Липиды: функции и классификация

Эти вещества содержатся в каждой клетке человеческого организма и занимают от 2 до 90 процентов клеточной массы. Их функции разнообразны. При участии этих веществ протекает множество реакций, необходимых для жизни — речь идет о липидах. Мы обсудим их строение и свойства, а также узнаем, чем опасен недостаток в организме.

Что это такое

Липиды — это класс сложных жироподобных биологических соединений, нерастворимых в воде, синтез которых происходит главным образом в печени. Молекулы состоят из полярной головки и гидрофобного окончания. В состав липидов входят атомы углерода, водорода и кислорода. В организме также содержатся образованные с участием липидов комбинации: липопротеины (липиды + белки) и гликолипиды (липиды + углеводы).

История исследования липидов

Липидомика — так называется отрасль науки, задача которой заключается в тщательном изучении этих веществ. Специалисты делают выводы об особенностях и функциях липидов.

Начало истории исследования жиров было положено в 1773 году. В тот период Бенджамин Франклин проводил занятный эксперимент: он наблюдал за тем, как по поверхности водоема распределяется масляное пятно. И постепенно пришел к выводу: 5 мл масла из ложки оставляет на воде жирный след площадью в 200 м².

Дальнейшее изучение особенностей липидов было связано с работами Чарльза Овертона. Он выдвинул предположение, что поверхность клеточных мембран покрыта тонким липидным слоем. На такую мысль его натолкнули личные наблюдения: Овертон обнаружил, что жирорастворимые вещества с легкостью проникают через биологические мембраны.

Последующие открытия относительно особенностей липидов связаны с именами других ученых. К примеру, в первой половине ХХ века Гортер и Грендел выяснили, что в мембранах эритроцитов жировой слой вдвое превышает размер этой кровяной клетки. А еще позднее исследователи пришли к выводу: белки в клеточной оболочке находятся внутри слоя жиров, а не обрамляют его с двух сторон.

Роль липидов

Какие функции выполняют липиды, содержащиеся в наших клетках? Вот их основные задачи:

• Высвобождение энергии. Жиры как источники энергии более эффективны, чем белки и углеводы. Окисление 1 грамма липидов приводит к высвобождению 9 ккал.
• Поддержание структуры клеточных мембран. В этом отношении роль липидов многообразна. Они формируют защитный слой вокруг клеток, регулируют, какие микроэлементы будут перемещаться через мембрану, организовывают передачу сигналов между клетками и внутри них.
• Регуляторная функция. При участии жиров растут и развиваются клетки, поддерживается нормальное содержание гормонов. Также липиды важны для формирования иммунного ответа организма.
• Защита внутренних органов. Эти вещества предотвращают повреждения органов и создают оболочку, способную удерживать тепло.
• Перемещение питательных веществ. Задача липидов — транспортировать витамины, минералы и прочие полезные элементы сквозь мембраны каждой из клеток.
• Создание энергетических запасов. Благодаря высокому содержанию калорий липиды в клетках являются своеобразным энергетическим «депо». Ресурсы высвобождаются по необходимости, например, при недостаточном питании.

Помимо этого, жиры помогают усвоению жирорастворимых витаминов в организме. К этим компонентам относятся:

• витамин А (необходим для хорошего зрения);
• витамин D (участвует в укреплении костной ткани);
• витамин E (выполняет роль антиоксиданта);
• витамин K (необходим для свертывания крови).

Как видно, биологическая роль липидов имеет разные грани и крайне важна для функционирования всего организма. Поэтому нужно следить, чтобы не образовался дефицит этих органических соединений.

Биохимия и метаболизм липидов

Под биохимией липидов подразумевают изучение их структуры, функций, а также процессов формирования и обмена.

Структура, состав и функции жиров тесно взаимосвязаны. К примеру, входящие в состав липидов жирные кислоты различаются по продолжительности цепей и насыщенности, поэтому они по-разному вступают в реакции с другими молекулами.

