3.Основная часть
3.1. Классификация липидов
Классификация липидов, как и других соединений биологической природы, весьма спорный и проблематичный процесс. Предлагаемая ниже классификация хоть и широко распространена в липидологии, но является далеко не единственной. Она основывается, прежде всего, на структурных и биосинтетических особенностях разных групп липидов.
Липиды делятся на простые (двухкомпонентные), если продуктами их гидролиза являются спирты и карбоновые кислоты, и сложные (многокомпонентные), когда в результате их гидролиза, кроме спиртов и карбоновых кислот, образуются и другие вещества, например фосфорная кислота, углеводы и т. д.
Простые:
1.Жиры (триглицериды)
2.Стеролы и стериды
3.Воски (цериды)
Сложные:
І. Фосфолипиды:
1. Глицеролфосфолипиды:
а) фосфатидилхолины (холинфосфолипиды, лецитины);
б) фосфатидилэтаноламины (коламинфосфолипиды, кефалины);
в) фосфатидилсерины (серинфосфолипиды);
г) фосфатидальхолины (ацетальфосфолипиды);
д) фосфатидилинозиты ( инозитфосфолипиды);
2. Сфингофосфолипиды.
ІІ. Гликолипиды:
1) цереброзиды;
2)ганглиозиды.
3.2. Простые липиды
Жиры
При гидролизе простых липидов образуются 1 или 2 простых компонента (спирт ? у стеролов, или спирт и карбоновые кислоты ? у жиров, стеридов и восков). Жиры (глицериды, ацилглицеролы) ? это сложные эфиры трехатомного спирта глицерина и высших карбоновых кислот. Если жирными кислотами этерифицированы все три гидроксильные группы глицерина, то такие соединения называют триглицеридами (триацилглицеролами), если две – диглицеридами (диацилглицеролами), если одна – моноацилглицеридами (моноацилглицеролами).
Впервые химическое строение жиров установил французский химик М.Е. Шеврель в 1817 году, а в 1854 году его же соотечественник П.Е. Бертло осуществил синтез жира. Различают триглицериды простые и смешанные. Простые включают остатки одной кислоты ( R1 = R2 = R3 ), смешанные – разных кислот. Природные жиры в большинстве представлены смешанными триглециридами. В составе природных триглицеридов найдено более пятисот органических кислот, и список их расширяется с каждым годом. Среди них большая доля принадлежит высшим жирным монокарбоновым кислотам, т. е. кислотам с числом углеродных атомов в молекуле, равным 16 и более. Высшие органические кислоты, обнаруженные в триглицеридах, часто содержат двойные связи и оксигруппы в углеводородном радикале.
Физические свойства жиров определяются свойствами их жирных кислот. Если в составе жира преобладают насыщенные карбоновые кислоты, такие жиры при комнатной температуре твердой консистенции, если преобладают ненасыщенные карбоновые кислоты, такие жиры жидкие и их часто называют маслами. В жирах животного происхождения преобладают предельные карбоновые кислоты (пальмитиновая и стеариновая), в растительных жирах – непредельные кислоты (олеиновая, линолевая, линоленовая, арахидоновая и др.). Перечисленные непредельные кислоты не синтезируются в организме животных и человека, но они необходимы для нормальной жизнедеятельности, поэтому должны поступать в организм с кормом. И их называют незаменимыми или витамином F (англ. fat –жир).
В состав жиров входят остатки одноосновных карбоновых кислот с неразветвленной цепью и четным числом (от 4 до 26) углеродных атомов:
Предельные:
Масляная кислота: С3Н7?СООН > (СН3?(СН2)2?СООН)
Капроновая кислота: С5Н11?СООН > (СН3?(СН2)4?СООН)
Каприловая кислота: С7Н15?СООН > (СН3?(СН2)6?СООН)
Каприновая кислота: С9Н19?СООН > (СН3?(СН2)8?СООН)
Лауриновая кислота: С11Н23?СООН > (СН3?(СН2)10?СООН)
Миристиновая кислота: С13Н27?СООН > (СН3?(СН2)12?СООН)
Пальмитиновая кислота: С15Н31?СООН > (СН3?(СН2)14?СООН)
Стеариновая кислота: С17Н35?СООН > (СН3?(СН2)16?СООН)
Арахидоновая кислота: С19Н39?СООН > (СН3?(СН2)18?СООН)
Лигноцериновая кислота: С23Н47?СООН > (СН3?(СН2)22?СООН)
Непредельные:
Олеиновая кислота: С17Н33?СООН > СН3?(СН2)7?СН=СН?(СН2)7?СООН
Линолевая кислота:
С17Н29?СООН > СН3?(СН2)4?СН=СН?СН=СН?(СН2)7?СООН
Линоленовая кислота:
С17Н29?СООН > СН3?СН2?СН=СН?СН2?СН=СН?СН2?СН=СН?(СН2)7?СООН
Арахидоновая кислота:
С19Н31–СООН > СН3–(СН2)4–(СН=СН–СН2)4–СН2–СН2–СООН
Стеролы и стериды
Большую группу простых липидов составляют стериды - сложные эфиры специфически построенных циклических спиртов (стеролов) и высших жирных кислот.
