ЛИПИДЫ: ХАРАКТЕРИСТИКА, ПРИМЕРЫ, ФУНКЦИИ, КЛАССИФИКАЦИЯ - БИОЛОГИЯ - 2024

Эти липиды представляют собой группу гетерогенных макромолекул , включая жиры, масла, стерины, воски и т.п., которые разделяют характеристику быть частично нерастворим в воде (гидрофобными) и достаточно растворим в неполярных растворителях , таких как эфир, бензол, ацетон, хлороформ и другие.

Раньше липидами считались все соединения, нерастворимые в воде и растворимые в органических растворителях. Однако сегодня многие другие соединения, не являющиеся липидами, обладают этими свойствами, некоторые из них являются терпенами, некоторыми витаминами и каротиноидами.

Липиды являются основными компонентами клеточных мембран и, следовательно, плазматической мембраны (Источник: Jpablo cad / CC BY (https://creativecommons.org/licenses/by/3.0), через Wikimedia Commons)

Слово «липид» происходит от греческого слова «липос», что означает жир. Некоторые авторы считают липидами только те молекулы, которые являются продуктами или производными жирных кислот, включая в основном все соединения, классифицируемые как масла и жиры.

Липидные соединения присутствуют во всех живых существах на Земле, даже некоторые вирусы имеют эти молекулы в капсиде.

Считается, что липиды были частью первых углеродных соединений, образовавшихся при зарождении жизни, и являются основными молекулами для «комплексообразования» жизни.

В настоящее время известно большое количество различных соединений в группе липидов, каждое из которых имеет разные функции и свойства.

Они классифицируются в зависимости от группы заместителей, которая составляет его скелет (и сам его скелет), а также в зависимости от его функций (структурные, накопительные, сигнальные, защитные и т. Д.).

Общие характеристики липидов

Цепочка атомов углерода, связанных с атомами водорода

Большинство липидов имеют в качестве центральной структуры цепочку атомов углерода, связанных с атомами водорода, которая известна как «жирная кислота».

Если все атомы углерода жирной кислоты насыщены атомами водорода, это называется «насыщенной жирной кислотой».

Если, наоборот, два или более атома углерода в одной цепи соединены двойной или тройной связью, жирная кислота считается «ненасыщенной», поскольку она потеряла 2 или более атомов углерода в результате дегидрирования. водород.

Высокая температура плавления

Липиды имеют высокую молекулярную массу, что придает им высокую температуру плавления.

Температура плавления липидов выше у липидов, содержащих больше атомов углерода. Но эта точка плавления снижается, когда липиды содержат жирные кислоты с ненасыщенными углеводородными цепями.

Это амфипатические молекулы

Все липиды имеют полярную или гидрофильную часть и другую неполярную или гидрофобную часть, представленные алифатическими цепями жирных кислот, из которых они состоят.

Большинство липидных молекул связываются друг с другом посредством водородных связей и ван-дер-ваальсовых взаимодействий между своими углеводородными цепями.

Обладают хорошей устойчивостью к механическим воздействиям.

Связи, образованные между атомами углерода и водорода, придают липидам некоторую физическую устойчивость к механическим воздействиям. Более того, будучи частично нерастворимыми в воде, липидные ассоциации трудно распадаются в водной среде.

Функции липидов

Липиды обладают большим разнообразием биологических функций, столь же разнообразными, как и большое количество химических структур, обнаруженных в этой группе.

энергичный

У большинства позвоночных и многих беспозвоночных животных липиды являются основными формами хранения энергии и транспорта жирных кислот внутри клеток.

У позвоночных липиды, всасываемые с пищей, хранятся в жировой ткани в виде жирных кислот и служат там теплоизоляционным веществом для органов и подкожной клетчатки.

Жирные кислоты - это специальные липиды для хранения энергии внутри живых организмов, поскольку их окисление высвобождает большое количество энергии в форме АТФ. Это происходит посредством процесса, называемого «β-окисление жирных кислот», который осуществляется почти всеми клетками живых организмов.

структурная

Фосфолипиды и стерины являются важными компонентами биологических мембран клеток и их органелл (в эукариотических клетках).

