Резервни хранителни вещества. Липиди. Какво представляват липидите? Класификация на липидите. Липиден метаболизъм в организма и тяхната биологична роля. Резервни хранителни вещества с липиден характер

Веществата на живото съдържание на растителната клетка - протопласта и продуктите на неговата жизнена дейност са много разнообразни. Условно те се обединяват в две групи:

1) конституционен, които са част от живата материя и участват в метаболизма (протеини, нуклеинова киселина, липиди, въглехидрати и др.);

2) ергастични включвания (гр. ергон - работа) - които са компоненти на протопласта, които играят спомагателна роля в неговия живот и са или източници на материя и енергия по време на растежа и работата на живата клетка, или отпадъчни продукти от нейния метаболизъм.

Един от тях - резервни вещества, т.е. временно изключени от метаболитния процес (протеини, липиди, въглехидрати: нишесте, инулинова захар и др.). Други вещества - крайни продуктикато калциеви соли.

Сред голямото разнообразие от резервни хранителни вещества на растителната клетка най-често срещани са въглехидратите, мазнините и протеините.

нишесте . Нишестето се отлага в пластидите под формата на зърна различни формиелипсовидни, сферични, многостранни, пръчковидни. Различните видове растения се различават по формата и размера на нишестените зърна. Наслояването на нишестените зърна - редуването на тъмни и светли слоеве - се дължи на неравномерното съдържание на вода в тези слоеве и следователно на неравномерното пречупване на светлината в различните слоеве на зърното.

Разграничаване:

просто,
полукомплекс,
сложни зърна от нишесте.

прости зърнанишестетата са единични, с различни форми - яйцевидни, елипсовидни, лещовидни, многостенни и др. Те имат един образователен център. Комплексът има няколко образователни центровеи около всеки от тях са разположени слоеве. полусложензърната имат изолирани слоеве в центъра около центъра, които са заобиколени по-близо до периферията от все още общи слоеве. Нишестените зърна имат различна формаи образуват наслояване около една точка, наречена образователен център. Появата на наслояване се дължи на редуването на два въглехидрата амилаза (линейни молекули) и амилопектин(разклонени молекули). Подреждането на слоевете може да бъде концентричен (например в зърнени и бобови растения и ексцентричен (например картофи). В последния случай точката, около която се отлагат слоевете, не е в центъра на зърното, а е изместена встрани.

Съдържанието на нишесте в растенията от различните родове не е еднакво. В отделните части на растенията се откриват различни количества от него. Голямо количество нишесте има в зърната на ориз (62-82%), пшеница (57-75%), царевица (57-72%). Много нишесте се намира в картофените клубени. Размерът на нишестените зърна на различни растения е различен. Нишестените зърна не се разтварят в студена вода. В гореща вода те набъбват неограничено, разтичат се в лепкава маса и образуват каша. Нишестето се хидролизира в нестабилни разтвори на киселини, от действието на които преминава в захар. В живите растителни клетки нишестето под въздействието на ензимите (катализатори) амилаза и малтаза се хидролизира до гроздова захар или глюкоза.

Разграничете асимилиращи, преходни и резервнинишесте. асимилиращи, или първично, нишестето се образува по време на фотосинтезата под формата на щипка зърна главно в клетките на листата. Тук под въздействието на ензими се превръща в захари, които в разтворен вид попадат в органите на растението, където отново се превръщат в нишесте - вторично, или резервен. В отделните растения резервното нишесте се отлага в левкопласти на различни органи - в грудки, корени, семена, коренища и плодове.

Преходен, или предаване, нишестето се намира по пътищата на движение от фотосинтезиращи органи (листа) към органи - вместилища. Под действието на йоден разтвор нишестето става синьо. Това е характерна реакция към нишестето.

как резервен въглехидрат, нишестето се използва от растенията в процеса на метаболизма.

В грудките на георгина, земна круша, корени от глухарче и други растения от семейство Сложноцветни клетъчният сок съдържа въглехидрат, близък до нишестето. инулин, което се различава от нишестето по разтворимост във вода. Под действието на алкохола инулинът кристализира, образува т.нар сферокристали.

катерици - това са основните органични вещества, които определят структурата и свойствата на живата материя. Необходимо е да се прави разлика между конституционните протеини, които формират основата на целия протопласт, и протеините за съхранение, които се отлагат в семето в така наречените алейронови или протеинови зърна. Повече алейронови зърна има в семената на бобовите растения (грах, боб, соя, фъстъци и др. Това са прости протеини - протеини. Те се отлагат във вакуоли или левкопласти (алевронопласти). Семената на бобовите и зърнените култури са много богати на резервни протеини , Голям брой протеини се намират в клетките, разположени под обвивката на семето, в т.нар алевронов слой.

Липиди включват голяма група съединения биологичен произход. Липидите са структурни компоненти на клетката (те са част от мембраните, образуват липидни капчици в цитоплазмата) или ергастични вещества. Резервните масла обикновено се отлагат в левкопласти, т.нар олеопласти.

Етерични масла. Етеричните масла се намират в клетките под формата на капчици и са сложна смес органични съединения. Те са летливи и имат много силна миризма. Голям брой етерични масла се намират в клетките на етерично-маслените растения (мента, здравец, роза, кимион, евкалипт, портокал, лимон).

7. От какви глюкозни остатъци (а- или б-форми) са изградени молекулите: а) нишесте, б) целулоза?

Фрагмент от молекула амилопектин (нишесте).

Фрагмент от целулозна молекула

8. Какво химически връзкив молекулите на ди- и полизахаридите се наричат гликозидни връзки?

Липиди

Липидите са неразтворими във вода органични вещества, които могат да бъдат извлечени от клетките с органични разтворители – етер, хлороформ и бензен. Класическите липиди са естери на мастни киселини и тривалентен алкохол глицерол. Те се наричат триацилглицероли или триглицериди.

Връзката между карбонилния въглерод и кислорода в алкиловата група на мастната киселина се нарича естерна връзка:

Триацилглицеролите обикновено се разделят на мазнини и масла в зависимост от това дали остават твърди при 20 ° C (мазнини) или имат течна консистенция при тази температура (масла). Точката на топене на един липид е толкова по-ниска, колкото по-голям е делът на ненаситените мастни киселини в него.

Повечето отсъдържа мастни киселини RCOOH четен бройвъглеродни атоми, от 14 до 22 (най-често R=C15 и C17). В състава на растителните мазнини обикновено се срещат ненаситени (с една или повече С=С двойни връзки) киселини - олеинова, линолова и линоленова киселини и наситени мастни киселини, в които всички С-С връзки са единични. Някои масла съдържат високи нива на редки мастни киселини. Например, рициновото масло, получено от семената на рицина, натрупва много рицинолова киселина (виж таблицата).

Липидите, съдържащи се в растенията, могат да бъдат открити в тях под формата на складова мазнина или да бъдат структурен компонент на клетъчния протопласт. Резервните и "структурни" мазнини изпълняват различни биохимични функции. Резервната мазнина се отлага в определени органи на растенията, най-често в семената, и се използва при тяхното съхранение и покълване като хранително вещество. Липидите на протопластите са от съществено значение интегрална частклетки и се съдържат в тях в постоянни количества. От липиди и съединения с липиден характер (комбинации с протеини - липопротеини, въглехидрати - гликолипиди) се изгражда цитоплазмена мембрана на повърхността на клетките и мембраните на клетъчните структури - митохондрии, пластиди, ядра. Благодарение на мембраните се регулира пропускливостта на клетките за различни вещества. Количеството мембранни липиди в листата, стъблата, плодовете, корените на растенията обикновено достига 0,1-0,5% от теглото на суровата тъкан. Съдържанието на резервна мазнина в семената на различните растения е различно и се характеризира със следните стойности: в ръжта, ечемика, пшеницата - 2-3%, памука, соята - 20-30% (фиг. 4).

А- спално бельо; b- слънчоглед; V- коноп; Ж- маслини; д- соя

Интересното е, че в около 90% от всички растителни видове като основно резервно вещество в семената се отлага не нишестето (както при зърнените), а мазнините (както при слънчогледа). Това се обяснява с факта, че по време на покълването на семената като източник на енергия се използват предимно резервни мазнини. Отлагането на мазнини в резерва е полезно за растенията, тъй като тяхното окисление освобождава приблизително два пъти повече енергия от окисляването на въглехидрати или протеини.

