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.)

В стречающийся 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 незаменимы е, 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.