Rezervă nutrienți. Lipidele. Ce sunt lipidele? Clasificarea lipidelor. Metabolismul lipidic în organism și rolul lor biologic. Nutrienți de rezervă de natură lipidică

Substanțele conținutului viu al celulei vegetale - protoplastul și produsele activității sale vitale sunt foarte diverse. În mod convențional, acestea sunt combinate în două grupuri:

1) constituţional, care fac parte din materia vie și sunt implicate în metabolism (proteine, acizi nucleici, lipide, carbohidrați etc.);

2) incluziuni ergastice (gr. ergon - munca) - care sunt componente ale protoplastului care joacă un rol auxiliar în viața sa și sunt fie surse de materie și energie în timpul creșterii și funcționării unei celule vii, fie produse reziduale ale metabolismului acesteia.

Unul din ei - substanțe de rezervă, adică temporar exclus din procesul metabolic (proteine, lipide, carbohidrați: amidon, inulină zahăr etc.). Alte substante - produse finale precum sărurile de calciu.

Dintre varietatea mare de nutrienți de rezervă a celulei vegetale, carbohidrații, grăsimile și proteinele sunt cele mai frecvente.

Amidon . Amidonul se depune în plastide sub formă de boabe diverse forme eliptice, sferice, cu mai multe fațete, în formă de tijă. Diferite tipuri de plante diferă prin forma și dimensiunea boabelor de amidon. Stratificarea boabelor de amidon - alternanța straturilor întunecate și deschise - se datorează conținutului inegal de apă din aceste straturi și, în consecință, refracției inegale a luminii în diferite straturi ale boabelor.

Distinge:

simplu,
semicomplex,
boabe complexe de amidon.

boabe simple Amidonurile sunt unice, de diferite forme - ovoid, elipsoid, lenticular, poliedric etc. Au un singur centru educațional. Complexul are mai multe centre de invatamant iar straturi sunt plasate în jurul fiecăruia dintre ele. semicomplex boabele au straturi izolate în centru în jurul centrului, care sunt înconjurate mai aproape de periferie de straturi încă comune. Boabele de amidon au formă diferităși formează o stratificare în jurul unui singur punct numit centru educațional. Apariția stratificației este atribuită alternanței a doi carbohidrați amilază (molecule liniare) și amilopectină(molecule ramificate). Aranjamentul stratului poate fi concentric (de exemplu, în cereale și leguminoase și excentric (de exemplu, cartofi). În acest din urmă caz, punctul în jurul căruia sunt depuse straturile nu se află în centrul bobului, ci este deplasat în lateral.

Conținutul de amidon în plantele din diferite genuri nu este același. Diferite cantități din acesta se găsesc în părțile individuale ale plantelor. O cantitate mare de amidon se află în boabele de orez (62-82%), grâu (57-75%), porumb (57-72%). O mulțime de amidon se găsește în tuberculii de cartofi. Mărimea boabelor de amidon ale diferitelor plante este variată. Boabele de amidon nu se dizolvă în apă rece. În apă fierbinte, se umflă la nesfârșit, se răspândesc într-o masă lipicioasă și formează o pastă. Amidonul este hidrolizat în soluții instabile de acizi, din a căror acțiune trece în zahăr. În celulele vegetale vii, amidonul, sub influența enzimelor (catalizatori) amilazei și maltazei, este hidrolizat în zahăr de struguri sau glucoză.

Distinge asimilatoare, tranzitorie și de rezervă amidon. asimilând, sau primar, amidonul se formează în timpul fotosintezei sub forma unui vârf de boabe, în principal în celulele frunzelor. Aici, sub influența enzimelor, se transformă în zaharuri, care, în formă dizolvată, intră în organele plantei, unde se transformă din nou în amidon - secundar sau de rezervă. În plantele individuale, amidonul de rezervă este depus în leucoplastele diferitelor organe - în tuberculi, rădăcini, semințe, rizomi și fructe.

Tranzitoriu, sau transmisor, amidonul este situat pe căile de mișcare de la organele fotosintetice (frunze) la organe - recipiente. Sub acțiunea soluției de iod, amidonul devine albastru. Aceasta este o reacție caracteristică la amidon.

Cum carbohidrati de rezerva, amidonul este folosit de plante în procesul de metabolism.

În tuberculii de dalie, para de pământ, rădăcini de păpădie și alte plante din familia Compositae, seva celulară conține un carbohidrat apropiat de amidon. inulină, care diferă de amidon prin solubilitatea în apă. Sub acțiunea alcoolului, inulina se cristalizează, formează așa-numita sferocristale.

Veverițe - acestea sunt principalele substanțe organice care determină structura și proprietățile materiei vii. Este necesar să se facă distincția între proteinele constituționale, care formează baza întregului protoplast, și proteinele de stocare, care sunt depuse în sămânță în așa-numita aleuronă, sau boabe proteice. Mai multe boabe de aleuronă se găsesc în semințele de leguminoase (mazăre, fasole, soia, arahide etc. Sunt proteine simple – proteine. Se depun în vacuole sau leucoplaste (aleuronoplaste). Semințele de leguminoase și cereale sunt foarte bogate în proteine de rezervă. Un număr mare de proteine se găsesc în celulele situate sub învelișul semințelor, în așa-numitele stratul de aleuronă.

Lipidele include un grup mare de compuși origine biologică. Lipidele sunt componente structurale ale celulei (fac parte din membrane, formează picături de lipide în citoplasmă) sau substanțe ergastice. Uleiurile de rezervă sunt de obicei depuse în leucoplaste numite oleoplaste.

Uleiuri esentiale. Uleiurile esențiale apar în celule sub formă de picături și sunt un amestec complex compusi organici. Sunt volatile și au un miros foarte puternic. Un număr mare de uleiuri esențiale se găsesc în celulele plantelor cu ulei esențial (mentă, mușcate, trandafir, chimen, eucalipt, portocală, lămâie).

7. Din ce resturi de glucoză (forme a sau b) sunt molecule construite: a) amidon, b) celuloză?

Fragment de moleculă de amilopectină (amidon).

Fragment dintr-o moleculă de celuloză

8. Ce legături chimiceîn moleculele de di- și polizaharide se numesc legături glicozidice?

Lipidele

Lipidele sunt substanțe organice insolubile în apă care pot fi extrase din celule cu solvenți organici - eter, cloroform și benzen. Lipidele clasice sunt esterii acizilor grași și alcoolul trihidroxilic glicerol. Se numesc triacilgliceroli sau trigliceride.

Legătura dintre carbonul carbonil și oxigen la grupa alchil a unui acid gras se numește legătură esterica:

Triacilglicerolii sunt de obicei împărțiți în grăsimi și uleiuri, în funcție de faptul că rămân solizi la 20°C (grăsimi) sau au consistență lichidă la această temperatură (uleiuri). Punctul de topire al unei lipide este cu atât mai mic, cu atât este mai mare proporția de acizi grași nesaturați din ea.

Majoritatea acizii grași RCOOH conțin un număr par de atomi de carbon, de la 14 la 22 (cel mai adesea R=C15 și C17). În compoziția grăsimilor vegetale se găsesc de obicei acizi nesaturați (care au una sau mai multe legături duble C=C) - acizi oleic, linoleic și linolenic și acizi grași saturați, în care toate legăturile C-C sunt simple. Unele uleiuri conțin niveluri ridicate de acizi grași rari. De exemplu, uleiul de ricin, obținut din semințe de ricin, acumulează mult acid ricinoleic (vezi tabel).

Lipidele conținute de plante pot fi găsite în ele sub formă de grăsime de depozitare sau pot fi o componentă structurală a protoplastei celulare. Grăsimile de rezervă și „structurale” îndeplinesc diverse funcții biochimice. Grăsimea de rezervă este depusă în anumite organe ale plantelor, cel mai adesea în semințe, și este folosită în timpul depozitării și germinării acestora ca nutrient. Lipidele protoplastice sunt esențiale parte integrantă celule și sunt conținute în ele în cantități constante. Din lipide și compuși de natură lipidică (combinații cu proteine - lipoproteine, carbohidrați - glicolipide), pe suprafața celulelor și membranelor structurilor celulare se construiește o membrană citoplasmatică - mitocondrii, plastide, nuclee. Datorită membranelor, permeabilitatea celulelor la diferite substanțe este reglată. Cantitatea de lipide membranare din frunze, tulpini, fructe, rădăcini ale plantelor ajunge de obicei la 0,1-0,5% din greutatea țesutului brut. Conținutul de grăsime de rezervă din semințele diferitelor plante este diferit și se caracterizează prin următoarele valori: la secară, orz, grâu - 2-3%, bumbac, soia - 20-30% (Fig. 4).

A- lenjerie de pat; b- floarea soarelui; V- cânepă; G- măsline; d- soia

Interesant este că la aproximativ 90% din toate speciile de plante, ca principală substanță de rezervă din semințe, nu se depune amidon (ca la cereale), ci grăsimi (ca la floarea soarelui). Acest lucru se explică prin faptul că în principal grăsimile de rezervă sunt folosite ca sursă de energie în timpul germinării semințelor. Depunerea grăsimilor în rezervă este benefică pentru plante, deoarece oxidarea lor eliberează aproximativ de două ori mai multă energie decât oxidarea carbohidraților sau proteinelor.

