество белка и углеводов в различных мембранах неодинаково. Белки мембран могут выполнять структурные функции, могут быть ферментами, осуществлять трансмембранный перенос питательных веществ, могут выполнять различные регуляторные функции. Мембраны всегда существуют в виде замкнутых структур (см. рис.9.1). Липидный бислой обладает способностью к самосборке. Эту способность мембран используют для создания искусственных липидных пузырьков – липосом.

Липосомы широко применяются как капсулы для доставки различных лекарственных веществ, антигенов, ферментов в различные органы и ткани, так как липидные капсулы способны проникать через клеточные мембраны. Это позволяет направлять лекарственные вещества точно по адресу в пораженный орган.

Рис.9.1. Схема клеточной мембраны из двойного липидного слоя. Гидрофобные участки молекулы липидов притягиваются между собой; гидрофильные участки молекулы находятся с наружной стороны. Молекулы белков пронизывают липидный бислой.

Обмен липидов

В организме нейтральные жиры находятся в 2-х формах: запасного жира и протоплазматического жира.

В состав протоплазматического жира входят фосфолипиды и липопротеиды. Они участвуют в формировании структурных компонентов клеток. Мембраны клеток, митохондрий и микросом состоят из липопротеидов и регулируют проницаемость отдельных веществ. Количество протоплазматического жира стабильно, и не изменяется в зависимости от голодания или ожирения.

Запасной (резервный) жир – в его состав входят триацилглицерины жирных кислот – находится в подкожной жировой клетчатке и в жировых депо внутренних органов.

Функции резервного жира заключаются в том, что это -запасной источник энергии, доступной для использования в период голодания; это – изоляционный материал от холода, от механических травм.

Важно также, что липиды, распадаясь, выделяют не только энергию, но и значительное количество воды:

При окислении 1 грамма белка выделяется – 0,4 г; углеводов – 0,5 г; липидов – 1 г воды. Это свойство липидов имеет большое значение для животных, обитающих в условиях пустыни (верблюды).

Переваривание липидов в желудочно-кишечном тракте

В полости рта липиды подвергаются лишь механической обработке. В желудке имеется небольшое количество липазы, которая гидролизует жиры. Малая активность липазы желудочного сока связана с кислой реакцией содержимого желудка. Кроме того, липаза может влиять только на эмульгированные жиры, в желудке отсутствуют условия для образования эмульсии жира. Только у детей и у моногастричных животных липаза желудочного сока играет важную роль в переваривании липидов.

Кишечник является основным местом переваривания липидов. В двенадцатиперстной кишке на липиды воздействует желчь печени и сок поджелудочной железы, одновременно происходит нейтрализация кишечного содержимого (химуса). Происходит эмульгирование жиров под действием желчных кислот. В состав желчи входят: холевая кислота, дезоксихолевая (3,12 дигидроксихолановая), хенодезоксихолевая (3,7 дигидроксихолановая) кислоты, натриевые соли парных желчных кислот: гликохолевая, гликодезоксихолевая, таурохолевая, тауродезоксихолевая. Они состоят из двух компонентов: холевой и дезоксихолевой кислот, а также глицина и таурина.

дезоксихолевая кислота хенодезоксихолевая кислота

гликохолевая кислота

таурохолевая кислота

Соли желчных кислот хорошо эмульгируют жиры. При этом увеличивается площадь соприкосновения ферментов с жирами и увеличивается действие фермента. Недостаточность синтеза желчных кислот или задержка поступления нарушает эффективность действия ферментов. Жиры, как правило, всасываются после гидролиза, но часть тонко эмульгированных жиров всасывается через стенку кишечника и переходит в лимфу без гидролиза.

Эстеразы разрывают в жирах эфирную связь между, спиртовой группой и карбоксильной группой карбоновых кислот и неорганических кислот (липаза, фосфатазы).

Под действием липазы жиры гидролизуются на глицерин и высшие жирные кислоты. Активность липазы возрастает под действием желчи, т.е. желчь непосредственно активирует липазу. Кроме того, активность липазы увеличивают ионы Са ++ вследствие того, что ионы Са ++ образуют нерастворимые соли (мыла) с освободившимися жирными кислотами и предотвращают их подавляющее влияние на активность липазы.

Под действием липазы в начале гидролизуются эфирные связи у α и α 1 (боковых) углеродных атомов глицерина, затем у β-углеродного атома:

Под действием липазы до 40% триацилглицеридов расщепляются до глицерина и жирных кислот, 50-55% гидролизуется до 2-моноацилглицеринов и 3-10% не гидролизуется и всасываются в виде триацилглицеринов.

Стериды корма расщепляются ферментом холестеролэстеразой до холестерина и высших жирных кислот. Фосфатиды гидролизуются под влиянием фосфолипаз А, A 2 , С и D. Каждый фермент действует на определенную сложноэфирную связь липида. Точки приложения фосфолипаз представлены на схеме:

Фосфолипазы поджелудочной железы, тканевые фосфолипазы вырабатываются в виде проферментов и активируются трипсином. Фосфолипаза A 2 змеиных ядов катализирует отщепление ненасыщенной жирной кислоты в положении 2 фосфоглицеридов. При этом образуются лизолецитины с гемолитическим действием.

