Простые и сложные липиды. Липиды и липоиды.Биологическая роль в организме.Классификация Липиды бывают

Органические вещества. Общая характеристика. Липиды

Органические вещества — это сложные углеродсодержащие соединения. К ним относятся присутствующие в живых организмах белки, жиры, углеводы, ферменты, гормоны, витамины и продукты их превращений.

Название «органические соединения» появилось на ранней стадии развития химии и говорит само за себя: учёные той эпохи считали, что живые существа состоят из особых органических соединений.

Среди всех химических элементов углерод наиболее тесно связан с живыми организмами. Известно более миллиона различных молекул, построенных на его основе. Интересна уникальная способность атомов углерода вступать в ковалентную связь друг с другом, образуя длинные цепи, сложные кольца и другие структуры.

Большинство органических соединений в природе образуется в результате процесса фотосинтеза — из углекислого газа и воды с участием энергии солнечного излучения в хлорофиллсодержащих организмах.

Низкомолекулярные органические соединения получили свое название из-за небольшого молекулярного веса. К ним относятся аминокислоты, липиды, органические кислоты, витамины, коферменты (производные витаминов, обусловливающие активность ферментов) и другие.

Низкомолекулярные органические соединения составляют 0,1 — 0,5 % от массы клетки.

Высокомолекулярные органические соединения (биополимеры)

Макромолекула, состоящая из мономеров, называется полимером (от греческого poly — «много»). Следовательно, полимер — это многозвеньевая цепь, в которой звеном является какое-либо относительно простое вещество.

Полимеры — это молекулы, состоящие из повторяющихся структурных единиц — мономеров.

Свойства биополимеров зависят от числа и разнообразия мономерных звеньев, образующих полимер. Если соединить вместе 2 типа мономеров А и Б , то можно получить разнообразные полимеры, строение и свойства которых будут зависеть от числа, соотношения и порядка чередования мономеров в цепях.

Допустим, в парафине 16 звеньев. Не станете же вы 16 раз повторять метилен — метилен — метилен… Для такого длинного слова существует упрощение — «гексадекан». А если в молекуле тысяча звеньев? Говорим упрощённо поли — «много». Например, берём тысячу звеньев этилена , соединяем, получаем всем знакомый полиэтилен .

Гомополимеры (или регулярные) построены из мономеров одного типа (например, гликоген , крахмал и целлюлоза состоят из молекул глюкозы ).

Гетерополимеры (или нерегулярные) построены из различающихся мономеров (например, белки, состоящие из 20 аминокислот, и нуклеиновые кислоты, построенные из 8 нуклеотидов).

Каждый из мономеров определяет какое-то свойство полимера. Например, А — высокую прочность, Б — электропроводность. Чередуя их по-разному, можно получить огромное число полимеров с разными свойствами. Этот принцип лежит в основе многообразия жизни на нашей планете.

Липиды, их строение, свойства и функции

Липиды — это сложные эфиры трёхатомного спирта глицерина и высших жирных кислот. В каждом из них есть кислотный остаток СООН, он, теряя атом водорода, соединяется с глицерином, а с остатком соединяется углеродная цепочка. Липиды — низкомолекулярные гидрофобные органические соединения.

«Жирными » кислоты называют потому, что некоторые высокомолекулярные члены этой группы входят в состав жиров. Общая формула жирных кислот: СН 3 — (СН 2) п — СООН . Большая часть жирных кислот содержит чётное число атомов углерода (от 14 до 22).

Синтезируются жирные кислоты из холестерина в печени, затем с желчью поступают в двенадцатиперстную кишку, где способствуют перевариванию жиров, эмульгируя их, тем самым стимулируя их всасывание.

К липидам относятся жиры, воски, стероиды, фосфолипиды, терпены, гликолипиды, липопротеиды.

Липиды принято делить на жиры и масла в зависимости от того, остаются ли они твёрдыми при 20°С (жиры) или имеют при этой температуре жидкую консистенцию (масла).

Чистый жир всегда бывает белого цвета, а чистое масло всегда бесцветное. Жёлтая, оранжевая и бурая окраска масла объясняется присутствием каротина или подобных ему соединений. Оливковое же масло иногда имеет зеленоватый оттенок: в нём содержится немного хлорофилла.

У жиров высокая температура кипения. Благодаря этому на жирах удобно жарить пищу. Они не испаряются с горячей сковороды, начинают пригорать лишь при температуре 200 — 300 0 С.

Нейтральные жиры (триглицериды) представляют собой соединения высокомолекулярных жирных кислот и трехатомного спирта глицерина. В цитоплазме клеток триглицериды откладываются в виде жировых капель.

Избыток жира может вызывать жировую дистрофию. Главный признак появления жировой дистрофии — увеличение и уплотнение печени за счет накопления жира в гепатоцитах (клетках печени).

Воски — пластичные вещества, обладающие водоотталкивающими свойствами. У насекомых они служат материалом для постройки сот. Восковой налет на поверхности листьев, стеблей, плодов защищает растения от механических повреждений, ультрафиолетового излучения и играет важную роль в регуляции водного баланса.

Фосфолипиды — представители класса жироподобных веществ, являющиеся сложными эфирами глицерина и жирных кислот, содержащие остаток фосфорной кислоты.

Они формируют основу всех биологических мембран. По своей структуре фосфолипиды сходны с жирами, но в их молекуле один или два остатка жирных кислот замещены остатком фосфорной кислоты.

Гликолипиды — вещества, образующиеся в результате соединения углеводов и липидов. Углеводные компоненты гликолипидных молекул полярны, и это определяет их роль: подобно фосфолипидам гликолипиды входят в состав клеточных мембран.

К жироподобным веществам (липоидам) относятся предшественники и производные простых и сложных липидов: холестерин, желчные кислоты, жирорастворимые витамины, стероидные гормоны, глицерин и другие.

Общие свойства липидов:

1) обладают высокой энергоёмкостью;
2) имеют плотность ниже, чем у воды;
3) имеют выгодную температуру кипения;
4) высококалорийные вещества.

Разновидность липидов	Роль в организмах растений и животных
Жиры и масла	1. Служат энергетическим депо. 2. Запасающая (в растениях обычно накапливаются масла). 3. У позвоночных животных жиры откладываются под кожей, служат для теплоизоляции, у китов ещё способствуют плавучести. 4. Источник метаболической воды у животных, обитающих в пустыне.
Воск	Используется главным образом в качестве водоотталкивающего покрытия: 1) образует дополнительный защитный слой на кутикуле эпидермиса некоторых органов растений, например листьев, плодов и семян (в основном у ксерофитов); 2) покрывает кожу, шерсть и перья; 3) входит в состав наружного скелета насекомых. Из воска пчёлы строят соты.
Фосфолипиды	Компоненты мембран.
Стероиды	Желчные кислоты, например холевая кислота , входят в состав желчи. Соли желчных кислот способствуют эмульгированию и солюбилизации липидов в процессе переваривания. При недостатке витамина D развивается рахит. Сердечные гликозиды, например гликозиды наперстянки, применяются при сердечных заболеваниях.
Терпены	Вещества, от которых зависит аромат эфирных масел растений, например ментол у мяты, камфора . Гиббереллины — ростовые вещества растений. Фитон входит в состав хлорофилла. Каротиноиды — фотосинтетические пигменты.
Липопротеины	Из липопротеинов состоят мембраны.
Гликолипиды	Компоненты клеточных мембран, особенно в миелиновой оболочке нервных волокон и на поверхности нервных клеток, а также компоненты мембран хлоропластов.

Общие функции липидов

Функция	Пояснение
Энергетическая	При расщеплении 1 г триглицеридов выделяется 38,9 кДж энергии
Структурная	Фосфолипиды и гликолипиды принимают участие в образовании клеточных мембран
Запасающая	Жиры и масла — важнейшие резервные вещества. Жиры откладываются в клетках жировой ткани животных и служат источником энергии во время спячки, миграций или голода. Масла семян растений обеспечивают энергией будущие проростки
Источник метаболической воды	При окислении 1 г жира образуется 1,1 г воды
Защитная	Прослойки жира обеспечивают амортизацию органов животных, а подкожная жировая клетчатка создает теплоизолирующий слой. Воск служит водоотталкивающим покрытием у растений
Регуляторная	Стероидные гормоны регулируют фундаментальные процессы в организмах животных — рост, дифференцировку, размножение, адаптации и т. д.
Каталитическая	Жирорастворимые витамины А, D, E, К являются кофакторами ферментов, и, хотя сами по себе они не обладают каталитической активностью, без них ферменты не могут выполнять свои функции

Роль липидов в процессах жизнедеятельности организма разнообразна.

Структурная. В комплексе с белками липиды являются структурными компонентами всех биологических мембран клеток, а следовательно, влияют на их проницаемость, участвуют в передаче нервного импульса в создании межклеточного взаимодействия.

Энергетическая. Липиды являются наиболее энергоемким клеточным топливом. При окислении 1 г жира выделяется 39 кДж энергии, что в два раза больше, чем при окислении 1 г углеводов.

Резервная . Липиды – наиболее компактная форма депонирования энергии в клетке. Содержание жира в организме взрослого человека от 6 до 10 кг.

Защитная. Обладая выраженными термоизоляционными свойствами, липиды предохраняют организм от термических воздействий, жировая прокладка защищает тело и органы животных от механических и физических повреждений; защитные оболочки в растениях (восковой налет на листьях и плодах) защищают от инфекций и излишне интенсивного водообмена.

Регуляторная . Некоторые липиды являются предшественниками витаминов, гормонов, вторичных метаболитов – простагландинов, лейкотриенов, тромбоксанов. У бактерий липиды определяют таксономическую индивидуальность, тип патогенеза и многие другие особенности. Нарушение липидного обмена у человека приводит к развитию таких патологических состояний как атеросклероз, ожирение, желчнокаменная болезнь.

Классификация липидов. Липиды представляют собой разнородные в химическом отношении вещества. В связи с этим существуют разные подходы к их классификации. Но прежде всего они делятся на простые и сложные.

К простым (нейтральным) липидам относят в первую очередь производные высших жирных кислот и спиртов – ицилглицеролипиды, воски, эфиры холестерина, гликолипиды и другие подобного рода соединения. В их молекулах не содержится атомов азота, фосфора и серы.

В качестве другого определяющегося признака используются природа связующего звена соединяющего между собой гидрофильный и гидрофобный участки молекулы. Таким звеном обычно являются многоатомные алифотические спирты, содержащие две или гидроксильные группы или соединенные с другим остатком сложные липиды содержат гетероатом, к ним относятся фосфолипиды, гликолипиды, стероиды.

Простые липиды можно подразделить на нейтральные и полярные.

Нейтральные липиды на 95-96% представлены ацилглицеринами и по существу именно их и называют жирами.

В полярных глицеролипидах третья гидроксильная группа или свободна (могут быть свободны и две ОН-группы – это диацил или моноацилглицерины). В полярных глицеролипидах третья гидроксильная группа также может быть связана с гидрофильной головкой.

В качестве остатков входят жирные кислоты. Структурное многообразие липидов в основном обусловлено многообразием входящих в них жирных кислот, отличающихся по степени и характеру разветвления углеродной цепи, числу и положению двойной связи, природе и количеству прочих функциональных групп и наконец по длине углеродной цепи. Жирные кислоты, входящие в состав липидов высших растений и животных, как правило, имеют четное число углеродных атомов, причем преобладающими являются кислоты с 16-20 атомами углерода в молекуле.

