Загальна характеристика 9 страница

37. Які реакції каталізують оксидорезуктази?

38. Які реакції каталізують трансферази?

39. Які реакції каталізують гідролази?

40. Які реакції каталізують ліази?

41. Які ферменти містять нікотинамідні коферменти (НАД+; НАДФ+) і флавінові простетичні групи (ФМН, ФАД)?

42. В яких реакціях бере участь SН -КоА?

43. Які ферменти належать до залізовмісних?

44. Складовою частиною якого коферменту є вітамін В₁?

45. Які вітаміни виконують коферментні функції?

50. Який кофермент має таку формулу?

РОЗДІЛ 5. ХІМІЯ ЛІПІДІВ

5.1. БІОЛОГІЧНА РОЛЬ, БУДОВА Й ВЛАСТИВОСТІ ЛІПІДІВ Й ЇХНІХ ПОХІДНИХ

Ліпіди (від грец. lіpos - жир) є похідними вищих жирних кислот, спиртів і альдегідів, що відрізняються різним ступенем розчинності в органічних розчинниках. Вегетативні частини рослин накопичують не більш 5 % ліпідів, насіння - 50 % і більше.

У тканинах людини кількість ліпідів різко варіює. Так, в організмі людини в нормі міститься 10-20 % жиру, але при деяких порушеннях жирового обміну його кількість може зрости до 50 %. Ліпіди входять до складу всіх органів і тканин. Найбільша їхня кількість (до 90 %) знаходиться в жировій тканині. Ліпіди складають біля половини маси мозку.

Ліпіди виконують різноманітні функції.

Енергетична. Ці речовини є джерелом енергії: при окиснюванні в організмі 1 г жиру виділяється 9 ккал. Так, за рахунок жирів забезпечується 25-35 % добової потреби в енергії в жителів середніх широт, а в жителів півночі їхня частка в енергетичній забезпеченості раціону ще більша.

Регуляторна. Ліпіди - важливі фактори регулювання обміну води в організмі. Кількість води, що утворюється в організмі при повній деградації жирів, досить велика: при окиснюванні 100 г жиру виділяється 107 г ендогенної води, що має особливе значення в екстремальних умовах (наприклад, при недостатньому надходженні води ззовні).

Пластична. Ліпіди виконують структурно-пластичну роль, тому що входять до складу клітинних і позаклітинних мембран усіх тканин у виді ліпопротеїнів (комплексів з білками) і гліколіпідів (ліпідів, що містять вуглеводи).

Ліпопротеїни містяться в органелах клітин (мітохондріїта ін.) і, отже, беруть участь в окиснювально-відновних процесах, біосинтезі білків, транспорті речовин у клітини.

З ліпідів утворюються деякі гормони (статеві, кори надниркових залоз), а також вітаміни групи D.

Захисна. Ліпіди шкіри і внутрішніх органів виконують захисну роль. Вони охороняють організм людини і тварин від переохолодження (перешкоджають віддачі теплоти) і від механічного ушкодження органів (наприклад, нирки). Ліпіди, які виділяються сальними залозами, додають шкірі еластичність і охороняють її від висихання.

Жири є розчинниками вітамінів A, D, Е,К, F і сприяють їх засвоєнню. З харчовими жирами в організм надходить ряд біологічно активних речовин: фосфатиди, поліненасичені жирні кислоти (ПНЖК), стерини й ін.

Жири, що входять до складу їжі, поліпшують її смакові якості, а також підвищують поживну та енергетичну цінність.

В організмі людини жир знаходиться у виді структурного (протоплазматичного, конституційного) і резервного (жир "жирових депо").

Структурний жир у клітинах представлений у вигляді складних ліпідів або утворює відносно міцні сполуки з білками - ліпопротеїнові комплекси. Вони містяться в крові, беруть участь у побудові клітинних органел (ядра, рибосом, мітохондрій). Протоплазматичний жир знаходиться в органах і тканинах у постійній кількості (близько 25 % усіх ліпідів), що не змінюється навіть при повному голодуванні.

Резервні жири відкладаються в так званих "жирових депо" (підшкірній клітковині, брижах, жировій капсулі нирок і ін.). Вони також утворюють ліпопротеїнові комплекси, але не стійкі, тому їхня кількість швидко зменшується при голодуванні, деяких нервових і гуморальних розладах. У резервному жирі постійно відбувається синтез і розпад, разом з тим він є джерелом відновлення внутрішньоклітинного структурного жиру.

Резервні жири виконують механічну роль, захищаючи організм від ударів, поштовхів, травм. Усі внутрішні органи мають жирову "підкладку", але найбільшу - нирки і серце. Резервний жир бере участь у тепловій регуляції організму: він погано проводить теплоту і, відкладаючись в підшкірній клітковині, захищає внутрішні органи від переохолодження.

