Organska materija. Opće karakteristike. Lipidi
Organska materija su složena jedinjenja koja sadrže ugljenik. Tu spadaju proteini, masti, ugljikohidrati, enzimi, hormoni, vitamini i proizvodi njihovih transformacija prisutni u živim organizmima.
Naziv "organska jedinjenja" pojavio se u ranoj fazi razvoja hemije i govori sam za sebe: naučnici tog doba verovali su da se živa bića sastoje od posebnih organskih jedinjenja.
Među svim hemijskim elementima ugljenik najuže povezane sa živim organizmima. Poznato je više od milion različitih molekula izgrađenih na njegovoj osnovi. Zanimljiva je jedinstvena sposobnost atoma ugljika da uđu kovalentna veza jedni s drugima, formirajući duge lance, složene prstenove i druge strukture.
Većina organskih spojeva u prirodi nastaje kao rezultat procesa fotosinteze - od ugljičnog dioksida i vode uz sudjelovanje energije sunčevog zračenja u organizmima koji sadrže hlorofil.
Organska jedinjenja male molekularne težine ime su dobili zbog niske molekularne težine. To uključuje aminokiseline, lipide, organske kiseline, vitamini, koenzimi (derivati vitamina koji određuju aktivnost enzima) i dr.
Organska jedinjenja male molekularne mase čine 0,1 - 0,5% ćelijske mase.
Organska jedinjenja visoke molekularne težine (biopolimeri)
Makromolekula koja se sastoji od monomera naziva sepolimer(iz grčkog poli - „mnogo“). Posljedično, polimer je višestruki lanac u kojem je karika neka relativno jednostavna supstanca.
Polimeri- To su molekuli koji se sastoje od ponavljajućih strukturnih jedinica - monomera.
Svojstva biopolimera zavise od broja i raznolikosti monomernih jedinica koje formiraju polimer. Ako kombinujete 2 vrste monomera zajedno A I B, tada je moguće dobiti niz polimera čija će struktura i svojstva ovisiti o broju, omjeru i redoslijedu izmjenjivanja monomera u lancima.
Recimo da ima 16 jedinica u parafinu. Nećete ponavljati metilen - metilen - metilen 16 puta... Za tako dugačku riječ postoji pojednostavljenje - "heksadekan". Šta ako postoji hiljadu jedinica u molekulu? Govorimo pojednostavljeno poli- "mnogo." Na primjer, uzmimo hiljadu linkova etilen, povežite se, dobijamo svima nešto poznato polietilen.
Homopolimeri (ili obične) su izgrađene od monomera istog tipa (npr. glikogen, škrob i celuloza sastoje se od molekula glukoza).
Heteropolimeri(ili nepravilne) izgrađene su od različitih monomera (na primjer, proteini koji se sastoje od 20 aminokiselina, i nukleinske kiseline, izgrađen od 8 nukleotida).
Svaki od monomera određuje neko svojstvo polimera. na primjer, A- visoka čvrstoća, B- električna provodljivost. Izmjenjujući ih na različite načine, možete dobiti ogroman broj polimera različitih svojstava. Ovaj princip leži u osnovi raznolikosti života na našoj planeti.
Lipidi, njihova struktura, svojstva i funkcije
Lipidi- to su estri trihidričnog alkohola glicerola i viših masnih kiselina. Svaki od njih sadrži kiseli ostatak COOH, on se, gubeći atom vodika, spaja s glicerolom, a ugljični lanac je povezan s ostatkom. Lipidi su hidrofobna organska jedinjenja male molekularne težine.
« Bold„Kiseline se nazivaju zato što su neki visokomolekularni članovi ove grupe deo masti. Opća formula masne kiseline: CH 3 - (CH 2) p - COOH. Većina masnih kiselina sadrži paran broj atoma ugljika (od 14 do 22).
Masne kiseline se sintetišu iz holesterola u jetri, zatim sa žučom ulaze u dvanaestopalačno crevo, gde pospešuju varenje masti, emulgujući ih, čime stimulišu njihovu apsorpciju.
Lipidi uključuju masti, voskove, steroide, fosfolipide, terpene, glikolipide i lipoproteine.
Lipidi se obično dijele na masti i ulja ovisno o tome da li ostaju čvrsti na 20°C (masti) ili imaju tekuću konzistenciju na ovoj temperaturi (ulja).
Uvek postoji čista mast bijela, a čisto ulje je uvijek bezbojno. Žuta, narandžasta i smeđa boja ulja nastaje zbog prisustva karotena ili sličnih spojeva. Maslinovo ulje ponekad ima zelenkastu nijansu: sadrži malo hlorofila.
Masti imaju visoku tačku ključanja. Ovo čini zgodnim prženje hrane na masti. Ne isparavaju iz vrućeg tiganja, počinju gorjeti tek na temperaturi od 200 - 300 0 C.
Neutralne masti(trigliceridi) su spojevi masnih kiselina visoke molekularne težine i trihidričnog alkohola glicerola. U citoplazmi ćelija trigliceridi se talože u obliku masnih kapljica.
Višak masti može uzrokovati masnu degeneraciju. Glavni znak masne degeneracije je povećanje i zadebljanje jetre zbog nakupljanja masti u hepatocitima (ćelijama jetre).
Voskovi- plastične tvari s vodoodbojnim svojstvima. Kod insekata služe kao materijal za izgradnju saća. Voštani premaz na površini lišća, stabljike i plodova štiti biljke od mehaničkih oštećenja i ultraljubičastog zračenja i igra važnu ulogu u regulaciji ravnoteže vode.
Fosfolipidi- predstavnici klase supstanci sličnih mastima, koje su estri glicerola i masnih kiselina, koji sadrže ostatak fosforne kiseline.
Oni čine osnovu svega biološke membrane. Po svojoj strukturi, fosfolipidi su slični mastima, ali u njihovoj molekuli jedan ili dva ostatka masnih kiselina su zamijenjeni ostatkom fosforne kiseline.
Glikolipidi- tvari nastale kao rezultat kombinacije ugljikohidrata i lipida. Ugljikohidratne komponente molekula glikolipida su polarne i to određuje njihovu ulogu: poput fosfolipida, glikolipidi su dio ćelijske membrane.
TO supstance slične mastima (lipoidi) uključuju prekursore i derivate jednostavnih i složenih lipida: holesterol, žučne kiseline, vitamini rastvorljivi u mastima, steroidni hormoni, glicerin i drugi.
