58.Липиды. Триацилглицерины ( жиры и масла). Химическая природа. Строение, жирнокислотный состав и физические своиства. Номенклатура и структурная изомерия…

Липи́ды (от греч. λίπος, lípos — жир) — обширная группа природных органических соединений, включающая жиры и жироподобные вещества. Молекулы простых липидов состоят из спирта и жирных кислот, сложных — из спирта, высокомолекулярных жирных кислот и других компонентов. Содержатся во всех живых клетках. Будучи одним из основных компонентов биологических мембран, липиды влияют на проницаемость клеток и активность многих ферментов, участвуют в передаче нервного импульса, в мышечном сокращении, создании межклеточных контактов, в иммунохимических процессах. Также липиды образуют энергетический резерв организма, участвуют в создании водоотталкивающих и термоизоляционных покровов, защищают различные органы от механических воздействий и др. К липидам относят некоторые жирорастворимые вещества, в молекулы которых не входят жирные кислоты, например, терпены, стерины. Многие липиды — продукты питания, используются в промышленности и медицине.

Триацилглицерины

Триацилглицерины (жиры и жирные масла природного происхождения) представляют собой сложные эфиры, образованные глицерином и жирными кислотами. Жирные кислоты – это общее название одноосновных алифитических карбоновых кислот RCOOH. При гидролизе триацилглицеринов образуются глицерин и жирные кислоты:

В состав триацилглицерина могут входить остатки как одной и той же кислоты – такие жиры называются простыми, – так  и разных (смешанные жиры). Жирные кислоты в зависимости от строения радикала можно подразделить на насыщенные, ненасыщенные, а также разветвленные и циклические.

Насыщенные жирные кислоты имеют общую формулу CH₃(CH₂)_nCOOH. Примерами длинноцепочечных кислот являются пальмитиновая CH₃(CH₂)₁₄COOH и стеариновая CH₃(CH₂)₁₆COOH. Они входят в состав триацилглицеринов почти  всех жиров и масел животного и растительного происхождения.

Ненасыщенные жирные кислоты содержат одну или несколько двойных связей в алифитической цепи, которая тоже может быть короткой либо длинной. Одной из наиболее распространенных кислот в живой природе является олеиновая кислота. Она содержится в оливковом масле, от которого и произошло ее название, а также в свином жире CH₃(CH₂)₇CH=CH(CH₂)₇COOH. Двойная связь в олеиновой кислоте имеет цис-конфигурацию. В природе встречаются  жирные кислоты и с большим числом двойных связей, например, линолевая (две двойные связи), линоленовая (три двойные связи), арахидоновая (четыре двойные связи).

Триацилглицерины, в состав которых входят жирные кислоты с короткими цепями либо с высокой степенью ненасыщенности, как правило, имеют более низкие температуры плавления. Поэтому при комнатной температуре они находятся в виде масел. Это свойственно триацилглицеринам растительного происхождения, которые содержат большую долю ненасыщенных кислот. В отличие от этого животные жиры характеризуются высоким содержанием насыщенных жирных кислот и являются, как правило, твердыми. В этом можно убедиться, сравнивая состав оливкового масла (растительное масло) и сливочного масла (животный жир)

Маргарин представляет собой заменитель сливочного масла. Получают его гидрированием растительных масел над никелевым катализатором. Двойные связи, находящиеся в остатках ненасыщенных кислот, присоединяют водород. В результате ненасыщенные жирные кислоты превращаются в насыщенные. Меняя степень гидрирования, можно получать твердые и мягкие маргарины. Дополнительно в маргарин добавляют жирорастворимые витамины, а также специальные вещества, придающие маргарину цвет, запах, устойчивость.

Разветвленные и циклические жирные кислоты встречаются в природе редко. Примером циклических жирных кислот является хаульмугровая кислота, а разветвленных – туберкулостеариновая кислота:

Мыла

Мыла представляют собой натриевые или калиевые соли длинноцепочечных жирных кислот. Они образуются при кипячении животного сала или растительного масла с гидроксидом натрия или калия. 

Этот процесс получил название омыления.

Очищающее действие мыла обусловлено тем, что анионы мыла обладают сродством, как к жирным загрязнителям, так и воде. Анионная карбоксильная группа обладает сродством к воде, с молекулами которой она образует водородные связи, т.е. она гидрофильна. Углеводородная цепь за счет гидрофобных взаимодействий обладает сродством к жирным загрязнителям. Гидрофобный хвост молекулы мыла растворяется в капле грязи, оставляя на поверхности гидрофильную головку. Поверхность капли грязи начинает активно взаимодействовать с водой и в конечном итоге отрывается от волокна и переходит в водную фазу

Взаимодействуя с ионами кальция, которые содержатся в жесткой воде, мыла образуют нерастворимые в воде кальциевые соли: 

В результате мыло выпадает в виде хлопьев и расходуется бесполезно.

В последние десятилетия широкое распространение получили синтетические моющие средства. В их молекулах часто вместо   карбоксильной    группы    находится    сульфогруппа R-SO₃Na. Кальциевые соли сульфокислот растворимы в воде.

Прогоркание жиров

    Жиры при хранении под действием света и кислорода приобретают неприятный запах и вкус. Этот процесс называется прогорканием. В результате его происходит окисление жиров. Легче всего окисляются  непредельные жирные кислоты:

Образующиеся продукты обладают неприятным запахом и вкусом. Для предотвращения прогоркания жиры следует хранить в темноте без доступа кислорода и при низкой температуре.

 

Распад и синтез жиров в организме

Переваривание жиров начинается в желудке и продолжается в кишечнике. Для этого процесса необходимы желчные кислоты, при их участии происходит эмульгирование жиров. Эмульгированные жиры расщепляютсялипазами. Гидролиз жиров протекает в несколько стадий:

1 стадия

 

2 стадия

 

3 стадия

Гидролиз триацилглицеринов в первой и второй стадиях протекает быстро, а гидролиз моноацилглицеринов идет медленнее. В результате гидролиза образуется смесь, содержащая жирные кислоты, моно-, ди-, триацилглицерины, которые и всасываются эпителиальными клетками кишечника.