Ступінь накопичення резервного жиру залежить від характеру харчування, рівня енерговитрат, віку, статі, конституційних особливостей організму, стану його регуляторних (нервових і гуморальної) систем. Так, важка фізична робота, деякі захворювання і недостатнє харчування сприяють зменшенню запасів жиру. Навпроти, надлишкове харчування, гіподинамія, зниження функції статевих і щитовидних залоз сприяють збільшенню його кількості.

Жири являють собою ефіри гліцеролу і вищих жирних кислот. У природних жирах міститься також до 2 % супутніх речовин, від яких залежать їхнє забарвлення, аромат і смакові особливості.

За хімічним складом ліпіди поділяються на прості і складні. Прості ліпіди - речовини, молекули яких складаються з залишків жирних кислот (або альдегідів) і спиртів. До них відносяться нейтральні жири (триацилгліцероли, інші гліцероли) і воски. У цю групу входять також ефіри вітамінів А і D з вищими жирними кислотами.

Складні ліпіди, крім вищих жирних кислот і спиртів, містять похідні ортофосфорної кислоти (фосфоліпіди), залишки цукрів (гліколіпіди), азотисті сполуки (холін, коламін, серин).

Важливе значення для організму мають похідні ліпідів. Вони близькі за будовою і фізико-хімічними властивостями, тісно зв'язані в структурі клітин і процесах обміну. До них відносяться насичені і ненасичені жирні кислоти, моно- і диацилгліцероли, вищі спирти, пігменти (каротини), жиророзчинні вітаміни та ін.

5.2. ПРОСТІ ЛІПІДИ

Якщо в гліцеролі (гліцерині) етерифікована жирною кислотою одна гідроксильна група, то утворюється моноацилгліцерол, якщо дві, то диацилгліцерол, якщо три, то триацилгліцерол.

Основна маса природних жирів приходиться на триацилгліцероли. До їхнього складу входять насичені і ненасичені жирні кислоти (найбільш часто зустрічаються пальмітинова, стеаринова і олеїнова кислоти). Якщо триацилгліцерол містить одну жирну кислоту, то він називається простим (наприклад, тристеарин, трипальмітин), якщо ж кислотні радикали належать різним жирним кислотам, то утворюються змішані тригліцероли, їхні назви залежать від вхідних жирних кислот (наприклад, 1-пальміто-2-стеарино-3-олеїн).

Воски являють собою ефіри вищих жирних кислот і вищих одноатомних або двохатомних спиртів, що містять від 20 до 70 карбогенових атомів. Ця група жирів виконує в основному захисну роль. Природні воски (бджолиний, ланолін, спермацет), крім складних ефірів, включають вільні жирні кислоти, спирти та ін. Вони входять до складу сала, що покриває шкіру людини.

Віск захищає листя і плоди від проникнення води і мікробів, він виявлений у складі капсул туберкульозних паличок. Під шаром бджолиного воску зберігається мед.

Найважливішими компонентами жирів, що визначають значною мірою їхні властивості, є жирні кислоти.

Жирні кислоти містять, як правило, парне число карбогенових атомів і нерозгалужений ланцюг. Вони поділяються на дві великі групи: насичені (граничні) і ненасичені (неграничні), що містять подвійні зв'язки. Саме від подвійних зв'язків у молекулі залежать всі основні властивості ненасичених жирних кислот.

У тканинах тварин синтезуються різні кислоти. Насичені жирні кислоти входять до складу тваринних жирів. У тканинах людини присутні ненасичені жирні кислоти, що відносяться до чотирьох сімейств: пальмітоолеїнової, олеїнової, лінолевої і ліноленової кислот.

Разом з тим, тканини людини не здатні синтезувати лінолеву і ліноленову кислоти, а повинні одержувати їх з їжею, у зв'язку з чим їх відносять до ессенціальних факторів харчування. Всі інші поліненасичені жирні кислоти (ПНЖК) утворюються шляхом подовження ланцюга або введення нових подвійних зв'язків.

Найбільше значення за ступенем поширення і властивостями мають наступні жирні кислоти:

насичені:

мононенасичені (з одним подвійним зв’язком):

поліненасичені (с двома і більше подвійними зв’язками):

Ненасичені жирні кислоти поширені в рідких жирах (оліях). У багатьох рослинних оліях вміст їх доходить до 80-90 % (соняшникова, кукурудзяна, льняна, маслинова).

Завдяки неміцним подвійним зв'язкам між атомами вуглецю ненасичені жирні кислоти легко вступають у хімічні реакції. Шляхом гідрогенізації рослинних жирів у промисловості одержують маргарини.