Principalele constante care caracterizează proprietățile grăsimii sunt punctul ei de topire, numărul de acid, numărul de saponificare și numărul de iod. Mai jos sunt punct de topire cateva uleiuri vegetale:

ulei din semințe de bumbac -1... -6 °C;
ulei de măsline -2... -6 °C;
ulei de floarea soarelui -16... -18 °C;
ulei de in -16... -27 °C.

Numărul acid al grăsimii este numărul de miligrame de alcali KOH necesare pentru a neutraliza acizii grași liberi conținuti în 1 g de grăsime. Numărul de acid controlează calitatea grăsimilor.

Numărul de saponificare este numărul de miligrame de alcali KOH necesare pentru a neutraliza acizii liberi și legați de gliceride conținute în 1 g de grăsime. Numărul de saponificare caracterizează valoarea medie greutate moleculară gras.

Cifra de iod este numărul de grame de halogen I 2 care pot fi adăugate la 100 g de grăsime. Cifra de iod caracterizează gradul de nesaturare a acizilor grași din compoziția grăsimilor. Numărul de iod al majorității grăsimilor vegetale este în intervalul 100-160.

Va urma

IAD. Mykityuk, NL nr 589, Moscova

ÎN Scoarta terestra găsit în jur de 100 elemente chimice, dar doar 16 dintre ele sunt necesare pentru viață (Tabelul 1). Cele mai comune patru elemente în organismele vii sunt hidrogenul, carbonul, oxigenul și azotul. Ele reprezintă mai mult de 99% atât din masă, cât și din numărul de atomi care alcătuiesc toate organismele vii.

Ce substanțe ale plantelor sunt formate de aceste elemente? Cel mai mult, plantele conțin apă H2O - de la 60 la 95% din masa corporală totală. În plus, plantele au „blocuri de construcție” – compuși organici simpli din care sunt construite biomacromolecule (Tabelul 2).

Astfel, dintr-un număr relativ mic de tipuri de molecule se obțin toate macromoleculele și structurile celulelor vii.

Macromoleculele sunt polimeri formați din multe unități care se repetă. Unitățile care formează macromoleculele se numesc monomeri. Există trei tipuri de macromolecule: polizaharide, proteine și acizi nucleici (Fig. 1). Monomerii pentru ei sunt monozaharidele, aminoacizii și, respectiv, nucleotidele (Tabelul 3).

Orez. 1. Macromolecule polimerice:

a - polizaharidă (ramificată); b - fragment dublu helix ADN (polinucleotidă);

c - polipeptidă (fragment al moleculei de mioglobină)

Carbohidrați

Carbohidrații sunt principalul material nutritiv și de susținere celule vegetaleși țesături. În moleculele majorității carbohidraților, hidrogenul și oxigenul sunt prezente în același raport ca și într-o moleculă de apă (de exemplu, glucoza C6H12O6 sau C6 (H2O) 6). Toți carbohidrații sunt compuși polifuncționali. Acestea includ monozaharide - polihidroxi aldehide (aldoze), polihidroxi cetone (cetoze) și polizaharide (amidon, celuloză etc.) (vezi Tabelul 4).

Carbohidrații sunt una dintre cele mai importante clase de substanțe naturale găsite în plante. Ele reprezintă până la 90% din materia uscată a plantelor.

Carbohidrații sunt principalele produse ale fotosintezei în plantele verzi:

În multe plante, carbohidrații se acumulează în cantități mari sub formă de zahăr și amidon în rădăcini, tuberculi și semințe și sunt apoi utilizați ca nutrienți de rezervă.

Plante din care se obține zahăr în industrie:

a - sfeclă de zahăr; b - trestie de zahăr

Polizaharidele sunt convenabile ca nutrienți de rezervă din mai multe motive. În primul rând, dimensiunea mare a moleculelor le face practic insolubile în apă. Prin urmare, polizaharidele nu au efect osmotic sau chimic asupra celulei. În al doilea rând, lanțurile de polizaharide pot fi pliate compact și, dacă este necesar, ușor transformate în zaharuri prin hidroliză:

Pereții celulelor vegetale și fibrele vegetale sunt compuse în principal din celuloză. Carbohidrații predomină și în fructe și fructe de pădure. Carbohidrații sunt amidonul, fibrele (celuloza), zaharurile, pectinele și mulți alți compuși vegetali (Fig. 3). În procesul de descompunere a carbohidraților, organismele primesc cea mai mare parte a energiei necesare pentru a menține viața și biosinteza altor compuși complecși.

Produse vegetale - furnizori de amidon și celuloză:

a - cartofi; b - porumb; în - cereale; g - bumbac; d - lemn

1. Care este diferența dintre formulele moleculare și structurale ale compușilor?

2. Scrie formule structurale izomerii liniari și ciclici ai glucozei С6Н12О6.

3. Care sunt formulele moleculare ale monozaharidelor care diferă ca număr de atomi de carbon din moleculă: trioză (3C), tetroză (4C), pentoză (5C), hexoză (6C) și heptoză (7C)?

4. Care este valența elementelor C, H și O în compușii lor?

5. Câte grupări hidroxil există în forme liniare și ciclice ale carbohidraților: a) riboză; b) glucoza?

6. Indicați care dintre următoarele zaharuri sunt pentoze și care sunt hexoze.

7. Din ce resturi de glucoză (forme a sau b) sunt molecule construite: a) amidon, b) celuloză?

Fragment de moleculă de amilopectină (amidon).

Fragment dintr-o moleculă de celuloză

8. Ce legături chimice din moleculele di- și polizaharide se numesc legături glicozidice?

Legătura dintre carbonul carbonil și oxigen la grupa alchil a unui acid gras se numește legătură ester:

Trioleat

Majoritatea acizilor grași RCOOH conțin un număr par de atomi de carbon, de la 14 la 22 (cel mai adesea R=C15 și C17). În compoziția grăsimilor vegetale se găsesc de obicei acizi nesaturați (având una sau mai multe legături duble C=C) - acizi oleic, linoleic și linolenic și acizi grași saturați, în care toți Conexiuni C-C singur. Unele uleiuri conțin niveluri ridicate de acizi grași rari. De exemplu, uleiul de ricin, obținut din semințe de ricin, acumulează mult acid ricinoleic (vezi tabel).

Lipidele conținute de plante pot fi găsite în ele sub formă de grăsime de depozitare sau pot fi o componentă structurală a protoplastei celulare. Grăsimile de rezervă și „structurale” îndeplinesc diverse funcții biochimice. Grăsimea de rezervă este depusă în anumite organe ale plantelor, cel mai adesea în semințe, și este folosită în timpul depozitării și germinării acestora ca nutrient. Lipidele protoplastice sunt o componentă necesară a celulelor și sunt conținute în ele în cantități constante. Din lipide și compuși de natură lipidică (combinații cu proteine - lipoproteine, carbohidrați - glicolipide), pe suprafața celulelor și membranelor structurilor celulare se construiește o membrană citoplasmatică - mitocondrii, plastide, nuclee. Datorită membranelor, permeabilitatea celulelor la diferite substanțe este reglată. Cantitatea de lipide membranare din frunze, tulpini, fructe, rădăcini de plante ajunge de obicei la 0,1-0,5% din greutatea țesutului brut. Conținutul de grăsime de rezervă din semințele diferitelor plante este diferit și se caracterizează prin următoarele valori: la secară, orz, grâu - 2-3%, bumbac, soia - 20-30% (Fig. 4).

Seminte oleaginoase: a - in; b - floarea soarelui; c - cânepă; du-te si traieste; d - soia

Principalele constante care caracterizează proprietățile grăsimii sunt punctul ei de topire, numărul de acid, numărul de saponificare și numărul de iod. Mai jos sunt punctele de topire ale unor uleiuri vegetale:

ulei din semințe de bumbac -1... -6 °C;

ulei de măsline -2... -6 °C;

ulei de floarea soarelui -16... -18 °C;

ulei de in -16... -27 °C.

Cifra de iod este numărul de grame de halogen I2 care pot fi adăugate la 100 g de grăsime. Cifra de iod caracterizează gradul de nesaturare a acizilor grași din compoziția grăsimilor. Numărul de iod al majorității grăsimilor vegetale este în intervalul 100-160.

„Faptul că cel mai mare număr

iar cea mai mare varietate de lipide este continuta

în țesutul cel mai organizat, și anume,

în țesutul nervos, de la sine vorbește despre un mare

semnificația lor pentru cel care se află la un nivel înalt

dezvoltarea unui organism viu.

F. B. Straub

1. caracteristici generaleȘi functii biologice lipide

Până de curând, biochimia lipidelor era considerată o zonă neinteresantă și iremediabil de confuză. Cu toate acestea, odată cu îmbunătățirea și dezvoltarea de noi metode pentru analiza și separarea lipidelor (în primul rând cromatografia), s-au deschis oportunități pentru cercetarea lor mai profundă.

