Skip to main content
LibreTexts - Ukrayinska

3.2: Ліпіди

  1. Last updated
  2. Save as PDF
  • Page ID
    8107

    • \( \newcommand{\vecs}[1]{\overset { \scriptstyle \rightharpoonup} {\mathbf{#1}} } \) \( \newcommand{\vecd}[1]{\overset{-\!-\!\rightharpoonup}{\vphantom{a}\smash {#1}}} \)\(\newcommand{\id}{\mathrm{id}}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \( \newcommand{\kernel}{\mathrm{null}\,}\) \( \newcommand{\range}{\mathrm{range}\,}\) \( \newcommand{\RealPart}{\mathrm{Re}}\) \( \newcommand{\ImaginaryPart}{\mathrm{Im}}\) \( \newcommand{\Argument}{\mathrm{Arg}}\) \( \newcommand{\norm}[1]{\| #1 \|}\) \( \newcommand{\inner}[2]{\langle #1, #2 \rangle}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \(\newcommand{\id}{\mathrm{id}}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \( \newcommand{\kernel}{\mathrm{null}\,}\) \( \newcommand{\range}{\mathrm{range}\,}\) \( \newcommand{\RealPart}{\mathrm{Re}}\) \( \newcommand{\ImaginaryPart}{\mathrm{Im}}\) \( \newcommand{\Argument}{\mathrm{Arg}}\) \( \newcommand{\norm}[1]{\| #1 \|}\) \( \newcommand{\inner}[2]{\langle #1, #2 \rangle}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\)

    Ліпіди - це різноманітна група сполук, які об'єднані спільною ознакою. Ліпіди гідрофобні («водобоязні»), або нерозчинні у воді. Ліпіди виконують безліч різних функцій в клітині. Клітини зберігають енергію для тривалого використання у вигляді ліпідів, званих жирами. Ліпіди також забезпечують ізоляцію з навколишнього середовища для рослин і тварин. Наприклад, вони допомагають утримувати водних птахів та ссавців сухими через їх водовідштовхуючий характер. Ліпіди також є будівельними блоками багатьох гормонів і є важливою складовою плазматичної мембрани. Ліпіди включають жири, масла, воски, фосфоліпіди, і стероїди.

    видра

    Жири та олії

    Молекула жиру складається з двох основних компонентів - гліцерину та жирних кислот. Гліцерин - це органічна сполука (спирт), яка містить три вуглеці, п'ять воднів та три гідроксильні (ОН) групи. Жирні кислоти мають довгий ланцюжок вуглеводнів, до яких приєднується карбоксильна група, звідси і назва «жирна кислота». Кількість вуглецю в жирній кислоті може коливатися від 4 до 36; найбільш поширеними є ті, що містять 12-18 вуглецю. У молекулі жиру жирні кислоти приєднуються до кожного з трьох вуглеців молекули гліцерину ковалентним зв'язком. Ця молекула називається тригліцеридом.

    хімічні структури
    Малюнок\(\PageIndex{1}\): Триацилгліцерин утворюється шляхом приєднання трьох жирних кислот до хребта гліцерину в реакції зневоднення (пам'ятайте, що це видаляє молекулу води і утворює ковалентний зв'язок). У процесі виділяються три молекули води.

    Воски

    Віск покриває пір'я деяких водних птахів і листові поверхні деяких рослин. Через гідрофобної природи восків вони перешкоджають прилипання води на поверхню (рис.\(\PageIndex{2}\)). Воски складаються з довгих ланцюгів жирних кислот, ковалентно пов'язаних з довголанцюговими спиртами.

    фото листя
    Малюнок\(\PageIndex{2}\): Воскові покриття на деяких листках зроблені з ліпідів. (кредит: Роджер Гріффіт)

    Фосфоліпіди

    Фосфоліпіди є основними складовими плазматичної мембрани, зовнішнього шару клітин тварин. Як і жири, вони складаються з ланцюгів жирних кислот, ковалентно пов'язаних з хребтом гліцерину або сфінгозина. Замість трьох жирних кислот, приєднаних як в тригліцеридах, однак є дві жирні кислоти, що утворюють діацилгліцерин, а третій вуглець хребта гліцерину займає модифікована фосфатна група (рис.\(\PageIndex{3}\)). Фосфатидилхолін і фосфатидилсерин - два важливих фосфоліпіди, які містяться в плазматичних мембранах.

    структура фосфоліпідів
    Малюнок\(\PageIndex{3}\): Фосфоліпід - це молекула з двома жирними кислотами і модифікованою фосфатною групою, прикріпленою до хребта гліцерину. Фосфат може бути модифікований додаванням заряджених або полярних хімічних груп. Дві хімічні групи, які можуть змінити фосфат, холін і серин, показані тут. Як холін, так і серин приєднуються до фосфатної групи в положенні, позначеному R через гідроксильну групу, зазначену зеленим кольором.

    Фосфоліпід - це амфіпатична молекула, тобто вона має гідрофобну та гідрофільну частину. Ланцюги жирних кислот гідрофобні і не можуть взаємодіяти з водою, тоді як фосфатсодержащая група гідрофільна і взаємодіє з водою (рис.\(\PageIndex{4}\)). Голова - гідрофільна частина, а хвіст містить гідрофобні жирні кислоти. У мембрані бішар фосфоліпідів утворює матрицю структури, хвости жирних кислот фосфоліпідів звернені всередину, подалі від води, тоді як фосфатна група звернена до зовнішньої, водної сторони. Це утворює гідрофобний шар на внутрішній стороні бішару, де розташовані хвости.

