Ліпіди: властивості та біологічна роль. Матеріал для учнів 9 класу.

  

Ліпіди, їх класифікація та властивості

Ліпіди (від греч. lipos - жир) - велика група жирів і жироподібних речовин, які містяться в усіх живих клітинах. Більшість їх неполярна і, отже, гідрофобна. Вони практично нерозчинні у воді, але добре розчиняються в органічних розчинниках (бензин, хлороформ, ефір та ін.).

Ліпіди — це низькомолекулярні речовини з гідрофобними властивостями. Разом з білками і вуглеводами це основні компоненти всіх видів клітин. У різних органах і тканинах вміст ліпідів неоднаковий. Особливо багато їх у нервовій тканині, серці, печінці, нирках, крові, насінні і плодах деяких рослин.

Нині помітно зріс інтерес до ліпідів. Це пов'язано з тими функціями, які ліпіди виконують в організмі рослин, тварин і людини. Дослідження двох останніх десятиліть показали, що ліпіди не лише джерело і форма зберігання інформації. Складні ліпіди і їх природні комплекси є основою будови біологічних мембран і у складі її здійснюють найважливіші життєві процеси. Встановлено також, що серйозні ураження нервової системи, розлади серцево-судинної системи тісно пов'язані з порушенням обміну ліпідів.





Мал.1 Ліпіди та їх знаходження в природі


Залежно від хімічної природи, ліпіди поділяють на жири і ліпоїди (жироподібні речовини).

Жири (тригліцериди, нейтральні жири) є основною групою ліпідів. Бувають рослинного та тваринного характеру. Це складні ефіри триатомного спирту гліцерину і жирних кислот або суміш вільних жирних кислот і тригліцеридів (жирові включення або краплини жиру в клітинах діатомових водоростей, жирової тканини свиней, тюленів, китів; рідкі жири (олії) в насінні льону, соняшника, арахісу тощо). Діти, подивіться на малюнок 1. Які джерела ліпідів ви можете назвати?

Є в живих клітинах і вільні жирні кислоти: пальмітинова, стеаринова, лінолева, рицинолева.

Ліпоїди - жироподібні речовини, до яких належать фосфатиди, стериди, різні воски і воскоподібні сполуки, а також жиророзчинні сполуки: пігменти (хлорофіли, каротини), вітаміни (А, Д, Е, К). Учні, подивіться на малюнок 2. Осб такий вигляд має молекула ліпідів.





Мал. 2 Структура молекули ліпідів (кисень, вуглець, водень)


У деяких клітинах ліпідів дуже мало, всього декілька відсотків, а ось в клітинах підшкірної жирової клітковини ссавців і насінні, наприклад соняшнику, їх зміст досягає 90%. По хімічній будові ліпіди дуже різноманітні.
Класифікація ліпідів.

По будові і по функціям ліпіди дуже відрізняються один від одного. В залежності від здатності піддаватися гідролізу в основних середовищах солей вищих карбонових кислот ліпіди ділять на:

обмилювані - нейтральні жири, віск, ефіри стеринов, фосфоліпіди, гліколіпіди і так далі;

необмилювані - граничні вуглеводні, каротиноїди, сквалени, жиророзчинні вітаміни D, E, K, спирти з довгим аліфатичним ланцюгом, циклічні стерини (наприклад, холестерин), стероїди (естрадіол, тестостерон) і терпени. Діти, подивіться на малюнок 3. Які види ліпідів там зображені?

Залежно від кількості компонентів, що входять в структуру ліпіду, вони, також, підрозділяються на:

прості (двокомпонентні) - жири, віск (характерні для рослин) і стериды;

складні (багатокомпонентні) - фосфоліпіди, гліколіпіди, діольні і орнитиноліпіды (характерні для мікроорганізмів).





Мал.3 Класифікація ліпідів


Прості ліпіди Молекула простих ліпідів не містить атомів азоту, фосфору, сірки. До них відносять похідні одноатомних (вищих з 14-22 атомами вуглецю) карбонових кислот і одно- і багатоатомних спиртів (в першу чергу трьох атомного спирту - гліцерину). Найбільш важливими і поширеними представниками простих ліпідів є ацилгліцерин.

Широко поширений віск.

Нейтральні жири - найбільш прості і широко поширені ліпіди. Їх молекули утворюються в результаті приєднання трьох залишків високомолекулярних жирних кислот до однієї молекули трьохатомного спирту гліцерину.

Ацилгліцерини (гліцериди) - складні ефіри гліцерину і високомолекулярних карбонових кислот. Вони складають основну масу ліпідів (іноді до 95-96 %) і саме їх називали маслами і жирами.

Воском називають складні ефіри високомолекулярних одноосновних карбонових кислот і одноосновних високомолекулярних (з 18-30 атомами вуглецю) спиртів, що входять до складу ліпідів.

