Химия. Лекция 8. Липиды

1. Липиды

Лекция 8
Липиды

2. План лекции:

1. Классификация и биологическая роль
липидов.
2. Строение и химические свойства
неэтерифицированных ВЖК.
3. Глицеринсодержащие липиды:
нейтральные жиры и фосфолипиды.
4. Глицериннесодержащие липиды –
производные стерана. Биорегуляторы
низкомолекулярной природы (изопреноиды).

3.

Липиды (от греч. lipo – жир) – сложные
жироподобные гидрофобные органические
вещества, разнородные по составу и
выполняющие в организме разнообразные
функции.

4. Биологические функции липидов

• Энергетическая (при расщеплении 1 г липидов выделяется
38,9 кДж энергии)
• Структурная (построение клеточных мембран)
• Запасающая (жиры и масла-резервное пищевое вещество у
животных и растений)
• Защитная (прослойки жира, жировые капсулы обеспечивают
амортизацию внутренних органов)
• Теплоизоляционная (подкожная жировая клетчатка)
• Регуляторная (половые гормоны отвечают за развитие
вторичных половых признаков)
• Источник метаболической воды (при окислении 1кг жира
выделяется 1,1 кг воды)
• Каталитическая (жирорастворимые витамины А, Е, Д, Ккофакторы ферментов)

5.

Некоторые липиды являются лекарственными
препаратами.

6.

Анаболические стероиды используют в спортивном
питании.

7. Классификация липидов

По способности к гидролизу с образованием солей высших
жирных карбоновых кислот
1.омыляемые
(подвергаются гидролизу);
2.неомыляемые (гидролизу не подвергаются.

8.

Классификация омыляемых липидов
Простые
Церамиды
Омыляемые
липиды
Воски
Триацилглицерины
Жиры
Масла
Гликолипиды
Сложные
Глицерофосфолипиды
Сфинголипиды

9.

Неомыляемые липиды
Низкомолекулярные регуляторы
(тромбоксаны, лейкотриены, простагландины,
простациклин),
витамины (все жирорастворимые витамины D,
E, F, K, A),
гормоны (стероидные половые гормоны,
глюкокортикоиды и минералокортикоиды),
пигменты (каротин, ликопин),
феромоны (цитраль, грандизол).
9

10. В живых организмах различают липиды двух видов:

протоплазматический жир- выполняет
структурную функцию, он не расходуется, его
количество постоянно;
резервный жир- откладывается прозапас в
жировых депо(сальнике, подкожной клетчатке,
брыжейке), постоянно расходуется,
обновляется.

11. Плазменные протеины-сложные белки

хиломикроны- транспортная форма
экзогенного (пищевого) жира и экзогенного
холестерина;
липопротеины очень низкой плотности
(ЛПОНЛ);
липопротеины низкой плотности (ЛПНП);
липопротеины высокой плотности (ЛПВП).
Чем больше липидов, тем ниже плотность.

12. Содержание липидов в биологических жидкостях- важный диагностический показатель

Физиологическая потребность в жирах:
мужчины - от 70 до 154 г/сутки
женщины -от 60 до 102 г/сутки
дети : до года – 5,5-6,5 г/кг массы тела, старше года – 40-97 г/сутки
Уменьшение концентрации общих липидов в сыворотке (плазме)
крови- гиполипидемия (гиполипемия)
Увеличение концентрации общих липидов сыворотке (плазмы) крови гиперлипидемия (гиперлипемия)
Появление липидов в моче -липурия
С нарушениями метаболизма липидов связаны некоторые
наследственные заболевания (болезнь Ниманна-Пика, болезнь Гоше).

13. Классификация липидов по Уайту

НЭЖК
(неэтерифицированные
жирные кислоты) –
существуют в свободном
состоянии. Входят в состав
нейтральных жиров
Глицеринсодержащие
Нейтральные жиры
Фосфолипиды
Глицериннесодержащие
-стероиды (производные
-стерины стерана)
-сфинголипиды
-воска
-терпены
Липиды, связанные
с другими
веществами
-липопротеины
-гликолипиды и т.д.