Легка окислюваність ненасичених жирних кислот є однією з причин накопичення в жирах продуктів окиснювання і наступного їхнього псування (прогіркання).

Велике значення має арахідонова кислота, що входить до складу деяких тваринних жирів і відсутня у рослинних оліях. В даний час комплекс ессенціальних поліненасичених жирних кислот розглядають як фактор F, біологічну значимість якого дорівнюють до вітамінів.

Біологічна роль ПНЖК досить важлива: вони беруть участь як структурні елементи у фосфатидах, ліпопротеїнах клітинних мембран. А крім того, входять до складу оболонок нервових волокон, сполучної тканини, впливають на обмін холестерину, підвищуючи його окиснювання і сприяючи його перетворенню в лабільну сполуку. ПНЖК також нормалізують стан стінок кровоносних судин. Ці кислоти зв'язані з обміном вітамінів групи В (піридоксину і тіаміну), стимулюють захисні механізми організму, підвищують його стійкість до інфекційних захворювань і дії радіації, впливають на стан шкірного і волосяного покриву. Арахідонова кислота є попередником простагландинів - модуляторів гормональної активності. Добова потреба людини в ПНЖК складає 5-10 г. Джерелами ПНЖК у їжі є рослинні олії, особливо нерафіновані.

5.3. СКЛАДНІ ЛІПІДИ

Гліцерофосфоліпіди (складні ліпіди) являють собою ефіри гліцеролу, жирних кислот, фосфорної кислоти і азотвмісних сполук. Характерною рисою їхньої будови є наявність у молекулі гідрофобних (радикали жирних кислот) і гідрофільних (фосфорна кислота, азотиста основа) груп. Завдяки цьому гліцерофосфоліпіди взаємодіють з жирами і водорозчинними сполуками.

У комплексі з білками ці речовини входять до складу нервової тканини, печінки, серцевого м'яза, статевих залоз. Вони беруть участь у побудові мембран кліток, визначають ступінь їхньої проникності для жиророзчинних речовин, беруть участь в активному транспорті складних речовин і окремих іонів у клітині і з них, підвищують активність протромбіну в процесах згортання крові. Гліцерофосфоліпіди сприяють кращому використанню білка і жиру в тканинах, беруть участь у біосинтезі білка, попереджають жирову інфільтрацію печінки. Будучи антиоксидантами, вони запобігають окислюванню інших сполук, у тому числі вітамінів А и Е.

Добова потреба людини у фосфоліпідах 5-6 г. Вони містяться в таких харчових продуктах, як нерафіновані рослинні олії, вершкове масло, яєчний жовток. При недоліку цих ліпідів у їжі і низькому вмісті речовин, необхідних для їхнього синтезу, у тканині печінки відкладається нейтральний жир, що порушує її функції. Фосфоліпіди, головним чином лецитин, відіграють важливу роль у профілактиці атеросклерозу кровоносних судин.

Гліцерофосфоліпіди поділяються на наступні групи (підкласи): 1) фосфатидилхоліни (лецитини); 2) фосфатидилетаноламіни (кефаліни); 3) фосфатидилсерини; 4) ацетальфосфатиди (плазмалогени); 5) фосфатидилінозити.

У молекулі фосфатидилхолінів дві карбоксильні групи гліцерину (у першому і другому положеннях) заміщені радикалами жирних кислот (насиченою і ненасиченої), а одна - фосфорною кислотою, з'єднаною з азотистою основою - холіном.

Фосфатидилетаноламіни (кефаліни) відрізняються від фосфатидилхолінів тим, що замість холіну в них є присутнім етаноламін (коламін).

Фосфатидилсерини містять амінокислоту серин.

Ацетальфосфатиди (плазмалогени) відрізняються від інших гліцерофосфоліпідів тим, що містять лише один радикал вищої жирної кислоти, а замість іншого - залишок альдегіду жирної кислоти, що зв'язаний з гідроксильною групою гліцеролу ненасиченим ефірним зв'язком.

Фосфатидилінозити, крім гліцеролу, радикалів жирних кислот і фосфорної кислоти, включають шестиатомний циклічний спирт - інозит.

У природі зустрічається вільна фосфатидна кислота, хоча в порівнянні з іншими гліцерофосфоліпідами в невеликих кількостях.

До гліцерофосфоліпідів відноситься кардіоліпін, що входить до складу мембран мітохондрій.

Сфінголіпіди (сфінгомієліни) складаються з двох молекул жирних кислот, однієї молекули аміноспирту сфінгозину, азотистої основи і фосфорної кислоти. Ці ліпіди містяться в мембрані тваринних і рослинних клітин, ними багаті нервова тканина, нирки, печінка.

