Липиды

Конспект урока по биологии «Липиды» (углубленное изучение) в 10 классе (УМК Высоцкая, Дымшиц, Рувинский и др). Основные темы: Масла. Животные жиры. Фосфолипиды. Холестерол. Воски. Гликолипиды. Липопротеиды. .

Липиды

СТРОЕНИЕ ЛИПИДОВ.

Под термином липиды (от греч. lipos — жир) подразумевают жиры и жироподобные вещества. Липиды — органические соединения с различной структурой, но общими свойствами (классификация липидов по химическому строению приведена в таблице 2). Как правило, они нерастворимы в воде, но хорошо растворяются в органических растворителях: эфире, бензине, хлороформе и др. Липиды очень широко представлены в живой природе и играют чрезвычайно важную роль в строении и функционировании клетки и организма в целом.

ЖИРЫ.

Содержание жира в клетках составляет 5—15% от сухой массы. Существуют, однако, клетки, содержание жира в которых достигает почти 90% от сухой массы. Такие наполненные жиром клетки имеются в жировой ткани.

Таблица 2. Липиды

По химической структуре жиры представляют собой сложные эфиры трёхатомного спирта глицерола (глицерина) и высших жирных кислот, где R₁, R₂, R₃ — углеводородные радикалы жирных кислот, чаще всего пальмитиновой СН₃—(СН₂)₁₄—СООН, стеариновой СН₃—(СН₂)₁₆—СООН и олеиновой СН₃(СН₂)₇СН=СН(СН₂)₇СООН.

Все жирные кислоты делят на две группы: насыщенные, т. е. не содержащие двойных связей, и ненасыщенные, или непредельные, содержащие двойные связи. Из приведённых выше формул видно, что к насыщенным кислотам принадлежат пальмитиновая и стеариновая кислоты, а к ненасыщенным — олеиновая. Свойства жиров определяются качественным составом жирных кислот и их количественным соотношением.

Растительные жиры, или масла, богаты непредельными жирными кислотами, поэтому они являются легкоплавкими — жидкими при комнатной температуре. Например, оливковое масло содержит до 80% олеиновой кислоты. Животные жиры при комнатной температуре твёрдые, так как содержат главным образом насыщенные жирные кислоты. Например, говяжье сало содержит более 50% насыщенных пальмитиновой и стеариновой кислот.

ФОСФОЛИПИДЫ.

Биологически важными жироподобными веществами являются фосфолипиды, в состав которых, помимо жирных кислот, входит остаток фосфорной кислоты. Фосфолипиды — основные компоненты мембран клеток.

На примере жиров и фосфолипидов можно выявить некоторые общие структурные особенности липидов, обусловливающие выполнение ими специфических биологических функций. Так, из формулы жира видно, что его молекула, с одной стороны, содержит остаток глицерола — вещества, растворимого в воде, а с другой стороны — остатки жирных кислот, углеводородные цепочки которых практически нерастворимы в воде. При нанесении капли жира на поверхность воды в сторону воды обращается гидрофильная глицероловая часть молекулы жира, а из воды «торчат» вверх гидрофобные цепочки жирных кислот. По тому же принципу построены и молекулы фосфолипидов, но, в отличие от жиров, гидрофильная часть молекулы у фосфолипидов (её называют головкой) гораздо более полярна (рис. 13). Это повышает сродство фосфолипидов к воде и позволяет им образовывать в водной среде двойные слои молекул, в которых гидрофильные головки обращены в сторону воды, а гидрофобные хвосты обращены друг к другу и не контактируют с водой. Именно двойной слой фосфолипидов служит основой клеточных мембран. Он препятствует смешиванию содержимого клетки с окружающей средой (см. рис. 18).

ЛИПИДЫ, СВЯЗАННЫЕ С ВЕЩЕСТВАМИ ДРУГИХ КЛАССОВ.

Большое значение в жизнедеятельности клетки и организма имеют и такие сложные соединения, как гликолипиды, состоящие из углеводов и липидов. Особенно их много в составе ткани мозга и нервных волокон.

Соединения различных белков с липидами — липопротеиды подразделяют на свободные, или растворимые в воде (липопротеиды плазмы крови, молока, транспортирующие гидрофобные липиды), и нерастворимые, выполняющие структурные функции (липопротеиды мембран клетки, миеиновой оболочки нервных волокон).

