Органические вещества - липиды

1. Органические вещества клетки - липиды

10 класс
(углубленный уровень)

2.

Общая характеристика
Липиды — это большая и разнородная группа гидрофобных или
амфифильных органических соединений, нерастворимых в воде, но
растворимых в неполярных органических растворителях (эфир,
хлороформ, бензол).
Ключевые особенности:
• Не являются полимерами и не имеют единой химической формулы.
• Обладают высокой энергоёмкостью (при окислении 1 г выделяется
~38,9 кДж).
• В основе строения многих липидов лежат высшие жирные кислоты.
• Выполняют разнообразные функции: энергетическая, структурная,
регуляторная.

3.

Липиды
Простые липиды
Сложные
липиды
Производные
липидов
Триглицериды
Фосфолипиды
Стеролы
Воски
Гликолипиды
Витамины (А,D, Е)
Липопротеины
Терпены

4.

Амфифильность
Амфифильность — это свойство молекулы иметь одновременно
гидрофильные (полярные) и гидрофобные (неполярные) участки.
Гидрофобная часть —
длинные неполярные
углеводородные «хвосты»
жирных кислот.
Отталкивают воду, за
счет гидрофобных
взаимодействий друг с
другом.
Гидрофильная часть —
полярные «головки» (остаток
фосфорной кислоты, спирта,
углевода). Притягивают воду
за счет ионных и
водородных связей.

5.

Триглицериды
Глицерин
Эфир трехатомного
спирта глицерина и трех
остатков высших жирных
кислот.
Строение
Насыщенные жирные кислоты
(пальмитиновая, стеариновая)
— твердые животные жиры.
Насыщенные жирные кислоты
Ненасыщенные жирные кислоты
Полиненасыщенные жирные кислоты
Ненасыщенные жирные
кислоты (олеиновая) — жидкие
растительные масла.

6.

Триглицериды
Функция
✓ Энергетическая. Основная форма запасания
энергии в клетке (у животных — в жировых
клетках, у растений — в семенах).
✓ Запасающая. Резерв питательных веществ
и метаболической воды. Важно для
ксерофитов и животных пустынь.
✓ Защитная. Термоизоляция (подкожная
клетчатка), механическая защита внутренних
органов.

7.

Гидрофобные
хвосты
Гидрофильная
головка
Фосфолипиды
Фосфат
Глицерин
Ненасыщенная
жирные кислота
Насыщенная жирные кислота
Глицерин, две жирные кислоты
(гидрофобные «хвосты») и остаток
фосфорной кислоты, с которым
связана полярная группа
(гидрофильная «головка»).
Главная функция – структурная.
Формируют липидный бислой –
основу всех биологических мембран.
Способность к самосборке
обусловлена амфифильностью.

8.

Воски
Воски – сложные эфиры
длинноцепочечных спиртов и высших
жирных кислот.
Биологические функции:
✓ Защита от дегидратации: покрывают кутикулу растений
(например, восковой налет на плодах и листьях),
эпикутикулу насекомых.
✓ Механическая защита: входят в состав покровов (шерсть,
перья, кожа у животных).
✓ Терморегуляция: у некоторых организмов (например,
восковые соты пчел).
✓ Ресурс для метаболизма: используются как запас энергии
(у планктонных организмов).

9.

Стероиды
эстроген
тестостерон
Стероиды (стеролы, стериды) –
высокомолекулярные спирты,
состоящие из нескольких циклических
блоков.
Биологические функции:
✓ Структурная. Холестерин стабилизирует
мембраны, регулирует их текучесть.
✓ Регуляторная. Гормоны (тестостерон,
кортизол) контролируют метаболизм,
стрессовую реакцию, половую
дифференцировку.
✓ Пищеварительная. Желчные кислоты
эмульгируют жиры в тонком кишечнике.

10.

Функции липидов
Энергетическая
При полном окислении 1 г
липидов выделяется ~38,9
кДж энергии.
Триглицериды откладываются
в специализированных клетках,
образуя жировую ткань.
При дефиците энергии они
гидролизуются до жирных
кислот и глицерина, которые
поступают в кровь и
используются другими клетками.

11.

Функции липидов
гидрофильные
«головы»
гидрофобные
хвосты
фосфолипиды
Структурная
Фосфолипиды формируют
липидный бислой всех
биологических мембран.
Гидрофобные «хвосты»
обращены друг к другу,
гидрофильные «головы» — к
водной среде.
Это основа для формирования
липосом, везикул и самих
мембран клетки.

