Липиды: значение, функции, классификация

Особенности

Липиды являются важными веществами, которые требуются для выполнения многих жизненно важных функций. Они почти не растворяются в воде, а именно являются гидрофобными соединениями. Однако вместе с Н2О они позволяют получить эмульсию. Липиды могут распадаться в органических растворителях – в бензоле, ацетоне, спиртах и др. Жиры не имеют цвета и запаха

Также стоит обратить внимание на химический состав данных элементов

Молекулы простых липидов имеют в основе жирные кислоты и спирт, а сложных – спирт, высокомолекулярные жирные кислоты и другие вещества. Поэтому несложно сказать, на какие вещества распадаются липиды – на спирты и жирные кислоты. Они имеются в составе всех живых клеток. Жиры входят в биологические мембраны, они оказывают воздействие на свойства проницаемости клеточных структур и активность многих ферментов. Липиды принимают участие в различных процессах человеческого организма: в передаче нервного импульса, сокращении мышц, создании межклеточных контактов, иммунохимических процессах.

Гистохимические методы определения липопротеидов в тканях

Л. входят в состав клеточных мембран, мембран митохондрий, ядра, микро-сом, пластинчатого комплекса (аппарата Гольджи). Гистохим, методы определения Л. в тканях основаны на экстрагировании липидов из липидно-белкового комплекса Л., поэтому методы определения Л. идентичны методам определения липидов в тканях (см .Липиды). Однако в связи с гем, что липиды в Л. прочно связаны с белком, ткани нуждаются в предварительной обработке. Так, именно при окраске мазков крови на липиды было обнаружено, что при обработке мазков органическими к-тами (уксусной, лимонной, щавелевой, муравьиной) с последующим окрашиванием созревающим р-ром судана черного В в 70% спирте усиливается окраска митохондрий в лимфоцитах, начинают окрашиваться тромбоциты. Многие структуры, содержащие Л., начинают окрашиваться также после длительного промывания срезов или после сушки их в горячем воздухе, а также после нагревания до кипения в спиртовом р-ре судана черного В.

Число методов определения Л. в тканях (связанных липидов) очень невелико. Наиболее распространен метод Беренбаума с применением судана черного В, растворенного в ацетоне, при окрашивании к-рым связанные липиды хроматина, ядрышек, гранул нейтрофильных лейкоцитов приобретают черный цвет. Для научно-исследовательской работы при определении Л. в замороженных срезах рекомендуют бенз(а)пирен — кофеиновый метод Берга. Среди методов электронной гистохимии также существует очень небольшое число методов для определения Л. При этом часто приходится прибегать к параллельному исследованию с помощью световой микроскопии. При фиксации тканей для электронно-микроскопического исследования в р-ре четырехокись осмия — йодид цинка интенсивно контрастируются такие компоненты клетки, как пластинчатый комплекс, лизосомы, гранулярная эндоплазматическая сеть, митохондрии. Считают, что эту реакцию дают Л., входящие в состав мембран клеточных органелл.

Характеристика строения

Биологическое строение липидов – соединение жирных кислот и спиртов. При присоединении дополнительных групп (фосфора, серы, азота) образуются сложные эфиры. В составе жировой молекулы обязательно присутствуют атомы углерода, водорода и кислорода. Жирные кислоты – это алифатические, не содержащие циклических углеродных связей, карбоновые (группа -СООН) кислоты. Они отличаются числом группы -СН2-.

Существует две разновидности жирных кислот:

• Ненасыщенные. Они включают одну или несколько двойных связей (-СН=СН-).
• Насыщенные. Они не содержат двойных связей между атомами углерода.

Стоит отметить! Жирные кислоты запасаются в клетках в виде капель, гранул. В многоклеточном организме – в виде жировой ткани, которая состоит из адипоцитов – клеток, способных накапливать жиры.

Функции липидов

1. Энергетическая

При полном окислении 1 г липидов выделяется 38,9 кДж энергии, то есть в 2 раза больше, чем при окислении 1 г углеводов.

