14.Общая характеристика класса липидов и их химическая природа и функции в растении.
Липи́ды (от греч. λίπος, lípos — жир) — жирные кислоты, а также их производные, как по радикалу, так и по карбоксильной группе.
Липиды — один из важнейших классов сложных молекул, присутствующих в клетках и тканях животных. Липиды выполняют самые разнообразные функции: снабжают энергией клеточные процессы, формируют клеточные мембраны, участвуют в межклеточной и внутриклеточной сигнализации. Липиды служат предшественниками стероидных гормонов,жёлчных кислот, простагландинов и фосфоинозитидов. В крови содержатся отдельные компоненты липидов (насыщенные жирные кислоты, мононенасыщенные жирные кислоты и полиненасыщенные жирные кислоты), триглицериды, холестерин, эфиры холестерина и фосфолипиды. Все эти вещества не растворимы в воде, поэтому в организме имеется сложная система транспорта липидов. Свободные (неэтерифицированные) жирные кислоты переносятся кровью в виде комплексов с альбумином. Триглицериды, холестерин, эфиры холестерина и фосфолипиды транспортируются в форме водорастворимых липопротеидов. Некоторые липиды используются для создания наночастиц, например, липосом. Мембрана липосом состоит из природных фосфолипидов, что определяет их многие привлекательные качества. Они нетоксичны, биодеградируемы, при определенных условиях могут поглощаться клетками, что приводит к внутриклеточной доставке их содержимого. Липосомы предназначены для целевой доставки в клетки препаратов фотодинамической или геннойтерапии, а также компонентов другого назначения, например, косметического.
Существует несколько вариантов классификации липидов по их химической природе. Наиболее приемлемой, по-видимому, является следующая. Все липиды делятся на 4 большие группы: 1. Жирные кислоты и их производные. 2. Глицеролсодержащие липиды. 3. Липиды, не содержащие глицерола. 4. Соединения смешанной природы, имеющие в своем составе липидный компонент.
Биологические функции:
1. Энергетическая (резервная) функция
Многие жиры, в первую очередь триглицериды, используются организмом как источник энергии. При полном окислении 1 г жира выделяется около 9 ккал энергии (38,9 кДж), примерно вдвое больше, чем при окислении 1 г белков или углеводов. Поэтому жировые отложения используются в качестве запасных источников питательных веществ прежде всего животными, которые вынуждены носить свои запасы на себе. Растения чаще запасают углеводы (крахмал), однако в семенах многих растений высоко содержание жиров (растительные масла добывают из семян подсолнечника. кукурузы, рапса, льна и других масличных растений).
Жир — хороший теплоизолятор, поэтому у многих теплокровных животных он откладывается в подкожной жировой ткани, уменьшая потери тепла. Особенно толстый подкожный жировой слой характерен для водных млекопитающих (китов, моржей и др.). В то же время у животных, обитающих в условиях жаркого климата (верблюды, тушканчики) жировые запасы откладываются на изолированных участках тела (в горбах у верблюда, в хвосте у жирнохвостых тушканчиков), чтобы он не препятствовал теплоотдаче.
Фосфолипиды составляют основу бислоя клеточных мембран, холестерин — регуляторы текучести мембран. Воски образуют кутикулу на поверхности надземных органов (листьев и молодых побегов) растений. Их также производят многие насекомые (так, пчёлы строят из них соты, а червецы ищитовки образуют защитные чехлы).
Витамины жирорастворимые — липиды (A, D, E)
Гормональная (стероиды, эйкозаноиды, простагландины и прочие.)
5, Защитная (амортизационная)
Толстый слой жира защищает внутренние органы многих животных от повреждений при ударах (например, сивучи при массе до тонны могут прыгать на каменистый берег со скал высотой 4-5 м).
Самые разные организмы — от диатомовых водорослей до акул — используют резервные запасы жира как средство снижения среднего удельного веса тела и, таким образом, увеличения плавучести. Это позволяет снизить расходы энергии на удержание в толще воды.
Суточная потребность взрослого человека в липидах — 70-140 грамм.
Источник
Вещества, из которых состоят растения
7. Из каких остатков глюкозы (a- или b-формы) построены молекулы: а) крахмала, б) целлюлозы?
Фрагмент молекулы амилопектина (крахмала)
Фрагмент молекулы целлюлозы
8. Какие химические связи в молекулах ди- и полисахаридов называют гликозидными связями?
Липиды
Липиды – это нерастворимые в воде органические вещества, которые можно извлечь из клеток органическими растворителями – эфиром, хлороформом и бензолом. Классические липиды – это сложные эфиры жирных кислот и трехатомного спирта глицерина. Их называют триацилглицерины или триглицериды.
Связь между карбонильным углеродом и кислородом при алкильной группе жирной кислоты называют сложноэфирной связью:
Триацилглицерины принято делить на жиры и масла в зависимости от того, остаются ли они твердыми при 20 °C (жиры) или имеют при этой температуре жидкую консистенцию (масла). Температура плавления липида тем ниже, чем больше в нем доля ненасыщенных жирных кислот.
Большая часть жирных кислот RCOOH содержит четное число атомов углерода, от 14 до 22 (чаще всего R=C15 и С17). В составе растительных жиров обычно встречаются ненасыщенные (имеющие одну или несколько двойных связей С=С) кислоты – олеиновая, линолевая и линоленовая кислоты и насыщенные жирные кислоты, у которых все связи С—С одинарные. В некоторых маслах в больших количествах содержатся редкие жирные кислоты. Например, в касторовом масле, получаемом из семян клещевины, накапливается много рицинолевой кислоты (см. табл.).
