Липиды. Функции и классификации

Они сохраняют энергию, участвуют в обмене веществ, регулируют иммунную систему, водно-солевой баланс, отвечают за рост, развитие и многое другое. 

Что это такое

Липиды – это большая группа органических соединений. Молекулы этих веществ имеют полярную головку и гидрофобный хвост. Благодаря своей амфифильной природе они не растворяются в воде, но легко растворяются в органических растворителях, таких как бензол, эфир, хлороформ и т.д. 

Липиды выполняют множество различных функций в организме, в том числе, служат энергетическим запасом, структурными материалами, гормонами, пигментами и др. Без них немыслимо функционирование организма человека. Дело в том, что эта группа органических соединений является базой для построения клеточных мембран и работы обмена веществ. 

Семинары по антивозрастной медицине

Получайте знания, основанные на доказательной медицине из первых уст ведущих мировых специалистов. В рамках Модульной Школы Anti-Age Expert каждый месяц проходят очные двухдневные семинары, где раскрываются тонкости anti-age медицины для врачей более 25 специальностей

Узнать подробнее

Липиды в науке 

В науке сформировалось отдельное направление, изучающее липиды, их строение, свойства и функции – липидомика. А первым ученым, проводившим эксперименты в данном направлении, считается Бенджамин Франклин. Тот самый “отец-основатель” США. Любопытно, но именно он в 1773 году проводил эксперименты, в которых измерял площадь масляных пятен на поверхности пруда. Он выяснил, что от ложки масла объемом 5 мл остается жирный след площадью 200 кв.метров. 

Позже, уже в 19 веке, Чарльз Овертон предположил, что мембрана “окутана” тонким липидным слоем. Это заключение он сделал на основании наблюдения за тем, как растворимые в липидах вещества очень хорошо проникают через биомембраны. 

В 1925 году Гортер и Грендел увидели, что монослой липидов, который выделяется из мембран эритроцитов, в 2 раза больше площади самой клетки. 

В 1935 году Доусон и Доннелли разработали концепцию мембраны - ”сэндвича”, согласно которой липидный слой находится между двумя слоями белка. Позже другие ученые опровергли эту теорию. Оказалось, что белки не окружают, а встроены в липидный слой. 

Какие функции выполняют липиды в организме

В одной клетке может находиться до 1000 различных видов липидных молекул. В связи с этим можно отметить, что функционал липидов в организме очень разносторонний и широкий: 

• Энергетическая функция.

Жиры являются наиболее эффективным и долговременным источником энергии для организма. При сжигании 1 грамма жира в организме человека образуется 38 кДЖ энергии (что в 2 раза больше, нежели окисление или сжигание белка или углевода);

• Структурная функция.

Липиды составляют основу многих клеточных мембран и защищают их от вредного воздействия окружающей среды. 

Поэтому структурная функция липидов заключается в:

1. Формировании барьерного слоя мембраны, который сохраняет целостность клетки и защищает ее от внешней среды;

2. Регулирует проницаемость мембраны, что позволяет клетке контролировать перемещение веществ через нее;

3. Участии в переносе некоторых веществ через мембраны с помощью транспортных белков;

4.  Участии в сигнальных процессах между клетками и внутри нее;

5. Участии в процессах измельчения пищи и усвоения питательных веществ в кишечнике.

Также липиды являются хранилищем энергии для клеток и играют роль в синтезе гормонов и других биологически активных веществ.

• Регуляторная функция.

Липиды регулируют рост и развитие, участвуют в гормональном балансе, обеспечивают мембранный потенциал клеток и принимают участие в механизмах иммунного ответа.

Холестерол является одним из наиболее важных липидов, выполняющих регуляторную функцию в организме. Он используется для производства гормонов, таких как эстроген и тестостерон, а также для синтеза витамина D. Кроме того, это важный компонент клеточных мембран, который обеспечивает их структурную прочность и устойчивость.

Другие липиды, такие как фосфолипиды и гликосфинголипиды, также играют регуляторную роль в клеточных мембранах, регулируя проницаемость клеток и обеспечивая защиту от окружающей среды.

• Защитная функция.

Жиры служат защитой от механических повреждений внутренних органов и удерживают тепло, предотвращая переохлаждение.