фосфотидилхолин лизолецитин

Поэтому при попадании этого яда в кровь происходит сильный гемолиз.. В кишечнике эта опасность устраняется действием фосфолипазы A 1 , быстро инактивирующей лизофосфатид в результате отщепления от него остатка насыщенной жирной кислоты с превращением его в неактивный глицерофосфохолин.

Лизолецитины в малых концентрациях стимулируют дифференцировку лимфоидных клеток, активность протеинкиназы С, усиливают клеточную пролиферацию.

Коламинфосфатиды и серинфосфатиды расщепляются фосфолипазой А до лизоколаминфосфатидов, лизосеринфосфатидов, которые далее расщепляются фосфолипазой A 2 . Фосфолипазы С и D гидролизуют связи холина; коламина и серина с фосфорной кислотой и остатка фосфорной кислоты с глицерином.

Всасывание липидов происходит в тонком отделе кишечника. Жирные кислоты с длиной цепи менее 10 углеродных атомов всасываются в неэтерифицированной форме. Для всасывания необходимо присутствие эмульгирующих веществ – желчных кислот и желчи.

Ресинтез жира, характерного для данного организма, происходит в кишечной стенке. Концентрация липидов в крови в течение 3-5 часов после приема корма высокая. Хиломикроны – мелкие частицы жира, образующиеся после всасывания в кишечной стенке, представляют собой липопротеиды, окруженные фосфолипидами и белковой оболочкой, внутри содержат молекулы жира и желчных кислот. Они поступают в печень, где липиды подвергаются промежуточному обмену, а желчные кислоты проходят в желчный пузырь и далее обратно в кишечник (см. рис.9.3 на стр.192). В результате такого кругооборота теряется малое количество желчных кислот. Считают, что молекула желчной кислоты в сутки совершает 4 кругооборота.

К нейтральным жирам относится группа липидов, состоящих из трехатом-ного спирта — глицерина и трех остатков жирных кислот, поэтому они на-зываются триглицеридами.

В состав нейтральных жиров могут входить одинаковые жирные кислоты, например пальмитиновая . В таком случае образуется сложный эфир - триглицерид, трипальмитин. Это простые жиры. Если жиры содержат остатки разных жирных кислот, то образуются смешанные жиры.

В данном уравнении реакции показаны обратимые процессы синтеза (верхняя стрелка) и гидролиза (нижняя) жира.

Природные жиры отличаются большим разнообразием входящих в их состав жирных кислот, их различным расположением в молекуле и степенью ненасыщенности. Потенциально могут существовать миллионы изомеров триглицеридов.

Жирные кислоты — органические кислоты с длинной углеводородной цепью (радикалом R), содержащей от 4 до 24 и более атомов углерода , и одной карбоксильной группой. Общая формула жирных кислот имеет вид

СnН2n + 1СООН, или R-COOH.

Для многих жирных кислот характерно наличие четного числа атомов углерода, что обусловлено, по-видимому, их синтезом путем прибавления двууглеродных звеньев к растущей углеводородной цепи.

В состав жиров организма человека чаще всего входят жирные кислоты с 16 или 18 атомами углерода, которые называются высшими жирны-ми кислотами. Высшие жирные кислоты разделяются на насыщенные предельные) и ненасыщенные (непредельные)

В насыщенных жирных кислотах все свободные связи углеродных атомов заполнены водородом. Такие жирные кислоты не имеют двойных или тройных связей в углеродной цепи. Ненасыщенные жирные кислоты имеют в углеродной цепи двойные связи (-С=С-), первая из которых возникает между девятым и десятым атомами углерода от карбоксильной группы. Жирные кислоты с тройными связями встречаются редко. Жирные кислоты, содержащие две и более двойных связей, называются полинена-сыщенными.

С увеличением числа углеродных атомов в молекулах жирных кислот температура их плавления увеличивается. Жирные кислоты могут быть твердыми веществами (например, стеариновая) либо жидкими (например, линолевая, арахидоновая); они не растворимы в воде и весьма слабо рас-творимы в спирте.

Твердые жиры — это жиры животного происхождения, за исключением рыбьего жира. Жидкие жиры — это растительные масла, за исключением кокосового и пальмового масел, которые затвердевают при охлаждении. В организме животных и у растений ненасыщенных жирных кислот в два раза больше, чем насыщенных.

Ненасыщенные жирные кислоты более реакционноспособны, чем на-сыщенные. Они легко присоединяют два атома водорода по месту двойных связей, превращаясь в насыщенные:

Этот процесс называется гидрогенизацией. Вещества, подвергнутые гидрогенизации, изменяют свои свойства. Например, растительные масла превращаются в твердый жир. Реакция гидрогенизации широко использу-ется для получения твердого пищевого жира — маргарина из жидких рас-тительных масел.

Особое значение для человека имеют полиненасыщенные жирные кислоты. В организме они не синтезируются. При их недостатке или отсутствии в пи-ще нарушается обмен жиров, в частности холестерина, наблюдаются па-тологические изменения в печени, коже, функции тромбоцитов. Поэтому такие ненасыщенные жирные кислоты, как линоленовая и линолевая, — незаменимые факторы питания.