12.

Функции липидов
Запасающая
Триглицериды — это долгосрочный запас энергии,
используемый в периоды голода, спячки, миграций (у
животных) или прорастания семян
(у растений).
Источник метаболической воды
При окислении 100 г жира образуется около
107 мл метаболической воды. Это критически
важно для животных пустынь (верблюды,
тушканчики) и животных, впадающих в
длительную спячку (сурки, медведи).

13.

Функции липидов
Жировая подушка
около глаза
Защитная
✓ Механическая защита. Жировые капсулы
вокруг внутренних органов (почки,
кишечник) предохраняют их от сотрясений и
смещений.
✓ Защита от влаги. Воски покрывают кожу,
шерсть, перья животных, а также кутикулу
листьев и плодов растений, предотвращая
испарение воды и проникновение патогенов.
✓ Термоизоляция. Подкожная жировая
клетчатка обладает низкой
теплопроводностью, что помогает сохранять
тепло (особенно у водных млекопитающих:
киты, тюлени).

14.

Функции липидов
Тестостерон — это основной
мужской половой гормон
(стероид из группы андрогенов),
который синтезируется из
холестерина
Регуляторная
Липиды выступают в роли
предшественников для синтеза
широкого спектра биологически
активных веществ (например,
стероидных гормонов), которые
управляют процессами метаболизма,
воспаления, иммунного ответа и
репродукции на клеточном и
организменном уровне.

15.

Функции липидов
Метаболическая
Жирорастворимые витамины:
витамин К – один из факторов
свертывания крови;
витамин Е важен для
размножения животных;
витамин D необходим для
минерализации костей;
витамин А способствует росту и
благоприятно влияет на зрение.

16.

Свойства биологических
мембран
Текучесть
Мембраны — не статичные,
а жидкокристаллические структуры.
Насыщенные
жирные
кислоты
(текучесть
меньше)
Ненасыщенные
жирные
кислоты
(текучесть
больше)
Факторы, влияющие на текучесть:
✓ Состав жирных кислот. Ненасыщенные
высшие жирные кислоты по сравнению с
насыщенными имеют менее плотную
упаковку, следовательно более высокую
текучесть.
✓ Концентрация холестерина в животных
мембранах стабилизирует текучесть. При
высокой температуре текучесть
уменьшается, при низкой температуре
холестерин препятствует затвердеванию.

17.

Свойства биологических
мембран
Способность к
самозамыканию
Самозамыкание возникает вследствие
амфифильности (стремления липидов скрыть
гидрофобные хвосты от воды).
Самозамыкание — ключевое свойство
для образования клеток в процессе эволюции
и для процессов эндо-/экзоцитоза.
везикула
Амфифильность — это свойство молекулы иметь одновременно
гидрофильные (полярные) и гидрофобные (неполярные) участки.

18.

Свойства биологических
мембран
глюкоза
O₂
CO₂
Полупроницаемость
Гидрофобная внутренняя часть бислоя
• непроницаема для крупных полярных
молекул (глюкоза) и водорастворимых
веществ;
• проницаема для малых неполярных
молекул (O₂, CO₂, мочевина) и
жирорастворимых веществ.
Это обеспечивает барьерную
функцию мембраны и создает разность
концентраций по разные ее стороны.

19.

Задание для повторения
Заполните таблицу
«Сравнительная характеристика классов липидов»
Признак для
сравнения
Строение
Отношение к воде
Основная функция
Пример локализации в
организме
Триглицериды
Фосфолипиды

20.

«Сравнительная характеристика классов липидов»
Признак для
сравнения
Триглицериды
Фосфолипиды
Строение
Глицерин + 3 ВЖК
Глицерин + 2 ВЖК +
фосфатная группа
Отношение к воде
Гидрофобны
Амфифильны
Основная функция
Энергетическая,
запасающая, защитная
Структурная
Пример локализации в
организме
Жировая ткань, семена
растений
Клеточная мембрана,
мембраны органелл

21.

Установите соответствие между классом липидов и
его основной биологической функцией.
Триглицериды
Структурная
Фосфолипиды
Энергетическая
Тестостерон
Защитная
Воски
Регуляторная
Желчные кислоты
Пищеварительная

22.

Соответствие между классом липидов и его основной
биологической функцией.
Триглицериды
Структурная
Фосфолипиды
Энергетическая
Тестостерон
Защитная
Воски
Регуляторная
Желчные кислоты
Пищеварительная