Простые липиды

Простые липиды представлены жирами, восками и стеридами. Рассмотрим особенности строения этих групп простых липидов и их функции в организме.

Жиры

Жиры – это производные трехатомного спирта глицерина и высших жирных кислот, поэтому их также называют триглицеридами.

Жиры составляют основную массу природных липидов. Наибо­лее часто в жирах присутствуют остатки пальмитиновой, стеарино­вой, олеиновой кислот, а, например, в коровьем масле – и масляной кислоты. Всего же в составе природных жиров обнаружено более 500 различных жирных кислот. Общая структурная формула жира приве­дена ниже.

R₁, R₂, R₃ – остатки высших жирных кислот

Если в составе жира преобладают предельные, или насыщен­ные, жирные кислоты (пальмитиновая, стеариновая и др.), то жир имеет твердую консистенцию. Напротив, в жидких жирах преобладают непредельные (ненасыщенные) кислоты (олеиновая, линолевая и др.). Жидкие жиры называют маслами.

Показателем (константой) ненасыщенности жира служит йодное число – количество йода в миллиграммах, способного присоеди­ниться к 100 г жира по месту разрыва двойных связей в молекулах непредельных кислот. Чем больше в молекуле жира двойных связей (чем выше его ненасыщенность), тем выше его йодное число.

Другой важный показатель – число омыления жира. При гид­ролизе жира образуются глицерин и жирные кислоты. Жирные кисло­ты со щелочами образуют соли, называемые мылами, а процесс их образования получил название омыления жиров.

Число омыления – это количество КОН (мг), идущего на нейт­рализацию кислот, образующихся при гидролизе 1 г жира. В табл. 17 приведены константы некоторых растительных и животных жиров.

Таблица 17

Константы некоторых жиров животного и растительного происхождения

Жир	Йодное число	Число омыления
Сливочное масло	28-42	216-240
Свиное сало	48-64	195-203
Оливковое масло	77-95	185-196
Тресковый жир	154-170	179-190

Большое значение в биологических средах имеет и такой показа­тель, как температура плавления (или застывания) жира. Эта темпе­ратура не является постоянной, поскольку природные жиры представ­ляют собой многокомпонентные смеси.

Чем больше в составе жира непредельных кислот, тем при более низкой температуре он застывает. Содержание непредельных кислот велико в растительных маслах, тогда как жиры позвоночных живот­ных обогащены предельными кислотами (табл. 18).

Таблица 18

Температура плавления (застывания) некоторых жиров

Название жира	Т°С	Название жира	Т°С
Коровье масло	19-25	Собачье сало	37-40
Свиное сало	36-46	Конопляное масло	-17
Куриный жир	33-40	Льняное масло	-17
Гусиный жир	26-34	Подсолнечное масло	-21
Баранье сало	44-50	Ореховое масло	-27
Говяжье сало	31-38	Хлопковое масло	-34

В то же время твердую консистенцию имеют такие растительные жиры, как кокосовое масло (температура плавления 20 – 28°) и маслобобов какао (30 – 34°).

Жиры – это обязательные компоненты клеток растений, живот­ных и микроорганизмов. Жиры растений – это в первую очередь запасные вещества. Они накапливаются в особо большом количестве в семенах и плодах многих растений, используемых для получения растительных жиров (табл. 19). Такие растения (подсолнечник, лен, маслина и др.) называют масличными культурами.

Таблица 19

Среднее содержание жиров в семенах и плодах некоторых культурных растений

Культура	Содержание жира, %	Культура	Содержание жира, %
Подсолнечник	30	Хлопчатник	23
Маслина	50	Горчица	34
Соя	20	Клещевина	60
Арахис	50	Мак	45
Лен	30	Кукуруза	5
Конопля	30	Пшеница, рожь, ячмень	2

Жиры и другие липиды весьма распространены и у грибов как запасной питательный продукт. Его количество достигает в среднем 1-2 % биомассы грибов. Большим содержанием липидов (28-35 %) от­личаются покоящиеся грибные тела, например склероции возбудителя спорыньи злаков.

Запасная функция липидов проявляется при их расщеплении фер­ментами липазами: полное окисление 1 г липидов обеспечивает выде­ление в среднем 40 кДж энергии и 1,07 г воды. Вода и энергия необхо­димы прорастающим семенам растений, а также спорам, склероциям и другим структурам грибов.

