Химия жиров (липидов)

БИОЛОГИЧЕСКАЯ РОЛЬ ЛИПИДОВ
Термином "липиды" (греч. lipos - жир) называют большую группу разнообразных соединений, характеризующихся различной растворимостью в органических растворителях (эфире, спирте, хлороформе и т.д.) и, как правило, нерастворимые в воде.

Содержание липидов в организме человека составляет в среднем 10 -20% от массы тела.
Липиды условно можно разделить на два вида: протоплазматический и резервный.

Протоплазматический (конституционный)
входит в состав всех органов и тканей. Он составляют 25% всех липидов организма. Это структурный компонент протоплазмы клеток, который содержится в постоянных количествах, имеет определенный состав, не изменяется при патологических формах ожирения.

Резервные липиды
откладываются в жировой ткани и при недоедании или полном голодании теряются, т.е. количество меняется в зависимости от различных факторов.

Биологическое значение липидов в организме велико: они обнаружены в составе всех органов и тканей. Наибольшее количество (до 90%) содержится в жировой ткани, в мозге липиды составляют половину массы органа.

ОСНОВНЫЕ ФУНКЦИИ ЛИПИДОВ
Энергетическая. Липиды на 25 -30 % обеспечивают организм энергией: окисление 1 г жира дает 38,9 кДж (9,3 ккал) энергии, что в 2 раза больше, чем дают белки или углеводы.

ОСНОВНЫЕ ФУНКЦИИ ЛИПИДОВ
Растворитель ряда биологических активных веществ - жирорастворимых витаминов.

ОСНОВНЫЕ ФУНКЦИИ ЛИПИДОВ
Источник ненасыщенных жирных кислот - витамина F, необходимых для осуществления нормальных функций организма.

ОСНОВНЫЕ ФУНКЦИИ ЛИПИДОВ
Механическая или защитная. Жир образует изолирующую прослойку, предохраняющую тело, органы, сосуды, нервы от повреждения.

ОСНОВНЫЕ ФУНКЦИИ ЛИПИДОВ
Термоизоляционная: предохраняет организм от охлаждения.
Строительная: входит в состав мембран.

РОЛЬ ЛИПИДОВ В ПИТАНИИ
Липиды являются обязательной составной частью сбалансированного пищевого рациона человека. При сбалансированном питании соотношение белков, липидов и углеводов в пищевом рационе составляет примерно 1 : 1 : 4.

В среднем в организм взрослого человека с пищей ежесуточно поступает около 80 г жиров, из которых 25-30 % должны быть представлены растительными липидами. В пожилом возрасте, при малой физической нагрузке потребность в жирах снижается. В условиях холодного климата и при тяжелой физической работе потребность в жирах у человека повышается.

Потребность в липидах различных групп населения
Работники, не связанные с физическим трудом М 87 (26)* Ж 73 (22)
Работники механизированного физического труда
М 94 (28) Ж 79 (24)
Студенты М 1106 (32) Ж 90 (27)

Классификация липидов
В зависимости от химического строения липиды делят на две большие группы:
I Простые липиды - истинные нейтральные жиры. К ним относятся сложные эфиры трехатомного спирта глицерина и ряда жирных кислот.

Классификация липидов
II Сложные липиды (липоиды) - жироподобные вещества.
Различают:
- фосфолипиды;
- стерины и стериды (холестерин);
- гликолипиды: цереброзиды и ганглиозиды;
- липопротеины.

Простые липиды
- это сложные эфиры трехатомного спирта глицерина и высших жирных кислот, они называются триглицеринами (ТГ).
Схематически формула жиров может быть представлена следующим образом:

Простые липиды
В животных тканях глицерин связан с насыщенными кислотами -
пальметиновой,
стеариновой,
олеиновой.

Простые липиды
В растительных тканях - с ненасыщенными кислотами:
линолевой (C17H31COOH),
линоленовой (C17H29COOH) и т.д.

Простые липиды
Некоторые ненасыщенные кислоты в организме не синтезируются и называются незаменимыми жирными кислотами. Это линолевая, линоленовая, арахидоновая, объединенные под названием "витамина F".
Оптимальная потребность в ненасыщенных жирных кислотах составляет 4-8 г в сутки.

Простые липиды
Чтобы определить ненасыщенность жирных кислот, подсчитывают йодное число, которое показывает, какое количество йода может быть связано 100 г жира.

