Біологія. Практичний довідник. 9 клас

Ліпіди

Ліпіди — це велика група різноманітних органічних речовин, до складу яких входять жири та ліпоїди. Ліпоїди й жироподібні речовини за хімічною будовою, фізико-хімічними властивостями та біологічною роллю близькі до нейтральних жирів.

Загальною властивістю ліпідів є нерозчинність у воді, але вони розчиняються в спирті, бензині, хлороформі. Специфічним для всіх ліпідів є також утворення емульсій різної дисперсності та стійкості у водному середовищі. Ця властивість має істотне біологічне значення, оскільки від емульгування жирів залежить їх розщеплення і всмоктування. У вигляді емульсії жир перебуває у крові та лімфі, транспортується до різних органів і тканин, беручи участь у процесах обміну.

Ліпіди входять у певних кількостях до складу всіх органів і є джерелом енергії. Під час окиснення 1 г жиру утворюється від 35,67 до 38,95 кДж енергії.

За рахунок жирів раціону забезпечується в середньому 25-35 % енергії, необхідної людині на добу, а для окремих народів (наприклад, жителів Півночі Євразії чи Північної Америки) — навіть більше. Ліпіди входять до складу людського організму як пластичний матеріал, утворюючи комплекси із білками (ліпопротеїди), вуглеводами (гліколіпіди) та деякими іншими речовинами. Саме такі комплекси становлять основу структури клітин і тканин. Ліпіди, (переважно складні) разом з білками становлять основну масу субцелюлярних утворень клітин. Наприклад, у ядрах клітин печінки, серця та інших органів міститься 15-16 % сухої маси ліпідів, у мітохондріях— 21-30%. Із загальної кількості субцелюлярних структур майже 90-95 % становлять складні ліпіди — фосфоліпіди (фосфатиди).

Оскільки ліпіди не розчиняються у воді, вони значною мірою зумовлюють міцність структур, до складу яких входять. З огляду на це, особливо важлива роль ліпідів у структурі мембран, де вони з’єднані з білками у вигляді ліпопротеїдів.

Будова фосфоліпідів та їх розташування у складі клітинної мембрани

Відомо, що мембрани відіграють основну роль у структурі, обміні та функціях клітини, а також її органел — мітохондрій, лізосом, також ядра тощо. У кожному типі мембран внутрішня частина являє собою бімолекулярний шар ліпідів, на якому з внутрішнього та зовнішнього боку розташовані білки, тобто білки ніби вбудовані з двох сторін у ліпідний шар. Тому мембрани характеризують як шаруваті структури. Високий уміст ліпідів у клітинах нервової системи, особливо головного мозку, є свідченням їх важливої ролі у формуванні структури та функціонуванні цього органа. Жир, який відкладається під шкірою, у капсулі нирок та інших органах відіграє своєрідну роль буфера, що охороняє організм від травмування.

У разі зниження температури підшкірний жир певною мірою захищає організм від переохолодження. Ліпіди є важливим фактором регулювання обміну води, затримуючи її втрати через покривні тканини.

З усіх органічних речовин молекули ліпідів мають найбільшу частку Гідрогену, який під час окиснення утворює воду, а тому вони є одним із джерел ендогенної води.

Ліпіди та продукти їх обміну становлять велику групу біологічно активних речовин, які впливають на метаболізм і структуру клітин та організму.

До цих речовин належать чоловічі та жіночі статеві гормони, гормони кори наднирників, простагландини, жовчні кислоти, деякі вітаміни (наприклад, А і D) та інші сполуки.

У жирах розчиняються вітаміни A, D, К, Е, що є необхідною умовою участі цих вітамінів у обміні речовин.

Від фізико-хімічних властивостей ліпідів (розчинності, температури плавлення тощо) значною мірою залежать їх біологічні особливості. У практиці охорони здоров’я використовують ліпідовмісні препарати (у тому числі емульсії) для лікування різних захворювань.

За біологічними особливостями ліпіди поділяють на дві великі групи — резервні й конституційні.