2. Запасающая

Жиры являются основным запасающим веществом у животных, а также у некоторых растений. Они могут использоваться также в качестве источника воды (при окислении 1 г жира образуется более 1 г воды). Это особенно ценно для пустынных животных, обитающих в условиях дефицита воды.

3. Защитная

Обладая выраженными термоизоляционными свойствами, липиды защищают наш организм от температурных перепадов. Также липиды защищают организм от механических и физических воздействий.

Воска, которые покрывают тело растений, защищают их от излишнего испарения воды

Это очень важно для тех растений, которые живут в засушливых регионах в условиях дефицита влаги

4. Структурная

В комплексе с белками липиды являются структурными компонентами всех биологических мембран.

5. Регуляторная

Липиды принимают участие в регуляции физиологических функций организма, так как некоторые из них являются гормонами.

Список литературы

1. Каменский А.А., Криксунов Е.А., Пасечник В.В. Общая биология 10-11 класс Дрофа, 2005.
2. Биология. 10 класс. Общая биология. Базовый уровень / П.В. Ижевский, О.А. Корнилова, Т.Е. Лощилина и др. – 2-е изд., переработанное. – Вентана-Граф, 2010. – 224 стр.
3. Беляев Д.К. Биология 10-11 класс. Общая биология. Базовый уровень. – 11-е изд., стереотип. – М.: Просвещение, 2012. – 304 с.
4. Агафонова И.Б., Захарова Е.Т., Сивоглазов В.И. Биология 10-11 класс. Общая биология. Базовый уровень. – 6-е изд., доп. – Дрофа, 2010. – 384 с.

Дополнительные рекомендованные ссылки на ресурсы сети Интернет

Домашнее задание

1. Вопросы в конце параграфа 10 (стр. 39) – Каменский А.А., Криксунов Е.А., Пасечник В.В. «Общая биология», 10-11 класс (Источник)
2. По какой причине может происходить отложение жиров в избыточном количестве?

Если вы нашли ошибку или неработающую ссылку, пожалуйста, сообщите нам – сделайте свой вклад в развитие проекта.

Гистохимические методы определения в тканях

Самым старым методом окрашивания Л. в тканях является метод с использованием четырехокиси осмия (OsO₄). Этот реактив восстанавливается непредельными жирными к-тами и целым рядом других веществ, обладающих восстанавливающими свойствами. Продукты восстановления OsO₄ окрашены в черный цвет. Однако следует признать, что методы выявления Л. с помощью жирорастворимых красителей более просты и надежны. В гистохимии для этих целей прежде всего стали использовать судан III, несколько позже — судан IV и шарлах. Л. более интенсивно окрашиваются красящими смесями, особенно теми, которые содержат два (или более) гомолога или изомера нафтоловых суданов. Окрашивание Л. жирорастворимыми красителями основано на том, что они растворяются в жировых веществах лучше, чем в обычных растворителях. Термин «суданофилия» означает способность ткани окрашиваться любыми жирорастворимыми красителями.

Для сохранения Л. в тканях при фиксации рекомендуется использовать 10 — 15% р-р формалина, но еще лучше использовать фиксатор формол-кальций по Бейкеру: формалин— 10 мл; 10% хлористый кальций — 10 мл; дистиллированная вода — 80 мл.

К этому фиксатору должен быть добавлен мел, для того чтобы смесь имела нейтральную реакцию. Фиксировать ткань рекомендуется 24—48 час., более длительная фиксация может привести к образованию кристаллов, изменению растворимости Л. и т. д. Отмытая после фиксации ткань промывается в проточной воде; срезы готовятся на замораживающем микротоме. Ткань паренхиматозных органов можно предварительно заключить в желатину.

При окрашивании ткани на Л. дает хорошие результаты и одновременно выявляет суданофильную зернистость в сегментоядерных лейкоцитах метод Гольдмана. Р-р судана III для окраски тканей по этому методу готовится следующим образом: 70% этанол — 100 мл; дистиллированная вода —- 20 мл; альфа-нафтол — 1,2 г; судан III — в избытке.

