§ 8. Липиды, их строение и функции

Вопрос 1. Какие соединения называют гидрофильными?

Гидрофильными называют соединения, которые хорошо растворяются в воде.

Вопрос 2. Что такое низкомолекулярные вещества?

Низкомолекулярные вещества — это такие вещества, которые состоят из малого количества атомов, их молекулярная масса сравнительно малая (молекулярная масса не более 900 дальтон), они обладают той или иной биологической активностью, то есть способностью регулировать или воздействовать на те или иные биологические процессы.

Вопрос 3. Какие продукты питания богаты жирами?

Авокадо, грецкий орех, миндаль и фисташки, ореховые масла и масла из семян, оливки и оливковое масло, семена льна, лосось, тунец, темный шоколад, молодые соевые бобы, семена подсолнечника и чиа, яйца, говядина и свинина, цельное молоко, цельный йогурт и др.

Вопрос 4. Какие органические вещества относят к липидам? Приведите примеры.

К липидам обычно относят нерастворимые в воде органические вещества, являющиеся сложными эфирами жирных кислот и спиртов (например, глицерола).

Примеры: воски, триглицериды, холестерин, сквален, жирные альдегиды и спирты, жирные кислоты, фосфолипиды, гликолипиды, сфинголипиды и др.

Вопрос 5. Какова типичная структура молекулы нейтрального жира?

Нейтральные жиры представляют собой по химической структуре триглицериды, т. е. сложные эфиры трехатомного спирта глицерина и высокомолекулярных жирных кислот, построенных по следующему типу:

где R, R1, R2 — жирные кислоты различного состава.

Вопрос 6. Каковы основные функции липидов?

Энергетическая функция. Она заключается в том, что жиры, как наиболее распространенные липиды, служат ценным источником энергии. При их расщеплении выделяется энергии в два раза больше, чем при расщеплении такого же количества глюкозы.

Защитная функция. В организме животных и человека жировая ткань предохраняет внутренние органы организма от повреждений при падениях и ударах. А так как жировая ткань плохо проводит тепло, то липиды защищают организм от переохлаждения, что особенно важно для обитателей районов с холодным климатом.

Структурная функция. В клетке липиды выполняют структурную (строительную) функцию: они входят в состав клеточных мембран — тонких плотных пленок, которыми «одеты» все клетки и большинство внутриклеточных органоидов.

Регуляторная функция. Многие гормоны являются производными липидов.

Запасающая функция. Запасы жира в подкожной клетчатке млекопитающих животных позволяют им переживать неблагоприятные периоды, связанные с недостатком корма и воды. Животные, обитающие в пустынях, значительную часть необходимой для жизнедеятельности воды получают благодаря расщеплению в организме жиров.

Вопрос 7. Чем фосфолипиды отличаются от остальных групп сложных липидов? Какова их основная функция?

Фосфолипиды являются эфирами глицерина и жирных кислот, но в их молекулах с последними связаны только две спиртовые группы глицерина, а третья образует эфирную связь с остатком фосфорной кислоты. Обычно она образует дополнительную эфирную связь с низкомолекулярными спиртами, и на том, с какими именно, основано выделение различных классов фосфолипидов.

А основной функцией фосфолипидов является структурная, заключающаяся в том, что они формируют биологические мембраны.

Вопрос 8. Подсчитайте, сколько молекул воды образуется при окислении стеариновой жирной кислоты (общая формула С18Н3602) кислородом. Напишите уравнение. Что ещё образуется при окислении стеариновой кислоты?

Формула стеариновой кислоты — С17Н35СООН или С18Н36О2.

Уравнение реакции окисления кислоты до углекислого газа и воды следующее:

С17Н35СООН + 26 О2 = 18 СО2 + 18 Н2О.

Образуется 18 молекул воды, а это в 2 раза меньше, чем число атомов водорода в кислоте. Также при окислении стеариновой кислоты клетка получит 146 молекул АТФ и углекислый газ.

Вопрос 9. Известно, что при окислении жиров выделяется примерно в 2 раза больше энергии, чем при окислении углеводов и белков. Почему жиры так богаты энергией?

В жирах атомы углерода более восстановленные, нежели в углеводах или белках (по — другому, в жирах больше атомов водорода приходится на один атом углерода). Поэтому окисление жиров более выгодно, чем окисление углеводов и белков.

Вопрос 10. Почему борщ имеет красный цвет, а капли жира на его поверхности жёлтые?

Красный цвет борща обеспечивает пигмент бетацианин, содержащийся в свекле. Этот пигмент относится флавоноидам и является водорастворимым. Капли жира имеют жёлтый цвет за счёт каратиноидов (группа растворимых в жирах растительных пигментов. Содержатся также в некоторых животных жирах). Жир не смешивается с супом, т.к. обладает большим коэффициентом поверхностного натяжения (то есть молекулы, находящиеся в приграничном слое, притягиваются с достаточно большой силой). Любая физическая система стремится минимизировать энергетические затраты, в нашем случае, приобретая оптимальную форму шара (минимизация площади).

Вопрос 11. Известно, что для быстрого наращивания массы мышц некоторые спортсмены употребляют анаболические стероиды — искусственные аналоги стероидных гормонов коры надпочечников (кортикостероидов). Обсудите с одноклассниками, опасно ли это для здоровья и если опасно, то почему.

По своему действию анаболические стероиды действительно достойны восхищения, они творят чудеса, но так уж устроен наш мир: у чуда, как правило, всегда есть цена. Цена использования стероидов — риск потерять здоровье.

