§ 7. ЛИПИДЫ: СВОЙСТВА И БИОЛОГИЧЕСКАЯ РОЛЬ

Основные понятия и ключевые термины: ЛИПИДЫ. Жирные кислоты. простые липиды. Сложные липиды.

Вспомните! Что такое гидрофобные и гидрофильные соединения?

Новости науки

В современной биологии успешно развиваются такие отрасли науки, как геномика и протеомика. Они изучают, соответственно, генный и белковый состав различных типов клеток. В последнее время существенно возрос научный интерес к липидам: их исследуют не только биохимики, но и физиологи, вирусологи, иммунологи. Вследствие возник новый раздел биохимии - липидомика, изучающая липидный состав клеток. Каково же биологическое значение липидов, входящих в набор основных «молекул жизни»?

СОДЕРЖАНИЕ

Какие свойства липидов определяют их значение?

Липиды (от греч. липосом - жир) - это разнообразная по химическому составу группа органических веществ живого. Молекулы липидов могут содержать остатки спиртов, жирных кислот, серной кислоты, углеводов, белков и др. Свойства многих липидов в значительной степени определяются жирными кислотами. Жирные кислоты - это группа малых молекул, которые по химической природе являются одноосновными карбоновыми кислотами. Общая формуле жирных кислот - СН3(СН2)nСООН. Их молекулы имеют две различные части: длинную углеродную цепь и карбоксильную группу (ил. 11). Гидрофобная цепь жирных кислот малоактивна, с водой не взаимодействует, и поэтому вся их химическая активность обусловлена гидрофильной карбоксильной группой. Благодаря таким особенностям жирные кислоты и их производные в воде образуют поверхностные пленки, капли, небольшие шарообразные мицеллы и др. (ил. 12). Эти комплексы имеют огромное значение для организмов, поскольку участвуют в построении клеточных мембран, образуют запасающие включения, обеспечивают усвоение жирорастворимых витаминов, способствуют пищеварению жиров и т. п. На сегодня известно более 800 природных жирных кислот, однако широкое распространение в живой природе получили около 20. Наиболее известны пальмитиновая - СН3(СН2)14СООН (см. ил. 11), стеариновая - СН3(СН2)16СООН, олеиновая - СН3(СН2)7СН=СН (СН2)7СООН и др. Они могут быть насыщенными (не имеющими двойных связей) и ненасыщенными (с двойными связями).

Ил. 11. Пальмитиновая кислота: химический состав и строение молекулы

Ил. 12. Фосфолипидные образования: 1 - липосома; 2 - мицелла; 3 - билипидный слой

Жирные кислоты участвуют в химических реакциях образования липидов в качестве реагентов и не является мономерами, поэтому липиды - это неполимерные соединения. Большинство липидов (воски, жиры) характеризуются нерастворимостью в воде (гидрофобностью) и растворимостью в неполярных растворителях: эстере, ацетоне, хлороформе, бензене и др. Такие свойства обусловлены отсутствием полярных групп в их молекулах. Другие группы липидов (фосфолипиды, гликолипиды) проявляют двойные амфифильные свойства, так как содержат полярные (гидрофильные головки ортофосфорной кислоты или спирта) и неполярные (цепочка жирной кислоты) группы (ил. 13).

Ил. 13. Строение молекулы фосфолипида

Все липиды в организме подвергаются гидролизу под действием специфических ферментов - липаз с образованием жирных кислот.

Итак, ЛИПИДЫ - это разнообразные по химическому составу органические соединения живого, общим признаком которых является их неполярность, поэтому они растворяются только в неполярных жидкостях.

Как классифицируют липиды?

Существует несколько классификаций липидов, среди которых можно выделить классификации по биологическим функциям (резервные и структурные липиды), свойствам (полярные и неполярные липиды) и классификация по структурным особенностям, которая является наиболее распространённой. Согласно ей все липиды делятся на простые и сложные.

Простые липиды являются производными жирных кислот и спиртов. Наиболее известные из них - воски и жиры. Воски - это гидрофобные соединения, в образовании которых участвуют жирные кислоты и одноатомные спирты. Их делят на животные (например, спермацет, ланолин, пчелиный воск, китайский воск) и растительные (например, кутин, суберин) воски. Эти вещества образуют защитную кутикулу на листьях и плодах, покрывают хитиновую оболочку насекомых и пауков, используются для построения сот пчёлами, увеличивают плавучесть китов и др. Жиры - это гидрофобные соединения, в образовании которых участвуют жирные кислоты и трёхатомный спирт глицерол. По происхождению жиры делятся на растительные (подсолнечное, розовое масла, масло какао) и животные (китовый жир, свиной жир, рыбий жир). Они могут быть жидкими (содержат ненасыщенные жирные кислоты) и твёрдыми (содержат насыщенные жирные кислоты). Основная функция жиров - энергетическая.