Opća svojstva lipida:
1) imaju visok energetski intenzitet;
2) imaju manju gustinu od vode;
3) imaju povoljnu tačku ključanja;
4) visokokalorične supstance.
|
Raznolikost lipida |
Uloga u biljkama i životinjama |
|
Masti i ulja |
1. Služi kao skladište energije. |
|
Vosak |
Uglavnom se koristi kao vodoodbojni premaz: 1) formira dodatni zaštitni sloj na kutikuli epiderme nekih biljnih organa, na primjer listova, plodova i sjemena (uglavnom kod kserofita); Pčele koriste vosak za izgradnju saća. |
|
Fosfolipidi |
Komponente membrane. |
|
Steroidi |
Žučne kiseline, kao što je holna kiselina, su dio žuči. |
|
Terpeni |
Tvari o kojima ovisi aroma biljnih eteričnih ulja, na primjer mentol u menti, kamfor. Giberelini su supstance za rast biljaka. Fiton je dio hlorofila. Karotenoidi su fotosintetski pigmenti. |
|
Lipoproteini |
Membrane su napravljene od lipoproteina. |
|
Glikolipidi |
Komponente ćelijskih membrana, posebno u mijelinskoj ovojnici nervnih vlakana i na površini nervnih ćelija, kao i komponente membrana hloroplasta. |
Opće funkcije lipida
| Funkcija | Objašnjenje |
|---|---|
| Energija | Kada se 1 g triglicerida razgradi, oslobađa se 38,9 kJ energije |
| Strukturno | Fosfolipidi i glikolipidi su uključeni u formiranje ćelijskih membrana |
| Skladištenje | Masti i ulja su najvažnije rezervne supstance. Masti se pohranjuju u ćelijama masnog tkiva životinja i služe kao izvor energije tokom hibernacije, migracije ili gladi. Ulja sjemenki biljaka daju energiju budućim sadnicama |
| Metabolički izvor vode | Kada se 1 g masti oksidira, nastaje 1,1 g vode |
| Zaštitni | Slojevi masti pružaju amortizaciju životinjskim organima, a potkožno masno tkivo stvara toplotnoizolacioni sloj. Vosak služi kao vodoodbojni premaz za biljke |
| Regulatorno | Steroidni hormoni reguliraju osnovne procese u životinjskim organizmima - rast, diferencijaciju, reprodukciju, adaptaciju itd. |
| Katalitički | Vitamini rastvorljivi u mastima A, D, E, K su kofaktori enzima, i iako sami nemaju katalitičku aktivnost, bez njih enzimi ne mogu obavljati svoje funkcije |
LIPIDI - ovo je heterogena grupa prirodnih spojeva, potpuno ili gotovo potpuno netopivih u vodi, ali topljivih u organskim rastvaračima i međusobno, dajući hidrolizom masne kiseline visoke molekularne težine.
U živom organizmu lipidi obavljaju različite funkcije.
Biološke funkcije lipida:
1) Strukturni
Strukturni lipidi formiraju složene komplekse s proteinima i ugljikohidratima, od kojih se grade membrane stanica i ćelijske strukture, te učestvuju u raznim procesima koji se odvijaju u ćeliji.
2) Rezervni (energija)
Rezervni lipidi (uglavnom masti) su energetska rezerva tijela i učestvuju u metaboličkim procesima. U biljkama se akumuliraju uglavnom u plodovima i sjemenkama, kod životinja i riba - u potkožnom masnom tkivu i okolnim tkivima. unutrašnje organe, kao i jetra, mozak i nervno tkivo. Njihov sadržaj zavisi od mnogih faktora (vrsta, starost, ishrana, itd.) iu nekim slučajevima čini 95-97% svih izlučenih lipida.
Kalorijski sadržaj ugljikohidrata i proteina: ~ 4 kcal/gram.
Kalorični sadržaj masti: ~ 9 kcal/gram.
Prednost masti kao energetske rezerve, za razliku od ugljikohidrata, je njena hidrofobnost – nije povezana s vodom. To osigurava kompaktnost rezervi masti - one se pohranjuju u bezvodnom obliku, zauzimajući mali volumen. Zalihe čistih triacilglicerola za prosječnu osobu iznosi oko 13 kg. Ove rezerve bi mogle biti dovoljne za 40 dana posta u uslovima umjerene fizičke aktivnosti. Poređenja radi: ukupne rezerve glikogena u organizmu su oko 400 g; kada posti ova količina nije dovoljna ni za jedan dan.
3) Zaštitni
Potkožno masno tkivo štiti životinje od hlađenja, a unutrašnje organe od mehaničkih oštećenja.
Formiranje masnih rezervi u tijelu čovjeka i nekih životinja smatra se adaptacijom na neredovnu prehranu i život u hladnom okruženju. Posebno velike rezerve masti imaju životinje koje dugo hiberniraju (medvjedi, svizaci) i prilagođene su životu u hladnim uslovima (morževi, foke). Fetus praktički nema masnoće i pojavljuje se tek prije rođenja.
Posebnu grupu po svojim funkcijama u živom organizmu čine zaštitni lipidi biljaka - voskovi i njihovi derivati, koji pokrivaju površinu listova, sjemena i plodova.
4) Važna komponenta prehrambenih sirovina
Lipidi su važna komponenta hrane, koja u velikoj mjeri određuje njenu nutritivnu vrijednost i ukus. Uloga lipida u različitim procesima prehrambene tehnologije izuzetno je važna. Kvarenje žitarica i proizvoda njegove prerade tokom skladištenja (užeglost) prvenstveno je povezano sa promenama u njegovom lipidnom kompleksu. Lipidi izdvojeni iz brojnih biljaka i životinja su glavne sirovine za dobijanje najvažnijih prehrambenih i tehničkih proizvoda (biljno ulje, životinjske masti, uključujući puter, margarin, glicerin, masne kiseline itd.).
2 Klasifikacija lipida
Ne postoji općeprihvaćena klasifikacija lipida.
Najprikladnije je klasifikovati lipide u zavisnosti od njihove hemijske prirode, bioloških funkcija, a takođe i u odnosu na određene reagense, na primer, alkalije.
By hemijski sastav Lipidi se obično dijele u dvije grupe: jednostavne i složene.
