Липиды. Классификация

1.

Лекция 9: ЛИПИДЫ

2.

Липиды
•Классификация:
1.Омыляемые и неомыляемые липиды
2.Простые и сложные липиды
•Строение
•Основные составляющие:
высшие карбоновые кислоты и спирты
•Свойства: гидролиз, окисление

3.

Липиды - это большая группа разнородных веществ,
содержащихся в животных и растительных тканях.
Липиды растворимы в
органических
растворителях
и
не растворимы
в воде

4.

Биологические функции липидов
• компоненты клеточных мембран
• основная форма запасания
углерода и энергии
• защитные барьеры,
предохраняющие от
термического, электрического,
физического воздействий
• предшественники важных
биосоединений

5.

Классификация липидов

6.

Липиды
Омыляемые
Н2О
Смесь веществ:
карбоновые кислоты,
спирты и пр.
Неомыляемые
Н2О
Нет гидролиза

7.

Низкомолекулярные биорегуляторы
(неомыляемые липиды)
•Изопреноидысоединения,
построенные из
фрагментов
изопрена
•Стероидысоединения,
имеющие в основе
структуру
эстрана
(
)
n

8.

Жирорастворимые витамины
(изопреноиды)
Каратиноиды,
-каротин и
витамин А
CH2OH
Витамин А - ретинол, необходим для
нормального эмбрионального развития,
играет большую роль в фотохимических
процессах зрения

9.

CH3
Витамин Е
( -токоферол)
HO
CH3
H3C
O
CH3
CH3
CH3
CH3
CH3
O
CH3
Витамин К
O
«Ловушка»
для свободных
радикалов,
антиоксидант
) H
n
(
CH3
Регулятор системы
свертывания крови

10.

холестерин
H3C
H3C
CH3 H
H
HO
H
CH3
CH3

11.

Биологическое значение холестерина
Холестерин присутствует
во всех животных тканях
является важнейшей частью
клеточных мембран, где
регулирует их текучесть.
Запасной и транспортной
формами холестерина являются
его эфиры с желчными кислотами

12.

Стероидные гормоны
H3C
Ж
HO
H3C
OH
эстрадиол
CH3
М
O
тестостерон
OH

13.

Желчные кислоты
Обеспечивают
растворимость
холестерина в
желчи;
способствуют
эмульгированию
и перевариванию
жиров
O
H3C
OH
CH3
H3C
HO
OH
Холевая кислота
OH

14.

Витамин D - кальциферол
Регулирует метаболизм
кальция,
H3C
H3C
H3C
HO
CH3
CH3
При недостатке
витамина D у детей
развивается рахит

15.

Классификация омыляемых липидов
липиды
простые
сложные
спирты
спирты
Высшие
жирные
карбоновые
кислоты
Высшие
жирные
карбоновые
кислоты
Другие
вещества:
фосфорная
кислота,
этаноламин,
серин,
холин,
углеводы

16.

Структурные компоненты липидов
Обязательные компоненты:
спирты и
высшие карбоновые кислоты

17.

Спирты
CH2OH
•Высшие одноатомные
спирты
•Трехатомный спирт
глицерин
H 2C
C16 и более
•Двухатомный аминоспирт
сфингозин
OH
H 2C
CH OH
H 2C
OH
NH2
OH
OH
D-конфигурация
Трансдвойная связь
(CH2)12
CH3

18.

Высшие жирные кислоты липидов
Название
Число атомов С
и связей С=С
Формула
Тпл.
Насыщенны е
Лауриновая
С12
COOH
44
Миристиновая
С14
COOH
54
Пальмитиновая
С16
COOH
64
Стеариновая
С18
COOH
70
Арахиновая
С20
COOH
78,5

19.

Высшие жирные кислоты липидов
Ненасыщенные
Название
Число атомов С
и связей С=С
Формула
Пальмитоолеиновая С16:1;9
COOH
Тпл.
-0,5
Олеиновая
С18:1;9
COOH
14
Линолевая
С18:2;9,12
COOH
-5
Линоленовая
С18:3;9,12,15
COOH
-11
С20:4;5,8,11,14
COOH
Арахидоновая
Элаидиновая
С18:1;9
COOH
-49,5
52

20.

