Липиды. Функции липидов

1. Липиды

ЛИПИДЫ

2.

Под названием липиды объединяют группу
в-в, содержащихся в животных и растительных
тканях, легко растворимых в малополярных
органических растворителях (эфире, бензоле, и
др.) и нерастворимых в воде.

3.

Функции липидов
структурные – липиды явл-ся основными
компонентами биологических мембран и
участвуют в разнообразных процессах
метаболизма клеток.
Энергетическая (резервная) – многие жиры,
в первую очередь триглицериды, используются
организмом как источник энергии. При полном окислении
1 г жира до СО2 и Н2О выделяется ~39 кДж энергии, что примерно вдвое больше, чем
при окислении 1 г белков или углеводов.
Функция теплоизоляции – жир у многих
теплокровных животных откладывается в подкожной
жировой ткани, уменьшая потери тепла;
Защитные –(воски защищают растительные ткани от
механических воздействий, проникновения бактерий и
т. п.).

4.

ОСНОВНЫЕ КОМПОНЕНТЫ ЛИПИДОВ
КЛАССИФИКАЦИЯ (См. уч.)
При всем разнообразии липидов для них
характерно наличие обязательных структурных
компонентов:- высшие жирные кислоты (ВЖК)
- высшие одноатомные спирты
а также трехатомный спирт глицерин
и двухатомный
сфингозин:
ненасыщенный
аминоспирт
NH2
H
HOCH2 C CH C CH (CH2)12CH3
H
OH

5.

В настоящее время в липидах обнаружено около 500 разл.
карбоновых к-т, но большинство из них встречается крайне редко.
Наибольшая доля приходится на жирные монокарбоновые к-ты,
содержащие 12-18 С-атомов.
В молекулах некоторых липидов сод-ся низкомолекулярные
к-ты (2-10) и к-ты с числом С-атомов >24.
Молекулы
большинства
к-т
имеют
нормальное строение С-скелета с четным
числом С-атомов.
Ненасыщенные соединения характеризуются
цис-конфигурацией всех двойных связей.

6.

Основные ВЖК липидов (см. уч.)
Название
Формула
Насыщенные
кислоты
Масляная
СН3(СH2)2СOOH
Капроновая
СН3(СH2)4СOOH
Каприловая
СН3(СH2)6СOOH
Каприновая
СН3(СH2)8СOOH
Лауриновая
СН3(СH2)10СOOH
Миристиновая СН3(СH2)12СOOH
Пальмитинова СН3(СH2)14СOOH
Стеариновая
СН3(СH2)16СOOH
Арахиновая
СН3(СH2)18СOOH
Число атомов С
и
связей
С=С
C4
C6
C8
C10
C12
C14
C16
C18
C20

7.

Ненасыщенн
ые
Кислоты
Пальмитоолеиновая
Олеиновая
Линолевая
СН3(СH2)5СН=СН(СН2)7СOOH
СН3(СH2)7СН=СН(СН2)7СOOH
СН3(СH2)4СН=СН(СН2)СН=СН(СН2)7С
OOH
СН3(СH2СН=СН)3(СН2)7СOOH
Линоленовая СН3(СH2)3(СH2СН=СН)4(СН2)3СOOH
Арахидонова
я
C16:1
C18:1
C18:2
C18:3
C20:4

8.

Основные высшие спирты липидов
Формула
Название
Насыщенные
спирты
Миристиловый
Цетиловый
Стеариловый
Карнаубиловы
й
Цериловый
Мирициловый
Ненасыщенны
е
спирты
Число
атомов С
и связей
С=С
СН3(СH2) 12СН2OH
СН3(СH2) 14СН2OH
СН3(СH2) 16СН2OH
СН3(СH2) 22СН2OH
СН3(СH2) 24СН2OH
СН3(СH2) 28СН2OH
C14
C16
C18
C24
C26
C30
СН3(СH2)7СН=СН(СН2)7СН2OH
C18:1

9.

Липиды делят на 2 большие гр. –
простые и сложные.
Простые (двухкомпонентные) – при
гидролизе образуются спирты и
карбоновые к-ты.
Сложные (многокомпонентные) при гидролизе образуются кроме спиртов
и карбоновых к-т др. в-ва (фосфорная кта, углеводы и т.п.).

10.

ЛИПИДЫ
СЛОЖНЫЕ
ПРОСТЫЕ
СПИРТЫ
ВЫСШИЕ
ЖИРНЫЕ
КАРБОНО
ВЫЕ
КИСЛОТЫ
СПИРТЫ
ВЫСШИЕ
ЖИРНЫЕ
КАРБОНО
ВЫЕ
КИСЛОТЫ
ДР.
В-ВА

11.