Йодное число
Чем больше ненасыщенных кислот, тем больше йодное число. Йодное число для
сливочного масла - 30,
человеческого жира - 64,
соевого масла - 130,
конопляного масла - 150

В зависимости от состава кислот жир может быть
простым (содержит одинаковые кислоты),
сложным (содержит разные кислоты).

Триглицериды
ТГ содержатся в подкожной клетчатке, сальнике, обволакивают органы (почки), предохраняя их от повреждения и играя роль теплоизолятора. Ткани, содержащие ТГ обобщены под названием "жировое депо", а их жир называется депонированным. Содержание ТГ в плазме человека изменяется с возрастом (возрастает).
Концентрация ТГ в крови в норме составляет 0,55-1,65 ммоль/л

Сложные липиды (липоиды)
1. Фосфолипиды (ФЛ). В их состав входит спирт, жирные кислоты, фосфорная кислота и азотистые основания. В зависимости от вида входящего спирта ФЛ делятся на
фосфоглицерины (спирт - глицерин),
фосфосфингозины (спирт - сфингозин)
фосфоинозитины (спирт - инозит).

В организме человека присутствуют:
Фосфатидилхолины (лецитины). Они содержат азотистое основание холин. Это гигроскопические белые воскообразные вещества, которые на воздухе быстро окисляются растворимы в эфире, спирте. Много лецитинов в мозгу, сперме, надпочечниках, эритроцитах, в яичном желтке 8 - 10%.

Фосфатилэтаноламины (кефалины). В их состав входит этаноламин. Кефалины находятся в тканях вместе с лецитином.
Сфингофосфатиды или сфингомиелины. Содержат сфингозин, который участвует в образовании миелиновых оболочек нервов.

Биологическая роль ФЛ
являются структурными компонентами клеток и клеточных мембран,
регулируют проницаемость мембран,
принимают участие в синтезе белка,
являются основными компонентами липопротеидов крови,
участвуют в транспорте жиров печени в жировую ткань.

Стерины и стериды
Стерины - циклические спирты, производные циклопентанопергидрофенантрена; в организме содержатся в виде стеридов - сложных эфиров с жирными кислотами (печень) или в свободном виде (эритроциты, желчь человека). Представителем является холестерин

Содержание холестерина
В организме человека массой 70 кг содержится в среднем 140 г холестерина (0,2% массы тела). Больше всего его в надпочечниках, плазме крови, печени, нервной системе, коже, пищеварительном аппарате.
Содержание общего холестерина в крови, в норме составляет 3,6 - 5,2 ммоль/л.

Роль холестерина
является структурным компонентом клеточных мембран,
принимает участие в их проницаемости,
служит материалом для синтеза стероидных гормонов надпочечников, половых гормонов, витаминов группы Д, желчных кислот.

Гликолипиды
Это сложные соединения липидов и углеводов, типичные липоиды. Входят в состав мозговой и нервной ткани.
К ним относятся цереброзиды и ганглиозиды.

Цереброзиды
состоят из сфингозина (аминоспирта), галактозы, различных жирных кислот; содержатся в клеточных мембранах, особенно много их в мембранах нервных клеток.

Ганглиозиды
состоят из жирных кислот, сфингозина, гексозы, галактозамина и сиаловой кислоты. Находятся на внешней поверхности клеточных мембран, особенно в нервных клетках, Они способны восстанавливать электровозбудимость мозговой ткани, а также специфически связывать (например, токсин столбняка) или инактивировать некоторые бактериальные яды (например, дифтерийный токсин).

Липопротеины
все липиды крови включены в состав отдельных липидно-белковых комплексов, или липопротеинов (ЛП). Это "шарики" разных размеров, отличающиеся различным содержанием белка и липидов, основное количество которых сосредотачивается внутри полости частиц ЛП.

Классификация ЛП
липопротеины высокой плотности (ЛПВП, или α-ЛП),
липопротеины низкой плотности
(ЛПНП, или β-ЛП),
липопртеины очень низкой плотности (ЛПОНП, или пре-β-ЛП),
хиломикроны (ХМ).

Хиломикроны
являются наиболее крупными из липопротеинов и содержат до 98-99% липидов и 1-2% белка. Они образуются в клетках слизистой оболочки кишечника и обеспечивают транспорт липидов пищи из кишечника в лимфу, а затем в кровь.