14. Неэтерифицированные жирные кислоты

I. Насыщенные
Пальмитиновая
С16:0 C15H31COOH
СH3(CH2)14COOH
Стеариновая
С18:0 C17H35COOH
СH3(CH2)16COOH
Зигзагообразная конформация насыщенных
ВЖК
1
16
H3C
COOH
1
18
H3C
COOH

15. Неэтерифицированные жирные кислоты

Олеиновая
II. Ненасыщенные
С18:1 C17H33COOH
Линолевая
С18:2 C17H31COOH
Линоленовая
С18:3 C17H29COOH
Арахидоновая С20:4 C19H31COOH
Арахидоновая кислота – предшественник важных
биорегуляторов (простагландинов, оксилипинов и др.)

16.

Высшие непредельные жирные кислоты
9
CH3
COOH
C17H33COOH Олеиновая кислота (цис-октадецен-9-овая кислота)
12
9
COOH
CH3
C17H31COOH Линолевая кислота
(цис,цис-октадекадиен-9,12-овая кислота)
CH3
15
12
9
C17H29COOH α-Линоленовая кислота
(цис,цис,цис-октадекатриен-9,12,15-овая кислота)
COOH

17. Особенности химического строения высших жирных кислот, входящих в состав липидов

1)
2)
3)
4)
5)
6)
7)
Монокарбоновые
Неразветвленная углеродная цепь
Четное число атомов углерода от С2 до С80,
чаще – С16, С18, С20
Зигзагообразная конформация
Ненасыщенные кислоты содержат двойную связь в
положении 9
Цис-конфигурация двойных связей в ненасыщенных
жирных кислотах
-СН2- группа между двойными связями в полиненасыщенных кислотах (изолированные двойные связи)

18.

Организм человека синтезирует высшие
предельные и олеиновую кислоты
(заменимые ВЖК), остальные поступают с
пищей, особенно с растительными маслами
(незаменимые ВЖК).
о
Температура плавления жира человека 17,5
На 80% он состоит из олеиновой кислоты

19. ω-номенклатура ненасыщенных ВЖК

ω
H3C
3
6
9
COOH
Отсчет положения двойных связей производится от
ω–метильной группы.
Линолевая и линоленовая кислоты (ω-6 и ω-3 ВЖК)
– незаменимы для человека. («Витамин F», 5 г в
сутки), в природе содержится в основном в
растительных маслах.
Линетол – смесь этиловых эфиров ненасыщенных
ВЖК – используется для профилактики и лечения
атеросклероза.

20. Дифильная (бифильная) природа НЭЖК

Ориентация ПАВ в различных растворителях
Гидрофильная
головка
(-СООН)
Эфир
H2O
Эмульгирование жира
Гидрофобный
«хвост» (УВрадикал)
Жир

21. Заключительный этап β-окисления высших жирных кислот

Гидратация
О
О , -Дегидрирование
+H2O
H3C CH CH С
H3C CH2 CH2 С
SKoA
SKoA
Бутирил КоА
ФАД
ФАД.Н Кротонил КоА
2
О
-Дегидрирование
О
H3C CH CH2 С
H3C C CH2 С
SKoA
SKoA
OH
O
+
.Н
НАД
НАД
Гидроксибутирил КоА
2
Ацетоацетил КоА
тиолиз
+HSKoA
2CH3 С
О
SKoA
Ацетил КоА
в цикл Кребса.

22. Нейтральные жиры (триацилглицерины)-сложные эфиры глицерина и высших жирных кислот (ВЖК)

Нейтральные жиры (триацилглицерины)сложные эфиры глицерина и высших жирных кислот
(ВЖК)
глицерин
триацилглицерин
______________________________________________________________________
• Простые содержат остатки
одинаковых ВЖК;
• Смешанные – разных ВЖК.
• Жидкие содержат преимущественно
остатки ненасыщенных ВЖК
(растительные масла);
• Твердые – остатки насыщенных ВЖК
(животные жиры).