Кроме того, они способствуют выходу из печени жиров, которые синтезируются в ней, и предупреждают ее ожи-рение. Такое действие ненасыщенных жирных кислот называется липотропным эффектом. Ненасыщенные жирные кислоты служат предшествен-никами синтеза биологически активных веществ — простагландинов. Су-точная потребность человека в полиненасыщенных кислотах в норме сос-тавляет примерно 15 г.

Нейтральные жиры накапливаются в жировых клетках (адипоцитах), под кожей, в молочных железах, жировых капсулах вокруг внутренних органов брюшной полости; незначительное их количество находится в скелетных мышцах. Образование и накопление нейтральных жиров в жировых тканях называется депонированием. Триглицериды составляют основу резервных жиров, которые являются энергетическим запасом организма и используются при голодании, недостаточном употреблении жиров, длительных физических нагрузках.

Нейтральные жиры входят также в состав клеточных мембран, сложных белков протоплазмы и называются протоплазматическими. Протоплазматические жиры не используются в качестве энергетического источника даже при истощении организма, так как выполняют структурную функцию. Их количество и химический состав постоянны и не зависят от состава пищи, тогда как состав резервных жиров постоянно изменяется. У человека протоплазматические жиры составляют около 25 % всей массы жира в организме (2-3 кг).

В различных клетках организма, особенно в жировой ткани, постоянно протекают ферментативные реакции биосинтеза и распада нейтральных жиров:

При гидролизе жиров в организме образуются глицерин и свобод-ные жирные кислоты. Этот процесс катализируется ферментами липаза-ми. Процесс гидролиза жиров в тканях организма называется липолизом. Скорость липолиза значительно увеличивается при физических нагрузках на выносливость, а активность липаз повышается в процессе тренировки.

Если реакцию распада жира проводить в присутствии щелочей (NaOH, КОН), то образуются натриевые или калиевые соли жирных кислот, кото-рые называются мылами, а сама реакция — омылением. Эта химическая реакция лежит в основе производства мыла из различ-ных жиров и их смесей.

Фосфолипиды

Фосфолипиды — это жироподобные вещества, состоящие из спирта (чаще глицерина), двух остатков жирных кислот, остатка фосфорной кислоты и азотсодержащего вещества (аминоспирта — холина или коламина).

Если в молекулы фосфолипида входит холин, они называются лецитины, а если коламин - кефалины.

Холин Коламин

Альфа-лецитин Альфа-кефалин

Строение бета-изомеров отличается тем, что остатки фосфорной кислоты и аминоспирта расположены у второго (среднего) углеродного атома глицерина.

Фосфатиды , особенно лецитин в большом количестве содержатся в желтке яиц. В организме человека они широко распространены в нервной ткани. Фосфолипиды играют важную биологическую роль, являясь структур-ным компонентом всех клеточных мембран, поставщиками холина, необ-ходимого для образования нейропередатчика — ацетилхолина. От фосфолипидов зависят такие свойства мембран, как проницаемость, рецепторная функция, каталитическая активность мембраносвязанных ферментов.

Фосфолипиды доминируют в мембранах животной клетки, они содержатся также во многих ее субклеточных частицах.

Биологическая роль фосфолипидов в организме значительна и разнообразна. В качестве непременного компонента биологических мембран фофолипиды принимают участие в их барьерной, транс-портной, рецепторной функциях, в разделении внутреннего прост-ранства клетки на клеточные органеллы — «цистерны», отсеки. Эти функции мембран относят в настоящее время к важнейшим регуляторным механизмам жизнедеятельности клеток. Присутствие фосфолипидов в мембранах необходимо и для функционирования мембранносвязанных ферментных систем.

СТЕРОИДЫ

Стероиды относятся к неомыляемым липидам. По химической природе стероиды - производные циклопентанпергидрофенантрена. Их разделяют на стерины и стериды. Стерины — высокомолеку-лярные циклические спирты, имеющие в составе молекулы ядро циклопентанпергидрофенантрена.

В состав различных тканей входят также стериды — сложные эфиры, образованные стеринами и жирными кислотами. Стерины и их производные выполняют разнообразные функции в орга-низме. Большое биологическое значение в животном организме имеет холестерин . Нарушение его обмена может повлечь патологические изменения сосудов — атеросклероз. Холестерин служит биологиче-ским предшественником желчных кислот, стероидных гормонов. Желчные кислоты имеют большое значение в процессе расщепле-ния липидов в кишечнике. Стероидные гормоны регулируют мно-гочисленные процессы обмена веществ.

БЕЛКИ

Наиболее важными соединениями каждого организма являются белки. Они обязательно обнаруживаются во всех клетках организма, в большинстве из них на долю белка приходится более поло-вины сухого остатка. Все основные проявления жизни связаны с белками. «Жизнь, — писал Ф. Энгельс, — есть способ существования белковых тел... Повсюду, где мы встречаем жизнь, мы находим, что она связана с каким-либо белковым телом, и повсюду, где мы встречаем какое-либо белковое тело, не находящееся в процессе разложения, мы без исключения встречаем и проявления жизни».

