ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА ЛИПИДОВ

РЕФЕРАТ

на тему: «Обмен липидов»

по дисциплине: «Органическая химия»

Выполнил: ДавлеткуловаРаушанияАхметовна,

студент 2курса, группа ТСМб-15-2 

Проверил: Чупрова Лариса Васильевна

Работа допущена к защите «___»_____20__г______________________

Работа защищена «___»______20__г________________ _____________

Магнитогорск,

2017

Содержание

Введение. 3

1 ОСНОВНЫЕ ТЕРМИНЫ... 4

2 КЛАССИФИКАЦИЯ ЛИПИДОВ.. 5

2.1 Простые липиды.. ………………………………………………………………………………6

2.2 Сложные липиды.. ………………………………………………………………………………..7

3 ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА ЛИПИДОВ.. 8

4 БИОЛОГИЧЕСКОЕ ЗНАЧЕНИЕ ЛИПИДОВ.. 10

5 ОБМЕН ЛИПИДОВ.. 12

5.1 Суточная норма поступления жиров в организм человека…………………………………….15

5.2 Патология обмена липидов в организме. ……………………………………………………..16

6 ПРИМЕНЕНИЕ ЛИПИДОВ.. 18

Заключение. 19

Список использованных источников. 21

Введение

Обмен веществ — это набор химических реакций, которые возникают в живом организме для поддержания жизни. Эти процессы позволяют организмам расти и размножаться, сохранять свои структуры и отвечать на воздействия окружающей среды.

Биохимия как наука о молекулярных основах жизни изучает состав, структуру и функции веществ живого организма; особенности их превращений в различных органах и тканях; биохимическую основу и механизм передачи генетической информации, т.е. сущность процесса воспроизводства; регуляцию биохимических процессов. Медицинская наука и практика, а также связанные с ней дисциплины могут успешно развиваться только при широком использовании данных биохимии.

Обязательным условием существования всех живых организмов, в том числе и человека, является постоянный обмен веществами и энергией с внешней средой, ведь живой организм находится в неразрывной связи с окружающей его средой.

Из внешней среды организм получает необходимые для жизни питательные вещества, воду и кислород. Из поступающих извне веществ в организме образуются сложные биоорганические соединения, принимающие участие в биохимических превращениях, в результате которых во внешнюю среду выделяются продукты распада — таким образом, происходит обмен веществ.

Нарушение баланса обмена углеводов, жиров и белков в организме человека неизбежно приводит к дисфункции человеческого организма в целом. Каждое, из вышеперечисленных органических веществ, представляет собой большую ценность для организма. Более того, нарушение в обмене одного вещества непосредственно влечет за собой сбой общего обмена веществ в организме человека.

В основе тематики настоящего реферата лежит вопрос обмена липидов в человеческом организме.

Задачей настоящего реферата является определение понятия липидов, их значения для человеческого организма, дать краткий очерк основ биохимии липидов в норме и при ожирении.

ОСНОВНЫЕ ТЕРМИНЫ

Липиды (от греч. «lipos» - жир) - широкая группа органических соединений, включающая жирные кислоты, а также их производные [1].Липиды являются незаменимым продуктом питания. Они обеспечивают многообразные жизненные функции организма и являются подлинным концентратом энергии.

Используемое ранее определение липидов, как группы органических соединений, хорошо растворимых в неполярных органических растворителях (бензол, ацетон, хлороформ) и практически нерастворимых в воде, является слишком расплывчатым:

1) во-первых, такое определение вместо четкой характеристики класса химических соединений говорит лишь о физических свойствах;

2) во-вторых, в настоящее время известно достаточное количество соединений, нерастворимых в неполярных растворителях или же, наоборот, хорошо растворимых в воде, которые, тем не менее, относят к липидам.

В современной органической химии определение термина «липиды» основано на биосинтетическом родстве данных соединений - к липидам относят жирные кислоты и их производные. В то же время в биохимии и других разделах биологии к липидам по-прежнему принято относить и гидрофобные или амфифильные вещества другой химической природы. Это определение позволяет включать сюда холестерин, который вряд ли можно считать производным жирной кислоты[2].

Жировой обмен - совокупность процессов переваривания и всасывания нейтральных жиров (триглицеридов) и продуктов их распада в желудочно-кишечном тракте, промежуточного обмена жиров и жирных кислот и выведение жиров, а также продуктов их обмена из организма.

Понятия «жировой обмен» и «липидный обмен» часто используются как синонимы, т.к. входящие в состав тканей животных и растений входят нейтральные жиры и жироподобные соединения, объединяются под общим названием липиды.