23. Номенклатура триацилглицеринов

CH2
O
O
C C H
17 33
1
2 CH
O
O
C C H
17 33
1
3 CH2
O
O
C C H
17 33
а) триолеин
б) триолеат глицерина
в)триолеоилглицерин
(систематическая
номенклатура)
O
O
C C H
17 33
2 CH
O
O
C C H
15 31
3 CH2
O
CH2
O
C C H
17 35
а) олеопальмитостеарин
б) олиопальмитостеарат глицерина
в) 1-олеоил-2-пальмитоил-3стеароилглицерин
(систематическая номенклатура)

24.

Химические свойства триацилглицеринов
1. Кислотный гидролиз
H2C
O
CO C17 H35
HC
O
CO C17 H35 + 3HOH
H2C
O CO C17 H35
тристеарин
H2C
OH
HC
OH + 3C 17H35 COOH
H2C OH
глицерин
+
H

25.

2. Ферментативный гидролиз
(ферменты желчи –липазы )
3. Щелочной гидролиз- омыление
H2C
O
CO C15H31
HC
O
CO C17H33 + 3NaOH
H2C
O
CO C17H35
H2C
OH
HC
OH
H2C OH
глицерин
t
C17H35COONa стеарат натрия
+ C17H33COONa олеат натрия
C15H31COONa пальмитат натрия

26. Свойства омыляемых липидов

Гидрогенизация:
O
CH2 O C С17Н33
O
CH O C С17Н33
O
CH2 O C С17Н33
Триолеин
(жидкий жир)
+ 6[H]
O
CH2 O C С17Н35
O
CH O C С17Н35
O
CH2 O C С17Н35
Тристеарин
(твердый жир)
При гидрогенизации масел частично образуются транс-жиры.
Есть данные о связи даже следовых количеств транс-жиров с
онкологическими заболеваниями, диабетом, болезнями печени

27.

ОКИСЛЕНИЕ
Пероксидное окисление (ПОЛ):
R
H
X
HX
R
O2
R
O
O
RH
R
R
Окисление пероксикислотами:
H3C
(CH2)7
CH
CH
(CH2)7 COOH
O
O
C6 H 5
C
олеиновая кислота
O
H3C
OH
CH (CH2)7 COOH
(CH2)7 HC
9,10-эпоксистеариновая кислота
O OH

28.

Окисление перманганатом калия
H3C
(CH2)n CH
KMnO4, H2O
H3C (CH2) n
OH
OH
CH
CH
CH
(CH2)m COOH
KMnO4, H3O+
CH3
(CH2) m COOH
(CH2)n
COOH
+
HOOC
(CH2) m COOH

29.

Галогенирование
O
CH2 O C (CH2)7
O
CH
CH2
O C
O
O C
CH
CH
(CH2)7 CH3
C15H31
+ I2
C17H35
O
I
I
CH2 O C (CH2)7
O
CH
CH
CH
CH2
O C
O
O C
C15H31
C17H35
(CH2)7 CH3

30.

Количественные характеристики
триацилглицеринов
Йодное число – соответствует количеству
граммов йода, которое может присоединиться
к 100 г жира.
Кислотное число – это количество граммов
гидроксида калия, идущее на нейтрализацию
одного грамма негидролизованного жира.
Число омыления равно числу миллиграммов
гидроксида калия, идущего на взаимодействие
с 1 г гидролизованного жира.
30

31. Глицерофосфолипиды – производные L-глицеро-3-фосфата

L-глицеро-3-фосфат
L-фосфатидовая кислота (pH~7,4)
R’ – остаток насыщенной высшей жирной
кислоты
R’’ - остаток ненасыщенной высшей
жирной кислоты

32.