• Транспортная функция.

Липиды переносят фосфолипиды, холестерол, витамины и другие вещества через клеточные мембраны.

• Запасающая.

Липиды содержат более чем в два раза больше калорий, чем углеводы или белки. Поэтому запасы липидов в организме используются в качестве источника энергии в периоды голодания или дефицита питания.

Биохимия и метаболизм липидов

Биохимия липидов изучает структуру, функцию, метаболизм и биосинтез липидов в живых организмах. Структура веществ может различаться в зависимости от их функций. Например, фосфолипиды представлены глицерофосфолипидами, которые состоят из глицерина, двух жирных кислот и фосфатной группы.  Жирные кислоты, в свою очередь, имеют различную длину цепей и насыщенность, что влияет на их взаимодействие с другими молекулами и метаболические функции.

Метаболизм липидов включает их расщепление и синтез. Расщепление липидов происходит в процессе бета-окисления в митохондриях и бета-окисления в пероксисомах, а синтез липидов происходит в РЭТ и гладком эндоплазматическом ретикулуме. Организм должен поддерживать баланс между расщеплением и синтезом липидов для стабилизации оптимального уровня энергии и функционирования.

Биосинтез липидов включает множество ферментативных реакций, в том числе – синтез жирных кислот, образование триглицеридов и фосфолипидов. Продукты биосинтеза липидов используются организмом для различных целей, например, образования липопротеинов, оболочек клеток и миелина, и запасов энергии.

Общие процессы метаболизма липидов включают:

•  Липолиз - разрушение жиров для получения энергии

•  Липогенез - синтез жиров из углеводов или белков

• Бета-окисление - процесс, в результате которого жиры разрушаются в митохондриях для получения энергии.

Классификация липидов

Классификация липидов выглядит так:

1) Триглицериды или нейтральные жиры – это тип липидов, наиболее распространенный жир в организме. Они состоят из трех жирных кислот, прикрепленных к молекуле глицерина. Триглицериды обычно находятся в жировых клетках и крови, где служат хранилищем энергии для организма.

Свойства триглицеридов включают:

• невысокую продолжительность жизни, они быстро расщепляются на кислоты и глицерин при обработке в печени;

• метаболизм жиров и питательных веществ. Когда уровень глюкозы в крови падает, триглицериды расщепляются и предоставляют энергию для организма;

• функцию амортизации  и уменьшение трения между внутренними органами;

• транспортировку витаминов. Триглицериды помогают переносить жирорастворимые витамины A, D, E и K в различные части тела.

2) Фосфолипиды. Они  состоят из фосфорсодержащего спирта, жирных кислот, глицерина и аминокислотных остатков. Базовыми фосфолипидами являются лецитин, спиномиелин и фосфатидилхолин. 

Они имеют следующие функции и свойства:

• обеспечивают структуру и интегритет клеточной мембраны. Наличие гидрофильной и гидрофобной частей в молекуле позволяет им формировать двухслойную мембрану с жидким ядром;

• участвуют в регуляции проницаемости мембраны для различных молекул и ионов. В зависимости от конкретного типа фосфолипидов и их расположения в мембране, будет изменяться ее проницаемость;

• осуществляют сигнальные функций в мембране. Например, некоторые фосфолипиды, такие как фосфатидилэтаноламин (PE) и фосфатидилсерин (PS), могут быть использованы клеткой как сигналы, взаимодействуя с другими белками внутри клетки;

• участвуют в метаболических процессах в клетке. Они могут использоваться в качестве источника энергии, а также для синтеза других важных молекул, таких как гормоны и витамины;

• имеют гидрофильную головку и гидрофобный хвост, что позволяет им взаимодействовать с водой и другими липидами. Это свойство позволяет им участвовать в различных биологических процессах и функциях.

В целом, фосфолипиды играют важную роль в клеточной биологии и биохимии, обеспечивая мембранные функции и участвуя в различных метаболических процессах в организме.

3) Стероиды – это группа органических химических соединений, которые содержат в своей структуре кольцевой атомный скелет, состоящий из четырех связанных циклов. Они могут включать в свою структуру различные функциональные группы, такие как гидроксильные, карбонильные, метильные и другие. 