Применение анаболических стероидов сопровождается серьезными побочными эффектами, которые затрагивают целый ряд органов и систем.

Особую озабоченность вызывают их влияние на сердечно — сосудистую систему, кровь, психику, а также гормональные и метаболические изменения.

Некоторые физиологические и психологические побочные эффекты применения стероидов потенциально могут проявиться у каждого, кто их принимает, другие являются специфическими для мужчин и женщин. Приведенный ниже список не является исчерпывающим.

Специфические для мужчин побочные эффекты:

рост груди (молочных желез);

уменьшение яичек;

импотенция;

снижение производства спермы.

Специфические для женщин побочные эффекты:

огрубение голоса;

прекращение развития груди;

рост волос на лице, животе и верхней части спины;

увеличение клитора;

нарушение менструального цикла.

Последствия применения стероидов характерные как для мужчин, так и для женщин:

акне или “прыщи” (очень много);

повышенный риск разрыва сухожилий по причине того, что связки не успевают приобретать крепость соответственно мышечной массе; очень часто разрыв сухожилий наблюдается после окончания курса приема стероидов;

облысение;

нарушения функции печени и развитие раковых опухолей;

в случае приема стероидов подростками — задержка роста (связано с закрытием центров роста длинных костей) и развития (в том числе и полового), а также риск будущих проблем со здоровьем;

увеличение уровня "плохого" холестерина (липопротеины низкой плотности);

снижение уровня "хорошего" холестерина (липопротеинов высокой плотности);

высокое кровяное давление (гипертония);

сердечно — сосудистые заболевания (развивается кардиомиопатия — структурные и функциональные изменения сердечной мышцы, ухудшение эластичности аорты, снижение электрической стабильности сердца, разрастание соединительной ткани сердца);

агрессивное поведение, гнев или насилие;

психические расстройства, такие как депрессия;

наркотическая зависимость;

инфекции или заболевания, такие как ВИЧ или гепатит, при инъекциях наркотиков;

повышенная агрессивность и половое влечение, что может приводить к аномальному сексуальному и преступному поведению;

отказ от употребления анаболических стероидов может сопровождаться депрессией, а в некоторых случаях — самоубийством.

Вопрос 12. Прочитайте текст статьи про холестерин и предложите вариант полезного суточного (недельного) рациона старшеклассника, занимающегося умственным трудом.

Понедельник

Завтрак — Гречневая каша, вареное яйцо, яблоко.

Обед — Куриный суп, курица в духовке, салат из овощей.

Полдник — творожок, вкусные ягоды.

Ужин — Каша кукурузная с брынзой и овощами.

Вторник

Завтрак — творог со сметаной или йогуртом, мед, кусочки фруктов или ягоды, тосты.

Обед — плов, свежие огурцы или помидоры.

Полдник — хлебцы с сыром и сок.

Ужин — Нежирное мясо и овощи на гриле.

Среда

Завтрак — овсяная каша с кусочками фруктов, чай зеленый, яблоко.

Обед — борщ с зеленью и сметаной, куриное филе, бородинский хлеб.

Полдник — Не жирный йогурт с орехами.

Ужин — Кабачки фаршированные, рыба в кляре.

Четверг

Завтрак — творожная запеканка, апельсин, какао.

Обед — картофельное пюре с куриными котлетами, чай.

Полдник — грейпфрут, горсть орехов.

Ужин — Нежирное мясо в мультиварке на пару, свежие овощи, компот.

Пятница

Завтрак — кисель с овсяным печеньем и сыром.

Обед — диетическая пицца, салат из овощей, морс.

Полдник — фруктовый салат.

Ужин — Запеченная курица с овощами, чай.

Суббота

Завтрак — Ленивые вареники или сырники, черный чай.

Обед — фаршированный баклажан, филе рыбы с лимоном.

Полдник — яблоко или банан, сок.

Ужин — Салат из тунца, куриное филе.

Воскресенье

Завтрак — омлет с зеленью, помидорами, фруктовый сок.

Обед — Рис с куриной котлетой, винегрет, чай.

Полдник — йогурт, кисель.

Ужин — Рыба на пару, овощи, чай.

Или такой пример правильного меню на неделю для старшего школьника.

Вопрос 13. ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 2: «Обнаружение липидов с помощью качественной реакции».

Цель: показать наличие липидов в биологических объектах.

Оборудование: штатив с пробирками, водяная баня, мерный стакан объёмом 50 мл.

Реактивы: подсолнечное (или любое растительное) масло, 10 % — ный раствор гидроксида натрия, плод фенхеля.

Ход работы:

1.В пробирку наливаем 1 мл растительного масла, прибавляем щепотку ванилина и приливаем 4—5 капель 10 % — ного NaOH. Нагреваем на водяной бане. Наблюдаем жёлто — оранжевую окраску.

Действительно, в пробирке наблюдалась жёлто — оранжевая окраска. Это качественная реакция на липиды.

2.Плод фенхеля помещаем на поверхность дистиллированной воды, при этом он начнёт непрерывно вращаться.

4.Запишите результаты эксперимента и сделайте вывод.

При помещении плода фенхеля на поверхность дистиллированной воды, он начал вращаться. Затем при внесении на поверхность небольшого количества растительного масла, движение плода фенхеля мгновенно прекратилось. Это можно объяснить понижением поверхностного натяжения воды при попадании на её поверхность маслянистых веществ.

В конечном счете, эти два опыта показывают наличие липидов в биологических объектах.