К простейшим представителям природных жирных кислот относятся насыщенные кислоты с длиной неразветвленной углеводородной цепью общей формулы.

СН 3 (СН 2) и СООН, основные их представители приведены в таблице.

Наиболее распространенные природные жирные кислоты

Кодовое Обозн-е *	Структура	Систематическое название	Тривиальное название
С 12:0 С 14:0 С 16:0 С 18:0 С 20:0 С 22:0 С 24:0 С 14:1 С 16:1 С 18:1 С 18:1 С 18:1 С 18:1 С 22:1 С 18:2 С 18:3 С 20:3 С 20:4	СН 3 (СН 2) 10 СООН СН 3 (СН 2) 12 СООН СН 3 (СН 2) 14 СООН СН 3 (СН 2) 16 СООН СН 3 (СН 2) 18 СООН СН 3 (СН 2) 20 СООН СН 3 (СН 2) 22 СООН СН 3 (СН 2) 3 СН=СН(СН 2) 7 СООН СН 3 (СН 2) 5 СН=СН(СН 2) 7 СООН СН 3 (СН 2) 7 СН=СН(СН 2) 7 СООН СН 3 (СН 2) 5 СН=СН(СН 2) 9 СООН СН 3 (СН 2) 5 СН=СН(СН 2) 9 СООН СН 3 (СН 2) 10 СН=СН(СН 2) 4 СООН СН 3 (СН 2) 7 СН=СН(СН 2) 11 СООН СН 3 (СН 2) 4 (СН=СНСН 2) 2 (СН 2) 6 СООН СН 3 СН 2 (СН=СНСН 2) 3 (СН 2) 6 СООН СН 3 (СН 2) 4 (СН=СНСН 2) 3 (СН 2) 5 СООН СН 3 (СН 2) 4 (СН=СНСН 2) 4 (СН 2) 2 СООН	Насыщенные н -Додекановая н -Тетрадекановая н -Гексадекановая н -Октадекановая н -Эйкозановая н -Докозановая н -Тетракозановая Моноеновые цис -Тетрадецен-9-овая цис -Гексадецен-9-овая цис -Октадецен-9-овая цис -Октадецен-11-овая транс -Октадецен-11-овая цис -Октадецен-6-овая цис -Докозен-13-овая Полиеновые цис, цис-Октадекадиен-9,12-овая цис, цис, цис-Октадекатриен-9, 12, 15-овая цис, цис, цис-Эйкозатриен-8,11,14-овая цис, цис, цис, цис-Эйкозатетраен-5,8,11,14-овая	Лауриновая Миристиновая Пальмитиновая Стеариновая Арахиновая Бегеновая Лигноцериновая Миристолеиновая Пальмитолеиновая Олеиновая Вакценовая транс-Вакценовая Петроселиновая Эруковая Линолевая Линоленовая Дигомо-γ-линолевая Арахидоновая

* Цифры обозначают число атомов углерода и двойных связей в цепи

Среди них особое положение занимает пальмитиновая кислота (С 16:0), ее могут синтезировать все организмы являющаяся первичным продуктом, образующимся под действием синтетазы жирных кислот, и исходным материалом для биосинтеза других кислот группы – стеариновой, лауриновой, миристиновой и т.д.

Биосинтез жирных кислот как насыщенных, так и ненасыщенных происходит за счет удлинения цепи на две СН 2 -группы под действием ферментов ЭЛОН газов.

Для высших растений характерно в основном С 18 -ненасыщенные кислоты, биосинтетически получаемые из С 18:0 стеариновой кислоты под действием фермента десатуразы.

У млекопитающих и ряда бактерий пальмитиновая и стеариновая

кислоты служат предшественниками двух широко распространен-

ных моноеновых (мононенасыщенных) жирных кислот – пальмитиновой и олеиновой. Практически все природные моноеновые кислоты являются цис -изомерами

СН 3 (СН 2) m СН=СН(СН 2) n СООН общая формула моноеновых жирных кислот

В жирах млекопитающих и липидах растений содержится заметное количество полиеновых жирных кислот. Все природные полиеновые кислоты являются несопряженными: цис -двойные связи в их углеводородных цепях разделены, как правило, одной метиленовой группой. В результате в молекулах кислот образуется одна или несколько повторяющихся группировок

–СН=СН-СН 2 -СН=СН-, поэтому они называются кислотами дивинилметанового ряда, они изображаются общей формулой

Линолевая (n=2) и линоленовая (n=3) кислоты не синтезируются в организме высших животных и человека, а поступают с пищей, их часто называют незаменимыми или эсенциальными жирными кислотами. Арахидоновая и дигомо-γ-линолевая кислоты являются предшественниками в биосинтезе простогландинов и лейкотриенов.

Наряду с насыщенными и ненасыщенными кислотами с прямой цепью углеродных атомов, в природе встречаются жирные кислоты с разветвленной цепью. В частности, к ним относится наиболее широко распространенная природная туберкулостеариновая кислота, впервые выделенная из туберкулезной палочки

В некоторых растениях и бактериях были найдены жирные кислоты, содержащие циклопропановое кольцо, например, лактобацилловая и стрекуловая. Биосинтез таких кислот происходит путем переноса метиленовой группы от S-аденозилметионина на двойную связь моноеновой кислоты

В природных липидах содержатся и гидроксикислоты, входящие в состав липидов бактериальных клеток. Например, 2(3)-гидрокистеариновая, 2(3)-гидроксипальметиновая, 2-гидроксилигноцериновая, рицинолевая

Исследования состава липидов и их жирнокислотного состава в зависимости от условий произрастания их источникам показали, что гидроксикислоты накапливаются в значительных количествах стрессовой ситуации (заморозки, засушливые годы и т.д.)

Ацилглицериды могут быть простыми – образованными только одной кислотой и сложными или смешанными, когда в их состав входят остатки различных кислот. Кроме того функциональной группы в триацилглицеридах могут быть по разному ориентированы в пространстве. Эти разные ориентации имеют форму вилки, кресла, стержня

Чистые ацилглицирины- это бесцветные вещества без вкуса и запаха. Окраска, запах и вкус жиров определяются наличием в них специфических примесей. Температура плавления и застывания ацилглицеринов не совпадают. Это может быть следствием переохлаждения или существование нескольких кристаллических модификаций. температура плавления триацилглицеринов, содержащих остатки транс -ненасыщенных кислот выше, чем у ацилглицеринов, содержащих остатки цис -ненасыщенных жирных кислот с тем же числом углеродных атомов.

Помимо того, что триглицериды используются по своему прямому назначению в виде жиров, они могут служить источником для индивидуальных или почти индивидуальных компонентов, например получение хлопкового пальметина в результате демаргаринизации. Выделение основано на ризницах в температурах плавления и кипения не только насыщенных и ненасыщенных триглицеридов, но и цис - и транс -изомеров непредельных глицеридов.

Воски - это жироподобные вещества, твердые при комнатной температуре. В состав воска входят сложные эфиры жирных кислот и высших одноатомных (реже - двухатомных) спиртов, причем кислоты и спирты большей частью содержат четное число атомов углерода (С 13 -С 36). Кроме того, воски всегда содержат свободные кислоты, и часто углеводы, в них в качестве сопутствующих соединений присутствуют стерины и красящие вещества.

Воски подразделяются на растительные и животные. В растениях воски в основном содержатся в наружном слое и играют главным образом защитную роль. Покрывая тонким слоем листья стебли, плоды и сами растения восковой налет предохраняет растения от повреждения, поражения вредителями, замедляется потеря воды. К растительным воскам относятся воск пальмовых листьев (карнаубский воск), воск стеблей льна, кандеильский воск, получаемый в промышленности.

К животным воскам относятся спермацет, его выделяют из спермацетового масла, содержащегося в черепной полости кашалота. В спермацете преобладает цетиловый эфир пальмитиновой кислоты С 15 Н 31 СООС 16 Н 33 .

Пчелиный воск содержит спирты С 24 -С 34 , этерифицированные высшими кислотами (пальмитиновой С 15 Н 31 СООН, церотиновой С 25 Н 51 СООН).

Китайский воск выделяемый насекомыми в основном состоит из церилового эфира церотиновой кислоты (С 25 Н 51 СООС 26 Н 53).

По сравнению с глицеридами сложные эфиры восков труднее поддаются омылению, они также хуже растворяются в обычных растворителях жиров.

Воски находят разнообразное применение в качестве добавок к кремам, мазям, помадам, используются при изготовлен свечей, мыла, пластырей, шампуней. Например карнаубский воск.

Состав восков у разных растений различен. Уникальный воск обнаружен в плодах и семенах симондзии калифорнийской (хохобы). Этот воск жидкий. Его индейцы употребляли его в пищу и использовали его лечебные свойства (заживление ран и др.). Особенностью его является то, что он выполняет роль запасного питательного вещества используемого при прорастании семян. Не имея в своем составе триацил глицеридов этот воск не горит и не разлагается как обычное масло. Это дает возможность использовать его для смазки скоростных моторов, что удлиняет время их работы в 5-6 раз. Вынозеленый кустарник хохобы неприхотлив, произрастает на бедных и засоленных почвах, а его плоды и семена содержат до 50% жидкого воска.

К жироподобным веществам относятся кутин и суберин.

Кутин покрывает сверху эпидерму тонким слоем……………..

ткани от высыхания и проникновения микроорганизмов. В его состав входят С 16 и С 18 ω-гидроксикарбоновые кислоты, связанные друг с другом сложноэфирными связями в полимерную сетку.

Суберин – полимер, который пропитывает клеточные стенки первичной коры корня. Это делает клеточные стенки прочными и непроницаемыми для воды и газов, что повышает защитные свойства покровной ткани. Суберин похож на Кутин, но кроме гидроксикислот в него входят дикарбоновые кислоты и двухатомные спирты.

Гликолипиды. Этот термин относится к разнообразной и обширной группе липидов у которых гидрофобная часть липидной молекулы соединена с гидрофильной полярной головкой состоящей из одного или нескольких остатков углеводов. В качестве основных углеводных компонентов в составе гликолипидов чаще всего встречаются глюкоза и галактоза или их сульфатированные производные (обычно галактозилсульфат), аминосахара (галактозалин и глюкозалин) либо их ацетильные производные. Глицерогликолипиды представлены в природе главным образом гликозилдиацил глицеринами.

Лекция № 2

Сложные липиды.

Глицерофосфолипиды общим структурным фрагментом всех глицерофосфолипидов является фосфолипидная кислота (1,2-диацил-3-фосфоглицерол)

Фосфатидная кислота образуется в организме в процессе биосинтеза триацилглицеридов и глицерофосфолипидов как общий промежуточный метаболит. Все природные глицерофосфолипиды относятся к L-ряду, имеют один асимметрический атом. Состав жирных кислот различных глицерофосфолипидов различается даже в пределах одного организма, что и определяет специфичность фосфолипидов.

Фосфолипиды являются обязательными компонентами большинства мембран животных, растительных и бактериальных клеток.