Jednostavni lipidi – estri masnih kiselina i alkohola. To uključuje masti , voskovi I steroidi .
Masti – estri glicerola i viših masnih kiselina.
Voskovi – estri viših alkohola alifatskog niza (sa dugim lancem ugljikohidrata od 16-30 C atoma) i viših masnih kiselina.
Steroidi – estri policikličnih alkohola i viših masnih kiselina.
Kompleksni lipidi - pored masnih kiselina i alkohola, sadrže i druge komponente različite hemijske prirode. To uključuje fosfolipidi i glikolipidi .
Fosfolipidi - to su složeni lipidi u kojima jedna od alkoholnih grupa nije povezana s FA, već s fosfornom kiselinom (fosforna kiselina se može povezati s dodatnim spojem). Ovisno o tome koji alkohol je uključen u fosfolipide, dijele se na glicerofosfolipide (sadrže alkoholni glicerol) i sfingofosfolipide (sadrže alkohol sfingozin).
Glikolipidi – to su složeni lipidi u kojima jedna od grupa alkohola nije povezana sa FA, već sa komponentom ugljikohidrata. Ovisno o tome koja ugljikohidratna komponenta je dio glikolipida, dijele se na cerebrozide (sadrže monosaharid, disaharid ili mali neutralni homooligosaharid kao ugljikohidratnu komponentu) i gangliozide (sadrže kiseli heterooligosaharid kao ugljikohidratnu komponentu).
Ponekad u nezavisnu grupu lipida ( manji lipidi ) luče pigmente rastvorljive u mastima, sterole i vitamine rastvorljive u mastima. Neka od ovih jedinjenja mogu se klasifikovati kao jednostavni (neutralni) lipidi, druga - kao složeni.
Prema drugoj klasifikaciji, lipidi se, u zavisnosti od njihovog odnosa prema alkalijama, dijele u dvije velike grupe: saponifibilne i nesaponificirane.. Grupa saponificiranih lipida uključuje jednostavne i složene lipide, koji u interakciji s alkalijama hidroliziraju da tvore soli kiselina visoke molekularne težine, nazvane "sapuni". U grupu nesaponifibilnih lipida spadaju jedinjenja koja nisu podložna alkalnoj hidrolizi (steroli, vitamini rastvorljivi u mastima, etri, itd.).
Prema svojim funkcijama u živom organizmu, lipidi se dijele na strukturne, skladišne i zaštitne.
Strukturni lipidi su uglavnom fosfolipidi.
Lipidi za skladištenje su uglavnom masti.
Zaštitni lipidi biljaka - voskovi i njihovi derivati, koji pokrivaju površinu lišća, sjemena i plodova, životinja - masti.
FATS
Hemijski naziv masti je acilgliceroli. To su estri glicerola i viših masnih kiselina. "Acil" znači "ostatak masne kiseline".
U zavisnosti od broja acilnih radikala, masti se dele na mono-, di- i trigliceride. Ako molekula sadrži 1 radikal masne kiseline, tada se mast naziva MONOACILGLICEROL. Ako molekula sadrži 2 radikala masnih kiselina, tada se mast naziva DIACILGLICEROL. U ljudskom i životinjskom tijelu dominiraju TRIacilGLICEROLI (sadrže tri radikala masnih kiselina).
Tri hidroksila glicerola mogu se esterificirati ili sa samo jednom kiselinom, kao što je palmitinska ili oleinska, ili s dvije ili tri različite kiseline:
Prirodne masti sadrže uglavnom miješane trigliceride, uključujući ostatke raznih kiselina.
Budući da je alkohol u svim prirodnim mastima isti - glicerol, uočene razlike između masti su posljedica isključivo sastava masnih kiselina.
U mastima je pronađeno preko četiri stotine karboksilnih kiselina različite strukture. Međutim, većina ih je prisutna samo u malim količinama.
Kiseline sadržane u prirodnim mastima su monokarboksilne kiseline, izgrađene od nerazgranatih ugljikovih lanaca koji sadrže paran broj atoma ugljika. Kiseline koje sadrže neparan broj atoma ugljika, imaju razgranati ugljikov lanac ili sadrže ciklične dijelove prisutne su u malim količinama. Izuzetak su izovalerinska kiselina i brojne ciklične kiseline koje se nalaze u nekim vrlo rijetkim mastima.
Najčešće kiseline u mastima sadrže 12 do 18 atoma ugljika i često se nazivaju masnim kiselinama. Mnoge masti sadrže male količine kiselina niske molekularne težine (C 2 -C 10). U voskovima su prisutne kiseline sa više od 24 atoma ugljika.
Gliceridi najčešćih masti sadrže značajne količine nezasićenih kiselina koje sadrže 1-3 dvostruke veze: oleinsku, linolnu i linolensku. Arahidonska kiselina koja sadrži četiri dvostruke veze prisutna je u mastima životinjskog podrijetla s pet, šest ili više dvostrukih veza; Većina nezasićenih kiselina lipida ima cis konfiguraciju, njihove dvostruke veze su izolirane ili razdvojene metilenskom (-CH 2 -) grupom.
Od svih nezasićenih kiselina sadržanih u prirodnim mastima, oleinska kiselina je najčešća. U mnogim mastima, oleinska kiselina čini više od polovine ukupne mase kiselina, a samo nekoliko masti sadrži manje od 10%. Dvije druge nezasićene kiseline – linolna i linolenska kiselina – također su vrlo rasprostranjene, iako su prisutne u mnogo manjim količinama od oleinske kiseline. Linolna i linolenska kiselina nalaze se u primjetnim količinama u biljnim uljima; Za životinjske organizme one su esencijalne kiseline.
Od zasićenih kiselina, palmitinska kiselina je skoro jednako rasprostranjena kao i oleinska kiselina. Prisutan je u svim mastima, a neke sadrže 15-50% ukupnog sadržaja kiseline. Stearinska i miristinska kiselina se široko koriste. Stearinska kiselina se nalazi u velikim količinama (25% ili više) samo u mastima za skladištenje nekih sisara (na primjer, ovčja mast) i u mastima nekih tropskih biljaka, kao što je kakao puter.
Preporučljivo je podijeliti kiseline sadržane u mastima u dvije kategorije: glavne i manje kiseline. Glavne kiseline masti su kiseline čiji sadržaj u masti prelazi 10%.
Fizička svojstva masti
Masti u pravilu ne podnose destilaciju i razlažu se čak i ako se destiliraju pod sniženim pritiskom.
