Что такое омыляемые и неомыляемые липиды

Особенности разных видов липидных соединений и их функции

Известно, что практически все живые организмы состоят из трех типов химических веществ: углеводов, белков и жиров. Именно последним стоит уделить отдельное внимание, ведь они являются наиболее разнообразным классов. Что такое соединения липидов, какое имеют строение и зачем они нужны?

Классификация

Липиды – большой класс химических веществ, к которым относятся такие соединения, как жир, воски, некоторые гормоны. Липиды нерастворимы в полярных растворителях (например, в воде), но хорошо растворяются в органических (ацетон, хлороформ).

Какое строение имеет большинство липидов? Существует два основных типа: омыляемые и неомыляемые жиры, имеющие разную конструкцию.

Омыляемые липиды

К омыляемым липидам относятся сложные соединения, структурные части которых объединены эфирной связью. Этот класс жиров легко гидролизуется в растворе под действием щелочей.

Омыляемые липиды – это большой класс веществ, состоящий из отдельных групп:

Сложные эфиры

К этой группе относятся:

Сложные эфиры возникают при взаимодействии органической кислоты, содержащей карбоксильную функциональную группу, и спирта, свойства которого связаны с гидроксильной группой. Реакция между ними приводит к образованию соединения, которое обладает сложноэфирной связью.

Гликолипиды

Среди омыляемых липидов особого внимания заслуживают гликолипиды – сложные вещества, молекула которых представляет собой комбинацию липида и углевода. К ним относят:

В основе гликолипидов обычно лежит молекула особого органического спирта – сфингозина. Они так же содержат фосфатную группу, как у фосфолипидов, но она уже не является «головой», так как связывается с достаточно длинными молекулами полимерных углеводов. Так же, как и у других омыляемых липидов, у гликолипидов в составе наблюдаются органические кислоты.

Фосфолипиды

Группа объединяет следующие вещества:

Фосфолипиды, как видно из названия, имеют отношение к фосфору. Действительно, в их строении присутствует фосфатная функциональная группа (остаток ортофосфорной кислоты). Помимо нее, липиды этой группы содержат также органический спирт и одну либо две органических кислоты.

Вместе эти компоненты создают нечто похожее на головастика: полярная фосфатная группа хорошо взаимодействует с водой, образуя «голову», в то время как неполярные органические кислоты с водой взаимодействуют плохо, и образуют своеобразный «хвост». Эти особенности фосфолипидов как раз и позволяют выполнять им свои важные функции в организме, о которых речь пойдёт немного позже.

Неомыляемые липиды

Неспособные к взаимодействию со щелочами липиды составляют собой отдельную группу веществ – неомыляемых липидов. Эти соединения представляют собой спирты с длинной цепью, циклические спирты, а также каротиноиды.

Единой классификации неомыляемых липидов нет, среди всего их обилия можно очертить несколько ярко выраженных групп.

Все перечисленные выше вещества имеют свои особенности, но их объединяют некоторые химические свойства. Среди них: большой молекулярный вес, плохая способность к взаимодействию с водой, растворимость в органических веществах, возможность проникать сквозь биологические мембраны.

Функции

Липиды в живом организме выполняют широкий спектр задач. Так как эти сложные вещества кардинально отличаются между собой по строению, то и функциональность каждой группы жиров лежит в разных областях. Ниже представлена таблица с функциями, которые чаще всего встречаются в природе.

Энергетическая функция

Липиды – один из наиболее важных источников энергии в организме. Молекула жира, который в основном и используется в качестве резерва, содержит намного больше запасённой энергии, нежели близкая по размеру молекула гликогена или крахмала. Окисляясь в митохондриях до углекислого газа и воды, жиры позволяют образовывать большие количества АТФ (универсального носителя энергии в организме).

Структурная функция

Некоторые липиды (фосфолипиды, сфинголипиды) выступают в роли строительного материала для клеточных мембран. Эти сложные соединения укладываются двойным слоем, обращая полярные «головы» наружу от «стены», а неполярные «хвосты» прячутся внутрь. Подобным образом создаётся липидный бислой – основа всех мембранных структур клетки.