К липидам относится и холестерол (холестерин), участвующий в образовании клеточной мембраны. Он повышает устойчивость мембраны к изменению температуры, увеличивая её жёсткость.

ФУНКЦИИ ЛИПИДОВ.

Структурная функция. Фосфолипиды являются основным структурным компонентом мембран всех клеток.

Энергетическая функция. Липиды обеспечивают 25—30% всей энергии, необходимой организму. При полном окислении 1 г жира выделяется 38,9 кДж энергии, что примерно в 2 раза больше по сравнению с углеводами или белками.

Функция запасания питательных веществ. Жиры являются своего рода энергетическими консервами. Жировыми депо могут быть и капли жира внутри клетки, и жировое тело у насекомых, и подкожная клетчатка, в которой сосредоточены жировые клетки — липоциты у человека.

Функция терморегуляции. Жиры плохо проводят тепло. Они откладываются под кожей, образуя у некоторых животных огромные скопления. Например, у кита слой подкожного жира достигает 1 м. Это позволяет теплокровному животному жить в холодной воде полярного океана. Толстый слой подкожного жира моржей, тюленей, пингвинов не только депо жира, но и надёжно защищающий от холода «гидрокостюм».

У многих млекопитающих, в том числе у человека, существует специальная жировая ткань, играющая в основном роль терморегулятора, своеобразного биологического обогревателя. Эту ткань называют бурым жиром. Она имеет бурый цвет из–за находящихся в ней железосодержащих белков. В этой ткани производится тепловая энергия, имеющая для млекопитающих большое значение в условиях жизни при низких температурах.

Жиры выполняют ещё множество различных функций в клетке и организме. Жир — поставщик так называемой эндогенной воды: при окислении 100 г жира выделяется 107 мл воды. Благодаря такой воде существуют многие пустынные животные, например песчанки, тушканчики, с этим связано и накопление жира в горбах у верблюда. Слой жира защищает нежные органы от ударов и сотрясений (например, околопочечная капсула, жировая подушка около глаза).

Жироподобные соединения — воски, являющиеся сложными эфирами жирных кислот и высокомолекулярных одноатомных спиртов, покрывают тонким слоем листья растений, не давая им намокать во время обильных дождей. У водоплавающих птиц и некоторых животных воски выделяются специальными железами и служат смазкой для перьев и волосяного покрова, придавая им гидрофобные свойства.

Многие липиды являются предшественниками в биосинтезе гормонов. Например, производными холестерола являются так называемые стероидные гормоны, в частности половые гормоны человека и животных эстрадиол (женский) и тестостерон (мужской), а также синтезирующиеся в коре надпочечников кортизол и альдостерон (эти гормоны регулируют метаболизм глюкозы и выведение солей). Стероидные гормоны (как и холестерол) являются производными полициклического углеводорода стерана, поэтому их называют стероидными.

Из ненасыщенных жирных кислот с большим количеством двойных связей (они являются незаменимыми и должны быть получены с пищей) в клетках человека и животных синтезируются такие регуляторные вещества, как простагландины. Они обладают широким спектром биологической активности: регулируют сокращение гладкой мускулатуры внутренних органов, поддерживают тонус сосудов, регулируют функции различных отделов мозга, например центра терморегуляции. Повышение температуры при ряде заболеваний связано с усилением синтеза простагландинов и возбуждением центра терморегуляции. Некоторые противовоспалительные препараты (например, аспирин) тормозят синтез простагландинов и таким образом понижают температуру тела.

Вопросы и упражнения

1. В чём особенности строения и свойств молекул фосфолипидов и как эти особенности определяют их наиболее важные биологические функции?
2. Какую роль могли сыграть липиды в появлении клетки в процессе эволюции?
3. Сопоставьте регуляторную функцию липидов и белков.
4. Сопоставьте защитные функции липидов и углеводов.
5. Используя Интернет, подготовьте сообщение на тему «Ожирение. Причины и следствия».

Это конспект по биологии (углубленное изучение) для 10-класса по теме «Липиды» (УМК Высоцкая, Дымшиц, Рувинский и др). Выберите дальнейшее действие:

• Вернуться к Списку конспектов по Биологии.