Tačka topljenja, a time i konzistencija masti, ovisi o strukturi kiselina koje ih čine. Čvrste masti, odnosno masti koje se tope na relativno visokoj temperaturi, sastoje se pretežno od glicerida zasićenih kiselina (stearinska, palmitinska), a ulja koja se tope na nižoj temperaturi i gusta su tečnost sadrže značajne količine glicerida nezasićenih kiselina (oleinska, linolna , linolenska).
Budući da su prirodne masti složene mješavine miješanih glicerida, one se ne tope na određenoj temperaturi, već u određenom temperaturnom rasponu i prvo se omekšaju. Za karakterizaciju masti obično se koristi temperatura očvršćavanja, koja se ne poklapa sa tačkom topljenja - nešto je niža. Neke prirodne masti su čvrste materije; ostali su tečnosti (ulja). Temperatura očvršćavanja uveliko varira: -27 °C za laneno ulje, -18 °C za suncokretovo ulje, 19-24 °C za goveđu mast i 30-38 °C za goveđu mast.
Temperatura očvršćavanja masti određena je prirodom sastavnih kiselina: što je veći sadržaj zasićenih kiselina, to je veći.
Masti su rastvorljive u eteru, polihalogenim derivatima, ugljen-disulfidu, aromatičnim ugljovodonicima (benzen, toluen) i benzinu. Čvrste masti su slabo rastvorljive u petrolej etru; nerastvorljivo u hladnom alkoholu. Masti su nerastvorljive u vodi, ali mogu formirati emulzije koje se stabilizuju u prisustvu surfaktanata (emulgatora) kao što su proteini, sapuni i neke sulfonske kiseline, uglavnom u blago alkalnoj sredini. Mlijeko je prirodna masna emulzija stabilizirana proteinima.
Hemijska svojstva masti
Masti prolaze kroz sve hemijske reakcije karakteristične za estere, ali njihovo hemijsko ponašanje ima niz karakteristika povezanih sa strukturom masnih kiselina i glicerola.
Među hemijskim reakcijama koje uključuju masti, razlikuje se nekoliko vrsta transformacija.
Lipidi su najvažniji izvor tjelesnih energetskih rezervi. Činjenica je očigledna čak i na nivou nomenklature: grčko "lipos" se prevodi kao mast. U skladu s tim, kategorija lipida se ujedinjuje supstance slične mastima biološkog porijekla. Funkcionalnost spojeva je prilično raznolika, što je posljedica heterogenosti sastava ove kategorije bioloških objekata.
Koje funkcije obavljaju lipidi?
Navedite glavne funkcije lipida u tijelu, koje su osnovne. U uvodnoj fazi preporučljivo je istaći ključne uloge supstanci sličnih mastima u ćelijama ljudskog tijela. Osnovna lista je pet funkcija lipida:
- rezervna energija;
- formiranje strukture;
- transport;
- izolacijski;
- signal
Sekundarni zadaci koje lipidi obavljaju u kombinaciji s drugim spojevima uključuju regulatornu i enzimsku ulogu.
Energetska rezerva organizma
Ovo nije samo jedna od važnih, već i prioritetna uloga jedinjenja sličnih mastima. U stvari, dio lipida je izvor energije za cijelu ćelijsku masu. Zaista, mast za ćelije je analog goriva u rezervoaru automobila. Energetska funkcija lipida ostvaruje se na sljedeći način. Masti i slične tvari oksidiraju se u mitohondrijima, razlažući se na vodu i ugljični dioksid. Proces je praćen oslobađanjem značajne količine ATP-a - visokoenergetskih metabolita. Njihova opskrba omogućava ćeliji da učestvuje u energetski zavisnim reakcijama.
Building Blocks
Istovremeno, lipidi obavljaju konstrukcijsku funkciju: uz njihovu pomoć formira se stanična membrana. U proces su uključene sljedeće grupe supstanci sličnih masti:
- holesterol je lipofilni alkohol;
- glikolipidi – spojevi lipida sa ugljikohidratima;
- Fosfolipidi su estri složenih alkohola i viših karboksilnih kiselina.
Treba napomenuti da formirana membrana ne sadrži direktno masti. Dobijeni zid između ćelije i vanjskog okruženja ispada dvoslojan. To se postiže zahvaljujući bifilnosti. Ova karakteristika lipida ukazuje da je jedan dio molekule hidrofoban, odnosno nerastvorljiv u vodi, a drugi je, naprotiv, hidrofilan. Kao rezultat, formira se dvosloj ćelijskog zida zbog uređenog rasporeda jednostavnih lipida. Molekuli se razvijaju sa hidrofobnim regijama okrenutim jedni prema drugima, dok su hidrofilni repovi usmjereni u ćeliju i van nje.
Ovo određuje zaštitne funkcije membranskih lipida. Prvo, membrana daje ćeliji njen oblik i čak ga održava. Drugo, dupli zid je svojevrsna pasoška kontrolna tačka koja ne dozvoljava prolaz neželjenim posetiocima.
Autonomni sistem grijanja
Naravno, ovaj naziv je sasvim proizvoljan, ali je prilično primjenjiv ako uzmemo u obzir koje funkcije obavljaju lipidi. Jedinjenja ne zagrijavaju toliko tijelo koliko zadržavaju toplinu unutra. Sličnu ulogu imaju i masne naslage koje se formiraju oko različitih organa i u potkožnom tkivu. Ovu klasu lipida karakteriziraju visoka svojstva toplinske izolacije, što štiti vitalne organe od hipotermije.
Zlatna rezerva pojedinca
Uz to, masne naslage obavljaju rezervnu funkciju. Ovo je zapravo skladište energije koju tijelo koristi kada je to potrebno, kao što je post ili intenzivna fizička aktivnost. Cijeli mehanizam se odvija uz pomoć adipocita. To su posebne ćelije čija su struktura i funkcije usko povezane s trigliceridima. Masnoća zauzima ogromnu količinu adipocita.
Jeste li naručili taksi?