Белки - высокомолекулярные азотосодержащие органические соединения, состоящие из остатков аминокислот. В составе неко-торых белков наряду с аминокислотами обнаруживают и другие соединения.

Для живых организмов характерно большое разнообразие белков, которые составляют основу структуры организма и обеспечи-вают множество его функций. Полагают, что в природе существу-ет примерно 1010-1012 различных белков, что и объясняет большое многообразие живых организмов. В одноклеточных орга-низмах насчитывают около 3000 различных белков, а в организме человека — около 5000000.

Несмотря на сложность строения и многообразие, все белки построены из сравнительно простых структурных элементов — аминокислот. Белки представляют собой полимерные молекулы, в состав которых входит 20 различных аминокислот. Изменение числа аминокислотных остатков и последовательности их распо-ложения в молекуле белка обеспечивает возможность образова-ния громадного количества белков, отличающихся своими физико-химическими свойствами, структурной или функциональной ролью в организме.

Для любого организма белки играют решающую роль во всех процессах жизнедеятельности. С ними связа-ны такие свойства живого организма, как раздражи-мость, сократимость, пищеварение, способность к росту, размножению, движению. Следовательно, бел-ки являются главными носителями жизни. В неживой природе соединения, подобные белкам, не встреча-ются.

Химический состав и биологическая роль белков

Белки — высокомолекулярные азотсодержащие ве-щества, при гидролизе которых образуются амино-кислоты. Иногда белки называют протеинами (от греч. proteus — первый, главный), определяя тем са-мым их важнейшую роль в жизнедеятельности всех организмов. Белок в организме человека составляет в среднем 45 % сухой массы тела (12-14 кг). Содержа-ние его в отдельных тканях различное. Наибольшее количество белка содержится в мышцах, костях, коже, пищеварительном тракте и других плот-ных тканях.

Суточная потребность в белке взрослого челове-ка, не занимающегося спортом, составляет в среднем 1,3 г на 1 кг массы тела или около 80 г. При больших энерготратах потребность в них увеличивается при-мерно на 10 г на каждые 2100 кДж увеличивающихся затрат энергии.

Белки поступают в организм преимущественно с пищей животного происхождения. В растениях бел-ков содержится значительно меньше: в овощах и фруктах — всего 0,3-2,0 % массы свежей ткани; наи-большее количество белков — в бобовых — 20-30 %, злаках — 10-13 и грибах — 3-6 %.

Элементарный состав белков . Важнейшими хи-мическими элементами всех белков являются углерод (50-55 %), кислород (21-23 %), водород (6,5-7,3%), азот (15-18%), сера (0,3-2,5%). В составе белков обнаружены также фосфор, железо, йод, медь, марганец и другие химические элементы.

Липиды бывают простые и сложные. Простые состоят из двух компонентов (например, нейтральные жиры содержат глицерин и жирные кислоты), а сложные – более чем из двух.

К простым липидам относятся жиры (триглицеролы или нейтральные жиры) и воски. Их обязательный компонент – жирные кислоты.

Жирные кислоты (ЖК) – это монокарбоновые кислоты с одной алифатической цепью, т.е. состоящие из одной карбоксильной группы и длинного неполярного хвоста.

Жирные кислоты природных липидов, как правило, содержат четное количество атомов углерода

Жирные кислоты подразделяются на предельные (или насыщенные) и непредельные (ненасыщенные). Предельные кислоты не содержат двойных связей. Непредельные кислоты содержат одну (мононенасыщенные) или несколько (полиненасыщенные) двойных связей:

СН 3 (СН 2)nСН=СН(СН 2)nСООН – мононенасыщенные;

СН 3 (СН 2)n(СН=СНСН 2)m(СН 2)kСООН – полиненасыщенные

Двойные связи в природных полиненасыщенных жирных кислотах – изолированные (несопряженные). Как правило, связи имеют цис-конфигурацию, что придает таким молекулам дополнительную жесткость. Это имеет биологический смысл, т.к. такие молекулы входят в состав клеточных мембран.

Приведем их классификацию.

Из ненасыщенных ЖК чаще всего встречаются пальмитиновая и стеариновая.

С 16:0 – сокращенное обозначение пальмитиновой кислоты – означает, что у нее 16 атомов углерода и нет двойных связей.

СН 3 (СН 2) 14 СООН – другое обозначение пальмитиновой кислоты

С 18:0 – стеариновая, СН 3 (СН 2) 16 СООН

Кроме того, выделяются следующие насыщенные жирные кислоты:

С 12:0 – лауриновая;

С 14:0 – миристиновая;

С 20:0 – арахиновая;

С 22:0 – бегеновая;

С 24:0 – лигноцериновая.

Моноеновые:

С 16: 1 – пальмитоолеиновая

СН 3 (СН 2) 5 СН=СН(СН 2) 7 СООН;

С 18:1 – олеиновая

СН 3 (СН 2) 7 СН=СН(СН 2) 7 СООН.