В зависимости от заместителей НОR выделяют различные группы фосфолипидов

Название глицерофосфолипида	HOR-группа
Тривиальное название	Строение
Не содержащие азот
Фосфатилглицерид	глицерол
Фосфатидилглицерид	кардиолипин
Фосфатидилинозитол	инозитол
Содержащие азот
Фосфатидилэтаноламин	кефалин
Фосфатидилхолин	холин (лецитин)
Фосфатидилсерин	серин

Лецитин в своем составе содержит аминоспирт в виде триметиламмонийной соли. В зависимости от того с каким углеродным атомом связана фосфорная кислота различают его α и β-формы

α-лецитин β-лецитин

Лецитин содержится в клетках, особенно в мозговых тканях человека и животных, в растениях он в основном в соевых бобах, семенах подсолнечника, зародышах пшеницы. В бактериях его содержание крайне невелико.

Кефалин также содержится в мембранах клеток высших растений и животных.

Помимо фосфолипидов, относящихся к классу диацилглицеридов во многих природных объектах в небольшом количестве присутствуют моноацилглицериды, называемые лизофосфолипидами

х - остатки холина, этаноламина, серина

В мозге млекопитающих и в оболочках нервных клеток присутствуют глицерофосфолипиды с циклическими полигидроксипроизводными и свободной ОН-группой.

Они образуются при гидролизе в фосфатидиадихоной связи во втором положении под действием специфического фермента-фосфолипазы А 2 . Лизофосфолипиды образуют сильным гемолитическим действием.

лизофосфолипиды

Плазмалогены. Они отличаются от приведенных выше глицерофосфолипидов тем, что вместо остатка кислоты при первом углеродном атоме содержат α, β-непредельный спирт, связанной простой эфирной связью с ОН-группой……………

При гидролизе этой группы образуются альдегиды, отсюда и название –фосфатидали. На долю плазмалогенов приходится до 10% фосфалипидов мозга и мышечной ткани.

пример плазмалогена

(фосфатидольэтаноламин)

Они обнаружены также в эритроцитах (до 25%), входят в состав бактериальных мембран но практически не встречаются в растениях. Гидрированный аналог носит название трангоцит. Он ускоряет агрегацию.

Кардиолипин практически локализован в листохондриях и играет важную роль в структурной организации и функционировании дыхательных комплексов.

Среди гликоглицеролипидов обнаружена небольшая группа фосфорсодержащих гликолипидов, найденных в основном в бактериальных клетках. Например

В остатках глицерофосфолипидов в качестве спиртовой компоненты Н 3 РО 4 могут быть остатки углеводов.

Сложными липидами являются и производные сфингозина или его насыщенного аналога – дигидрофосфингозина

сфингозин Д-сфинганин

(Д-и-сфингенин)

При ацилировании NH 2 -группы сфингозина жирной кислоты образуется церамид, фосфохолиновое производное которого называется сфингомиелином, то есть ОН- группа может содержать остаток Н 3 РО 4 .

Сфинголипидами особенно богаты мозг и нервные ткани. Сфингомиелины обнаружены в тканях почек, печени, в лимфе крови.

В общем виде природные длинноцепочные основания (сфингозины) являются С 12 -С 22 соединениями двух типов. Ненасыщенные молекулы с тремя функциональными группами (азотацилированные представители) в основном имеют животное происхождение, а их насыщенные аналоги с четырьмя группами - растительное происхождение:

Со свободной NH 2 - группой – сфингозины с ацилированной NH 2 – группой – церамиды, содержащие остаток фосфорной кислоты и холина – сфингомиелинами.

Гликосфинголипиды – производные церамидов, спиртовая группа которых гликозилирована остатками одного или нескольких углеводов.

Цереброзиды

галактозилцерамиды

Ганглиозиды – углеводная часть олигомерная - разветвленная. Этим они отличаются от цереброзидов.

Также как и в ацилглицеридах, состав фосфолипидов, выделенных из одного и того же сырья неидентичен, в растениях, в зависимости от вида культуры содержится от 0,3 до 1,8% фосфолипидов.

Церамиды встречаются во многих животных и растительных тканях, свингомиелины характерны только для животных клеток. Сфинголипиды входят в состав многих лекарственных форм, поэтому освоен их химический синтез. На основе сфинголипидов созданы фармакологические активные препараты антибактериальным средством, косметические средства, позволяющие защищать от вирусов, бактерий и грибов.

В качестве природных источников сфингосоединений используют красные водоросли, морские губки, морские звезды.

Цереброзиды можно выделить из соевых бобов, но природные представители сфинголипидов в следствии малого содержания объектов дороги. И для фармакологических целей их получают синтетически. В основном используют биохимические подходы.

Функциональные свойства липидов

По своим функциям в организме липиды делятся на две основные группы – запасные или резервные и структурные или протоплазматические.

Запасные липиды (в основном это ацилглицериды) являются высококалорийными и составляют энергетический и строительный резерв организма, который им используется в период недостатка питания и во время болезни. Высокая калорийность жира позволяет организму в экстремальных ситуациях существовать за счет его запасов в течение длительного времени (от нескольких недель до 1,5 месяцев). Запасные липиды являются защитными веществами, помогающими организму (растительному или животному) переносить неблагоприятное воздействие внешней среды, например низкие температуры. Последнее очень важно для растений, они больше страдают от зимних и летних колебаний температур. В связи с этим до 90% всех растений содержат запасные липиды. Запасные липиды животных и рыб концентрируются в подкожной жировой ткани, защищают организм от травм. К защитным липидам можно отнести и воски. Запасные липиды у большинства растений и животных являются основной по массе группой липидов (95-96%) и относительно легко извлекаются из жиросодержащего материала («свободные липиды»).

Структурные липиды – а это в первую очередь фосфолипиды образуют сложные комплексы с белками, углеводами и в виде таких надмолекулярных структур входят в состав клеточной стенки и участвуют в сложных процессах, протекающих в клетке. Они относятся к трудно извлекаемым связанным и прочносвязанным липидам. Для их извлечения предварительно необходимо разрушить их связи с белками и углеводами.

При извлечении липидов из масличного сырья вместе с ними в масло переходит большая группа веществ – пигментов, жирорастворимых витаминов, стеринов. Все эти сопутствующие вещества играют важную роль в жизнедеятельности живых систем.

Сопутствующие вещества, содержащиеся в сыром жире

1. Жирорастворимые пигменты – это вещества, определяющие окраску масел и жиров, наиболее распространены среди которых каратиноиды и хлорофиллы.

Каратиноиды – это растительные красно-желтые пигменты, обеспечивающие окраску ряда жиров, а также овощей и фруктов, яичного желтка и многих других продуктов. По своей химической природе это углеводороды С 40 Н 56 – каротины и их кислородсодержащие производные. Среди них наиболее известен β-каротин (про-витамин А)

β-каротин предает окраску овощам, плодам и фруктам. Помимо красящих свойств, β-каротин важен тем, что он является предшественником витамина А. Большое количество β-каротина содержится в моркови, семенах кукурузы, пальмовом масле.

Желтый краситель из лепестков календулы является жирорастворимым красителем и выделяется из растений в виде масляного экстракта. Он используется для окраски жирорастворимых продуктов – масло, сыр и др. в виде масляного экстракта.

Каротиноиды баксин и норбиксин выделяют из семян и мякоти олеандрового дерева (Bixaorellana), они растворимы в растительном масле и используются в качестве пищевых красителей

Хлорофил – красящее вещество зеленых растений представляет из себя комплекс магния с производными порфина.

Хлорофилл состоит из сине-зеленого хлорофилла (А) и желто-зеленого хлорофилла (Б) в соотношении 2:1………………………

R= СН 3 (хлорофилла)

Хлорофилл придает зеленую окраску многим овощам и плодам – салат, зеленый лук, укроп. В семенах хлопка содержится пигмент – госсипол. От 0,14 до 2,5% сам госсипол и продукты его превращения окрашивают хлопковое масло в темно-желтый или коричневый цвет. Госсипол, содержащийся в семенах, листьях, стеблях хлопчатника,- токсичное вещество. Избыток госсипола в масле недопустим, потому что это токсическое вещество. При хранении и нагревании нерафинированных масел госсипол образует темные продукты и придает маслу неприятный вкус. Происходит быстрое окисление. По своей структуре госсипол представляет собой димер нафталина, содержащий гидроксильные, альдегидные, метильные и изопропильные заместители:

Жирорастворимые витамины. Это в основном витамины группы А (ретинол), группы Д (эргокальциферол – Д 2 и холкальциферол – Д 3), токоферолы (витамин Е), витамины группы К (филлохиноны и менахиноны). Более детально пигменты и витамины будут рассматриваться в курсе «Пищевые и биологически активные добавки».

Стерины. Это неомыляемые вещества – полициклические спирты и эфиры. Основой стеринов является пергидроциклопентафенатрен, в третьем положении которого имеется ОН-группа, в 17-ом-заместитель R, изменяющийся в зависимости от вида стерина

и др. R / - остаток жирной кислоты

ОН в третьем положении, может быть этерифицирование уксусной кислотой или остатком жирной кислоты.

Стерины – алициклические вещества,входящие в группу стероидов, обычно они представляют собой кристаллические одноатомные спирты (стеролы) или их эфиры (стериды).

По источнику их содержащего стерины подразделяют на:

зоостерины – содержатся в животных жирах

фитостерины – содержатся в растениях

микостерины – содержатся в грибах

Роль стеринов состоит в регулировании обмена веществ в организме, а конкретно желчных кислот, тренинге иммунной системы, и ряда других, способствуют снижению стрессовых факторов, таких как неполноценное питание, плохое экологическое воздействие, загрязнение, некоторые из них оказывают противовоспалительное и антигипогликемическое действие, что важно при лечении сердечно-сосудистых заболеваний и сахарного диабета.

Наиболее важным из животных стеринов является холестерин. С одной стороны он необходим для синтеза стероидных гормонов, избыток же его способствует отложению в виде бляшен на кровеносных сосудах, что делает их ломкими. Поэтому поступление его с пищей должно быть контролируема. Нормальным считается уровень холестерина 198-200 мг/ди. Холестерин поступает как с питанием 300-500 мг в сутки, так и образуется биосинтетически 500-1000 мг. (70-80% синтезируется в печени).

Холестерин обнаружен в тканях всех животных и отсутствует, или присутствует в незначительном количестве, в растениях.

Эргостерин является предшественником Витамина Д.

Из растительных стеринов наиболее важен экдистерон. Он действует как анаболик на мышечные ткани, улучшит работу печени и сердца, улучшает состав крови. Его принимают как пищевую добавку для спортсменов.

Процессы, происходящие при хранении жиров.

При хранении жиры нестойки и относительно быстро разрушаются. Превращения могут протекать по сложноэфирным группам или по углеводородному скелету молекулы.

Гидролиз триглицеридов

………………

Гидролиз идет ступенчато через промежуточное образование диацил, моноацил и затем полный гидролиз до глицерина. Гидролиз триацилглицеринов широко применяется в технике для получения жирных кислот, глицерина, моно- и диацилглицеринов. Гидролитический распад жиров, липидов зерна, муки, крупы и других жиросодержащих пищевых продуктов является одной из причин ухудшения их качества. Особенно ускоряется этот процесс, если продукты хранятся на свету, при повышенной влажности, температуре, или иных условиях, ускоряющих старение. Глубина гидролиза жиров может быть охарактеризована с помощью кислотного числа. Кислотное число – число мг КОН, необходимое для нейтрализации свободных жирных кислот, содержащихся в 1 гр пищевых продуктов или жира. Кислотное число является одним из показателей качества продуктов и регламентируется стандартом.

