Ліпіди

Жири і жироподібні речовини об‘єднуються в окремий клас речовин під назвою ліпіди (від латинського «ліпос»–жир).
Ліпіди– велика група речовин різної хімічної будови, загальним для яких є те, що вони не розчинні у воді, розчиняючись в органічних розчинниках (бензині, хлороформі, ацетоні).
По виконуваних в організмі функціях ліпіди поділяють на резервні і протоплазматичні.
Резервні ліпіди – відкладаються в жировій тканині (підшкірна жирова клітковина, сальник, капсули нирок) – виконюючи енергетичну, терморегулюючу і механічну функції.
Їх кількість в організмі постійно змінюється і залежить від режиму харчування, характеру діяльності, функції щитовидної залози.
В нормі кількість резервних ліпідів не повинна перевищувати 15% від ваги тіла. Більший вміст говорить про ту чи іншу ступінь ожиріння.
Протоплазматичні (структурні)– беруть участь в побудові клітинних мембран. Їх кількість в організмі постійна і не залежить від ендогенних факторів.
По відношенню до гідролізу ліпіди поділяюься на омилюючі та неомилюючі.
Омилюючі – розщеплюються водою з утворенням мила (нейтральні жири, воски, фосфоліпіди, гліколіпіди); неомилюючі – не розщеплюються водою і мила не утворюють (стероїди).
По хімічній будові поділяються на прості (нейтральні жири, воски) та складні (ліпоїди – фосфоліпіди, гліколіпіди, стероїди).
Нейтральні жири (гліцериди) – складні ефіри трьохатомного спирту гліцерину та вищих жирних кислот що утворюються в результаті реакції етерифікації. Реакція була відкрита в середині 19 століття французським вченим Бертльо і має слідуючий вигляд:
CH2–OH HOOC–C15H31 CH2–O–CO–C15H31
CH–OH + HOOC–C15H31 CH–O–CO–C15H31 + 3H2O
CH2–OH HOOC–C15H31 CH2–O–CO–C15H31
(трипальміат гліцерину)
Вищі жирні кислоти які входять до складу гліцеридів по ступеню насичення атомами водню поділяють на насичені і ненасичені.
Насичені Ненасичені
C15H31COOH – пальмітинова; C17H33COOH – олеїнова;
C16H33COOH – маргаринова; C17H31COOH – лінолева;
C17H35COOH –стеаринова. C17H29COOH – ліноленова;
C19H31COOH – арахідонова.
Насичені кислоти переважно тверді і малореакційноздатні а ненасичені – рідкі, хімічно активні.
По ступеню заміщення спиртових гідроксилів гліцерину на кислотні залишки, гліцериди поділяють на :
Моногліцериди (заміщений один гідроксид гліцерину на залишок кислоти):
CH2–O–CO–C15H31
CH–OH
CH2–OH – 1-монопальміат;
Дигліцериди (заміщено два спиртових гідроксили гліцерину на два залишки ):
CH2–O–CO–C15H31
CH–O–СО–С17Н35
CH2–OH – 1-монопальміто-2-моностеарат;
Тригліцериди (заміщено три спиртових гідрокисли гліцерину):
CH2–O–CO–C15H31
CH–O–СО–С17Н35
CH2–O–СО–С17Н33 – 1-монопальміто-2-моностеаро-3-моноолеат.
Якщо тригліцерид містить залишки однієї кислоти, то він називається простим жиром (трипальміат гліцерину), а якщо різних то мішаним (1-монопальміто-2-моностеаро-3-моноолеат).
Висновок: 1.Природні жири – суміш гліцеридв різної будови, вітамінів, пігментів і вільних жирних кислот.
2. Жири тваринного походження переважно складаються із складних ефірів гліцерину та насичених вищих карбонованих кислот, що обумовлює їх твердість та тривалий термін зберігання. Так свиняче сало утворене складними ефірами гліцерину з пальмітиновою (тверда), стеариновою (тверда) та олеїновою кисло-тами (рідка) – тверде за консистенцією.
3. Жири рослинного походження (олії) переважно складаються з ефірів ненаси-чених кислот (виключення кокосове масло), що обумовлює їх рідкий стан , високу хімічну активність, малий термін зберігання.
4. Лінолева, ліноленова та арахідонова кислоти в організмі не синтезуються, тому в раціон необхідно вводити соняшникову олію яка їх містить.

Хімічні властивості нейтральних жирів (гліцеридів).