Transportna uloga lipida smatra se sekundarnom funkcijom. Zaista, prijenos supstanci (uglavnom triglicerida i kolesterola) se obavlja odvojenim strukturama. To su povezani kompleksi lipida i proteina koji se nazivaju lipoproteini. Kao što je poznato, tvari slične mastima su netopive u vodi, odnosno u krvnoj plazmi. Nasuprot tome, funkcije proteina uključuju hidrofilnost. Kao rezultat toga, lipoproteinsko jezgro je skup triglicerida i estera holesterola, dok je ljuska mješavina proteinskih molekula i slobodnog kolesterola. U ovom obliku, lipidi se isporučuju u tkiva ili natrag u jetru radi uklanjanja iz tijela.
Minor Factors
Lista već navedenih 5 funkcija lipida nadopunjuje niz jednako važnih uloga:
- enzimski;
- signal;
- regulatorni
Funkcija signala
Neki složeni lipidi, posebno njihova struktura, omogućavaju prijenos nervnih impulsa između stanica. Glikolipidi posreduju u ovom procesu. Ništa manje važna je sposobnost prepoznavanja intracelularnih impulsa, koje također ostvaruju strukture nalik masnoći. To vam omogućava da iz krvi odaberete supstance potrebne ćeliji.
Enzimska funkcija
Lipidi, bez obzira na njihovu lokaciju u membrani ili izvan nje, nisu dio enzima. Međutim, njihova biosinteza se odvija uz prisustvo spojeva sličnih mastima. Osim toga, lipidi su uključeni u zaštitu crijevnog zida od enzima pankreasa. Višak potonjeg neutralizira se žuči, gdje su kolesterol i fosfolipidi uključeni u značajnim količinama.
Regulatorna funkcija
Još jedna uloga koja se zove sekundarna. Bez direktnog sudjelovanja u regulatornim procesima, lipidi su dio spojeva koji obavljaju slične funkcije. Konkretno, ovo je ćelijska membrana koja vrši način propusnosti. Drugi primjer su steroidni hormoni koji reguliraju metabolizam, reproduktivnu sposobnost i imunološku odbranu tijela.
Obično se vjeruje da masti u ljudskom tijelu djeluju kao dobavljači energije (kalorija). Ali ovo nije sasvim tačno. Naravno, značajan dio masti se troši kao energetski materijal. Štaviše, mast služi kao izvor energije u tijelu, bilo direktnom upotrebom, ili potencijalno u obliku rezervi u masnom tkivu. Međutim, u određenoj mjeri, masti su plastični materijal, jer su dio ćelijskih komponenti (u obliku kompleksa s proteinima - lipoproteinima), posebno membrane, tj. su esencijalni nutritivni faktor. Osim toga, tjelesna mast osigurava izolaciju akumulirajući se u potkožnom sloju i oko određenih organa. Osim toga, masti djeluju kao rastvarači u hrani za vitamine rastvorljive u mastima i služe kao izvor esencijalnih polinezasićenih masnih kiselina (linolenske, arahidonske).
Uz produženo ograničavanje masti u ishrani, uočavaju se poremećaji u fiziološkom stanju organizma: aktivnost centralnog nervni sistem, imunitet je oslabljen i životni vijek je smanjen. Međutim, prekomjerna konzumacija zasićenih masti dovodi do poremećaja metabolizma kolesterola, povećanja svojstava zgrušavanja krvi, bolesti bubrega i jetre, te doprinosi razvoju ateroskleroze i gojaznosti sa svim posljedicama koje iz toga proizlaze.
Definicija lipida data u literaturi je dvosmislena. Masti (točnije nazvane lipidi) su organska jedinjenja koja su rastvorljiva u velikom broju organskih rastvarača i nerastvorljiva u vodi. Glavne komponente masti su trigceridi i lipoidne supstance, koje uključuju fosfolipide, sterole, voskove itd. U prehrambenoj tehnologiji se koristi izraz „mast“, što označava zbir supstanci ekstrahovanih organskim rastvaračima. Uz gotovo potpunu ekstrakciju masti iz prehrambenih proizvoda izraz "mast" je ekvivalentan izrazu "lipidi".
Čini se poželjnijim definirati lipide kao prirodne derivate masnih kiselina i srodnih spojeva koji su dio svih živih stanica i ekstrahirani iz organizama i tkiva nepolarnim rastvaračima.
Prema Bloreovoj klasifikaciji, lipidi se dijele u tri grupe:
jednostavno,
kompleks,
Prekursori i derivati lipida.
Jednostavni lipidi. Jednostavni lipidi su estri masnih kiselina sa raznim alkoholima. To uključuje, na primjer, masti i voskove.
Masti (trigliceridi). Masti (trigliceridi) su estri masnih kiselina sa glicerolom. Ako su u tečnom stanju, nazivaju se uljima. Sastav triglicerida uključuje glicerol (oko 9%) i masne kiseline različite dužine ugljovodoničnih lanaca i stepena zasićenosti, čija struktura određuje svojstva triglicerida.
Životinjske i biljne masti imaju različita fizička svojstva i sastav. Životinjske masti su čvrste supstance koje sadrže velike količine zasićenih masnih kiselina visoke tačke topljenja. Biljne masti su obično tekuće supstance koje sadrže uglavnom nezasićene masne kiseline niske tačke topljenja. Izvor biljnih masti su uglavnom biljna ulja (99,9% masti), orasi (53-65%), zob (6,1%) i žitarice od heljde (3,3%). Izvor životinjskih masti je svinjska mast (90–92% masti), puter (72–82%), masna svinjetina (49%), kobasice (20–40%), pavlaka (30%), sirevi (15– 30% ).
Glavna komponenta lipida su masne kiseline. Prirodni trigceridi sadrže najmanje dvije različite masne kiseline.
1-palmitoil-2,3-distearoilgicerin
Hemijska, biološka i fizička svojstva masti određuju trigliceridi koji su u njenom sastavu i, prije svega, dužina lanca i stepen zasićenosti masnih kiselina. Sastav masti sastoji se uglavnom od nerazgranatih masnih kiselina koje sadrže paran broj atoma ugljika (4-26), kako zasićenih tako i mono- i polinezasićenih kiselina.
Zasićene masne kiseline (palmitinska, stearinska, itd.) tijelo u cjelini koristi kao energetski materijal. Palmitinska i stearinska kiselina nalaze se u svim životinjskim i biljnim mastima. Najveća količina zasićenih masnih kiselina nalazi se u životinjskim mastima: na primjer, u goveđoj i svinjskoj masti - 25% palmitinske, 20% i 13% stearinske kiseline, respektivno, u puteru - 7% stearinske, 25% palmitinske i 8% miristinske kiseline kiseline. Mogu se djelomično sintetizirati u tijelu iz ugljikohidrata (pa čak i iz proteina).