Многие маленькие липидные молекулы на поверхности мембран служат пигментами для поглощения света, в то время как другие служат якорями для прикрепления некоторых мембранных белков к поверхности.

ферментативный

Многие липиды являются кофакторами ферментативного катализа или действуют как электронные переносчики в электрохимических градиентах.

Другие участвуют в быстром распространении волн деполяризации по телу животных, что, конечно, связано со специализированными нервными клетками.

Классификация липидов

Липиды можно разделить на четыре большие группы: жиры и масла, фосфолипиды, воски, стерины, терпены и эйкозаноиды.

Жиры и масла

Эта группа включает жирные кислоты, которые обычно являются наиболее распространенными структурными элементами для образования более сложных липидов, таких как, например, фосфолипиды и воски.

Жиры, как правило, представляют собой соединения, состоящие из жирных кислот, прикрепленных к молекуле глицерина у каждого из ее 3 атомов углерода через связи сложноэфирного типа, поэтому они обычно известны как триглицериды.

Фосфолипиды

Фосфолипиды - основные компоненты клеточных мембран. Это липиды, состоящие из глицериновой или сфингозиновой основной цепи, с которой этерифицированы две молекулы жирных кислот, и фосфатной группы, способной реагировать и связываться с разными молекулами спирта.

В зависимости от скелета, на котором «построены» фосфолипиды, они могут быть глицерофосфолипидами или фосфоэсфинголипидами.

Глицеролипиды или фосфолипиды (Источник: Yo / Public domain, через Wikimedia Commons)

Существует еще одна группа липидов аналогична фосфолипидов и известной как группа электронных сфинголипидов. Это липиды, построенные на основе сфингозина, к которой две жирные кислоты и углевод или другое полярное соединение присоединены амидными связями.

Воски

Цетилпальмитат, типичный восковой эфир

Воски - это липиды, состоящие из длинноцепочечных спиртов, этерифицированных до длинноцепочечных жирных кислот.

Они действуют для покрытия поверхности структур тела растений и животных и обычно находятся в твердой форме, поэтому говорят, что они полностью нерастворимы в воде или водных растворах.

стерины

Общая структура стеринов и их производных. Источник: Вакцинационист.

Это большие липиды, состоящие из 4 циклических углеводородных единиц, а не из жирных кислот с прямой цепью. Некоторые из них имеют функциональную группу -ОН, поэтому они подпадают под классификацию спиртов. Холестерин и его производные имеют большое значение.

Терпены и эйкозаноиды

Химическая структура мирцена, монотерпена (Источник: Ян Херольд, Leyo / Public domain, через Wikimedia Commons

Два других типа липидов - это терпены и эйкозаноиды. Терпены, в отличие от более распространенных липидов, состоят не из жирных кислот, а из повторяющихся звеньев из 5 атомов углерода, известных как «изопреновые звенья».

Его отнесение к группе липидов во многом связано с его гидрофобным характером и его нерастворимостью в воде или полярных растворителях.

С другой стороны, эйкозаноиды - это липиды, которые образуются в результате метаболизма некоторых жирных кислот и являются предшественниками важных гормонов для человека и других млекопитающих, таких как простагландины.

Примеры липидов

Как уже отмечалось, в природе существует большое разнообразие соединений с липидными характеристиками, поэтому ниже будут упомянуты только некоторые из наиболее важных примеров.

Пальмитиновая кислота

Это насыщенная жирная кислота с длинной цепью (16 атомов углерода). Это основное резервное вещество позвоночных животных, которое вырабатывается эндогенно в процессе липогенеза.

Эта жирная кислота служит основной молекулой для синтеза других соединений. Кроме того, окисление всего 1 моля этого соединения дает около 2,59 моль АТФ, что представляет собой отличный источник энергии для позвоночных, особенно в отличие от окисления углеводов и белков.

холестерин

Химическая структура холестерина (Источник: Guillem d'Occam. Изменено Алехандро Порто. / CC BY-SA (https://creativecommons.org/licenses/by-sa/3.0) через Wikimedia Commons)

Это липид, который принадлежит к группе стеринов и содержится в клеточной мембране почти всех клеток. Присутствие этих молекул в плазматической мембране необходимо для регулирования ее жесткости, кривизны и гибкости.

