שומנים וחומצות שומן. ליפידים - מה זה? ליפידים: תפקודים, מאפיינים. ליפידים בחומרי גלם ומוצרי מזון

יחד עם חלבונים, פחמימות וחומצות גרעין חשיבות רבהעבור כל האורגניזמים החיים, יש להם גם שומנים. אלו הן תרכובות אורגניות הממלאות תפקידים ביולוגיים חשובים. לכן, המילוי המתמיד של הגוף איתם הוא פשוט הכרחי לחיים נורמליים. מה הם מנקודת מבט של כימיה ואיזה שומנים בתא מבצעים פונקציות, אנו לומדים ממאמר זה.

ליפידים: מושג כללי

אם נותן מאפיינים כללייםנחשבים תרכובות, אז אנחנו יכולים לומר כי ליפידים הם מולקולות מורכבות דמויי שומן הכוללות חלק הידרופילי והידרופובי בהרכבן.

במילים פשוטות, הכל ממקור מן החי, שעווה, כולסטרולים, הורמונים רבים, טרפנים הם כולם שומנים. המונח הזה פשוט מתייחס לכל קבוצת התרכובות הדומות במאפיינים. כולם אינם מסיסים במים, אך מסיסים בחומרים אורגניים שאינם קוטביים. שמנוני למגע.

הרכב השומנים מנקודת המבט של הכימיה הוא מורכב למדי ותלוי באיזו תרכובת מסוימת מדובר. לכן, נשקול נושא זה בנפרד.

מִיוּן

ניתן לחלק את כל השומנים לקבוצות לפי קריטריונים שונים. אחד הסיווגים הנפוצים ביותר מבוסס על יכולתן של מולקולות לבצע הידרוליזה. לפי מאפיין זה, מבדילות בין שתי קבוצות גדולות של שומנים אורגניים.

1. ניתנים לסיבון - אלו שעוברים הידרוליזה ומתפרקים לחלקים מרכיבים. דוגמאות: שעווה, פוספוליפידים, אסטרים סטרולים, שומנים ניטרליים.
2. חומרים בלתי ניתנים לסיבון הם אלו שאינם עוברים הידרוליזה. אלה כוללים טרפנים, סטרולים, ויטמינים מסיסים בשומן (A, D, E, K), כולסטרול, אסטרדיול, טסטוסטרון ואחרים.

יש עוד סימן לסיווג החומרים הנבחנים - מספר הרכיבים הכלולים בהרכב. אז, הקצו:

• דו-רכיבי, או פשוט (שומנים ושעווה של צמחים);
• רב רכיבים, או מורכבים (פוספוליפידים, גליקוליפידים, אורניתינוליפידים ואחרים).

באופן כללי, השומנים בתא ממלאים תפקידים חשובים מאוד, מכיוון שהם משתתפים ישירים או עקיפים בכל התהליכים החיוניים. לכן, המגוון שלהם גדול מאוד.

הרכב ליפידים

מנקודת מבט כימית, הרכב מולקולה של חומרים דמויי שומן כולל שני מרכיבים עיקריים:

• מרכיב הידרופובי;
• הידרופילי.

מכיוון שיש הרבה ליפידים, יש גם דוגמאות רבות לשני החלקים. בשביל ההבנה תרכובת כימיתחיבורים נותנים דוגמאות.

אילו תרכובות הן המרכיבים ההידרופוביים של מולקולות שומנים?

1. חומצות שומן גבוהות יותר (HFAs).
2. אלכוהול גבוה יותר.
3. אלדהידים גבוהים יותר.

הרכיבים ההידרופיליים של המולקולות הם כדלקמן:

• גליצרול;
• אמינודיולים;
• פחמימות;
• חומצות זרחתיות וגופרית;
• אלכוהול אמינו;
• חומצות אמינו.

שילובים שונים של רכיבים אלה, המוחזקים זה ליד זה עקב אינטראקציות יוניות, קוולנטיות, כוחות משיכה אלקטרוסטטיים וקשרי מימן, יוצרים את כל מגוון התרכובות השמנוניות הבלתי מסיסות במים, המכונות ביחד ליפידים.

מבנה ותכונות

המאפיינים של שומנים מוסברים על ידי המבנה הכימי שלהם. אז, אם ההרכב כולל גבוה יותר בלתי רווי וגליצרין, אז השומן יראה מאפייניםחומצה ואלכוהול תלת-הידרי. אם הוא מכיל אלדהיד, אזי התגובות יהיו אלו האופייניות לקבוצת הקטו.

לכן, הקשר בין התכונות והמבנה הכימי של המולקולה ברור למדי. המאפיינים המשותפים היחידים לכל סוגי השומנים הם:

• מסיסות בבנזן, הקסאן, כלורופורם וממיסים לא קוטביים אחרים;
• שמנוני או שמנוני למגע.

טרנספורמציה בתא

אותם שומנים הממלאים את הפונקציה של חומר תזונתי רזרבה, מקור אנרגיה בגוף, הם שומנים ניטרליים. לפי סיווג החומרים הנבדקים, יהיו אלה תערובות של טריאצילגליצרולים. תרכובות הידרופוביות, בלתי מסיסות במים, לא קוטביות, שהן היווצרות גליצרול ושלוש מולקולות גבוהות יותר חומצות קרבוקסיליות.

ליפידים אלה מעובדים בתאים של אורגניזמים חיים. מה זה התמורות האלה? זהו תהליך הידרוליזה על ידי אנזימים מיוחדים הנקראים ליפאז. כתוצאה מביקוע מלא, נוצרת מולקולת גליצרול וחומצות שומן. לאחר מכן הם שוב נכנסים לתאים עם זרימת הדם ועוברים עיבוד נוסף - שומנים מסונתזים בתא, כבר בעלי מבנה שונה.

ישנן מספר חומצות שומן גבוהות יותר שהן הכרחיות לבני אדם, מכיוון שהן אינן נוצרות באופן עצמאי בתאים. זה:

• oleic;
• לינולאית;
• לינולנית.

לשמירה תקינה על רמות השומנים, יש צורך לצרוך מזונות עשירים בחומצות אלו: בשר, דגים, ביצים, עופות, ירקות, אגוזים, גבינת קוטג' ודגנים נוספים.

תפקיד השומנים בתא

מהי חשיבות השומנים לגוף? ליפידים בתא מבצעים את הפונקציות הבאות:

• אנרגיה מילואים;
• מִבנִי;
• אוֹת;
• מָגֵן.

כל אחד מהם חשוב ביותר לשמירה על תפקוד תקין של כל יצור חי.

חשיבות מיוחדת הם אלה שנוצרו על ידי חומצות בלתי רוויות, מכיוון שאין להם תחליף. הם מעורבים ביצירת מולקולות מיוחדות של פרוסטגלנדינים, אשר, בתורם, מווסתים של תהליכים רבים. כמו כן, תכונות השומנים בקבוצה זו הן שיכולות לנטרל כולסטרול ולמנוע התפתחות של טרשת עורקים.

מילואים-אנרגיה ותפקוד מבני

Triacylglycerols או הם מקור האנרגיה העיקרי עבור רבים איברים פנימיים(כבד, כליות, שריר). בעת פיצול 1 גרם של שומנים, משתחררים 9.3 קק"ל של חום, אשר עולה באופן משמעותי על הנתון המקביל לפירוק פחמימות וחלבונים.

לכן, בזמן הצום לגוף, שומנים הם מקור חיוניותואנרגיה. ליפידים בתא מבצעים פונקציות מבניות, שכן הם חלק ממברנות התא. אלו הן מולקולות כגון:

• גליקוליפידים;
• פוספוליפידים;
• כולסטרול.

שומן כמו פוספטידילכולין הוא מרכיב מבני חיוני של תאי כבד. לכן, תפקוד הרזרבה של שומנים הוא אחסונם בחלקים נפרדים של הגוף. האנרגיה מתפצלת, במידת הצורך, עם שחרור האנרגיה. והמבני טמון בעובדה שמשומנים בנויים כמה קישורים של תאים ורקמות.

איתות ומגן

תפקיד האיתות של שומנים הוא שרבים מהם הם נשאים אותות חשוביםמחוץ לתא ונכנס אליו. אלו שומנים כגון:

• פוספטידילינוזיטול;
• איקוסנואידים;
• גליקוליפידים.

הם נקשרים להורמונים ומספקים במהירות פנימה ומחוץ לתא. שומנים מספקים גם ויסות של פונקציות רבות המבוצעות על ידי תאים.

התפקיד המגן של השומנים טמון בעובדה שמסת השומן התת עורי מספקת בידוד תרמי ותרמי, כמו גם הגנה מכנית של איברים פנימיים מפני נזק. בבני אדם (נשים), ריכוז השומן העיקרי במהלך ההריון הוא הבטן. שהוא גם מכשיר להגנה על העובר מפני מהמורות, התנגשויות והשפעות אחרות.

בנוסף, לפוספוליפידים תפקיד חשוב על ידי הפעלת חלבונים והורמונים הפועלים במהלך קרישת הדם. מכיוון שתהליך זה הוא גם אמצעי מגן של הגוף, תפקיד השומנים במקרה זה זהה.

ליפידים- קבוצה של חומרים אורגניים. נמצא באורגניזמים חיים ומחולקים לקבוצות של שומנים. ליפידים אינם מסיסים במים, אך ניתן להמיס אותם באתר,כלורופור ובנזן. המבנה והתפקוד של שומנים כוללים תרכובות כימיות רבות, יש להם את הפונקציה של עתודות אנרגיה. סטרואידים ופוספוליפידים כלולים ב , שומנים אחרים, שהם מעט פחות, יכולים להיות קו-אנזימים, נשאי אלקטרונים, אורמְרַתֵק פיגמנטים, הורמונים, "עוגנים" הידרופוביים המכילים חלבונים בממברנות.

לגוף האדם יש תכונות של פיצול שומנים, למרות שרבים מהחומרים הללו נדרשים להיכנס לגוף, אלו הם (אומגה 3, אומגה 6)

קבוצות ליפידים

ליפידים מחולקים לפשוטים ומורכבים. פשוטים כוללים אסטרים של חומצות שומן, שומנים מורכבים, בנוסף לחומצות שומן ואלכוהול, מכילים פחמימנים, פוספט, ליפופרוטאינים ואחרים. כל קבוצה מיוצגת על ידי שנייםאותיות באנגלית:

גליצרופוספוליפידים (GP)

גליצרוליפידים (GL)

פוליקטידים (PK).

ספינגוליפידים (SP);

שומנים סטרואידים (ST)

ליפידים של פרנול (PR);

חומצות שומן (FA)

שומני סוכר (SL);

ההרכב הכימי של השומנים

גליקוליפידים

גליקוליפידים הם סוג של שומנים המכילים שאריות מונו- או אוליגוסכרידים. הן יכולות להיות נגזרות של גליצרול וספינגוזין.

(TG) אצילגליצרידים-גליצרידים הם אסטרים של אלכוהול תלת-הידרי וחומצות שומן. כיתות הידרוקסיל במולקולה מחולקות עוד יותר לקבוצות:

1. טריגליצרידים
2. דיגליצרידים
3. מונוגליצרידים

רוב מְשׁוּתָףאלה טריגליצרידים. הם נקראים גם שומנים. שומנים הם פשוטים המכילים חומצות שומן, אך שומנים מעורבים נפוצים יותר, הם מכילים גם חומצות שומן. נכסיםטריגליצרידים תלויים בהרכב חומצות השומן שלו, למשל, ככל שחומצות בלתי רוויות יותר, כך נקודת ההיתוך שלהן גבוהה יותר. קחו חמאה כדוגמה, היא מכילה כמעט 95% חומצות שומן בלתי רוויות ובטמפרטורת החדר היא נמסה. שומנים מן החי כגון שומן חזירחֶדֶר הטמפרטורה, הם שומרים על המסה, אז יש להם הכל בדיוק הפוך (התוכן של חומצות שומן רוויות)

גליצרופוספוליפידים

הנוסחה של glycerophospholipids היא R1 ו-R2 של חומצות שומן, X הוא השאריות של חומר החנקן. גליצרופוספוליפידים, הנקראים אחרת פוספוגליצרידים, הם מייצרים חומצות פוספטידות, אשר בתורן מורכבות מגְלִיצֶרִין . בו, הקבוצה הראשונה והשנייה כוללות את R1, R2 והשלישית חומצות פוספט, הרדיקל X (המכיל חנקן) כבר מחובר אליו

חומצות שומן יוצרות את החלק ההידרופובי של הגליצרופוספוליפידים במולקולה. חלק הפוספט בסביבה ניטרלית נושא מטען שלילי, ותרכובות המכילות חנקן נושאות פריקה חיובית, בסביבה המכילה חנקן הוא יכול להיות מטען שלילי, לכן הוא נקרא לפעמים קוטבי. בסביבה המימית, פוספוגליצרולים מייצרים מיצלים, ראשיהם מופנים כלפי חוץ וזנבותיהם פנימה.

קרום הפוספוגליצרידם הנפוץ ביותר הוא לציטין, שבו רדיקל ה-X הוא שארית של כולין ופוספטידילתנולמין. יש גם גליצרופוספוליפידים נטולי חנקן, זה כולל X, אינוזיטול ואלכוהול. פוספוגליצרידים כפולים נמצאו בקרום הפנימי של המיטוכונדריה. בבעלי חיים, שומנים חיונייםלהעשיר לב, קבוצה זו של תרכובות כוללת גם חומרים פעילים של הפעלהטסיות דם.

גליצרוגליקוליפידים

גליצרוגליקוליפידים הם מחלקה של דיאצילגליצרולים המכילים אטום פחמן שאליו מחובר גליקוזילמין. לפי הכי הרבהנָפוֹץסוג של שומנים הוא גלקטוליפידים, הם מכילים שאריות של גלקטוז. הם מהווים 80% מהשומנים של הממברנה. יחד עם גלקטוליפידים בממברנות הצמח, ניתן למצוא שאריות גלוקוז

ספינגוגליקוליפידים

Cerebrosides הם ספינגוגליקוליפידים, שחלקם ההידרופילי מיוצג על ידי שארית חד-סוכר, בדרך כלל גלוקוז או גלקטוז. Galactocerebrosides שכיחים בממברנות עצביות.

גלובוסידים הם נגזרות אוליגוסכרידים של סרמידים. יחד עם cerebrosides, הם נקראים גליקוליפידים ניטרליים מכיוון שב-pH 7 הם לא טעונים.

הגנגליוזידים מורכבים עם גליקוליפידים, החלק ההידרופילי שלהם מיוצג על ידי אוליגוסכרידים, שבסופם תמיד יש שאריות אחד או יותר של חומצה N-אצטיל-נוירמין (סיאלית), שדרכן יש להם תכונות חומציות. גנגליוסידים הם הנפוצים ביותרממברנות גנגליוניותנוירונים.

ספינגופוספוליפידים

נוסחה מבנית של ספינגומילין בחלקורְכִיב כולל סרמיד, המכיל אלכוהולי אמינו ארוכי שרשרת ושארית חומצת שומן אחת, רדיקל הידרופילי, שבתורוקשור לספינגוזין. נמצא בתאי ממברנה, אך רקמת עצב נחשבת לעשירה ביותר. כמו כן, חלק גדול מהתוכן שלהם נמצא באקסונים, משם הגיעו שמותיהם.

פוספוליפידים

המעמדות המבניים של השומנים הם פוספוליפידים, מאפיין נפוץ של פוספוליפידים הוא האמפיפיליות שלהם, ויש לו חלק הידרופילי והידרופובי. לכן, הם יכולים ליצור מיצלות ושכבות דו-שכבות במדיום מימי.

סטֵרֵאוֹדִים

סטרואידים הם סוג של שומנים טבעיים, הוא מכילcyclopentane perhydrophenanthreneגַרעִין. אלה כוללים אלכוהול עם מחלקה הידרוקסיל במיקום השלישי, סטרולים עם חומצות שומן - סטרידים. בבעלי חיים, הסטרול הנפוץ ביותר הוא כולסטרול, שהוא גם חלק מהקרומים.

סטרואידים מבצעים פונקציות רבות באורגניזמים שונים. להורמוני מיןבלוטות יותרת הכליה , תפקודי ויטמין ואחרים.

פרק ב. ליפידים

§ 4. סיווג ותפקודים של ליפידים

ליפידים הם קבוצה הטרוגנית של תרכובות כימיות שאינן מסיסות במים, אך מסיסות מאוד בממיסים אורגניים לא קוטביים: כלורופורם, אתר, אצטון, בנזן וכו', כלומר. רכושם המשותף הוא הידרופוביות (הידרו - מים, פוביה - פחד). בשל המגוון הרחב של הליפידים, אי אפשר לתת הגדרה מדויקת יותר שלהם. ליפידים ברוב המקרים הם אסטרים של חומצות שומן וסוג כלשהו של אלכוהול. הקבוצות הבאות של שומנים נבדלות: טריאצילגליצרולים, או שומנים, פוספוליפידים, גליקוליפידים, סטרואידים, שעווה, טרפנים. ישנן שתי קטגוריות של שומנים - ניתנים לסיבון ובלתי ניתנים לסיבון. חומרי כיבוש כוללים חומרים המכילים קשר אסטר (שעוות, טריאצילגליצרולים, פוספוליפידים וכו'). חומרים בלתי ניתנים לסאונה כוללים סטרואידים וטרפנים.

טריאצילגליצרולים או שומנים

טריאצילגליצרולים הם אסטרים של גליצרול האלכוהול התלת-הידרי

וחומצות שומניות (קרבוקסיליות גבוהות יותר). הנוסחה הכללית של חומצות שומן היא: R-COOH, כאשר R הוא רדיקל פחמימני. חומצות שומן טבעיות מכילות בין 4 ל-24 אטומי פחמן. כדוגמה, אנו נותנים את הנוסחה של אחת החומצות הסטאריות הנפוצות ביותר בשומנים:

CH 3 -CH 2 -CH 2 -CH 2 -CH 2 -CH 2 -CH 2 -CH 2 -CH 2 -CH 2 -CH 2 -CH 2 -CH 2 -CH 2 -CH 2 -CH 2 -CH 2 -COOH

בְּ השקפה כלליתניתן לכתוב את מולקולת הטריאצילגליצרול כך:

אם טריאציוגליצרול מכיל שאריות של חומצות שונות (R 1 R 2 R 3), אזי אטום הפחמן המרכזי בשארית הגליצרול הופך לכיראלי.

טריאצילגליצרולים אינם קוטביים ולכן כמעט בלתי מסיסים במים. התפקיד העיקרי של טריאצילגליצרולים הוא אחסון אנרגיה. כאשר 1 גרם שומן מתחמצן, משתחררים 39 קילו ג'יי של אנרגיה. טריאצילגליצרולים מצטברים ברקמת השומן, אשר בנוסף לאגירת שומן, מבצעת תפקיד בידוד תרמי ומגן על האיברים מפני נזק מכני. יותר מידע מפורטלגבי שומנים וחומצות שומן, ראה הפסקה הבאה.

מעניין לדעת! השומן שבו מתמלאת דבשת הגמל משמש, קודם כל, לא כמקור אנרגיה, אלא כמקור למים הנוצרים במהלך חמצונו.

פוספוליפידים

פוספוליפידים מכילים אזורים הידרופוביים והידרופיליים ולכן יש אמפיפיליתנכסים, כלומר. הם מסוגלים להתמוסס בממסים לא קוטביים וליצור תחליבים יציבים עם מים.

פוספוליפידים, בהתאם לנוכחות של גליצרול וספינגוזין אלכוהול בהרכבם, מחולקים ל גליצרופוספוליפידיםו ספינגופוספוליפידים.

גליצרופוספוליפידים

המבנה של מולקולת הגליצרופוספוליפיד מבוסס על חומצה פוספטית,נוצר על ידי גליצרול, שתי חומצות שומן וחומצות זרחתיות:

במולקולות גליצרופוספוליפיד, מולקולה קוטבית המכילה HO מחוברת לחומצה פוספטית על ידי קשר אסטר. הנוסחה של glycerophospholipids יכולה להיות מיוצגת כדלקמן:

כאשר X הוא שייר של מולקולה קוטבית המכילה HO (קבוצה קוטבית). שמות הפוספוליפידים נוצרים בהתאם לנוכחות של קבוצה קוטבית כזו או אחרת בהרכבם. גליצרופוספוליפידים המכילים שאריות אתנולמין כקבוצה קוטבית,

HO-CH 2 -CH 2 -NH 2

נקראים phosphatidylethanolamines, שאריות כולין

- פוספטידילכולינים, סרין

- פוספטידילסרינים.

הנוסחה של phosphatidylethanolamine נראית כך:

גליצרופוספוליפידים נבדלים זה מזה לא רק בקבוצות קוטביות, אלא גם בשאריות חומצות שומן. הם כוללים גם חומצות שומן רוויות (המורכבות בדרך כלל מ-16-18 אטומי פחמן) וגם בלתי רוויות (המכילות לרוב 16-18 אטומי פחמן ו-1-4 קשרים כפולים).

ספינגופוספוליפידים

ספינגופוספוליפידים דומים בהרכבם לגליצרופוספוליפידים, אך במקום גליצרול הם מכילים את אלכוהול האמינו ספינגוזין:

או דיהידרוספינגזין:

הספינגופוספוליפידים הנפוצים ביותר הם ספינגומיליינים. הם נוצרים על ידי ספינגוזין, כולין, חומצת שומן וחומצה זרחתית:

המולקולות של הגליצרופוספוליפידים והספינגופוספוליפידים מורכבות מראש קוטבי (הנוצר על ידי חומצה זרחתית וקבוצה קוטבית) ושני זנבות פחמימנים לא קוטביים (איור 1). בגליצרופוספוליפידים, שני הזנב הלא קוטבי הם רדיקלי חומצות שומן, בספינגופוספוליפידים, זנב אחד הוא רדיקל חומצת שומן, השני הוא שרשרת פחמימנים של אלכוהול ספינגזין.

אורז. 1. ייצוג סכמטי של מולקולת פוספוליפיד.

כאשר מנערים אותם במים, נוצרים פוספוליפידים באופן ספונטני מיצלות, שבו זנבות לא קוטביים נאספים בתוך החלקיק, וראשי קוטב ממוקמים על פניו, באינטראקציה עם מולקולות מים (איור 2א). פוספוליפידים יכולים גם להיווצר דו-שכבות(איור 2ב) ו ליפוזומים– בועות סגורות מוקפות בשכבה דו-שכבה רציפה (איור 2c).

אורז. 2. מבנים הנוצרים על ידי פוספוליפידים.

היכולת של פוספוליפידים ליצור דו-שכבה עומדת בבסיס היווצרות קרומי התא.

גליקוליפידים

גליקוליפידים מכילים מרכיב פחמימתי בהרכבם. אלה כוללים גליקוספינגוליפידים המכילים, בנוסף לפחמימות, אלכוהול, ספינגוזין ושאריות חומצות שומן:

הם, כמו פוספוליפידים, מורכבים מראש קוטבי ושני זנבות לא קוטביים. גליקוליפידים ממוקמים על השכבה החיצונית של הממברנה, הם חלק בלתי נפרדקולטנים מספקים אינטראקציה בין תאים. הם רבים במיוחד ברקמת העצבים.

סטֵרֵאוֹדִים

סטרואידים הם נגזרות cyclopentanperhydrophenanthrene(איור 3). אחד הנציגים החשובים ביותר של סטרואידים - כולסטרול. בגוף, זה מתרחש הן במצב חופשי והן במצב קשור, ויוצרים אסטרים עם חומצות שומן (איור 3). בצורה חופשית, הכולסטרול הוא חלק מהממברנות והליפופרוטאין של הדם. אסטרים של כולסטרול הם צורת המילואים שלו. כולסטרול הוא המבשר של כל שאר הסטרואידים: הורמוני מין (טסטוסטרון, אסטרדיול וכו'), הורמונים של קליפת האדרנל (קורטיקוסטרון וכו'), חומצות מרה (דאוקסיכוליות וכו'), ויטמין D (איור 3).

מעניין לדעת! גופו של מבוגר מכיל כ-140 גרם כולסטרול, שרובו נמצא ברקמת העצבים ובבלוטות האדרנל. מדי יום, 0.3-0.5 גרם של כולסטרול נכנס לגוף האדם, ועד 1 גרם מסונתז.

דוֹנַג

שעוות הן אסטרים הנוצרים מחומצות שומן ארוכות שרשרת (14-36 אטומי פחמן) ומאלכוהולים חד-הידריים ארוכי שרשרת (16-22 אטומי פחמן). כדוגמה, שקול את הנוסחה לשעווה שנוצרה על ידי אלכוהול אולאית וחומצה אולאית:

שעווה לבצע בעיקר תפקוד מגן, בהיותם על פני השטח של עלים, גבעולים, פירות, זרעים, הם מגנים על רקמות מפני התייבשות וחדירה של חיידקים. הם מכסים את הצמר והנוצות של בעלי חיים וציפורים, ומגנים עליהם מפני הרטבה. דוֹנַגמשמש כחומר בנייה לדבורים ליצירת חלות דבש. בפלנקטון, שעווה היא הצורה העיקרית של אחסון אנרגיה.

טרפנים

תרכובות טרפן מבוססות על שאריות איזופרן:

טרפנים הם שמנים חיוניים, חומצות שרף, גומי, קרוטנים, ויטמין A, סקוואלן. כדוגמה, הנה הנוסחה עבור סקוואלן:

סקוואלן הוא המרכיב העיקרי בהפרשת בלוטות החלב.

מהם ליפידים, מהו סיווג השומנים, מה המבנה והתפקוד שלהם? את התשובה לשאלות זו ולשאלות רבות אחרות נותנת הביוכימיה, החוקרת חומרים אלו ואחרים בעלי חשיבות רבה לחילוף החומרים.

מה זה

ליפידים הם חומרים אורגניים שאינם מסיסים במים. תפקידי השומנים בגוף האדם מגוונים.

ליפידים - מילה זו פירושה "חלקיקי שומן קטנים"

זה קודם כל:

• אֵנֶרְגִיָה. ליפידים משמשים מצע לאחסון ושימוש באנרגיה. כשמפרקים 1 גרם שומן משתחררת בערך פי 2 יותר אנרגיה מאשר בפירוק חלבון או פחמימות באותו משקל.
• פונקציה מבנית. מבנה הליפידים קובע את מבנה הממברנות של תאי הגוף שלנו. הם ממוקמים בצורה כזו שהחלק ההידרופילי של המולקולה נמצא בתוך התא, והחלק ההידרופובי נמצא על פני השטח שלו. בשל תכונות אלו של שומנים, כל תא, מצד אחד, הוא מערכת אוטונומית מגודרת מהעולם החיצון, ומצד שני, כל תא יכול להחליף מולקולות עם אחרים ועם הסביבה באמצעות מערכות הובלה מיוחדות.
• מָגֵן. שכבת פני השטח שיש לנו על העור ומשמשת מעין מחסום בינינו לבין העולם החיצון מורכבת גם היא משומנים. בנוסף, הם, כחלק מרקמת השומן, מספקים את הפונקציה של בידוד תרמי והגנה מפני השפעות חיצוניות מזיקות.
• רגולטורים. הם חלק מויטמינים, הורמונים וחומרים אחרים המווסתים תהליכים רבים בגוף.

המאפיין הכללי של שומנים נובע ממאפיינים מבניים. יש להם תכונות כפולות, שכן יש להם חלקים מסיסים ובלתי מסיסים במולקולה.

כניסה לגוף

ליפידים בחלקם נכנסים לגוף האדם עם מזון, בחלקם הם מסוגלים להיות מסונתזים באופן אנדוגני. פירוק החלק העיקרי של השומנים התזונתיים מתרחש בתריסריון בהשפעת מיץ הלבלב המופרש מהלבלב וחומצות המרה במרה. לאחר הפיצול, הם מסונתזים מחדש בדופן המעי וכבר כחלק מחלקיקי הובלה מיוחדים ─ ליפופרוטאינים ─ מוכנים להיכנס למערכת הלימפה ולמחזור הדם הכללי.

עם אוכל מדי יום, אדם צריך לקבל כ-50-100 גרם שומן, התלוי במצב הגוף וברמת הפעילות הגופנית.

מִיוּן

סיווג השומנים, בהתאם ליכולתם ליצור סבונים בתנאים מסוימים, מחלק אותם לקבוצות השומנים הבאות:

• ניתן לסיבון. זהו שמם של חומרים שבסביבה עם תגובה בסיסית יוצרים מלחים של חומצות קרבוקסיליות (סבונים). קבוצה זו כוללת שומנים פשוטים, ליפידים מורכבים. גם ליפידים פשוטים וגם מורכבים חשובים לגוף, יש להם מבנה שונה ובהתאם, שומנים ממלאים תפקידים שונים.
• בלתי ניתן לסיבוב. בסביבה בסיסית, הם אינם יוצרים מלחים של חומצות קרבוקסיליות. כאן כימיה ביולוגיתמסווג חומצות שומן, נגזרות של חומצות שומן רב בלתי רוויות ─ eicosanoids, כולסטרול, כנציג הבולט ביותר של המחלקה העיקרית של סטרולים ליפידים, כמו גם נגזרותיו ─ סטרואידים וכמה חומרים אחרים, למשל, ויטמינים A, E וכו '.

סיווג כללי של שומנים

חומצת שומן

חומרים השייכים לקבוצה של מה שנקרא שומנים פשוטיםובעלות חשיבות רבה לגוף הן חומצות שומן. בהתאם לנוכחות של קשרים כפולים ב"זנב" הפחמן הלא קוטבי (לא מסיס במים), חומצות השומן מתחלקות לרוויות (אין להן קשרים כפולים) ולבלתי רוויות (בעלות קשר פחמן-פחמן כפול אחד או אפילו יותר). דוגמאות לראשונים: סטארית, פלמיטית. דוגמאות לחומצות שומן בלתי רוויות ורב בלתי רוויות: אולאית, לינולאית וכו'.

אלו חומצות שומן בלתי רוויות שחשובות לנו במיוחד וחייבות להצטייד במזון.

למה? בגלל שהם:

• לשמש כמרכיב לסינתזה של ממברנות תאים, להשתתף ביצירת מולקולות פעילות ביולוגית רבות.
• עוזר לשמור על תפקוד מערכת האנדוקרינית והרבייה בצורה תקינה.
• עזור למנוע או להאט התפתחות של טרשת עורקים ורבות מהשלכותיה.

חומצות השומן מתחלקות לשתי קבוצות גדולות: בלתי רוויות ורוויות

מתווכים דלקתיים ועוד

סוג אחר של שומנים פשוטים הם מתווכים חשובים של ויסות פנימי כמו איקוסנואידים. יש להם מבנה כימי ייחודי (כמו כמעט כל דבר בביולוגיה) ובהתאם, ייחודי תכונות כימיות. הבסיס העיקרי לסינתזה של איקוסנואידים הוא חומצה ארכידונית, שהיא אחת מחומצות השומן הבלתי רוויות החשובות ביותר. האיקוסנואידים הם האחראים למהלך של תהליכים דלקתיים בגוף.

תאר בקצרה את תפקידם בדלקת באופן הבא:

• הם משנים את החדירות של דופן כלי הדם (כלומר, מגבירים את החדירות שלו).
• לעורר שחרור של לויקוציטים ותאים אחרים מערכת החיסוןבבד.
• בעזרת כימיקלים הם מתווכים תנועת תאי חיסון, שחרור אנזימים וספיגת חלקיקים זרים לגוף.

אך תפקידם של האיקוסנואידים בגוף האדם אינו מסתיים בכך, הם אחראים גם על מערכת קרישת הדם. בהתאם למצב, איקוסנואידים יכולים להרחיב כלי דם, להרפות שרירים חלקים, להפחית אגרגציה, או, במידת הצורך, לגרום לתופעות הפוכות: כיווץ כלי דם, התכווצות חלקה. תאי שרירופקקת.

Eicosanoids הם קבוצה נרחבת של תרכובות פעילות פיזיולוגית ותרופתית.

נערכו מחקרים, לפיהם, אנשים שקיבלו כמויות מספקות של המצע העיקרי לסינתזה של איקוסנואידים - חומצה ארכידונית - עם מזון (נמצא בשמן דגים, דגים, שמני ירקות) סבלו פחות ממחלות של מערכת הלב וכלי הדם. סביר להניח שזה נובע מהעובדה שלאנשים כאלה יש חילוף מושלם יותר של איקוסנואידים.

חומרים בעלי מבנה מורכב

שומנים מורכבים הם קבוצה של חומרים שחשובים לגוף לא פחות משומנים פשוטים. התכונות העיקריות של קבוצת שומנים זו:

• הם משתתפים ביצירת קרומי התא, יחד עם שומנים פשוטים, ומספקים גם אינטראקציות בין-תאיות.
• הם חלק ממעטפת המיאלין של סיבי עצב, הנחוצים להעברה תקינה של דחפים עצביים.
• הם אחד המרכיבים החשובים של חומר פעיל שטח ─ חומר המבטיח את תהליכי הנשימה, כלומר מניעת קריסת המכתשים במהלך הנשיפה.
• רבים מהם ממלאים את התפקיד של קולטנים על פני התאים.
• המשמעות של כמה שומנים מורכבים המופרשים מנוזל השדרה, רקמת העצבים ושריר הלב לא הובהרה במלואה.

הנציגים הפשוטים ביותר של קבוצה זו של שומנים כוללים פוספוליפידים, גליקו-וספינגוליפידים.

כולסטרול

כולסטרול הוא חומר שומני עם המשמעות החשובה ביותר ברפואה, שכן הפרת חילוף החומרים שלו משפיעה לרעה על מצב האורגניזם כולו.

חלק מהכולסטרול נבלע עם מזון, וחלק מסונתז בכבד, בלוטות יותרת הכליה, בלוטות המין והעור.

הוא מעורב גם ביצירת קרומי התא, סינתזה של הורמונים וחומרים פעילים כימית אחרים, וכן מעורב בחילוף החומרים של שומנים בגוף האדם. אינדיקטורים של כולסטרול בדם נבדקים לעתים קרובות על ידי רופאים, מכיוון שהם מראים את מצב חילוף החומרים של השומנים בגוף האדם בכללותו.

ליפידים יש צורות הובלה מיוחדות משלהם ─ ליפופרוטאינים. בעזרתם ניתן לשאת אותם עם זרם הדם מבלי לגרום לתסחיף.

הפרעות בחילוף החומרים של השומן מתבטאות בצורה המהירה והברורה ביותר בהפרעות בחילוף החומרים של כולסטרול, הדומיננטיות של הנשאים האטרוגניים שלו (מה שנקרא ליפופרוטאין בצפיפות נמוכה ונמוכה מאוד) על פני אלה אנטי-אתרוגניים (ליפופרוטאין בצפיפות גבוהה).

הביטוי העיקרי של הפתולוגיה של חילוף החומרים השומנים הוא התפתחות של טרשת עורקים.

זה מתבטא כהיצרות של לומן של כלי עורקים בכל הגוף. בהתאם לדומיננטיות של לוקליזציות שונות בכלי הדם, היצרות של לומן של כלי הדם הכליליים (מלווה אנגינה פקטוריס), כלי מוח (עם פגיעה בזיכרון, שמיעה, כאבי ראש אפשריים, רעש בראש), כלי כליות, מתפתחים כלי הגפיים התחתונים, כלי איברי העיכול עם תסמינים מתאימים. .

לפיכך, שומנים הם בו זמנית מצע הכרחי לתהליכים רבים בגוף, ובמקביל, אם מטבוליזם השומנים מופרע, הם עלולים לגרום למחלות ומצבים פתולוגיים רבים. לכן, חילוף החומרים של השומן דורש ניטור ותיקון אם מתעורר צורך כזה.

בנוסף לחלוקה לפשוטים ומורכבים, ניתן לחלק ליפידים לניתנים לסיבון ולבלתי ניתנים לסיבון.

סיווג השומנים מאפשר לך להבין את הניואנסים של השתתפותם של מיקרו-אלמנטים אלה במגוון תהליכים ביולוגיים של חיי אדם. הביוכימיה והמבנה של כל חומר כזה שהוא חלק מהתאים עדיין גורמים להרבה מחלוקת בקרב מדענים ונסיינים.

ליפידים, כידוע, הם תרכובות טבעיות הכוללות שומנים שונים בהרכבם. ההבדל בין חומרים אלה לבין נציגים אחרים של קבוצה אורגנית זו הוא שהם כמעט אינם מנוצלים במים. בהיותם אסטרים פעילים של חומצות עם רמה גבוהה של תכולת שומן, הם אינם מסוגלים לחסל את עצמם לחלוטין בעזרת ממיסים מסוג אנאורגני.

שומנים נמצאים בגוף האדם. חלקם מגיע לממוצע של 10-15% מכלל הגוף. אי אפשר לזלזל בחשיבותם של שומנים: הם משמשים כספק ישיר של חומצות שומן בלתי רוויות. מבחוץ נכנסים לגוף חומרים עם ויטמין F החשוב ביותר לתפקוד תקין של מערכת העיכול.

בנוסף, שומנים הם משאב נוזלי נסתר בגוף האדם. מחומצן, 100 גרם שומנים מסוגלים ליצור 106 גרם מים. אחת המטרות העיקריות של אלמנטים אלה היא לבצע את הפונקציה של ממס טבעי. בזכותה יש במעיים ספיגה מתמשכת של חומצות שומן יקרות ערך וויטמינים המתמוססים בממיסים אורגניים. כמעט מחצית מכל מסת המוח שייכת לליפידים. בהרכב של רקמות ואיברים אחרים, גם מספרם גדול. בשכבות השומן התת עורי יכול להיות עד 90% מכלל השומנים.

הסוגים העיקריים של תרכובות שומנים

הביוכימיה של חומרים אורגניים שומניים והמבנה שלהם קובעים מראש הבדלי מעמדות. הטבלה מאפשרת לך להדגים חזותית מה הם שומנים.

כל חומר המכיל שומן שייך לאחת משתי קטגוריות של שומנים:

• ניתן לסיבוב;
• בלתי ניתנת לסיבוב.

אם נוצרו מלחים של חומצות שומן גבוהות על ידי הידרוליזה באמצעות אלקלי, עלולה להתרחש כיבוד. במקרה זה, מלחי אשלגן ונתרן נקראים סבונים. חומרים הניתנים לסיבון הם הקבוצה הגדולה ביותר של שומנים.

בתורו, ניתן לחלק באופן מותנה את קבוצת האלמנטים הניתנים לסיבון לשתי קבוצות:

• פשוט (המורכב רק מאטומי חמצן, פחמן דו חמצניומימן);
• מורכבים (אלה תרכובות פשוטות בשילוב עם בסיסי זרחן, שאריות גליצרול או ספינגוזין בלתי רווי בעל שני נפחים).

שומנים פשוטים

ביוכימיה מסווגת חומצות שומן שונות ואסטרים אלכוהוליים כשומנים פשוטים. בין החומרים האחרונים, הנפוצים ביותר הם כולסטרול (מה שנקרא אלכוהול מחזורי), גליצרול ואלכוהול אולאי.

אחד מהאסטרים של גליצרול יכול להיקרא טריאציגליצרול, המורכב ממספר מולקולות של חומצות שומן עתירות. למעשה, תרכובות פשוטות הן חלק מהאפודוציטים של רקמות השומן. יש לציין גם שמגעי אסטר עם חומצות שומן יכולים להתרחש בשלוש נקודות בבת אחת, שכן גליצרול הוא אלכוהול תלת-הידרי. במקרה זה, נוצרות תרכובות הנוצרות מהקשר האמור לעיל:

• טריאצילגליצרידים;
• דיאצילגליצרידים;
• מונואצילגליצרידים.

החלק העיקרי של שומנים מהסוג הנייטרלי קיים בגוף של בעלי חיים בעלי דם חם. במבנה שלהם הוא רובשאריות של חומצות פלמיטית, סטאריות עם תכולת שומן גבוהה. בנוסף, שומנים ניטרליים ברקמות מסוימות יכולים להיות שונים באופן משמעותי בתכולתם משומנים באיברים אחרים באותו אורגניזם. לדוגמה, רקמה תת עורית אנושית מועשרת בחומצות כאלה בסדר גודל גבוה יותר מהכבד, המורכב משומנים בלתי רוויים.

שומנים ניטרליים

שני סוגי החומצות, ללא קשר לרוויה, שייכים לסוג החומצות הקרבוקסיליות האליפטיות. ביוכימיה מאפשרת להבין עד כמה החומרים הללו חשובים לליפידים על ידי השוואה בין מיקרו-נוטריאנטים לאבני בניין. הודות להם, כל שומן נבנה.
אם אנחנו מדברים על הסוג הראשון, על חומצות רוויות, אז בגוף האדם אתה יכול למצוא לרוב חומצות פלמיטיות וסטאריות. לעתים רחוקות יותר, ליגנוצרין מעורב בתהליכים ביוכימיים, שמבנהם מורכב יותר (24 אטומי פחמן). יחד עם זאת, חומצות רוויות, עם פחות מ-10 אטומים בהרכבן, כמעט חסרות בשמנים של בעלי חיים.

הקבוצה האטומית הנפוצה ביותר של חומצות בלתי רוויות היא תרכובות המורכבות מ-18 אטומי פחמן. הסוגים הבאים של חומצות בלתי רוויות נחשבות הכרחיות, בעלות מ 1 עד 4 קשרים כפולים:

• oleic;
• לינולאית;
• לינולנית;
• ארכידוני.

פרוסטגלנדידים ושעווה

במידה רבה או פחותה, כולם מחזיקים בגוף של יונקים. ערך רביש נגזרות של חומצות בלתי רוויות, שהן פרוסטגלנדידים. מסונתזים על ידי כל התאים והרקמות, למעט אריתרוציטים, יש להם השפעה עצומה על תפקוד המבנים והתהליכים העיקריים של גוף האדם:

• מערכת הדם והלב;
• חילוף חומרים וחילופי אלקטרוליטים;
• מערכת העצבים המרכזית והפריפריאלית;
• איברי עיכול;
• תפקוד רבייה.

בקבוצה נפרדת נמצאים אסטרים של חומצות מורכבות ואלכוהול עם אטום אחד או שניים בשרשרת - שעווה. מספר כוללחלקיקי הפחמן שלהם יכולים להגיע ל-22. בשל המרקם המוצק, חומרים אלו נתפסים על ידי שומנים כמגנים. בין השעווה הטבעית המסונתזת על ידי אורגניזמים, הנפוצות ביותר הן שעוות דבורים, לנולין ואלמנט המכסה את פני העלים.

שומנים מורכבים

כיתות ליפידים מיוצגות על ידי קבוצות של תרכובות מורכבות. ביוכימיה כוללת:

• פוספוליפידים;
• גליקוליפידים;
• סולפוליפידים.

פוספוליפידים הם מבנים ביולוגיים בעלי מבנה מורכב. הם בהכרח כוללים זרחן, תרכובות חנקן, אלכוהול ועוד הרבה יותר. עבור הגוף, הם ממלאים תפקיד משמעותי, בהיותם מרכיב בסיסי בתהליך הבנייה של ממברנות ביולוגיות. פוספוליפידים נמצאים בלב, בכבד ובמוח.

תת-המעמד של שומנים מורכבים כולל גם גליקוליפידים - אלו תרכובות המכילות אלכוהול ספינגוזין, ומכאן גם פחמימות. יותר מכל רקמה אחרת בגוף, מעטפת העצבים עשירה בגליקוליפידים.

מגוון של גליקוליפידים המכילים שאריות חומצה גופרתית נחשבים לסולפוליפידים. בינתיים, סיווג השומנים מרמז תמיד על הקצאת חומרים אלה לקבוצה נפרדת. ההבדל העיקרי בין שתי התרכובות המורכבות טמון בתכונות המבנה שלהן. במקום הגלקטוז של אטום הפחמן השלישי של הגליקוליפיד, יש שאריות חומצה גופרתית.

קבוצה של שומנים בלתי ניתנים לסיבוב

בניגוד לקבוצת הליפידים הניתנים לסיבון, המרשימה מבחינת מספר הזנים, השומנים הבלתי ניתנים לסיבון משחררים לחלוטין חומצות שומן ואינם עוברים הידרוליזה בפעולה בסיסית. חומרים אלו הם משני סוגים:

• אלכוהול גבוה יותר;
• פחמימנים גבוהים יותר.

הקטגוריה הראשונה כוללת ויטמינים הנבדלים באיכויות מסיסות בשומן - A, E, D. הנציג המפורסם ביותר של הסוג השני של סטרולים - אלכוהול גבוה יותר - הוא הכולסטרול. מדענים הצליחו לבודד את היסוד מאבני מרה על ידי בידוד אלכוהול חד-הידרי לפני כמה מאות שנים.

לא ניתן למצוא כולסטרול בצמחים, בעוד שביונקים הוא קיים בכל התאים. הנוכחות שלו היא תנאי חשובתפקוד מלא של מערכת העיכול, ההורמונלית והגניטורינארית.

כאשר בוחנים פחמימנים גבוהים יותר, שהם גם בלתי ניתנים לסיבון, חשוב להתייחס להגדרה שניתנה על ידי הביוכימיה. אלמנטים אלה הם מבחינה מדעית הרכיבים המיוצרים על ידי איזופרן. המבנה המולקולרי של פחמימנים מבוסס על שילוב של חלקיקי איזופרן.

ככלל, אלמנטים אלה נמצאים בתאי צמחים של מינים ריחניים במיוחד. בנוסף, הגומי הטבעי הידוע - פוליטרפן - שייך לקבוצת הפחמימנים הגבוהים הבלתי ניתנים לסיבון.