КЛАССИФИКАЦИЯ ЛИПИДОВ

Липиды являются незаменимым продуктом питания. Они обеспечивают многообразные жизненные функции организма и являются подлинным концентратом энергии.Из внешней среды организм получает необходимые для жизни питательные вещества, воду и кислород.

Из поступающих извне веществ в организме образуются сложные биоорганические соединения, принимающие участие в биохимических превращениях, в результате которых во внешнюю среду выделяются продукты распада — таким образом, происходит обмен веществ.Все липиды можно разделить на следующие классы:

1) нейтральные жиры;

2) фосфолипид;

3) сфинголипиды;

4) гликолипиды;

5) стероиды;

6) воск.

Иногда к липидам относят жирорастворимые витамины, пигменты и другие вещества. Липиды входят в состав тканей человека, животных и растений.

В больших количествах липиды содержатся в головном и спинном мозгу, печени, сердце и других тканях. Концентрация липидов в нервной ткани — 25%, а в других клеточных и субклеточных мембранах — 40% [3].

Простые липиды

К этой группе относятся вещества, представляющие собой сложные эфиры спиртов и высших жирных кислот. Из спиртов в составе липидов имеются: глицерин, состоящий из трех углеродных атомов, олеиновый спирт, имеющийся в составе 16 углеродных атомов, и циклический спирт – холестерин.

1) Триацилглицерины (ТАГ) - это триглицериды, нейтральные жиры. Являются сложными эфирами глицерина и трех молекул высших жирных кислот. В зависимости от состава жирных кислот триацилглицерины бывают простыми (имеют одинаковые жирные кислоты) и сложными (имеют в молекуле разные жирные кислоты). В зависимости от пола, возраста и питания состав триацилглицеринов организма меняется. В жирах человека преобладают пальмитиновая, миристиновая и в меньшем количестве стеариновая кислота, а из ненасыщенных – олеиновая, линолевая и линоленовая.Физико-механические свойства липидов определяются свойствами входящих в их состав жирных кислот. Так, насыщенные жирные кислоты имеют высокую температуру плавления и соответственно животные жиры, состоящие в основном из этих кислот, плавятся при более высокой температуре. Жиры, в которых преобладают ненасыщенные кислоты (растительные масла), имеют более низкую температуру плавления. В организме человека триацилглицерины находятся в растворенном состоянии. Ненасыщенные жирные кислоты, имеющие в своем составе двойные связи, более легко вступают в реакции, чем насыщенные;

2) Воска представляют собой сложные эфиры высших одноатомных длинноцепочных спиртов и высокомолекулярных жирных кислот. Это твердые вещества. Они выполняют в основном защитные функции: ланолин у человека предохраняет волосы и кожу от воздействия воды.

3) Стерины - это группа высокомолекулярных циклических спиртов, образующих с жирными кислотами сложные эфиры и стериды. Представителем стеринов является холестерин, впервые выделенный из желчных камней Э.Конрадиеще в XVII веке. Холестерин является кристаллическим нерастворимым в воде веществом, способным растворяться в органических растворителях. В организме холестерин выполняет важные функции: является предшественником многих биологически важных соединений (стероидных гормонов, желчных кислот, витамина D), входит в состав клеточных мембран, повышает устойчивость эритроцитов к гемолизу, служит своеобразным изолятором для нервных клеток, обеспечивая проведение нервных импульсов. В крови содержатся как свободный, так и эфиросвязанный холестерин, концентрация которого примерно в 3 раза выше свободного. Содержание общего холестерина составляет 2,97-8,79 ммоль/л (29-85 мг%).

Из спиртов в составе липидов имеются: глицерин, состоящий из трех углеродных атомов, олеиновый спирт, имеющийся в составе 16 углеродных атомов, и циклический спирт – холестерин.

Сложные липиды

Сюда отнесена большая группа соединений, в состав которых наряду со спиртами и высшими жирными кислотами входят и другие вещества: фосфорная и серная кислоты, моносахариды и их производные, азотистые основания и некоторые другие:

1) Фосфолипиды (фосфатиды) -это название объединяет большое число липидов, имеющих в своем составе фосфорную кислоту. Кроме того, в их молекулах присутствуют спирты, жирные кислоты, азотистые основания и др. соединения. Фосфолипиды имеют важное значение для организма: составляют основу биологических мембран, содержатся в большом количестве в нервной ткани (ткань мозга на 60-70% состоит из фосфолипидов), их много в печени, сердце. Активация протромбина, биосинтез белка, транспорт жирных кислот в крови и многие другие функции выполняют эти соединения;

2) Гликолипиды являются сложными соединениями липидов с углеводами. Липиды представлены жирными кислотами с большим числом углеродных атомов (24 и более), а углеводы – гексозаминами и сиаловыми кислотами. В зависимости от химического состава выделяют группу цереброзидов и ганглиозидов. Они входят в большом количестве в состав ткани мозга и нервных волокон. Ганглиозидам приписывают способность восстанавливать электровозбудимость мозга и обезвреживать бактериальные токсины (столбняка, дифтерита).