Он имеет центральный скелет из 27 атомов углерода. Однако это молекула, состоящая из ароматических колец, что придает ей гораздо более высокую твердость, устойчивость и жесткость по сравнению с другими липидами. Этот липид является предшественником многих гормонов животных.

У людей холестерин необходим для синтеза тестостерона и других очень важных половых гормонов.

фосфатидилхолин

Он принадлежит к группе фосфолипидов и присутствует в плазматической мембране практически всех клеток. Обычно он имеет цепь пальмитиновой кислоты и в основном синтезируется в печени позвоночных животных.

Это соединение необходимо для синтеза холестерина и типичной гибкости клеток. Многие белки, которые связываются с клеточной мембраной, специфически прикрепляются к полярной головке этого липида.

Сфингомиелин

Структура сфингомиелина (Источник: Jag123 в английской Википедии, через Wikimedia Commons)

Он обнаружен в клеточной мембране всех организмов, и многие исследования были сосредоточены на его функции и структуре, поскольку он также является частью миелиновой оболочки, покрывающей аксоны нейронов у животных.

Сфингомиелин принадлежит к группе сфинголипидов, и у людей это самый распространенный сфинголипид во всем организме. Он характеризуется сфингозиновым скелетом, который через амидную связь присоединен к полярной группе, обычно к фосфатидилэтаноламину.

Стероиды

Базовая структура стероида (Источник: Hati в Википедии Германии / общественное достояние, через Wikimedia Commons)

Другой пример липидов - стероиды. Природные стероиды присутствуют в организме и могут включать холестерин, который является наиболее распространенным типом, эстроген, тестостерон, соли желчных кислот, содержащиеся в кишечной желчи, и кортизол, химическое вещество, выделяемое организмом.

эстроген

Так называемый женский гормон - это липид; он вырабатывается в основном яичниками и отвечает за поддержание вторичных половых признаков у женщин.

Тестостерон

Так называемый мужской гормон - это липид; он вырабатывается в основном семенниками и отвечает за поддержание вторичных половых признаков у мужчин.

Витамины

Водорастворимые витамины - липиды; большинство из них хранится в печени или других органах тела. Например:

• Витамин А, который важен для иммунной функции, зрения и размножения. Его можно найти в цветных фруктах и ​​овощах, цельном молоке и печени.
• Витамин D, используемый для улучшения всасывания кальция, цинка, фосфата, железа и магния в кишечнике. Его можно получить из определенных продуктов и под воздействием солнечного света.
• Витамин Е защищает сердце и помогает организму защитить себя от свободных радикалов; поэтому он помогает сохранять клетки здоровыми. Его можно найти в растительных маслах, семенах и орехах.
• Витамин К способствует свертыванию крови и может способствовать укреплению костей у пожилых людей. Его можно найти в шпинате, капусте, салате, петрушке, брюссельской капусте, брокколи, капусте, печени, мясе, яйцах, злаках и рыбе.

Значение для живых существ

Липиды являются частью биомолекул, необходимых для жизни, поскольку без их развития жизнь в том виде, в каком мы ее знаем, не развивалась бы, поскольку существование липидных мембран возможно только благодаря этим веществам.

Липиды, как обсуждалось ранее, участвуют почти во всех известных физиологических процессах, от защиты клетки от вирусной инфекции до производства и хранения энергии.

Они также действуют как изоляторы, поэтому электрические стимулы эффективно передаются между нервными клетками, а накопление липидов в организме некоторых животных важно для хранения энергии и защиты от низких температур или механического стресса.

Ссылки

1. Брэди, С. (2011). Основы нейрохимии: принципы молекулярной, клеточной и медицинской нейробиологии. Академическая пресса.
2. Ха, CE, и Багаван, Н.В. (2011). Основы медицинской биохимии: с клиническими случаями. Академическая пресса.
3. Литвак, Г. (2017). Биохимия человека. Академическая пресса.
4. Нельсон Д. и Кокс М. Ленингер (2000). Основы биохимии, 3.
5. Сарджент, Дж. Р., Точер, Д. Р., и Белл, Дж. Г. (2003). Липиды. В питании рыб (стр. 181-257). Академическая пресса.