Рягин_Биоорганическая химия_Лекция_ Липиды

1.

УНИВЕРСИТЕТ «СИНЕРГИЯ»
МЕДИЦИНСКИЙ ФАКУЛЬТЕТ
ХИМИЯ
• Биофизическая и бионеорганическая
химия
• Биоорганическая химия
31.05.01 Лечебное дело
31.05.03 Стоматология
Семестр: 1/1, 1/2

2.

Рягин
Сергей
Николаевич
зав. кафедрой химии, профессор
кафедры химии Первого МГМУ им. И.М.
Сеченова, доктор педагогических наук,
член-корреспондент Российской
Академии Естествознания, Почетный
работник образования РФ
Персональный сайт: https://doend.ru
Электронная почта: ryagin_sn@mail.ru

3.

ЛЕКЦИЯ 12.
ЛИПИДЫ:СОСТАВ, СТРОЕНИЕ И СВОЙСТВА
1. Липиды: понятие, классификация, биологическая
роль.
2. Основные структурные компоненты липидов.
3. Строение простых липидов.
4. Строение сложных липидов.
5. Химические свойства липидов

4.

1. Липиды: понятие,
классификация,
биологическая роль

5.

Липиды (от греч.lipos-жир) - неоднородная в химическом отношении
группа органических веществ, имеющая следующие признаки:
• наличие в их структуре остатков высших
жирных кислот и спиртов;
• имеют амфифильное строение. В
структуре молекул можно выделить три
фрагмента: гидрофобного,
гидрофильного и связующего звена.
Гидрофобная часть представлена
углеводородными фрагментами
карбоновых кислот. Гидрофильная часть
может включать в себя остатки
фосфорной кислоты (фосфолипиды),
азотистых оснований (фосфатиды) или
углеводов (цереброзиды, ганглиозиды).
Связующим звеном являются
сложноэфирные или амидные группы.
• хорошая растворимость в неполярных
органических растворителях (эфире,
ацетоне, бензине, хлороформе и т.д.) и
нерастворимость в воде;

6.

СЛОЖНЫЕ ЛИПИДЫ
(при гидролизе кроме ВЖК и
спиртов образуются другие
вещества)

7.

Содержание липидов в клетке
Содержание липидов в клетках колеблется
в среднем от 5 до 15 % от массы сухого
вещества. В клетках жировой ткани
(адипоцитах) достигает до 90%, в нервной
ткани – до 50%, в клетках семени
подсолнечника – 33-57%, пшеницы – 2-3%.
Они неравномерно распределены внутри
клетки. Так, в эукариотической клетки 30%
всех липидов приходится на ЭПС, 20%митохондрии, 15%-ядро, 10%гиалоплазму.

8.

Биологические функции липидов: структурная
Липиды ( фосфолипиды, гликолипиды) принимают участие в
образовании клеточных мембран. Эта функция обеспечивается
амфифильным строением многих молекул липидов, т.е. наличием
полярной гидрофильной и неполярной гидрофобными частями.

9.

Биологические функции липидов: энергетическая
При окислении 1 г жира в клетках выделяется 38,9 кДж
энергии, что в 2 раза больше, чем при окислении
углеводов.

10.

Биологические функции липидов: резервная
Липиды являются наиболее компактной формой депонирования
энергии в клетке. Они резервируются в адипоцитах - - клетках
жировой ткани. Содержание жира в организме взрослого
человека составляет 6—10 кг.

11.

Биологические функции липидов: защитная
Липиды предохраняют организм от термических воздействий,
защищают тело и органы животных от механических и
физических повреждений, защита нервного импульса
(миелиновое волокно),защищают от инфекции и излишней
потери или накопления воды.

12.

2. Основные структурные
компоненты липидов:
• высшие жирные кислоты (ВЖК)
• спирты
• аминоспирты

13.

Высшие жирные кислоты (ВЖК) - алифатические
монокарбоновые кислоты с числом атомов углерода ≥С10 ,
входящие в состав липидов.
Природные ВЖК характеризуются следующими признаками:
• являются монокарбоновыми кислотами (R-COOH);
• содержат четное число атомов углерода, за небольшим исключением;
• имеют неразветвленный углеводородный радикал (R-);
• 3/4 всех ВЖК являются ненасыщенными, т.е. содержат двойные связи. Если
ВЖК содержатся двойные связи, то они разделены метиленовой группой и
имеют чаще цис- конфигурацию.
… —СН=СН—СН2—СН=СН—…

14.

Высшие жирные кислоты (ВЖК)
Предельные (насыщенные)
Непредельные (насыщенные)
общая формула Сn H2n+1 COOH
общая формула Сn H(2n+1)-2m COOH
пальмитиновая (16:0)
С15Н31 СООН
Мононенасыщенные:
олеиновая
(18:1) Δ9 С17Н33 СООН
стеариновая
С17Н35 СООН
арахиноновая
(18:0)
(20:0)
С19Н39 СООН
18
9
1
CH3
COOH
Полиненасыщенные (витамин F):
линолевая (18:2) Δ9,12 С17Н31 СООН (ω-6)
18
12
9
1
COOH
CH3
линоленовая (18:3) Δ9,12,15 С17Н29 СООН (ω-3)
18
! Кроме отличий по количеству двойных связей,
полинасыщенные ВЖК различаются
их положением относительно начала цепи
(обозначается через греческую букву Δ "дельта")
или последнего атома углерода цепи
(обозначается буквой ω "омега").
15
12
9
1
CH3
COOH
арахидоновая (20:4) Δ5,8,11,14 С19Н31 СООН (ω-6)
20
14
11
8
5
1
COOH
CH3

15.