ÎN Viata de zi cu zi, întâlnind cuvântul grăsime, ne imaginăm imediat grăsimile pe care le folosim de obicei – unt, margarină, ulei de floarea soarelui, untură și alte grăsimi comestibile. Acestea sunt doar câteva exemple din clasa de compuși pe care biochimiștii o numesc lipide.

Termenii „lipide” și „grăsimi” sunt adesea combinați, dar nu este cazul. Termenul „lipide” este cel mai larg concept. Denumirea unuia dintre grupele de lipide, și anume grăsimile, este luată pentru a desemna clasa în ansamblu. În lipidele derivate din diferite organisme se găsesc și acizi grași liberi, de obicei ei formând o parte relativ mică din fracția nesaponificabilă a lipidelor neutre (3%).

Lipidelor li se oferă o definiție destul de vagă. Se obișnuiește să se spună că acestea sunt substanțe organice insolubile în apă și în solvenți polari, care pot fi extrase din celule cu solvenți organici - eter, cloroform, benzen. Nu este posibil să se definească acest grup de compuși într-un mod mai riguros din cauza diversității lor chimice foarte mari, totuși se poate spune că realul lipide sunt esteri de alcooli polihidroxici sau special construiti cu acizi grași mai mari. În plus față de acești compuși, lipidele pot include reziduuri de acid fosforic, compuși care conțin azot, carbohidrați și alți compuși. Astfel, lipidele sunt un grup combinat de compuși organici și, prin urmare, nu au o singură caracteristică chimică.

Lipidele sunt compuși naturali cu proprietăți hidrofobe; împreună cu proteinele și carbohidrații, ele formează cea mai mare parte a materiei organice a celulelor și țesuturilor vii; sunt prezente la animale, plante și celule bacteriene. În corpul animalelor superioare și al oamenilor, conținutul lor în diferite organe și țesuturi nu este același. Țesutul nervos este cel mai bogat în lipide, în care conținutul de lipide este de până la 50% din greutatea uscată, principalele fiind fosfolipidele și sfingomielinele (30%), colesterolul (10%), gangliozidele și cerebrozidele (7%). În ficat, cantitatea totală de lipide nu depășește în mod normal 10-13%; în țesutul adipos, grăsimile reprezintă până la 75% din greutatea uscată. Acești compuși, fiind o componentă structurală a lipoproteinelor membranare, reprezintă cel puțin 30% din masa totală uscată a membranelor.

Lipidele reprezintă 10-20% din greutatea corpului uman. În medie, o persoană teleadultă conține 10-12 kg dintre acestea, dintre care 2-3 kg sunt lipide structurale care fac parte din membranele biologice (așa-numita grăsime protoplasmatică), iar restul sunt lipide de rezervă (de rezervă), aproximativ 98. dintre care % sunt concentrate în țesutul adipos.

Această clasă de compuși este o parte integrantă a dietei umane. Este în general acceptat că, cu o dietă echilibrată, raportul dintre proteine, lipide, carbohidrați din dietă este de 1:1:4. În medie, aproximativ 80 g de grăsimi vegetale și animale ar trebui să intre în corpul unui adult cu alimente zilnic. La bătrânețe, precum și cu puțină activitate fizică, necesarul de grăsimi scade, în climatele reci și în timpul muncii fizice grele crește.

Cea mai mare parte a lipidelor din organism sunt grăsimi - tri-acilgliceroli, care servesc ca formă de stocare a energiei. Sunt localizate în principal în țesutul adipos subcutanat și îndeplinesc, de asemenea, funcțiile de izolare termică și de protecție mecanică. Valoarea lor ca produs alimentar este foarte diversă. În primul rând, grăsimile alimentare au o mare importanță energetică. Conținutul ridicat de calorii în comparație cu proteinele și carbohidrații le conferă o valoare nutritivă deosebită atunci când organismul cheltuiește cantități mari de energie. Se știe că 1 g de grăsime în timpul oxidării în organism dă 38,9 kJ, în timp ce 1 g de proteine sau carbohidrați dă 17,2 kJ.

Trebuie amintit că grăsimile sunt solvenți pentru vitaminele A, D, E, K, Q etc. și, prin urmare, asigurarea organismului cu aceste vitamine depinde în mare măsură de aportul de grăsimi din alimente. În plus, odată cu aceștia sunt introduși și unii acizi polinesaturați (linoleic, linolenic, arahidonic și alții), care aparțin categoriei acizilor grași esențiali, deoarece. țesuturile umane și animale și-au pierdut capacitatea de a le sintetiza. Acești acizi sunt grupați în mod convențional sub denumirea vitamina F. În cele din urmă, cu grăsimile, organismul primește un complex de substanțe biologic active, precum fosfolipidele, sterolii și altele care joacă un rol important în metabolism.

Fosfolipidele sunt un grup mare de lipide care își iau numele de la reziduul de acid fosforic care le conferă proprietăți amfifile. Datorită acestei proprietăți, fosfolipidele formează o structură membranară cu două straturi în care sunt scufundate proteinele. Celulele sau diviziunile celulare înconjurate de membrane diferă ca compoziție și setul de molecule mediu inconjurator, prin urmare, procesele chimice din celulă sunt separate și orientate în spațiu, ceea ce este necesar pentru reglarea metabolismului.

Steroizii, reprezentați în regnul animal de colesterol și derivații săi, îndeplinesc o varietate de funcții. Colesterolul este o componentă importantă a membranelor și un regulator al proprietăților stratului hidrofob. Derivații de colesterol (acizi biliari) sunt esențiali pentru digestia grăsimilor. Hormonii steroizi sintetizați din colesterol sunt implicați în reglarea energiei, a metabolismului apă-sare și a funcțiilor sexuale. Pe lângă hormonii steroizi, mulți derivați lipidici îndeplinesc funcții de reglare și acționează, ca și hormonii, la concentrații foarte scăzute.

Rezumând toate cele de mai sus, trebuie subliniat faptul că lipidele funcționează următoarele funcții principale:

· Structural. Fosfolipidele împreună cu proteinele formează membrane biologice (membranele celulare conțin 40% lipide și 60% proteine). Membranele conțin și steroli. Proprietățile și structura lipidelor membranare determină activitatea enzimelor legate de membrană, caracteristicile proceselor de fosforilare oxidativă.

· Energie. Eliberat în timpul oxidării grăsimilor un numar mare de energie folosită pentru a forma ATP. Sub formă de lipide, o parte semnificativă din rezervele de energie ale organismului sunt stocate, care sunt consumate atunci când există o lipsă de nutrienți. Animalele și plantele care hibernează acumulează grăsimi și uleiuri și le folosesc pentru a menține procesele vieții. Conținutul ridicat de lipide din semințele plantelor asigură dezvoltarea embrionului și a răsadului înainte de trecerea lor la o alimentație independentă.

· Protectie si termoizolante. Acumulându-se în țesutul subcutanat și în jurul anumitor organe (rinichi, intestine), stratul de grăsime protejează organismul animal și organele sale individuale de deteriorarea mecanică. În plus, datorită conductivității sale termice scăzute, stratul de grăsime subcutanată ajută la reținerea căldurii, ceea ce permite, de exemplu, multor animale să trăiască în climate reci. La balene, în plus, joacă un alt rol - contribuie la flotabilitate.

· Lubrifiant și hidrofug. Ceara acoperă pielea, lâna, pene, le face mai elastice și le protejează de umiditate. Frunzele și fructele multor plante au un strat de ceară.

· de reglementare. Mulți hormoni sunt derivați ai colesterolului, cum ar fi hormonii sexuali (testosteronul la bărbați și progesteron la femei) și corticosteroizi (aldosteron). Derivați ai colesterolului, vitamina D joacă un rol cheie în schimbul de calciu și fosfor. Acizii biliari sunt implicați în procesele de digestie (emulsionare a grăsimilor) și de absorbție a acizilor carboxilici superiori. Coenzimele poliprenol - purtători cu activitate reglatoare, sunt implicate în crearea contactelor intercelulare.

· Sursa de formare a apei metabolice. Oxidarea a 100 g de grăsime dă aproximativ 105 g de apă. Această apă este foarte importantă pentru unii locuitori ai deșertului, în special pentru cămile, care pot rămâne fără apă timp de 10-12 zile: grăsimea depozitată în cocoașă este folosită în acest scop. Urșii, marmotele și alte animale care hibernează primesc apa necesară vieții ca urmare a oxidării grăsimilor.

· Au un impact semnificativ asupra funcționării sistemului nervos. Complexele de lipide cu carbohidrați - glicolipidele - fiind cele mai importante componente ale țesuturilor nervoase, sunt implicate în transmitere. impuls nervos. În tecile de mielină ale axonilor celulelor nervoase, lipidele sunt izolatori în timpul conducerii impulsurilor nervoase.

2. Clasificarea lipidelor

Lipidele sunt foarte eterogene structura chimica substanțele și chiar și biochimiștilor le este greu să le clasifice și să le standardizeze denumirile. Varietatea extremă a compușilor de natură lipidică face dificilă crearea unei clasificări stricte, dar cele mai general recunoscute sunt trei tipuri:

1) de către structura chimica;

2) după semnificația fiziologică;

3) în funcție de proprietățile fizice și chimice.