Основните константи, характеризиращи свойствата на мазнината, са нейната точка на топене, киселинно число, число на осапуняване и йодно число. По-долу са точка на топененякои растителни масла:

памучно масло -1... -6 °C;
зехтин -2... -6 °C;
слънчогледово масло -16... -18 °C;
ленено масло -16... -27 °C.

Киселинното число на мазнините е броят милиграми KOH алкали, необходими за неутрализиране на свободните мастни киселини, съдържащи се в 1 g мазнина. Киселинното число контролира качеството на мазнините.

Числото на осапунване е броят милиграми KOH алкали, необходими за неутрализиране на свободните и свързаните с глицериди киселини, съдържащи се в 1 g мазнина. Числото на осапуняване характеризира средната стойност молекулно теглодебел.

Йодното число е броят на грамовете халоген I 2, който може да се добави към 100 g мазнина. Йодното число характеризира степента на ненаситеност на мастните киселини в състава на мазнините. Йодните числа на повечето растителни мазнини са в диапазона 100-160.

Следва продължение

ПО дяволите. Микитюк, NL № 589, Москва

IN земната коранамерени около 100 химически елементи, но само 16 от тях са необходими за живота (Таблица 1). Четирите най-често срещани елемента в живите организми са водород, въглерод, кислород и азот. Те представляват повече от 99% както от масата, така и от броя на атомите, които изграждат всички живи организми.

Какви вещества на растенията се образуват от тези елементи? Растенията съдържат най-много H2O вода - от 60 до 95% от общата телесна маса. Освен това растенията имат „градивни елементи“ – прости органични съединения, от които са изградени биомакромолекулите (Таблица 2).

Така от сравнително малък брой видове молекули се получават всички макромолекули и структури на живите клетки.

Макромолекулите са полимери, изградени от много повтарящи се единици. Единиците, които изграждат макромолекулите, се наричат мономери. Има три вида макромолекули: полизахариди, протеини и нуклеинови киселини (фиг. 1). Мономерите за тях са съответно монозахариди, аминокиселини и нуклеотиди (табл. 3).

Ориз. 1. Полимерни макромолекули:

а - полизахарид (разклонен); b - фрагмент двойна спиралаДНК (полинуклеотид);

c - полипептид (фрагмент от молекулата на миоглобина)

Въглехидрати

Въглехидратите са основният хранителен и поддържащ материал растителни клеткии тъкани. В молекулите на повечето въглехидрати водородът и кислородът присъстват в същото съотношение като във водната молекула (например глюкоза C6H12O6 или C6 (H2O) 6). Всички въглехидрати са полифункционални съединения. Те включват монозахариди - полихидроксиалдехиди (алдози), полихидроксикетони (кетози) и полизахариди (нишесте, целулоза и др.) (виж таблица 4).

Въглехидратите са един от най-важните класове естествени вещества, открити в растенията. Те представляват до 90% от сухото вещество на растенията.

Въглехидратите са основните продукти на фотосинтезата в зелените растения:

В много растения въглехидратите се натрупват в големи количества под формата на захар и нишесте в корени, грудки и семена и след това се използват като резервни хранителни вещества.

Растения, от които се получава захар в промишлеността:

а - захарно цвекло; b - захарна тръстика

Полизахаридите са удобни като резервни хранителни вещества по редица причини. Първо, големият размер на молекулите ги прави практически неразтворими във вода. Следователно полизахаридите нямат осмотичен или химичен ефект върху клетката. Второ, полизахаридните вериги могат да бъдат компактно сгънати и, ако е необходимо, лесно превърнати в захари чрез хидролиза:

Стените на растителните клетки и растителните влакна са съставени главно от целулоза. Въглехидратите също преобладават в плодовете и плодовете. Въглехидратите са нишесте, фибри (целулоза), захари, пектини и много други растителни съединения (фиг. 3). В процеса на разграждане на въглехидратите организмите получават по-голямата част от енергията, необходима за поддържане на живота и биосинтеза на други сложни съединения.

Растителни продукти - доставчици на нишесте и целулоза:

а - картофи; b - царевица; в - зърно; g - памук; d - дърво

1. Каква е разликата между молекулните и структурните формули на съединенията?

2. Пишете структурни формулилинейни и циклични изомери на глюкозата С6Н12О6.

3. Какви са молекулните формули на монозахаридите, които се различават по броя на въглеродните атоми в молекулата: триоза (3C), тетроза (4C), пентоза (5C), хексоза (6C) и хептоза (7C)?

4. Каква е валентността на елементите С, Н и О в техните съединения?

5. Колко хидроксилни групи има в линейните и цикличните форми на въглехидратите: а) рибоза; б) глюкоза?

6. Посочете кои от посочените захари са пентози и кои хексози.

7. От какви глюкозни остатъци (а- или б-форми) са изградени молекулите: а) нишесте, б) целулоза?

Фрагмент от молекула амилопектин (нишесте).

Фрагмент от целулозна молекула

8. Какви химични връзки в ди- и полизахаридните молекули се наричат гликозидни връзки?

Връзката между карбонилния въглерод и кислорода в алкиловата група на мастната киселина се нарича естерна връзка:

Триолеат

Повечето RCOOH мастни киселини съдържат четен брой въглеродни атоми, от 14 до 22 (най-често R=C15 и C17). В състава на растителните мазнини обикновено се срещат ненаситени (с една или повече С=С двойни връзки) киселини - олеинова, линолова и линоленова киселини и наситени мастни киселини, в които всички C-C връзкиединичен. Някои масла съдържат високи нива на редки мастни киселини. Например, рициновото масло, получено от семената на рицина, натрупва много рицинолова киселина (виж таблицата).

Липидите, съдържащи се в растенията, могат да бъдат открити в тях под формата на складова мазнина или да бъдат структурен компонент на клетъчния протопласт. Резервните и "структурни" мазнини изпълняват различни биохимични функции. Резервната мазнина се отлага в определени органи на растенията, най-често в семената, и се използва при тяхното съхранение и покълване като хранително вещество. Липидите на протопластите са необходим компонент на клетките и се съдържат в тях в постоянни количества. От липиди и съединения с липиден характер (комбинации с протеини - липопротеини, въглехидрати - гликолипиди) се изгражда цитоплазмена мембрана на повърхността на клетките и мембраните на клетъчните структури - митохондрии, пластиди, ядра. Благодарение на мембраните се регулира пропускливостта на клетките за различни вещества. Количеството мембранни липиди в листата, стъблата, плодовете, корените на растенията обикновено достига 0,1-0,5% от теглото на суровата тъкан. Съдържанието на резервна мазнина в семената на различните растения е различно и се характеризира със следните стойности: в ръжта, ечемика, пшеницата - 2-3%, памука, соята - 20-30% (фиг. 4).

Маслодайни семена: а - ленено; b - слънчоглед; в - коноп; g - маслина; d - соя

Основните константи, характеризиращи свойствата на мазнината, са нейната точка на топене, киселинно число, число на осапуняване и йодно число. По-долу са точките на топене на някои растителни масла:

памучно масло -1... -6 °C;

зехтин -2... -6 °C;

слънчогледово масло -16... -18 °C;

ленено масло -16... -27 °C.

Числото на осапунване е броят милиграми KOH алкали, необходими за неутрализиране на свободните и свързаните с глицериди киселини, съдържащи се в 1 g мазнина. Числото на осапунване характеризира средната стойност на молекулното тегло на мазнините.

Йодното число е броят на грамовете халоген I2, който може да се добави към 100 g мазнина. Йодното число характеризира степента на ненаситеност на мастните киселини в състава на мазнините. Йодните числа на повечето растителни мазнини са в диапазона 100-160.

„Фактът, че най-големият брой

и се съдържа най-голямо разнообразие от липиди

в най-организираната тъкан, а именно,

в нервната тъкан, само по себе си говори за голям

тяхното значение за този, който стои на високо ниво

развитие на жив организъм.

Ф. Б. Щрауб

1. основни характеристикиИ биологични функциилипиди

Доскоро липидната биохимия се смяташе за безинтересна и безнадеждно объркваща област. Но с усъвършенстването и разработването на нови методи за анализ и разделяне на липиди (предимно хроматография) се откриха възможности за тяхното по-задълбочено изследване.

