Основные представители липидов
Классификация липидов
Содержание лекции
ЛИПИДЫ. ВЫСШИЕ КАРБОНОВЫЕ КИСЛОТЫ
ЛЕКЦИЯ 6
6.1. Липиды- биологически активные природные соединения.
Определение понятия «Липиды».
6.2. Классификация липидов по строению, физико-химическим свойствам, биологическим функциям;
6.3. Характеристика отдельных представителей липидов: химические и физико-химические свойства, биологическое значение.
6.3.1. Жирные кислоты: насыщенные и ненасыщенные. Номенклатура, строение,
изомерия. Незаменимые, заменимые. Витамин F. Химические свойства.
Биологическая роль
6.3.2. Триглицериды. Номенклатура, строение природных ТГ, состав, биологическая
роль. Реакция гидролиза в щелочной среде (омыление);
6.3.3. Фосфолипиды: глицерофосфолипиды (лецитин, кефалин, фосфатидилсерин,
фосфатидилинозитолдифосфат), сфингомиелины. Фосфатидовая кислота.
Строение и биологическая роль.
6.3.4.Холестерин, эфиры холестерина. Строение. Биологическое значение.
Роль в патогенезе различных заболеваний;
6. 4. Принципы создания липотропных лекарственных препаратов..
6.5 . Строение и химический состав мембран клеток
Исходный уровень знаний для усвоения темы:
Физические и химические свойства многоатомного спирта глицерина, карбоновых кислот, реакции нуклеофильного замещения -этерификации и гидролиза, пространственная геометрическая изомерия алкенов, пространственное строение циклогексановых структур, биологические функции мембран.
Ключевые слова к теме:
Амфифильный, гидрофильный, гидрофобный, витамин F, воск, высшая ( жирная) карбоновая кислота, кефалин, лецитин, липопротеин, липофильный, мембрана, омыление, триглицерид, фосфатидовая кислота, фосфолипид, холестерин ( свободный, этерифицированный).
6.1. Определение « липиды»
Липиды- разнородный по химическому составу класс природных соединений, которые характеризуются общим физико-химическим свойством- высокой гидрофобностью и низкой гидрофильностью. Гидрофобность означает неспособность к растворению в воде ( применяют также равноценный термин липофильность)
Классификация липидов имеет свои особенности: в отличие от других классов, где используется признак сходства строения и состава ( гомологические ряды) или тип функциональной группы, в основу классификации липидов положено физико-химическое свойство при условии, что эти вещества имеют природное происхождение или являются их аналогами или производными. Чтобы данное положение стало понятно, приведем пример: бензол или алканы обладают выраженными гидрофобными свойствами, но они не относится к классу липидов.
ЛИПИДЫ подразделяют на
- простые( ТГ, воска)
- сложные( фосфолипиды, сфинголипиды, липопротеины (ЛП),
гликолипиды)
- стероиды( и их производные)
- изопреноиды( витамин А, каротин, ликопин , терпены)
- группа прочих ( диацилглицерины,. высшие карбоновые кислоты и т.д.)
Встречающийся в литературе принцип разделения липидов на две группы « омыляемые и неомыляемые» неудобен с точки зрения принятой в биоорганической химии классификации, т.к. распределяет соединения одного класса в разные группы ( например, холестерин- неомыляемый, а эфиры холестерина- омыляемые) и используется в биохимии только в том случае, когда речь идет о переваривании или гидролизе отдельных представителей липидов Понятно, что омыляемые липиды подвергаются щелочному или кислотному гидролизу, а неомыляемые- не подвергаются.
6.3.1. Природные высшие карбоновые кислоты
Встречаются в составе почти всех представителей липидов( воска, триглицериды, ффосфолипиды, эфиры холестерина и т.д.) и во многом определяют их физико-хические свойства
Природные высшие карбоновые кислоты разделяют на две группы: насыщенные и ненасыщенные.