Обменные реакции с участием жиров включают несколько процессов разной направленности:

• Липолиз — расщепление липидов с высвобождением энергии.
• Липогенез — формирование липидов из углеводов/белков.
• Бета-окисление — разрушение жиров для получения энергии, которое происходит в клеточных митохондриях.

В организме постоянно поддерживается равновесие между этими реакциями. Смещение в одну или другую сторону влечет за собой серьезные нарушения в функциях различных органов.

Типы липидов

Согласно классификации, липиды делятся на несколько групп. Каждую из них отличают свои свойства и конструкция.

Триглицериды (нейтральные жиры)

Эта группа самая распространенная в организме человека. В структуру входят три жирные кислоты, соединенные с молекулой глицерина. У триглицеридов есть свои характерные черты:

• После попадания в печень они за короткое время распадаются на кислоты и глицерин.
• Когда снижается уровня сахара в крови, триглицериды расщепляются и высвобождают достаточное количество энергии.
• Выступают амортизаторами и снижают трение, которое может возникать между внутренними органами.
• Транспортируют жирорастворимые витамины к разным органам и тканям.

Запасы триглицеридов содержатся в жировых клетках и крови и служат источником энергии.

Фосфолипиды

Это сложные молекулы, которые состоят из фосфорсодержащего спирта, жирных кислот, глицерина и аминокислотных остатков. К этой группе относятся лецитин, спиномиелин и фосфатидилхолин.

Фосфолипиды тоже обладают определенными особенностями:

• Каждая молекула состоит из гидрофильной и гидрофобной части. Благодаря этому формируется мембрана из двух слоев с ядром, которое находится в жидком состоянии.
• Конфигурация и вид фосфолипида взаимосвязаны с проницаемостью мембран: они либо пропускают, либо задерживают те или иные ионы.
• С помощью этих веществ создаются сигналы, необходимые для взаимодействия между белковыми частицами внутри клеток.
• Фосфолипиды многофункциональны: они не только служат неизменным источником энергии, но задействуются для формирования гормонов и витаминов.

Эти сложные липиды, и их роль в клетке крайне важна для здоровья человека.

Стероиды

Это категория химических веществ, состоящих из кольцевого атомного скелета (его формируют 4 связанных цикла). В состав могут входить гидроксильные, карбонильные, метильные или другие функциональные элементы.

Наиболее известными стероидами являются:

• половые гормоны (женский — эстроген, мужской — тестостерон);
• гормон кортизол;
• холестерол.

При участии стероидов внутри клеток протекает множество процессов. Вот некоторые из них:

• поддержание водно-солевого баланса;
• регуляция обмена веществ;
• рост и развитие клетки;
• функционирование иммунной системы.

Важно знать, что прием стероидов в высоких дозах без назначения врачей может спровоцировать ухудшение самочувствия и вызвать негативные проявления.

Другие группы липидов

Классификация липидов включает еще 4 группы:

• Воски (имеют жесткую структуру, в состав входят длинные цепи из сочетания жирных кислот и спиртов).
• Гликолипиды (молекулы образованы из липидов и углеводов, необходимы для работы иммунной системы).
• Фитостеролы (элементы растительного происхождения, способны снижать концентрацию холестерина в крови).
• Каротиноиды (по своей сути являются пигментами).

Свойства липидов обусловлены их строением и зависят от того, к какой группе они относятся.

Источники липидов

Источниками липидов являются продукты как растительного, так и животного происхождения. Вот перечень «поставщиков» из ряда растений:

• оливковое, кукурузное, подсолнечное, кокосовое масла;
• орехи и семена;
• какао-порошок;
• авокадо.

Жиры также можно получить из:

• молочных продуктов (сливочного масла, молока, сыра);
• яиц;
• жирных сортов рыбы (лосося, сардин, скумбрии и других);
• животных жиров (рыбьего жира, свиного сала);
• морепродуктов (креветок и прочего);
• мяса (свинины, говядины).

