Биологическая роль липидов.

Кафедра органической  химии и ВМС

 В.Н. Шелгаев, Д.А. Беева, А.К.Микитаев

БИОлогИЧЕСКАЯ химия

Липиды

Учебное пособие по биохимии

для студентов

медицинских, биологических,

фармакологических специальностей

Нальчик 2013 г.

ББК 24.1 я 73

O-28

УДК 546 (075.8)

Рецензент:Беев А.А., д.х.н., профессор, зав. кафедрой химии Кабардино-Балкарского государственного аграрного университета им. В.М. Кокова

В.Н. Шелгаев, Д.А. Беева, А.К. Микитаев. Биологическая химия. Липиды. Учебное пособие.

Настоящее учебное пособие посвящено соединениям, объединенным под общим названием «липиды». В пособии изложен теоретический материал, приведены основные схемы превращения липидов, а также вопросы и задачи для самостоятельной работы студентов. Пособие рекомендуется использовать студентам специальностей «стоматология», «лечебное дело» медицинских вузов Российской Федерации для подготовки к занятиям по биологической химии.

ББК 24.1 я 73

© КБГУ, 2013.

© В.Н. Шелгаев, Д.А. Беева, А.К. Микитаев. 2013.

ОГЛАВЛЕНИЕ

Введение                                                                                                                5

ВВЕДЕНИЕ

Биологическая химия (биохимия) – наука, изучающая химическую сторону жизни, лежащую в основе процессов обмена веществ и энергии в живых организмах.Биологическая химия – одна из базовых теоретических дисциплин в подготовкеврачей. Целью изучения данной науки является умение применять сведения о химическом составе и метаболизме клетки человеческого организма при изучении последующих дисциплин и для профессиональной деятельности. М.В. Ломоносов считал, что «медик без довольных познаний химии совершенен быть не может». В человеческом организме протекают тысячи различных химических реакций, которые обеспечивают его существование. Задача биохимии состоит в том, чтобы изучив состав организма и продуктов обмена веществ, функции различных органов, познать процессы жизнедеятельности организма.

Одним из основных биохимических компонентов живой природы являются липиды - обширный класс разнообразных по химической структуре и выполняемым в организме человека и животных функциям. Изучению этого класса соединений в курсе биологической химии уделяется большое внимание. Однако, как показывает опыт, многие вопросы, связанные со строением, превращениями липидов в организме, распадом и синтезом жироподобных веществ, представляют для студентов различных специальностей, изучающих биохимию, сложности.

Дорогой студент!

Предлагаемое методическое пособие для студентов медицинских факультетов, подготовленное совместно с доктором химических наук, профессором Московского государственного медико-стоматологического университета В.Н. Шелгаевым, поможет вам в изучении биохимии липидов. В пособии авторы попытались изложить тему «Липиды» в доступной форме, связав все изучаемые вопросы в логическую цепь, включающую структуру, роль и функции, распад и синтез, а также патологии липидного обмена. Предлагаются вопросы и задачи для самоконтроля, а также литература для самостоятельной работы.Мы желаем вам удачи в изучении биохимии липидов и в освоении навыков будущей профессиональной деятельности!

Глава 1. ЛИПИДЫ

К липидам (от греч.«липос»- жир) относят большую и разнообразную группу органических соединений, большинство из которых построено по типу сложных эфиров с участием карбоновых кислот и спиртов, содержащих длинноцепочечные углеводородные радикалы. Для липидов характерна низкая растворимость в воде и высокая в неполярных органических растворителях (эфире, бензоле и др.). В большинстве случаев липиды имеют растительное или животное происхождение, но иногда их получают синтетическим путем.

Биологическая роль липидов.

     Спектр биологических функций, выполняемых липидами, весьма широк и разнообразен: помимо выполнения резервно-энергетической функции, липиды и их компоненты играют в организме защитную, мембранную и энергосберегающую роль. Нормальная жизнедеятельность организма человека возможна только при правильном балансе липидов.