Вони широко поширені в природі, покриваючи тонким шаром листя, стебла, плоди рослин, оберігаючи їх від змочування водою, висихання, дії мікроорганізмів. Утримування їх в зерні і плодах невелике. У оболонках насіння соняшнику міститься 0,2 % воску від маси оболонки, в сімей сої - 0,01, рису - 0,05 %.


Складні ліпіди Найбільш важлива і распространенна група складних ліпідів - фосфоліпіди. Молекула їх побудована із залишків спиртів, високомолекулярних жирних кисло фосфорної кислоти, азотистих підстав (найчастіше холін і етаноламіну, амінокислот і деяких інших з'єднань.

Фосфоліпіди - обов'язковий компонент клітин. Разом з білками і вуглеводами фосфоліпіди беруть участь в побудові мембран (перегородок) клітин і субклітинних структур (органел), виконуючи роль несучих конструкцій мембран.

Фосфоліпіди, виділені в якості побічних продуктів при отриманні масел, - хороші емульгатори. Вони застосовуються в хлібопекарській і кондитерською промышленностях, при виробництві маргаринової продукції.

До складу простих і складних ліпідів можуть входити гліколіпіди, що містять в якості структурних компонентів вуглеводні фрагменти (зазвичай залишки галактози, глюкози, манози).
Учні, пропоную вам подивитися наступне відео, щоб зрозуміти, звідки ми можемо брати фосфоліпіди для свого організму.








Мал. 4 Структура фосфоліпіда

Фосфоліпіди по своїй структурі схожі з жирами, але в їх молекулі один або два залишки жирних кислот заміщено залишком фосфорної кислоти.

Фосфоліпіди є складеним компонентом клітинних мембран. Друзі, подивіться на малюнок 4, щоб зрозуміти, який вигляд мають фосфоліпіди.

У фосфоліпідах один з крайніх ланцюгів вищих карбонових кислот триацилгліцеролу заміщений на групу, що містить фосфат. Фосфоліпіди мають полярні голівки і неполярні хвости. Групи, що утворюють полярну голівку, гідрофільні, а неполярні хвостові групи гідрофобні. Подвійна природа цих ліпідів обумовлює їх ключову роль в організації біологічних мембран.

Стероїди - це ліпіди, що не містять жирних кислот і мають особливу структуру. Ці речовини побудовані на основі спирту холестеролу. До стероїдів відносяться гормони, зокрема кортизон, що виробляється корою надниркових залоз, різні статеві гормони, вітаміни A, D, Е. Стероїд холестерин - важливий компонент клітинних мембран.

До ліпідів також відносяться терпени (ростові речовини рослин - гібберелліни; каротиноїди - фотосинтетичні пігменти; ефірні олії рослин, а також воску). Ліпіди можуть утворювати комплекси з іншими біологічними молекулами - білками і цукрами.

Функції ліпідів Давайте, діти, повторимо основні поняття по класу ліпідів і уважно розглянемо їх функції.





Відео 2. «Ліпіди та їх функції»




Мал.5 Функції ліпідів


Біологічні функції ліпідів включають наступні функції. Учні, подивіться на малюнок 5.Які функції ліпідів зображені на малюнку?
Енергетична
При окисленні ліпідів в організмі виділяється енергія (при окисленні 1 г жиру виділяється 39,1 кДж). Тобто жири дають більш ніж в 2 рази більше енергії в порівнянні з вуглеводами. У хребетних тварин приблизно половина енергії, споживаної клітинами в стані спокою, утворюється за рахунок окислення жирів.
Запасаюча
Ліпіди, що містяться в підшкірній клітковині ссавців, використовуються при нестачі корму; вони також є джерелом ендогенної води, особливо у тварин пустелі.
Структурна або будівельна
Ліпіди є одним з основних компонентів біологічних мембран і клітинних структур (в основному, фосфоліпіди), оскільки вони мають властивість нерозчинності у воді. Діти, подивіться на малюнок 6, щоб зрозуміти, як саме ліпіди виконують будівельну функцію в організмі.
Регуляторна
Багато похідних ліпідів (наприклад, гормони кори надниркових залоз, статевих залоз, вітаміни A, D, Е) беруть участь в обмінних процесах, що відбуваються в організмі.
Транспортна
Ліпіди беруть участь в транспорті речовин через ліпідний шар. 



Мал.6 Двійний шар ліпідів в біологічній мембрані
Захисна і теплоізоляційна
Завдяки низькій теплопровідності, ліпіди виконують захисну функцію, тобто служать для теплоізоляції організмів. Наприклад, у багатьох хребетних тварин добре виражений підшкірний жировий шар, що дозволяє їм жити в умовах холодного клімату, а у китоподібних він грає ще і іншу роль - сприяє плавучості. Восковий наліт на різних частинах рослин перешкоджає зайвому випару води, у тварин він грає роль водовідштовхувального покриття.
Давайте прослухаємо фрагмент лекції про величезне значенння жирів для організму людини.