Загальна характеристика, будова та функції ліпідів

Ліпідами називають жири і жироподібні речовини. Містяться вони у всіх живих клітинах і виконують ряд життєво важливих функцій: структурну, метаболічну, енергетичну, захисну. При розкладанні багатьох ліпідів вивільняється велика кількість хімічної енергії у вигляді макроергічних сполук.

Ліпіди не розчиняються або слабо розчиняються у воді, добре розчиняються в органічних розчинниках. Більшість ліпідів є похідними спиртів, вищих жирних кислот або альдегідів. Хімічні властивості і біологічне значення ліпідів визначаються наявністю в їх молекулах неполярних вуглецевих ланцюгів і полярних груп: –COOH, –ОН, –NH₂ та ін. Це дає можливість їм бути поверхнево активними, брати участь в проникності клітинних мембран, легко розчинятися в органічних розчинниках, бути розчинниками для інших сполук (наприклад, вітамінів А, D, E, К, Q, F та ін.).

Розрізняють дві групи ліпідів: прості і складні. Молекули простих ліпідів утворюються із залишків спиртів (гліцерину, вищих або циклічних гліколів) і вищих жирних кислот. Це нейтральні жири, діольні ліпіди, стериди і воски. Молекули складних ліпідів складаються із залишків спиртів (гліцерину, сфінгозину, інозиту й ін.), вищих жирних кислот і інших речовин (азотистих основ, H₃PO₄, H₂SO₄, вуглеводів та ін.). До складних ліпідів відносяться фосфатиди, гліколіпіди, сульфатиди. Часто до ліпідів відносять моно- і дигліцериди, стерини, каротини й інші близькі до них речовини.

Нейтральні жири. Нейтральні жири є сумішшю тригліцеридів – складних ефірів, утворених трьохатомним спиртом гліцерином і вищими жирними кислотами:

 

Вищі жирні кислоти представлені насиченими, ненасиченими і циклічними карбоновими кислотами, а у ряді випадків – оксикислотами.

Насичені карбонові кислоти за звичай мають парне число атомів вуглеців, наприклад:

Масляна C₃H₇COOH

Капронова C₅H₁₁COOH

Лауринова С₁₁Н₂₃COOH

Пальмітинова С₁₅Н₃₁СООН

Стеаринова C₁₇H₃₅COOH

Мірисцинова C₁₃H₂₇COOH

Лігноцеринова ₂₃Н₄₇СООН

Мелісинова С₂₇Н₅₅СООН

Кислоти з непарним числом атомів вуглецю мають розгалужений вуглецевий ланцюг, наприклад валеріанова:

Ненасичені карбонові кислоти можуть мати від одного до чотирьох подвійних зв'язків, наприклад:

Пальмітоолєїнова CH₃–(CH₂)₅–СН=СН–(CH₂)₇–СООН

Олеїнова CH₃–(CH₂)₇–CH=CH–(CH₂)₇–COOH

Лінолева CH₃–(CH₂)₄–CH=CH–CH₂–CH=CH–(СН₂)₇–СООН

Ліноленова CH₃–CH₂–CH=CH–CH₂–CH=CH–CH₂–CH=CH–(СН₂)₇–СООН

Арахідонова

CH₃–(СН₂)₄–CH=CH–CH₂–CH=CH–CH₂–CH=CH–CH₂–CH=CH–(CH₂)_7–COOH

У складі жирів знайдені залишки циклічних кислот, наприклад, хаульмугрової:

і оксикислот, наприклад:

Церебронової CH₃–(CH₂)₂₁–CH(OH)–COOH

Рицинолевої CH₃–(CH₂)₅–CH(OH)–CH₂–CH=CH–(CH₂)₇–COOH

Оксинервонової CH₃–(CH₂)₇–CH=CH–(CH₂)₁₂–CH(OH)–COOH.