1) După structura chimică, lipidele sunt împărțite în două mari clase: lipide simple și complexe.

Lipide simple includ substanțe ale căror molecule constau din reziduuri de acizi grași și alcooli legați printr-o legătură esterica (grăsimi, ceară, steride).

Lipide complexe constau din trei sau mai multe componente, pe lângă acizi grași și alcooli, includ acid fosforic ( fosfolipide ), reziduuri de zahar ( glicolipidele ), compuși azotați etc.

În fracția totală de lipide izolate din materialul natural prin extracție, există și așa-numita fracție lipidică nesaponificabilă. Se compune din acizi grași superiori liberi (HFA), alcooli superiori, alcooli policiclici - steroli și derivații acestora - steroizi, precum și terpene, care includ uleiuri esențiale, diverși pigmenți vegetali.

2) După semnificația fiziologică, lipidele sunt împărțite în rezervă și structurale.

Lipide de rezervă sunt depuse în cantități mari și apoi consumate pentru nevoile energetice ale organismului (grăsimi).

Toate celelalte lipide structural- participa la construirea membranelor biologice, a huselor de protecție, participă la activitatea sistemului nervos.

3) Separarea lipidelor în funcție de proprietățile fizico-chimice ține cont de gradul de polaritate a acestora.

Distinge lipide neutre sau nepolare(grăsimi, ceară, steride) și polar(fosfolipide, glicolipide).

Principalii precursori și derivați ai lipidelor sunt: acizi grași, glicerol, steroli și alți alcooli (alții decât glicerol și steroli), aldehide ale acizilor grași, hidrocarburi, vitamine și hormoni liposolubili.

Pe fig. 1 prezintă o clasificare generalizată a lipidelor.

Fig.1. Clasificarea lipidelor (după A.L. Leninger)

3. Structura, compoziția și proprietățile acizilor grași

Acid gras- componente structurale ale diferitelor lipide. Și-au primit numele, în primul rând, pentru că fac parte din grăsimi.

În compoziția triacilglicerolilor, acizii grași îndeplinesc funcția de stocare a energiei, deoarece radicalii lor conțin grupări CH2 bogate în energie. Când legăturile C-H sunt oxidate, se eliberează mai multă energie decât atunci când carbohidrații sunt oxidați, în care atomii de carbon sunt deja parțial oxidați.

În compoziția fosfolipidelor și sfingolipidelor, acizii grași formează stratul hidrofob interior al membranelor, determinându-i proprietățile. Grăsimile și fosfolipidele corpului la temperatura normală a corpului au o consistență lichidă, deoarece cantitatea de acizi grași nesaturați prevalează asupra celor saturate.

În fosfolipidele membranelor, acizii nesaturați pot fi de până la 80-85%, iar în compoziția grăsimii subcutanate - până la 60%. Acizii grași nesaturați, de regulă, se găsesc atât la animale, cât și la plante de 2 ori mai des decât cei saturați. În stare liberă, neesterificată, acizii grași se găsesc în cantități mici în organism, de exemplu, în sânge, unde sunt transportați în combinație cu proteina albumină.

Conform celor mai recente date, în compoziția lipidelor naturale au fost găsiți și identificați mai mult de două sute de acizi grași diferiți, care diferă în:

1) numărul de atomi de carbon din lanț;

2) gradul de saturație;

3) localizarea dublelor legături;

4) prezența hidroxi-, ceto- și a altor grupări funcționale.

Acizii grași sunt hidrocarburi cu catenă liniară cu o grupare carboxil la un capăt și o grupare metil la celălalt. În compuși naturali și în corpul uman, majoritatea conțin chiar numărul de atomi de carbon este de la 16 la 20 (tabelul 1).

ÎN serie omoloagă acizi grași, fiecare membru următor diferă de cel anterior prin grupa -CH 2 -. „Cozile” de hidrocarburi ale moleculelor de acizi grași, datorită hidrofobicității lor (hidro – apă, phobos – frică) determină multe proprietăți ale lipidelor, inclusiv insolubilitatea în apă.

Gradul de saturație este principala caracteristică a clasificării acizilor grași, care sunt împărțiți în bogatȘi nesaturat.

Se numesc acizi grași care nu conțin legături duble bogat . Principalul acid gras saturat din lipidele umane este palmitic (pana la 30-35%). Formula generală pentru acizii grași saturați este: CnH2n+1 COOH, unde n este numărul de atomi de carbon poate ajunge la 88, de exemplu, în acidul micolic C 87 H 175 COOH.

Se numesc acizi grași care conțin legături duble nesaturat. Acizii grași nesaturați sunt monoenoic (cu o dublă legătură) și polienă (cu două sau mai multe legături duble). Dacă acidul gras conține două sau mai multe legături duble, atunci acestea sunt localizate prin gruparea -CH2.

Există mai multe moduri de a reprezenta structura acizilor grași. La desemnarea unui acid gras cu simbol numeric (Tabelul 1, a doua coloană), numărul total de atomi de carbon este reprezentat printr-un număr înainte de colon, după colon este indicat numărul de legături duble. Poziția dublei legături este notată cu semnul Δ urmat de numărul atomului de carbon cel mai apropiat de carboxilul care are dubla legătură. De exemplu, C18.1Δ9 înseamnă că acidul gras conține 18 atomi de carbon și o legătură dublă la al 9-lea atom de carbon, numărând de la atomul de carbon al grupării carboxil. Poziția dublei legături poate fi indicată în alt mod - prin localizarea primei duble legături, numărând de la atomul de carbon metil al acidului gras. De exemplu, acidul linoleic poate fi denumit C18:A9.12 sau C18:2ω-6. În funcție de poziția primei duble legături din carbonul metil, acizii grași polienici sunt împărțiți în familii (ω-3 și ω-6).

tabelul 1

Structura acizilor grași

Note: Cn:m - numărul de atomi de carbon (n) și numărul de legături duble (m) din molecula de acid gras; ω (6, 3) este numărul atomului de carbon care are prima legătură dublă, numărând de la atomul de carbon metil; D este poziția dublei legături, numărând de la primul atom de carbon carboxil; * - acizi grași care nu sunt sintetizați în organism (esențiali); ** - acidul arahidonic poate fi sintetizat din acidul linoleic.

Cei mai frecventi acizi grași saturați din organisme, care reprezintă 90% din numărul total, sunt: palmitic(C16) - C15H31COOH și stearic(C18)-C17H35COOH. Au un lanț de carbon lung de 16 sau 18 atomi. Alți acizi grași saturati naturali:

lauric- C11H23COOH ,

miristic - C13H27COOH,

arahidic - C19H39COOH,

lignoceric - C23H47COOH

Majoritatea acizilor grași nesaturați găsiți în grăsimi și uleiuri au o singură legătură dublă în lanțul de hidrocarburi și, prin urmare, sunt numiți acizi mononesaturați (monoenoici). Formula lor generală este: CnH2n-1 COOH.

Dacă luăm în considerare primul carbon al grupării carboxil, atunci legătura dublă este între al nouălea și al zecelea atom de carbon. În acizii grași nesaturați, precum și în acizii grași saturați, predomină lanțurile de hidrocarburi cu 16 și 18 atomi de carbon. Cele mai frecvente sunt palmitooleic cu 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 și oleic cu C18, A9, C17CH3COOH, CH3-(CH2)7-CH \u003d C9H-(CH2)7-C1UN.

Acizii grași cu mai mult de o legătură dublă se găsesc în structura moleculei de grăsime. De regulă, prima dublă legătură este situată între 9 și 10 atomi de carbon, iar celelalte duble legături în partea moleculei îndepărtată de gruparea carboxil, adică. în zona cuprinsă între C 10 Și capătul metil al lanțului. Particularitatea legăturilor duble ale acizilor grași nesaturați naturali este că acestea sunt întotdeauna separate prin două legături simple. Două legături duble în acizii grași nu sunt conjugate (-CH \u003d CH-CH \u003d CH-), dar există întotdeauna o grupare metilen între ele (-CH \u003d CH-CH 2 -CH \u003d CH-).

Legăturile duble din aproape toți acizii grași naturali sunt în conformația cis. Aceasta înseamnă că fragmentele acil sunt pe o parte a dublei legături. Configurația cis a dublei legături face ca lanțul de acid gras alifatic să se îndoaie, ceea ce perturbă aranjamentul ordonat al radicalilor de acizi grași saturați din fosfolipidele membranei (Fig. 2) și reduce punctul de topire.

Fig.2. Structura și forma moleculei de trigliceride

Acizii grași cu o configurație trans dublă legătură pot fi ingerați cu alimente, de exemplu, ca parte a margarinei. În acești acizi, nu există nicio îndoire caracteristică unei legături cis, astfel încât grăsimile care conțin astfel de acizi nesaturați au un punct de topire mai mare, de exemplu. mai fermă ca textură.