Так, воски придают коже человека и животных гидрофобные свойства и тем самым предохраняют их от высыхания.

Триацилглицерины выполняют, в основном, топливно-энергетическую функцию: при их расщеплении выделяется большое количество энергии. При недостаточном поступлении жиров организм восполняет энергетическую потребность путем метаболизма углеводов. Кроме того, скопления жира играют важную защитную роль: предохраняют органы и ткани от механических повреждений, служат в качестве тепло сберегающего и электроизоляционного материала.

Жиры и масла, поступающие в организм вместе с пищей, служат источником линолевой и линоленовой кислот, синтезировать которые организм человека не способен. В связи с тем, что эти кислоты необходимы для нормального жирового обмена, их называют незаменимыми. Они также способствуют снижению содержания в крови холестерина - одного из факторов развития атеросклероза. Линолевая и линоленовая кислоты содержатся, главным образом, в растительной пище. При большом содержании в пище животных жиров, богатых предельными кислотами, количество холестерина, наоборот, увеличивается. Таким образом, содержание непредельных кислот в составе липидов, поступающих в организм человека с пищей, во многом определяет ее питательную ценность. С другой стороны, избыточное поступление жиров, не компенсируемое энергозатратами организма, приводит к их накоплениям в депо.

Фосфолипиды являются неотъемлемой частью клеточных мембран. Каждая клетка окружена мембраной, которая обеспечивает ей определенный «микроклимат», контролируя потоки веществ и ионов в клетку и из нее. Мембраны являются составной частью клеточных компонентов: ядра, митохондрий, хлоропластов, лизосом.

Фосфолипиды и сфинголипиды входят в состав клеточных мембран и определяют их проницаемость для ионов, неэлектролитов и воды.

Цереброзиды и ганглиозиды участвуют в процессах распознавания химических сигналов и доведения их до внутриклеточных эффекторов, т.е. выполняют рецепторно-посредниковую роль. Липидам присуща также регуляторно-сигнальная функция, выполняемая, главным образом, липидными спиртами (стероидами). Многочисленные исследования показали, что между нарушением метаболизма липидов и многими заболеваниями (например, сердечно-сосудистыми) имеется тесная взаимосвязь.

Оценивая роль липидов в организме человека, нельзя не отметить, что для нормального роста и функционирования ему необходимы жирорастворимые витамины и непредельные кислоты. Один этот фактор делает липиды незаменимым компонентом пищи.

Наряду с липидами в липидной фракции содержится ряд веществ, обладающих высокой биологической активностью. К таковым относятся стероидные гормоны, простагландины, коферменты и жирорастворимые витамины. Их объединяют под общим названием низкомолекулярные биорегуляторы липидной природы.

Таким образом, изучение структуры и свойств липидов - важный этап в изучении биохимических процессов.

Структура липидов.

По химическому составу липиды очень разнообразны. В их состав могут входить остатки спиртов, карбоновых кислот (предельных и непредельных), фосфорной кислоты, азотистых оснований, углеводов.

Несмотря на все разнообразие, в целом, липиды построены по единому принципу и состоят из трех фрагментов: 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). Роль связующего звена выполняют обычно сложноэфирные или амидные группы. Таким образом, липиды в разной степени обладают бифильностью, т.е. сродством к полярной и неполярной фазе. Характер этого сродства определяется соотношением гидрофильной и гидрофобной частей липида. Так, триацилглицериды, практически не имеющие гидрофильной части, преимущественно концентрируются в безводной фазе. Фосфолипиды и фосфатиды имеют в своем составе большее число гидрофильных групп, вследствие чего осуществляют свои функции на границе раздела фаз. Так, на поверхности клеток они образуют липидный бислой толщиной около 5 нм, в котором гидрофобные части обращены внутрь, а гидрофильные - в водную фазу. Этот слой регулирует водный баланс и обмен веществ в клетках.

Схематично структуру липидов можно представать следующим образом:

Рис. 1. Общая структура липидов.