§ 10. Липиды

Ст. 58

Рассмотрите рис. 36. В чем сходство и отличие в строении молекул стеариновой кислоты, фосфолипида и жира?

Стеариновая кислота – представляет собой сложные эфиры глицерина и трёх остатков высших жирных кислот.

Фосфолипиды похожи на триглицериды, но один остаток высшей жирной кислоты замещён у них на фосфорную кислоту. За счёт этого гидрофильные свойства выражены сильнее, в связи с чем фосфолипиды способны образовывать в воде двухслойные структуры – билипидный слой.

Сходство заключается в том, что и жиры и фосфолипиды в своем составе имеют молекулы глицерина и остаток карбоновой кислоты. Отличия: у жиров 3 остатка карбоновой кислоты, а у фосфолипидов только один.

Ст. 61

1. Определите по схеме строения молекул липидов (см. рис. 36), какая часть обладает гидрофильными, а какая гидрофобными свойствами.

Липиды не растворимые в воде и полярных растворителях, т.к. не имеют в своем составе полярных групп. При появлении полярных групп в молекуле жира, например в моно — и диглицеридах или фосфолипидах, они частично взаимодействуют с водой.

2. Объясните, почему жиры плохо растворяются в воде. Какая часть молекулы при растворении обращена к поверхности воды, а какая внутрь «жирной капли»?

Длинные радикалы кислот неполярны и обладают гидрофобными свойствами. Именно они и определяют многие свойства жиров, в частности их нерастворимость в воде. Карбоксильная группа кислоты полярна, поэтому обладает гидрофильными свойствами. Но она очень мала по сравнению с радикалом. В водном растворе гидрофильные части обращены к поверхности воды, а гидрофобные хвосты выступают над поверхностью.

3. В воде фосфолипиды формируют двухслойную структуру. Исходя из схемы строения фосфолипида, объясните, как образуется билипидный слой в воде. Зарисуйте схему.

Гидрофобные хвосты липидных молекул связываются друг с другом и образуют билипидный слой. Гидрофильные головки билипидного слоя соприкасаются с внешней или внутренней средой. Билипидная мембрана, а точнее ее глубокий гидрофобный слой, выполняет барьерную функцию, препятствуя проникновению воды и растворенных в ней веществ, а также крупных молекул и частиц.

4. В организме животных, обитающих в холодном климате, например рыб арктических морей, обычно содержится больше ненасыщенных жиров, чем у обитателей южных широт. Как это можно объяснить? С какими свойствами ненасыщенных жиров это связано? Какое значение для организма имеет содержание таких жиров?

Жиры с короткими и непредельными кислотными цепями имеют низкую температуру плавления. При комнатной температуре это жидкости (масла) либо мазеподобные вещества (жиры). И наоборот, жиры с длинными и насыщенными цепями высших карбоновых кислот при комнатной температуре становятся твердыми. Вот почему при гидрировании (насыщении кислотных цепей атомами водорода по двойным связям) жидкое арахисовое масло, например, становится мазеобразным, а подсолнечное масло превращается в твердый маргарин. По сравнению с обитателями южных широт в организме животных, обитающих в холодном климате (например, у рыб арктических морей), обычно содержится больше ненасыщенных триацилглицеролов. По этой причине тело их остается гибким и при низких температурах.

5. При окислении 1 г жира выделяется 38,9 кДж, а при окислении 1 г углеводов –17,6 кДж. Объясните, почему энергоёмкость жиров в 2 раза выше энергоемкости углеводов. Воспользуйтесь для этого химическими формулами триглицерида и глюкозы (см. рис. 35, 36).

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.

6. Жиры и углеводы выполняют энергетическую функцию в организме и являются запасными питательными веществами. Почему животные и человек запасают жиры, а не углеводы? Почему растения запасают и жиры и углеводы?

Липиды являются главным источником образования метаболической воды, так как при окисление 1 г жира дает примерно 1,5 г воды. А при окислении 1г углевода всего 1 молекула воды. Метаболическая вода очень важна для некоторых обитателей пустынь, в частности для верблюдов, способных обходиться без воды в течение 10–12 суток: жир, запасенный в горбе, используется именно в этих целях. Необходимую для жизнедеятельности воду медведи, сурки и другие животные, впадающие в спячку, получают в результате окисления жира. Жиры – самые калорийные, поэтому когда важно быть хоть сколько — то активным, это обеспечивает минимальный вес. Набитые крахмалом птицы просто не смогли бы летать. Когда растению важен минимальный вес, оно тоже запасает жиры. Например, в семенах.

7. Внесите в таблицу «Химический состав клетки» (см. с. 41) сведения о липидах.