Липиды как сложная по составу группа органических веществ. Классификация липидов: химическая и функциональная. Биологическая роль липидов.

Липиды составляют большую и достаточно разнородную по химическому составу группу входящих в состав живых клеток органических веществ, растворимых в малополярных органических растворителях (эфире, бензоле, хлороформе и др.) и нерастворимых в воде. В общем виде они рассматриваются как производные жирных кислот.

Особенность строения липидов - присутствие в их молекулах одновременно полярных (гидрофильных) и неполярных (гидрофобных) структурных фрагментов, что придает липидам сродство как к воде, так и к неводной фазе. Липиды относятся к бифильным веществам, что позволяет им осуществлять свои функции на границе раздела фаз.

Липиды делят на простые (двухкомпонентные), если продуктами их гидролиза являются спирты и карбоновые кислоты, и сложные (многокомпонентные), когда в результате их гидролиза кроме этого образуются и другие вещества, например фосфорная кислота и углеводы. К простым липидам относятся воски, жиры и масла, а также церамиды, к сложным - фосфолипиды, сфинголипиды и гликолипиды.

В зависимости от способности к гидролизу липиды подразделяют на омыляемые и неомыляемые

Омыляемые липиды подразделяют на простые и сложные. Простые липиды – сложные эфиры жирных кислот с различными спиртами.

1. Ацилглицеролы (ацилглицерины, глицериды) представляют собой сложные эфиры трехатомного спирта глицерина и высших жирных кислот.

2. Воски – сложные эфиры высших жирных кислот и одно- или двухатомных спиртов.

Сложные липиды – сложные эфиры жирных кислот и спиртов, содержащие другие компоненты.

1. Фосфолипиды – сложные эфиры, содержащие остаток фосфорной кислоты и другие компоненты:

а) глицерофосфолипиды (содержат спирт глицерин) б) сфингофосфолипиды (содержат спирт сфингозин).

2. Гликолипиды (гликосфинголипиды).

Неомыляемые липиды выполняют в организме роль низкомолекулярных биорегуляторов, к ним относятся терпены, стероиды, жирорастворимые витамины, простагландины

 

У позвоночных воски секретируются железами кожи (дермы) и выполняют функцию защитного покрытия, смягчающего кожу и предохраняющего ее от воды. Восковым секретом покрыты также волосы, шерсть, мех. К животным воскам относятся спермацет (С16Н33–О–СО–С15Н31) – цетилпальмитат, получаемый из черепной полости кашалота, и пчелиный воск (С31Н63–О–СО–С15Н31) – мирицилпальмитат. Овечью шерсть покрывает ланолин – сложная смесь различных восков, кислот и спиртов. Ланолин образует устойчивые эмульсии с водой. Животные воски используются в фармации и косметике для приготовления различных мазей и кремов.

При гидролизе фосфолипидов образуются не только жирные кислоты, многоатомные спирты, но и фосфорная кислота. В зависимости от входящего спирта фосфолипиды подразделяют на глицерофосфолипиды и сфингофосфолипиды. Наиболее распространенными в тканях животных являются глицерофосфолипиды, в составе которых еще содержатся и азотистые соединения: этаноламин, серин или холин.

В зависимости от характера азотистого соединения, присоединенного к фосфорной кислоте, глицерофосфолипиды подразделяются на:

- фосфатидилхолины (лецитины);

- фосфатидилэтаноламины (кефалины);

- фосфатидилсерины

Из глицерофосфолипидов в организме животных и человека в наибольшем количестве встречаются фосфатидилхолины и фосфатидилэтаноламины, они метаболически связаны друг с другом и являются главными липидными компонентами клеточных мембран.

Сфингомиелин – наиболее распространенный сфинголипид

Сфингомиелины находятся в основном в мембранах животных клеток. Особенно богата ими нервная ткань.

Витамин А – ретинол. Известны три витамина группы А: А1, А2 и цис-форма витамина А. С химической точки зрения ретинол представляет собой циклический непредельный одноатомный спирт, состоящий из β-иононового кольца, двух остатков изопрена и первичной спиртовой группы.

При недостатке витамина А у человека и животных наблюдается торможение роста, снижение массы тела, общее истощение организма, специфическое поражение кожи и слизистых оболочек. К наиболее ранним специфическим признакам гиповитаминоза А относится «куриная» или ночная слепота, при которой снижается острота зрения в сумерках, хотя днем больные видят нормально. Это связано с тем, что витамин А играет важную роль в процессе светоощущения. Основным светочувствительным пигментом сетчатки является сложный белок родопсин (зрительный пурпур), который синтезируется в палочках сетчатки из липопротеина опсина и ретиналя. На свету родопсин расщепляется на белок опсин и транс-ретиналь (неактивная форма витамина А). Для синтеза родопсина в темноте необходима активная форма цис-ретиналя, который синтезируется из транс-изомера при участии специфических ферментов (дегидрогеназы и изомеразы). При недостатке витамина А синтез родопсина снижается, что и ведет к понижению остроты зрения в сумерках.

В настоящее время известно около 20000 стероидов, более 100 из них применяются в медицине.

Основные скелеты стероидов: холестан – корневое название скелета стеринов, – холан – название желчных кислот, – прегнан – название скелетов гестагенов и кортикостероидов, – эстран – название скелета эстрогенов, – андростан – название скелета мужских половых гормонов.

Наиболее распространенным стеролом является холестерин (холестерол), все кольца которого находятся в транс-сочленении. У него имеется двойная связь между С-5 и С-6, следовательно, он является вторичным циклическим ненасыщенным одноатомным спиртом

В организме холестерин является источником образования желчных кислот, стероидных гормонов (половых и кортикостероидов). Продукт окисления холестерина – 7-дегидрохолестерин под действием УФ-лучей в коже превращается в витамин D3. Являясь компонентом клеточных мембран, неэтерифицированный холестерин вместе с фосфолипидами и белками обеспечивает избирательную проницаемость клеточной мембраны. В цитоплазме холестерин находится преимущественно в виде сложных эфиров с жирными кислотами. Таким образом, физиологические функции холестерина весьма разнообразны. Из общего количества холестерина, содержащегося в организме, только, примерно, 20% проступает с пищей, а основное его количество синтезируется в организме из активного ацетата. Нарушение обмена холестерина приводит к отложению его на стенках артерий, что ведет к уменьшению эластичности сосудов (атеросклерозу). Холестерин может накапливаться в виде желчных камней (желчнокаменная болезнь).

К стероидным гормонам относятся кортикостероиды и половые гормоны

(мужские и женские). Предшественником стероидных гормонов является Холестерин

Главными мужскими

половыми гормонами являются андростерон и более активный тестостерон.

Тестостерон обладает также и выраженным анаболическим (тканеобразующим)

эффектом, обуславливая характерную мужскую мускулатуру. Препараты,

подобные по строению тестостерону, например, 19-нортестостерон,

используются культуристами и тяжелоатлетами для наращивания мышечной

ткани, т.к. они усиливают синтез белков. Однако 19-нортестостерон подавляет

сперматогенез.

Женские половые гормоны в настоящее время делят на две группы,

различающиеся химический структурой и биологической функцией: эстрогены

(главный представитель – эстрадиол) и прогестины (главный представитель –

прогестерон). Основным местом синтеза эстрогенов (от греч. oistros – страстное

влечение) являются яичники. Доказано также их образование в надпочечниках,

семенниках и плаценте. В основе эстрогенов лежит скелет эстрана.