12.

ПРОСТЫЕ ЛИПИДЫ
1.Воски- сложные эфиры ВЖК и высших
одноатомных спиртов.
Натуральные воски кроме простых эфиров
содержат и свободные к-ты, спирты и
углеводы, красящие в-ва.
Напр.: В пчелином воске преобладает
мирицилпальмитат
O
CH3(CH2)14C
O CH2(CH2)28CH3
Воски – тв. в-ва, имеют цвет от желтого до зеленого,
Тпл.=30-90оС, н/р в воде, при комн. Т довольно
плохо во многих орг. растворителях.
Воски, выполняют в осн. защитные функции.

13.

2.Жиры, масла
- сложные эфиры глицерина и ВЖК.
Растительные жиры обычно называют маслами.
С позиций хим. терминологии к ним применяют
название – триацилглицерины или триглицериды.
В организме человека и животных они выполняют
роль структурного компонента клеток или запасного вва.
Большинство жиров и масел явл-ся смесью
глицеридов.
Природные жиры по ненасыщенности делят на 4 гр.:
• ненасыщенные,
• моно-,
• ди• и тринасыщенные.

14.

O
H2C
O
C
O
R
HC
O
C
R'
H2C
O
C
R''
O
Общая ФОРМУЛА (ЖИРА ИЛИ МАСЛА)

15.

Номенклатура. Изомерия.
Для наименования жиров до настоящего
времени применяют тривиальные названия
трипальмитин, пальмитостеароолеин и т.п.).
Систематические названия жиров основаны
на родоначальном наименовании «глицерин».
Остатки кислот, входящих в состав молекул жиров, называют
префиксами с локантами, определяющими их положение в
молекуле глицерина:
O
H2C O C C17H35
O
HC O C C17H35
O
H2C O C C17H35
тристеароилглицерин

16.

O
H2C O C (CH2)14СН3
O
HC O C (CH2)7СН СН(СН2)7СН3
O
H2C O C (CH2)14СН3
2-олеоил-1,3-дипальмитоилглицерин

17.

Физические cв-ва.
Триацилглицерины – бесцв., не имеющие
запаха, тв. в-ва или жидкости, н.р. в воде,
х. р. в орг. растворителях.
Тпл. жиров и их консистенция определяется
природой ВЖК, остатки которых входят в
состав их молекул. Твердые жиры, как
правило, состоят преимущественно из
триглицеридов насыщенных карбоновых
кислот, жидкие – ненасыщенных.
Напр., карбоновые кислоты, входящие в состав
триацилглицеринов жидкого подсолнечного масла
(Тпл = –21оС) представлены преимущественно ненасыщенными
кислотами – линолевой (60%) и олеиновой (39%);
триацилглицерины твердого растительного масла бобов какао (Тпл
= 30–34оС) имеют в составе 40% стеариновой и 35% пальмитиновой
кислот.

18.

3. Церамиды
- N-ацилированные производные спирта
сфингозина.
O
HN C R
HOCH2 C
H
H
CH C CH (CH2)12CH3
OH

19.

Химические свойства простых липидов
Гидролиз
Сложноэфирные связи в липидах
расщепляются как в кислой, так и щелочной
среде. Гидролиз жиров и жиросодержащих
продуктов – одна из причин ухудшения их
качества. Повышение влажности и Т при
хранении ускоряют этот процесс.
В организме гидролиз осуществляется под
д-ем ферментов липаз.

20.

21.

Переэтерификация
а)Глицериды могут обмениваться кислотными
остатками (ацилами) внутри- и
межмолекулярно.
Кат-ры переэтерификации – Na, K,
C2H5ONa,C2H5OK.
Эта
р-ция нашла применение в пром-сти,
т.к. приводит к получению жиров с заданными
cв-вами.
б) Нагревание триглицеридов со свободными
жирными к-тами в присутствии кат-ов (H2SO4,
BF3) также приводит к замещению ацилов. Этот
процесс получил название «ацидолиз».

22.

в) Действие спиртов в усл. щелочного или
кислотного катализа приводит к образованию
глицерина и смеси сложных эфиров
соответствующего спирта – происходит обмен
спиртов в сложном эфире. Этот процесс
называют «алкоголиз».
Данная р-ция лежит в основе получения
топлива альтернативного углеводородному –
биодизеля. С этой целью растительное масло
переэтерифицируется метанолом, реже
этанолом или изопропиловым спиртом при
температуре 60°С и нормальном давлении.