До складних ліпідів відносяться також гліколіпіди. Вони побудовані зі сфінгозину, вищої жирної кислоти і вуглеводної частини (галактози, глюкози, галактозаміну або нейрамінової кислоти). До гліколіпідів відносяться цереброзиди, сульфатиди, гангліозиди, що відіграють визначену роль у здійсненні функцій біологічних мембран. Складні ліпіди містяться в білій речовині головного мозку, клітинах крові та ін.

До складу цереброзидів входять D-галактоза, жирні кислоти, аміноспирт сфінгозин. Вони знаходяться в сірій речовині мозку.

Сульфатиди за будовою подібні цереброзидам, але містять у молекулі залишок сірчаної кислоти. У молекули гангліозидів входять вища жирна кислота, сфінгозин, D-глюкоза, D-галактоза, похідні аміносахарів.

Стероїди. Це група ефірів, утворених при взаємодії високомолекулярних циклічних спиртів і вищих жирних кислот. Найбільш важливим представником стероїдів є холестерол (холестерин). В організмі він виконує наступні функції: виступає попередником багатьох біологічно важливих сполук (стероїдних гормонів, жовчних кислот, вітаміну D), входить до складу клітинних мембран, підвищує стійкість еритроцитів до гемолізу, бере участь у проведенні нервових імпульсів, являє собою своєрідний ізолятор для нервових клітин.

За хімічною природою стероїди є похідними циклічного спирту - циклопентанпергідрофенантрену.

При етерифікації гідроксильної групи, розташованої при С₃, утворюються ефіри холестеролу. Холестерол відіграє визначену роль у розвитку однієї з найпоширеніших "хвороб цивілізації" - атеросклерозу кровоносних судин. Зокрема, установлено, що при проходженні через судинну систему комплексів холестеролу з білками (b-ліпопротеїнів і пре-b-ліпопротеїнів) він, виділяючись, відкладається в товщі судинної стінки і утворює атеросклеротичні бляшки. Останні зменшують еластичність стінок і звужують просвіт судин, що приводить до погіршення постачання тканин киснем і поживними речовинами.

У молодому здоровому організмі підтримується постійний рівень холестеролу в крові 2,97-8,79 моль/л (115-340 мг). Синтез цього стероїду в тканинах збільшується при малому надходженні з їжею і знижується при високому вмісті його в продуктах, що входять у раціон. Добова потреба людини в холестеролі складає 0,5-1,0 г.

Нормалізації порушеного обміну холестеролу сприяє включення в їжу джерел ліпотропних речовин (фосфоліпідів, вітамінів і ін.).

КОНТРОЛЬНІ ПИТАННЯ І ЗАВДАННЯ:

1. Що таке ліпіди і які їхні функції в організмі?

2. У складі свинячого жиру виявлені трипальмітин, триолеїн, пальмітодиолеїн. Напишіть їхні формули.

3. У кокосовій і пальмовій оліях знайдені стеародипальмітин, олеодипальмітин. Напишіть їхні формули.

4. У яєчному жовтку виявлені фосфоліпіди. Напишіть їхні формули і перелічите основні функції.

5. Який стероїд тваринного походження сприяє розвиткові атеросклерозу кровоносних судин?

6. Напишіть формулу холестеролу і вкажіть його значення для організму людини.

7. Назвіть основні функції ліпопротеїнів, гліколіпідів.

8. Які продукти є джерелами поліненасичених жирних кислот?

Тести для контролю знань і самопідготовки

1. Що таке ліпіди?

2. Чим відрізняються складні ліпіди від простих?

3. Які сполуки належать до гліцеридів?

4. Який ліпід має таку формулу?

5. Які функції виконують ліпіди?

6. За якими ознаками каротиноїди (b-каротин), вітамін А, стероїди і вітаміни Д і Е відносять до похідних ліпідів?

7. Які ліпіди належать до простих?

8. Які ліпіди с складними?

9. Які ЖК с незамінними?

10. Де зустрічаються фосфоліпіди в природі?

11. В яких структурах клітин локалізовані фосфоліпіди?

12. Які тканини вищих тварин містять найбільше фосфоліпідів?

13. Яку роль відіграють фосфоліпіди?

14. Чим відрізняються фосфоліпіди від тригліцеридів?

15. Які тригліцериди є простими?

16. Які тригліцериди є змішаними?

17. Яку роль відіграють тригліцериди?

18. До складу яких фосфоліпідів входять таки азотисті основи:

19. Яка особливість будови гліцерофосфатів, сфінгомієлінів і гліколіпідів зумовлює структуру біологічних мембран?

20. За якою ознакою холестерин і всі стерини належать до ліпідів?

Не нашли, что искали? Воспользуйтесь поиском: