Биология клетки/Часть 1. Клетка как она есть/2/13
| ← Предыдущая глава | Глава 2.13 | Следующая глава → |
| Липиды, их функции | ||
Липиды — группа органических соединений, хорошо растворимых в неполярных органических растворителях (бензол, ацетон, хлороформ) и практически нерастворимых в воде.
C точки зрения современной органической химии это определение является неточным. Во-первых, такое определение вместо четкой характеристики класса химических соединений говорит лишь о физических свойствах. Во-вторых, в настоящее время известно достаточное количество соединений, нерастворимых в неполярных растворителях или же, наоборот, хорошо растворимых в воде, которые, тем не менее, относят к липидам. В современной органической химии определение термина «липиды» основано на биосинтетическом родстве данных соединений — к липидам относят жирные кислоты и их производные [1]. В то же время в биохимии и других разделах биологии к липидам по-прежнему принято относить и гидрофобные или амфифильные вещества другой химической природы [2]. Мы будем придерживаться «биохимического» определения.
Жиры, или триглицериды — природные органические соединения, полные сложные эфиры глицерина и одноосновных жирных кислот.
Наряду с углеводами и белками, жиры — один из главных компонентов клеток животных, растений и микроорганизмов.
Жидкие жиры растительного происхождения обычно называют маслами [3].
Состав жиров отвечает общей формуле:
CH2-O-C(O)-R¹ | CH-О-C(O)-R2 | CH2-O-C(O)-R³,
где R¹, R2 и R³ — радикалы (иногда — различных) жирных кислот.
Как правило, в состав масел входят преимущественно ненасыщенные жирные кислоты (имеющие одну или несколько двойных связей между атомами углерода), а в состав твердых жиров — насыщенные. В составе природных жиров и масел преобладают жирные кислоты с 16-18 атомами углерода в цепи.
Функции жиров
- Запасающая
Главная функция жиров в животном (и отчасти — растительном) мире — запасающая. При полном окислении 1 г жира (до углекислого газа и воды) выделяется около 9 ккал энергии. (1 ккал = 1000 кал; калория (кал, cal) — внесистемная единица количества работы и энергии, равная количеству теплоты, необходимому для нагревания 1 мл воды на 1 °C при стандартном атмосферном давлении 101,325 кПа; 1 ккал = 4,19 кДж). При окислении (в организме) 1 г белков или углеводов выделяется только около 4 ккал/г.
- Вопрос 1
- Почему практически все животные используют жир в качестве основного запасного вещества практически во всех клетках и тканях, кроме яйцеклеток, а растения, как правило, запасают крахмал и только в семенах многие из них используют жиры? Подумайте, с чем связаны исключения; это поможет вам ответить на основной вопрос.
При окислении жира выделяется так называемая «метаболическая» вода, так что запасы жира отчасти служат и запасами воды.
- Уменьшение плотности
У самых разных водных организмов — от одноклеточных диатомовых водорослей до гигантских акул — жир служит «поплавком», уменьшая среднюю плотность тела. Плотность животных жиров составляет около 0,91-0,95 г/см³. Плотность костной ткани позвоночных близка к 1,7-1.8 г/см³, а средняя плотность большинства других тканей близка к 1 г/см³. Понятно, что жира нужно довольно много, чтобы «уравновесить» тяжелый скелет.
- Вопрос 2
- Плотность воздуха примерно в 600 раз меньше плотности воды, и некоторые организмы используют воздушные пузыри как поплавки (например, у многих рыб есть плавательный пузырь). В чём состоят возможные преимущества жирового «поплавка» по сравнению с воздушным?
- Теплоизоляция (у теплокровных)
Часто жир служит теплоизоляцией для теплокровных животных. Особенно это важно для таких животных, как киты или тюлени, много времени проводящих в холодной воде. У них подкожный слой жира особенно толстый.
- Вопрос 3
- Почему тюлени имеют более толстый слой подкожного жира, чем, например, волк или белый медведь? Ведь они бывают активны при температуре ниже −30оС, а температура воды, в которой живут тюлени, всегда выше 0оС.
- Вопрос 4
- У некоторых животных жир запасается не под кожей, а в определенных органах (на определенных участках тела). Что это за животные? Как эта особенность связана с их образом жизни?
- Механическая защита
Толстый подкожный слой жира — довольно надежная защита внутренних органов от механических повреждений при ударах.
Фосфолипиды
[править]
Фосфолипиды похожи на нейтральные жиры тем, что в их состав тоже входят остатки глицерина и жирных кислот. Но фосфолипиды отличаются от нейтральных жиров тем, что в состав фосфолипидов входят только два остатка жирной кислоты. Третья эфирная связь образуется между глицерином и остатком фосфорной кислоты (фосфатом), к которому присоединена группа атомов, разная у различных фосфолипидов (радикал), содержащая обычно положительно заряженный атом азота (см.рис.).
Эта часть молекулы фосфолипидов («голова») гидрофильна, а состоящие из жирных кислот «хвосты» гидрофобны. Таким образом, фосфолипиды — типичные амфифильные вещества (см. Взаимодействие фосфолипидов с водой).