Смесь кипятят в течение 10 мин. и фильтруют. Срезы ткани красят 15 мин., затем дифференцируют в 70% этаноле, контролируя процесс под микроскопом. Мазки крови фиксируют 3 мин. смесью, состоящей из 1 части формалина и 4 частей 96 % этанола.

При окраске тканей на Л. по методу Чаччо следует маленькие кусочки фиксировать в течение 24—48 час. в смеси следующего состава: 5% водный р-р двухромовокислого калия — 80 мл; формалин — 20 мл; ледяная уксусная к-та — 5 мл.

Затем кусочки ткани выдерживают 5 — 8 дней в 3% двухромовокислом калии («хромируют»), сутки промывают в проточной воде, проводят через этанол восходящих концентраций в течение суток, проводят через ксилол и заключают в парафин. Приготовленные срезы после обработки 70% этанолом красят насыщенным р-ром судана III в 70% этаноле или при температуре 50° красителем следующего состава: 80 % этанол — 95 мл; ацетон — 5 мл; судан III — до насыщения.

После охлаждения жидкость фильтруется. Срезы красят 30 — 60 мин. при температуре 30°, споласкивают 50% этанолом, промывают в дистиллированной воде и заключают в глицерин-желатину.

Ядра клеток можно красить на Л. квасцовым гематоксилином, лучше это делать до обработки срезов су-даном. Л. окрашиваются в оранжевокрасный цвет.

Библиография: Алимова Е. К., Аствацатурьян А. Т. и Жаров Л. В. Липиды и жирные кислоты в норме и при ряде патологических состояний, М., 1975; Биохимические методы исследования в клинике, под ред. А. А. Покровского, М., 1969; Кейтс М. Техника липидологии, пер. с англ., М., 1975; Комаров Ф. И., Коровкин Б. Ф. и Меньшиков В. В. Биохимические исследования в клинике, Л., 1976; Липиды, под ред. С. Е. Северина, М., 1977; Меркулов Г. А. Курс патологогистологической техники, с. 241, Л., 1969; П и р с Э. Гистохимия, пер., с англ., с, 259, М., 19 62; Lipids, ed. by R. Paoletti а. о., v. 1—2, N. Y., 1976; Masoro E. J. Physiological chemistry of lipids in mammals, Philadelphia, 1968; Searcy R. L. Lipopa-thies, Springfield, 1971.

Биохимические методы исследования

Биохим, определение Л. проводится гл. обр. в плазме или сыворотке крови, значительно реже в кале (с целью диагностики стеатореи) и моче (при липурии). Определение Л

в плазме крови особенно важно при заболеваниях, сопровождающихся повышением их концентрации в крови (гиперлипидемиях). К ним относятся некоторые заболевания печени (острые и хрон, гепатиты, цирроз и др.), липоидный нефроз (нефротическая гиперлипидемия), сахарный диабет, атеросклероз, панкреатиты, гипотиреоз

Широко применяется определение Л. (холестерина и триглицеридов) в крови при фенотипировании первичных и вторичных гиперлипопротеинемий с целью диагностики и рационального диетического и медикаментозного лечения. Снижение содержания Л. в крови (гиполипидемия) наблюдается реже — при длительном голодании или резко ограниченном потреблении жиров и при гипертиреозе.

При исследовании Л. в крови необходимо строго придерживаться следующих общих принципов: 1) взятие крови производится натощак спустя 10—12 час. после последнего приема пищи; 2) плазма (сыворотка) крови, используемая для анализа, не должна быть гемолизированной; 3) для экстрагирования Л. применяются органические растворители высокой степени очистки; 4) стандарты или референтные препараты Л. сопоставляют с международными стандартами и хранят в замороженном состоянии.