Изоляция

Подкожные отложения жировых веществ, а также их отложения вокруг внутренних органов надёжно защищают организм от переохлаждения. Кроме того, такая оболочка вокруг «жителей» брюшной полости не допускает их столкновения.

Защитная и смазочная функция

Это особенно в природе встречается у птиц. Воск, покрывая клюв птицы, предотвращает его пересыхание и растрескивание, а пропитанные жировым веществом перья отталкивают воду. Эти свойства липидов помогают птицам легко держать на воде, не вымачивая в ней оперение, и улучшают обтекание клюва водой при подводной охоте.

Изменение текучести мембран

Биологические мембраны – сложные структуры, состоящие в основном из фосфолипидов. Включаясь между их молекулами, холестерин проявляет свои свойства: увеличивает возможность мембраны к колебаниям, тем самым улучшая мобильность разных ее участков.

Регуляция метаболизма

Метаболические пути организма сложные и потому нуждаются в точной регуляции. Эту функцию выполняют стероидные гормоны, которым не составляет труда проникнуть через мембрану клетки. Внутри стероид реагирует с соответственным рецептором, вызывая определённые изменения в клетке.

Липиды – большой и разнообразный класс органических соединений, без которых жизнь любого организма была бы невозможной, ведь каждая группа веществ имеет свои неповторимые свойства, позволяющие выполнять им различные функции в организме.

Источник

Неомыляемые липиды: функции и классификация

Содержание:

В неомыляемые липидыэто липиды, не содержащие жирных кислот в качестве основных структурных компонентов. Напротив, омыляемые или сложные липиды действительно содержат жирные кислоты, которые могут высвобождаться при щелочном гидролизе с образованием солей жирных кислот (мыла) в процессе, называемом омылением.

В количественном отношении неомыляемые липиды ниже сложных, но среди них есть молекулы с очень интенсивной и специализированной биологической активностью. Примерами их являются, среди прочего, некоторые витамины, гормоны, коферменты, каротиноиды.

Липиды

Липиды часто связываются с другими биомолекулами посредством слабых или ковалентных связей, образуя гибридные молекулы, среди которых есть гликолипиды и липопротеины.

Липиды классифицируются по-разному, однако наиболее устойчивая классификация основана на наличии (омыляемые липиды) или отсутствии (неомыляемые липиды) жирных кислот в их структуре.

Функция неомыляемых липидов

Неомыляемые липиды выполняют различные сложные и специфические функции в живых существах, в том числе:

-Витамины

Витамин А

Витамин А необходим для зрения, поскольку в форме альдегида он входит в состав родопсина, визуального пигмента. Дефицит этого витамина вызывает куриную слепоту у взрослых и ксерофтальмию или сухость глаз у младенцев и детей, что может привести к постоянной слепоте.

Роль витамина А в других видах биологической активности до сих пор неизвестна, его дефицит в рационе вызывает, помимо проблем со зрением, задержку роста, неполное развитие костей и нервной системы, утолщение и сухость кожи, бесплодие и дегенерацию. почек и других органов.

Витамин Д

Его функция связана с адекватным кальцинированием костей, а его недостаток вызывает рахит. Есть несколько соединений, которые обладают функцией витамина D; у млекопитающих наиболее важными являются витамин D₂ (эргокальциферол) и D₃ (холекальциферол).

Присутствие этого витамина в рационе очень мало или отсутствует, за исключением печени рыб. Витамин D может синтезироваться самим организмом из соединения, называемого 7-дегидрохолестерин, присутствующего в коже, что требует воздействия солнечного света.

Витамин Е

Также известный как токоферол, он обладает антиоксидантной функцией, предотвращая автоокисление высоконенасыщенных жирных кислот в присутствии молекулярного кислорода. Его недостаток вызывает бесплодие (по крайней мере, у морских свинок), некроз печени, дегенерацию почек и скелетных мышц, среди прочего.