Тригліцериди бувають простими і складними. До складу молекули простого тригліцериду входять залишки однієї жирної кислоти, складного тригліцерида – двох або трьох жирних кислот:

 

Вміст простих тригліцеридів у жирах невисокий. Так, до складу свинячого сала зазвичай входять вісім різних тригліцеридів. З них прості тригліцериди – триолеїн і трипальмітин – складають всього 4%.

Жири широко поширені в тваринному і рослинному світі. У складі жирів тваринного походження переважають залишки насичених жирних кислот, що і визначає їх тверду консистенцію. Велике значення мають коров'яче масло, свиняче сало, баранячий і яловичий жир. Жири рослинного походження в своєму складі переважно містять залишки ненасичених жирних кислот і є рідинами (окрім пальмітинового масла). Найбільш часто використовуються соняшникова, оливова, льняна, мигдалева олія та ін.

У різних продуктах і кормах міститься неоднакова кількість жирів. В рослинах вони найбільше сконцентровані в насінні, менше – в плодах. Так, в насінні рицини міститься 58 – 78% жиру, рапсу – 36 – 40, льону – 28,9 – 49, соняшнику –29 – 57, зернах кукурудзи – 5, вівса – 3, пшениці – 1 – 1,8%.

В організмі тварин жири концентруються в основному в підшкірній клітковині (до 50%), сальнику, сполучнотканинних капсулах нирок і геніталіїв, у печінці і м'язовій тканині. Біологічні рідини бідні жирами. З них відносно високий відсоток жиру має молоко.

В організмі тварин жири виконують ряд життєво важливих функцій. Перш за все, жири є найважливішим джерелом хімічної енергії. Так, при тканинному окисленні 1 г жиру утворюється 9,3 ккал (1 г вуглеводів дає 4,3, білків – 4,1 ккал). Жири – найважливіше джерело ендогенної води: при окисленні 100 г жирів в тканинах утворюється 107,1 г води, що дуже важливо для тварин, які мешкають в південних широтах (наприклад, верблюдів), або для тих, які впадають в зимову сплячку (наприклад, бурих ведмедів). Жири – прекрасні розчинники органічних речовин, особливо жиророзчинних вітамінів. Беруть участь в терморегуляції, оскільки володіють низькою теплоємністю, захищають організм від механічних пошкоджень (входять до складу капсул серця, нирок, печінки, ока), обумовлюють еластичність шкіри.

Розрізняють резервні (запасні) і протоплазматичні (структурні) жири. Перші з них витрачаються організмом для різних потреб, про які йшлося вище. Другі є складовими частинами клітинних мембран, входять до складу ліпопротеїдних комплексів.

Жири – цінні продукти харчування людини і тварин. Рослинні масла, окрім харчових цілей і відгодівлі тварин (макуха), можуть використовуватися для виготовлення оліфи і лаків. Багато рослинних олій гідрогенізують, одержуючи потім різні сорти маргарину. Жири, що добуваються з печінки тріскових риб, використовують у медицині і тваринництві як джерело вітамінів А і D. Технічні жири, які одержують з тканин морських ссавців і риб, використовуються в легкій, парфумерній, хімічній промисловості і інших галузях народного господарства для виготовлення миючих засобів, піноносіїв, ін.

Якість і чистота жирів характеризуються фізичними і хімічними константами. До фізичних констант відносяться густина, температура плавлення і застигання, коефіцієнт рефракції (для рідких жирів). Хімічними константами є числа омилення, Рейхарда – Мейсля, йодне, кислотне і деякі інші показники (табл.1).

Число омилення визначається кількістю міліграмів розчину KOH, витраченого на нейтралізацію кислот, які утворюються при омиленні 1 г жиру.

Число Рейxapдa – Мейсля визначається кількістю 0,1 н. розчину NaОН, що пішов на нейтралізацію летючих жирних кислот (масляної, капронової і каприлової), які утворилися при гідролізі 5 г жиру і відігнались з водяною парою.

Йодне число характеризує наявність у складі жиру ненасичених жирних кислот і визначається кількістю грамів йоду, здатного приєднуватися до 100 г жиру.