Существует несколько методов определения общих Л. в плазме (сыворотке) крови. Широкое применение нашли гравиметрические методы, основанные на экстрагировании Л. из плазмы крови смесью органических растворителей, с последующим их выпариванием и взвешиванием липидного остатка. Эти методы, однако, не отличаются высокой точностью.

Ряд методов основан на окислении общих Л. хромовой кислотой с последующим титриметрическим или колориметрическим количественным определением (см. Колориметрия, Титриметрический анализ). Широко применяется метод, основанный на цветной реакции, к-рую дают продукты распада Л. с сульфофосфованилиновым реактивом. Метод определения общих Л. в сыворотке крови с сульфофосфованилиновым реактивом принят у нас в стране в качестве унифицированного; содержание Л. в сыворотке крови здорового человека, определенное этим методом, в среднем составляет 350—800 мг%.

Концентрацию общих Л. в сыворотке крови определяют также методом Свана в модификации Л. К. Баумана (окрашенные судаковым черным Л. количественно извлекаются из сыворотки крови и определяются фотометрически) и турбидиметрическим методом (метод Хуэрго), в основу к-рого положено измерение оптической плотности жировой эмульсии, образуемой при взаимодействии серной к-ты с n-диоксановым экстрактом Л. сыворотки крови. Методом Хуэрго в сыворотке крови здорового человека определяется 500 — 700 мг% общих Л.

Для определения триглицеридов наиболее часто применяют методы, в основе которых лежит гидролитическое расщепление триглицеридов. Образовавшийся в результате гидролиза глицерин окисляют до формальдегида и последний определяют колориметрически. Наибольшей точностью из таких методов обладает метод Карлсона, часто применяемый в модификации Игнатовской (H. Ignatowsca).

Для определения холестерина используют методы, основанные на цветной реакции Либерманна— Бурхарда (см. Либерманна-Бурхарда реакция), причем наибольшей точностью из них обладает метод Абелля (см. Абелля метод). Кроме того, для определения холестерина и триглицеридов в крови начинают применять высокоспецифические энзиматические методы с использованием готовых наборов реактивов. Наконец, для определения этих Л. используют автоанализаторы — отечественный прибор АБМ-1, автоанализатор АА-2 фирмы «Техникой» и др. (см. Автоанализаторы).

Методы определения фосфолипидов основаны на экстрагировании или осаждении фосфолипидов из плазмы (сыворотки) крови, минерализации фосфолипидного фосфора, проведении цветной реакции на фосфор и колориметрическом измерении интенсивности окраски (см. Блура метод).

Для определения неэтерифицированных жирных к-т используют титриметрические и колориметрические методы. Из последних наиболее часто применяют методы, основанные на том, что жирные к-ты образуют с медью соли, которые в свою очередь образуют цветные комплексы с диэтил дитиокарбаматом натрия и другими соединениями.

Для разделения Л. используют методы тонкослойной хроматографии, часто с последующим анализом жирных к-т с помощью газожидкостной хроматографии (см. Хроматография).

Классификация

Жиры являются сложными соединениями, которые могут встречаться в разных модификациях, они выполняют разные функции

Они представляют особую важность для клеток, принимают участие в многочисленных процессах человеческого организма. По этой причине классификация липидов достаточно обширная, она включает множество видов жиров, их основные признаки

Ниже в таблице имеется полная классификация жиров в зависимости от строения.

Описанные жиры относятся к омыляемым, во время их гидролиза получается мыло. Отдельно в группу неомыляемых жиров, а именно не вступающих в реакцию с водой, включают стероиды.

В зависимости от строения стероиды подразделяют на подгруппы:

• Стерины. Это стероидные спирты. Они содержатся в составе животных и растительных тканей (холестерин, эргостерин).
• Желчные кислоты. Производные холевой кислоты. Они содержат одну группу –СООН. Обеспечивают полноценное растворение холестерина и переваривание липидов. К этой группе можно отнести такие виды жирных кислот, как холевая, дезоксихолевая, литохолевая.
• Стероидные гормоны. Обеспечивают усиленный рост и развитие организма. К этой группе относятся гормоны – кортизол, тестостерон, кальцитриол.