В організмі людини під дією ліпази (ферменту підшлункової залози) відбуваєть-ся розщеплення гліцеридів до гліцерину і вищих жирних кислот. За анлогічною схемою здійснюють розщеплення гліцеридів у лабораторних умовах за присут-ності мінеральних кислот при невеликому нагріванні:
CH2–O–CO–C15H31 CH2–OH C15H31COOH
CH–O–СО–С17Н35 ліпаза CH–OH + C17H35COOH
CH2–O–СО–С17Н33 3 H2O CH2–OH C17H33COOH
В результаті кислотного гідролізу (бо присутня кислота) утворюється суміш гліцерину і вищих карбонових кислот.
Якщо в якості розщеплюючого реагенту використовують луг, то такий гідроліз називають лужним. В результаті лужного гідролізу утворюється суміш гліцерину та солей вищих карбонових кислот які називаються милами.
CH2–O–CO–C15H31 CH2–OH C15H31COONa
CH–O–СО–С17Н35 3NaOH CH–OH + C17H35COONa
CH2–O–СО–С17Н33 3 H2O CH2–OH C17H33COONa
Натрієві солі вищих карбонових кислот складають основу твердих мил, а калієві – рідких.
Ненасичені жири (олії) – більш хімічно активніші за рахунок наявності в молекулах карбонових кислот, що входять до їхнього складу, подвійних зв‘язків. Крім реакцій гідролізу, олії здатні приєднувати водень, галогени та кисень по подвійному зв‘язку.
Процес приєднання водню носить назву гідрогенізації. В результаті процесу відбувається розрив подвійних зв‘язків і приєднання атомів водню по місцю розриву. Як наслідок – ненасичені кислоти перетворюються в насичені, рідкі жири в тверді. Даний процес лежить в основі промислового виробництва марга-рину:

CH2–O–CO–(CH2)9–CH=CH–(CH2)9–CH3 CH2–O–CO–(CH2)9–CH2–CH2–(CH2)9–CH3
CH2–O–CO–(CH2)7–CH=CH–(CH2)7–CH3 + 6H CH2–O–CO–(CH2)7–CH2–CH2–(CH2)7–CH3
CH2–O–CO–(CH2)9–CH=CH–(CH2)9–CH3 CH2–O–CO–(CH2)9–CH2– CH2–(CH2)9–CH3
рідкий жир твердий жир
Приєднання галогенів по подвійному зв‘язку лежить в основі визначення ступеню ненасиченості жиру. Кількість грамів йоду яку приєднує 100 г жиру називають йодним числом жиру.
Жир людини має йодне число 64;
коров‘яче масло – 30;
конопляна олія – 150.
CH2–O–CO–(CH2)9–CH=CH–(CH2)9–CH3 CH2–O–CO–(CH2)9–CH(I)–CH(I)–(CH2)9–CH3
CH2–O–CO–(CH2)7–CH=CH–(CH2)7–CH3 + 3 I2 CH2–O–CO–(CH2)7–CH(I)–CH(I)–(CH2)7–CH3
CH2–O–CO–(CH2)9–CH=CH–(CH2)9–CH3 CH2–O–CO–(CH2)9–CH(I)– CH(I)–(CH2)9–CH3
Кисень на відміну від водню і галогенів, повністю розриває подвійні зв‘язки утворюючи на місці розриву спиртові та альдегідні групи:
CH2–O–CO–(CH2)7–CH=CH–(CH2)7–CH3 CH2–O–CO–(CH2)7–CH2 OH + O=CH–(CH2)7–CH3
CH2–O–CO–(CH2)7–CH=CH–(CH2)7–CH3 +3O2 CH2–O–CO–(CH2)7–CH=O + HOCH2–(CH2)7–CH3
CH2–O–CO–(CH2)7–CH=CH–(CH2)7–CH3 CH2–O–CO–(CH2)7–CH2OH + O=CH–(CH2)7–CH3
Наявність вищих карбонових альдегідів і спиртів обумовлює гіркий присмак олії (прогіркання) тому її зберігають щільно закупореною.
Воски – прості, омилюючі ліпіди, являють собою ефіри вищих жирних кислот та вищих спиртів.
Промислове значення мають:
C15H31–C=O
O–C16H33 – спермацет. Добувають із черепної порожнини китів. Змащуючий матеріал для прецизійних інструментів.
C15H31–C=O
O–C31H63 – бджолиний віск. Використовують у виробництві парфумів та свічок.