Переэтерификация. Большое практическое значение имеют реакции, при которых идет обмен ацильных групп (ацильная миграция) – межмолекулярная и внутримолекулярная переэтерификация. Химически этот процесс может проходить под воздействием различных агентов. Практически этот процесс обмена ацильными группами важен при получении жиров мягкой консистенции при перекрестной переэтерификации высокоплавных жиров животного происхождения и жидких растительных жиров. Получаются пластичные маргарины с температурой плавления 25-35 0 С. Такие жиры очень удобны для применения в хлебопечении, при изготовлении кондитерских изделий, торты. В качестве катализаторов переэтерификаци жиров используют щелочи, алкоголяты. При их взаимодействии с триацилглицеринами сначала протекает процесс омыления, образуется глицерат натрия или калия, который и является собственно катализатором переэтерификации. Механизм переэтерификации такой же, как и для эфиров моноспиртов.

Механизм реакции переэтерификации заключается во взаимодействии карбонильный группы ›С=О сложного эфира со спиртовыми группами.

Скорость зависит от состава жира, степени его омыления, температуры, от вида, количества и активности катализатора.

Реакции ацилглицеринов с участием углеводородного радикала

1. Гидрирование ацилглицеринов. Оно осуществляется под действием Н 2 при повышенных температурах в присутствии катализатора (чаще всего Ni-Re). Так например, гидрирование масел и жиров молекулярным водородом в промышленности проводят при температурах 180-240 ◦ С в присутствии медно-никелевых катализаторов, при давлении близком к атмосферному. Задачей гидрогенизации является изменение жирно-кислотного состава с целью изменения консистенции и свойств жира. В зависимости от полного или частичного присоединения водорода к ненасыщенной цепи образуются жиры различной консистенции. Основная химическая реакция, протекающая при этом – присоединение водорода с двойным связями в боковых цепях карбоновых кислот, входящих в ацилглицерины

Реакция аналогична реакции гидрирования алкенов.

Учитывая тот факт, что различные двойные связи по разному взаимодействуют с водородом можно избирательно гидрировать ту или иную двойную связь в молекулах ненасыщенных ацилглицеридов. Так в жидких маслах сначала одна из двойных связей линолевой кислоты гидрируется до линоленовой, затем линоленовая кислота восстанавливается до олеиновой и только затем при избыточном гидрировании образуется стеариновая кислота

Подбирая условия реакции и соответствующие катализаторы можно добиться нужной структуры жира.

Лекция № 3

Определяя условие гидрирования и соответствующий катализатор,

можно получить нужную структуру жира.

Избегать сопутствующих процессов изомеризации местоположения двойных связей и цис-транс- изомеризации можно подбором катализатора и условий гидрирования.

Окисление ацилглицеридов. Общеизвестным является тот факт, что олефины легко окисляются действием кислорода воздуха по аллильному положению у двойной связи. Жиры, имеющие в молекуле ненасыщенную углеводородную цепь не являются исключением. Первичными продуктами являются различного строения гидроперекиси

Образующиеся гидропероксиды неустойчивы и могут превращаться в другие продукты как за счет превращений самих гидроперекисных групп, так и за счет процессов, инициируемых гидроперекисями. При этом могут образовываться эпокиси, спирты, альдегиды, кетоны, кислоты и их производные с углеводородной цепочкой различной длины.

Кроме того, автокаталитические процессы окисления кислородом воздуха могут сопровождаться более глубоким окислением с разрушением цепи, изомеризацией и полимеризацией, в результате этого накапливаются альдегиды, полиены, эфиры и пероксиды.

Направление и глубина окисления масел и жиров зависит, в первую очередь от их ацильного состава.

С увеличением степени непредельности жирных кислот, входящих в состав ацилглицеринов, скорость их окисления возрастает. Например, соотношение скорости окисления олеиновой – линолевой и линолиновой кислот составляет 1:27:77. Ацилглицерины насыщенных кислот кислородом воздуха при обычных условиях не окисляются. Затормаживают процесс окисления ингибиторы. Они образуют стабильные радикалы, которые дальше в процессе окисления не участвуют. К таким соединениям относится и ионол и другие соединения тризамещенного фенола. Из природных антиокислителей наибольшее значение отводится токоферолу госиполу. При введении антиоксидантов в количестве 0,01% стойкость жиров к окислению увеличивается в 10-15 раз.

На активность оксидантов оказывают действие сопутствующие вещества, так продолжительность действия антиоксидантов увеличивается в присутствии синергистов (от греческого synergos – действующие вместе). Механизм действие синергистов может быть самым различным. Они могут дезактивировать те факторы, которые способствуют окислению, например, дезактивировать следы металлов (Pb, Cu, Co, Mn, Fe и др.), которые выполняют роль катализаторов окисления. Активными синергистами являются соединения, имеющие в молекуле окси- и аминофункции. Хорошо зарекомендовали себя в качестве комплексонов лимонная и аскорбиновая кислоты. Синергистами являются и производные фосфорной кислоты.

Скорость окисления жиров уменьшается при понижении содержания кислорода увеличивается при повышении температуры, попадании прямых солнечных лучей. В организме окисление липидов протекает под действием биологических катализаторов – липоксигеназ. Подобное ферментативное окисление, вызывающее прогоркание масел характерно для липидного комплекса хранящихся масличных семян, зерна, продуктов их переработки (мука. крупа). Во всех этих объектах наряду с жирами присутствуют ферменты липазы и липоксигеназы. У каждого свое назначение – липаза катализирует гидролиз триацилглицеринов, а липоксигеназа катализирует образование гидропероксидов ненасыщенных жирных кислот (главным образом линолевой и линоленовой). Свободные жирные кислоты окисляются быстрее, чем их остатки, входящие в молекулу триглицеридов жира. Таким образом ферментативное прогоркание можно выразить следующей общей схемой

И затем при участки липоксигеназы образовавшаяся непредельная кислота окисляется до поргидроксисоединений

Процесс окисления может, как было описано выше, протекать и дальше. Образующие гидроперекси и вторичные метаболиты – альдегиды и кетоны являются причиной ухудшения качества пищевого сырья и многих липидосодержащих продуктов, так называемое прогоркание маргарина, молочного жира, муки, крупы. Поэтому длительно хранящиеся липидосодержащиеся продукты под влиянием кислорода воздуха, влаги, света и присутствующих в них ферментов постепенно приобретают неприятный вкус и запах. Некоторые из них обесцвечиваются. В них накапливаются вредные для организма продукты окисления. При этом не только снижается их пищевая и биологическая, но они могут оказаться совсем не пригодными для употребления.

Пищевая порча жира сопровождается изменением не только триглицеридов, но и сопутствующих веществ. Например, обесцвечивание растительных масел при осаливании связано с окислением каратиноидов. Темный цвет масел, полученных из заплесневевших зерен обусловлен окислением накопившихся в них микотоксинов. Очень темная окраска хлопкового масла связана с появлением продуктов окисления госсипола. Более глубокие процессы порчи жира сопровождаются образованием как тяжелых продуктов полимеризации, так и легких, например триметиламина N(CH 3) 3 – он обеспечивает придание продуктам прогоркание селедочного запаха. Жиры и содержащие их продукты не одинаково устойчивы при хранении, это зависит от их жирнокислотного состава, характера присутствующих примесей, наличия или отсутствия ферментов. Все это определяет условия их упаковки, хранения, срок годности готовых продуктов. Наименее устойчивы при хранении маргарин, сливочное масло и куриный жир.

Анализ порчи жиров проводится в основном органолептически. На первом этапе появляется неприятный вкус, не свойственный оцениваемому маслу или жиру (жир при этом может выступать в качестве раздражителя – щипание в горле, вызывать ощущение жжения, царапания. Несколько позднее появляется неприятный запах (иногда запах олифы). При качественной оценке порчи сливочного масла или маргарина используют термины: «осаливание», «сырный привкус», «олеистость» и наконец «прогоркание».

Методы выделения и анализа липидов сырья и пищевых продуктов

Для анализа липидов применяют самые разнообразные методы - классические и физико-химические.

Изучение липидов начинается с определения их количества (содержания) в пищевых продуктах. Для этого используют методы определения содержания липидов непосредственно в объекте (ЯМР и ИК - спектроскопия) и методы извлечения липидов из пищевых продуктов или биологических объектов. При выделении липидов следует учитывать, что они способны не только к гидрофобным взаимодействиям, но и к образованию водородных, электростатических и ковалентных связей. В зависимости от типа взаимодействия их подразделяют на свободные, связанные или прочно связанные. От такого к какому типу относятся липиды и различаются методы их извлечения.

Свободные липиды экстрагируют из биологического объекта неполярными растворителями (гексан, диэтиловый эфир). При этом разрушаются комплексы, образованные гидрофобными взаимодействиями в жировой ткани, комплексы альбумина с жирными кислотами.

Связанные липиды экстрагируются системой растворителей, в которой присутствуют полярный компонент, как правило это спирт (смесь хлороформа и этанола). При этом разрушаются водородные и электростатические силы. Таким образом извлекаются липиды из мембран и митохондрий.

Прочно связанные липиды. Они находятся в комплексах, образованных ковалентными связями и растворителями не извлекаются. Сначала комплекс разрушают путём гидролиза слабыми растворителями кислот или щелочей и затем высвободившиеся липиды экстрагируют органическим растворителем.

Постадийно можно выделить все группы липидов.

Помимо экстракции органическими растворителями используют экстракцию сжиженными газами (бутином, азотом, аммиаком, СО 2, фреонами, аргоном и т.д.). Поскольку извлечение происходит при пониженных температурах, минимизируется опасность окисления, разложения и потери ценных свойств при выпаривании. Наиболее перспективной является экстракция СО 2 (28 0 С, р=65-70 атм), количественный выход достигает 98%.

После выделения полученную смесь липидов фракционируют (разделяют на отдельные компоненты) и анализируют. В общем виде схема анализа липидов выглядит следующим образом

триацилглицериды

диацилглицериды

моноацилглицериды

свободные жирные кислоты

стерины, витамины и т.д.

Наиболее эффективным и широко применяемым методом фракционирования сложных смесей липидов является хроматография (адсорбционная). Она применяется как в аналитических, так и в препаративных целях. Наиболее эффективна хроматография в тонком слое. Существуют различные приемы хроматографического разделения (одномерное, двумерное, элюентами различной полярности).

Основными характеристиками липидов являются:

Кислотное число (определение уже дали) – показатель, характеризующий количество свободных жирных кислот, содержащихся в жире. Учитывая, что хранение пищевых продуктов, содержащих жиры и масла, всегда сопровождается гидролизом последних, по величине кислотного числа можно судить о их качестве. В технологии переработки жиров кислотное число используется при расчете количества щелочи, необходимой для щелочной рафинизации жиров и масел.

Число омыления равно числу мг КОН, необходимого для омыления глицеридов и нейтрализации освободившихся и свободных жирных кислот в 1 г жира или масла. По числу омыления можно судить о средней молекулярной массе входящих в состав жирных кислот и определить при мыловарении количество щелочи, необходимое для омыления жира.

