Что такое липиды

Липиды являются группой веществ, которые объединены, главным образом, не по химическому строению, а по физическими свойствам. Все они являются нерастворимыми в воде маслянистыми или жирными веществами. К наиболее распространенным липидам относятся жиры, масла, воски и стероиды.

Термин «жиры» не является синонимом термина «липиды». Так называют только часть веществ из этой группы. Обычно термин «жиры» используют для липидов животного происхождения, которые при комнатной температуре остаются твердыми. Термином «масла» называют липиды растительного происхождения, которые при комнатной температуры остаются жидкими.

Рис. 7.1. Строение молекулы липида

Строение и свойства липидов

Компонентами многих липидов являются многоатомный спирт глицерол (С3Н5(ОН)3) и жирные кислоты (рис. 7.1). Жирные кислоты — это органические вещества, молекулы которых представлены длинными цепочками атомов Карбона (содержат от 4 до 24 атомов), которые соединены с атомами Гидрогена и на одном из концов заканчиваются карбоксильной группой (—СООН). Именно карбоксильная группа и обеспечивает их кислотные свойства.

Жирные кислоты бывают насыщенными (без двойных связей между атомами Карбона) и ненасыщенными (с двойными связями между атомами Карбона) (рис. 7.2). Наличие двойной связи не позволяет молекуле приобретать линейную форму. Это влияет на свойства вещества, например на температуру плавления.

Рис. 7.2. Примеры насыщенной и ненасыщенной жирных кислот

Фосфолипид

Триглицерид

Рис. 7.3. Строение молекул триглицеридов и фосфолипидов

Триглицериды и фосфолипиды

В молекуле спирта глицерола есть три ОН-группы, которые могут взаимодействовать с кислотами. Поэтому к нему могут присоединиться три молекулы жирных кислот (такие соединения называют триглицеридами). Но во многих случаях к молекуле глицерола присоединяются только две молекулы жирных кислот. А третья ОН-группа взаимодействует с молекулой ортофосфатной кислоты (такие соединения называют фосфолипидами) (рис. 7.3).

Различия в строении триглицеридов и фосфолипидов приводят к различию их свойств. Триглицериды плохо взаимодействуют с водой (обладают гидрофобными свойствами). А вот остаток ортофосфатной кислоты в молекулах фосфолипидов с водой взаимодействует хорошо (обладает гидрофильными свойствами). Поэтому молекулы фосфолипидов имеют двоякие свойства. С одной стороны, их молекулы гидрофильные, а с другой — гидрофобные. Именно эта особенность сделала фосфолипиды основой клеточных мембран.

Воски и стероиды

В составе восков и стероидов глицерол отсутствует. Воски являются соединениями жирных кислот с другими спиртами, которые имеют длинные молекулы и только одну ОН-группу. Поэтому в составе молекул каждого из восков есть только одна молекула жирной кислоты и одна молекула спирта.

Стероиды не содержат ни жирных кислот, ни спиртов. Они являются полимерами углеводорода изопрена (С5Н8).

Рис. 7.4. Модель молекулы стероида

Рис. 7.5. Липиды в живых организмах

Биологическая роль липидов

Основными функциями липидов в живых организмах являются структурная, защитная, регуляторная, резервная, пластическая и энергетическая (рис. 7.5.). Структурную функцию выполняют липиды, которые составляют основу клеточных мембран.

Защитную и резервную функции выполняют те структуры организмов, которые накапливают жиры и масла. Гормоны липидного происхождения в организме животных осуществляют регуляторную функцию.

Пластическую функцию выполняют липиды, которые вместе с белками принимают участие в образовании сложных органических веществ — липопротеинов. Важную роль в обмене веществ у животных играют витамины, относящиеся к группе липидов. Например, витамины A, D, Е. Энергетическая функция осуществляется большинством липидов. Во время окисления липидов массой 1 г в клетке образуется 9 ккал (37,68 кДж) энергии, которая потом используется клеткой.

Примеры использования липидoв живыми организмами

Липиды составляют основную массу таких структур живых организмов, как, например, жировая ткань у животных. У китов, например, хорошо развита жировая ткань. У больших китов слой подкожной жировой клетчатки может достигать 50 см в толщину. Такой слой отлично сохраняет тепло, потому что жировая ткань является хорошим теплоизолятором.

Кроме сохранения тепла, жировая ткань предохраняет внутренние органы животных от повреждений вследствие ударов. Липиды являются также хорошим средством получения организмом ресурсов (энергии, органических веществ, воды) на случай их дефицита. Вы уже знаете, что липиды во время окисления выделяют много энергии, а также они являются материалом для синтеза других нужных организму веществ. Кроме того, они являются источником так называемой метаболической воды, которая образуется в процессе их окисления. Во время окисления 100 г липидов образуется 107 г воды. Именно для этого верблюды (рис. 7.6), которые живут в пустынях, запасают в своем организме липиды.

Рис. 7.6. Основным местом запасания липидов в организме верблюдов являются горбы

Рис. 7.7. Липиды в эндосперме семян кокосовой пальмы сначала жидкие (кокосовое молоко), а затем становятся твердыми

Растения тоже часто накапливают липиды. Их много в семенах подсолнечника, горчицы, рапса, какао, кокоса и др. (рис. 7.7). Они являются питательными веществами, обеспечивающими развитие зародыша растений.

Липиды — это большая группа гидрофобных органических веществ, к которым относятся жиры, масла, воски, стероиды и другие соединения. Они являются важными компонентами обмена веществ (витамин А) и основой клеточных мембран (триглицериды). Чрезвычайно важной является регуляторная функция, которую выполняют стероидные гормоны (тестостерон, эстроген).