Липиды – органические жироподобные соединения, не растворимые в воде, но хорошо растворимые в неполярных растворителях (эфире, бензине, бензоле, хлороформе). Они обнаружены в клетках всех живых организмов. Содержание липидов в разных клетках сильно варьирует: от 2-3 до 50-90% (в клетках семян растений и жировой ткани животных). В химическом отношении большинство липидов – это сложные эфиры высших карбоновых кислот и ряда спиртов.
В природе наиболее распространены липиды следующих классов: нейтральные жиры, воски, фосфолипиды, стеролы.
Нейтральные жиры (триацилглицеролы). Каждая молекула жира образована молекулой трехатомного спирта глицерола и тремя карбоновыми кислотами, каждая из которых содержит четное число атомов углерода.
Атомы углерода в молекулах высших карбоновых кислот могут быть соединены друг с другом у предельных (насыщенных) кислот простыми, у непредельных (ненасыщенных) кислот - двойными связями. Среди предельных высших карбоновых кислот наиболее часто в состав жиров входят пальмитиновая, стеариновая и арахиновая; среди непредельных: олеиновая, линолевая, линоленовая.
Степень насыщенности и длина цепей высших карбоновых кислот (т.е. число атомов углерода) определяют физические свойства того или иного жира. У жиров с короткими и непредельными цепями низкая температура плавления: при комнатной температуре они имеют жидкую (масла) либо мазеподобную (жиры) консистенцию. Жиры с длинными и насыщенными цепями высших карбоновых кислот при комнатной температуре – твердые вещества.
Воски – сложные эфиры одноатомных (с одной спиртовой группой) высокомолекулярных (имеющих длинный углеродный скелет) спиртов и высших карбоновых кислот. У животных воски входят в состав липидных фракций мозга, лимфатических узлов, селезенки, желчных путей. Воски секретируются кожными железами: покрывая кожу и ее производные (волосы, шерсть, перья) воски смягчают их и предохраняют от действия воды. Пчелы производят воск и используют его в строительстве сот. У растений воска образуются в клетках эпидермиса и покрывают листья растений (хвойные, капуста), плоды, защищая от избыточного испарения воды. Восковой налет хорошо заметен на стеблях и листьях ржи, листьях капусты, ириса и других растений. Он легко стирается. У тропических растений слой воска на листьях может достигать толщины в несколько миллиметров.
Фосфолипиды – липиды, у которых одна из крайних цепей высших карбоновых кислот замещена на фосфатную группу, к которой могут присоединяться другие молекулы. Это амфифильные соединения, имеющие полярные гидрофильные головки и неполярные гидрофобные хвосты. Такая двойственная природа фосфолипидов обусловливает их ключевую роль в образовании биологических мембран.
К фосфолипидам относятся и сфинголипиды, молекулы которых построены на основе спирта сфингозина; они тоже содержат фосфатную группу.
Стеролы – наиболее распространенная в природе группа стероидов – веществ, построенных на основе спирта холестерола. Они очень плохо растворимы в воде и не содержат высших карбоновых кислот. Это желчные кислоты, холестерол, половые гормоны, витамин D и др. К стеролам близки терпены (гиббереллины – ростовые вещества растений; фитол – входит в состав хлорофилла; каратиноиды, ментол, камфора – эфирные масла растений).
Функции липидов:
1) строительная:
а) образуют бимолекулярный слой биологических мембран (фосфолипиды, стеролы, гликолипиды);
б) липиды участвуют в образовании миелиновых оболочек нервных волокон, где выполняют функции изолятора при передаче нервных импульсов;
2) энергетическая:
а) при окислении 1 г жира высвобождается 38,9 кДж;
б) в форме липидов хранится значительная часть энергетических запасов организма (половина потребляемой клетками энергии в состоянии покоя, образуется за счет окисления жиров; высокое содержание липидов в семенах обеспечивает энергией развитие зародыша и проростка);
3) источник метаболической воды: при окислении 100 г жира образуется примерно 105 г воды, которая используется организмами (жир, запасенный в горбу верблюда, позволяет ему обходиться в пустыне без воды 10-12 суток; животные в спячке);
4) защита и теплоизоляция: накопление жира
а) в подкожной жировой клетчатке (у тюленей и китов до 1 м) выполняют теплоизоляционную функцию;
б) вокруг некоторых органов (почка, кишечник), обеспечивает защиту как организма, так и отдельных органов от механических повреждений;
5) смазывающая и водоотталкивающая (см. воски);
6) регуляторная: липоиды служат предшественниками некоторых гормонов (тестостерона, прогестерона, кортизола, альдостерона), витамин Д и желчных кислот, следовательно, участвуют в регуляции обменных процессов.