СЛОЖНЫЕ ОМЫЛЯЕМЫЕ ЛИПИДЫ
Фосфатиды
O
O
R2 C
CH2 O C R1
O C H
CH2 O
O
P OH
OX
R1 остаток насыщенной карбоновой кислоты;
R2 остаток ненасыщенной кислоты;
X остаток аминоспирта или многоатомного спирта

33. Аминоспирты, входящие в состав липидов

HO CH2 CH2 NH2
CH3
+
HO CH2 CH2 N CH3
CH3
коламин
холин

34. Метаболические превращения аминоспиртов

CH2 CH COOH
OH NH2
Серин
фермент
-СО2
CH2 CH2
OH NH2
Этаноламин
(коламин)
+
МетилиCH2 CH2 N(CH3)3
рование
OH
Холин

35. Фосфатиды – производные L-фосфатидовой кислоты

36.

CH2 O
CH O
CH2 O
O
C R
O
C R
-H2O
O
P OH + HO CH2
OH
CH2
NH2
фосфатидовая
кислота
23.12.2025
этаноламин
CH2 O
CH O
CH2 O
O
C R
O
C R
O
P O CH2
OH
CH2
NH2
фосфатидилэтаноламин
(кефалины)
36

37.

CH2 O
CH O
CH2 O
O
C R
O
C R
-H2O
O
P OH + HO CH2
OH
CH2
+
фосфатидная
кислота
23.12.2025
CH2 O
CH O
CH2 O
O
C R
O
C R
O
P O CH2
OH
CH2
+
H3C N CH3
H3C N CH3
CH3
CH3
холин
фосфатидилхолин
(лецитин)
37

38.

CH2 O
CH O
CH2 O
O
C R
O
C R
-H2O
O
P OH + HO CH2
OH
HC COOH
NH2
фосфатидовая
кислота
23.12.2025
серин
CH2 O
CH O
CH2 O
O
C R
O
C R
O
P O CH2
OH
HC COOH
NH2
фосфатидилсерин
38

39.

CH2 O
CH O
CH2 O
O
C R
O
C R
-H2O
O
P OH + HO CH2
OH
HC COOH
NH2
фосфатидовая
кислота
23.12.2025
серин
CH2 O
CH O
CH2 O
O
C R
O
C R
O
P O CH2
OH
HC COOH
NH2
фосфатидилсерин
39

40. Фосфатидилсерин (серинкефалины)

O
O H2C O С R
R' С O C H O
CH2O P
O
O
+
H3N
CH2
CH
COOH

41. Фосфатидилэтаноламин (коламинкефалины)

O
O H2C O С R
R' С O C H O
CH2O P
O
O
+
H3N
CH2
CH2

42. Фосфатидилхолин (лецитины)

O
O H2C O С R
R' С O C H O
CH2O P
O
O
+
(CH3)3N
CH2
CH2

43. Пространственная структура фосфолипидов ( по данным рентгеноструктурного анализа)

Соединительное
звено
Гидрофильная
«головка»
Гидрофобные «хвосты»

44. Схема строения биологической мембраны

Схема строения
биологической
мембраны:
1 — углеводные
фрагменты
гликопротеидов;
2 — липидный бислой;
3 — интегральный
белок;
4 — «головки»
фосфолипидов;
5 — периферический
белок;
6 — холестерин;
7 — жирнокислотные
«хвосты»
фосфолипидов.

45.

Жидкостно-мозаичная модель мембраны Зингера-Николсона
23.12.2025
45

46. Липосомы

В смесях фосфолипидов с водой самопроизвольно образуются
липосомы.
Вода
Липосома

47. Липосома

Стенка липосомы состоит из
одного или нескольких бислоёв
фосфолипидов, в которые могут
быть встроены другие вещества
(например, белки). Внутри
липосом содержится вода или
раствор.
При включении в липосомы нужных веществ
необходимо помнить, что водная фаза включается в ее
полость, а масляный экстракт в ее оболочку.

48. В организме фосфолипиды гидролизуются под действием ферментов фосфолипаз А1, А2, С, Д: Фосфолипаза А1 расщепляет связь между

глицерином и остатком насыщенной кислоты
Фосфолипаза А2 – между глицерином и остатком
ненасыщенной кислоты
Фосфолипаза С расщепляет связь между
глицерином и фосфорной кислотой
Фосфолипаза Д – между между фосфорной
кислотой и азотосодержащим низкомолекулярным
соединением

49. Гидролиз фосфолипидов

фосфатидилэтаноламин

50.