У животных количество жиров в разных тканях сильно различается. Очень мало их в мышцах, тогда как, например, в сальнике количество жиров может достигать 90 % (табл. 18).

Так же как в грибах и растениях, в организме животных и чело­века жиры являются важнейшим энергетическим материалам и ис­точником эндогенной воды. Это очень важно, напри­мер, для животных, впадающих в спячку (медведя, сурка), для насекомых в состоянии диапаузы и т. д.

Подкожный жировой слой у животных северных широт защища­ет их от чрезмерного охлаждения. Например, у китов он достигает 50-70 см толщины. У обителей жарких регионов жир защищает организм от перегрева. Жиры откладываются толстым слоем вокруг жизненно важных органов (почек, кишечника, сердца и т. п.) и предохраняют их от механических повреждений.

Сельскохозяйственные животные обладают способностью откла­дывать жиры в очень больших количествах. Это используют животно­воды при так называемом жировом откорме крупного рогатого скота, свиней, овец, птиц и других животных. Количество жиров в организме животного может достигать в этом случае 30 % и более.

Невысокая плотность жиров (0.91-0.97 г/см³) оказывается необ­ходимой для обеспечения плавучести водных организмов. Для водо­плавающих животных большое значение имеют гидрофобные свойства жиров, выделяемых кожными железами: они препятствуют смачива­нию поверхности тела водой.

Особенностью жиров является их способность к образованию в определенных условиях водных эмульсий, что важно для питания организма. Примером такой эмульсии служит молоко – секрет молочных желез мле­копитающих животных и человека. Моло­ко представляет собой тонкую эмульсию жира молока в его плазме. В 1 мм³ коро­вьего молока содержится до 5-6 млн. мо­лочных жировых шариков диаметром око­ло 3 мкм (рис. 19).

Рис. 19. Жир молока коро­вы под микроскопом (вид­ны молочные шарики)

Молочные железы (наряду с пече­нью, слизистой кишечника и жировой тка­нью) служат важным местом биосинтеза жиров. Синтетическая деятельность молоч­ных желез млекопитающих очень интен­сивна: например, корова каждую минуту выделяет с молоком около 0.66 г жира (рис. 20).

Рис. 20. Схема синтеза жира в молочной железе млекопитающего: вак- вакуоли с белковыми гранулами (б), выходящими наружу; ж - жировые капельки на разных стадиях формирования; бм - базальная мембрана.

Липиды молока состоят преимущественно из триглицеридов, в которых преобладают олеиновая и пальмитиновая кислоты. В них так­же содержатся в небольшом количестве стериды и другие липиды. Разные виды животных существенно различаются по содержанию жира в молоке.

Ненасыщенные жирные кислоты, входящие в состав жиров, иг­рают роль важнейших биологически активных веществ (их совокуп­ность называют витамином F). Среди них особо большое значение имеют олеиновая, линолевая, линоленовая и арахидоновая кислоты, которые называют незаменимыми жирными кислотами (подобно незаменимым аминокислотам. Суточная потреб­ность человека в этих соединениях составляет около 1000 мг и замет­но превышает потребность в других витаминах.

В растительных маслах (особенно в подсолнечном и конопляном) содержатся линолевая и линоленовая кислоты. Арахидоновой кисло­той богаты куриный и гусиный жиры.

Арахидоновая кислота является предшественником простагландинов – гормональных регуляторов многих биологических процес­сов. В настоящее время известно около 30 природных простагландинов, а около 500 их аналогов получено синтетическим путем. Эти биоорганические соединения способны усиливать или ослаблять дей­ствие многих других гормонов на клеточном и молекулярном уровне.

При обильном питании жирами и углеводами часть жиров откла­дывается в подкожной клетчатке, сальнике и рыхлой соединительной ткани, окружающей внутренние органы. Этот запасной жир расщепля­ется в тканях на глицерин и жирные кислоты и далее до углекислоты и воды, освобождая большое количество энергии.

Часть жира может поступать в кровь, расщепляться ферментами липазами до глицерина и жирных кислот и в таком виде доставляться в печень. В печени эти соединения превращаются в гликоген. Следова­тельно, между обменом жиров и обменом углеводов существует тес­ная связь.