Nezasićene masne kiseline variraju u stepenu "nezasićenosti". Mononezasićene masne kiseline sadrže jednu vodonik-nezasićenu vezu između atoma ugljika, polinezasićene masne kiseline sadrže nekoliko veza (2-6). Najčešće mononezasićene masne kiseline uključuju oleinsku kiselinu, koje ima u izobilju u maslinovom ulju (65%), margarini (43-47%), svinjsku i goveđu mast, puter i guščje meso (11-16%).
Većina masnih kiselina koje čine trigliceride sadrže 20 atoma ugljika po molekulu. U molekulima oleinske, linolne i linolenske kiseline ima 18 atoma ugljika i oni su dehidro derivati stearinske kiseline, cis-izomeri.
Najčešće zasićene masne kiseline u trigliceridima su: stearinska (C 17 H 35 COOH), palmitinska (C 15 H 31 COOH), miristinska (C 13 H 27 COOH), arahidna (C 19 H 39 COOH), laurinska (C 11 H 23 COUN).
Od posebnog značaja su višestruko nezasićene masne kiseline, kao što su linolna, linolenska i arahidonska kiselina, koje su deo ćelijskih membrana i drugih strukturnih elemenata tkiva i obavljaju niz važnih funkcija u organizmu, uključujući obezbeđivanje normalnog rasta i metabolizma, vaskularnu elastičnost, itd. Većina polinezasićenih kiselina ne može se sintetizirati u ljudskom tijelu i stoga su ove kiseline esencijalne, baš kao što su esencijalne neke aminokiseline i vitamini. S druge strane, ove kiseline, uglavnom linolna i arahidonska, služe kao prekursori hormonskih supstanci - prostaglandina, sprečavaju taloženje holesterola u zidovima krvnih sudova (pospješuju njegovo uklanjanje iz organizma) i povećavaju elastičnost tkiva. zidova krvnih sudova. Treba napomenuti da ove funkcije obavljaju samo cis-izomeri nezasićenih kiselina.
Zasićene masne kiseline obavljaju uglavnom energetsku funkciju u organizmu i njihov višak u ishrani često dovodi do poremećenog metabolizma masti i povećanja nivoa holesterola u krvi.
Sastav masti sintetiziranih u različitim dijelovima istog tijela je različit. Dakle, kod svinja su vanjski slojevi potkožne masti nezasićeniji od unutrašnjih. Kiselinski sastav ljudskih masti je blizak sastavu topljene goveđe masti.
Voskovi. Voskovi su estri masnih kiselina sa monohidričnim alkoholima. Voskovi su istorijski naziv za proizvode različitog sastava i porekla, uglavnom prirodne, čija su svojstva bliska pčelinjem vosku. Većina prirodnih voskova sadrži estre jednobaznih zasićenih karboksilnih kiselina normalne strukture i sterola sa 12-46 atoma ugljika po molekulu. Takvi voskovi hemijska svojstva bliski su mastima (trigliceridima), ali se saponificiraju samo u alkalnoj sredini. Voskovi se razlikuju od masti po tome što umjesto glicerola sadrže sterole ili više alifatske alkohole s parnim brojem atoma ugljika (16–36). Biljni voskovi takođe sadrže parafinske ugljovodonike.
Voskovi su široko rasprostranjeni u prirodi. U biljkama tankim slojem prekrivaju listove, stabljike i plodove, štiteći ih od vlaženja vodom, isušivanja i djelovanja mikroorganizama. Sadržaj voska u žitaricama i voću je nizak. Ljuske suncokretovog sjemena sadrže do 0,2% voska prema težini ljuske, sjemenke soje - 0,01%, pirinča - 0,05%.
Kompleksni lipidi. Složeni lipidi su estri masnih kiselina sa alkoholima, koji dodatno sadrže i druge grupe.
Fosfolipidi. Najvažniji predstavnici kompleksnih lipida su fosfolipidi. To su lipidi koji, pored masnih kiselina i alkohola, sadrže i ostatak fosforne kiseline. Sadrže azotne baze (najčešće holin + OH - ili etanolamin HO-CH 2 -CH 2 -NH 2), aminokiselinske ostatke i druge komponente. Ovisno o alkoholu koji je uključen u molekulu, fosfolipid je ili glicerofosfolipid (glicerol djeluje kao alkohol) ili sfingofosfolipid, koji uključuje sfingozin. Molekuli fosfolipida sadrže nepolarne hidrofobne ugljikovodične radikale - "repove" i polarnu hidrofilnu "glavu" (ostaci fosforne kiseline i dušične baze), što određuje sposobnost fosfolipida da formiraju biološke membrane. Kao dio staničnih membrana, fosfolipidi igraju značajnu ulogu u njihovoj propusnosti i metabolizmu između stanica i unutarćelijskog prostora.
Najčešća grupa fosfolipida su fosfogliceridi. Sadrže glicerin, masne kiseline, fosfornu kiselinu i amino alkohole (na primjer, kolin u lecitinu, etanolamin u cefalinu). Aminoalkohol uključen u fosfolipid određuje biološki efekat fosfolipida. Na primjer, lecitin je glicerid esterificiran s dvije, obično različite masne kiseline (na primjer, stearinska i oleinska) i koji sadrži fosfokolinsku grupu, koja, kada se saponificira, daje anorganski fosfat i kvarternu bazu - kolin.
Lecitin ispoljava lipotropno dejstvo, tj. pomaže u uklanjanju holesterola iz organizma. Lecitin i kolin sprečavaju masnu jetru i ovi lijekovi se koriste za prevenciju bolesti jetre. Kolin je, osim toga, dio nervnog tkiva, posebno u moždanom tkivu. Acetilholin igra važnu ulogu u prijenosu nervnih impulsa. U ljudskom tijelu, kolin se može formirati iz serina, ali biosinteza holina je ograničena i holin se mora dodatno snabdjeti hranom. Dakle, kolin je, poput polinezasićenih masnih kiselina i niza aminokiselina, esencijalni nutrijent.
Fosfolipidi u prehrambenim proizvodima razlikuju se po hemijskom sastavu i biološki efekat. Potonje, kao što je već spomenuto, uvelike ovisi o prirodi amino alkohola uključenog u njihov sastav. Namirnice koje se nalaze uglavnom uključuju lecitin, koji sadrži kolin, amino alkohol, i cefalin, koji sadrži etanolamin.