23.

Реакции присоединения
- характерны для липидов, содержащих остатки
ненасыщенных к-т.
а). Гидрирование (гидрогенизация).
В пром-сти осуществляют Н2 при высокой
Т и Р или в присутствии Ni при невысоких Т и
Р.
Этот процесс широко используют в
пищевой пром-сти для получения из
растительных масел твердых жиров
(маргаринов).

24.

O
H2C O C (CH2)7СН СН(СН2)7СН3
O
HC O C (CH2)7СН СН(СН2)7СН3
O
H2C O C (CH2)7СН СН(СН2)7СН3
триолеат глицерина
O
H2C O C C17H35
O
HC O C C17H35
O
H2C O C C17H35
тристеарат глицерина
H2/Ni

25.

б) Галогенирование
• Р-цию галогенирования используют при
анализе липидов для определения их степени
ненасыщенности по иодному числу.
• Иодное число соответствует массе иода (г),
которое может присоединиться к 100г в-ва.

26.

H2C
O
O
C
С17Н35
O
HC O C (CH2)7СН СН(СН2)7СН3
O
H2C O C С17Н35
2-олеоилдистеароилглицерин
O
H2C O C С17Н35
HC
O
H2C O
I2
O
C (CH2)7СН СН(СН2)7СН3
O
I
I
C С17Н35

27.

Окисление
Жиры, содержащие ненасыщенные ацильные
остатки, окисляются кислородом воздуха,
претерпевая при этом сложные хим. превращения.
Чем больше в липидах ненасыщенных остатков и
чем выше их степень ненасыщенности, тем выше
скорость окисления. Влияет также t, освещение,
влажность, следы металлов. Накопление продуктов
окисления в жиросодержащих продуктах приводит к
снижению их качества. Поэтому при хранении
добавляют ингибиторы.
Процесс окисления масел находит широкое применение в
пром-сти, т. к. при окислении образуются пленки.
Льняное, конопляное масло используется для получения
олифы, кот-ая идет для приготовления масляных красок,
клеенки, линолеума и др.

28.

СЛОЖНЫЕ ЛИПИДЫ
Сложные липиды делят на группы:
1.Фосфолипиды
2.Сфинголипиды
3.Гликолипиды
1. Фосфолипидылипиды, в результате гидролиза которых
образуется фосфорная кислота. К ним относят
глицерофосфолипиды и сфингомиелины

29.

ФОСФОЛИПИДЫ
ГЛИЦЕРОФОСФОЛИПИДЫ
СФИНГОМИЕЛИНЫ
ПЛАЗМАЛОГЕНЫ
ФОСФАТИДЫ
ФОСФАТИДАЛЬЭТАНОЛАМИНЫ
ФОСФА- ФОСФАТИДИЛ- ТИДИЛСЕРИНЫ ЭТАНОЛАМИНЫ
ФОСФАТИДИЛХОЛИНЫ
ФОСФАТИДИЛИНОЗИТЫ

30.

Глицерофосфолипиды –
Явл-ся основными компонентами липидов
клеточных мембран, служат источником фосфорной
к-ты, необходимой для жизнедеятельности живых
организмов.
Наиболее распространенными и важными
представителями фосфолипидов явл-ся фосфатиды.
Фосфатиды – сложноэфирные производные Lфосфатидовой к-ты:
O
H2C O C R
O
R' С O
H
O
H2C O
P
OH
OH

31.

В зависимости от характера
аминоспирта различают
фосфатидилхолины (лецитины),
фосфатидилэтаноламины
(коламинкефалины);
Фосфатидилсерины,
Фосфатидилтреонины и др.

32.

Наиболее распространены первые 2 гр. Содержание
лецитинов в фосфолипидах семян масличных культур и
животных составляет 30-50%, кефалинов - 20-25%.
• Название «лецитины» происходит от греческого слова «Lektinos»
- желток, т.к. впервые лецитины были выделены из яичного
желтка. Название «кефалины» произошло от греч. «Kephale» голова, т.к. были выделены из тканей головного мозга
.

33.

В лецитинах роль аминоспирта выполняет
холин Х=холин
+
-
[HO CH2 CH2 N(CH3)3]OH
В коламинкефалинах –этаноламин
HO CH2 CH2 NH2
В фосфатидилсеринах и в
фосфатидилтреонинах –
гидроксилсодержащие α-АК серин и
треонин

34.

O
O
R'
C
O
CH2O
C
C
H
O
CH2O
P
O
(H3C)3N
R
O
CH2
CH2
фосфатидилхолины (лецитины)

35.