IN Ежедневието, срещайки думата мазнини, веднага си представяме мазнините, които обикновено използваме - масло, маргарин, слънчогледово олио, свинска мас и други хранителни мазнини. Това са само няколко примера от класа съединения, които биохимиците наричат липиди.

Термините "липиди" и "мазнини" често се комбинират, но това не е така. Терминът "липиди" е най-широкото понятие. Името на една от групите липиди, а именно мазнини, се използва за обозначаване на класа като цяло. В липидите, получени от различни организми, също се откриват свободни мастни киселини, обикновено те съставляват относително малка част от неосапуняемата фракция на неутралните липиди (3%).

На липидите се дава доста неясно определение. Прието е да се казва, че това са органични вещества, неразтворими във вода и в полярни разтворители, които могат да бъдат извлечени от клетките с органични разтворители - етер, хлороформ, бензол. Не е възможно да се дефинира тази група съединения по по-строг начин поради тяхното много голямо химично разнообразие, но може да се каже, че реалната липидиса естери на многовалентни или специфично конструирани алкохоли с висши мастни киселини. В допълнение към тези съединения, липидите могат да включват остатъци от фосфорна киселина, азотсъдържащи съединения, въглехидрати и други съединения. По този начин липидите са комбинирана група от органични съединения и следователно нямат една единствена химична характеристика.

Липидите са естествени съединения с хидрофобни свойства; заедно с протеините и въглехидратите те съставляват основната част от органичната материя на живите клетки и тъкани; присъстват в животни, растения и бактериални клетки. В тялото на висшите животни и човека тяхното съдържание в различните органи и тъкани не е еднакво. Най-богата на липиди е нервната тъкан, в която съдържанието на липиди е до 50% от сухото тегло, като основните са фосфолипиди и сфингомиелини (30%), холестерол (10%), ганглиозиди и цереброзиди (7%). В черния дроб общото количество липиди обикновено не надвишава 10-13%, в мастната тъкан мазнините представляват до 75% от сухото тегло. Тези съединения, като структурен компонент на мембранните липопротеини, представляват поне 30% от общата суха маса на мембраните.

Липидите съставляват 10-20% от телесното тегло на човешкото тяло. Средно възрастен човек съдържа 10-12 kg от тях, от които 2-3 kg са структурни липиди, които са част от биологичните мембрани (т.нар. протоплазмени мазнини), а останалите са резервни (резервни) липиди, около 98 % от които са концентрирани в мастната тъкан.

Този клас съединения е неразделна част от човешката диета. Общоприето е, че при балансирана диета съотношението на протеини, липиди, въглехидрати в храната е 1: 1: 4. Средно около 80 g растителни и животински мазнини трябва да влизат в тялото на възрастен с храна дневно. В напреднала възраст, както и при малка физическа активност, нуждата от мазнини намалява, в студен климат и при тежка физическа работа се увеличава.

По-голямата част от липидите в тялото са мазнини - три-ацилглицероли, които служат като форма за съхранение на енергия. Те се намират предимно в подкожната мастна тъкан и също така изпълняват функциите на топлоизолация и механична защита. Стойността им като хранителен продукт е много разнообразна. На първо място, хранителните мазнини са от голямо енергийно значение. Високото съдържание на калории в сравнение с протеините и въглехидратите им придава специална хранителна стойност, когато тялото изразходва големи количества енергия. Известно е, че 1 g мазнини по време на окисление в тялото дава 38,9 kJ, докато 1 g протеин или въглехидрати дава 17,2 kJ.

Трябва да се помни, че мазнините са разтворители на витамини A, D, E, K, Q и др., Поради което снабдяването на организма с тези витамини до голяма степен зависи от приема на мазнини с храната. Освен това с тях се въвеждат някои полиненаситени киселини (линолова, линоленова, арахидонова и други), които принадлежат към категорията на есенциалните мастни киселини, т.к. човешките и животинските тъкани са загубили способността си да ги синтезират. Тези киселини са условно групирани под името витамин F. И накрая, с мазнините тялото получава комплекс от биологично активни вещества, като фосфолипиди, стероли и други, които играят важна роля в метаболизма.

Фосфолипидите са голяма група липиди, които получават името си от остатъка от фосфорна киселина, който им придава амфифилни свойства. Благодарение на това свойство фосфолипидите образуват двуслойна мембранна структура, в която са потопени протеините. Клетките или клетъчните деления, заобиколени от мембрани, се различават по състав и набор от молекули от заобикаляща среда, следователно химичните процеси в клетката са разделени и ориентирани в пространството, което е необходимо за регулирането на метаболизма.

Стероидите, представени в животинското царство от холестерола и неговите производни, изпълняват различни функции. Холестеролът е важен компонент на мембраните и регулатор на свойствата на хидрофобния слой. Производните на холестерола (жлъчните киселини) са от съществено значение за смилането на мазнините. Стероидните хормони, синтезирани от холестерола, участват в регулирането на енергията, водно-солевия метаболизъм и сексуалните функции. В допълнение към стероидните хормони, много липидни производни изпълняват регулаторни функции и действат като хормони в много ниски концентрации.

Обобщавайки всичко по-горе, трябва да се подчертае, че липидите изпълняват следните основни функции:

· Структурни.Фосфолипидите заедно с протеините образуват биологични мембрани (клетъчните мембрани съдържат 40% липиди и 60% протеини). Мембраните също съдържат стероли. Свойствата и структурата на мембранните липиди определят активността на мембранно свързаните ензими, характеристиките на процесите на окислително фосфорилиране.

· Енергия.Отделя се при окисляването на мазнините голям бройенергия, използвана за образуване на АТФ. Под формата на липиди се съхраняват значителна част от енергийните резерви на организма, които се изразходват при недостиг на хранителни вещества. Хиберниращите животни и растения натрупват мазнини и масла и ги използват за поддържане на жизнените процеси. Високото съдържание на липиди в семената на растенията осигурява развитието на ембриона и разсада преди преминаването им към самостоятелно хранене.

· Защитни и топлоизолационни.Натрупвайки се в подкожната тъкан и около определени органи (бъбреци, черва), мастният слой предпазва тялото на животното и отделните му органи от механични повреди. В допълнение, поради ниската си топлопроводимост, слоят подкожна мазнина помага да се запази топлината, което позволява например на много животни да живеят в студен климат. При китовете освен това играе и друга роля – допринася за плаваемостта.

· Смазващи и водоотблъскващи.Восъкът покрива кожата, вълната, перата, прави ги по-еластични и ги предпазва от влага. Листата и плодовете на много растения имат восъчно покритие.

· Регулаторен.Много хормони са производни на холестерола, като половите хормони (тестостерон примъже и прогестерон при жени) и кортикостероиди (алдостерон). Производни на холестерола, витамин D играят ключова роля в обмена на калций и фосфор. Жлъчните киселини участват в процесите на храносмилане (емулгиране на мазнини) и усвояване на висши карбоксилни киселини. Полипренолови коензими - носители с регулаторна активност, участват в създаването на междуклетъчните контакти.

· Източник на образуване на метаболитна вода.При окисляване на 100 g мазнина се получават приблизително 105 g вода. Тази вода е много важна за някои обитатели на пустинята, особено за камилите, които могат да издържат без вода 10-12 дни: за тази цел се използва мазнината, натрупана в гърбицата. Мечките, мармотите и други зимуващи животни получават необходимата за живота вода в резултат на окисляване на мазнините.

· Те оказват значително влияние върху функционирането на нервната система.В предаването участват комплекси от липиди с въглехидрати - гликолипиди - които са най-важните компоненти на нервните тъкани. нервен импулс. В миелиновите обвивки на аксоните на нервните клетки липидите са изолатори по време на провеждането на нервните импулси.

2. Класификация на липидите

Липидите са силно хетерогенни химическа структуравещества и дори биохимиците се затрудняват да ги класифицират и стандартизират имената им. Изключителното разнообразие от съединения с липиден характер затруднява създаването на строга класификация, но най-общо признатите са три вида:

1) по химическа структура;

2) по физиологично значение;

3) според физичните и химичните свойства.