Все стероиды содержат однотипное циклическое ядро, сходное с молекулой фенантрена (кольца А, В и С), с которым соединено циклопентановое кольцо (Д).
Стероидное ядро (циклопентан-пергидро-фенантрен)
Если соединение содержит одно или несколько гидроксильных групп и не содержит карбонильных или карбоксильных групп, это соединение называют стеролом. Стериды – это этерифицированные формы стеролов. Стероиды широко распространённые в природе соединения. Различают стеролы животного (зоостеролы) и растительного (фитостеролы) происхождения.
Основным стеролом животного происхождения является холестерол:
Это производное, в структуре которого при С-3 находится гидроксильная группа, а при С-5 двойная связь. Таким образом, холестерол это непредельный полициклический одноатомный спирт. По гидроксильной группе он проявляет химические свойства спиртов, а по двойным связям – вступает в реакции, свойственные алкенам. Гидроксильная группа при С-3 может быть этерифицирована высшей жирной кислотой. При этом образуются эфиры холестерола – холестериды:
Из фитостеролов биологический интерес представляет эргостерол. По химическому строению он, как и холестерол, представляет собой одноатомный непредельный полициклический спирт. Но в отличие от холестерола он более непределен (содержит три двойные связи):
Воски
Воски – это сложные эфиры высших жирных кислот и высокомолекулярных алифатических спиртов, которые содержат четное число углеродных атомов, как в кислотных, так и в спиртовых радикалах. В большинстве своём, воски это предельные соединения. Чаще всего в состав восков входят цетиловый (С16Н33?ОН) и мирициловый (С30Н61?ОН) спирты.
Воски делят на:
• животного происхождения (спермацет, пчелиный воск, ланолин и др.);
• растительного происхождения (карнаубский воск).
Иногда к воскам относят и озокерит (горный воск) – минеральный ископаемый продукт (t?пл.=58?100?С), который представляет собой смесь преимущественно предельных углеводородов с разветвленной цепью. Применяют озокерит в медицине (озокеритолечение), в изготовлении масел, кремов, гидрофобизации материалов и др.
Температура плавления восков повышается с удлинением углеродной цепи молекул. В связи с этим различают воски мягкие и твёрдые. К мягким воскам относятся ланолин и спермацет. Ланолин получают путём очистки продукта, который образуется при отмывке шерсти. Последний представляет собой смесь сложных эфиров ланолинового спирта (С12Н23?ОН), диэфиров алкандиолов (гликолей) высших жирных кислот (С18Н24) с высоким содержанием свободных жирных кислот и спиртов (до 45%), углеводородов (до 18%) и стеролов до (10%). Ланолин (t?пл.= 36?42?С) нерастворим в воде, однако, в отличие от других восков, способен образовывать устойчивые эмульсии даже с удвоенным за массой количеством воды. Спермацет на 98% состоит из цетина (цетилпальмитата):
Пчелиный воск содержит 72% эфиров высших карбоновых кислот и высших спиртов (33% миристил-пальмитата), 13,5% свободных карбоновых кислот и 12?12,5% углеводородов.
3.3. Сложные липиды
Фосфолипиды (фосфатиды)
Фосфолипиды - сложные эфиры многоатомных спиртов с высшими жирными кислотами, содержащие остатки фосфорной кислоты и связанные с нею добавочные группировки (азотистые основания, аминокислоты, глицерин, инозит и др.). Фосфолипиды - это группа глицеролов, включающая остатки жирных кислот и фосфорной кислоты. Благодаря наличию полярной фосфатной группы часть молекулы приобретает способность растворяться в воде, другая же часть молекулы остаётся нерастворимой. Из фосфолипидов строятся все плазматические мембраны живых клеток.
При гидролизе сложные липиды образуют, кроме спирта (глицерина или сфингозина) и жирных кислот, другие компоненты: фосфорную кислоту, аминоспирты, углеводы и др.
В качестве высших жирных кислот в молекулах фосфолипидов содержатся пальмитиновая, стеариновая, линолевая, линоленовая и арахидоновая кислоты, а также лигноцериновая, нервоновая и др. В зависимости от типа фосфолипидов построении его молекулы принимают участие один или два остатка высшей жирной кислоты. Фосфорная же кислота входит, как правило, в состав фосфолипидов в количестве одной молекулы. Азотсодержащие составляющие фосфолипидов разнообразны. Наиболее часто встречаются этаноламин, холин и серин.
Фосфолипиды по строению спирта делят на 2 группы:
• глицеролфосфолипиды (спирт ? глицерол);
• сфингофосфолипиды (спирт ? сфингозин).
Глицеролфосфолипиды. По химическому строению являются производными фосфатидной кислоты (диглицеридфосфорной):