Особенности строения высших карбоновых кислот организма человека : содержат в преобладающем своем большинстве четное число атомов углерода больше 12( наиболее распространены С-16, С-18, С-20). « Четность» числа атомов связана с их происхождением: высшие карбоновые кислоты в организме человека синтезируются соединением активных форм уксусной кислоты ацетилКоА (АцКоА), в составе которых два атома углерода . Процесс синтеза in vivo изучается в курсе биохимии.
Наиболее распространенными насыщенными кислотами организма человека являются пальмитиновая кислота С15 Н 31 СООН и стеариновая кислота С17 Н 35 СООН ( stear – греч- сало ). Это твердые жирные на ощупь кристаллические вещества, плавятся при температуре 50 -600 , по внешнему виду напоминают растертый парафин
Ненасыщенные кислоты с биологических позиций разделяют на две группы –
-заменимые( мононенасыщенные -олеиновая, пальмитолеиновая), которые синтезируются в организме человека
- полиненасыщенные незаменимые, которые в организме человека не синтезируются и должны обязательно поступать с продуктами питания. . К ним относятся линолевая, линоленовая, арахидоновая, их совместно называют витамин F ( fat – жир).
Кислота С17 Н 33 СООН содержит одну двойную связь между 9,10 атомами углерода и существует в виде 2 изомеров: цис-изомер носит название олеиновая кислота, транс-изомер –элаидиновая кислота.
10 9
СН3 -(СН2 )7 - СН==СН- ( СН2 )7 -СООН
Н Н Н ( СН2 ) 7 СООН
>С=С< >С=С<
СН3 (СН2) 7 ( СН2 ) 7 СООН СН3 (СН2) 7 Н
цис, олеиновая транс, элаидиновая
жидкая твердая
Формула линолевой кислоты С17 Н 31 СООН. Содержит две двойные связи цис-строения между атомами 9,10 и 12,13.
Принято обозначение: указывают общее число атомов углерода в молекуле кислоты, количество двойных связей, места положения двойных связей.
Например, линолевая - 18 : 2: 9, 12.
Линоленовая кислота С17 Н 29 СООН - 18 : 3: 9, 12, 15
Арахидоновая кислота С19 Н 31 СООН - 20 : 4: 5, 8, 11, 14
В рецептуре биодобавок принято для обозначения ненасыщенных кислот указывать расположение последней двойной связи от конца молекулы : линолевая кислота обозначается как ω -6 ( омега-6 ), линоленовая как ω -3.
Природные ненасыщенные высшие карбоновые кислоты имеют цис - строение
Все незаменимые кислоты – полиненасыщенные, жидкие при комнатной температуре, напоминают по внешнему виду густое растительное масло.
Имеется отличие физических свойств транс - и цис- ненасыщенных кислот (соответственно твердые и жидкие). Условием перехода менее устойчивой цис-формы в более устойчивый транс-изомер является действие свободных радикалов: кислорода, оксида азота NO, ультрафиолетового или ионизирующего излучения.
Изомеризация ненасыщенных кислот носит название элаидинизация ( по элаидиновой кислоте, которая образуется из природной олеиновой).
Превращение цис-ненасыщенных кислот в транс-форму в биологических условиях является для клетки патологическим процессом: изменяется агрегатное состояние, что влечет за собой изменение свойств соединений и структур, в составе которых есть ненасыщенные кислоты, например, триглицериды, фосфолипиды и мембраны клеток.
Углеводородные остатки (их часто называют «хвосты») насыщенных и ненасыщенных высших кислот имеют различное пространственное строение и расположение. «Хвосты» насыщенных кислот вытянуты в длину , валентные углы связей равны 1090 28’, вокруг них возможно свободное вращение. У ненасыщенных кислот в местах расположения двойных связей валентные углы равны 1200, свободное вращение отсутствует. Возникают переломы цепи «кинки», цепь укорачивается и изменяет пространственное направление. ( kink – англ- перекручивание, петля).
Химические свойства высших карбоновых кислот, которые имеют важное значение в биохимических процессах::
- образование растворимых солей ( мыла) ,
- образование сложных эфиров и тиоэфиров.
- реакции дегидрирования.