Fosfolipidi sadržani u prehrambenim proizvodima pospješuju bolju apsorpciju masti. Dakle, mast u mlijeku je u fino dispergovanom stanju, uglavnom zbog fosfolipida mlijeka. Mliječna mast se smatra jednom od najlakše svarljivih masti. Najveća količina fosfolipida nalazi se u jajima (3,4%), relativno visoka (0,3-0,9%) u žitaricama i mahunarkama i nerafinisanim uljima. Prilikom skladištenja nerafinisanog biljnog ulja, fosfolipidi se talože. Prilikom rafiniranja biljnih ulja, sadržaj fosfolipida u njima se smanjuje na 0,2-0,3%. Smatra se da bi optimalan sadržaj fosfolipida u hrani trebao biti 5-10 g dnevno.
Pored fosfolipida, kompleksni lipidi uključuju g likolipidi(glikosfingolipidi) koji sadrže masnu kiselinu, sfingozin i ugljikohidratnu komponentu. Glikolipidi su prisutni u primjetnim količinama u biljnim proizvodima (lipidi iz pšenice, ovsa, kukuruza, suncokreta). Glikolipidi obavljaju strukturne funkcije, učestvuju u izgradnji membrana i igraju važnu ulogu u formiranju proteina pšeničnog glutena, koji određuju svojstva pečenja brašna. Složeni lipidi su također sulfolipidi i aminolipidi. U ovu kategoriju spadaju i lipoproteini.
Prekursori i derivati lipida. Ova grupa uključuje masne kiseline, glicerol, steroide i druge alkohole, aldehide masnih kiselina i ketonska tijela, ugljovodonike, vitamine rastvorljive u mastima i hormone.
Steroli (steroli). Steroli (steroli) su aliciklični prirodni alkoholi (monohidrični sekundarni alkoholi serije ciklopentanoperhidrofenantrena, koji sadrže hidroksilnu grupu na atomu ugljenika na poziciji 3 i metil grupe na C 10 i C 13 atomima), srodni steroidima. steroli – komponenta nesapunifikujuća frakcija životinjskih i biljnih lipida. Postoje životinjski steroli (zoosteroli), biljni steroli (fitosteroli) i gljivični steroli (mikosteroli). Glavni sterol viših životinja je holesterol, a glavni sterol biljaka je b-sitosterol. Holesterol se nalazi u tkivima svih životinja, a u biljkama ga nema ili je prisutan u malim količinama. Fitosterole, za razliku od holesterola, tijelo ne apsorbira.
Steroli su, zajedno sa lipidima i fosfolipidima, glavne strukturne komponente ćelijskih membrana. Vjeruje se da utiču na ćelijski metabolizam. Steroli obavljaju svoje funkcije u organizmu u obliku kompleksa sa proteinima (lipoproteinima) i esterima viših masnih kiselina, prenoseći ih u sve organe i tkiva kroz krvotok. Holesterol je također uključen u metabolizam žučnih kiselina i hormona. Do 80% holesterola u ljudskom tijelu se sintetiše u jetri i drugim tkivima. Sadržaj holesterola u jajima dostiže 0,57%, au sirevima 0,28-1,61%. Maslac sadrži oko 0,20%, a meso – 0,06–0,10%. Smatra se da dnevni unos holesterola iz hrane ne bi trebao biti veći od 0,5 g. U suprotnom se povećava nivo njegovog sadržaja u krvi, što znači da se povećava rizik od nastanka i razvoja ateroskleroze.
Važnost lipida. Kada se raspravljalo o grupama lipida, spomenute su njihove različite funkcije u tijelu. Sumirajući gore navedeno, možemo istaći sljedeće funkcije lipida u živom organizmu.
Lipidi, kao dio ćelijskih zidova, obavljaju plastičnu funkciju u tijelu i nazivaju se strukturnim. Oni su dio ćelijske membrane i učestvuju u raznim procesima koji se odvijaju u ćeliji.
Štaviše, kao što je već spomenuto, lipidi mogu poslužiti kao izvor energije u tijelu, bilo direktnom upotrebom, bilo potencijalno u obliku rezervi u masnom tkivu. Dok se tjelesna mast sastoji prvenstveno od glicerida, tkivo mozga i kičme sadrži složene strukturne jedinice napravljene od proteina, holesterola i fosfolipida kao što je lecitin.
Lipidi koji se nalaze u posebnim "masnim" ćelijama nazivaju se lipidi za skladištenje i sastoje se uglavnom od triglicerida. Ovi lipidi su akumulator hemijske energije i koriste se kada postoji nedostatak hrane. Lipidi imaju visok sadržaj kalorija: 1 g je 9 kcal - to je 2 puta više od kalorijskog sadržaja proteina i ugljikohidrata. Većina svih biljnih vrsta također sadrži lipide za skladištenje, uglavnom u sjemenu. Lipidi pomažu biljci da toleriše štetne efekte spoljašnje okruženje, na primjer, niske temperature, tj. obavljaju zaštitnu funkciju.
U biljkama se lipidi akumuliraju uglavnom u sjemenu i plodovima, a njihov sadržaj ovisi o sorti, lokaciji i uvjetima uzgoja. Kod životinja i riba, lipidi su koncentrisani u potkožnom, moždanom i nervnom tkivu i tkivima koji okružuju važne organe (srce, bubrezi). Sadržaj lipida kod životinja određen je vrstom, sastavom hrane, uslovima smeštaja itd.
Sastav prehrambenih proizvoda uključuje takozvane „nevidljive“ masti (u mesu, ribi i mlijeku) i „vidljive“ – biljna ulja i životinjske masti posebno dodane u hranu. U hrani se lipidi nalaze u obliku pojedinačnih masnih ćelija, odakle ih većina organskih rastvarača (često nazivanih „slobodnim lipidima”) lako ekstrahuje ili su deo gotovo svih vitalnih ćelija. U potonjem slučaju, oni su čvršće vezani u ćelijama (tzv. čvrsto vezani lipidi). Metode kvantifikacije lipida uzimaju u obzir ove karakteristike.