Речовини класу восків не відіграють значної ролі у підтримці гомеостазу людсь-кого організму. Зустрічаються на пір‘яному покриві пташок (зокрема водоплав-ної птиці), утворюють покриви листків рослин що ростуть в умовах недостатньої кількості вологи.
Фосфоліпіди – велика група жироподібних речовин які дещо відрізняються будовою і виконуваними функціями від нейтральних жирів. Фосфоліпіди складають основу клітинних і субклітинних мембран та нервової тканини. По якісному складу фосфоліпіди поділяються на дві групи: фосфатиди не гліцериди – складні ефіри вищих спиртів, вищих жирних кислот та фосфорної кислоти; та фосфатиди гліцериди – складні ефіри гліцерину, вищих жирних кислот та фос-форної кислоти.
Найважливішим представником фосфатидів-гліцеридів є фосфатидна кислота – вихідна форма для біосинтезу всіх фосфатидів-гліцеридів організму:
CH2–O–CO–C17H35
CH–O–CO–C17H33
CH2–O–P=O
OH OH
Фосфатидна кислота міститься в тканинах спинного і головного мозку, забезпечуючи провідність нервових імпульсів. Становить до 50 % всіх фосфо-ліпідів організму.
Сполучаючись з відповідними азотистими основами утворює основні фосфоглі-цериди організму: фосфатидилетаноламін, фосфатидилхолін, фосфатидилсерин.
Фосфатидилетаноламін (кефалін) – утворюється в результаті взаємодії фосфа-тидної кислоти і аміноспирту етаноламіну HO¬CH2–CH2–NH2.
CH2–O–CO–C17H35 CH2–O–CO–C17H35
CH–O–CO–C17H33 CH–O–CO–C17H33 +H2O
CH2–O–P–OH CH2–O–P–O–CH2–CH2–NH2
HO O + HO–CH2–CH2–NH2 HO O
Фосфатидилетаноламін входить до складу тканин головного мозку людини, пе-чінки В.Р.Х., жовтка курячого яйця.
Фосфатидилхолін (лецитин) – утворюється в результаті взаємодії фосфатидної кислоти з холіном (азотистою основою).
Холін – похідне етилового спирту в якого атом водню етильного радикалу замі-щений на азот який зв‘язаний з трьома метильними групами:
(CH3)3N–CH2–CH2–OH.
Холін – біологічноактивна речовина яка залежно від активної реакції середовища змінює свою структуру з форми А у форму Б.
+
(CH3)3N–CH2–CH2–OH + ОН– (CH3)3N–CH2–CH2–OH
ОН
А Б
Зміна структури холіну з форми А у форму б забезпечує передачу нервового імпульсу.
CH2–O–CO–C17H35 CH2–O–CO–C17H35
CH–O–CO–C17H33 CH–O–CO–C17H33 + H2O
CH2–O–P–OH CH2–O–P–O–CH2–CH2–N(CH3)3
HO O + HO–CH2–CH2–N(CH3)3 HO O
Фосфатидилхолін міститься в тканинах спинного і головного мозку і виконує провідникову функцію. Входить до складу субклітинних мембранних структур де становить 40-50% мембранних фосфоліпідів.
Фосфатидилсерин – в якості азотистої основи містить амінокислоту серин:
HO–CH2–CH–COOH
NH2
CH2–O–CO–C17H35 CH2–O–CO–C17H35
CH–O–CO–C17H33 CH–O–CO–C17H33 + H2O
CH2–O–P–OH CH2–O–P–O–CH2–CH–COOH
HO O + HO–CH2–CH–COOH HO O NH2
NH2
Входить до складу нервової тканини, печінки, нирок.
Стериди – складні ефіри стеринів та вищих жирних кислот (найчастіше пальмі-тинової).
Стерини (стероли) – високомолекулярні циклічні спирти, похідні циклопентан-пергідрофенантрену.
Стерини і стериди входять до складу клітинних мембран. Похідними стеринів є велика група гормонів, жовчних кислот, вітаміни групи D, алкалоїди, яди та інші речовини.
Велике біологічне значення в тваринному організмі має холестерин.
CH3 CH3 CH3
CH–CH2–CH2–CH2–CH–CH3
CH3
OH
Порушення його обміну приводить до патологічних змін судин – атеросклерозу. Холестерин є біологічним попередником жовчевих кислот, стероїдних гормонів. В тілі людини масою 70 кг міститься до 140 г холестерину (в мозку – 2.6–3.2%). В шкірі людини міститьсі 7-дегідрохолестерин із якого утворюється вітамін D3.