Количество жиров, поступающих в организм человека, должно составлять по массе около 17 %, а по энергии – около 30 % от обще­го количества пищи. Это соответствует приблизительно 100 г жиров в сутки (для взрослого человека). При физической работе это количе­ство может возрасти до 120-170 г.

Чрезмерное количество жиров тормозит пищеварение, а также сни­жает физическую работоспособность в 2-3 раза. Избыток жиров в пище особенно вреден в пожилом возрасте, он укорачивает жизнь человека.

Регуляция обмена жиров в организме животного и человека осу­ществляется центральной нервной системой, гормонами и витамина­ми. Среди гормональных веществ, через которые центральная нервная система влияет на обмен жиров, наиболее важны инсулин, гормоны гипофиза, надпочечников и щитовидной железы.

Инсулин активирует синтез жирных кислот, регулируя способность печени превращать глюкозу в жирные кислоты. Усиливают отложение жиров в организме кортикостероидные гормоны коры надпочечни­ков. Таким же действием обладает адренокортикотропный гормон (АКТГ) гипофиза.

Распад жиров регулируют гормоны щитовидной железы и аскор­биновая кислота. Такое же действие оказывает и гормон надпочеч­ников – адреналин. Усиление процессов распада жиров вызывают и многочисленные гормоны гипофиза, в составе которых содержится особый жирорегулирующий (кетогенный) гормон. Кетогенный гор­мон возбуждает распад жиров в печени, а дефицит этого гормона при­водит к ожирению.

Воски

Воски — это эфиры, образованные высшими жирными кис­лотами и высшими одноатомными спиртами. Натуральные воски, кроме названных сложных эфиров, содержат небольшое количество свободных высших спиртов и высших кислот, углеводородов, крася­щих и душистых веществ.

Из числа спиртов в состав воска наиболее часто входят монтановый и мирициловый спирты

СН₃ — (СН₂)₂₆ — СН₂ОН СН₃ — (СН₂)₂₈ — СН₂ОН

Монтановый спирт Мирициловый спирт

Воски синтезируют растения и животные. Все воски представляют собой твердые вещества с температурой плавления от 30 до 90°. Они выполняют в основном защитные функции.

Воски покрывают тонким слоем листья, стволы и плоды растений. Восковый налет на плодах винограда, на яблоках, грушах и сливах предохраняет их от смачивания водой, высыхания и поражения микроорганизмами. Удаление воскового слоя с поверхности плодов приводит к тому, что они гораздо быстрее подвергаются порче при хранении.

Среди животных восков наибольшее значение имеют пчелиный воск, а также ланолин, содержащийся, например, в овечьей шерсти, и спермацет из черепных полостей китов, дельфинов, кашалотов. Пчелиный воск выполняет структурную и защитную функции в жизни пчел (рис. 21). А ланолин и спермацет предохраняют кожу и ее производные от действия воды.

В целом воски более ус­тойчивы к действию химичес­ких и физических факторов среды, чем жиры. Известны случаи, когда пчелиный воск сохранялся в течение многих сотен

лет.

Рис. 21. Восковые постройки пчел (соты)

Спермацет и воск при­меняют в фармацевтическом производстве и для приготов­ления технических смазочных средств. Ланолин используют как основу для мазей и кремов в парфюмерии и фармацевтической промышленности.

Воски находят широкое применение в стоматологической практике. По своему назначению их подразделяют на базисные, постановочные, бюгельные, профильные, моделировочные и т.д. В состав их входят пчелиный воск (основной компонент), парафин, церезин, специальные красители и некоторые другие компоненты. Данные композиции обладают высокой пластичностью, хорошо формуются в разогретом виде. Важным их свойством является объемная стабильность материала и оптимальный интервал затвердевания, необходимые при работе в стоматологическом кабинете или в лаборатории. Воски хорошо обрабатываются инструментом, не ломаясь и не расслаиваясь, имеют гладкую поверхность после легкого оплавления над пламенем горелки, а, кроме того, полностью и без остатка вымываются кипящей водой из гипсовых форм по окончанию работы или выплавляются и сгорают без остатка. Благодаря данным свойствам воски широко применяются в ортопедической стоматологии для моделирования несъемных цельнолитных металлокерамических и металлополимерных протезов, базисов съемных протезов, для создания восковых моделей пластмассовых коронок, фасеток, штифтовых зубов, полукоронок и других деталей.