1) Според химическата структура липидите се делят на два големи класа: прости и сложни липиди.

Прости липиди включват вещества, чиито молекули се състоят от остатъци от мастни киселини и алкохоли, свързани с естерна връзка (мазнини, восъци, стериди).

Комплексни липиди се състоят от три или повече компонента, в допълнение към мастни киселини и алкохоли, включват фосфорна киселина ( фосфолипиди ), остатъци от захар ( гликолипиди ), азотни съединения и др.

В общата фракция липиди, изолирани от естествен материал чрез екстракция, има и т.нар неосапуняема липидна фракция. Състои се от свободни висши мастни киселини (HFA), висши алкохоли, полициклични алкохоли - стероли и техните производни - стероиди, както и терпени, които включват етерични масла, различни растителни пигменти.

2) Според физиологичното значение липидите се делят на резервни и структурни.

Резервни липидисе отлагат в големи количества и след това се изразходват за енергийните нужди на тялото (мазнини).

Всички други липиди структурен- участват в изграждането на биологични мембрани, защитни обвивки, участват в дейността на нервната система.

3) Разделянето на липидите според физикохимичните свойства отчита степента на тяхната полярност.

Разграничете неутрални или неполярни липиди(мазнини, восъци, стероиди) и полярен(фосфолипиди, гликолипиди).

Основните прекурсори и производни на липидите са:мастни киселини, глицерол, стероли и други алкохоли (различни от глицерол и стероли), алдехиди на мастни киселини, въглеводороди, мастноразтворими витамини и хормони.

На фиг. 1 показва обобщена класификация на липидите.

Фиг. 1. Класификация на липидите (според A.L. Leninger)

3. Структура, състав и свойства на мастните киселини

Мастна киселина- структурни компоненти на различни липиди. Те са получили името си преди всичко, защото са част от мазнините.

В състава на триацилглицеролите мастните киселини изпълняват функцията за съхранение на енергия, тъй като техните радикали съдържат богати на енергия CH 2 групи. Когато C-H връзките се окисляват, се освобождава повече енергия, отколкото когато се окисляват въглехидратите, в които въглеродните атоми вече са частично окислени.

В състава на фосфолипидите и сфинголипидите мастните киселини образуват вътрешния хидрофобен слой на мембраните, определяйки неговите свойства. Мазнините и фосфолипидите на тялото при нормална телесна температура имат течна консистенция, тъй като количеството на ненаситените мастни киселини преобладава над наситените.

Във фосфолипидите на мембраните ненаситените киселини могат да бъдат до 80-85%, а в състава на подкожната мазнина - до 60%. Ненаситените мастни киселини, като правило, се срещат както в животните, така и в растенията 2 пъти по-често от наситените. В свободно, неестерифицирано състояние, мастните киселини се намират в малки количества в тялото, например в кръвта, където се транспортират в комбинация с протеина албумин.

Според последните данни в състава на естествените липиди са открити и идентифицирани повече от двеста различни мастни киселини, които се различават по:

1) броя на въглеродните атоми във веригата;

2) степен на насищане;

3) местоположението на двойните връзки;

4) наличието на хидрокси-, кето- и други функционални групи.

Мастните киселини са въглеводороди с права верига с карбоксилна група в единия край и метилова група в другия. В природните съединения и в човешкото тяло повечето от тях съдържат дориброят на въглеродните атоми е от 16 до 20 (таблица 1).

IN хомоложни сериимастни киселини, всеки следващ член се различава от предходния по групата -СН2-. Въглеводородните "опашки" на молекулите на мастните киселини, поради тяхната хидрофобност (хидро - вода, фобос - страх) определят много свойства на липидите, включително неразтворимост във вода.

Степента на насищане е основният признак на класификацията на мастните киселини, които се делят на богатИ ненаситени.

Наричат се мастни киселини, които не съдържат двойни връзки богат . Основната наситена мастна киселина в човешките липиди е палмитинова (до 30-35%). Общата формула за наситени мастни киселини е: CnH2n+1COOH, където n е броят на въглеродните атоми, може да достигне 88, например в миколовата киселина C 87 H 175 COOH.

Мастните киселини, съдържащи двойни връзки, се наричат ненаситени. Ненаситените мастни киселини са моноенични (с една двойна връзка) и полиен (с две и Голям бройдвойни връзки). Ако мастната киселина съдържа две или повече двойни връзки, тогава те са разположени през -СН2 групата.

Има няколко начина за представяне на структурата на мастните киселини. Когато се обозначава мастна киселина с цифров символ (Таблица 1, втора колона), общият брой въглеродни атоми се представя с число преди двоеточието, след двоеточието се посочва броят на двойните връзки. Позицията на двойната връзка се обозначава със знака Δ, последван от номера на въглеродния атом, който е най-близо до карбоксила, който има двойната връзка. Например C18.1Δ9 означава, че мастната киселина съдържа 18 въглеродни атома и една двойна връзка при 9-ия въглероден атом, като се брои от въглеродния атом на карбоксилната група. Положението на двойната връзка може да се посочи и по друг начин - чрез местоположението на първата двойна връзка, като се брои от метиловия въглероден атом на мастната киселина. Например, линоловата киселина може да бъде посочена като C18:Δ9.12 или C18:2ω-6. Според позицията на първата двойна връзка от метиловия въглерод полиеновите мастни киселини се разделят на семейства (ω-3 и ω-6).

маса 1

Структурата на мастните киселини

Бележки: Cn:m - броят на въглеродните атоми (n) и броят на двойните връзки (m) в молекулата на мастната киселина; ω (6, 3) е номерът на въглеродния атом, който има първата двойна връзка, като се брои от метиловия въглероден атом; D е позицията на двойната връзка, считано от първия карбоксилен въглероден атом; * - мастни киселини, които не се синтезират в организма (есенциални); ** - арахидоновата киселина може да се синтезира от линолова киселина.

Най-често срещаните наситени мастни киселини в организмите, които представляват 90% от общ брой, са: палмитинова(C 16) - C 15H 31COOH и стеаринова(C 18) - C 17 H 35 COOH. Те имат въглеродна верига с дължина 16 или 18 атома. Други естествени наситени мастни киселини:

лаурин- C11H23COOH ,

миристичен - C 13 H 27 COOH,

арахиден - C 19 H 39 COOH,

лигноцерик - C 23 H 47 COOH

Повечето ненаситени мастни киселини в мазнините и маслата имат само една двойна връзка във въглеводородната верига и затова се наричат мононенаситени (моноенови) киселини. Общата им формула е: C n H 2 n - 1 COOH.

Ако разгледаме първия въглерод от карбоксилната група, тогава двойната връзка е между деветия и десетия въглероден атом. В ненаситените, както и в наситените мастни киселини, преобладават въглеводородните вериги с 16 и 18 въглеродни атома. Най-често срещаните са палмитоолеиновас C 16, Δ 9, C 15 H 29 COOH, CH 3 - (CH 2) 5 -CH \u003d C 9 H - (CH 2) 7 -C 1 UN и олеиновас C 18, Δ 9, C 17 CH 3 COOH, CH 3 - (CH 2) 7 -CH \u003d C 9 H-(CH 2) 7 -C 1 UN.

В структурата на мастната молекула се намират мастни киселини с повече от една двойна връзка. По правило първата двойна връзка се намира между 9 и 10 въглеродни атома, а другите двойни връзки в частта на молекулата, отдалечена от карбоксилната група, т.е. в района между С 10 Иметиловия край на веригата. Особеността на двойните връзки на естествените ненаситени мастни киселини е, че те винаги са разделени от две прости връзки. Две двойни връзки в мастните киселини не са конюгирани (-CH = CH-CH = CH-), но винаги има метиленова група между тях (-CH = CH-CH 2 -CH = CH-).

Двойните връзки в почти всички естествени мастни киселини са в цис конформация. Това означава, че ацилните фрагменти са от едната страна на двойната връзка. Цис-конфигурацията на двойната връзка прави веригата на алифатната мастна киселина огъната, което нарушава подреденото подреждане на радикалите на наситени мастни киселини в мембранните фосфолипиди (фиг. 2) и намалява точката на топене.