Osim što su lipidi neophodni u ishrani kao energetski i strukturni materijal, oni učestvuju u metabolizmu drugih nutrijenata, na primjer, doprinose apsorpciji vitamina A i D, a životinjske masti su izvor ovih vitamina. Jedini izvor vitamina E i b-karotena su biljne masti.
Nijedna od masti, uzeta zasebno, ne može u potpunosti zadovoljiti potrebe organizma za masnim supstancama. Preporučeni kalorijski sadržaj lipida u ishrani je 30-35%, što je u jedinicama težine (u prosjeku 102 g) nešto više od količine proteina. Od naznačenih 102 g, preporučljivo je 45–50 g konzumirati direktno u obliku masti Pri radu na hladnoći potrebno je povećati količinu masti u ishrani, jer masnoća učestvuje u procesima termoregulacije. tijelo. Ovo povećanje trebalo bi doći iz kvote ugljikohidrata, a ne proteina, jer su proteini neophodni za pravilnu obradu masti.
Preporučuje se kombinovana konzumacija životinjskih i biljnih masti. Optimalni odnos je 70% životinjskih i 30% biljnih masti. Ovaj omjer osigurava da tijelo dobije potrebne količine polinezasićenih i zasićenih kiselina. Kako starite, preporučuje se da smanjite konzumaciju životinjskih masti.
Klasifikacija lipida, kao i drugih spojeva biološke prirode, vrlo je kontroverzan i problematičan proces. Dolje predložena klasifikacija, iako je široko rasprostranjena u lipidologiji, daleko od toga da je jedina. Temelji se prvenstveno na strukturnim i biosintetskim karakteristikama različitih grupa lipida.
Jednostavni lipidi
Jednostavni lipidi su lipidi koji u svojoj strukturi uključuju ugljenik (C), vodonik (H) i kiseonik (O).
Primjeri masnih kiselina: miristinska (zasićena masna kiselina) i miristoleinska (jednostruko nezasićena kiselina) imaju 14 atoma ugljika.
- Masne kiseline - alifatske jednobazne karboksilne kiseline otvorenog lanca, sadržan u esterifikovanom obliku u mastima, uljima i voskovima biljnog i životinjskog porijekla.
- · Masni aldehidi su visokomolekularni aldehidi, sa brojem atoma ugljenika u molekulu iznad 12.
- Masni alkoholi - alkoholi visoke molekularne težine koji sadrže 1-3 hidroksilne grupe
- · Zasićeni ugljovodonici sa dugim alifatskim lancem
- Sfingozinske baze
- · Voskovi su estri viših masnih kiselina i viših visokomolekularnih alkohola.
Kompleksni lipidi
Složeni lipidi su lipidi koji u svojoj strukturi, osim ugljika (C), vodika (H) i kisika (O), uključuju i druge hemijski elementi. Najčešće: fosfor (P), sumpor (S), azot (N).
Opća struktura fosfolipida Supstituenti R1 i R? -- ostaci masnih kiselina, X zavisi od vrste fosfolipida.
- · Polar
- Fosfolipidi - estri polihidričnim alkoholima i više masne kiseline, koje sadrže ostatak fosforne kiseline i dodatnu grupu atoma različite kemijske prirode koja je povezana s njim.
- · Glikolipidi su složeni lipidi nastali spajanjem lipida sa ugljikohidratima.
- · Fosfoglikolipidi
- · Sfingolipidi su klasa lipida koji pripadaju derivatima alifatskih amino alkohola.
- Arsen lipidi
- · Neutralno
- Acilgliceridi
- · Trigliceridi (masti)
- Digliceridi
- Monogliceridi
- · Ceramidi
- Sterol esteri
- N-acetiletanolamidi
Oksilipidi
- Oksilipidi lipoksigenaznog puta
- Oksilipidi ciklooksigenaznog puta
Struktura
Molekule jednostavnih lipida sastoje se od alkohola, masnih kiselina, složenih - od alkohola, visokomolekularnih masnih kiselina, eventualno ostataka fosforne kiseline, ugljenih hidrata, azotnih baza itd. Struktura lipida zavisi prvenstveno od puta njihove biosinteze.
Biološke funkcije
Energetska (rezervna) funkcija
Mnoge masti, prvenstveno trigliceridi, tijelo koristi kao izvor energije. Potpunom oksidacijom 1 g masti oslobađa se oko 9 kcal energije, otprilike dvostruko više nego kod oksidacije 1 g ugljikohidrata (4,1 kcal). Masne naslage se koriste kao rezervni izvori hranljivih materija, prvenstveno od strane životinja koje su prisiljene da svoje rezerve nose na sebi. Biljke često skladište ugljikohidrate, ali sjemenke mnogih biljaka imaju visok sadržaj masti (biljna ulja se ekstrahiraju iz sjemena suncokreta, kukuruza, uljane repice, lana i drugih uljarica).
Gotovo svi živi organizmi skladište energiju u obliku masti. Dva su glavna razloga zašto su ove supstance najprikladnije za obavljanje ove funkcije. Prvo, masti sadrže ostatke masnih kiselina čiji je nivo oksidacije vrlo nizak (gotovo isti kao i naftni ugljovodonici). Zato potpuna oksidacija masti u vodu i ugljični dioksid omogućava vam da dobijete više nego dvostruko više energije od oksidacije iste mase ugljikohidrata. Drugo, masti su hidrofobna jedinjenja, tako da telo, skladišteći energiju u ovom obliku, ne bi trebalo da nosi dodatnu masu vode potrebnu za hidrataciju, kao što je slučaj sa polisaharidima, od kojih 1 g otpada na 2 g vode. Međutim, trigliceridi su sporiji izvor energije od ugljikohidrata.
Masti se skladište u obliku kapljica u citoplazmi ćelije. Kičmenjaci imaju specijalizovane ćelije - adipocite, gotovo u potpunosti ispunjene velikom kapljicom masti. Sjemenke mnogih biljaka također su bogate trigliceridima. Mobilizacija masti u adipocitima i ćelijama klijavih sjemenki odvija se zahvaljujući enzimima lipaze, koji ih razgrađuju na glicerol i masne kiseline.
Kod ljudi se najveća količina masnog tkiva nalazi ispod kože (nazvano potkožno tkivo), posebno u predelu stomaka i grudi. Za blago gojaznu osobu (15-20 kg triglicerida) takve rezerve mogu biti dovoljne da obezbijede energiju za mjesec dana, dok će cjelokupna rezerva glikogena trajati manje od jednog dana.