Біологія. Комплексна підготовка до ЗНО і ДПА

Ліпіди: будова, властивості та функції в організмах

Ліпіди становлять велику групу різноманітних органічних речовин, до складу яких входять жири та ліпоїди. Ліпоїди — жироподібні речовини, які 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 міститься в крові та лімфі, транспортується до різних органів і тканин, включаючись у процеси 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 з 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.

Оскільки ліпіди не розчиняються у воді, вони значною мірою зумовлюють міцність тих 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. Мембрани, як відомо, відіграють виключну роль у структурі, обміні та функціях клітин, а також її органел — мітохондрій, рибосом, ядра тощо. У кожному типі мембран внутрішня частина є бімолекулярним шаром ліпідів, на якому з внутрішньої та зовнішньої сторін розташовані білки, тобто білки ніби вбудовані із двох сторін у ліпідний шар. Тому мембрани характеризують як шаруваті структури.

Високий вміст ліпідів у клітинах нервової системи, особливо головного мозку, є свідченням їх важливої ролі у формуванні структури та функціонуванні цього органу.

Жир, який відкладається під шкірою, у капсулі нирок та інших органах, відіграє своєрідну роль буфера, що охороняє організм від травмування. У разі пониження температури підшкірний жир певною мірою захищає організм від переохолодження. Ліпіди є важливим фактором регулювання обміну води, затримуючи її втрати через покривні тканини. Вони є одним із джерел ендогенної води, тому що з усіх органічних речовин молекули ліпідів мають найбільшу частку Гідрогену, який під час окиснення утворює воду.

Ліпіди та продукти їх обміну становлять велику групу біологічно активних речовин, що 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, Т, що є необхідною умовою їх участі в 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 поділяються на дві великі групи — резервні та 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 міститься в сальнику (20-25 %), значно менше — у м’язах (5-8 %).

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

Прості ліпіди — це переважно складні ефіри різних спиртів і жирних кислот:

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

Складні ліпіди є ефірами вищих жирних кислот і спиртів, але, на відміну від простих ліпідів, вони мають у своїй молекулі ще кілька інших складових (азотисті сполуки, залишки фосфатної або сульфатної кислот, вуглеводи тощо). До складних ліпідів належать:

1. Фосфоліпіди (фосфатиди) — складні ефіри 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).
3. Сульфоліпіди — подібні до гліколіпідів і фосфатидів, але мають у своєму складі залишок сульфатної кислоти.

Похідні ліпідів включають сполуки, 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, дигліцериди, вищі спирти, пігмент каротин, жиророзчинні вітаміни (A, D, Е, К) та інші.

Функції ліпідів

Енергетична. Під час повного окиснення 1 г тріацилгліцеролу виділяється 38,9 кДж енергії, що приблизно удвічі більше, ніж під час окиснення 1 г білків або вуглеводів.

Структурна. Ліпіди є основними структурними компонентами біологічних мембран.

Регуляторна. Ліпіди регулюють проникність мембран, є важливими внутрішньоклітинними сигнальними молекулами, компонентами мієлінових оболонок нервових клітин, попередниками гормонів, вітамінів, беруть участь у регуляції генної активності.

Запасаюча. Жири є енергетичним депо й ендогенним джерелом води (під час окиснення 100 г жиру виділяється 107 г води).

Захисна. Жири є основним компонентом підшкірної клітковини, вони запобігають тепловтратам і захищають від механічних впливів.