Структура липидов

Липиды включают в себя разнообразную группу соединений, которые в значительной степени являются неполярными по своей природе. Это связано с тем, что они являются углеводородами, которые включают в себя в основном неполярные углерод или углерод-водородные связи. Неполярные молекулы являются гидрофобными («боясь воды») или нерастворимыми в воде. Липиды выполняют множество различных функций в клетке. Клетки хранят энергию для долгосрочного использования в виде жиров. Липиды также обеспечивают изоляцию от окружающей среды для растений и животных. Например, они помогают водно-морским птицам и млекопитающим оставаться сухими при формировании защитного слоя над мехом или перьями из-за водоотталкивающей гидрофобной примоль. Липиды также являются строительными блоками многих гормонов и являются важной составляющей всех клеточных мембран. Липиды включают жиры, масла, воски, фосфолипиды и стероиды.

Общая структура липидов

Молекула жира состоит из двух основных компонентов: Глицерина и жирных кислот. Глицерин — органическое соединение (спирт) с тремя углеродами, пятью гидрогенами и тремя гидроксильными группами (OH). Жирные кислоты имеют длинную цепочку углеводородов, к которой присоединена карбоксильная группа, отсюда и название «жирная кислота». Количество атомов углерода в жирной кислоте может быть в диапазоне от 4 до 36. Наиболее распространенными являются те, которые содержат 12–18 атомов углерода. В молекуле жира жирные кислоты присоединяются к каждому из трех атомов углерода молекулы глицерина с эфирной связью через атом кислорода. Соединение трех жирных кислот с глицериновой магистралью в результате обезвоживания образует триацилглицерин. Три жирные кислоты в триацилглицерине могут быть похожими или сходными.

Другой распространенный тип липидов – фосфолипид. Это амфипатическая молекула, означающая, что она имеет гидрофобную и гидрофическую часть. Цепи жирных кислот гидрофобны и не могут взаимодействовать с водой; в то время как фосфатно-содержащая группа гидрофильная и взаимодействует с водой. Гидрофильные головные группы фосфолипидов сталкиваются с водным раствор. Гидрофобные хвосты расположены в центре Байера.

Жирные кислоты

Жирные кислоты могут быть насыщенными или ненасыщенными. В цепи жирных кислот, если в цепи углеводорода есть только одна связь между соседними углеродами, жирная кислота насыщена. Стеарная кислота является примером насыщенной жирной кислоты.

Когда углеводородная цепь содержит двойную связь, жирная кислота ненасыщена. Олеиновая кислота является примером ненасыщенной жирной кислоты. Большинство ненасыщенных жиров жидкие при комнатной температуре и называются маслами. Если в молекуле имеется одна двойная связь, то это мононенасыщенный жир (например, оливковое масло), и если в молекуле более одной двойной связи, то это полиненасыщенный жир (например, канолиновая нефть). Длинные прямые жирные кислоты с одинарными связями обычно плотно упаковываются и твёрдые при комнатной температуре. Примерами насыщенных жиров являются жиры животных со стеарной кислотой и палмитической кислотой (обычно в мясе) и жир с бутирической кислотой (обычно в сливочном масле).

Жирные кислоты можно дополнительно разделить на СНГ и транс. СНГ и транс указывают на конфигурацию молекулы вокруг двойной связи. Если гидрогены присутствуют в одной плоскости, то это жир снг. Если атомы водорода находятся на двух разных плоскостях, это транс-жир. Двойная связь cis приводит к изгибу или “перегибу”, что предотвращает плотную упаковку жирных кислот, сохраняя их жидкими при комнатной температуре. Примерами ненасыщенных жиров являются оливковое масло, кукурузное масло, канолообразное масло и печень трески. Ненасыщенные жиры способствуют снижению уровня холестерина в крови, в то время как насыщенные жиры способствуют образованию налета в артериях.

Транс-Фаты

Пищевая промышленность искусственно гидрогенирует масла, чтобы сделать их полутвердыми и консистенцией, желательной для многих продуктов питания. В ходе этого процесса двойные связи СНГ-конформации в углеводородной цепи могут конвертировать в двойные связи в транс-конформации.

Маргарин, некоторые виды арахисового масла и шортенинг являются примерами искусственно гидрогенизированных транс-жиров. Недавние исследования показали, что увеличение количества транс-жиров в рационе человека может привести к более высокому уровню липопротеинов низкой плотности (ЛПНП) или «плохого» холестерина, что, в свою очередь, может привести к отложению налета в артериях, что приведет к заболеванию сердца.

Омега жирные кислоты

Незаменимыми жирными кислотами являются те, которые необходимы организму человека, но не синтезируются. Следовательно, их необходимо дополнить путем проглатывания через диету. Жирные кислоты омега-3 попадают в эту категорию и являются одними из двух известных для человека (другая — омега-6 жирная кислота). Это полиненасыщенные жирные кислоты и омега-3, потому что двойная связь соединяет третий углерод со стороны углеводородной цепи с соседним углеродом.

Альфа-линоленовая кислота является примером жирной кислоты омега-3. Имеет три двойных связки снг и, в результате, изогнутую форму. Лосось, форель и тунец являются хорошими источниками жирных кислот омега-3. Исследования показывают, что жирные кислоты омега-3 снижают риск внезапной смерти от сердечных приступов, снижения уровня триглицеридов в крови, снижения артериального давления и предотвращения тромбоза путем ингибирования крови. Они также уменьшают воспаление и могут помочь снизить риск некоторых видов рака у животных.

Этот текст адаптирован из Openstax, Biology 2e, Глава 3.3: Липиды.