Липиды, содержащиеся в растениях, могут находиться в них в форме запасного жира или являться структурным компонентом протопласта клеток. Запасные и «структурные» жиры выполняют различные биохимические функции. Запасной жир откладывается в определенных органах растений, чаще всего в семенах, и используется при их хранении и прорастании в качестве питательного вещества. Липиды протопласта являются необходимой составной частью клеток и содержатся в них в постоянных количествах. Из липидов и соединений липидной природы (комбинаций с белками – липопротеинов, углеводами – гликолипидов) построены цитоплазматическая мембрана на поверхности клеток и мембраны клеточных структур – митохондрий, пластид, ядра. Благодаря мембранам регулируется проницаемость клеток для различных веществ. Количество мембранных липидов в листьях, стеблях, плодах, корнях растений обычно достигает 0,1—0,5% от веса сырой ткани. Содержание запасного жира в семенах разных растений различно и характеризуется следующими величинами: у ржи, ячменя, пшеницы – 2—3%, хлопчатника, сои – 20—30% (рис. 4).
Рис. 4. Масличные культуры: а — лен; б — подсолнечник; в — конопля; г — олива; д — соя
Интересно, что примерно у 90% всех видов растений в качестве основного запасного вещества в семенах откладывается не крахмал (как у зерновых культур), а жиры (как у подсолнечника). Объясняется это тем, что в качестве источника энергии при прорастании семян используются главным образом запасные жиры. Отложение жиров в запас выгодно для растений, так как при их окислении выделяется примерно в два раза больше энергии, чем при окислении углеводов или белков.
Основными константами, характеризующими свойства жира, являются его температура плавления, кислотное число, число омыления и йодное число. Ниже приведены температуры плавления некоторых растительных масел:
хлопковое масло —1. —6 °C;
оливковое масло —2. —6 °C;
подсолнечное масло —16. —18 °C;
льняное масло —16. —27 °C.
Кислотное число жира – количество миллиграммов щелочи КОН, необходимой для нейтрализации свободных жирных кислот, содержащихся в 1 г жира. По кислотному числу контролируют качество жиров.
Число омыления – количество миллиграммов щелочи КОН, необходимой для нейтрализации свободных и связанных в виде глицеридов кислот, содержащихся в 1 г жира. Число омыления характеризует среднюю величину молекулярной массы жира.
Йодное число – количество граммов галогена I2, которое способно присоединиться к 100 г жира. Йодное число характеризует степень ненасыщенности жирных кислот в составе жира. Йодные числа большинства растительных жиров находятся в пределах 100—160.
Источник
Липиды у растений функции
Липидами принято называть жиры и жироподобные вещества – липоиды.
В группу таких соединений входят насыщенные и ненасыщенные жиры, кислоты, нейтральные жиры (эфиры глицерина и трех жирных кислот, фосфолипиды, гликолипиды, алифатические спирты, воски, терпены и стероиды, которые имеют схожие физико-химические свойства.
Жиры очень распространены в растительном мире. Липиды могут входить в состав структурных элементов клетки, быть запасной формой питательных веществ и кофакторами реакций (ускорителями). Цитоплазматические липиды – это составная часть клетки, содержание которых является постоянным и обычно составляет 0,1-0,5% от сырой массы тканей.
Запасные жиры в значительном количестве содержатся не только в семенах (рожь, пшеница, ячмень – 2-3%, хлопок и соя – 20-30%, лен, конопля, подсолнечник – 30-50%, мак, клещевина – 50-60%, а также и в мякоти плодов (маслина, облепиха), в клубнях и корневищах, коры деревьев (липа, осина), в листьях растений. Они откладываются в виде капелек и используются как энергетический материал. Основной формой запасных питательных веществ приблизительно 90% у всех видов растений являются жиры.
В состав жиров могут входить несколько десятков жирных кислот, среди которых наиболее часто встречаются насыщенные жирные кислоты: пальмитиновая и стеариновая и ненасыщенные: олеиновая, линолевая и линоленовая. Жиры, которые содержат насыщенные жирные кислоты по консистенции обычно твердые. Если в составе жиров преобладают ненасыщенные жирные кислоты, то такие кислоты называют жидкими. Растительные жиры жидкой консистенции называют маслами.
Качество жиров характеризуется кислотным и йодным числом и числом омыления.
Кислотное число жиров определяется количеством миллиграммов едкого калия, которое необходимо для нейтрализации свободных жирных кислот в 1г. жира.
Йодное число – количество граммов йода, которое может быть связано 100г. жира.
Фосфолипиды входят в состав биологических мембран клетки. Молекулы липидов образуют на поверхности воды пленку, при этом гидрофильные частицы их молекул погружены в воду.
Гликолипиды – это липиды, молекулы которых, кроме глицерина и 2 жирных кислот, содержат сахар.
Воски, в отличие от жиров, фосфолипидов и гликолипидов, состоят, преимущественно из сложных эфиров высокомолекулярных одноатомных спиртов и жирных кислот. В растениях они выполняют защитную роль.
Кутин и суберин – это структурные компоненты клеточных оболочек многих растений. По химической природе они являются липидными полимерами, образуют основу, в которые погружены воски. Таким образом формируются защитные слои, которые уменьшают потери влаги и других веществ.
Кутин вместе с воском формирует кутикулу внешних стенок клетки эпидермиса. Суберин служит основным компонентом оболочек пробки, поясков Каспари в клетках эндодермы, стенок оболочки проводящих пучков.
Источник