Витамин К

Соединение, которое синтезируется бактериями, входящими в состав кишечной флоры. Это необходимо для правильного свертывания крови, возможно потому, что он действует как субстрат в печени для выработки фермента (проконвертина), который участвует в каскаде свертывания крови.

-Фотопигменты

-Гормоны

Среди неомыляемых липидов есть компоненты с гормональной функцией, среди них:

Андрогены

Это мужские половые гормоны, состоящие из тетостерона и дигидротостерона. Эти гормоны регулируют рост и развитие половых структур, таких как половой член, семявыносящий проток и добавочные железы.

Они также допускают появление вторичных половых признаков (таких как борода и тон голоса) и влияют на репродуктивное поведение.

Эстрогены

Есть три типа эстрогенов: эстрадиол, эстрон и эстриол. Его функция у женщин аналогична андрогенам у мужчин, позволяя развивать половые структуры, регулируя появление вторичных половых признаков и влияя на сексуальное желание и репродуктивное поведение.

Прогестерон

Гормон беременности стимулирует изменения в стенках матки для имплантации плода во время репродукции и, среди прочего, вмешивается в развитие молочной железы.

Простагландины

Все простагландины обладают гормональной активностью.

-Другие функции

Кроме того, неомыляемые липиды могут иметь другие функции; включая соли желчных кислот, которые действуют путем омыления омыляемых липидов в процессе пищеварения.

Другие выполняют функции коферментов или псевдокоферментов, таких как кофермент Q, который выполняет функцию транспортировки водорода при дыхании митохондрий. В то время как эфиры фосфорной кислоты долихола и бактопренола участвуют в биосинтезе липополисахаридов.

Классификация

Есть три класса неомыляемых липидов: терпены, стероиды и простагландины. Первые два очень похожи со структурной точки зрения, так как они образованы из углеводородных звеньев из пяти атомов углерода.

В свою очередь, простагландины образуются в результате циклизации ненасыщенных жирных кислот, состоящих из 20 атомов углерода.

-Терпены

Это молекулы, состоящие из множества единиц изопрена, углеводорода с пятью атомами углерода. Их также называют терпеноидами или изопреноидами. Эти молекулы могут быть линейными, циклическими или содержать структуры обоих типов.

Объединение между различными единицами, составляющими терпен, обычно следует порядку, называемому «голова-хвост», хотя иногда это может быть «хвост-хвост». Большинство двойных связей, присутствующих в терпенах, относятся к транс-типу, однако цис-связи также могут присутствовать.

Терпены можно подразделить по количеству изопреновых единиц, которые их составляют:

Монотерпены

Образуется двумя изопреновыми звеньями. Многие из них входят в состав эфирных масел, присутствующих в растениях, например, ментол, основной компонент масла перечной мяты, или камфора, основной компонент одноименного масла.

Сесквитерпены

Они содержат три единицы изопрена. Фарнезол, ациклический углеводород, присутствующий во многих растениях и используемый в парфюмерии для усиления ароматов некоторых духов, представляет собой сесквитерпен.

Дитерпены

Они состоят из четырех единиц изопрена. Примером дитерпенов является фитол, основной компонент хлорофилла, фотосинтетического пигмента растений.

Тритерпены

Они состоят из шести единиц изопрена. Так обстоит дело со скваленом, предшественником холестерина, стеролом, который является частью плазматической мембраны и тканей тела всех животных.

Тетратерпены

Они содержат восемь единиц изопрена. Среди них есть каротиноиды, органические пигменты, присутствующие в растениях и других организмах, которые осуществляют фотосинтез, таких как водоросли, протисты и бактерии.

Политерпены

Состоит из более чем восьми элементов изопрена, таких как натуральный каучук и вата. Важной группой политерпенов являются полипренолы, которые, помимо множества линейно связанных изопреновых звеньев, содержат концевой первичный спирт.

Примерами политерпенов являются бактопренол или ундекапрениловый спирт, присутствующий в бактериях, и долихол, присутствующий в организме животных. В форме сложного эфира фосфорной кислоты они обладают псевдокоферментными функциями.