Особенности строения
жирных природных кислот
• Линейная углеродная цепь
• Четное число атомов С
(чаще всего от С18 до С20)
• Двойные связи имеют
цис-конфигурацию
• Двойные связи разделены
одной СН2-группой

21.

Строение природных карбоновых кислот
С16
С 18:1; 9
С18:2; 9,12
С18:3; 9,12,15
олеиновая
линолевая
линоленовая
пальмитиновая

22.

Незаменимые карбоновые кислоты линолевая и линоленовая (5 г в день)
Способствуют снижению в крови
холестерина
Транс- ВКК - сильный атерогенный фактор,
образуются при гидрировании растительных
масел с целью получения твердых жиров
(маргаринов)

23.

Простагландины имеют широкий спектр
биологического действия
COOH
HO
COOH
HO
Арахидоновая
кислота
CH3
Простагландин
Простагландины расширяют сосуды,
ингибируют свертывание крови,
ингибируют выделение желудочного сока
стимулируют работу легких и бронхов

24.

Простые липиды
Воски
(алкилацилаты)
Жиры,
масла
(триацилглицерины)
CH2
CH
CH2
O
O
O
CO
CO
CO
O
C
O
Церамиды
(N-ацилсфингозины)
H2C
OH
H C
NH CO
H C
OH
HC
CH
(CH2)12
CH3

25.

Жиры (триацилглицерины) - сложные эфиры
высших карбоновых кислот
и трехатомного спирта - глицерина
С2 - хиральный центр

26.

Биологическая роль жиров
Жиры - наиболее важный резерв
энергии в организме животных.
Хранятся в клетках жировой тканиадипоцитах
Вместе с жирами при всасывании
в организм поступают жирорастворимые
витамины: А, Е, D, К.

27. Жирорастворимые витамины

CH2OH
Витамин А
CH3
HO
Витамин Е
CH3
H3C
O
CH3
CH3
CH3
CH3
O
Витамин К
CH3
(
O
) H
n
CH3
CH3

28.

Транспорт жиров в органы и ткани
через лимфатическую систему
и кровоток возможен только
после включения их
в состав хиломикронов.

29.

Сложные липиды
фосфолипиды
сфинголипиды
гликолипиды
цереброзиды
ганглиозиды
фосфатиды
сфингомиелины

30.

Фосфолипиды
OH
HO P
O
O
Фосфатидовая
кислота
H2C CH CH2
O O
OC
CO
Одна из концевых
гидрокси-групп
глицерина
этерифицирована
фосфорной кислотой

31.

фосфатиды
этаноламин
холин
миоинозит
серин

32.

Этерифицирующие агенты могут взаимно
превращаться в процессе метаболизма
H
H2N C COOH
CH2OH
серин
-CO2
H2N CH2CH2 OH
этаноламин
~CH3
H2C
H3C N CH2CH2-OH
H3C
холин

33.

CH3
NH3
CH2
O P
O
H2C CH CH2
O O
Фосфатидилэтаноламин
O P
O
O O
CO
O
O
H2C CH CH2
OC
CO
Фосфатидилсерин
CH3
CH2
O
O
N
CH2
CH2
O
OC
H3C
CH
CH2
O P
COO
H3N
O
O
H2C CH CH2
O O
OC
CO
Лецитин

34.

сфинголипиды

35.

Значение сфинго- и глицерофосфолипидов
Это мембранные липиды,
их содержание в клеточных
мембранах может достигать 80%.
Основное свойство при образовании
клеточной мембраны - самоорганизация
в бислои благодаря амфифильности.
Полярная
«голова»
Неполярный «хвост»

36.

O
C
H3C
O
CH2
CH
O
O
C
H3C
гидрофобный "хвост"
O
CH2
O
P
O
CH2
O
H3C CH2
N+
H3C
CH3
гидрофильная
"головка"
вода
гидрофобная область
вода
бислой

37.

Гликолипиды

38.

