Наравне с белками, углеводами и нуклеиновыми кислотами большое значение для всех живых организмов имеют также и липиды. Это органические соединения, выполняющие важные биологические функции. Поэтому постоянное пополнение организма ими просто необходимо для нормальной жизнедеятельности. Что же они представляют собой с точки зрения химии и какие липиды в клетке выполняют функции, узнаем из этой статьи.
Липиды: общее понятие
Если давать общую характеристику рассматриваемым соединениям, то можно сказать, что органические вещества клетки липиды - это сложные жироподобные молекулы, которые включают в свой состав гидрофильную и гидрофобную часть.
Проще говоря, все жиры растительного и животного происхождения, воски, холестерины, многие гормоны, терпены - это все липиды. Просто данным термином обозначают всю совокупность подобных по свойствам соединений. Все они - нерастворимые в воде, но растворимые в органических неполярных веществах соединения. На ощупь маслянистые.
Состав липидов с точки зрения химии достаточно сложный и зависит от того, о каком конкретно соединении идет речь. Поэтому данный вопрос рассмотрим отдельно.
Классификация
Распределить все липиды на группы можно по разным признакам. Одной из самых распространенных классификаций является основанная на способности молекул к гидролизу. По данной характеристике выделяют две большие группы органических жиров.
- Омыляемые - те, что подвергаются гидролизу и разлагаются на составные части. Примеры: воски, фосфолипиды, эфиры стеринов, нейтральные жиры.
- Неомыляемые - те, что гидролизу не подвергаются. К ним относятся терпены, стерины, жирорастворимые витамины (A, D, E, K), холестерин, эстрадиол, тестостерон и прочие.
Существует и другой признак классификации рассматриваемых веществ - количество входящих в состав компонентов. Так, выделяют:
- двухкомпонентные, или простые (жиры и воски растений);
- многокомпонентные, или сложные (фосфолипиды, гликолипиды, орнитинолипиды и прочие).
Вообще липиды в клетке выполняют функции очень важные, ведь они являются прямыми или косвенными участниками всех жизненно необходимых процессов. Поэтому разнообразие их очень велико.
Состав липидов
С химической точки зрения в состав молекулы жироподобных веществ входят два основных компонента:
- гидрофобная составляющая;
- гидрофильная.
Так как липидов очень много, то и примеров обеих частей также немало. Для понимания химического состава соединения приведем примеры.
Какие соединения являются гидрофобными составляющими молекул липидов?
- Высшие жирные кислоты (ВЖК).
- Высшие спирты.
- Высшие альдегиды.
Гидрофильные компоненты молекул следующие:
- глицерин;
- аминодиолы;
- углеводы;
- фосфорная и серная кислоты;
- аминоспирты;
- аминокислоты.
Различные сочетания перечисленных компонентов, удерживающиеся друг возле друга за счет ионных, ковалентных взаимодействий, сил электростатического притяжения и водородных связей, формируют все многообразие маслянистых, нерастворимых в воде соединений, известных под общим названием липиды.
Строение и свойства
Свойства липидов объясняются их химическим строением. Так, если в состав входит непредельная высшая карбоновая кислота и глицерин, то жир будет проявлять характерные особенности кислоты и спирта трехатомного. Если в составе альдегид, значит, реакции будут те, что характерны для кето-группы.
Поэтому взаимосвязь свойств и химического строения молекулы совершенно очевидна. Единственные общие для всех видов жиров характеристики - это:
- растворимость в бензоле, гексане, хлороформе и других неполярных растворителях;
- жирность или маслянистость на ощупь.
Преобразование в клетке
Те липиды, которые выполняют в организме функцию запасного питательного вещества, источника энергии, относятся к нейтральным жирам. По классификации рассматриваемых веществ это будут смеси триацилглицеринов. Гидрофобные, нерастворимые в воде, неполярные соединения, представляющие собой образование из глицерина и трех молекул высших карбоновых кислот.
Именно эти липиды и подвергаются обработке в клетках живых организмов. Что это за преобразования? Это процесс гидролиза специальными ферментами, именуемыми липазами. В результате полного расщепления образуется молекула глицерина и жирные кислоты. Они затем снова с током крови поступают в клетки и подвергаются дальнейшей переработке - происходит синтез липидов в клетке, уже иного строения.
Существует несколько высших жирных кислот, которые являются незаменимыми для человека, так как самостоятельно в клетках не образуются. Это:
- олеиновая;
- линолевая;
- линоленовая.
Для нормального поддержания уровня липидов необходимо употреблять продукты, богатые этими кислотами: мясо, рыба, яйцо, мясо птицы, зелень, орехи, творог и прочие, зерновые.
Роль липидов в клетке
Каково же значение жиров для организма? Липиды в клетке выполняют функции:
- резервно-энергетическую;
- структурную;
- сигнальную;
- защитную.
Каждая из них крайне важна для поддержания нормальной жизнедеятельности каждого живого существа.
Особенное значение имеют те, что образованы непредельными кислотами, так как они незаменимы. Они участвуют в образовании особых молекул простагландинов, которые, в свою очередь, являются регуляторами многих процессов. Также именно свойства липидов этой группы позволяют нейтрализовать холестерин и предотвратить развитие атеросклероза.
Резервно-энергетическая и структурная функция
Триацилглицерины или нейтральные жиры - это основной источник энергии для многих внутренних органов (печени, почек, мышц). При расщеплении 1 грамма липидов высвобождается 9,3 ккал тепла, что значительно превышает соответствующий показатель при распаде углеводов и белков.
Поэтому в момент голодания для организма жиры - это источник жизненных сил и энергии. Липиды в клетке выполняют функции структурные, так как входят в состав мембран клеток. Это такие молекулы, как:
- гликолипиды;
- фосфолипиды;
- холестерол.
Такой липид, как фосфатидилхолин является обязательным структурным звеном клеток печени. Поэтому резервная функция жиров - это их запасание в отдельных частях организма. Энергетическая - это расщепление в случае необходимости с высвобождением энергии. А структурная заключается в том, что именно из липидов строятся некоторые звенья клеток и тканей.
Сигнальная и защитная
Сигнальная функция липидов заключается в том, что многие из них являются переносчиками важных сигналов из клетки и внутрь нее. Это такие жиры, как:
- фосфатидилинозитол;
- эйкозаноиды;
- гликолипиды.
Они связываются с гормонами и обеспечивают быструю передачу информации в клетку и из нее. Также жиры обеспечивают регуляции многих функций, которые осуществляемых клетками.
Защитная роль липидов заключается в том, что масса подкожного жира обеспечивает термо- и теплоизоляцию, а также механическую защиту внутренних органов от повреждений. У человека (женщин) главная концентрация жира во время беременности - область живота. Что также является приспособлением для защиты плода от ударов, столкновений и прочих воздействий.
Кроме того, фосфолипиды выполняют важную роль, активируя белки и гормоны, работающие при свертывании крови. Так как этот процесс также является защитным приспособлением организма, то и функция жиров в этом случае такая же.