Существует большая группа – липопротеины. Это сложные соединения жиров и белков (аполипопротеинов). Липопротеины относятся к сложным белкам, но не к жирам.

В их составе имеются разнообразные сложные эфиры:

• холестерины;
• фосфолипиды;
• нейтральные жиры;
• жирные кислоты.

Выделяют две группы липопротеинов:

• Растворимые. Содержатся в плазме крови, молоке, желтке.
• Нерастворимые. Имеются в составе плазмалеммы, оболочки нервных волокон, хлоропластов.

Жиры в зависимости от физической структуры разделяют на твердые, жиры, масла. По нахождению в организме выделяют резервные (непостоянные, зависят от питания) и структурные (генетические обусловленные) жиры. В соответствии с происхождением бывают животными и растительными.

Липиды в составе диеты человека

Среди липидов в диетическом питании человека обычно используются триглицериды – нейтральные жиры. Они являются богатым источником энергии, а также они требуются для всасывания витаминов с жирорастворимой структурой.

Насыщенные кислоты имеются в составе следующей пищи:

• различных видов мяса – говядины, свинины, баранины, птицы;
• молочных продуктов;
• некоторых тропических фруктов, а именно кокосов.

Ненасыщенные виды кислот могут попадать в организм человека при употреблении следующих видов продуктов:

• орехов;
• семечек подсолнечника;
• оливкового и других растительных масел.

Главными источниками холестерола в рационе является мясо, внутренние органы животных, яичные желтки, молочные продукты, рыба.

Для справки! Организация American Heart Association советует потреблять липиды в количестве не больше 30% от общего рациона. При диете стоит уменьшить содержание насыщенных кислот до 10% от всех жиров. Не нужно принимать больше 300 мг холестерола в сутки (этот объем входит в состав одного яичного желтка).

Липиды – важные элементы, которые имеют огромное значение для природы и человека. Данные вещества обладают сложным составом, а их классификация объединяет множество групп и подгрупп, которые обладают разными свойствами и отличительными функциями.

Таблицы

Таблица 1 Показатели, характеризующие физико-химические свойства липопротеидов плазмы крови человека

Таблица 2. Лечебные подходы при различных типах гиперлипопротеинемии

Библиография: Гайер Г. Электронная гистохимия, пер. с нем., с. 49, М., 1974; Карманский И. М., Левитова E. Н. и Шпикитер В. О. Свойства, строение и роль липопротеидов сыворотки крови, в кн.: Успехи биол, хим., под ред. Б. Н. Степаненко, т. 16, с. 89, М., 1975; Климов А. Н. Липопротеиды плазмы крови, в кн.: Липиды, Структура, биосинтез, превращения и функции, под ред. С. Е. Северина, с. 57, М., 1977; Климов А. H. и Никульчева H. Г. Типы гиперлипопротеинемий, их связь с атеросклерозом и лечение, Кардиология, т. 12, № 6, с. 133, 1972, библиогр.; Климов А. Н., Никульчева Н. Г. и Криворученко И. В. Фенотипирование гиперлипопротеинемий, там же, т. 14, № 12, с. 103, 1974; Превентивная кардиология, под ред. Г. И. Косицкого, с. 260, М., 1977; Туманов А. К. и Томилин В. В. Наследственный полиморфизм изоантигенов и ферментов крови в норме и патологии человека, М., 1969; Blood lipids and lipoproteins, quantitation, composition and metabolism, ed. by G. J. Nelson, N. Y.— L., 1972; Hyperlipidemia, diagnosis and therapy, ed. by B. M. Rifkind a. R. I. Levy, N. Y.. 1977; The metabolic basis of inherited disease, ed. by J. B. Stanbury a. o., N. Y., 1972; Structural and functional aspects of lipoproteins in living systems, ed. by E. Tria a. A. M. Scanu, L.— N. Y., 1969.