    бінарні фосфоліпідів
    Малюнок\(\PageIndex{4}\): Фосфоліпідний бішар є основним компонентом всіх клітинних мембран. Гідрофільні головні групи фосфоліпідів стикаються з водним розчином. Гідрофобні хвости секвеструються посередині двошарового шару.

    Фосфоліпіди відповідають за динамічний характер плазматичної мембрани. Якщо крапля фосфоліпідів поміщається у воду, вона спонтанно утворює структуру, відому як міцелла, де головки гідрофільних фосфатів звернені назовні, а жирні кислоти стикаються з внутрішньою частиною цієї структури (рис.\(\PageIndex{5}\)).

    Ілюстрований поперечний переріз міцели.
    Малюнок\(\PageIndex{5}\): Міцелла може бути дуже раннім попередником клітини. Він являє собою єдиний шар фосфоліпідів, які утворюються спонтанно. Кредит МiТво, Вікімедіа; https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Micelle.svg

    Стероїди

    На відміну від розглянутих раніше фосфоліпідів і жирів, стероїди мають зрощену кільцеву структуру. Хоча вони не нагадують інші ліпіди, вони групуються з ними, оскільки вони також гідрофобні та нерозчинні у воді. Всі стероїди мають чотири пов'язані вуглецеві кільця і кілька з них, як холестерин, мають короткий хвіст (рис.\(\PageIndex{6}\)). Багато стероїди також мають на —OH функціональної групи, яка ставить їх у класифікації алкоголю (стерини). Пам'ятайте, що кожен рядок в цих діаграмах хімічних структур являє собою ковалентний зв'язок. Точки, де лінії з'єднуються між собою, показують розташування атомів вуглецю — ці атоми вуглецю не позначені, але їх існування мається на увазі в хімічній структурі.

    Показані структури холестерину і кортизолу. Кожна з цих молекул складається з трьох шестивуглецевих кілець, сплавлених в п'ятивуглецеве кільце. Холестерин має розгалужений вуглеводень, прикріплений до п'ятивуглецевого кільця, і гідроксильну групу, прикріплену до кінцевого шестивуглецевого кільця. Кортизол має двовуглецевий ланцюг, модифікований подвійним зв'язковим киснем, гідроксильну групу, прикріплену до п'ятивуглецевого кільця, і кисень, подвійно пов'язаний з кінцевим шестивуглецевим кільцем.
    Малюнок\(\PageIndex{6}\): Стероїди, такі як холестерин і кортизол, складаються з чотирьох злитих вуглеводневих кілець.

    Холестерин - найпоширеніший стероїд. Холестерин в основному синтезується в печінці і є попередником багатьох стероїдних гормонів, таких як тестостерон і естрадіол, які секретуються статевими залозами і залозами внутрішньої секреції. Він також є попередником вітаміну D. Холестерин також є попередником жовчних солей, які допомагають в емульгуванні жирів і їх подальшому засвоєнні клітинами. Хоча про холестерин часто говорять в негативному відношенні миряни, він необхідний для правильного функціонування організму. Він є компонентом плазматичної мембрани клітин тварин і знаходиться в фосфоліпідному бішарі. Будучи найвіддаленішою структурою клітин тварин, плазматична мембрана відповідає за транспорт матеріалів та розпізнавання клітин і бере участь у спілкуванні між клітиною та клітиною.

    Як ліпідна структура пов'язана з функцією?

    Жири (тригліцериди) складаються з трьох вуглеводневих ланцюгів жирних кислот, з'єднаних з гліцерином. Ланцюги жирних кислот містять велику кількість вуглецево-вуглецевих та вуглецево-водневих зв'язків - вони, як правило, складаються з вуглецю від 4 до 28, з'єднаних між собою в ланцюг. Так само, як вуглецево-вуглецеві та вуглецево-водневі зв'язки в глюкозі дозволяють цій молекулі накопичувати енергію, зв'язки в жирних кислотах дозволяють тригліцеридам накопичувати енергію. Насправді тригліцериди можуть зберігати набагато більше енергії, ніж вуглеводів, оскільки вони містять набагато більше зв'язків! Ось чому жири містять більше калорій (міру енергії), ніж цукру.

    Воски функціонують для забезпечення водонепроникного покриття на поверхні. Оскільки вони гідрофобні, вони можуть утворювати покриття, яке відштовхує воду.

    Будова фосфоліпідів дуже важливо для їх функції. Оскільки вони амфіпатичні (мають гідрофобну і гідрофільну частину), вони самостійно збираються в конструкції, де гідрофобні хвости заховані подалі від водянистого середовища. Це надає клітинній мембрані структуру, яка заважає багатьом молекулам рухатися по ній.

    Холестерин також амфіпатичний. Він може вставлятися в клітинні мембрани таким чином, як фосфоліпіди. Наявність холестерину всередині мембрани перешкоджає щільному ущільненню фосфоліпідних хвостів. Це дозволяє мембрані залишатися рідиною при більш низьких температурах.

    Посилання

    Якщо не зазначено інше, зображення на цій сторінці ліцензуються відповідно до CC-BY 4.0 OpenStax.

    OpenStax, Біологія. OpenStax CNX. 27 травня 2016 р. http://cnx.org/contents/s8Hh0oOc@9.10:QhGQhr4x@6/Biological-Molecules