Положение двойной связи относительно карбоксильной группы обозначают знаком ∆ 9 , где число показывает порядковый номер атома углерода, возле которого находится двойная связь. Таким образом, названные кислоты могуть быть обозначены соответственно С 16:1 , ∆ 9 и С 18:1 , ∆ 9 .

Полиеновые кислоты чаще всего бывают с двумя и тремя двойными связями:

С 18:2 , ∆ 9 – линолевая, СН 3 (СН 2) 4 (СН=СНСН 2) 2 (СН 2) 6 СООН;

С 18:3 , ∆ 9 – линоленовая, СН 3 СН 2 (СН=СНСН 2) 3 (СН 2) 6 СООН.

Иногда встречаются жирные кислоты (т.н. необычные), в алифатических цепях которых есть заместители: СН 3 -, -ОН, С=О и др.:

СН 3 (СН 2) 7 -СН-(СН 2) 8 СООН – туберкулостеариновая, С 19:0 , из туберкулезных палочек

СН 3 (СН 2) 5 -СН - СН(СН 2) 9 СООН – лактобацилловая С 19:0 .

Жирные кислоты нерастворимы в воде, температура плавления понижается с увеличением числа двойных связей и укорочением цепи.

Такие жирные кислоты, как линолевая, линоленовая и им подобные (с двумя и тремя двойными связями), не синтезируются внутри организма человека и называются незаменимыми. Поэтому их необходимо получать с пищей.

При этом полиеновые кислоты делят на две группы: ω-3 и ω-6 (в зависимости от положения двойной связи от углеродного атома последней, метильной группы). Эти кислоты являются предшественниками разных групп гормонов местного действия – эйкозаноидов. Так, линолевая кислота является примером ω-6 кислот. В качестве примера ω-3 кислот можно привести тимнодоновую (эйкозапентановую) кислоту, С 20:5 (ω-3). Она содержится в жире морских рыб, хотя имеет растительное происхождение, синтезируется фитопланктоном. Кроме того, такие рыбы как лосось, макрель, сельдь, сардина и др., поедая планктон, накапливают эту кислоту в своем жире. При употреблении человеком в пищу этой кислоты у него понижается свертываемость крови, что используется для профилактики сердечно-сосудистых заболеваний.

Воски

Воски – это сложные эфиры, образуемые длинноцепочечными жирными кислотами и длинноцепочечными спиртами (с числом углеродных атомов от 16 до 36). Воски широко распространены в природе. Восковое покрытие листьев и плодов растений защищает их от механических повреждений, уменьшает потери влаги, препятствует возникновению инфекции. У позвоночных воски, секретируемые кожными железами, выполняют функцию защитного покрытия, смазывающего и смягчающего кожу и предохраняющего ее от воды. Восковым секретом покрыты волосы. Перья птиц и шкура животных также имеют восковое покрытие, придающее им водоотталкивающие свойства. Воск овечьей шерсти – ланолин – широко используется в медицине и косметике как основа для приготовления мазей и кремов. Воск, вырабатываемый пчелами, служит строительным материалом сот:

Пчелиный воск

Воски являются нормальными метаболитами некоторых микроорганизмов. Природные воски наряду со сложными эфирами высших жирных кислот и высших спиртов содержат некоторое количество свободных жирных кислот, спиртов, а также углеводородов с нечетным числом атомов углерода (21-35), красящих и душистых веществ. Все воски представляют собой твердые вещества разнообразной окраски, устойчивые к действию света, окислителей, нагреванию. Температура их плавления – от 30 до 90 о С.

Нейтральные жиры (триацилглицеролы, триглицериды)

Это сложные эфиры глицерина и жирных кислот. Нейтральные жиры бывают простыми и смешанными. Простые содержат одинаковые остатки жирных кислот, смешанные – остатки разных жирных кислот. В состав нейтральных жиров могут входить как насыщенные, так и ненасыщенные жирные кислоты.

Нейтральные жиры делятся на триацилглицериды, диацилглицериды и моноацилглицериды (в зависимости от количества жирных кислот, присоединенных к глицерину). Наиболее распространены триацилглицериды. Названия триацилглицеролов образуются от названий жирных кислот, входящих в их состав. Например, триацилглицерол, содержащий три остатка пальмитиновой кислоты, будет называться трипальмитин:

Если молекула содержит остатки различных жирных кислот, то в названии будут указаны все входящие в ее состав остатки с окончанием –оил и добавлением слова глицерол. Например, 1-стеароил, 2-линолеоил, 3-пальмитоил глицерол:

Физико-химические свойства триглицеридов определяются свойствами входящих в их состав жирных кислот. Как правило, животные триацилглицериды содержат больше насыщенных кислот, чем растительные, и поэтому тверже. Состав и качество жира характеризуются особыми параметрами, называемыми химическими константами триглицеридов:

1) йодное число – это количество граммов йода, которое связывается 100 граммами жира. Поскольку йод связывается только с двойными связями жирных кислот, йодное число характеризует степень ненасыщенности жира.

2) кислотное число – количество милиграммов гидрооксида калия, необходимое для нейтрализации 1 грамма жира. Указывает на количество свободных жирных кислот в жире.