Acizii grași nesaturați naturali (acizii polienoici) includ:

acid linoleic conţinând 2 legături duble C17H31COOH, A 9,12; linolenic- 3 duble legături C17H29COOH, A 9,12,15;

arahidonic- 4 legături duble C 19 H 31 COOH, Δ 5,8,11,14.

Acizii grași cu legături duble multiple (cum ar fi arahidonic) au mai multe îndoiri ale lanțului și sunt mai rigidi decât acizii grași saturați; acestea din urmă, datorită rotației libere în jurul legăturilor simple, se caracterizează printr-o mai mare flexibilitate și o lungime mai mare:

Acid arahidonic

Acidul arahidonic joacă rolul de precursor al prostaglandinelor și tromboxanilor. Prostaglandinele servesc ca regulatori ai acțiunii hormonale; și-au primit numele pentru că au fost descoperite pentru prima dată în secreția glandei prostatei. La început s-a presupus că prostaglandinele reglează activitatea țesuturilor reproductive masculine, dar mai târziu s-a dovedit că ele se formează și funcționează în aproape toate organele. Aceste substanțe au o varietate de efecte fiziologice, iar unele dintre ele sunt folosite ca agenți terapeutici.

ÎN În ultima vreme au fost dezvoltate noi metode foarte eficiente de separare (cromatografia în strat subțire și gaz) și stabilirea structurii (spectrofotometrie în infraroșu) a acizilor grași superiori. Drept urmare, în compoziția grăsimilor naturale s-au găsit o serie de noi reprezentanți ai acizilor grași mai mari - ciclic, cu un număr impar de atomi de carbon și un schelet de carbon ramificat. Acestea din urmă, în special, scad brusc punctul de topire al grăsimilor, au proprietăți antibiotice și specificitate de specie. Unul dintre reprezentanții lor este, de exemplu, acid micolic izolate din bacteriile tuberculozei:

Mai des și în cea mai mare proporție se găsește în grăsimi naturale oleic acid (în majoritatea grăsimilor este mai mare de 30%), precum și palmitic acid (de la 15 la 50%). În acest sens, acizii oleic și palmitic sunt clasificați drept principalii acizi grași găsiți în grăsimi. Acizii grași rămași sunt prezenți în grăsimile naturale, de regulă, în cantitate mică (câteva procente), doar în unele tipuri de grăsimi naturale conținutul lor este măsurat în zeci de procente. Deci, acizii butiric și caproic sunt bine reprezentați în unele grăsimi de origine animală, iar acizii caprilic și capric sunt bine reprezentați în uleiul de cocos. Există mult acid lauric în uleiul de dafin, acid miristic în uleiul de nucșoară, acid arahidic, behenic și lignoceric în uleiurile de arahide și soia. Poliene acizi grași mai mari- linoleic și linolenic - alcătuiesc cea mai mare parte a uleiurilor de in, cânepă, floarea soarelui, bumbac și alte uleiuri vegetale. Acidul stearic se găsește în cantități semnificative (25% sau mai mult) în unele grăsimi animale solide (grăsimi de oaie și taur) și uleiuri de plante tropicale (ulei de cocos).

Majoritatea acizilor grași sunt sintetizați în corpul uman, dar acizii polienoici (linoleic și α-linolenic) nu sunt sintetizați și trebuie aprovizionați cu alimente. Acești acizi grași se numesc indispensabil sau esenţial. Principalele surse de acizi grași polienici pentru oameni sunt uleiurile vegetale lichide și uleiul de pește, care conține mulți acizi din familia ω-3 (Tabelul 1).

4. Lipide simple

Lipide simple- esteri ai alcoolilor și acizilor grași superiori (HFA) - compuși bicomponenti. În funcție de alcool, lipidele simple sunt împărțite în grăsimi (triacilgliceroli), ceară și steride.

Grasimi sunt excepțional de răspândite în natură: fac parte din corpul uman, animale, plante, microbi și chiar unele viruși. Conținutul lor în unele obiecte biologice, țesuturi și organe ajunge la 90%.

Termenul „grăsimi” este folosit în două sensuri. Acele substanțe care se numesc grăsimi în viața de zi cu zi (grăsimi de vită, unt etc.) nu reprezintă compuși definiți chimic, deoarece sunt compuse din mai multe componente: amestecuri de diferite trigliceride, acizi grași superiori liberi, pigmenți, compuși aromatici și adesea structuri celulare. În acest sens, deci, grăsimea este un concept morfologic sau tehnologic. În special, grăsimile vegetale sunt numite uleiuri, grăsimi animale distincte morfologic - gras. Peste 600 de tipuri diferite de grăsimi au fost izolate din diverse surse.

În ceea ce privește compoziția sub grăsimi implică compuși strict definiți și anume: esteri ai acizilor grași superiori și un alcool trihidric - glicerol. Din acest motiv, chimiștii preferă să folosească numele trigliceride.

Sunt membri ai grupului gliceride (acilgliceroli sau acilgliceroli), care sunt esteri ai alcoolului triatomic glicerol și acizii grași superiori. Dacă toate cele trei grupări hidroxil ale glicerolului sunt esterificate cu acizi grași (radicalii acil R1, R2 și R3 pot fi aceiași sau diferiți), atunci un astfel de compus se numește trigliceridă (triacilglicerol), dacă două - o digliceridă ( diacilglicerol) și, în final, dacă una este o grupare esterificată - monogliceridă (monoacilglicerol):

Glicerina (glicerol) Monoglicerida (monoacilglicerol)

Digliceride (diacilglicerol) Trigliceride (triacilglicerol)

Acizii grași din trigliceride pot fi fie saturați, fie nesaturați. Dintre acizii grași, acizii palmitic, stearic și oleic sunt mai frecventi.

Dacă toți cei trei radicali acizi aparțin aceluiași acid gras, atunci se numesc astfel de trigliceride simplu (de exemplu, tripalmitin, tristearină, trioleină etc.), dacă acizi grași diferiți, atunci amestecat.

Numele trigliceridelor mixte se formează în funcție de acizii lor grași, în timp ce numerele 1, 2 și 3 indică legătura dintre reziduul de acid gras cu grupa de alcool corespunzătoare din molecula de glicerol (de exemplu, 1-oleo-2-palmitostearina) .

Unele dintre uleiuri conțin predominant un tip de acid gras, de exemplu, uleiul de măsline este o trigliceridă a acidului oleic (trioleilglicerol).

În grăsimile naturale, care sunt amestecuri de diferite trigliceride, proporția de trigliceride simple este neglijabilă, în timp ce procentul de trigliceride mixte poate fi foarte mare. Triacilglicerolii conțin de obicei 2 sau 3 acizi grași diferiți. Majoritatea trigliceridelor din țesuturile umane și din alte mamifere conțin grăsimi amestecate.

Proprietățile fizice ale trigliceridelor depind de natura acizilor grași superiori care formează moleculele lor. Această dependență devine deosebit de clară atunci când se iau în considerare punctele de topire ale trigliceridelor: dacă compoziția trigliceridelor este dominată de bogat(solidi) acizi grași, apoi și trigliceride solid; dacă prevalează nesaturat acizi, punctul de topire al trigliceridelor este scăzut și în condiții normale acesta lichid. Astfel, punctul de topire al triacilglicerolilor crește cu o creștere a numărului și lungimii reziduurilor de acizi grași saturati.

Această dependență poate fi întâlnită în grăsimile naturale (vezi Tabelul 2): în prezența trigliceridelor predominant saturate în compoziția grăsimilor, punctul de topire al acestora din urmă este ridicat, nesaturat - scăzut. Grăsimea de miel, de exemplu, are un punct de topire cu aproximativ 10°C mai mare decât grăsimea de porc, deoarece conține cu câteva procente mai puțină palmitodioleină (46% și respectiv 53%) și mai multă oleodipalmitină (13% și respectiv 5%).

masa 2

Compoziția acizilor grași și punctul de topire al unor grăsimi alimentare

Note: a mancat - acizi prezenți în urme. În uleiul de pește, pe lângă acești acizi, există acizi grași 22:5 (klupanodonic) - până la 10% și 22:6 (cervonic) - până la 10%, care sunt necesari pentru formarea structurilor fosfolipide ale omului. sistem nervos. În alte tipuri de grăsimi naturale, acestea sunt practic absente; * - acizii grasi cu numarul de atomi de carbon de la 4 la 10 se gasesc in principal in lipidele din lapte.

Temperatura scazuta topirea multor uleiuri vegetale este în deplină concordanță cu conținutul foarte semnificativ de acizi nesaturați din compoziția trigliceridelor acestora. De exemplu, trigliceridele uleiului lichid de floarea soarelui în condiții normale (T pl -20 ° C) includ 34% acid oleic și 51% acid linoleic, în timp ce uleiul vegetal solid de boabe de cacao (T pl +30 - 34 ° C) conține 35% palmitic. și 40% acizi stearic.

Grăsimile animale și vegetale diferă în anumite caracteristici. Grăsimile animale sunt mai diverse în ceea ce privește setul de acizi grași mai mari care le compun compoziția. În special, printre cei din urmă, acizii grași mai mari cu un număr de atomi de carbon de la 20 la 24 sunt mai des întâlniți.