Сложные липиды кроме липидной части содержат и другие вещества. У липопротеидов такими соединениями являются белки, у фосфолипидов - остаток ортофосфатной кислоты, у гликолипидов - углеводы. Эти соединения выполняют в основном структурную функцию.

К липидам относят и жироподобные соединения (липоиды), которые являются их предшественниками или производными. Большинство из них выполняют в организме регуляторную функцию. Примером подобных веществ являются стероиды. Стероидную природу имеют половые гормоны и гормоны надпочечников (кортикостероиды). К жироподобных соединениям относятся жирорастворимые витамины А, D, Е и K.

Итак, классифицировать липиды очень трудно из-за их огромного химического разнообразия, но чаще всего их разделяют по химическому составу на простые и сложные липиды.

Какова биологическая роль липидов?

К основным функциям, иллюстрирующим значение липидов, относятся следующие:

• строительная, или структурная (фосфолипиды и холестерин участвуют в построении билипидного слоя клеточных мембран);

• энергетическая (при расщеплении 1 г жиров высвобождается 38,9 кДж энергии;

• запасающая (у растений откладываются про запас масла, у животных - жиры, кроме того, избыток углеводов и белков может превращаться в жиры и откладываться про запас);

• теплоизоляционная (благодаря низкой теплопроводности жиры, накапливаясь в коже, предотвращают потери теплоты);

• водообразующая (при окисления 1 г жиров образуется 1,1 г метаболической воды, которая очень важна для жителей пустыни, животных, которые впадают в спячку);

• регуляторная (половые гормоны, кортикостероидные гормоны участвуют в эндокринной регуляции жизнедеятельности организмов);

• защитная (воски защищают органы растений от потерь воды, жиры вокруг внутренних органов в организме животных - от механических влияний, «витамин F» оказывает противоаллергическое и противовоспалительное действие в организме человека);

• сигнальная (гликолипиды в составе мембран способствуют восприятию раздражений);

• антиоксидантная (витамины А и Е - вещества, защищающие клетки от негативного воздействия свободных радикалов);

• пищеварительная (жёлчные кислоты, фосфолипиды участвуют в эмульгации жиров и их всасывании. Кроме того, жиры являются растворителями для витаминов А, D, Е, K.

Итак, биологические функции липидов являются такими же разнообразными, как и сами липиды.

ДЕЯТЕЛЬНОСТЬ

Задание на сопоставление

Установите соответствие между предложенными названиями липидов и определениями и получите название метода извлечения веществ из смеси с помощью определённого растворителя.

Названия липидов: 1 - ланолин; 2 - спермацет; 3 - фосфолипиды; 4 - жирные кислоты; 5 - жёлчные кислоты; 6 - тестостерон; 7 - «витамин F»; 8 - кутин; 9 - витамин D; 10 - холестерин.

Определение: А - стероидный мужской половой гормон; Е - шерстяной воск, получают при промывании овечьей шерсти; И - жирорастворимый витамин, регулирующий обмен кальция; К1 - животный воск некоторых китообразных; К2 - жирорастворимый витамин как комплекс незаменимых жирных кислот; С - сложные липиды, являются основными компонентами клеточных мембран; Т - основные компоненты молекул липидов; Р - стероидные соединения, осуществляющие эмульгацию жиров в пищеварении; Ц - растительный воск, образует кутикулу листьев; Я - стероидное соединение, которое откладывается в стенке кровеносных сосудов при атеросклерозе.

Задания на формирование исследовательских умений

Проведите предложенные опыты, опишите результаты.

Опыт 1. В тарелку с молоком насыпьте небольшое количество нескольких различных по цвету пищевых красителей. Что происходит? Через некоторое время кончик ватной палочки смочите медицинским спиртом (средством для мытья посуды) и опустите в центр тарелки. Что наблюдаете?

Опыт 2. В три пробирки поместите по 1 мл масла. В первую пробирку добавьте 5 мл воды, во вторую - 5 мл спирта, в третью - 5 мл медицинского эфира или спирта (можно приобрести в аптеке). Содержание всех трёх пробирок энергично встряхните. Что наблюдаете?

ОТНОШЕНИЕ

Приведите примеры продуктов, содержащих липиды. Укажите их значение и сделайте вывод о необходимости употребления человеком таких продуктов.

РЕЗУЛЬТАТ

скачать dle 11.0фильмы бесплатно

 

Даний матеріал відноситься до підручника "Биология 9 класс Соболь (новая программа)", створено завдяки МІНІСТЕРСТУ ОСВІТИ І НАУКИ УКРАЇНИ (МОН)