3) число омыления ‒ количество милиграммов гидрооксида калия, необходимое для нейтрализации всех жирных кислот, свободных и связанных, входящих в состав жира.

ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА ЛИПИДОВ

Липиды - весьма разнородные по своему химическому строению вещества, характеризующиеся различной растворимостью в органических растворителях и, как правило, нерастворимые в воде. Они играют важную роль в процессах жизнедеятель­ности. Будучи одним из основных компонентов биологических мембран, липиды влияют на их проницаемость, участвуют в передаче нервного импульса, создании межклеточных контактов.

Другие функции липидов - образование энергетического резерва, создание за­щитных водоотталкивающих и термоизоляционных покровов у животных и растений, защита органов и тканей от механических воздействий. Липидная фракция содержит вещества большинство, из которых представлены в таблице. Вследствие гетерогенности входящих в липидную фракцию компонентов термин «липидная фракция» нельзя рассматривать как структурную ха­рактеристику; он является лишь рабо­чим лабораторным названием фрак­ции, получаемой при экстракции био­логического материала неполярными растворителями. Тем не менее, боль­шинство липидов имеет некоторые общие структурные особенности, обусловливающие их важные биологические свойства и сходную растворимость. Наиболее распространенные липиды - это нейтральные жиры, структурным компо­нентом которых, как и большинства липидов, являются жирные кислоты.

НЕКОТОРЫЕ ПРИРОДНЫЕ ЖИРНЫЕ КИСЛОТЫ

Число атомов углерода	Структура	Систематическое название	Тривиальное название
Насыщенные жирные кислоты
	СН 3 (СН 2) 10 СООН	н- Додекановая	Лауриновая
	СН 3 (СН 2) 12 СООН	н- Тетрадекановая	Миристиновая
	СН 3 (СН 2) 14 СООН	н- Гексадекановая	Пальмитиновая
	СН 3 (СН 2) 16 СООН	н- Октадекановая	Стеариновая
	СН 3 (СН 2) 18 СООН	н- Эйкозановая	Арахиновая
	СН 3 (СН 2) 22 СООН	н- Тетракозановая	Лигноцериновая
Ненасыщенные жирные кислоты
	СН 3 (СН 2) 5 СН =СН(СН 2) 7 СООН		Пальмитолеиновая
	СН 3 (СН 2) 7 СН =СН(СН 2) 7 СООН		Олеиновая
	СН 3 (СН 2) 4 СН =СНСН 2 СН=СН(СН 2) 7 СООН		Линолевая
	СН 3 СН 2 СН =СНСН 2 СН=СНСН 2 СН=СН(СН 2) 7 СООН		Линоленовая
	СН 3 (СН 2) 4 СН =СНСН 2 СН=СНСН 2 СН=СНСН 2 СН=(СН 2) 3 СООН		Арахидоновая

Жирные кислоты - алифатические карбоновые кислоты - в организме могут находиться в свободном состоянии (следовые количества в клетках и тканях) либо выполнять роль строительных блоков для большинства классов липидов.

Природные жирные кислоты, правда несколько условно, можно разделить на три группы: насыщенные, мононенасыщенные и полиненасыщенные жирные кислоты. Жирные кислоты, встречающиеся в природных липидах, содержат, как правило, четное число углеродных атомов и имеют по преимуществу неразветвленную цепь.

Жирные кислоты, входящие в состав липидов животных и высших растений, имеют много общих свойств. Как уже отмечалось, почти все природные жирные кислоты содержат четное число углеродных атомов, чаще всего 16 или 18. Ненасыщенные жирные кислоты животных и человека, участвующие в построении липидов, обычно содержат двойную связь между 9-м и 10-м атомами углерода; дополнительные двойные связи, как правило, бывают на участке между 10-м атомом углерода и метильным концом цепи. Своеобразие двойных связей природных ненасыщенных жирных кислот заклю­чается в том, что они всегда отделены двумя простыми связями, т. е. между ними всегда имеется хотя бы одна метиленовая группа (-СН = СН - СН 2 - СН = СН -). Подобные двойные связи обозначают как «изолированные». Природные ненасыщенные жирные кислоты имеют цис -конфигурацию и крайне редко встречаются транс -кон­фигурации. Считают, что в ненасыщенных жирных кислотах с несколькими двойными связями цис -конфигурация придает углеводородной цепи изогнутый и укороченный вид, что имеет биологический смысл (особенно если учесть, что многие липиды вхо­дят в состав мембран).

Жирные кислоты с длинной углеводородной цепью практически нерастворимы в воде. Их натриевые и калиевые соли (мыла) образуют в воде мицеллы. В последних, отрицательно заряженные карбоксильные группы жирных кислот обращены к водной фазе, а неполярные углеводородные цепи спрятаны внутри мицеллярной структуры. Такие мицеллы имеют суммарный отрицательный заряд и в растворе остаются суспендированными благодаря взаимному отталкиванию.

