Що таке ліпіди

Ліпіди є групою речовин, які об’єднали, в першу чергу, не за хімічною будовою, а за фізичними властивостями. Вони всі є нерозчинними у воді маслянистими або жирними речовинами. Найбільш поширеними ліпідами є жири, олії, воски та стероїди.

Термін «жири» не є синонімом терміна «ліпіди». Так називають тільки частину речовин з цієї групи. Зазвичай термін «жири» застосовують щодо ліпідів тваринного походження, які за кімнатної температури залишаються твердими. Терміном «олії» називають ліпіди рослинного походження, які за кімнатної температури залишаються рідкими.

Будова та властивості ліпідів

Складовою багатьох ліпідів є багатоатомний спирт гліцерол (С3Н5(ОН)3) і жирні кислоти (мал. 7.1). Жирні кислоти — це органічні речовини, молекули яких є довгими ланцюжками атомів Карбону (містять від 4 до 24 атомів), сполученими з атомами Гідрогену та з приєднаною до цього ланцюжка карбоксильною групою (—СООН). Саме карбоксильна група й забезпечує їхні кислотні властивості.

Мал. 7.1. Будова молекули ліпіду

Мал. 7.2. Приклади насиченої й ненасиченої жирних кислот

Жирні кислоти бувають насиченими (без подвійних зв’язків між атомами Карбону) і ненасиченими (з подвійними зв’язками між атомами Карбону) (мал. 7.2). Наявність подвійного зв’язку не дозволяє молекулі набувати лінійної форми. Це впливає на властивості речовини, наприклад, на її температуру плавлення. Олії є рідкими за кімнатної температури саме через наявність таких кислот у складі їхніх молекул.

Тригліцериди і фосфоліпіди

Спирт гліцерол має три ОН-групи, які можуть взаємодіяти з кислотами. Тому до нього можуть приєднатися три молекули жирних кислот (такі сполуки називають тригліцеридами). Але в багатьох випадках до молекули гліцеролу приєднуються тільки дві молекули жирних кислот. А третя ОН-група взаємодіє з молекулою ортофосфатної кислоти (такі сполуки називають фосфоліпідами) (мал. 7.3).

Відмінність у будові тригліцеридів та фосфоліпідів зумовлює відмінність їхніх властивостей. Тригліцериди з водою взаємодіють погано (мають гідрофобні властивості). А от залишок ортофосфатної кислоти в молекулах фосфоліпідів з водою взаємодіє добре (має гідрофільні властивості). Тому молекули фосфоліпідів мають двоякі властивості. З одного боку, їхні молекули гідрофільні, а з іншого — гідрофобні. Саме ця особливість зробила фосфоліпіди основою клітинних мембран.

Воски і стероїди

У складі восків і стероїдів глицерол відсутній. Воски є сполуками жирних кислот з іншими спиртами, які мають довгі молекули і лише одну ОН-групу. Тому у складі молекул кожного з восків є лише одна молекула жирної кислоти й одна молекула спирту.

Стероїди не містять ані жирних кислот, ані спиртів. Вони є полімерами вуглеводню ізопрену (C5H8). їхній скелет з атомів Карбону утворює кілька кільцевих структур, об’єднаних в одне ціле (мал. 7.4).

Фосфоліпід

Тригліцерид

Мал. 7.3. Будова молекул тригліцериду і фосфоліпіду

Мал. 7.4. Модель молекули стероїду

Мал. 7.5. Ліпіди в живих організмах

Біологічна роль ліпідів

Основними функціями ліпідів у живих організмах є структурна, захисна, регуляторна, резервна, пластична й енергетична (мал. 7.5). Структурну функцію виконують тригліцериди, які становлять основу клітинних мембран.

Захисну й резервну функції виконують ті структури організмів, які накопичують жири та олії. Гормони ліпідного походження в організмі тварин здійснюють регуляторну функцію.

Пластичну функцію виконують ліпіди, які разом з білками беруть участь в утворенні складних органічних речовин — ліпопротеїнів. Важливу роль в обміні речовин у тварин відіграють вітаміни, які належать до групи ліпідів. Наприклад, вітаміни A, D, Е. Енергетична функція здійснюється більшістю ліпідів. Під час окиснення ліпідів масою 1 г у клітині утворюється 9 ккал (37,68 кДж) енергії, яка потім використовується клітиною.

Приклади використання ліпідів живими організмами

Ліпіди складають основну масу таких структур живих організмів, як, наприклад, жирова тканина у тварин. Такі тварини, як кити, мають добре розвинену жирову тканину. У великих китів шар підшкірної жирової тканини може досягати 50 см у товщину. Такий шар добре зберігає тепло, бо жирова тканина є гарним теплоізолятором.

Крім збереження тепла, жирова тканина вберігає внутрішні органи тварин від пошкоджень унаслідок ударів. Ліпіди також є гарним засобом запасання ресурсів (енергії, органічних речовин, води) на випадок, коли цих ресурсів не вистачатиме. Ліпіди під час окиснення виділяють багато енергії, а також вони є матеріалом для синтезу інших потрібних організму речовин. Крім того, вони є джерелом так званої метаболічної води, яка утворюється в процесі їх окиснення. Під час окиснення 100 г ліпідів утворюється 107 г води. Саме тому верблюди (мал. 7.6), які живуть у пустелях, запасають у своєму організмі ліпіди.

Мал. 7.6. Основним місцем запасання ліпідів у організмі верблюдів є горби

Мал. 7.7. Ліпіди в ендоспермі насінин кокосової пальми спочатку рідкі (кокосове молоко), а потім стають твердими

Рослини також часто накопичують ліпіди. їх багато в насінні таких рослин, як соняшник, гірчиця, рапс, какао, кокос тощо (мал. 7.7). Вони є поживними речовинами, які забезпечують гарний розвиток зародка рослин.

Ліпіди — це велика група гідрофобних органічних речовин, до якої належать тригліцериди, воски, стероїди та інші сполуки. Вони є важливими компонентами обміну речовин (вітамін А) і основою клітинних мембран (тригліцериди). Надзвичайно важливою є регуляторна функція, яку виконують гормони стероїди (тестостерон, естроген).