Фиг.2. Структура и форма на молекулата на триглицеридите

Мастни киселини с конфигурация на двойна транс връзка могат да се приемат с храна, например като част от маргарин. В тези киселини няма прегъване, характерно за цис връзка, така че мазнините, съдържащи такива ненаситени киселини, имат по-висока точка на топене, т.е. по-твърда по текстура.

Естествените ненаситени мастни киселини (полиенова киселина) включват:

линолова киселинасъдържащ 2 двойни връзки C17H31COOH, Δ 9.12; линоленова- 3 двойни връзки C 17 H 29 COOH, Δ 9,12,15;

арахидон- 4 двойни връзки C 19 H 31 COOH, Δ 5,8,11,14.

Мастните киселини с множество двойни връзки (като арахидонова) имат множество верижни извивки и са по-твърди от наситените мастни киселини; последните, поради свободното въртене около единичните връзки, се характеризират с по-голяма гъвкавост и по-голяма дължина:

Арахидонова киселина

Арахидоновата киселина играе ролята на прекурсор на простагландини и тромбоксани. Простагландините служат като регулатори на действието на хормоните; те са получили името си, защото за първи път са открити в секрета на простатната жлеза. Първоначално се предполагаше, че простагландините регулират дейността на мъжките репродуктивни тъкани, но по-късно се оказа, че те се образуват и функционират в почти всички органи. Тези вещества имат различни физиологични ефекти, а някои от тях се използват като терапевтични средства.

IN напоследъкразработени са нови високоефективни методи за разделяне (тънкослойна и газова хроматография) и установяване на структурата (инфрачервена спектрофотометрия) на висши мастни киселини. В резултат на това в състава на естествените мазнини бяха открити редица нови представители на висшите мастни киселини - цикличен, с нечетен брой въглеродни атоми и разклонен въглероден скелет.Последните, по-специално, рязко понижават точката на топене на мазнините, имат антибиотични свойства и видова специфичност. Един от техните представители е напр. миколова киселинаизолирани от туберкулозни бактерии:

По-често и в най-голяма част от естествените мазнини се срещат олеиновакиселина (в повечето мазнини тя е над 30%), както и палмитиновакиселина (от 15 до 50%). В това отношение олеиновата и палмитиновата киселини се класифицират като основните мастни киселини, открити в мазнините. Останалите мастни киселини присъстват в естествените мазнини, като правило, в малко количество (няколко процента), само в някои видове естествени мазнини съдържанието им се измерва в десетки проценти. И така, маслената и капроновата киселина са добре представени в някои мазнини от животински произход, а каприловата и каприновата киселина са добре представени в кокосовото масло. Има много лауринова киселина в лавровото масло, миристинова киселина в маслото от индийско орехче, арахидова, бехенова и лигноцеринова киселина във фъстъчено и соево масло. Полиенови висши мастни киселини- линолова и линоленова - съставляват основната част от лененото, конопеното, слънчогледовото, памучното и някои други растителни масла. Стеаринова киселина се намира в значителни количества (25% или повече) в някои твърди животински мазнини (овча и бича мазнина) и масла от тропически растения (кокосово масло).

Повечето мастни киселини се синтезират в човешкия организъм, но полиеновите киселини (линолова и α-линоленова) не се синтезират и трябва да се набавят с храната. Тези мастни киселини се наричат незаменими или съществени. Основните източници на полиенови мастни киселини за хората са течните растителни масла и рибеното масло, което съдържа много киселини от семейството ω-3 (Таблица 1).

4. Прости липиди

Прости липиди- естери на алкохоли и висши мастни киселини (HFA) - двукомпонентни съединения. В зависимост от алкохола простите липиди се делят на мазнини (триацилглицероли), восъци и стероиди.

мазниниса изключително широко разпространени в природата: те са част от човешкото тяло, животните, растенията, микробите и дори някои вируси. Съдържанието им в някои биологични обекти, тъкани и органи достига до 90%.

Терминът "мазнини" се използва в два смисъла. Тези вещества, които в ежедневието се наричат мазнини (телешка мазнина, масло и др.), Не представляват химично определени съединения, тъй като са съставени от много компоненти: смеси от различни триглицериди, свободни висши мастни киселини, пигменти, ароматни съединения и често клетъчни структури. Следователно в този смисъл мазнините са морфологично или технологично понятие. По-специално се наричат растителни мазнини масла,морфологично различни животински мазнини - дебел.Повече от 600 различни вида мазнини са изолирани от различни източници.

По отношение на състава под мазниниозначават строго определени съединения, а именно: естери на висши мастни киселини и тривалентен алкохол - глицерин. Поради тази причина химиците предпочитат да използват името триглицериди.

Те са членове на групата глицериди (ацилглицероли или ацилглицероли), които са естери на триатомния алкохол глицерол и висши мастни киселини. Ако и трите хидроксилни групи на глицерола са естерифицирани с мастни киселини (ацилните радикали R 1, R 2 и R 3 могат да бъдат еднакви или различни), тогава такова съединение се нарича триглицерид (триацилглицерол), ако две - диглицерид ( диацилглицерол) и накрая, ако има естерифицирана група - моноглицерид (моноацилглицерол):

Глицерин (глицерол) Моноглицерид (моноацилглицерол)

Диглицерид (диацилглицерол) Триглицерид (триацилглицерол)

Мастните киселини в триглицеридите могат да бъдат наситени или ненаситени. От мастните киселини по-разпространени са палмитинова, стеаринова и олеинова.

Ако и трите киселинни радикала принадлежат към една и съща мастна киселина, тогава такива триглицериди се наричат просто (например трипалмитин, тристеарин, триолеин и др.), ако са различни мастни киселини, тогава смесен.

Имената на смесените триглицериди се образуват в зависимост от техните мастни киселини, докато числата 1, 2 и 3 показват връзката на остатъка на мастната киселина със съответната алкохолна група в молекулата на глицерола (например 1-олео-2-палмитостеарин) .

Някои от маслата съдържат предимно един вид мастна киселина, например зехтинът е триглицерид на олеинова киселина (триолеилглицерол).

В естествените мазнини, които са смеси от различни триглицериди, делът на простите триглицериди е незначителен, докато процентът на смесените триглицериди може да бъде много висок. Триацилглицеролите обикновено съдържат 2 или 3 различни мастни киселини. Повечето триглицериди в човешки и други тъкани на бозайници съдържат смесени мазнини.

Физическите свойства на триглицеридите зависят от природата на висшите мастни киселини, които изграждат техните молекули. Тази зависимост става особено ясна, когато се вземат предвид точките на топене на триглицеридите: ако съставът на триглицеридите е доминиран от богат(твърди) мастни киселини, след това и триглицериди твърдо; ако преобладават ненаситеникиселини, точката на топене на триглицеридите е ниска и при нормални условия тя течност.По този начин точката на топене на триацилглицеролите се повишава с увеличаване на броя и дължината на остатъците от наситени мастни киселини.

Тази зависимост може да се намери в естествените мазнини (виж таблица 2): при наличието на предимно наситени триглицериди в състава на мазнините, точката на топене на последните е висока, ненаситените - ниска. Агнешката мазнина например има точка на топене с около 10°C по-висока от свинската мазнина, тъй като съдържа няколко процента по-малко палмитодиолеин (съответно 46% и 53%) и повече олеодипалмитин (съответно 13% и 5%).

таблица 2

Състав на мастни киселини и точка на топене на някои диетични мазнини

Бележки:яде - киселини, присъстващи в следи. В рибеното масло, освен тези киселини, има 22:5 мастни киселини (клупанодонова) - до 10% и 22:6 (цервонова) - до 10%, които са необходими за образуването на фосфолипидни структури на човека нервна система. В други видове естествени мазнини те практически отсъстват; * - мастни киселини с брой въглеродни атоми от 4 до 10 се намират главно в млечните липиди.

Ниска температуратопенето на много растителни масла е в пълно съответствие с много значителното съдържание на ненаситени киселини в състава на техните триглицериди. Например, триглицеридите на течното слънчогледово масло при нормални условия (T pl -20 ° C) включват 34% олеинова и 51% линолова киселина, докато твърдото растително масло от какаови зърна (T pl +30 - 34 ° C) съдържа 35% палмитинова киселина и 40% стеаринова киселина.