Среди сложных липидов определенный интерес представляют липопротеиды -это комплексы липидов с белками. По строению это небольшого размера (150-200 нм) сферические частицы, наружная оболочка которых образована белками (что позволяет им передвигаться по крови), а внутренняя часть – липидами и их производными. Основная функция липопротеидов – транспорт по крови липидов.

ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА ЛИПИДОВ

Глицериды способны вступать во все химические реакции, свойственные сложным эфирам. Наибольшее значение имеет реакция омыления, в результате которой из тригли­церидов образуются глицерин и жирные кислоты. Омыление жира может происхо­дить как при ферментативном гидролизе, так и при действии кислот или щелочей[4].

1) Растворимость - жиры нерастворимы в воде, хорошо растворимы в органических растворителях, но обычно плохо растворимы в спирте;

2)  Гидролиз - при обработке перегретым паром, минеральными кислотами или щелочью жиры подвергаются гидролизу (омылению) с формированием глицерина и жирных кислот или их солей, образуя мыла. При сильном взбалтывании с водой образуют эмульсии. Примером стойкой эмульсии жира вводе является молоко. Эмульгирование жиров в кишечнике (необходимое условие их всасывания) осуществляется солями желчных кислот. В результате гидролиза восков образуются карбоновые кислоты (кислотный гидролиз) или их соли (щелочной гидролиз) и высшие спирты

;

3) Гидрирование - в промышленных условиях гидрирование (гидрогенизацию) ненасыщенных липидов осуществляется газообразным водородом в присутствии никелевых или медно-никелевых катализаторов при повышенных температуре (~ 2000С) и давлении (2-15 атм).Гидрирование используется для получения твердых жиров, где в качестве сырья используются отходы или некондиционные фракции растительных масел

;

4) Иодирование ненасыщенных триацилглицеринов нашло применение для оценки степени их ненасыщенности. Массу иода (в граммах), которая может присоединиться к 100 г анализируемого образца, называют иодным числом

.

4БИОЛОГИЧЕСКОЕ ЗНАЧЕНИЕ ЛИПИДОВ

ОБМЕН ЛИПИДОВ

Жировой обмен - совокупность процессов переваривания и всасывания нейтральных жиров (триглицеридов) и продуктов их распада в желудочно-кишечном тракте, промежуточного обмена жиров и жирных кислот и выведение жиров, а также продуктов их обмена из организма.

Физиологическая роль липидов в организме многообразна. Жирные кислоты используются как энергетический и строительный материал для нейтральных жиров, фосфолипидов, сфинголипидов, эфиров холестерина и др.

Важную группу ненасыщенных жирных кислот составляют простагландины. Они обладают высокой биологической активностью. Их действие можно сравнить с действием гормонов и медиаторов (веществ, участвующих в передаче нервного возбуждения). Простагландины влияют на скорость кровотока в капиллярах, сократимость гладкой мускулатуры матки и желудочно-кишечного тракта, агрегацию (склеивание) тромбоцитов, участвуют в воспалительных реакциях организма. Изучение этих веществ чрезвычайно важно в целях диагностики целого ряда заболеваний и использования в качестве лекарственных препаратов [5].

Триацилглицерины входят в состав цитоплазмы клеток (протоплазматический жир). Они содержатся, главным образом, в форме запасного или резервного жира в подкожной жировой клетчатке, сальниках, околопочечной жировой капсуле. Представляют собой наиболее концентрированный источник энергии. При окислении 1 г нейтрального жира образуется 38,94 кДж (9,3 ккал), что более чем в 2 раза превышает энергетическую ценность углеводов и белков. Кроме того, при окислении жиров образуется достаточно много воды, поэтому резервный жир можно считать своеобразной формой запаса воды в организме.

Фосфолипиды и сфинголипиды являются основными компонентами клеточных мембран, они обеспечивают проницаемость и активный перенос через мембрану в клетку веществ, нерастворимых в воде. В большом количестве содержатся в нервной ткани (в миелиновом волокне нерва составляют до 60% сухой массы). Фосфолипидами богата печень, где они образуются из триацилглицеринов и азотистых оснований (холин, этаноламин и др.) при участии АТФ.