-Стероидный препарат

Это органические соединения, которые происходят из линейного тритерпена, называемого скваленом. Этот сквален очень легко переходит в цикл. В природе существует множество стероидов, каждый из которых выполняет определенные функции или действия.

Стероиды будут отличаться друг от друга количеством двойных связей, их положением в молекуле, а также типом, количеством и положением их замещающих групп.

Они также различаются по конфигурации связей между этими замещающими функциональными группами (альфа- или бета-конфигурация) и ядром; и конфигурация колец между ними.

Ланостерол

Стероид впервые выделен из воска шерсти. Это первый продукт, получаемый в результате циклизации сквалена. В тканях животных он является предшественником холестерина, но также содержится в мембранах растений.

Это стероидный спирт, характеризующийся наличием разветвленной цепи из не менее 8 атомов углерода у углерода 17 (с17), а также гидроксильной группы у углерода 3 кольца А.

Холестерин

Другой стероидный спирт, производный от ланостерола, присутствует в плазматических мембранах большого количества клеток животных, а также в липопротеинах плазмы крови. Холестерин является предшественником многих других стероидов, таких как желчные кислоты, эстрогены, андрогены, прогестерон и гормоны коры надпочечников.

Другие стероиды

-Эйкозаноиды

Молекулы C 20, полученные из 20-ти углеродных незаменимых жирных кислот, таких как линолевая, линоленовая и арахидоновая кислоты. Они являются фундаментальными составляющими иммунной системы, а также выполняют важные функции в центральной нервной системе.

Простагландины

Семейство производных жирных кислот с важной гормональной или регулирующей активностью. Они были впервые выделены из семенной плазмы, простаты и семенных пузырьков. Существует много типов простагландинов с разными функциями, но все они снижают артериальное давление; они также вызывают сокращение гладких мышц.

Тромбоксаны

Это соединения, полученные из арахидоновой кислоты, с аутокринным (воздействует на излучающие клетки) и паракринным (воздействует на соседние клетки) действием. Его основная функция связана с коагуляцией и накоплением тромбоцитов.

Лейкотриены

Другие производные арахидоновой кислоты, впервые выделенные из лейкоцитов и характеризующиеся наличием в своей структуре четырех сопряженных двойных связей. Они обладают сократительной активностью гладких мышц и участвуют в воспалительных процессах.

Ссылки

Ринэнцефалон: что это такое, части и их функции в головном мозге

Мы собираемся разрушить убеждения, вызывающие беспокойство: таблица идей

Источник

Что такое омыляемые и неомыляемые липиды

Липиды — большая группа веществ биологического происхождения, хорошо растворимых в органических растворителях, таких, как метанол, ацетон, хлороформ и бензол. В то же время эти вещества нерастворимы или мало растворимы в воде. Слабая растворимость связана с недостаточным содержанием в молекулах липидов атомов с поляризующейся электронной оболочкой, таких, как О, N, S или P (см. с. 14)

Липиды подразделяются на омыляемые и неомыляемые. Из огромного множества липидов здесь приведены лишь некоторые представители. Отдельные классы липидов обсуждаются в последующих разделах.

Омыляемые липиды. Структурные компоненты омыляемых липидов связаны сложноэфирной связью. Эти липиды легко гидролизуются в воде под действием щелочей или ферментов. Омыляемые липиды включают три группы веществ: сложные эфиры, фосфолипиды и гликолипиды. В группу сложных эфиров входят нейтральные жиры (глицерин+три жирные кислоты), воски (жирный спирт+жирная кислота) и эфиры стеринов (стерин+жирная кислота). Группа фосфолипидов включает фосфатидовые кислоты (глицерин+две жирные кислоты+фосфатная группа), фосфатиды (глицерин+две жирные кислоты+фосфатная группа+спирт) и сфинголипиды (сфингозин+жирная кислота+фосфатная группа+спирт). К группе гликолипидов относятся цереброзиды (сфингозин+жирная кислота+один углеводный остаток) и ганглиозиды (сфингозин+жирная кислота+несколько углеводных остатков, в том числе нейраминовая кислота).

