Тема VI. Высшие карбоновые кислоты. Липиды. Фосфолипиды

Липиды – большая группа природных биоорганических веществ и их синтетических аналогов, которая объединяет химические соединения не по общему признаку состава, строения, а по признаку сходства физико-химических свойств.

Липиды совместимы друг с другом, растворимы в неполярных органических растворителях (диэтиловый эфир), не растворимы в воде. Такие липиды обладают липофильными (гидрофобными) свойствами. Некоторые липиды в воде образуют разные виды коллоидных раcтворов. Это амфифильные липиды.

Большое разнообразие различных химических соединений в одной группе делает любую их классификацию несовершенной.

Многие представители липидов – сложные эфиры, содержат высшие карбоновые кислоты. Многие липиды in vivo совместно участвуют в биохимических реакциях и имеют общие пути биосинтеза.

По теме занятия студент должен:

знать следующий материал:

• классификацию и номенклатуру представителей липидов;

• строение заменимых и незаменимых природных высших карбоновых кислот, триглицеридов, фосфолипидов, холестерина и его эфиров, связь между пространственным строением и физико-химическими и биологическими свойствами этих липидов, их важнейшие химические свойства (гидролиз, образование триглицеридов и фосфолипидов in vivo из глицерина и ацил-КоА);

• биологическое значение важнейших классов липидов (см. приложение VIII);

уметь записывать структурные формулы заменимых и незаменимых высших жирных кислот в цис- и транс- изомерных формах, триглицеридов, фосфолипидов (кефалина, лецитина), холестерина и его эфиров, применять номенклатуру для их обозначения; составить уравнения реакций, подтверждающих важнейшие химические свойства представителей липидов; проводить качественные реакции обнаружения представителей липидов (холестерин);

владеть знаниями биологического значения важнейших классов липидов, их использования в медицине.

Вопросы для подготовки

1. Высшие карбоновые кислоты (высшие жирные кислоты, ВЖК). Классификация, номенклатура, особенности химического строения, физические свойства. Высшие насыщенные кислоты: пальмитиновая, стеариновая. Высшие цис-ненасыщен-ные кислоты, содержащие одну и несколько несопряженных двойных связей:

• моноеновые: пальмитолеиновая, олеиновая, транс-ненасыщенная кислота элаидиновая;

• полиеновые: линолевая, линоленовая, арахидоновая, Незаменимые и заменимые ВЖК. Витамин F. Биологическая роль.

2. Химические свойства высших карбоновых кислот:

а) образование солей, отличие в растворимости Na, K-солей от Ca и Mg-солей, физико-химические свойства растворимых солей (поверхностно-активные вещества (ПАВ), мыла);

б) образование сложных эфиров;

в) реакция гидрирования непредельных кислот;

г) условия изомеризации природных цис-кислот в транс-кислоты, токсические свойства транс-ненасыщенных кислот.

3. Классификация липидов:

а) по химическому строению (наиболее распространенная) –простые липиды; сложные липиды; стероиды; терпены, каротиноиды (каротин, ликопин), жирорастворимые витамины (А, D, Е, К); прочие (высшие жирные кислоты – насыщенные и ненасыщенные);

б) классификация по способности к щелочному гидролизу (омыляемые и неомыляемые).

4. Простые липиды:

а) воски: химический состав, номенклатура, строение, распространение в природе, биологическое значение;

б) триглицериды (ТГ): строение, номенклатура, распространение в природе, биологическое значение, физические свойства, химический состав, связь между химическим составом и физическими свойствами. Реакции гидролиза в кислой и щелочной среде (омыление).

5. Сложные липиды:

а) L-фосфатидовые кислоты - промежуточные вещества в синтезе ТГ и ФЛ-строение, биологическое значение;

б) фосфолипиды (ФЛ): глицерофосфолипиды: фосфатидилхолин (лецитин), фосфатилилэтаноламин (кефалин), фосфатидилсерин, фосфатидилинозитолдифосфат. Структурные формулы, химический состав, физико-химические свойства, биологическое значение;

в) сфингомиелины и гликолипиды: цереброзиды и ганглиозиды. Состав и биологическая роль.

6. Строение холестерина, нумерация атомов молекулы, расположение гидроксигруппы, двойной связи, название циклической системы (циклопентанпергидрофенантреновая). Биологическое значение холестерина. Эфиры холестерина. Реакция этерификации холестерина высшими карбоновыми кислотами.

7. Строение клеточных мембран.

8. Липотропные медицинские препараты. Линетол и полиненасыщенные ВЖК.

Задачи и упражнения

1. Для высшей природной карбоновой кислоты стали составлять обозначение: 18:2: … Допишите, указав расположение всех кратных связей.

2. Для природной высшей карбоновой кислоты записали обозначение: 18:3:9,12,15. Назовите эту кислоту.

3. В составе крема содержится природная кислота, названная «омега-3». Какое химическое название ей соответствует?

4. Для лечебных целей используется набор незаменимых природных высших жирных кислот – витамин F. Назовите эти кислоты.

5. При анализе липидного состава ткани обнаружили высокое содержание природной кислоты, о которой известно: «С-18, ω-3». Составьте пространственную формулу этой кислоты, опишите ее физико-химические свойства и объясните происхождение обозначения «ω-3».

6. Карбоновая кислота арахидоновая. Какое обозначение соответствует этой кислоте?

7. С какой целью используется в химии липидов понятие «йодное число»? Что оно определяет?

8. Составьте структурные формулы ацетил-КоА, пальмитоил-КоА, олеил-КоА. Какова биологическая роль этих веществ в организме?

9. Составьте структурные формулы триглицеридов и запишите для них уравнения реакций гидролиза в кислой и щелочной среде. Как называются полученные вещества?

а) тристеарин

б) L-1-пальмитоил-2-олеоил-3-стеарин

в) L-1-олеоил-2-пальмитоил-3-стеарин

г) L-1-стеароил-2-линолео-3-олеин

д) L-1-линолео-2-линоленоил-3-пальмитин

10. Составьте формулу фосфатидовой кислоты, содержащей пальмитиновую и линоленовую кислоты.

11. Составьте формулы L-фосфатидов:

а) лецитина, содержащего стеариновую и линолевую кислоты;

б) кефалина, содержащего пальмитиновую и линолевую кислоты.

12. При гидролизе лецитина в щелочной среде среди продуктов гидролиза обнаружили соли арахидоновой и стеариновой кислот. Запишите структурную форму лецитина и реакцию гидролиза.

13. При гидролизе фосфолипида получили олеиновую и пальмитиновую кислоты, спирт коламин и фосфорную кислоту. Запишите название и формулу фосфолипида в ионизированной форме.

14. Запишите структурную формулу холестерина и реакцию этерификации холестерина олеиновой кислотой.

Тесты