Биологическая химия

Нейтральные жиры представляют собой по химической структуре триглицериды, т. е. сложные эфиры трехатомного спирта глицерина и высокомолекулярных жирных кислот, построенных по следующему типу:

где R, R₁, R₂ — жирные кислоты различного состава.

В состав нейтральных жиров входят насыщенные и ненасыщенные высшие жирные кислоты. Из насыщенных высших жирных кислот в организме чаще других встречаются:

Линолевая, линоленовая и арахидоновая кислоты содержат 2 и более двойных связей и не синтезируются в организме, поэтому их необходимо вводить в рацион как незаменимые компоненты пищи, значение которых очень велико.

Растительные жиры состоят в основном из ненасыщенных жирных кислот, содержание которых может достигать иногда 95% общего количества жира.

Физико-химические свойства

Физические и химические свойства липидов определяются свойствами входящих в их состав жирных кислот.

Насыщенные жирные кислоты имеют более высокую температуру плавления по сравнению с ненасыщенными. Температура плавления стеариновой кислоты равна 69°, пальмитиновой — 61°, олеиновой — 13°, линолевой — 5°, линоленовой — 15°. Поэтому и жир, имеющий в своем составе насыщенные жирные кислоты, представляет собой твердое вещество, тогда как растительные жиры (масла) при комнатной температуре имеют жидкую консистенцию. Соответственно этому и температура плавления разных жиров различна.

Температура плавления бараньего жира равна 44-50°, говяжьего — 42-49°, свиного — 36-46°, коровьего масла — 28-33°, гусиного жира — 26-34°, температура плавления подсолнечного масла составляет — 21°, хлопковое масло плавится при 34й.

Температура плавления жира человека в среднем 17,5 (0,5-40,0°).

Ненасыщенные жирные кислоты, имея в своем составе одну или несколько двойных связей, являются более реакционно-способными соединениями, чем насыщенные. Они легко присоединяют различные атомы по месту двойных связей (как, например, водород), превращаясь при этом в насыщенные:

Этот процесс называется гидрогенизацией. Вещества, подвергнутые гидрогенизации, меняют свои свойства. Так, если растительные масла подвергнуть гидрогенизации, то они превратятся в твердые жиры.

Кроме водорода, такие жирные кислоты могут присоединять галогены, например йод. На этом основано определение так называемого йодного числа, характеризующего степень ненасыщенности кислот. Йодное число выражается количеством граммов йода, которое может быть связано 100 г жира. Йодное число животных жиров намного ниже растительных.

При длительном стоянии на воздухе и на свету жиры разлагаются — прогоркают. Особенно легко подвергаются прогорканию жиры, имеющие в своем составе много ненасыщенных жирных кислот.

Жиры, как и все сложные эфиры, способны к омылению. Эта способность зависит от молекулярного веса жирных кислот и выражается количеством КОН (в мг), пошедшего на омыление 1 г жира. Этот показатель называется числом омыления.

При гидролизе молекулы нейтрального жира распадаются на глицерин и свободные жирные кислоты. Чем дольше протекает гидролиз, тем большее число молекул жира распадается и соответственно появляется большее число свободных жирных кислот. Следовательно, определение количества свободных жирных кислот характеризует степень гидролиза жира. С этой целью введен показатель — кислотное число, при котором определяется уровень свободных жирных кислот. Оно выражается количеством КОН (в мг), пошедшего на нейтрализацию 1 г жира.

В зависимости от состава жирных кислот нейтральный жир может быть простым, когда в его составе имеются 3 одинаковые жирные кислоты, и смешанным при наличии в молекуле жира разных кислот. Примером простого жира служит трипальмитин:

Смешанный жир может иметь следующий состав:

В зависимости от возраста, пола, питания, места обитания животного организма структура нейтрального жира меняется. Так, в составе нейтральных жиров морских животных преобладают насыщенные жирные кислоты с большим числом С-атомов, например пальмитиновая кислота, и высокий процент ненасыщенных жирных кислот с С₁₈-C₂₂. Депо жира у них является печень.

В составе жира наземных животных в значительном количестве содержится стеариновая кислота, а ненасыщенные кислоты имеют 14-16 углеродных атомов. Депо жира являются подкожная клетчатка, околопочечная область, брыжейка, сальник.

Влияние на состав жира среды обитания можно проследить на лососях. В период их развития до полового созревания они живут в море, и состав их жира соответствует жиру морских животных. В период нереста, который проходит в пресноводных реках, он соответствует жиру пресноводных рыб.

Жир человека имеет в своем составе значительные количества стеариновой, пальмитиновой, олеиновой, линолевой, линоленовой, лауриновой, миристиновой и других кислот.

Фосфолипиды (фосфатиды)

Биологическое значение фосфолипидов для организма весьма велико. Они принимают участие в транспорте липидов по крови, входят в состав тканей мозга, нервов, печени, сердца и т. д., являются антиоксидантами — веществами, которые предотвращают окисление других веществ, в том числе витаминов групп А и Е.

Фосфолипиды состоят из глицерина, двух молекул жирных кислот, одна из которых насыщенная, а другая ненасыщенная, фосфорной кислоты и азотистого основания. Общая формула их следующая:

где R — насыщенная кислота,

R₁ — ненасыщенная кислота,

R₂ — азотистое основание, которое может быть представлено холином

и в этом случае фосфолипид называется лецитином; если в состав фосфолипида входит этаноламин ОН-СН₂*СН₂-NH₂, то он называется кефалином, а если фосфолипид имеет в своем составе аминокислоту серии, то он называется серинфосфатидом.

Общая формула фосфатидов:

К фосфолипидам относятся также ацетальфосфатиды, которые имеют у второго углеродного атома глицерина ацетальную группировку.

Отдельную группу составляют фосфолипиды, в составе которых глицерин замещен ненасыщенным спиртом — сфингозином,- сфингомиелины.

Сфингомиелины участвуют в построении миелиновых оболочек нервов.

В составе инозитфосфатидов вместо азотистого основания присутствует витамин инозит.

Стерины и стериды

По своей химической структуре стерины представляют собой высокомолекулярные циклические спирты, представителем которых является холестерин:

Холестерин впервые был получен еще в XVII веке Конради из желчных камней (греч. holle — желчь). Это кристаллическое вещество, которое не растворяется в воде, но хорошо растворяется в эфире, хлороформе, горячем спирте. Холестерин в организме имеет большое значение. Он является предшественником желчных кислот, женских половых гормонов, кортикостероидов, витаминов группы D. Холестерин повышает устойчивость эритроцитов к гемолизу. Одно из важных свойств холестерина — плохая проводимость электрического заряда — позволяет высказать предположение о том, что наличие значительных количеств холестерина в мозге, помимо других его функций, является своеобразным изолятором, предохраняющим структуру мозга от изменений при прохождении нервных импульсов, несущих электрический заряд.

Холестерин образует эфиры с высшими жирными кислотами, которые называются стеридами.

В крови содержится 150-250 мг% холестерина, из которых ³/₄ приходится на долю эфиросвязанного холестерина.