Резервні ліпіди (у більшості випадків — прості жири тригліцериди) відкладаються в підшкірній жировій тканині, сальнику, капсулі нирок тощо. Найбільше резервних ліпідів відкладається в підшкірній жировій тканині (близько 50 %), доволі багато їх є в сальнику (20-25 %), значно менше — у м’язах (5-8 %).

Загальна кількість резервних ліпідів у більшості людей становить 10-15% маси тіла. Вміст їх може значно коливатися залежно від режиму харчування (особливо вуглеводами), інтенсивності роботи, стану організму та інших причин. У випадку ожиріння частка жиру може сягати 25-35 %, а інколи навіть 50 % маси тіла.

Конституційні (протоплазматичні) ліпіди є переважно складними ліпідами. У вигляді ліпопротеідів вони складають основи клітин і субцелюлярних структур, особливо мітохондрій. Кількість їх у клітині відносно постійна і залежно від умов життя змінюється меншою мірою, ніж кількість резервних ліпідів. За хімічною будовою та фізико-хімічними властивостями ліпіди поділяють на прості, складні та похідні ліпідів.

Прості ліпіди

Це переважно складні етери різних спиртів і жирних кислот:

1) жири (нейтральні жири)— складні етери гліцерину та вищих жирних кислот, тобто тригліцериди;
2) стериди — складні етери одноатомних циклічних спиртів стеринів і вищих жирних кислот;
3) воски (віск) — вищі жирні та циклічні спирти та їх етери з вищими жирними кислотами. До простих ліпідів відносять також етери вітамінів А і D з вищими жирними кислотами.

Складні ліпіди

Складні ліпіди є етерами вищих жирних кислот і спиртів, але, на відміну від простих ліпідів, вони мають у своїй молекулі ще кілька інших складників (азотисті сполуки, залишки ортофосфатної або сульфатної кислот, вуглеводи тощо).

До складних ліпідів належать:

1) фосфоліпіди (фосфатиди)— етери жирних кислот і спиртів (гліцерину, сфінгозину); крім того, до їх складу входять залишки фосфатної кислоти й нітрогеновмісні сполуки (холін, коламін, серин);
2) гліколіпіди — похідні аміноспирту сфінгозину, жирних кислот і вуглеводів (глюкози, галактози); деякі гліколіпіди містять нейрамінову кислоту й галактозамін;
3) сульфоліпіди — подібні до гліколіпідів і фосфатидів, але мають у своєму складі залишок сульфатної кислоти.

Похідні ліпідів

Похідними ліпідів є сполуки, які близькі до ліпідів за будовою та фізико-хімічними властивостями, а також зв’язані з ліпідами в структурі клітини та процесах обміну. До них належать насичені та ненасичені жирні кислоти, моногліцериди й дигліцериди, вищі спирти, пігмент каротин, жиророзчинні вітаміни (A, D, Е, К) та інші.

Функції ліпідів

• Будівельна. Фосфоліпіди беруть участь у побудові біліпідного шару мембран, які містять, окрім них, ще й гліколіпіди та ліпопротеїди.

• Енергетична. Під час розщеплення 1 г жирів вивільняється 38,9 кДж енергії, тобто вдвічі більше, ніж під час окиснення білків і вуглеводів.

• Запасальна. У рослин відкладаються про запас олії, у тварин — жири, а також надлишок вуглеводів і білків може перетворюватися в жири та відкладатися про запас.

• Теплоізоляційна. Завдяки низькій теплопровідності жири, накопичуючись у підшкірній клітковині, запобігають втратам тепла.

• Водоутворювальна. Під час окиснення 1 г жирів утворюється 1,1 г метаболічної води, яка дуже важлива для мешканців пустелі, тварин, що впадають у сплячку.

• Регулятивна. Серед ліпідів є стероїдні гормони та жиророзчинні вітаміни, які беруть участь у регуляції процесів життєдіяльності організмів.

• Захисна. Воски захищають органи рослин від втрат води, жири навколо внутрішніх органів тварин захищають від механічних впливів.