Под общим термином липиды (жиры) в науке объединяются все жироподобные вещества. Жиры представляют собой органические соединения, обладающие различным внутренним строением, но похожими свойствами. Эти вещества нерастворимы в воде. Но при этом они хорошо растворяются в других веществах - хлороформе, бензине. Жиры очень широко распространены в живой природе.

Исследования жиров

Строение жиров делает их незаменимым материалом для любого живого организма. Предположение о том, что эти вещества имеют одну скрытую кислоту, было сделано еще в XVII веке французским ученым Клодом Жозефом Жоруа. Он обнаружил, что процесс разложения мыла кислотой сопровождается выделением жирной массы. Ученый подчеркивал, что эта масса не является исходным жиром, поскольку отличается от него по некоторым свойствам.

Тот факт, что в строение липидов также входит глицерин, впервые был открыт шведским ученым Карлом Шееле. Полностью состав жиров был определен французским ученым Мишелем Шеврелем.

Классификация

По составу и строению жиры классифицировать очень сложно, поскольку в эту категорию входит большое количество веществ, различающихся по своему строению. Они объединяются только по одному признаку - гидрофобности. По отношению к процессу гидролиза биологи разделяют липиды на две категории - омыляемые и неомыляемые.

К первой категории относится большое число стероидных жиров, в состав которых входит холестерол, а также производные от него: стероидные витамины, гормоны, а также желчные кислоты. В категорию омыляемых жиров попадают липиды, называемые простыми и сложными. Простые - это те, что состоят из спирта, а также жирных кислот. К данной группе относятся различные типы воска, эфиры холестерола и другие вещества. Сложные жиры содержат в себе, помимо спирта и жирных кислот, другие вещества. К этой категории относятся фосфолипиды, сфинголипиды и другие.

Есть и другая классификация. Согласно ей, к первой группе жиров относятся нейтральные жиры, ко второй - жироподобные вещества (липоиды). К нейтральным относят комплексные жиры трехатомного спирта, например глицерина, или же ряда других жирных кислот, имеющих сходное строение.

Разнообразие в природе

К липоидам относят те вещества, которые встречаются в живых организмах, независимо от их внутреннего строения. Жироподобные вещества могут растворяться в эфире, хлороформе, бензоле, горячем спирте. Всего в природе найдено более 200 различных жирных кислот. При этом широкое распространение имеют не более 20 типов. Содержатся они как в животных организмах, так и в растениях. Жиры являются одной из главных групп веществ. Они обладают очень высокой энергетической ценностью - из одного грамма жира выделяется 37,7 кДж энергии.

Функции

Во многом функции, выполняемые жирами, зависят от их типа:

• Резервно-энергетическая. Вещества подкожного жира являются основным источником питания живых существ при голодании. Также они представляют собой источник питания для поперечно-полосатых мышц, печени, почек.
• Структурная. Жиры входят в состав межклеточных мембран. Главными их компонентами являются холестерол и гликолипиды.
• Сигнальная. Липиды выполняют различные рецепторные функции и участвуют во взаимодействии между клетками.
• Защитная. Подкожный жир также является хорошим термоизолирующим веществом для живых организмов. Он обеспечивает и защиту внутренних органов.

Строение жиров

Одна молекула любого липида состоит из остатка спирта - глицерина, а также трех остатков различных жирных кислот. Поэтому жиры иначе называются триглицеридами. Глицерин представляет собой бесцветную и вязкую жидкость, у которой нет запаха. Он тяжелее воды, и потому легко смешивается с ней. Температура плавления глицерина составляет +17,9 о С. Практически во все категории липидов входят жирные кислоты. По химическому строению жиры - это сложные соединения, которые включают в себя трехатомный глицерин, а также высокомолекулярные жирные кислоты.