Стеариновая и пальмитиновая кислоты входят в состав
практически всех природных масел и жиров.
Из всех непредельных кислот, содержащихся в природных
липидах, наиболее распространена олеиновая кислота. Во
многих липидах ее содержание превышает 50%.
Полиолиеновые кислоты не синтезируются в организме
высших животных и человека и должны поступать в организм
с пищей. В связи с тем что эти кислоты необходимы для
нормальной жизнедеятельности организма, их относят к
незаменимым ВЖК или чаше комплекс этих кислот
объединяют в группу витаминов F. Эти кислоты должны
поступать с пищей примерно 5 г в день.
Особая роль в организме принадлежит - арахидоновой и γлиноленовой, из которых образуется обширная группа
биологически активных веществ эйкозаноидов.

16.

Спирты - алифатические органические соединения,
содержащие ОН-группу.
Высшие одноатомные
спирты
Многоатомные спирты

17.

Аминоспирты - алифатические органические соединения,
содержащие ОН- и NH2-группы.
Сфингозин
2-аминоэтанол (коламин)
HO
CH2
CH2
NH2
CH3
Триметил-2-гидроксиэтиламмоний
(холин)
HO
CH2
CH2
+
N
CH3
O
2-амино-3-гидроксипропановая
кислота (серин)
CH2
OH
CH
NH2
C
OH
CH3

18.

3. Строение простых
липидов(воски, жиры и
масла, церамиды)

19.

Воски – смесь веществ, основным компонентом которой являются сложные
эфиры высшего одноатомного спирта (С12-46) и насыщенной одноосновной
карбоновой кислоты
• Воски не смачиваются водой, водонепроницаемы, обладают низкой
электрической проводимостью, горючи.
• В отличии от ТГ омыляются только в щелочной среде.
• Тпл = 40-90оС.
Воски: по происхождению
Растительные воски
Животные воски
сахарного тростника,
карнаубский и т.д.
пчелиный, шерстяной,
ланолин, спермацет и
т.д
Карнаубская пальма и воск
Спермацет
Ископаемые воски
Торф и торфяной воск

20.

21.

22.

Воски покрывают части растений, тела животных и защищают их
от высыхания, проникновения бактерий, водорастворимых
чужеродных веществ.
Суккуленты
Хвойные
Насекомые
Кожа человека

23.

O
CH2
O
C
O
R1
CH
O
R2
CH2
O
C
O
C
R3
• Триацилглицерины, кислотные остатки которых одинаковы, называют простыми.
Большинство природных триацилглицеринов являются смешанными, т.е.
включают в себя остатки различных кислот.
• Температура плавления триацилглицеринов повышается по мере увеличения
числа и длины остатков насыщенных жирных кислот и снижается по мере их
укорочения и увеличения содержания остатков непредельных кислот.
• ТГ в основном локализуются в жировой ткани, бывают липидные капли в
цитоплазме других клеток.
• По систематической номенклатуре IUPAC родоначальной структурой в молекуле
жира является глицерин. Ацильные остатки жирных кислот перечисляют в начале
названия в алфавитном порядке, если необходимо, употребляют множительные
приставки ди- и три-.
• Тривиальные названия жиров образуют из приставок, построенных из названий
соответствующих жирных кислот путем опускания части названия кислоты -иновая
кислота и добавления суффикса -ин:

24.

Триацилглицирины: по консистенции при 20оС
Жиры
Масла
• триацилглицерины с преобладанием
в составе остатков насыщенных ВЖК
имеют твердую консистенцию;
• имеют как правило животное
происхождение, за редким
исключением — жидкую (рыбий
жир).
• триацилглицерины с преобладанием
в составе остатков ненасыщенных
ВЖК имеют жидкую консистенцию;
• имеют как правило растительное
происхождение, за исключением —
твердых (масло какао, пальмовое
масло и др.).
триолиоилглицерин
триолеин

25.

26.

4. Строение сложных
липидов(фосфолипиды,
сфинголипиды,
гликолипиды)

27.

Фосфолипиды
Глицерофосфолипиды
Сфингофосфолипиды
Базовым структурным фрагментом всех
глицерофосфолипидов является глицеро-3-фосфат, который
содержит асимметрический атом углерода и может
существовать в виде двух стереоизомеров D и L. Продукты
этерификации глицерофосфата по обеим гидроксильным
группам карбоновыми кислотами называются
фосфатидовыми кислотами. Среди глицерофосфолипидов
наиболее распространены фосфатиды, являющиеся
сложноэфирными производными L-фосфатидовых кислот. Как
правило, в природных фосфатидах в положении 1
глицеринового остатка находится остаток насыщенной, в
положении 2 — ненасыщенной кислоты, а одна из
гидроксильных групп фосфорной кислоты этерифицирована
аминоспиртом или многоатомным спиртом.
Общая структура сфинголипидов подобна структуре
глицерофосфолипидов , с тем отличием, что в роли спиртового
компонента вместо глицерина выступают аминоспирты
сфингозинового ряда (сфингозин).
Основную группу сфинголипидов составляют сфингомиелины.
Сфингомиелины — это производные церамидов, у которых
первичная гидроксильная группа остатка церамида
ацилирована фосфорной кислотой, а та, в свою очередь,
связана сложноэфирной связью с остатком аминоспирта, как
правило холина.

28.

29.

30.

Гликолипиды

31.

32.

5. Химические свойства
липидов

33.

34.

35.

36.

37.

38.

39.

Если ИЧ<70 г – жир, ИЧ>70г – масло.
Примеры: ИЧ говяжьего жира = 32-47, ИЧ бараньего жира = 35-46, ИЧ
свиного жира = 46-66.