Стероиды – производные углеводорода
стерана (циклопентанпергидрофенантрен,
гонан) :
12
13 17
C
D
11
1
10
9
2
A
B
3
4
23.12.2025
5
8
14
16
15
7
6
50

51. Входит в состав:

холестерина;
желчных кислот;
Витаминов Д1, Д2;
половых гормонов;
сердечных гликозидов и др. веществ.

52. Стерины

– природные спирты ряда стероидов, основа
углеродного скелета – углеводород холестан

53.

Синтез в клетках
Гидролиз в ж.к.т.
Белки
мономеры
Углеводы
мономеры
Жиры
мономеры
O
ПВК
CН3 C
Стерины
SKoA
Ацетил КоА
холестерин
желчные кислоты
половые гормоны
витамин Д
гормоны коркового
вещества надпочечников

54. Холестерин (холестерол)

составная часть клеточных
мембран.
80% вырабатывают печень,
кишечник, почки,
надпочечники, половые
железы человека
20% поступают с пищей.

55.

Холестерол
Избыток холестерола в организме
человека приводит к отложению его
эфиров в стенках сосудов.
Накопление холестерола в
сосудистой стенке
(атеросклеротическая бляшка)

56. Желчные кислоты синтезируются в печени из холестерина

Функции:
Эмульгируют жиры пищи, улучшая их усвоение
Активируют фермент липазу
Осуществляют перенос через слизистую
кишечника высших жирных кислот и холестерина
Усиливают перистальтику кишечника

57. Желчные кислоты

58.

59.

Нарушение равновесия
между содержанием
холестерола и желчных
кислот может привести к
развитию желчнокаменной
болезни.

60. Стероидные гормоны

Кортикостероиды:
C
HO
СН3 11C
4
СН3 O
D
2
3 А
O
CH2OH
B
5
Кортикостерон - антагонист
инсулина, повышает содержание сахара в крови
СН3 OH
HO
C CH2OH
17
11
D
1 СН3 C
O
3 А
O
4
B
5
Преднизолон - синтетический
кортикостероид, используется
для лечения ревматизма, бронхиальной астмы, воспалительных процессов кожи.

61.

Стероидные гормоны
Многие синтетические гормоны
стероидной природы используются в
силовых видах спорта, в том числе и
бодибилдинге.

62. Половые гормоны

Эстрогены:
СН O
C
1
2
HO
3 А
Андрогены:
СН3 OH
3
17
D
C
B
4
Эстрон - первый половой
гормон, выделенный в чистом
виде, контролирует
менструальный цикл у женщин
3 А
17
D
B
O
Тестостерон - стимулирует
развитие вторичных мужских
признаков и выработку спермы

63. Сердечные гликозиды

Дигитоксигенин
O
O
СН3
-лактон
СН3
3
O
O
О
OH
H
Стеран (агликон)
-O-Гликозидная свя зь
остатки углеводов
Фрагмент сердечного гликозида ланатозида А

64. Изопреноиды – биорегуляторы низкомолекулярной природы

H3C
CH3
CH3
CH3
CH CH C CH CH CH C CH СН2ОН
CH3
-ионон
2 остатка изопрена
Витамин А (ретинол)
первичная
спиртовая
группа

65. Схема превращения зрительного пурпура

Схема превращения зрительного пурпура
Зрительный пурпур (родопсин)
ретиналь
свет
+2Н
+
опсин
-2Н
Витамин А (ретинол)
темнота

66. Втимины группы Е

CH3
O
H3C
CH3
CH3
CH3
CH3
(СН2)3 CH (СН2)3 СН (СН2)3 СН СН3
HO
CH3
-Токоферол

67. Витамины группы К (антигеморрагический фактор)

O
CH3
СH3
СН3
СН2 СН= С (СН2-СН2-СН=С)6-СН3
O
Витамин К2 (менахинон)