Стероиды выполняют многочисленные функции в организме, включая регуляцию обмена веществ, рост и развитие, функционирование нервной системы, регуляцию водно-солевого баланса, регуляцию иммунной системы и другие. 

Одним из основных свойств стероидов является их способность взаимодействовать с рецепторными молекулами внутри клеток, изменять их активность и тем самым влиять на функционирование организма. Однако, некоторые стероиды также могут быть опасными при профессиональном использовании, так как применение больших доз может привести к побочным эффектам и ослаблению здоровья.

Некоторые известные стероиды включают в себя гормоны, такие как половые гормоны (эстрогены, тестостерон), гормон коры надпочечников (кортизол), дигидротестостерон, а также холестерол (который является структурным компонентом мембран клеток).

4) Воски. Отличаются жесткостью структуры и состоят из длинных цепей жирных кислот и спиртов.

5) Каротиноиды - это пигменты, определяющие цвет большинства растительных и животных организмов.

6) Фитостеролы – молекулы, похожие на холестерол, но образованные растениями. Они часто используются в продуктах питания для снижения холестерина в крови.

7) Гликолипиды – сложные молекулы, связанные с углеводами, которые играют важную роль в клеточной мембране и связаны с иммунной системой.

Источники липидов

Липиды представляют собой разнообразные классы органических соединений, которые используются организмами для хранения энергии и строительства мембран. 

Источниками липидов являются:

• растительные масла (оливковое, кукурузное, соевое, подсолнечное и т.д.);

• животные жиры (сало, жир рыбы и т.д.);

• яйца;

• молочные продукты (сливочное масло, молоко, сыр и т.д.);

• орехи, семена и другие растительные продукты;

• морепродукты (рыба, креветки и т.д.);

• мясо (говядина, свинина и т.д.);

• авокадо;

• кокосовое масло;

• какао-порошок и шоколад;

• жирная рыба (лосось, сардины и т.д.).

Чем опасен дефицит липидов

Дефицит липидов, особенно жирных кислот, может вызывать различные проблемы со здоровьем, включая:

1. Задержку в физическом и умственном развитии у детей;

2. Нарушение функций мозга (память, концентрацию, настроение и координацию);

3. Риск сердечно-сосудистых заболеваний (в том числе, за счет повышения уровня “плохого” холестерина в крови);

4. Снижение иммунитета и повышенный риск инфекций;

5. Различные нарушения обмена веществ, включая инсулинорезистентность и диабет;

6. Ухудшение изменения состояния кожи, волос и ногтей;

7. Репродуктивные проблемы.

Поэтому важно потреблять достаточное количество липидов, включая хорошие жирные кислоты, которые способствуют правильному функционированию организма.

Онлайн обучение
Anti-Age медицине

Изучайте тонкости антивозрастной медицины из любой точки мира. Для удобства врачей мы создали обучающую онлайн-платформу Anti-Age Expert: Здесь последовательно выкладываются лекции наших образовательных программ, к которым открыт доступ 24/7. Врачи могут изучать материалы необходимое количество раз, задавать вопросы и обсуждать интересные клинические случаи с коллегами в специальных чатах

Узнать подробнее

Краткие выводы

Липиды – это группа молекул, которые выполняют различные функции в организме, включая энергетические резервы, защиту органов, опору клеток и участие в гормональных процессах. Липиды включают жиры, фосфолипиды и стероиды. 

Жиры являются основным источником энергии для организма. Фосфолипиды составляют основную структуру клеточных мембран, а также участвуют в передаче сигналов между клетками. Стероиды, такие как холестерол, являются предшественниками многих гормонов и занимают важное место в обмене веществ. Липиды играют важную роль в поддержании здоровья и должны быть частью сбалансированной диеты.

Список использованной литературы

1. S. V. Mukhomedzyanova “Lipids of biological membranes in normal and pathological conditions”.

2. V. I. Kuznetsov “Lipids in the structure and functioning of biological membranes”.

3. Peter J. Quinn and Mohamed A. Abu Elheiga “"Lipids in Health and Disease". 

4. Michael D. Lee “"Lipid Biochemistry: An Introduction".

5. Erich Gulbins and Kai Simons “"Lipids: Chemistry, Biology, and Health".