Регулярное употребление этих продуктов поможет поддерживать липиды в норме, и это благотворно скажется на общем состоянии здоровья.

Почему опасен недостаток липидов

Учитывая, какие функции липидов осуществляются в организме, легко понять, что дефицит этих органических соединений влечет серьезные последствия. В частности, возникают следующие проблемы:

• нарушения в физическом росте и интеллектуальном развитии детей;
• ослабление иммунной системы и высокая подверженность инфекционным болезням;
• сбои в работе сердечно-сосудистой системы из-за повышения «плохого» холестерина в крови;
• нарушение когнитивных способностей (проблемы с памятью и концентрацией внимания);
• эмоциональная нестабильность;
• болезни репродуктивных органов.

Кроме того, страдают кожные покровы, волосы и ногти. Наблюдая за их состоянием, можно выявить, что липиды в организме содержатся в недостаточном количестве. Наиболее явные признаки — это:

• сухость, стянутость и шелушение кожи;
• повышенная чувствительность кожных покровов к влиянию ветра, ультрафиолета, моющих средств;
• хрупкость и ломкость ногтей;
• интенсивное выпадение волос.

Для восполнения нехватки липидов важно следить за рационом. А после консультации с врачом можно добавить прием подходящих препаратов, например, с содержанием жирных кислот.

Краткие выводы

Мы узнали, что такое липиды, и какие функции они выполняют в организме, рассмотрели классификацию, а также обсудили, чем опасен дефицит.

Наряду с белками и углеводами липиды играют важную роль в здоровом функционировании всего организма. Прислушиваясь к рекомендациям врачей, вы сможете сохранить здоровье органов и продлить свою молодость.

Вопросы

Ниже приведены ответы на распространенные вопросы по теме.

Какие факторы могут повлиять на липидный метаболизм?

Процесс обмена веществ может быть нарушен по следующим причинам:

• Сильный стресс. Усиливает процесс липолиза, когда активно высвобождаются жирные кислоты и глицерин, а вместе с этим возрастает уровень триглицеридов.
• Курение. У курильщиков повышается уровень холестерина, поэтому высока вероятность развития атеросклероза.
• Прием оральных контрацептивов, из-за которых повышается содержание триглицеридов.
• Несбалансированное питание: пища с высоким содержанием животных жиров.

Еще один провоцирующий фактор — это малоподвижный образ жизни.

Как наладить липидный обмен?

Важную роль в этом играет правильный режим питания. Что именно нужно изменить в пищевых привычках? Вот несколько советов:

• Употребляйте достаточно свежих фруктов и овощей — в них содержится клетчатка.
• Ешьте меньше жирного мяса, но добавьте рыбу жирных сортов — она богата полиненасыщенными кислотами.
• Не злоупотребляйте растительными маслами — в день достаточно двух-трех чайных ложек.

Помимо этого, добавьте умеренные и подходящие вам физические нагрузки, а также не допускайте появления лишнего веса.

В каких веществах растворяются липиды?

Липиды способны растворяться в неполярных органических растворителях. К ним относятся эфир, бензол, хлороформ, гексан.

Список литературы

Кузнецов В. И., Моррисон В. В., Лиско О. Б., Царева Т. Д., Сретенская Д. А. и другие. Липиды в структуре и функционировании биологических мембран. // Саратовский научно-медицинский журнал — 2014. Источник: https://cyberleninka.ru/article

Мухомедзянова С. В., Пивоваров Ю. И., Богданова О. В., Дмитриева Л. А., Шулунов А. А. Липиды биологических мембран в норме и патологии (обзор литературы). // Acta Biomedica Scientifica — 2017. Источник: https://cyberleninka.ru/article

Литвицкий П. Ф. Расстройства липидного обмена. // Вопросы современной педиатрии — 2012. Источник: https://cyberleninka.ru/article

Берзегова А. А. Значение липидов для организма человека. // Новые технологии — 2007. Источник: https://cyberleninka.ru/article