ЛПНП
количество белка составляет 9-20%, а липиды представлены холестерином и ТГ (до 40%).
ЛПНП и ЛПОНП - вносят холестерин и триглицериды в стенку сосуда -атерогенные ЛП.

ЛПВП
Белковая часть ЛПВП колеблется в пределах 35-50%, а липидная представлена ФЛ и холестерином.
ЛПВП удаляют холестерин из стенки сосуда -антиатерогенные ЛП.

В норме концентрация в плазме о б щ и х л и п и д о в (включающих в себя нейтральные жиры, холестерин, фосфолипиды и некоторые другие вещества липидной природы) составляет 1,98-4,71 ммоль/л

МЕТОДЫ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ЛИПИДОВ
Обычно липиды извлекают из высушенных (обезвоженных) тканей соответствующими органическими растворителями (спирты, эфиры, бензол, толуол, бензин, ацетон, пиридин, хлороформ, четыреххлористый углерод, сероуглерод, петролейный эфир и др.).

МЕТОДЫ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ЛИПИДОВ
Для разделения липидов пользуются неодинаковой растворимостью их в различных растворителях: одни из них хорошо растворимы в эфире, но плохо в ацетоне (например, фосфолипиды), другие растворимы в бензоле, но нерастворимы в спирте (холестерол, цереброзиды и др.) и т.д. Резервный жир (масло) извлекается легко.

МЕТОДЫ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ЛИПИДОВ
Извлечь связанные липиды можно лишь после разрушения белково-липидных комплексов. Липиды из связанного состояния в свободное переводят либо путем предварительного кипячения материала со спиртом, в последнем случае липиды выделяются в неизменном виде.

МЕТОДЫ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ЛИПИДОВ
При выделении липидов из биологического материала происходит их окисление и деградация, приводящие к образованию побочных продуктов. Поэтому выделение липидов надо проводить быстро, в условиях, исключающих влияние таких факторов, как повышенная температура, кислород воздуха, свет, загрязнение следами металлов и т.д.

МЕТОДЫ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ЛИПИДОВ
В настоящее время широко используется эффективный и быстрый метод выделения и очистки липидов в мягких условиях. Для экстракции используют смесь метанола и хлороформа, которая разрушает липопротеидные комплексы и тем самым дает возможность достаточно полно извлечь липиды.

МЕТОДЫ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ЛИПИДОВ
Для количественного определения общих липидов в сыворотке крови предложено множество способов, среди которых можно выделить следующие группы.

МЕТОДЫ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ЛИПИДОВ
I группа - гравиметрические методы, состоящие в экстракции липидов сыворотки каким-либо растворителем, очистке липидного экстракта, высушивании и взвешивании сухого остатка на аналитических весах.

МЕТОДЫ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ЛИПИДОВ
II группа - окислительные методы, в которых применяется окисление липидов бихроматом калия или хромовой кислотой с последующим титриметрическим либо калориметрическим исследованием.

МЕТОДЫ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ЛИПИДОВ
III группа - методы, основанные на свойстве липидов сыворотки избирательно окрашиваться суданом черным.
IV - методы, основанные на сравнении степени мутности стандартного и исследуемого растворов.

МЕТОДЫ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ЛИПИДОВ
V группа - методы, в которых используется цветная реакция продуктов распада ненасыщенных липидов с реактивом, состоящим из ванилина, фосфорной и серной кислот.

ЗНАЧЕНИЕ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ЛИПИДОВ В БИОЛОГИЧЕСКИХ ЖИДКОСТЯХ
Основным биологическим материалом для проведения биохимической диагностики нарушения состояния обмена жиров и липоидов является кровь больного. Ее главными липидными компонентами являются: свободный холестерин и его эфиры, ФЛ, ТГ, неэстерифицированные жирные кислоты

ЗНАЧЕНИЕ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ЛИПИДОВ В БИОЛОГИЧЕСКИХ ЖИДКОСТЯХ
возрастающее распространение среди населения большинства развитых стран мира заболеваний, связанных с нарушением липидного обмена (атеросклероза, ожирения и некоторых других), заставляет уделять больше внимания их лабораторной диагностике.

ЗНАЧЕНИЕ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ЛИПИДОВ В БИОЛОГИЧЕСКИХ ЖИДКОСТЯХ
Без исследования показателей липидного обмена затруднительно составить объективное представление о функциональной способности целого ряда важных органов (например, печени, почек) при самых различных заболеваниях.