Grăsimi animale(grăsimi) conțin de obicei o cantitate semnificativă de acizi grași saturați (palmitic, stearic etc.), datorită cărora acestea temperatura camerei solid.

Compoziția grăsimilor vegetale este foarte mare acizi grași superiori nesaturați(până la 90%), iar dintre limitatori numai acidul palmitic este conținut în ele în cantitate de 10 - 15%. Grăsimile, care includ o mulțime de acizi grași nesaturați, sunt lichide la temperaturi obișnuite și sunt numite uleiuri. Deci, în uleiul de cânepă, 95% din toți acizii grași sunt acizi oleic, linoleic, linolenic și doar 5% sunt acizi stearic și palmitic. Printre grăsimile vegetale, uleiul de cocos și uleiul de boabe de cacao, care fac parte din ciocolată, sunt solide.

Uleiurile vegetale lichide sunt transformate în grăsimi solide prin hidrogenare, care constă în adăugarea de hidrogen la locul legăturilor duble ale acizilor grași nesaturați. Uleiurile vegetale hidrogenate sunt utilizate pe scară largă pentru a face margarină. Rețineți că grăsimea umană, care se topește la o temperatură de 15 ° C (este lichidă la temperatura corpului), conține 70% acid oleic.

Trigliceridele sunt capabile să intre în toate reacții chimice caracteristice esterilor. Cea mai importantă este reacția de saponificare, în urma căreia din trigliceride se formează glicerol și acizi grași. Saponificarea grăsimii poate apărea atât în timpul hidrolizei enzimatice, cât și sub acțiunea acizilor sau alcalinelor.

Grăsimi neutre sunt în organism fie sub formă de grăsime protoplasmatică, care este o componentă structurală a celulelor, fie sub formă de grăsime de rezervă de rezervă. Grăsimea protoplasmatică are o compoziție chimică și cantitativă constantă și este conținută în țesuturi într-o anumită cantitate, care nu se modifică nici măcar cu obezitatea morbidă, în timp ce cantitatea de grăsime de rezervă este supusă unor fluctuații mari. Grăsimile sunt nepolare și, prin urmare, practic insolubile în apă. Densitatea lor este mai mică decât cea a apei, așa că plutesc în apă.

Funcția principală a grăsimilor- să servească drept depozit de energie.

În plus, grăsimile se depun în jurul organelor vitale într-un strat gros și le protejează de deteriorarea mecanică (rinichi, intestine, inimă etc.). În corpul animalelor care hibernează, se acumulează înainte de hibernare excesul de grăsime. La vertebrate, grăsimea se depune sub piele în așa-numita țesut subcutanat unde servește ca izolație termică. Stratul de grăsime subcutanat este deosebit de pronunțat la mamiferele acvatice care trăiesc în climate reci, de exemplu, la balene (atingând până la 70-80 cm), în care joacă și un alt rol - contribuie la flotabilitate.

Plantele acumulează în principal uleiuri, nu grăsimi. Semințele, fructele, cloroplastele sunt adesea foarte bogate în uleiuri, iar unele semințe, precum boabele de ricin, soia, floarea soarelui, servesc drept materii prime pentru producția industrială de uleiuri. Grăsimile se găsesc în semințele a 88% dintre familii plante superioare, iar în multe dintre ele servesc ca substanță de rezervă în loc de amidon.

Unul dintre produsele oxidării grăsimilor este apa. Această apă metabolică este foarte importantă pentru unii locuitori ai deșertului. Grăsimea stocată în corpul lor este folosită în acest scop. Grăsimea care umple cocoașa cămilei nu este în primul rând o sursă de energie, ci o sursă de apă.

4.2. Ceară

Ceară sunt esteri ai acizilor grași superiori și ai alcoolilor monohidroxilici sau dihidroxilici superiori. Formulele lor generale pot fi reprezentate în felul următor:

În aceste formule, R, R" și R" sunt radicali posibili. Astfel, formula generală a cerii este:

unde n și m sunt cel puțin 8.

Cerurile sunt mai rezistente la lumină, oxidanți, căldură și alte influențe fizice și sunt mai puțin hidrolizate decât grăsimile. Există cazuri când ceara de albine a fost păstrată de mii de ani. De aceea, ceara funcționează în principal în organism funcții de protecție.

Cerurile se găsesc la animale, pot face parte din grăsimea care acoperă pielea, lâna, pene. Se găsesc, de asemenea, în teaca frunzelor unor plante veșnic verzi. Frunzele multor plante sunt acoperite cu un strat protector de ceară. Luciul frunzelor multor plante tropicale se datorează reflectării luminii din stratul de ceară. În general, la plante, 80% din toate lipidele care formează o peliculă pe suprafața frunzelor și a trunchiurilor sunt ceară. De asemenea, se știe că sunt metaboliți normali ai unor microorganisme.

Cerurile naturale (de exemplu, ceara de albine, spermaceti, lanolină) conțin de obicei, pe lângă esteri, câțiva acizi grași liberi, alcooli și hidrocarburi cu un număr de atomi de carbon de 21-35. Cerurile care formează placă pe petalele florilor, coaja fructelor, frunze, constau din esteri ai acizilor grași superiori cu o lungime a lanțului de 24 până la 35 de atomi de carbon (de exemplu, carnauba C 23 H 47 COOH, citron C 25 H 51 COOH, montan C). 27 H 55 COOH) și alcooli primari și secundari cu lanț lung.

Ceară naturală de origine animală:

1) ceara de albine (produsă de glande speciale ale albinelor lucrătoare) constă dintr-un amestec de ester al acidului palmitic C 15 H 31 COOH și alcool miricic C 31 H 63 OH și ester al acidului palmitic și alcool cetilic C 16 H 33 OH;

2) spermaceti - ceară, tot de origine animală, extrasă din uleiul de spermaceti din cavitățile craniene ale cașalotului, constă în 90% eter palmitinocetilic: CH 3 - (CH 2) 14 -CO-O- (CH 2) 15 - CH3;

3) lanolină (un lubrifiant care acoperă lâna de oaie) este un amestec de alcooli policiclici complecși cu acizi grași superiori ramificati specifici. Conține acizi miristic, arahidonic și cerotinic, precum și acizi grași superiori specifici cu lanț de carbon ramificat - lanopalmitic, lanostearic etc.

La vertebrate, ceara secretată de glandele pielii funcționează ca un strat protector care lubrifiază și înmoaie pielea și o protejează de apă. Părul, lâna și blana sunt, de asemenea, acoperite cu un secret de ceară. La păsări, în special la păsările de apă, ceara secretată de glanda uleioasă conferă învelișului de pene proprietăți hidrofuge. Cerurile sunt produse și utilizate în cantități foarte mari de organismele marine, în special de organismele planctonice, în care servesc ca principală formă de acumulare a combustibilului celular bogat în calorii. Deoarece balenele, heringul, somonul și multe alte specii marine se hrănesc în principal cu plancton, ceara pe care le conține joacă un rol important în lanțurile trofice marine ca sursă majoră de lipide.

4.3.Steride

Steride- esterii alcoolilor policiclici - steroli(denumire învechită - steroli) și acizi grași superiori.

Steridii formează fracțiunea saponificabilă a lipidelor. În natură, fracția de steroli liberi nesaponificabili și compuși înrudiți este mult mai larg reprezentată decât steridele. Deci, în corpul uman, doar 10% din steroli sunt esterificați și sunt sub formă de steride, iar 90% sunt liberi și formează o fracție nesaponificabilă. Raportul dintre steroli și sterizi în diferite țesuturi și fluide corporale este diferit: ficatul îi conține în mod egal, iar bila conține doar steroli liberi.

Molecula de sterol se bazează pe o grupare ciclică de atomi, constând din fenantren redus (fenatrenul complet redus se numește perhidrofenantren) și ciclopentan.

Această grupare ciclică se numește ciclopentanoperhidrofenantren sau steran :

Un steran care poartă o catenă laterală de atomi de carbon și două grupe CH3 (la al 10-lea și al 13-lea atom de carbon ai ciclului) se numește cholestan:

Atomii de carbon din aceste hidrocarburi sunt desemnați pe baza numerotării adoptate pentru fenantren (1 - al 14-lea atom de carbon); apoi al patrulea ciclu este numerotat și numai după aceea se procedează la numerotarea atomilor de carbon din lanțurile laterale. Ciclurile sunt de obicei notate litere mari alfabet latin.

Fiind oxidat în poziţia 3 (inelul A), colestanul se transformă într-un alcool policiclic - colestanolul, dând naștere clasei sterolilor:

Cu toate acestea, nu trebuie să ne gândim că în natură sterolii apar în timpul reducerii fenantrenului. S-a constatat că biosinteza lor are loc prin ciclizarea poliizoprenoidelor , care sunt în esenţă precursorii sterolilor.