Гликолипиды: цереброзиды и ганглиозиды
Содержатся
во всех тканях,
особенно в наружном
слое плазматических
мембран
H2C
OH
H C
NH CO
H C
OH
HC
CH
(CH2)12
CH3
Основацерамид

39.

Цереброзиды
HO CH
NH
OC
O
CH
CH2
O
О-гликозидная
связь
Гликозильный
фрагмент:
D-Gal или D-Glc

40.

Ганглиозиды
Олигосахаридная группа

41.

Функции гликолипидов:
формирование маркеров
клеточной дифференциации;
регуляция роста клеток

42.

Превращения липидов in vivo:
1.гидролиз
фосфолипаза А1
OC
OC
O
CH2
фосфолипаза D
O CH
O
H2C O P O X
O
фосфолипаза А2
Н2О
фосфолипаза С
Карбоновые кислоты + Н3РО4 + Х-ОН

43.

2. образование тио-эфиров
R-С-ОН
+
О
НS-CoA + ATP
Кофермент А
тиокиназа
R-C-S-CoA
+
AMP
+
PPi
О
Тиоэфир (ацил-SCoA)

44.

CoA- SH - кофермент А
OH
O
P O
O
тиоэтиламин
O
β-аланин
-аланин
HS
CH2 CH2 NH C
CH2 CH2 NH C
O
O
C
H
C CH2
CH3
пантотеновая кислота
N
N
O
O OH
P OH
O O P
OH CH3
N
NH2
N
OH
OH

45.

3. окисление
а. -окисление (метаболическое)
R-C-S-CoA
R`-С-СН2-C-S-CoA
O
O
O
CoA-SH
R`-C-S-CoA + CH3-C-S-CoA
O
O
Ацетил-кофермент

46.

б. пероксидное окисление
a
R CH2
-H2O
R
.
CH CH CH R`
O2
R CH CH CH R`
O O.
-OH. H2O
R CH CH CH R`
O OH
Гидропероксид
R CH=O +
CH CH
R`
HO.
R CH
.
CH R`
CH
O2
R CH CH CH R`
O O.
-OH. H2O
R CH CH
CH R`
O OH
Гидропероксид
+ `R CH=O
HOCH CH R` R-CH=CHOH
O=CH CH2 R`
R-CH2-CH=O
O2
RCOOH + R`CH2COOH
O2
RCH2COOH
+ R`COOH

47. 1. Отрыв атома водорода в аллильном положении

a
R CH2
-H2O
R
.
CH CH CH R`
CH CH
R`
HO.
R CH
CH
.
CH R`
Резонансно стабилизированный аллильный радикал

48. 2. Образование пероксидных радикалов при участии кислорода

R
.
CH CH CH R`
O2
R CH CH
O O.
CH R`
R CH
CH
O2
.
CH R`
R CH CH CH R`
O O.

49. 3.Образование гидропероксидов

R CH CH CH R`
O O.
-OH. H2O
R CH CH CH R`
O OH
Гидропероксид
R CH CH CH R`
O O.
-OH. H2O
R CH CH
CH R`
O OH
Гидропероксид

50. 4. Расщепление гидропероксидов

R CH CH CH R`
O OH
Гидропероксид
R CH=O +
R CH CH
CH R`
O OH
Гидропероксид
HOCH CH R` R-CH=CHOH
O=CH CH2 R`
R-CH2-CH=O
+ `R CH=O

51. 5. Окончательное окисление до КК

R CH=O +
HOCH CH R` R-CH=CHOH
O=CH CH2 R`
R-CH2-CH=O
O2
RCOOH + R`CH2COOH
+ `R CH=O
O2
RCH2COOH
+ R`COOH

52.

Источники перокси-радикалов
R-H + O2
Fe2+ +
O2
+
H+
R O OH
Fe3+ +
H-O-O
Антиоксиданты: глутатион,
аскорбиновая кислота (вит С),
токоферол (вит Е)

53. Литература:

• Румянцев Е.В. Химические основы
жизни.-М.: Химия,2007,
• гл.7, с.250-262