Йодное число – показатель, характеризующий непредельность жирных кислот, входящих в состав жира. Он выражается в процентах иода, эквивалентного галогену, присоединяющемуся к 100 г жира. Существует несколько методик определения иодного числа. Одним из наиболее распространенным является бромометрический метод. При этом применяется раствор брома в безводном метиловом спирте, насыщенном NaBr, с которым бром образует прочное комплексное соединение

Отщепляясь бром реагирует с ненасыщенными глицеридами

Непрореагировавший бром оттитровывают иодметрически

а выделевшийся йод титруют тиосульфатом натрия.

А отсюда несложно вычислить и иодное число жира. Иодное число широко применяется для определения вида жира, способности его к «высыханию», расчета водорода, необходимого для его гидрирования.

Химический синтез липидов

Для исследовательских и практических целей липиды обычно выделяют из природных источников. Однако в некоторых случаях необходим химический синтез, например, для окончательного доказательства строения новых типов липидных веществ, выделенных из растительных, животных или минеральных организмов, развитие мембранных исследований поставило на повестку дня проблемы препаративного синтеза многих мембранных липидов, кроме того в исследовании функций липидов, в исследовании механизмов их взаимодействия с другими компонентами живой природы необходимы модифицированные липиды, липиды, содержащие радиационную метку.

Сложность химического строения липидов, их большое разнообразие требуют использования широкого набора методов синтеза. Но если не касаться приемов получения насыщенных и ненасыщенных карбоновых кислот, то они сводятся к следующим

1. Ацилирование гидроксильных групп глицерина или аминогрупп сфингозина. В качестве ацилирующих агентов используются жирные кислоты, их галогенангидриды, ангидриды.

2. Алкилирование применяется в синтезе липидов с простой эфирной связью. В качестве реагентов используют алкилгалогениды или эфиры пара-толуолсульфокислот.

3. Фосфолирование – это обязательный этап в синтезе фосфолипидов. Для этого получают хлорфосфаты или серебряные соли замещенных фосфорных кислот и вовлекают их во взаимодействие с глицерином или сфингозином или их моногидроксипроизводными

4. Гликозилирование – оно применяется при синтезе гликолипидов, специфическим катализатором гликозилирования является цианид ртути. Могут использоваться и биокатализаторы, например липаза.

Широко используется также реакция обмена функциональных групп в присутствии биокатализаторов

Фосфолипиды различного типа могут быть получены и непосредственно из фосфатидовой кислоты путем ее этерификации подходящим аминоспиртом в присутствии конденсирующего агента

Все описанные приемы подходят и для синтеза сфинголипидов

Пищевая ценность масел и жиров

Растительные жиры и масла являются компонентом пищи, источником энергетического и пластического материала для человека, поставщиком ряда необходимых для него веществ (непредельных жирных кислот, фосфолипидов, жирорастворимых витаминов). Все эти вещества являются незаменимыми факторами питания, определяющими его биологическую ценность. Рекомендуемое содержание жира в рационе человека – 30-33%. В южных районах несколько меньше – 27-28%, а для северных – больше 38-40%. В среднем это 90-102 г в сутки, непосредственно в виде жиров 45-50 г. Постоянный отказ от жиров или употребление только жиров, объединенных необходимыми составляющими, приводит к серьезным нарушениям в физиологическом состоянии человека. Нарушается деятельность центральной нервной системы, снижается иммунитет, сокращается продолжительность жизни. Избыточное потребление жиров нежелательно. Оно приводит к ожирению и возникновению множество сердечно-сосудистых заболеваний.

В составе пищевых продуктов различают видимые жиры (растительные масла, животные жиры, сливочное масло, маргарин и пр.) и невидимые жиры (жир в мясе и мясопродуктах, рыбе, молоке, молочных продуктах, крупе, хлебе и хлебобулочных изделиях). Наибольшее количество невидимых жиров содержится в шоколаде, конфетах, сыре, колбасных изделиях. Важно не только количество поглощаемого жира, но и состав его. Линолевая и линоленовая кислоты не синтезируются в организме человека, арахидоновая синтезируется из линолевой кислоты. Эти три вида кислот являются незаменимыми. Они участвуют в построении клеточных мембран, простагландинов, участвуют в регулировании обмена веществ, регулирование обмена веществ в клетках, кровяного давления, агрегации тромбоцитов, регулирует и многие другие процессы. Все эти функции выполняют только цис -изомеры ненасыщенных кислот. В отсутствии необходимых жирных кислот развиваются самые разные заболевания. Из незаменимых кислот наибольшей активностью обладает арахидоновая кислота, следующая по активности – линолева, линоленовая в 8-10 раз менее активная, чем линолевая. Полезны для организма пентоеновые кислоты, содержащие в жире рыб.

Среди продуктов питания наиболее богаты полинасыщенными кислотами растительные масла, особенно кукурузное, подсолнечное, соевое. Содержание в них линолевой кислоты достикает 50-60%, в животных жирах – всего 0,6%. Арахидоновая кислота в продуктах питания содержится в незначительных количествах. Больше всего ее в яйцах – 0,5%, а в растительных жирах практически нет.

В настоящее время считают, что суточная потребность в линолевой кислоте должна составлять 6-10 г, минимальная 2-6 г, а ее суммарное содержание в жирах пищевого рациона – не менее 4% от общей калорийности. Таким образом, состав жирных кислот предназначенных для питания здорового организма должен быть сбалансирован: 10-20% - полиненасыщенных, 50-60%-мононенасыщенных и 30% насыщенных, часть из которых должна быть со средней длиной цепи. Это обеспечивается при использовании в рационе 1/3 части растительных жиров и 2/3 животных жиров.

В зависимости от возраста и страдающих сердечно-сосудистыми заболеваниями, это соотношение изменяется в пользу ненасыщенных: соотношение полиненасыщенных и ненасыщенных кислот равно ~2:1, а соотношение линолевой и линоленовой кислот ~ 10:1. Считается, что лучше в один прием пищи применять жиры сбалансированного состава.

Важной в питании группой липидов являются фосфолипиды, участвующие в построении клеточных мембран и транспорт жира в организме, они способствуют лучшему усвоению жиров и препятствуют ожирению печени. Общие потребность человека в фосфолипидах – 5 г в сутки. Существуют ограничения по холестерину. При повышении его уровня в крови, опасность возникновения и развития атеросклероза возрастает. Суточное потребление холестерина не должно превышать 0,5 г. Наибольшее количество холестерина содержится в яйцах, сливочном масле и субпродуктах.

Углеводы

ЛЕКЦИЯ №1

Углеводы широко распространены в природе и играют важную роль в процессах жизнедеятельности различных организмов. Следует отметить, что глюкоза образуется практически из ничего, являясь первыми веществами живой клетки по биосинтетическому пути. Если аминокислоты, и особенно их полимерные производные, полипептиды и белки, в большей степени сосредоточены в живых организмах, то углеводы в растениях. Они широко распространены в природе и встречаются как в свободном, так и в связанном виде. На долю углеводов приходится ¾ всего биологического мира, целлюлоза является структурной единицей растительного мира (80-90%), а главный пищевой углевод – крахмал. В животном организме на долю углеводов приходится 2% от массы.

Помимо деления на простые и сложные, липиды можно подразделить на омыляемые и неомыляемые.

Классификация липидов позволяет разобраться с нюансами участия данных микроэлементов во множестве биологических процессов жизнедеятельности человека. Биохимия и строение каждого подобного вещества, входящего в состав клеток, по-прежнему вызывают немало споров среди ученых и экспериментаторов.

Липиды, как известно, – природные соединения, включающие в свой состав различные жиры. Отличием данных веществ от других представителей указанной органической группы является то, что они практически не утилизируются в воде. Будучи активными эфирами кислот с высоким уровнем жирности, они не способны полностью самоустраниться с помощью растворителей неорганического типа.

Липиды имеются в организме каждого человека. Их доля достигает в среднем 10-15% от всего тела. Значение липидов невозможно недооценить: они служат прямым поставщиком жирных ненасыщенных кислот. Извне внутрь организма вещества поступают с витамином F, который крайне важен для полноценной работы пищеварительной системы.

Кроме того, липид – это скрытый ресурс жидкости в человеческом теле. Окисляясь, 100 г жиров способны образовать 106 г воды. Одним из главных предназначений данных элементов является выполнение функции естественного растворителя. Именно благодаря ей в кишечнике происходит беспрерывная абсорбция ценных жирных кислот и витаминов, растворяющихся в органических растворителях. Почти половина всей массы головного мозга принадлежит липидам. В составе остальных тканей и органов их число также велико. В прослойках подкожно-жировой клетчатки может находиться до 90% всех липидов.

Основные виды липидных соединений

Биохимия жировых органических веществ и их строение предопределяют классовые различия. Таблица позволяет наглядно продемонстрировать, какими бывают липиды.

Каждое жиросодержащее вещество относится к одной из двух категорий липидов:

• омыляемых;
• неомыляемых.

Если соли кислот с высокой жирностью были образованы посредством гидролиза с использованием щелочи, может возникать омыление. При этом мылами называют калиевые и натриевые соли. Омыляемые вещества представляют собой наибольшую группу липидов.

В свою очередь, группу омыляемых элементов можно условно разделить на две группы:

• простые (состоящие только из атомов кислорода, углекислого газа и водорода);
• сложные (представляют собой простые соединения в сочетании с фосфорными основаниями, остатками глицерина или двухтомного ненасыщенного сфингозина).

Простые липиды

К типу простых липидов биохимия относит различные жирные кислоты и спиртовые эфиры. Среди последних веществ самыми распространенными являются холестерин (так называемый циклический спирт), глицерин и олеиновый спирт.

Одним из сложных эфиров глицерина можно назвать триациглицерин, который состоит из нескольких молекул кислот высокой жирности. По сути, простые соединения представляют собой часть аподоцитов жировых тканей. Стоит отметить также, что сложные эфирные контакты с жирными кислотами могут возникать сразу в трех точках, поскольку глицерин является трехатомным спиртом. В этом случае и возникают соединения, образованные из вышеупомянутой связи:

• триацилглицериды;
• диацилглицериды;
• моноацилглицериды.

Преимущественная часть данных жиров нейтрального типа присутствует в организме у животных теплокровных. В их структуре находится большая часть остатков пальмитиновой, стеариновой кислот высокой жирности. Кроме того, нейтральные жиры в одних тканях по своему содержимому могут существенно отличаться от жиров других органов в пределах одного и того же организма. К примеру, подкожная клетчатка человека обогащена такими кислотами на порядок выше, чем печень, состоящая из ненасыщенных жиров.

Нейтральные жиры

Оба вида кислот, вне зависимости от насыщенности, относятся к виду алифатических карбоновых. Биохимия позволяет понять, насколько важны эти вещества для липидов, сравнивая микроэлементы со строительными блоками. Благодаря им выстраивается каждый липид.
Если говорить о первом типе, о насыщенных кислотах, то в организме человека чаще всего можно встретить пальмитиновую и стеариновую кислоты. Намного реже в биохимических процессах участвует лигноцериновая, строение которой является более сложным (24 углеродных атома). При этом, в липидах у животных насыщенные кислоты, имеющие в своем составе менее 10 атомов, практически отсутствуют.