Miezul caracteristic al colestanolului se repetă în toți sterolii cu variații minore. Acestea se reduc fie la apariția dintre atomii de carbon 5 - 6 și 7 - 8 ai inelului B, fie atomii de carbon 22 - 23 ai lanțului lateral de duble legături, fie la apariția în poziția 24 (în lanțul lateral) a unui radical care poate avea o structură - CH3; = CH2; - C2H5; \u003d CH - CH 3 etc. Mai jos sunt formulele pentru cei mai importanți steroli naturali:

colesterolul(C 27 H 45 OH) este principalul sterol al animalelor și al oamenilor, adică aparține categoriei zoosterolilor. Ergosterol caracteristic ciupercilor. sitosterolȘi stigmasterol tipic pentru plante (fitosteroli): primul se găsește, de exemplu, în uleiul de soia, iar al doilea - în uleiul din germeni de grâu. Fucosterol gasit in alge brune. Prezența unui anumit sterol este adesea specifică unei anumite clase sau familii de animale sau plante. Dintre sterolii de la oameni, numai colesterolul :

Cea mai importantă funcție biochimică la vertebratele superioare este conversia acesteia în hormonul progesteron în placentă, testicule, corpus galben și glandele suprarenale, în urma căreia se deschide lanțul de biosinteză a hormonilor sexuali steroizi și a corticosteroizilor. Androgeni(hormonii sexuali masculini) sunt sintetizați nu numai în testicule, ci și (deși în cantități mai mici) în cortexul suprarenal și în ovare. În mod similar estrogeni(hormonii sexuali feminini) se formează nu numai în ovare, ci și în testicule. În principiu, caracteristicile sexuale sunt determinate de raportul dintre androgeni și estrogeni secretați. Astfel, toți hormonii steroizi sunt formați în cele din urmă dintr-un precursor comun, colesterolul, care la rândul său este sintetizat din acetil-CoA.

Androgenii stimulează creșterea și maturizarea, susțin funcționarea sistemului reproducător și formarea caracteristicilor sexuale secundare ale corpului masculin; estrogenii reglează sistemul reproducător feminin. În același timp, atât androgenii, cât și estrogenii au un efect divers asupra majorității țesuturilor care nu sunt asociate cu reproducerea. De exemplu, androgenii stimulează creșterea mușchilor scheletici. Androgenii și unii dintre derivații lor sunt numiți și steroizi anabolizanți. Sunt luate de mulți halterofili, jucători de fotbal, luptători pentru a crește masa musculară și puterea. Dar trebuie să avem în vedere că utilizarea necontrolată a acestor hormoni poate duce la rezultate dezastruoase.

O altă direcție a metabolismului colesterolului este formarea acizilor biliari (colici). Acizii colici- cele mai importante ingrediente ale bilei, asigurand absorbtia normala a acizilor grasi in intestinele oamenilor si animalelor.

A treia direcție importantă a metabolismului colesterolului este sinteza vitaminei D 3 din produsul oxidării colesterolului - 7-dehidrocolesterol ca urmare a expunerii la razele ultraviolete de pe piele.

În corpul uman, colesterolul este conținut într-o cantitate semnificativă. Deci, pentru o persoană care cântărește 65 kg, există în mod normal aproximativ 250 g de colesterol. Concentrația de colesterol din sânge nu este de obicei mai mică de 120-150 mg% la 100 ml de sânge. Modalitățile de utilizare a colesterolului într-un organism sunt prezentate în fig. 3.

Steroli - substanțe cristaline, ușor solubile în cloroform, eter sulfuric și alcool fierbinte, practic insolubile în apă; rezistent la agenti hidrolizanti.

Fig.3. Fondul de colesterol în organism, moduri de utilizare și excreție (conform lui T.T. Berezov)

În corpul animalelor, sterolii sunt oxidați și dau naștere unui întreg grup de derivați care poartă numele comun. steroizi. Aceasta include mulți compuși, dintre care următorii reprezentanți sunt cei mai caracteristici:

Esterii zoo- și fitosteroli cu acizi grași mai mari formează un grup de substanțe saponificabile - steroizi:

Dintre acizii grași mai mari din compoziția steridelor, s-au găsit în principal acizii palmitic, stearic și oleic.

Toate steridele, ca și sterolii, sunt substanțe solide, incolore. În natură, în special în organismele animale, se găsesc sub formă de complexe cu proteine, a căror semnificație funcțională este de a transporta steroli, steroizi și sterizi, precum și de a participa la formarea membranelor biologice. Odată cu creșterea conținutului de steroli și sterizi în compoziția părții lipidice a membranelor, permeabilitatea acestora din urmă scade, vâscozitatea lor crește, mobilitatea lor este limitată, iar activitatea unui număr de enzime încorporate în membrană este inhibat. Steridii și sterolii reglează și alte procese din organism. Unii dintre derivații de sterol sunt cancerigeni, în timp ce alții (cum ar fi propionatul de testosteron) sunt utilizați pentru a trata anumite tipuri de cancer. Sterizii și sterolii în cantități mari fac parte din țesutul nervos al oamenilor și animalelor, a cărui semnificație și funcții sunt studiate în mod activ.

5. Lipide complexe

Alături de lipidele nepolare simple (grăsimi, ceară, steride), există lipide complexe polare. Ele constituie componentele principale ale membranelor celulare, adică. acele recipiente în care au loc principalele procese metabolice. Aceste lipide complexe, prin prezența unei a treia componente, sunt împărțite în fosfolipide și glicolipide(vezi fig. 1).

5.1. Fosfolipide

Fosfolipidele sunt esteri ai poliolilor de glicerol sau sfingozină cu acizi grași mai mari și acid fosforic. Compoziția fosfolipidelor include și compuși care conțin azot: colină, etanolamină sau serină.

Ca acizi grași superiori, moleculele de fosfolipide conțin acizi palmitic, stearic, linoleic, linolenic și arahidonic, precum și lignoceric, nervonic etc. În funcție de tipul de fosfolipide, la construcția moleculei sale participă unul sau două resturi de acizi grași mai mari. . Acidul fosforic este inclus, de regulă, în compoziția fosfolipidelor în cantitate de o moleculă. Doar unele tipuri de fosfolipide de inozitol conțin două sau mai multe reziduuri de acid fosforic.

Radicalul de hidrocarbură al reziduului (sau resturilor) de acizi grași superiori formează partea liofobă, iar resturile de acid fosforic și de bază azotată care pot fi ionizate formează partea liofilă. Datorită acestei caracteristici, fosfolipidele aparent participă la asigurarea permeabilității unidirecționale a membranelor structurilor subcelulare.

Fosfolipidele sunt solide asemănătoare grăsimii; sunt incolore, dar se întunecă rapid în aer datorită oxidării la dublele legături ale acizilor nesaturați incluși în compoziția lor. Se dizolvă bine în benzen, eter de petrol, cloroform etc. Solubilitatea în alcool, acetonă și eter sulfuric este diferită pentru diferitele grupe de fosfolipide. Sunt insolubile în apă, dar pot forma emulsii stabile și, în unele cazuri, soluții coloidale.

Fosfolipidele se găsesc în organismele animale și vegetale, dar țesutul nervos al oamenilor și al vertebratelor conține în special multe dintre ele. La nevertebrate, conținutul de fosfolipide în sistem nervos de 2-3 ori mai mic. Există multe fosfolipide în semințele de plante, inima și ficatul animalelor, ouăle de păsări etc. Microorganismele posedă fosfolipide specifice.

Fosfolipidele formează cu ușurință complexe cu proteinele și sunt prezente sub formă de fosfolipoproteine în toate celulele ființelor vii, participând în principal la formarea membranei celulare și în interior. membranele celulare.

În cazul hrănirii raționale, alimentele conțin peste șaptezeci de substanțe, compuși sau elemente individuale „biogene” care joacă un rol direct sau indirect în alimentația animalelor. Nutrienții care alcătuiesc furajele sunt foarte diverși în proprietățile lor și rolul lor în nutriție și sunt împărțiți în grupuri combinate, în funcție de asemănarea lor. proprietăți chimice si rol biologic. Aceste grupe includ: carbohidrați, lipide, proteine, elemente minerale, vitamine, antibiotice și altele. Dintre nutrienții enumerați în corpul animalelor de fermă sunt stocați: lipide, carbohidrați sub formă de glicogen, vitaminele A și D.

Lipidele, care sunt numite grăsimi brute, sunt un grup de substanțe care sunt diferite în natură și au un lucru în comun. proprietate fizică- sunt insolubile în apă, dar solubile în solvenți organici (eter, benzen, cloroform). Substanțele incluse în grăsimea brută pot fi împărțite în grupuri de niveluri: lipide, stearine, substanțe colorante. O împărțire mai detaliată este dată în schema nr. 1:

Schema nr. 1

Grăsimi brute Lipide Stearine Coloranți Lipide complexe Lipide simple Fosfolipide Glicolipide

Dintre toți nutrienții, grăsimile sunt cele mai calorice: 1 g de grăsime, atunci când este complet ars, eliberează în medie 38,0 kJ din organism, în timp ce 1 g de carbohidrați doar 17,2 kJ.

Animalele pot consuma grăsimi brute sub formă de grăsime și ulei. Au aceeași structură și compoziție chimică, ci un set diferit de acizi grași și, prin urmare, au proprietăți fizice diferite.