К сфинголипидам относятся ганглиозиды и цереброзиды – вещества, содержащиеся в большом количестве в нервной ткани, печени и селезенке. В их состав входят аминоспирт и жирные кислоты, содержащие длинную цепочку атомов углерода, а также глюкоза, галактоза и сиаловые кислоты.

К группе стероидов относятся холестерин и его производные, содержащиеся в большом количестве в печени и нервной ткани. Холестерин синтезируется из ацетил-КоА в печени. Он является структурным компонентом клеточных мембран. Из него образуются желчные кислоты, мужские и женские половые гормоны, гормоны коры надпочечников и витамин D при ультрафиолетовом облучении.

Транспортной формой липидов крови являются липопротеиды. Жиры циркулируют в кровеносном русле только в связи с белком.Жиры, поступающие с пищей в организм, служат источником незаменимых ненасыщенных жирных кислот и жирорастворимых витаминов.

Основное место переваривания пищевых липидов – тонкий кишечник. Поступающие с желчью в просвет двенадцатиперстной кишки желчные кислоты – таурохолевая и гликохолевая – эмульгируют жиры и активируют липазу. Панкреатическая липаза гидролизует жиры с образованием глицерина и жирных кислот. Эстеразы осуществляют гидролиз эфиров холестерина с образованием холестерина и жирных кислот. Фосфолипазыгидролизуют фосфолипиды до глицерина, жирных кислот, азотистых оснований и остатков фосфорной кислоты. Продукты расщепления липидов всасываются в тонком кишечнике. Глицерин, азотистые основания и фосфорная кислота, как растворимые в воде, легко всасываются в клетки слизистой оболочки кишечника. Нерастворимые в воде жирные кислоты образуют комплекс с желчными кислотами (холеиновый комплекс), который способен пройти через стенку слизистой оболочки кишечника. При помощи ферментных систем холеиновый комплекс распадается, освободившиеся жирные кислоты соединяются с глицерином и происходит ресинтезтриацилглицеринов (нейтральных жиров). Холестерин, жирорастворимые витамины, некоторые стероидные гормоны всасываются в кишечнике тоже с помощью желчных кислот.

Осуществив перенос, освободившиеся желчные кислоты с током в крови по воротной вене возвращаются в печень и вновь выделяются с желчью в двенадцатиперстную кишку. В этом круговороте часть желчных кислот теряется с калом в относительно небольших количествах.

Из слизистой оболочки кишечника продукты расщепления пищевых жиров поступают в лимфу, а отсюда в кровь через грудной лимфатический проток. Как уже отмечалось, липиды практически нерастворимы в воде. Они транспортируются кровью в виде хиломикронов, представляющих собой частицы диаметром около 1 мкм и состоящих из липидов и белка. Поступающие в кровь триацилглицерины в форме хиломикронов приносятся в печень и жировую ткань. В жировой ткани происходит отложение (депонирование) жира, который служит запасным источником энергии и в период голодания используется организмом для осуществления обменных процессов, необходимых для поддержания жизни [6].

Для выяснения более тонких механизмов обмена липидов и связи его с обменом других веществ, необходимы краткие представления о превращениях липидов на клеточном уровне. На поверхности клеточных мембран фермент липопротеидлипазагидролизуеттриацилглицерины на жировые кислоты и глицерин. Глицерин вовлекается клоетками в процессы биосинтеза углеводов и фосфолипидов. Жирные кислоты окисляются в митохондриях клеток до ацетал-КоА, который может быть использован:

1) в цикле трикарбоновых ислот с образованием большого количества энергии в виде АТФ и конечных продуктов (СО2 и Н2О);

2) для синтеза жирных кислот;

3) для синтеза холестерина;

4) в процессе образования кетоновых тел.

Ацетил-КоА может образовываться в клетках, как промежуточный продукт окисления глюкозы и некоторых аминокислот. Следовательно, он является общим промежуточным продуктом белкового углеводного и жирового обменов. При этом становится ясным, почему при избыточном питании углеводной и белковой пищей в организме накапливается жир.

Регуляция обмена липидов на уровне целостного организма осуществляется центральной нервной системой и железами внутренней секреции. Например, инсулин способствует синтезу жирных кислот и накоплению резервного жира. Гормоны надпочечников, гипофиза и глюкагон вызывают мобилизацию жира из депо и его окисление. Центральная нервная система осуществляет согласованность действия гормонов. У здорового человека при нормальном питании существует динамическое равновесие процессов синтеза и распада липидов, при этом резервные липиды непрерывно используются, а вновь образованные депонируются.