Самым распространенным атомным набором ненасыщенных кислот являются соединения, состоящие из 18 атомов углерода. Незаменимыми считают следующие виды ненасыщенных кислот, обладающих от 1 до 4 двойных связей:

• олеиновая;
• линолевая;
• линоленовая;
• арахидоновая.

Простагландиды и воски

В большей или меньшей степени все они обладают в организме млекопитающих. Огромное значение имеют производные кислот ненасыщенного типа, которыми являются простагландиды. Синтезируемые всеми клетками и тканями, кроме эритроцитов, они оказывают колоссальное действие на функционирование главных структур и процессов человеческого организма:

• систему кровообращения и сердце;
• метаболизм и обмен электролитами;
• центральную и периферическую нервные системы;
• органы пищеварения;
• репродуктивную функцию.

В отдельной группе находятся эфиры сложных кислот и спиртов с одним или двумя атомами в цепочке – воски. Общее число углеродных частиц у них может достигать 22. Благодаря твердой текстуре данные вещества воспринимаются липидами в качестве протекторов. Среди природных восков, синтезирующихся организмами, чаще всего встречаются пчелиный, ланолин и элемент, покрывающий поверхность листьев.

Сложные липиды

Классы липидов представлены группами сложных соединений. Биохимия к ним относит:

• фосфолипиды;
• гликолипиды;
• сульфолипиды.

Фосфолипиды являются биологическими конструкциями, имеющими сложное строение. В их состав обязательно входит фосфор, азотистые соединения, спирты и многое другое. Для организма они играют весомую роль, являясь основополагающей составляющей строительного процесса биологических мембран. Фосфолипиды присутствуют в сердце, печени и головном мозге.

К подклассу сложных липидов относятся также гликолипиды – это соединения, в составе которого имеется сфингозиновый спирт, а значит, и углеводы. В большей степени, чем какие-либо другие ткани в организме, нервные оболочки богаты гликолипидами.

Разновидностью гликолипидов, содержащих остатки серной кислоты, считаются сульфолипиды. Между тем, классификация липидов всегда подразумевает выделение данных веществ в отдельную группу. Основное различие между двумя сложными соединениями заключается в особенностях их структуры. На месте галактозы третьего атома углерода у гликолипида располагается остаток серной кислоты.

Группа неомыляемых липидов

В отличие от внушительной по числу разновидностей группы омыляемых липидов, неомыляемые полностью высвобождают жирные кислоты и не проходят гидролизацию путем щелочного воздействия. Такие вещества бывают двух типов:

• высшие спирты;
• высшие углеводороды.

К первой категории относятся витамины, отличающиеся жирорастворимыми качествами – А, Е, D. Самым известным представителем второго типа стеринов – высших спиртов – является холестерин. Выделить элемент из желчных камней путем выделения одноатомного спирта ученым удалось еще несколько веков назад.

Холестерин невозможно обнаружить у растений, в то время, как в организме млекопитающих он присутствует абсолютно во всех клетках. Его наличие является важным условием полноценного функционирования пищеварительной, гормональной и мочеполовой систем.

Рассматривая высшие углеводороды, которые также являются неомыляемыми веществами, важно обратиться к определению, которое дает биохимия. Указанные элементы с научной точки зрения представляют собой компоненты, продуцируемые изопреном. Молекулярное строение углеводородов основано на объединении частиц изопрена.

Как правило, указанные элементы присутствуют в растительных клетках особо душистых видов. Кроме того, известный всем натуральный каучук – политерпен – относят к группе неомыляемых высших углеводородов.

Строение липидов, жирные кислоты

Липиды – достаточно большая группа органических соединений, присутствующие во всех живых клетках, которые в воде не растворяются, но в неполярных органических растворителях растворяются хорошо (бензине, эфире, хлороформе, бензоле, и др.).

Замечание 1

Липиды отличаются большим разнообразием химической структуры, однако настоящие липиды – это сложные эфиры жирных кислот и любого спирта.

У жирных кислот молекулы небольшие и имеют длинную цепь, состоящую чаще всего из 19 или 18 атомов углерода. В состав молекулы также входят атомы водорода и карбоксильная группа (-СООН). Их углеводородные «хвосты» гидрофобные, а карбоксильная группа гидрофильная, потому легко образуются эфиры.

Иногда в жирных кислотах присутствует одна или несколько двойных связей (С – С). В этом случае жирные кислоты, а также липиды, которые их содержат, называются ненасыщенными .

Жирные кислоты и липиды, в молекулах которых отсутствуют двойные связи, называются насыщенными . Они образуются присоединением дополнительной пары атомов водорода по месту двойной связи ненасыщенной кислоты.

Ненасыщенные жирные кислоты плавятся при более низких температурах, чем насыщенные.

Пример 1

Олеиновая кислота (Тпл. = 13,4˚С) при комнатной температуре жидкая, тогда как пальмитиновая и стеариновая кислоты (Тпл. составляет 63,1 и 69,9˚С соответственно) при этих условиях остаются твёрдыми.

Определение 1

Большинство липидов - это сложные эфиры, образованные трёхатомным спиртом глицерином и тремя остатками жирных кислот. Эти соединения называют триглицеридами , или триацилглицеролами .

Жиры и масла

Липиды делятся на жиры и масла . Это зависит от того, в каком состоянии они остаются при комнатной температуре: твёрдом (жиры), или жидком (масла).

Температура плавления липидов тем ниже, чем большая в них доля ненасыщенных жирных кислот.

В маслах, как правило, больше ненасыщенных жирных кислот, чем в жирах.

Пример 2

В организме животных, обитающих в холодных климатических зонах (рыбы арктических морей) обычно больше ненасыщенных триацилглицеролов, чем у обитателей южных широт. Потому их тело сохраняет гибкость и при низких температурах окружающей среды.

Функции липидов

К важным группам липидов относятся также

• стероиды (холестерол, желчные кислоты, витамин D, половые гормоны, и др.),
• терпены (каротиноиды, витамин К, вещества роста растений – гиббереллины),
• воски,
• фосфолипиды,
• гликолипиды,
• липопротеиды.

Замечание 2

Липиды являются важным источником энергии.

В результате окисления липиды дают вдвое больше энергии, чем белки и углеводы, то есть являются экономичной формой сохранения запасных питательных веществ. Это связано с тем, что липиды содержат больше водорода и совсем мало кислорода в сравнении с белками и углеводами.

Пример 3

Впадающие в спячку животные накопляют жиры, а растения в состоянии покоя – масла. Тратят их позже в процессе жизнедеятельности. Благодаря высокому содержанию липидов, семена растений обеспечивают энергией процесс развития зародыша и ростка, пока он не перейдёт к самостоятельному питанию. Семена многих растений (подсолнечника, сои, льна, кукурузы, горчицы, кокосовой пальмы, клещевины и др.) являются сырьём для получения масел промышленным способом.

Благодаря нерастворимости в воде липиды являются важным структурным компонентом клеточных мембран, состоящих в основном из фосфолипидов. Кроме того, они содержат гликолипиды и липопротеиды.

Спасибо

Сайт предоставляет справочную информацию исключительно для ознакомления. Диагностику и лечение заболеваний нужно проходить под наблюдением специалиста. У всех препаратов имеются противопоказания. Консультация специалиста обязательна!

Липиды в питании

Наряду с белками и углеводами, липиды являются основными пищевыми элементами, из которых состоит значительная часть продуктов питания . Поступление липидов в организм с пищей оказывает значительное влияние на здоровье человека в целом. Недостаточное или избыточное потребление этих веществ может привести к развитию различных патологий.

Большинство людей питаются достаточно разнообразно, и в их организм попадают все необходимые липиды. Следует отметить, что часть этих веществ синтезируется печенью , что отчасти компенсирует их недостаток в пище. Однако существуют и незаменимые липиды, а точнее их компоненты – полиненасыщенные жирные кислоты . Если они не поступают в организм с пищей, со временем это неизбежно приведет к определенным нарушениям.

Большая часть липидов в пище расходуется организмом на выработку энергии. Именно поэтому при голодании человек худеет и слабеет. Лишенный энергии организм начинает расходовать запасы липидов из подкожной жировой клетчатки.

Таким образом, липиды играют очень важную роль в здоровом питании человека. Однако при некоторых заболеваниях или нарушениях их количество должно быть строго ограничено. Об этом пациенты обычно узнают от лечащего врача (как правило, гастроэнтеролога или диетолога ).

Энергетическая ценность липидов и их роль в диете

Энергетическая ценность любой пищи рассчитывается в калориях. Продукт питания можно разложить по его составу на белки, углеводы и липиды, которые составляют вместе основную массу. Каждое из этих веществ в организме распадается с выделением определенного количества энергии. Белки и углеводы усваиваются легче, но при распаде 1 г этих веществ выделяется около 4 Ккал (килокалорий ) энергии. Жиры усваиваются труднее, но при распаде 1 г выделяется около 9 Ккал. Таким образом, энергетическая ценность липидов наиболее высока.

С точки зрения выделения энергии, наибольшую роль играют триглицериды . Насыщенные кислоты, входящие в состав этих веществ, усваиваются организмом на 30 – 40%. Мононенасыщенные и полиненасыщенные жирные кислоты здоровым организмом усваиваются полностью. Достаточное потребление липидов позволяет использовать углеводы и белки в других целях.

Растительные и животные липиды

Все липиды, поступающие в организм с пищей, можно разделить на вещества животного и растительного происхождения. С химической точки зрения, липиды, составляющие эти две группы, различаются по своему составу и структуре. Это объясняется отличиями в функционировании клеток у растений и животных.

Примеры источников липидов растительного и животного происхождения

Каждый источник липидов имеет определенные преимущества и недостатки. Например, в животных жирах содержится холестерин , которого нет в продуктах растительного происхождения. Кроме того, продукты животного происхождения содержат больше липидов, и их выгоднее употреблять с энергетической точки зрения. В то же время, избыток животных жиров повышает риск развития ряда заболеваний, связанных с обменом липидов в организме (атеросклероз , желчекаменная болезнь и др. ). В продуктах растительного происхождения липидов меньше, однако организм не может их синтезировать самостоятельно. Даже небольшое количество морепродуктов, цитрусовых или орехов поставляет достаточно полиненасыщенных жирных кислот, которые жизненно необходимы человеку. В то же время, небольшая доля липидов в растениях не может покрыть полностью энергетические затраты организма. Именно поэтому для сохранения здоровья рекомендуется делать рацион как можно более разнообразным.

Какая суточная потребность организма в липидах?

Липиды являются основными поставщиками энергии в организм, однако их избыток может навредить здоровью. Прежде всего, это касается насыщенных жирных кислот, большая часть которых откладывается в организме и зачастую приводит к ожирению . Оптимальным решением является соблюдение необходимых пропорций между белками, жирами и углеводами. Организм должен получать такое количество калорий, которое он затрачивает в течение дня. Именно поэтому нормы потребления липидов могут быть различными.