Животинските и растителните мазнини се различават по някои характеристики. Животинските мазнини са по-разнообразни по отношение на набора от висши мастни киселини, влизащи в състава им. По-специално, сред последните по-често срещани са висшите мастни киселини с брой въглеродни атоми от 20 до 24.

Животински мазнини(мазнини) обикновено съдържат значително количество наситени мастни киселини (палмитинова, стеаринова и др.), поради което те стайна температуратвърдо.

Съставът на растителните мазнини е много висок ненаситени висши мастни киселини(до 90%), като от ограничаващите в тях се съдържа само палмитинова киселина в количество 10 - 15%. Мазнините, които включват много ненаситени мастни киселини, са течни при обикновени температури и се наричат масла. Така че в конопеното масло 95% от всички мастни киселини са олеинова, линолова, линоленова и само 5% са стеаринова и палмитинова киселини. Сред растителните мазнини кокосовото масло и маслото от какаови зърна, които са част от шоколада, са твърди.

Течните растителни масла се превръщат в твърди мазнини чрез хидрогениране, което се състои в добавяне на водород на мястото на двойните връзки на ненаситените мастни киселини. Хидрогенираните растителни масла се използват широко за производството на маргарин. Имайте предвид, че човешката мазнина, топяща се при температура 15 ° C (течна е при телесна температура), съдържа 70% олеинова киселина.

Триглицеридите могат да влизат във всички химична реакцияхарактеристика на естерите. Най-висока стойностима реакция на осапунване, в резултат на което от триглицеридите се образуват глицерол и мастни киселини. Осапунването на мазнини може да се случи както по време на ензимна хидролиза, така и под действието на киселини или основи.

Неутрални мазниниса в тялото или под формата на протоплазмена мазнина, която е структурен компонент на клетките, или под формата на резервна резервна мазнина. Протоплазмената мазнина има постоянен химичен и количествен състав и се съдържа в тъканите в определено количество, което не се променя дори при болестно затлъстяване, докато количеството на резервната мазнина е подложено на големи колебания. Мазнините са неполярни и следователно практически неразтворими във вода. Тяхната плътност е по-ниска от тази на водата, така че те плуват във вода.

Основната функция на мазнините- да служи като енергийно депо.

Освен това мазнините се отлагат около жизненоважните органи в дебел слой и ги предпазват от механични повреди (бъбреци, черва, сърце и др.). В тялото на зимуващи животни се натрупва преди зимен сън излишни мазнини.При гръбначните мазнини се отлагат под кожата в т.нар подкожна тъканкъдето служи за топлоизолация. Подкожният мастен слой е особено изразен при водни бозайници, живеещи в студен климат, например при китове (достигащи до 70-80 см), при които играе и друга роля - допринася за плаваемостта.

Растенията натрупват предимно масла, а не мазнини. Семената, плодовете, хлоропластите често са много богати на масла, а някои семена, като рицин, соя, слънчоглед, служат като суровина за промишлено производство на масла. Мазнините се намират в семената на 88% от семействата висши растения, а в много от тях те служат като резервно вещество вместо нишесте.

Един от продуктите на окисляването на мазнините е водата. Тази метаболитна вода е много важна за някои обитатели на пустинята. За тази цел се използват мазнините, съхранявани в тялото им. Мазнината, която изпълва гърбицата на камилата, преди всичко не е източник на енергия, а източник на вода.

4.2. Восъци

Восъциса естери на висши мастни киселини и висши едновалентни или двувалентни алкохоли. Техните общи формули могат да бъдат представени по следния начин:

В тези формули R, R" и R" са възможни радикали. Така общата формула на восъка е:

където n и m са най-малко 8.

Восъците са по-устойчиви на светлина, окислители, топлина и други физически влияния и са по-малко хидролизирани от мазнините. Има случаи, когато пчелният восък се е съхранявал хиляди години. Ето защо восъците действат в тялото главно защитни функции.

Восъците се намират в животните, те могат да бъдат част от мазнините, които покриват кожата, вълната, перата. Те се намират и в обвивките на листата на някои вечнозелени растения. Листата на много растения са покрити със защитен слой восък. Блясъкът на листата на много тропически растения се дължи на отразяването на светлината от восъчното покритие. Като цяло в растенията 80% от всички липиди, които образуват филм върху повърхността на листата и стволовете, са восъци. Известно е също, че те са нормални метаболити на някои микроорганизми.

Естествените восъци (напр. пчелен восък, спермацет, ланолин) обикновено съдържат, в допълнение към естерите, някои свободни мастни киселини, алкохоли и въглеводороди с въглеродно число 21-35. Восъците, които образуват плака върху цветни венчелистчета, кори от плодове, листа, се състоят от естери на висши мастни киселини с дължина на веригата от 24 до 35 въглеродни атома (например карнауба C 23 H 47 COOH, цитрон C 25 H 51 COOH, монтан C 27 H 55 COOH) и дълговерижни първични и вторични алкохоли.

Естествени восъци от животински произход:

1) пчелен восък (произведен от специални жлези на пчели работнички) се състои от смес от естер на палмитинова киселина C 15 H 31 COOH и мирицилов алкохол C 31 H 63 OH и естер на палмитинова киселина и цетилов алкохол C 16 H 33 OH;

2) спермацет - восък, също от животински произход, извлечен от спермацетово масло от черепните кухини на кашалота, се състои от 90% палмитиноцетилов етер: CH 3 - (CH 2) 14 -CO-O- (CH 2) 15 - СН 3;

3) ланолинът (лубрикант, покриващ овчата вълна) е смес от сложни полициклични алкохоли със специфични разклонени висши мастни киселини. Съдържа миристинова, арахидонова и церотинова киселини, както и специфични висши мастни киселини с разклонена въглеродна верига - ланопалмитинова, ланостеаринова и др.

При гръбначните животни восъците, секретирани от кожните жлези, функционират като защитно покритие, което смазва и омекотява кожата и я предпазва от вода. Косата, вълната и козината също са покрити с восъчна тайна. При птиците, особено водолюбивите, восъците, отделяни от мастната жлеза, придават на покривката на перата водоотблъскващи свойства. Восъците се произвеждат и използват в много големи количества от морски организми, особено от планктонни организми, в които те служат като основна форма за натрупване на висококалорично клетъчно гориво. Тъй като китовете, херингата, сьомгата и много други морски видове се хранят главно с планктон, съдържащите се в него восъци играят важна роля в морските хранителни вериги като основен източник на липиди.

4.3.Стериди

Стериди- естери на полициклични алкохоли - стероли(остаряло наименование - стероли) и висши мастни киселини.

Стеридите образуват осапуняемата фракция на липидите. В природата фракцията от неосапуняеми, свободни стероли и сродни съединения е много по-широко представена от стеридите. И така, в човешкото тяло само 10% от стеролите са естерифицирани и са под формата на стероиди, а 90% са свободни и образуват неосапуняема фракция. Съотношението на стеролите и стеридите в различните тъкани и телесни течности е различно: черният дроб ги съдържа еднакво, а жлъчката съдържа само свободни стероли.

Молекулата на стерол се основава на циклична група от атоми, състояща се от редуциран фенантрен (напълно редуцираният фенатрен се нарича перхидрофенантрен) и циклопентан.

Това циклично групиране се нарича циклопентаноперхидрофенантрен или стеран :

Стеран, носещ странична верига от въглеродни атоми и две СН3 групи (при 10-ия и 13-ия въглероден атом на цикъла), се нарича холестан:

Въглеродните атоми в тези въглеводороди са обозначени въз основа на номерирането, прието за фенантрен (1 - 14-ти въглеродни атоми); след това се номерира четвъртият цикъл и едва след това се пристъпва към номерирането на въглеродните атоми в страничните вериги. Обикновено се обозначават цикли главни буквилатиница.

Окислявайки се в позиция 3 (пръстен А), холестанът се превръща в полицикличен алкохол - холестанол, което води до класа на стеролите:

Не трябва обаче да мислите, че в природата стеролите възникват по време на редукция на фенантрен. Установено е, че тяхната биосинтеза протича чрез циклизация на полиизопреноиди , които по същество са предшественици на стеролите.