Группа неомыляемых липидов включает предельные углеводороды и каротиноиды, а также спирты. В первую очередь это спирты с длинной алифатической цепью, циклические стерины (например, холестерин) и стероиды (эстрадиол, тестостерон и др.). Важнейшую группу липидов образуют жирные кислоты. К этой группе относятся также эйкозаноиды, которые можно рассматривать как производные жирных кислот (см. с. 376).

Б. Биологические функции липидов

1. Макроэргические вещества. Липиды — наиболее важный из всех питательных веществ источник энергии (см. рис. 349). В количественном отношении липиды — основной энергетический резерв организма. В основном жир содержится в клетках в виде жировых капель, которые служат метаболическим «топливом». Липиды окисляются в митохондриях до воды и диоксида углерода с одновременным образованием большого количества АТФ (ATP) (см. рис. 127).

2. Структурные блоки. Ряд липидов принимает участие в образовании клеточных мембран (см. рис. 217). Типичными мембранными липидами являются фосфолипиды, гликолипиды и холестерин. Следует отметить, что мембраны не содержат жиров.

3. Изолирующий материал. Жировые отложения в подкожной ткани и вокруг различных органов обладают высокими теплоизолирующими свойствами. Как основной компонент клеточных мембран липиды изолируют клетку от окружающей среды и за счет гидрофобных свойств обеспечивают формирование мембранных потенциалов (см. рис. 341).

4. Прочие функции липидов. Некоторые липиды выполняют в организме специальные функции Стероиды, эйкозаноиды и некоторые метаболиты фосфолипидов выполняют сигнальные функции. Они служат в качестве гормонов, медиаторов и вторичных переносчиков (мессенджеров) (см. с. 358), Отдельные липиды выполняют роль «якоря», удерживающего на мембране белки и другие соединения (см. с. 230). Некоторые липиды являются кофакторами, принимающими участие в ферментативных реакциях, например, в свертывании крови (см. с. 282) или в трансмембранном переносе электронов (см. с. 128). Светочувствительный каротиноид ретиналь играет центральную роль в процессе зрительного восприятия (см. рис. 347). Поскольку некоторые липиды не синтезируются в организме человека, они должны поступать с пищей в виде незаменимых жирных кислот и жирорастворимых витаминов (см. рис. 353).

Источник

Х и м и я

Биоорганическая химия

Неомыляемые липиды. Терпены.

Вещества этого класса липидов объединяет то, что они не гидролизуются в щелочной или кислой среде.

Ранее мы рассмотрели класс омыляемых липидов. Вещества, относящиеся к этому классу, в отличие от неомыляемых липидов, подвержены гидролизу. В результате гидролиза из омыляемых липидов образуются соли высших карбоновых кислот, т.е. мыла. Отсюда происходит название.

Неомыляемая липидная фракция содержит вещества двух основных типов:

Первые преобладают в липидах растений, вторые липидах животного происхождения. Между ними имеется много общего – терпены и стероиды построены из одинаковых изопреновых пятиугольных фрагментов, а их биосинтез включает одни и те же исходные и промежуточные вещества.

Соединения, построенные из фрагментов изопрена, имеют общее название изопреноиды.

Один из наиболее распространённых изопреноидов – натуральный каучук – представляет собой полимер изопрена.

Терпены

Под этим названием объединяют ряд углеводородов и их кислородосодержащих производных – спиртов, альдегидов, кетонов, углеродный скелет которых построен из двух, трёх и более звеньев изопрена.

В правой части рисунка изопрен изображён в виде, где атомы углерода не показаны, а показаны только связи между ними.

Сами углеводороды называют терпеновыми углеводородами, а их кислородосодержащие производные (спирты, альдегиды, кетоны) – терпеноидами.

Название «Терпены» происходит от лат. Oleum Terebinthinae — скипидар.

Терпеноидами богаты эфирные масла растений (герани, розы, лаванды, лимона, перечной мяты и др.), смола хвойных деревьев и каучуконосов.