ТЕМА. 1. ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА НЕЙТРАЛЬНЫХ ЖИРОВ

(8 часов)

Нейтральные жиры - это эфиры глицерина и жирных кислот. Если жирными кислотами этерифицированы все три гидроксильные группы глицерина (ацильные радикалы R 1 ,R 2 и R 3 могут быть одинаковы или различны), то такое соединение называют триглицеридом

Глицерин (глицерол) Моноглицерид (моноацилглицерол)

(триацилглицеролом), если две - диглицеридом (диацилглице-ролом) и, наконец, если этирифицирована одна группа - моноглицеридом (моно-ацилглицеролом).

Диглицерид (диацилглицерол) Триглицерид (триацилглицерол)

Нейтральные жиры находятся в организме либо в форме протоплазматического жира, являющегося структурным компонентом клеток, либо в форме запасного, резервного жира. Роль этих двух форм жира в организме неодинакова. Протоплазматический жир имеет постоянный химический состав и содержится в тканях в определен­ном количестве, не изменяющемся даже при патологическом ожирении, в то время как количество резервного, жира подвергается большим колебаниям.

Основную массу природных нейтральных жиров составляют триглицериды. Жир­ные кислоты в триглицеридах могут быть насыщенными и ненасыщенными. Чаще среди жирных кислот встречаются пальмитиновая, стеариновая и олеиновая кислоты. Если все три кислотных радикала принадлежат одной и той же жирной кислоте, то такие триглицериды называют простыми (например, трипальмитин, тристеарин, триолеин и т. д.), если же разным жирным кислотам, - то смешанными. Названия сме­шанных триглицеридов образуются от входящих в их состав жирных кислот; при этом цифры 1, 2 и 3 указывают на связь остатка жирной кислоты с соответствующей спиртовой группой в молекуле глицерина (например, 1-олео-2-пальмитостеарин).

Жирные кислоты, входящие в состав триглицеридов, практически определяют их физико-химические свойства. Так, температура плавления триглицеридов повышается с увеличением числа и длинны остатков насыщенных жирных кислот. Напротив, чем выше содержание ненасыщенных жирных кислот или кислот с короткой цепью, тем ниже точка плавления. Животные жиры (сало) обычно содержат значительное количество насыщен­ных жирных кислот (пальмитиновой, стеариновой и др.), благодаря чему они при ком­натной температуре твердые. Жиры, в состав которых входит много моно- и полине­насыщенных кислот, при обычной температуре жидкие и называются маслами. Так, в конопляном масле 95 % всех жирных кислот приходится на долю олеиновой, линолевой и линоленовой кислот и только 5 % - на долю стеариновой и пальмитиновой кислот. Заметим, что в жире человека, плавящемся при 15 °С (при температуре тела он жидкий), содержится 70% олеиновой кислоты.

Глицериды способны вступать во все химические реакции, свойственные сложным эфирам. Наибольшее значение имеет реакция омыления, в результате которой из тригли­церидов образуются глицерин и жирные кислоты. Омыление жира может происхо­дить как при ферментативном гидролизе, так и при действии кислот или щелочей.

Лабораторная работа № 40

ОБРАЗОВАНИЕ МАСЛЯНОГО ПЯТНА

Ход работы

Каплю масла наносят стеклян­ной палочкой на кусочек бумаги. Образуется пятно, не исчезающее при нагревании.

Лабораторная работа № 41

РАСТВОРИМОСТЬ ЖИРОВ

Реактивы : Рас­тительное масло (подсолнечное, льняное, хлопковое или другое)

Твердый жир (бараний, говяжий)

Диэтиловый эфир, ацетон

Этиловый спирт

Ход работы

Ставят два ряда пробирок по 4 в каждом. В пробир­ки первого ряда вносят по нескольку капель раститель­ного масла, в пробирки второго ряда-по кусочку твердого жира. В первую пробирку каждого ряда нали­вают 2 мл дистиллированной воды, во вторую - столько же диэтилового эфира, в третью - ацетона, четвертую-спирта. Все пробирки взбалтывают и наблюдают раство­римость жиров в различных растворителях. Пробирки со спиртом рекомендуется подогреть на водяной бане. За­писывают результаты опыта.

Вариант опыта	пробирки	Используемые реактивы (мл)				Степень растворимости
Растительное масло

Сделать вывод:

Лабораторная работа № 42

ЭМУЛЬГИРОВАНИЕ ЖИРНЫХ МАСЕЛ

Реак­ тивы: Растительное масло

Углекислый натрий, 2% -ный раствор

Мыло, 2%-ный раствор

Ход работы

В четыре пробирки вносят по 5 капель масла. В пер­вую пробирку добавляют 2 мл дистиллированной воды, во вторую - 2 мл 2%-ного раствора углекислого натрия (соды), в третью - столько же 2%-ного раствора мыла, в четвертую - 2 мл воды и несколько капель желчи. Все пробирки взбалтывают и наблюдают образование в пер­вой пробирке неустойчивой эмульсии масла в воде, быст­ро расслаивающейся при стоянии, а в остальных - устойчивой эмульсии благодаря действию добавленных эмульгаторов, которые адсорбируются в наружном слое жировых капель и понижают их поверхностное натя­жение.