Fosfolipidele aparțin grupului de lipide complexe. Se găsesc în celulele tuturor organismelor vii, unde sunt incluși în formarea complexelor proteine-lipidice ale membranelor. Și, de asemenea, împreună cu alte lipide, fosfolipidele formează stratul periferic al celulei și membrana lipidică a acesteia. Unele dintre cele mai bune surse de fosfolipide sunt soia, semințele de floarea soarelui.

Compoziția glicolipidelor include glucoză și galactoză. Valoarea energetică a fosfolipidelor și a glicolipidelor este aceeași cu cea a grăsimii, dar valoarea lor biologică este mai mare.

De asemenea, o parte integrantă a fiecărei grăsimi sunt și așa-numitele substanțe nesaponificabile de natură neutră, solubile în eteri etilici și de petrol. Acești compuși conțin alcooli aromatici. structura complexa- stearine. Stearinele incluse în grăsimile animale fac parte din țesutul nervos, bilă, dar sunt cele mai frecvente sub formă de colesterol (zoosteroli).

Grupele de lipide de mai sus joacă cel mai important rol în metabolismul grăsimilor animalelor. Și importanța grăsimilor brute pentru organism este enormă.

Grasimea este inclusa ca material structural in compozitia protoplasmei tuturor celulelor necesare functionarii normale a glandelor digestive si joaca rolul principala substanta de depozitare. Funcția principală a grăsimii furajere este aceea că grăsimea este principalul acumulator de energie din organism și servește ca o sursă importantă de căldură.

Grăsimile din organismul animal formează baza multor enzime, hormoni, vitamine - catalizatori biologici ai metabolismului. Ei participă la sinteza hormonilor sexuali masculini și feminini. Și acizii grași nesaturați - linoleic, linolenic și aralidonic, care fac parte din grăsimile furajere, sunt necesari pentru creșterea animalelor tinere, pentru funcționarea normală a pielii și pentru prevenirea tulburărilor metabolismului colesterolului la animale. Grăsimea furajeră este direct implicată în sinteza grăsimii din lapte la animalele care alăptează.

Grăsimea furajeră joacă un rol excepțional în hrănirea păsărilor de curte. De exemplu, greutatea maximă în viață a puilor de carne (2-2,5 kg) la vârsta de 42 de zile poate fi obținută numai dacă dieta conține cel puțin 5 grame de grăsime la 100 de grame de hrană uscată. În structura dietei pentru găini ouătoare, rata optimă de grăsime este în medie de 4-5% din substanța uscată a furajului.

Semnele externe ale lipsei de grăsime în diete sunt apariția hipovitaminozei A, D, E, K la animale, disfuncții hepatice, boli de piele (dermatită etc.) și tulburări ale funcției de reproducere.

Carbohidrații printre materie organică furajele reprezintă până la 80% din substanța uscată. Ele ocupă primul loc, deși carbohidrații practic nu sunt conținute în corpul animalului, cu excepția unei cantități mici de glucoză și glicogen în ficat și mușchi.

Amidonul, zaharoza, glucoza, maltoza, fructoza si alti carbohidrati continuti in furaje sunt necesari animalelor ca sursa de energie, ele determina nivelul de nutritie energetica din organism. În timpul oxidării a 1 gram de carbohidrați în corpul animalelor, se eliberează 17,0 kJ de energie. Carbohidrații afectează rata metabolismului grăsimilor și proteinelor. Carbohidrații energetici din organism sunt oxidați la COHO cu eliberarea de energie, care este necesară pentru menținerea temperaturii normale a corpului, a funcției musculare și organe interne. O cantitate în exces de carbohidrați în organismul animalelor se depune sub formă de grăsime. Astfel, carbohidrații sub formă de glicogen și grăsimi sunt substanțe de rezervă în organismul animalelor. Depunerea de grăsime, de exemplu la porci, este o trăsătură genetică, iar la îngrășarea oilor și bovinelor este necesar ca hrana să conțină o cantitate în exces de carbohidrați. Carbohidrații sunt, de asemenea, necesari pentru munca musculară și respirația tisulară a celulelor cu oxidare la dioxid de carbon și apă. În timpul lucrului muscular, conținutul de glucoză din sânge și glicogen din mușchi scade. O scădere a nivelului de glucoză din sânge determină descompunerea glicogenului în ficat.

Carbohidrații precum lactoza, manoza, galactoza, rafinoza, riboza și alții din corpul animal sunt materialul structural care face parte din celule, organe și țesuturi.

Carbohidrații structurali participă la sinteza aminoacizilor din organism, ajută la dublarea absorbției calciului conținut în furaj și accelerează procesele de osificare a țesutului osos.

Hrănirea furajelor care conțin carbohidrați structurali este utilă în special pentru animalele tinere, animalele gestante și care alăptează, în care mineralizarea oaselor și formarea compușilor de calciu în lapte sunt de o importanță capitală.

Hrănirea pe termen lung a animalelor cu diete cu o cantitate insuficientă de hrană care conține carbohidrați structurali este însoțită de întârzierea creșterii, o scădere a productivității și o creștere a bolilor osoase. Pentru rumegătoare, carbohidrații sunt de asemenea necesari pentru ca microflora rumenului să funcționeze normal, a căror activitate depinde de compoziția de carbohidrați a rației de hrană. Prin urmare, la raționalizarea nutriției cu carbohidrați a rumegătoarelor, se acordă o atenție deosebită conținutului de zahăr și fibre din dietă.

La animalele cu stomac cu o singură cameră (porci, cai), precum și la păsări și carnivore, fibrele asigură motilitatea tractului gastrointestinal. Lipsa fibrelor din alimentația carnivorelor duce la dischinezie intestinală și diferite boli gastrointestinale. Iar lipsa fibrelor, de exemplu, în dietele scroafelor gestante duce la agalactia la acestea după fătare.

Vitamina A- retinolul - este necesar pentru creșterea și reproducerea normală, precum și pentru creșterea rezistenței organismului la agenții patogeni ai diferitelor boli. Principal rol biologic vitamina A Aîn organismul animalelor este că participă la sinteza pigmentului vizual (rodopsină), este o combinație de proteine cu vitamina A, menține membranele mucoase normale, stimulează creșterea animalelor tinere.

Cu o lipsă de vitamine în organismul animalelor Aîn creșterea tânără, creșterea se oprește, apar bolile oculare: în stadiul incipient al beriberi - orbire nocturnă, iar odată cu dezvoltarea bolii poate ajunge la tulburare, înmuierea corneei, transformându-se în necroză ulcerată. deficit de vitamine A duce la modificări degenerative ale țesutului nervos, ceea ce duce la o încălcare a coordonatelor mișcărilor, convulsii, paralizie, slăbiciune musculară etc. Precum și la o încălcare a funcțiilor organelor de reproducere, deoarece vitamina A Participă la sinteza gonadotropinelor, prin urmare, cu o lipsă de retinol la animale, se observă sterilitate, fertilitate slabă, resorbția fetușilor, avorturi și nașterea unor descendenți slabi neviabile.

Alimentele vegetale conțin provitamina A- carotenoide din care se formează vitamina în organismul animalelor A. Locul de transformare a carotenului în vitamina este pereții intestinului subțire. Cu aportul excesiv de carotenoizi în organism, carotenul este rezervat în țesutul adipos, iar vitamina A- în ficat, dar aceste rezerve sunt foarte mici. De exemplu, la vacile care au primit hrană bogată în caroten pentru o lungă perioadă de timp, doar 3-6 grame din aceasta s-au dovedit a fi în corpul său, dintre care 70-90% se află în ficat și 30-10% se află în depozit de grăsime. Cu înfometarea de vitamine, animalele cheltuiesc aceste rezerve foarte puțin.

Vitamina D(calciferolul) este o vitamină anti-rahită, care, împreună cu hormonii paratiroidieni, este implicată în reglarea metabolismului fosfor-calciu în organismul animalelor, precum și în creșterea și mineralizarea țesutului osos.

Cu lipsa de vitamine Dîn hrana animalelor, scheletul se dezvoltă incorect, rahitismul se dezvoltă la animalele tinere, iar patologia scheletului se dezvoltă la adulți.

Cu lipsa de vitamine Dîn dieta păsărilor apare rahitismul, sternul este îndoit, articulațiile membrelor sunt îngroșate. Ouăle de la o astfel de pasăre au o coajă subțire, puii de la astfel de ouă sunt slăbiți și predispuși la diferite boli.

Substanțele antirahitice se formează în pielea animalelor atunci când sunt expuse la soare sau la surse artificiale de lumină ultravioletă. Din steroli inactivi ca urmare a reacțiilor fotochimice. Aceste substanțe intră în fluxul sanguin și prezintă un efect similar cu cel al unei vitamine. D din alimente. Vara, când animalele sunt la soare, pot crea mici rezerve de vitamine Dîn ficat.

Atât deficiența, cât și excesul de vitamină sunt dăunătoare animalelor. D. Odată cu excesul său, are loc o creștere a mobilizării Ca din alimente, Ca se depune în rinichi, pe pereții vaselor de sânge și în alte organe. Hipervitaminoza D de obicei însoțită de indigestie.