На потребность организма в липидах могут влиять следующие факторы:

• Вес тела. Людям с избыточным весом приходится тратить больше энергии. Если они не собираются худеть, то потребность в калориях и, соответственно, в липидах будет несколько выше. Если же они стремятся сбросить вес, то ограничить, в первую очередь, нужно именно жирную пищу.
• Нагрузки в течение дня. Люди, выполняющие тяжелую физическую работу, или спортсмены испытывают потребность в большом количестве энергии. Если у среднестатистического человека это 1500 – 2500 калорий, то у шахтеров или грузчиков норма может доходить до 4500 – 5000 калорий в сутки. Разумеется, потребность в липидах также возрастает.
• Характер питания. В каждой стране и у каждого народа существуют свои традиции в питании. Рассчитывая оптимальную диету , надо учитывать, какие именно продукты обычно потребляет человек. У некоторых народов жирная пища является своеобразной традицией, другие же, наоборот, являются вегетарианцами , и потребление липидов у них сведено к минимуму.
• Наличие сопутствующих патологий. При ряде нарушений потребление липидов следует ограничить. Прежде всего, речь идет о заболеваниях печени и желчного пузыря, так как именно эти органы отвечают за переваривание и усвоение липидов.
• Возраст человека. В детском возрасте обмен веществ быстрее, и организм требует больше энергии для нормального роста и развития. Кроме того, у детей обычно не бывает серьезных проблем с желудочно-кишечным трактом, и они хорошо усваивают любую пищу. Следует также учитывать, что грудные дети получают оптимальный набор липидов с грудным молоком . Таким образом, возраст сильно влияет на норму потребления жиров.
• Пол. Считается, что в среднем мужчина потребляет больше энергии, чем женщина, поэтому норма жиров в питании у мужчин несколько выше. Однако у беременных женщин потребность в липидах возрастает.

Считается, что здоровый взрослый мужчина, работающий 7 – 8 часов в сутки и придерживающийся активного образа жизни, должен потреблять около 2500 калорий в сутки. Жиры обеспечивают поступление примерно 25 - 30% этой энергии, что соответствует 70 – 80 г липидов. Из них насыщенные жирные кислоты должны составлять около 20%, а полиненасыщенные и мононенасыщенные – примерно по 40%. Также рекомендуется отдавать предпочтение липидам растительного происхождения (около 60% от общего количества ).

Самостоятельно человеку трудно произвести необходимые расчеты и учесть все факторы для подбора оптимальной диеты. Для этого лучше обратиться к врачу-диетологу или специалисту по гигиене питания. После непродолжительного опроса и уточнения характера питания они смогут составить оптимальный суточный рацион, которого пациент будет придерживаться в будущем. Также они могут посоветовать конкретные продукты питания, содержащие необходимые липиды.

В каких продуктах в основном содержатся липиды (молоко, мясо и др. )?

В том или ином количестве липиды содержатся практически во всех продуктах питания. Однако в целом продукты животного происхождения более богаты этими веществами. В растениях массовая доля липидов минимальна, однако жирные кислоты, входящие в такие липиды, наиболее важны для организма.

Количество липидов в том или ином продукте обычно указывается на упаковке товара в разделе «пищевая ценность». Большинство производителей обязано информировать потребителей о массовой доле белков, углеводов и жиров. В самостоятельно приготовленной пище количество липидов можно рассчитать с помощью специальных таблиц для диетологов, в которых указаны все основные продукты и блюда.

Массовая доля липидов в основных продуктах питания

В большинстве продуктов растительного происхождения (овощи, фрукты, зелень, корнеплоды ) массовая доля жиров составляет не более 1 – 2%. Исключение составляют цитрусовые, где доля липидов несколько выше, и растительные масла, которые представляют собой концентрат липидов.

Существуют ли незаменимые липиды, и какие их важнейшие источники?

Структурной единицей липидов являются жирные кислоты. Большинство этих кислот может быть синтезировано организмом (в основном – клетками печени ) из других веществ. Однако существует ряд жирных кислот, которые организм не может производить самостоятельно. Таким образом, липиды, содержащие эти кислоты, являются незаменимыми.

Большая часть незаменимых липидов содержится в продуктах питания растительного происхождения. Это мононенасыщенные и полиненасыщенные жирные кислоты. Клетки организма не могут синтезировать эти соединения, так как обмен веществ у животных сильно отличается от такового у растений.

Незаменимые жирные кислоты и их основные источники в питании

Длительное время вышеперечисленные жирные кислоты приравнивались по значимости для организма к витаминам . Достаточное потребление этих веществ укрепляет иммунитет , ускоряет регенерацию клеток, уменьшает воспалительные процессы, способствует проведению нервных импульсов.

К чему ведет недостаток или избыток липидов в рационе?

Как недостаток, так и избыток липидов в питании могут серьезно повлиять на здоровье организма. В данном случае речь идет не о разовом приеме большого количества жиров (хотя и это может вызвать определенные последствия ), а о систематическом злоупотреблении жирной пище или длительном голодании. В первое время организм вполне способен успешно приспосабливаться к новому режиму питания. Например, при недостатке липидов в пище наиболее важные для организма вещества все равно будут синтезироваться собственными клетками, а энергетические потребности будут покрываться за счет расщепления жировых запасов. При избытке же липидов в питании значительная часть не будет всасываться в кишечнике и покинет организм с фекальными массами, а часть липидов, которые попадут в кровь, трансформируются в жировую ткань. Однако эти механизмы адаптации являются временными. Кроме того, они хорошо работают только в здоровом организме.

Возможные последствия дисбаланса липидов в рационе

Липиды крови и плазмы

Значительная часть липидов присутствует в крови в различной форме. Чаще всего это соединения липидов с другими химическими веществами. Например, триглицериды и холестерин переносятся в основном в виде липопротеинов. Уровень различных липидов в крови можно определить с помощью биохимических анализов крови . Это позволяет выявить ряд нарушений и заподозрить соответствующие патологии.

Триглицериды

Триглицериды выполняют в основном энергетическую функцию. Они попадают в организм с пищей, всасываются в кишечнике и разносятся по организму с кровью в виде различных соединений. Нормальным содержанием считается уровень 0,41 – 1,8 ммоль/л, но он может колебаться в значительных пределах. Например, после употребления большого количества жирной пищи уровень триглицеридов в крови может повыситься в 2 – 3 раза.

Свободные жирные кислоты

Свободные жирные кислоты попадают в кровь в результате распада триглицеридов. В норме они откладываются в жировой ткани. Современные исследования показали взаимосвязь между уровнем свободных жирных кислот в крови и некоторыми патологическими процессами. Например, у людей с высокой концентрацией жирных кислот (натощак ) хуже вырабатывается инсулин , поэтому риск развития сахарного диабета выше. Нормальное содержание жирных кислот в крови у взрослого человека – 0,28 – 0,89 ммоль/л. У детей границы нормы шире (до 1,10 ммоль/л ).

Холестерин

Холестерин является одним из наиболее важных липидов в организме человека. Он входит в состав множества клеточных компонентов и других веществ, влияя на самые разные процессы. Избыток или недостаток этого вещества либо нарушения его усвоения организмом могут привести к развитию тяжелых заболеваний.

В организме человека холестерин выполняет следующие функции:

• придает жесткость клеточным мембранам;
• принимает участие в синтезе стероидных гормонов ;
• входит в состав желчи;
• участвует в усвоении витамина D ;
• регулирует проницаемость стенок некоторых клеток.

Липопротеины (липопротеиды ) и их фракции (низкой плотности, высокой плотности и др. )

Термином липопротеины или липопротеиды обозначают группу сложных белковых соединений, которые осуществляют транспорт липидов в крови. Некоторые липопротеины фиксированы в клеточных мембранах и выполняют ряд функций, связанных с обменом веществ в клетке.

Все липопротеины крови разделяют на несколько классов, каждый из которых имеет свои особенности. Основным критерием, по которым отличают липопротеины, является их плотность. По этому показателю все эти вещества подразделяют на 5 групп.

Существуют следующие классы (фракции ) липопротеинов:

• Высокой плотности. ЛПВП ) принимают участие в переносе липидов от тканей организма к печени. С медицинской точки зрения они считаются полезными, так как за счет маленьких размеров могут проходить сквозь стенки сосудов и «очищать» их от отложений липидов. Таким образом, высокий уровень ЛПВП снижает риск развития атеросклероза.
• Низкой плотности. ЛПНП ) осуществляют транспорт холестерина и других липидов от печени (места их синтеза ) к тканям. С медицинской точки зрения эта фракция липопротеинов является вредной, так как именно ЛПНП способствуют отложению липидов на стенках сосудов с образованием атеросклеротических бляшек. Высокий уровень ЛПНП сильно повышает риск развития атеросклероза.
• Средней (промежуточной ) плотности. Липопротеины промежуточной плотности (ЛППП ) не имеют существенного диагностического значения, так как являются промежуточным продуктом обмена липидов в печени. Они также переносят липиды от печени к другим тканям.
• Очень низкой плотности. ЛОНП ) переносят липиды от печени к тканям. Они также повышают риск развития атеросклероза, но в этом процессе играют второстепенную роль (после ЛПНП ).
• Хиломикроны. Хиломикроны значительно больше других липопротеинов. Они образуются в стенках тонкого кишечника и переносят липиды, поступающие с пищей к другим органам и тканям. В развитии различных патологических процессов эти вещества не играют значительной роли.

В настоящее время раскрыта биологическая роль и диагностическое значение большинства липопротеинов, но все же существуют некоторые вопросы. Например, не до конца понятны механизмы, повышающие или понижающие уровень той или иной фракции липопротеинов.

Анализ на липиды

В настоящее время существует множество лабораторных анализов, с помощью которых можно определить различные липиды в крови. Обычно для этого берется венозная кровь. Пациента на анализ отправляет лечащий врач. Самые важные липиды (общий холестерин, триглицериды ) определяют в биохимическом анализе крови. Если пациенту необходимо более детальное обследование, врач указывает, какие именно липиды нужно определить. Сам анализ обычно длится несколько часов. Большинство лабораторий выдает результаты на следующий день.

Что такое липидограмма?

Липидограмма представляет собой комплекс лабораторных анализов крови, направленных на выяснение уровня липидов в крови. Это наиболее полезное исследование для пациентов с различными нарушениями обмена липидов, а также для больных с атеросклерозом. Некоторые показатели, входящие в липидограмму, определяются и в биохимическом анализе крови, но в ряде случаев этого может быть недостаточно для постановки точного диагноза. Липидограмму назначает лечащий врач, исходя из симптомов и жалоб пациента. Этот анализ проводит практически любая биохимическая лаборатория.

Липидограмма включает анализы на определение следующих липидов крови:

• Холестерин. Этот показатель не всегда зависит от образа жизни и питания. Значительную часть холестерина в крови составляет так называемый эндогенный холестерин, который вырабатывается самим организмом.
• Триглицериды. Уровень триглицеридов обычно растет или понижается пропорционально уровню холестерина. Также он может повышаться после еды.
• Липопротеины низкой плотности (ЛПНП ). Накопление этих соединений в крови сильно повышает риск развития атеросклероза.
• Липопротеины высокой плотности (ЛПВП ). Эти соединения способны «очищать» сосуды от избытка холестерина и являются полезными для организма. Низкий уровень ЛПВП говорит о том, что организм плохо усваивает жиры.
• Липопротеины очень низкой плотности (ЛОНП ). Имеют второстепенное диагностическое значение, но их повышение вместе с ростом уровня ЛПНП обычно говорит об атеросклерозе.