Характерното ядро на холестанола се повтаря във всички стероли с незначителни вариации. Те се свеждат или до появата между 5-ти - 6-ти и 7-ми - 8-ми въглеродни атоми на пръстен В, или 22-ри - 23-ти въглеродни атоми от страничната верига на двойни връзки, или до появата на позиция 24 (в страничната верига) на радикал, който може да има структура - СН 3; = СН2; - С2Н5; \u003d CH - CH 3 и т.н. По-долу са формулите за най-важните естествени стероли:

холестерол(C 27 H 45 OH) е основният стерол на животните и хората, тоест принадлежи към категорията на зоостеролите. Ергостеролхарактерни за гъбите. ситостеролИ стигмастеролхарактерни за растенията (фитостероли): първият се съдържа например в соевото масло, а вторият - в маслото от пшеничен зародиш. Фукостеролнамерен в кафяви водорасли. Наличието на определен стерол често е специфично за определен клас или семейство животни или растения. Само от стеролите при хората холестерол :

Най-важната биохимична функция при висшите гръбначни е превръщането му в хормона прогестерон в плацентата, тестисите, жълтото тяло и надбъбречните жлези, в резултат на което се отваря веригата на биосинтеза на стероидни полови хормони и кортикостероиди. Андрогени(мъжки полови хормони) се синтезират не само в тестисите, но и (макар и в по-малки количества) в надбъбречната кора и в яйчниците. по същия начин естрогени(женски полови хормони) се образуват не само в яйчниците, но и в тестисите. По принцип половите характеристики се определят от съотношението на секретираните андрогени и естрогени. По този начин всички стероидни хормони в крайна сметка се образуват от общ прекурсор, холестерол, който от своя страна се синтезира от ацетил-КоА.

Андрогените стимулират растежа и съзряването, подпомагат функционирането на репродуктивната система и формирането на вторични полови белези на мъжкото тяло; естрогените регулират женската репродуктивна система. В същото време както андрогените, така и естрогените имат разнообразен ефект върху повечето тъкани, които не са свързани с репродукцията. Например, андрогените стимулират растежа на скелетната мускулатура. Андрогените и някои от техните производни също се наричат анаболни стероиди. Те се приемат от много щангисти, футболисти, борци с цел покачване на мускулна маса и сила. Но трябва да имаме предвид, че неконтролираното използване на тези хормони може да доведе до катастрофални резултати.

Друга посока на метаболизма на холестерола е образуването на жлъчни (холеви) киселини. Холови киселини- най-важните съставки на жлъчката, осигуряващи нормалното усвояване на мастните киселини в червата на хора и животни.

Третата важна посока на метаболизма на холестерола е синтезът на витамин D 3 от продукта на окисление на холестерола - 7-дехидрохолестерол в резултат на излагане на ултравиолетови лъчи върху кожата.

В човешкото тяло холестеролът се съдържа в значително количество. И така, за човек с тегло 65 кг обикновено има около 250 г холестерол. Концентрацията на холестерол в кръвта обикновено не е по-ниска от 120-150 mg% на 100 ml кръв. Начините за използване на холестерола в организма са показани на фиг. 3.

Стероли - кристални вещества, лесно разтворими в хлороформ, серен етер и горещ алкохол, практически неразтворими във вода; устойчиви на хидролизиращи агенти.

Фиг.3. Холестеролният фонд в организма, начините за неговото използване и отделяне (според Т. Т. Березов)

В тялото на животните стеролите се окисляват и дават началото на цяла група производни, носещи общото наименование стероиди.Това включва много съединения, от които най-характерни са следните представители:

Естерите на зоо- и фитостеролите с висши мастни киселини образуват група осапуняеми вещества - стероиди:

От висшите мастни киселини в състава на стеридите се откриват предимно палмитинова, стеаринова и олеинова киселини.

Всички стероиди, подобно на стеролите, са твърди, безцветни вещества. В природата, особено в животинските организми, те се срещат под формата на комплекси с протеини, чието функционално значение е да транспортират стероли, стероиди и стероиди, както и да участват в образуването на биологични мембрани. С увеличаване на съдържанието на стероли и стероли в състава на липидната част на мембраните, пропускливостта на последните намалява, вискозитетът им се увеличава, подвижността им се ограничава и активността на редица вградени в мембраната ензими намалява. инхибиран. Стеридите и стеролите регулират и други процеси в тялото. Някои от производните на стерола са канцерогенни, докато други (като тестостерон пропионат) се използват за лечение на определени видове рак. Стеридите и стеролите в големи количества са част от нервната тъкан на хората и животните, чието значение и функции се изучават активно.

5. Сложни липиди

Наред с простите неполярни липиди (мазнини, восъци, стериди) има полярни сложни липиди. Те представляват основните компоненти на клетъчните мембрани, т.е. тези контейнери, в които протичат основните метаболитни процеси. Тези сложни липиди, поради наличието на трети компонент, се разделят на фосфолипиди и гликолипиди(виж фиг. 1).

5.1. Фосфолипиди

Фосфолипидите са естери на полиоли на глицерол или сфингозин с висши мастни киселини и фосфорна киселина. Съставът на фосфолипидите включва и азотсъдържащи съединения: холин, етаноламин или серин.

Като висши мастни киселини фосфолипидните молекули съдържат палмитинова, стеаринова, линолова, линоленова и арахидонова киселини, както и лигноцеринова, нервонова и др. В зависимост от вида на фосфолипида в изграждането на неговата молекула участват един или два остатъка от висши мастни киселини. . Фосфорната киселина се включва, като правило, в състава на фосфолипидите в количество от една молекула. Само някои видове инозитол фосфолипиди съдържат два или повече остатъка от фосфорна киселина.

Въглеводородният радикал на остатъка (или остатъците) от висши мастни киселини образува лиофобната част, а остатъците от фосфорна киселина и азотна основа, които могат да бъдат йонизирани, образуват лиофилната част. Поради тази характеристика фосфолипидите очевидно участват в осигуряването на еднопосочна пропускливост на мембраните на субклетъчните структури.

Фосфолипидите са подобни на мазнини твърди вещества; те са безцветни, но бързо потъмняват на въздух поради окисление при двойните връзки на ненаситените киселини, включени в състава им. Те се разтварят добре в бензен, петролев етер, хлороформ и др. Разтворимостта в алкохол, ацетон и серен етер е различна за различните групи фосфолипиди. Те са неразтворими във вода, но могат да образуват стабилни емулсии и в някои случаи колоидни разтвори.

Фосфолипидите се намират в животински и растителни организми, но нервната тъкан на хората и гръбначните съдържа особено много от тях. При безгръбначните животните съдържанието на фосфолипиди в нервна система 2-3 пъти по-ниска. Много фосфолипиди има в семената на растенията, сърцето и черния дроб на животните, птичите яйца и др. Микроорганизмите притежават специфични фосфолипиди.

Фосфолипидите лесно образуват комплекси с протеини и присъстват под формата на фосфолипопротеини във всички клетки на живите същества, като участват главно в образуването на клетъчната мембрана и вътре клетъчни мембрани.

При нормирано хранене храната съдържа над седемдесет отделни „биогенни“ вещества, съединения или елементи, които играят пряка или непряка роля в храненето на животните. Хранителните вещества, които съставляват фуража, са много разнообразни по своите свойства и ролята си в храненето и се разделят на комбинирани групи въз основа на тяхното сходство. химични свойстваи биологична роля. Тези групи включват: въглехидрати, липиди, протеини, минерални елементи, витамини, антибиотици и др. От изброените хранителни вещества в организма на селскостопанските животни се съхраняват: липиди, въглехидрати под формата на гликоген, витамини А и D.

Липидите, които се наричат сурови мазнини, са група вещества, които са различни по природа и имат едно общо нещо. физическа собственост- неразтворими са във вода, но разтворими в органични разтворители (етер, бензен, хлороформ). Веществата, включени в суровата мазнина, могат да бъдат разделени на групи от нива: липиди, стеарини, оцветители. По-подробно разделение е дадено в схема № 1:

Схема No1

Сурова мазнина Липиди Стеарини Оцветители Сложни липиди Прости липиди Фосфолипиди Гликолипиди

От всички хранителни вещества мазнините са най-калорични: 1 g мазнина, когато е напълно изгорен, освобождава средно 38,0 kJ от тялото, докато 1 g въглехидрати само 17,2 kJ.