Результат опыта занести в таблицу:

пробирки	Используемые реактивы (мл)					Характер эмульсии
	Растительное				Н 2 О+ желчь
			А также студентами медицинских вузов Украины . Методические указания составлены доц . Федорко Н.Л., доц . Захариевой З.Е., доц . Вовчук... Безопасность в чрезвычайных ситуациях анализ оказания догоспитальной медицинской помощи пострадавшим в дорожно-транспортных происшествиях с сочетанными травмами в арктической зоне архангельской области Документ Врача, студенты гуманитарных и медицинских специальностей выделили, что врач должен быть высококвалифицированным специалистом , использовать передовые методы... Л. Н. Викторова канд юр наук, доц гл. 21 (в соавт.) Документ ... по проверке аптек и других медицинских учреждений , у лиц, занимающихся поделкой медицинских рецептов... может быть зафиксировано время наступления таких последствий, которое выясняется при следственном осмотре, с помощью специалиста . Указанные ... Л. С. Волкова и Заслуженный работник высшей школы рф, профессор (1) Документ И что по ­вреждение как той, так и другой производит афазию, только, может быть , форма, в которой выразится... и медицинских учреждений . В связи с тем, что студенты отделения олигофренопедагогики получают за время обучения в вузе также и логопедическую... И. А. Альтман (отв редактор), А. Е. Гербер, Ю. А. Домбровский, Ю. И. Каннер, Б. Н. Ковалев, Г. В. Костырченко, д-р Тамаш Краус (Венгрия), А. И. Круглов (Украина), Д. И. Полторак, Е. С. Розенблат (Беларусь), Л. А Документ Для специалистов системы образования – руководителей, педагогов, психологов, социальных педагогов, медицинских работников образовательных учреждений , а также ...

Ацилглицеролы, или нейтральные липиды, - наиболее распространенная в природе группа липидов. Эти соединения представляют собой сложные эфи-ры жирных кислот и трехатомного спирта глицерола (глицериды), в котором могут быть этерифицированы одна, две или три гидроксильные группы глице­рола с образованием соответственно моно-, ди- и триацилглицеролов:

В природе наиболее часто встречаются триацилглицеролы. Поскольку все приведенные выше ацилглицеролы не содержат ионных групп, они относятся к нейтральным липидам. Если все три кислотных радикала принадлежат одной и той же жирной кислоте, то такие триацилглицеролы называют простыми, если же разным жирным кислотам, - то смешанными.

Жирные кислоты, входящие в состав триацилглицеролов, определяют их физико-химические свойства. Чем больше в липидах остатков короткоцепо-чечных и ненасыщенных кислот, тем ниже температура плавления и выше рас­творимость. Так, животные жиры обычно содержат значительное количество насыщенных жирных кислот, благодаря чему они при комнатной температуре остаются твердыми. Жиры, в состав которых входит много ненасыщенных кислот, будут при этих условиях жидкими; их называют маслами.

Большинство животных жиров содержат в различных соотношениях эфиры пальмитиновой, стеариновой, пальмитоолеиновой, олеиновой и линоле-новой кислот. В жире человека, плавящемся при 15 °С, содержится около 70% ненасыщенных жирных кислот, и при температуре тела он находится в жид­ком состоянии. Жиры из различных тканей одного организма так же, как и растительные масла, могут различаться между собой как длиной углеводород­ных цепей, так и степенью их ненасыщенности.

Для характеристики свойств жира используют константы, или жировые числа, - кислотное число, число омыления, йодное число.

Общим структурным фрагментом всех фосфоглицеридов является фосфатидная кислота (1,2-диацил,3-фосфоглицерол).

Фосфатидная кислота образуется в организме в процессе биосинтеза триацилгл и неролов и фосфоглицеридов как общий промежуточный метабо­лит; в тканях она присутствует в незначительных количествах. Следует отме­тить, что все природные фосфоглицериды относятся к L-ряду. Различные фосфоглицериды отличаются друг от друга дополнительными группировка­ми, присоединенными фосфоэфирной связью к фосфатидной кислоте, т.е. R3. Состав жирных кислот различных фосфоглицеридов различается даже в пределах одного организма и наряду с замещающими группировками определяет спе­цифичность фосфолипидов:

Фосфатидилхолин (лецитин). В своем составе содержит аминоспирт хо-лин (гидроксид 3-гидроксиэтилтриметиламмония):

Фосфатидилэтаноламин (кефалин). В состав фосфатидилэтаноламинов вместо холина входит азотистое основание этаноламин НО-СН 2 -СН 2 -NH 3 .

В организме животных и в высших растениях в наибольшем количестве встречаются фосфатидилхолины и фосфатидилэтаноламины. Эти две группы глицерофосфолипидов являются главными липидными компонентами мем­бран клеток.

Фосфатидилинозиты В отличае от других групп фосфоглицеридов в состав фосфатидилинозитов вместо азотосодержащих соединений входит 6-углеродный циклический спирт инозитол, представленный одним из его стереоизомеров- монозитолом.

Фосфатидилглицерины. Так же как фосфатидилинозиты, фосфатидилглицерины не содержит азотсодержащего соединения. В этих соединениях полярной группой служит еще одна молекула глицерола.