O
O
R'
C
CH2O
O
C R
H
O
CH2O
P
C
O
H3N
O
CH2
CH2
фосфатидилэтаноламины (коламинкефалины)

36.

O
O
R'
C
O
CH2O
C
C
H
O
CH2O
P
O
H3N
R
O
CH2
CH
COOH
фосфатидилсерины (серинкефалины)

37.

2. СфинголипидыСтруктурные аналоги
глицерофосфолипидов, которые вместо
остатка глицерина содержат остаток
сфингозина.
Наиболее важным представителями этой гр. явл-ся
сфингомиелины, в молекулах которых первичная ОНгруппа в фрагменте сфингозина ацилирована
фосфорилхолиновой кислотой, а аминогруппа соединена
с ацильным остатком карбоновой кислоты.

38.

O
C
H2C
H2C
O
O
P
HN
OCH2
O
H3C N
CH3
CH3
остаток
фосфорилхолина
C
H
R
H
C
C
H
C
H
(CH2)12CH3
OH
остаток церамида

39.

Физические свойства фосфолипидов
Фосфолипиды – тв., бц. в-ва жироподобного
вида, без запаха, быстро темнеют на воздухе
вследствие окисления О2 воздуха по двойным
связям. Х. р. в петролейном эфире, бензоле,
хлороформе, эфире.
В воде фосфолипиды н/р, но могут
образовывать устойчивые эмульсии, либо
коллоидные р-ры.

40.

Фосфолипиды обладают поверхностноактивными cв-вами. Их молекулы построены,
как молекулы ПАВ - бифильные –одна часть
полярна, составляет гидрофильную часть
молекулы (остаток фосфорной к-ты и
азотистого основания), вторая – неполярная
гидрофобная часть (углеводородные R ВЖК).
По этой причине в водных р-рах молекулы
фосфолипидов располагаются на поверхности,
образуя мономолекулярный слой, в котором
гидрофобные части молекулы направлены
наружу, гидрофильные внутрь или образуют
мицеллы.

41.

полярная часть
неполярные хвосты
O
O C
H2C O O
H2
P
C
H2C
CH O
O O
C
C
H3C N CH
H2
3
O
CH3
фосфатидилхолины (лецитины)
CH3
CH3

42.

воздух
вода

43.

Благодаря этим свойствам фосфолипиды
участвуют в обеспечении односторонней
проницаемости мембран субклеточных
структур.
В промышленности фосфолипиды получают
как побочный продукт при производстве
растительного масла.
Их применяют в медицине, кондитерской,
хлебопекарной пром-ти.

44.

3.ГликолипидыГликолипиды – сложные липиды, в состав
молекул которых входят углеводные остатки.
По содержанию структурных компонентов
гликолипиды можно разделить на
гликозилдиацилглицерины и
гликосфинголипиды.

45.

Чаще всего в построении молекулы
гликолипидов участвуют такие монозы как
D-Gal, D-Glc, уроновые кислоты,
которые соединены с первичной ОНгруппой глицерина
гликозидной связью:

46.

CH2OH
O
OH
O
OH
OH
CH2
HC
O
H2C O
O
C R'
O
C R''
Моноглюкозилдиацилглицерин

47.

Гликосфинголипидыcфингозинсодержащие липиды, в которых
остаток церамида связан с углеводной
составляющей гликозидной связью.
Углеводная составляющая может быть
представлена Gal, Glc, глюкозамином,
галактозамином, их N-ацильными
производными, олигосахаридами.
Гликосфинголипиды можно разделить на
цереброзиды, ганглиозиды и некоторые др.

48.

Цереброзиды (галактоцереброзиды,
глюкоцереброзиды) входят в состав оболочек
нервных клеток.
Общая структура галактоцереброзидов
O
C R
HN
CH2OH
O
OH
OH
OCH2
H
C C C C
H
H H
OH
(CH2)12CH3
OH
остаток
β -D-галактопиранозы
остаток церамида

49.

Ганглиозиды - сложные богатые
углеводами липиды. Входят в состав
липидов головного мозга. По строению
сходны с цереброзидами, но в отличие от
них вместо МС содержат олигосахарид, в
состав которого входит один или
несколько остатков
N-ацетилнейраминовой к-ты.

50.

OH NH2
NH2
O
HO
HOOC
O
OH
OH
OH OH OH O
открытая форма
OH
OH
циклическая
OH форма
нейраминовая кислота
OH

51.

Ганглиозид
O
C R
HN
сложный
олигосахарид
OCH2
H
C C C C
H
H H
OH
(CH2)12CH3
остаток церамида