Животните могат да консумират сурова мазнина под формата на мазнина и масло. Те имат еднаква структура и химичен състав, но различен набор от мастни киселини и следователно имат различни физични свойства.

Фосфолипидите принадлежат към групата на комплексните липиди. Те се намират в клетките на всички живи организми, където участват в образуването на протеиново-липидните комплекси на мембраните. Освен това, заедно с други липиди, фосфолипидите образуват периферния слой на клетката и нейната липидна мембрана. Едни от най-добрите източници на фосфолипиди са соята, слънчогледовите семки.

Съставът на гликолипидите включва глюкоза и галактоза. Енергийната стойност на фосфолипидите и гликолипидите е същата като тази на мазнините, но тяхната биологична стойност е по-висока.

Също така неразделна част от всяка мазнина са така наречените неосапуняеми вещества с неутрален характер, разтворими в етилов и петролев етер. Тези съединения съдържат ароматни алкохоли. сложна структура- стеарини. Стеарините, включени в животинските мазнини, са част от нервната тъкан, жлъчката, но най-често се срещат под формата на холестерол (зоостероли).

Горните групи липиди играят най-важна роля в метаболизма на мазнините при животните. А значението на суровите мазнини за тялото е огромно.

Мазнините влизат като структурен материал в състава на протоплазмата на всички клетки, необходими за нормалното функциониране на храносмилателните жлези и играят ролята на основно запасяващо вещество. Основната функция на фуражната мазнина е, че тя е основният акумулатор на енергия в тялото и служи като важен източник на топлина.

Мазнините в животинското тяло формират основата на много ензими, хормони, витамини - биологични катализатори на метаболизма. Те участват в синтеза на мъжки и женски полови хормони. А ненаситените мастни киселини - линолова, линоленова и аралидонова, които влизат в състава на фуражните мазнини, са необходими за растежа на младите животни, за нормалното функциониране на кожата и за предотвратяване на нарушения в метаболизма на холестерола при животните. Фуражната мазнина участва пряко в синтеза на млечна мазнина при лактиращи животни.

Фуражната мазнина играе изключителна роля при храненето на птиците. Например, максимално живо тегло на пилета-бройлери (2-2,5 кг) на възраст 42 дни може да се получи само ако диетата съдържа най-малко 5 грама мазнини на 100 грама сух фураж. В структурата на диетата за кокошки носачки оптималната норма на мазнини е средно 4-5% от сухото вещество на фуража.

Външни признаци на липса на мазнини в диетите са появата на хиповитаминоза A, D, E, K при животните, чернодробна дисфункция, кожни заболявания (дерматит и др.) И нарушения на репродуктивната функция.

Въглехидратите сред органична материяфуражът е до 80% сухо вещество. Те заемат първо място, въпреки че въглехидратите практически не се съдържат в тялото на животното, с изключение на малко количество глюкоза и гликоген в черния дроб и мускулите.

Нишестето, захарозата, глюкозата, малтозата, фруктозата и други въглехидрати, съдържащи се във фуража, са необходими на животните като източник на енергия, те определят нивото на енергийно хранене в тялото. При окисляването на 1 грам въглехидрати в тялото на животните се отделят 17,0 kJ енергия. Въглехидратите влияят върху скоростта на метаболизма на мазнините и протеините. Енергийните въглехидрати в тялото се окисляват до COHO с освобождаване на енергия, която е необходима за поддържане на нормална телесна температура, мускулна функция и вътрешни органи. Излишното количество въглехидрати в тялото на животните се отлага под формата на мазнини. По този начин въглехидратите под формата на гликоген и мазнини са резервни вещества в тялото на животните. Отлагането на мазнини, например при свинете, е генетична черта и при угояване на овце и говеда е необходимо храната да съдържа излишно количество въглехидрати. Въглехидратите също са необходими за работата на мускулите и тъканното дишане на клетките с окисление до въглероден диоксид и вода. По време на мускулна работа съдържанието на глюкоза в кръвта и гликоген в мускулите намалява. Намаляването на нивата на кръвната захар причинява разграждането на гликогена в черния дроб.

Въглехидрати като лактоза, маноза, галактоза, рафиноза, рибоза и други в животинското тяло са структурният материал, който е част от клетките, органите и тъканите.

Структурните въглехидрати участват в синтеза на аминокиселини в организма, спомагат за двойното усвояване на съдържащия се в храната калций и ускоряват процесите на осификация на костната тъкан.

Храненето със структурни въглехидрати е особено полезно за млади животни, бременни и лактиращи животни, при които минерализацията на костите и образуването на калциеви съединения в млякото са от първостепенно значение.

Дългосрочното хранене на животни на диети с недостатъчно количество фураж, съдържащ структурни въглехидрати, е придружено от забавяне на растежа, намаляване на производителността и увеличаване на костните заболявания. За преживните животни въглехидратите са необходими и за нормалното функциониране на микрофлората на търбуха, чиято активност зависи от въглехидратния състав на фуражната дажба. Ето защо при нормирането на въглехидратното хранене на преживните животни се обръща специално внимание на съдържанието на захар и фибри в храната.

При животни с еднокамерен стомах (прасета, коне), както и птици и месоядни животни, фибрите осигуряват подвижността на стомашно-чревния тракт. Липсата на фибри в диетата на месоядните води до чревна дискинезия и различни стомашно-чревни заболявания. А липсата на фибри например в диетите на бременните свине майки води до агалактия при тях след опрасване.

витамин А- ретинол - необходим е за нормалния растеж и възпроизвеждане, както и за повишаване на устойчивостта на организма към патогени на различни заболявания. Основен биологична ролявитамин А Ав тялото на животните е, че участва в синтеза на зрителния пигмент (родопсин), представлява комбинация от протеин с вит. А, поддържа нормални лигавици, стимулира растежа на младите животни.

При липса на витамини в тялото на животните Апри млад растеж растежът спира, появяват се очни заболявания: в ранния стадий на бери-бери - нощна слепота, а с развитието на болестта може да достигне помътняване, омекване на роговицата, превръщайки се в улцерозна некроза. недостиг на витамини Аводи до дегенеративни промени в нервната тъкан, водещи до нарушаване на координатите на движенията, конвулсии, парализа, мускулна слабост и др. Както и до нарушение на функциите на репродуктивните органи, тъй като вит. АУчаства в синтеза на гонадотропини, следователно при липса на ретинол при животни се наблюдава стерилитет, лоша плодовитост, резорбция на фетуси, аборти и раждане на слабо нежизнеспособно потомство.

Растителните храни съдържат провитамин А- каротеноиди, от които се образува витаминът в тялото на животните А. Мястото на трансформация на каротина във витамин са стените на тънките черва. При прекомерен прием на каротеноиди в организма, каротинът се запазва в мастната тъкан и вит. А- в черния дроб, но тези резерви са много малки. Например при третирани крави дълго времехрана, богата на каротин, в тялото му е само 3-6 грама, от които 70-90% - в черния дроб, и 30-10% - в мастното депо. При витаминен глад животните изразходват тези резерви много пестеливо.

витамин д(калциферол) е противорахитен витамин, който заедно с паратироидните хормони участва в регулирането на фосфорно-калциевия метаболизъм в организма на животните, както и в растежа и минерализацията на костната тъкан.

С липса на витамин дв храните за животни скелетът се развива неправилно, при млади животни се развива рахит, а при възрастни се развива патология на скелета.

С липса на витамин дв диетата на птиците се появява рахит, гръдната кост се огъва, ставите на крайниците се удебеляват. Яйцата от такава птица имат тънка черупка, пилетата от такива яйца са отслабени и податливи на различни заболявания.

Антирахитичните вещества се образуват в кожата на животните при излагане на слънце или изкуствени източници на ултравиолетова светлина. От неактивни стероли в резултат на фотохимични реакции. Тези вещества навлизат в кръвния поток и проявяват ефект, подобен на този на витамин. дот храната. През лятото, когато животните са на слънце, те могат да създадат малки запаси от витамини дв черния дроб.

Както дефицитът, така и излишъкът на витамина са вредни за животните. д. При излишъка му се увеличава мобилизацията на Ca от храната, Ca се отлага в бъбреците, по стените на кръвоносните съдове и в други органи. Хипервитаминоза добикновено придружени от лошо храносмилане.