К терпенам относятся и различные растительные пигменты и жирорастворимые витамины.

Группировка терпенового типа (изопреноидная цепь) включена в структуру многих биологически активных соединений.

В большинстве терпенов изопреновые фрагменты соединены друг с другом по принципу «голова к хвосту», как показано на примере мирцена.

Терпеновые углеводороды и терпеноиды.

Общая формула большинства терпеновых углеводородов – (С₅Н₈)_n.

Они могут иметь ациклическое и циклическое (би-, три-, полициклическое) строение.

С учетом числа изопреновых группировок в молекуле различают:

Примеры терпенов

Примером ациклических терпенов служит уже упоминавшийся ранее мирицен – монотерпен, содержащийся в эфирных маслах хмеля и благородного лавра.

Другой пример – родственный мирицену спирт

гераниол, входящий в состав эфирных масел герани и розы.

При мягком окислении гераниол образует альдегид цитраль а.

Тритерпен сквален С₃₀Н₅₀ – промежуточный продукт в биосинтезе холестерина.

В последние годы установлено, что цитраль и гераниол выделяются в небольших количествах рабочими пчёлами при отыскивании пищи. Запах этих веществ привлекает других пчёл. Соединения подобного рода называют феромонами. Они выделяются животными и определённым образом влияют на поведение других особей того же или близкого вида.

Среди терпенов наиболее распространены моно- и бициклические терпены. Многие из них применяются в медицине или служат исходными продуктами для синтеза лекарственных средств.

Соответствующие моно- и бициклическим терпенам предельные циклические углеводороды носят названия ментан, каран, пиан и борнан.

Примеры циклических терпенов

Лимонен — представитель моноциклических терпенов. Он содержится в лимонном масле и скипидаре. Лимонен входит в состав масла тмина.

Рацемическая форма лимонена (дипентен) может быть получена в результате реакции диенового синтеза из изопрена при нагревании.

Диеновый синтез – реакция, в результате которой из двух реагирующих молекул (диенов и диенофилов) образуется новый шестичленный цикл.

Рацемическая форма лимонена (дипентен) – это стереоизомер лимонена, представляющий собой его зеркальную противоположность.

При восстановлении оптически активного лимонена или дипентена получается ментан, а при полной их гидратации в кислой среде образуется двухатомный спирт терпин. Терпин в виде гидрата применяется как отхаркивающее средство при хроническом бронхите.

3амещенные дипентены (например, каннабидиол) — психоактивное начало гашиша (марихуаны).

Ментол, как и лимонен, имеет скелет ментана. Он содержится в эфирном масле перечной мяты. Оказывает антисептическое, успокаивающее и болеутоляющее (отвлекающее) действие, входит в состав валидола, а также мазей, применяемых при насморке.

Альфа-пинен — бициклический монотерпен ряда пинана. Его левовращающий энантиомер — важная составная часть скипидара, получаемого из хвойных деревьев.

Камфора — бициклический кетон — редкий пример соединения, в котором шестичленный цикл имеет конформацию ванны.

Камфора издавна применяется в медицине как стимулятор сердечной деятельности. Ее правовращающий стереоизомер выделяют из эфирного масла камфорного дерева.

Особую группу терпенов составляют каротиноиды — растительные пигменты.

Некоторые из них играют роль витаминов или предшественников витаминов, а также участвуют в фотосинтезе. Большинство каротиноидов относится к тетратерпенам. Их молекулы содержат значительное число сопряженных двойных связей, поэтому имеют желто-красную окраску. Для природных каротиноидов характерна транс-конфигурация двойных связей.

Каротин — растительный пигмент жёлто-красного цвета, в большом количестве содержавшийся в моркови, а также томатах и сливочном масле. Известны три его изомера, называемые альфа-, бета- и гамма-каротинами, различающиеся числом циклов и положением двойных связей. Все они являются предшественниками витаминов группы А.

Молекула бета-каротина симметрична и состоит из двух одинаковых частей:

Источник