При необходимости в липидограмму могут быть добавлены и другие показатели. На основании результатов лаборатория может выдать, например, коэффициент атерогенности, который отражает риск развития атеросклероза.

Перед сдачей крови на липидограмму следует придерживаться нескольких простых правил. Они помогут избежать значительных колебаний уровня липидов в крови и сделают результаты более достоверными.

Перед сдачей анализа пациенты должны учитывать следующие рекомендации:

• Вечером перед сдачей анализа кушать можно, но злоупотреблять жирной пищей не стоит. Лучше придерживаться привычного режима питания.
• За день перед сдачей анализа надо исключить различного рода нагрузки (как физические, так и эмоциональные ), так как они могут привести к распаду запасов жировой ткани в организме и повышению уровня липидов в крови.
• Утром, непосредственно перед сдачей крови, не следует курить .
• Регулярный прием ряда препаратов тоже влияет на уровень липидов в крови (противозачаточные препараты , гормональные препараты и др. ). Отменять их не обязательно, но этот факт нужно учитывать при интерпретации результатов.

На основании липидограммы врачи могут поставить правильный диагноз и назначить необходимое лечение.

Нормальный уровень липидов в крови

Границы нормы у всех людей несколько отличаются. Зависит это от пола, возраста, наличия хронических патологий и ряда других показателей. Однако существуют определенные пределы, превышение которых однозначно указывает на наличие проблем. Ниже в таблице приведены общепринятые границы нормы для различных липидов крови.
Границы нормы относительны, и сам пациент не всегда может сделать правильные выводы при интерпретации результатов анализа. Лечащий врач при ознакомлении с результатами обязательно учтет, что во время беременности границы нормы расширяются, как и при голодании. Поэтому паниковать при некоторых отклонениях от нормы не стоит. Окончательное заключение в любом случае должен сделать лечащий врач.

Болезни, связанные с обменом липидов

Существует довольно много заболеваний, которые в той или иной степени связаны с обменом липидов в организме. Часть таких патологий вызывает повышение или понижение различных липидов в крови, что отражается в анализах. Другие патологии являются следствием дисбаланса липидов.

Нарушения обмена липидов (дислипидемии )

Избыток или недостаток липидов в рационе может приводить к разнообразным патологиям. В здоровом организме, нормально усваивающем все поступающие вещества, этот дисбаланс не так влияет на обменные процессы. Например, избыток липидов не всегда приводит к ожирению. Для этого у человека должна быть также генетическая предрасположенность, эндокринные нарушения, либо он должен вести малоподвижный образ жизни. Другими словами, количество липидов в питании в большинстве случаев является лишь одним из многих факторов, влияющих на появление патологии.

Дисбаланс липидов может привести к следующим патологиям:

• атеросклероз (как следствие – аневризмы , ишемическая болезнь сердца , гипертония или другие проблемы с сердечно-сосудистой системой );
• проблемы с кожей;
• проблемы с нервной системой;
• ряд патологий желудочно-кишечного тракта (панкреатит , желчекаменная болезнь и др. ).

Недостаток липидов в рационе у маленьких детей может отразиться на наборе веса и скорости развития.

Причины повышенного и пониженного уровня липидов

Наиболее распространенной причиной повышенного уровня липидов в анализе крови являются ошибки, допущенные при сдаче крови. Пациенты сдают кровь не натощак, из-за чего содержание липидов не успевает нормализоваться, и врач ошибочно может заподозрить некоторые проблемы. Однако существует множество патологий, которые вызывают нарушения содержания липидов в крови, независимо от питания.

Патологические состояния, связанные с изменением количества липидов в крови, называют дислипидемиями. Их тоже разделяют на несколько видов. Если в крови повышен уровень триглицеридов, говорят о гипертриглицеридемии (синоним – гиперлипемия ). Если же повышается уровень холестерина, говорят о гиперхолестеринемии.

Также все дислипидемии по происхождению разделяют на следующие группы:

• Первичные. Под первичными дислипидемиями подразумевают в основном генетические заболевания и отклонения. Как правило, они проявляются избытком или недостатком каких-либо ферментов , что и нарушает обмен липидов. В результате понижается или повышается количество этих веществ в крови.
• Вторичные. Под вторичными дислипидемиями подразумевают патологические состояния, при которых повышение липидов в крови является следствием какой-то другой патологии. Таким образом, лечить нужно, в первую очередь, именно эту патологию, тогда уровень липидов постепенно стабилизируется.

Основной задачей лечащего врача является правильная постановка диагноза, основанная на результатах анализов и симптомах больного. Вторичные дислипидемии более распространены, и их обычно стараются исключить первыми. Первичные дислипидемии встречаются значительно реже, но диагностировать и лечить их значительно труднее.

Различают пять основных типов первичных гиперлипопротеинемий (повышенный уровень липопротеинов ):

• Гиперхиломикронемия. При данном заболевании в крови растет уровень триглицеридов, в то время как уровень других липидов обычно остается в пределах нормы. У пациентов могут возникать приступообразные боли в животе , но без напряжения мышц брюшного пресса. На коже могут появляться ксантомы (образования коричневого или желтоватого цвета ). Болезнь не ведет к развитию атеросклероза.
• Семейная гипер-бета-липопротеинемия. При данной патологии растет количество бета-липопротеинов, а иногда и пребета-липопротеинов. В анализе значительно превышен уровень холестерина. Количество триглицеридов может быть в норме или слегка повышено. У больных также появляется ксантоматоз (ксантомы на коже ). Значительно повышается риск атеросклероза. При данном заболевании возможен инфаркт миокарда даже в молодом возрасте.
• Семейная гиперхолестеринемия с гиперлипемией. В крови значительно повышен уровень и холестерина, и триглицеридов. Ксантомы крупные и появляются после 20 – 25 лет. Повышен риск развития атеросклероза.
• Гипер-пре-бета-липопротеинемия. В данном случае растет уровень триглицеридов, а уровень холестерина остается в пределах нормы. Болезнь часто сочетается с сахарным диабетом, подагрой или ожирением.

Также иногда встречается эссенциальная гиперлипемия (болезнь Бюргера-Грютца ). Вышеперечисленные болезни диагностируют на основании данных электрофореза . Заподозрить одну из этих патологий можно следующим образом. У здоровых людей после еды с обилием жирной пищи наблюдается липемия (в основном за счет уровня хиломикронов и бета-липопротеинов ), которая исчезает через 5 – 6 часов. Если уровень триглицеридов в крови не спадает, нужно провести анализы для выявления первичных гиперлипопротеинемий.

Также существуют вторичные (симптоматические ) гиперлипопротеинемии при следующих заболеваниях:

• Сахарный диабет. В данном случае избыток липидов в крови объясняется трансформацией избытка углеводов.
• Острый панкреатит. При данном заболевании усвоение липидов нарушается, а в крови их уровень растет за счет распада жировой ткани.
• Гипотиреоз. Болезнь вызвана недостатком гормонов щитовидной железы , которые регулируют в том числе обмен липидов в организме.
• Внутрипеченочный холестаз и другие патологии печени. Печень принимает участие в синтезе большинства липидов, необходимых организму. При различных гепатитах, нарушениях оттока желчи и других патологиях печени и желчевыводящих протоков уровень липидов в крови может возрастать.
• Нефротический синдром. Данный синдром развивается при поражении клубочкового аппарата почек . У больных наблюдаются сильные почечные отеки. В крови падает уровень белков, а уровень холестерина значительно повышается.
• Порфирия. Порфирия является заболеванием с наследственной предрасположенностью. У больных нарушается обмен ряда веществ, в результате чего в крови накапливаются порфирины. Параллельно может повышаться уровень липидов (иногда значительно ).
• Некоторые аутоиммунные заболевания. При аутоиммунных заболеваниях антитела, производимые организмом, атакуют собственные клетки. В большинстве случаев развиваются хронические воспалительные процессы, с которыми связано повышение уровня липидов.
• Подагра. При подагре в организме нарушается обмен мочевой кислоты , и она накапливается в виде солей. Отчасти это отражается и на обмене липидов, хотя их уровень в данном случае повышен незначительно.
• Злоупотребление алкоголем. Злоупотребление алкоголем приводит к патологиям печени и желудочно-кишечного тракта. Может активироваться ряд ферментов, повышающих уровень липидов в крови.
• Прием некоторых медикаментов. К повышению уровня липидов может привести, например, длительный прием пероральных контрацептивов (противозачаточные средства ). Чаще всего о данном побочном эффекте упоминают в инструкции к соответствующему препарату. Перед сдачей анализа такие препараты принимать не следует либо нужно предупредить об этом лучащего врача, чтобы он правильно интерпретировал результаты анализа.

В подавляющем большинстве случаев причиной стабильно повышенного уровня липидов в крови является одна из вышеперечисленных проблем. Следует также отметить, что повышенный уровень липидов может отмечаться довольно длительное время после серьезных травм или перенесенного инфаркта миокарда.

Также повышенный уровень липопротеинов в крови может наблюдаться при беременности . Такое повышение обычно незначительно. При повышении уровня липидов в 2 – 3 раза выше нормы, нужно рассматривать вероятность беременности в сочетании с другими патологиями, вызывающими повышение уровня липидов.

Какие болезни пищеварительной системы связаны с обменом липидов?

Здоровая пищеварительная система является залогом хорошего усвоения липидов и других питательных веществ. Значительный дисбаланс липидов в пище в течение долгого времени может привести к развитию некоторых патологий желудкаОдной из самых распространенных проблем в кардиологии является атеросклероз. Это заболевание возникает из-за отложения липидов в сосудах (преимущественно в артериях ). В результате этого процесса просвет сосуда сужается и затрудняется ток крови. В зависимости от того, какие артерии поражены атеросклеротическими бляшками, у пациентов могут наблюдаться различные симптомы. Наиболее характерно высокое артериальное давление , ишемическая болезнь сердца (иногда и инфаркт миокарда ), появление аневризм.

Атерогенными липидами называют те вещества, которые ведут к развитию атеросклероза. Следует отметить, что разделение липидов на атерогенные и неатерогенные весьма условно. Помимо химической природы веществ развитию данного заболевания способствует и множество других факторов.

Атерогенные липиды чаще ведут к развитию атеросклероза в следующих случаях:

• интенсивное курение;
• наследственность;
• сахарный диабет;
• избыточный вес (ожирение );
• малоподвижный образ жизни (гиподинамия ) и др.

Кроме того, при оценке риска атеросклероза важны не столько потребляемые вещества (триглицериды, холестерин и др. ), а скорее процесс усвоения этих липидов организмом. В крови значительная часть липидов присутствует в виде липопротеинов – соединений липида и белка. Для липопротеинов низкой плотности характерно «оседание» жиров на стенках сосудов с формированием бляшек. Липопротеины же высокой плотности считаются «антиатерогенными», так как способствуют очищению сосудов. Таким образом, при одинаковом рационе у одних людей атеросклероз развивается, а у других – нет. И триглицериды, и насыщенные, и ненасыщенные жирные кислоты могут трансформироваться в атеросклеротические бляшки. Но зависит это от обмена веществ в организме. В целом, однако, считается, что значительный избыток любых липидов в рационе предрасполагает к развитию атеросклероза. Перед применением необходимо проконсультироваться со специалистом.