Свойства

Липиды вступают в любые реакции, которые свойственны сложным эфирам. Однако у них есть и некоторые характерные особенности, связанные с их внутренним строением, а также наличием глицерина. По своему строению жиры также делятся на две категории - насыщенные и ненасыщенные. Насыщенные не содержат двойных атомных связей, ненасыщенные - содержат. К первым принадлежат такие вещества, как стеариновая и пальмитиновая кислоты. К ненасыщенным относится, к примеру, олеиновая кислота. Помимо различных кислот, строение жиров включает в себя также некоторые жироподобные вещества - фосфатиды и стерины. Они также имеют больше значение для живых организмов, так как участвуют в синтезе гормонов.

Большая часть жиров являются легкоплавкими - иными словами, они остаются в жидком состоянии при комнатной температуре. Животные жиры, наоборот, при комнатной температуре остаются твердыми, поскольку содержат большое количество насыщенных жирных кислот. К примеру, говяжье сало содержит следующие вещества - глицерин, пальмитиновую и стеариновую кислоты. Пальмитиновая плавится при температуре 43 о С, а стеариновая - при 60 о С.

Основной предмет, в рамках которого школьники изучают строение жиров - химия. Поэтому ученику желательно знать не только набор тех веществ, которые входят в состав различных липидов, но также иметь понимание их свойств. Например, жирные кислоты являются основой растительных жиров. Это вещества, которые получили свое название от процесса их выделения из липидов.

Липиды в организме

Химическое строение жиров - это остатки глицерина, который хорошо растворяется в воде, а также остатки жирных кислот, которые, наоборот, в воде нерастворимы. Если нанести каплю жира на поверхность воды, то в ее сторону обратится глицериновая часть, а сверху будут располагаться жирные кислоты. Эта ориентация очень важна. Слой жира, который входит в состав клеточных оболочек любого живого организма, препятствует растворению клетки в воде. Особенно важными являются вещества под названием фосфолипиды.

Фосфолипиды в клетках

Они также содержат в своем составе жирные кислоты и глицерин. Фосфолипиды отличаются от других групп жиров тем, что содержат также и остатки фосфорной кислоты. Фосфолипиды являются одними из важнейших компонентов клеточных оболочек. Также большую важность для живого организма несут и гликолипиды - вещества, содержащие в себе жиры и углеводы. Строение и функции этих веществ позволяют им осуществлять различные функции в нервной ткани. В частности, большое их количество содержится в тканях головного мозга. Гликолипиды размещаются на внешней части плазматических мембран клеток.

Строение белков, жиров и углеводов

АТФ, нуклеиновые кислоты, а также белки, жиры и углеводы относятся к органическим веществам клетки. Они состоят из макромолекул - больших и сложных по своему строению молекул, содержащих, в свою очередь, более мелкие и простые частицы. В природе встречаются три типа питательных веществ - это белки, жиры и углеводы. Строение они имеют разное. Несмотря на то, что каждый из этих трех типов веществ относится к углеродным соединениям, один и тот же атом углерода может образовывать различные внутриатомные соединения. Углеводы представляют собой органические соединения, которые состоят из углерода, водорода, а также кислорода.

Отличия в функциях

Различается не только строение углеводов и жиров, но и их функции. Углеводы расщепляются быстрее, чем остальные вещества - и поэтому они могут образовывать большее количество энергии. Находясь в организме в большом количестве, углеводы могут трансформироваться в жиры. Белки же не поддаются такой трансформации. Их строение намного сложнее, чем строение углеводов. Строение углеводов и жиров делает их основным источником энергии для живых организмов. Белки же являются теми веществами, которые расходуются в качестве строительного материала для поврежденных клеток в организме. Недаром они носят название «протеины» - слово «протос» произошло от древнегреческого языка и переводится как «тот, кто на первом месте».

Белки представляют собой линейные полимеры, содержащие в себе соединенные ковалентными связями аминокислоты. К настоящему времени они разделяются на две категории: фибриллярные и глобулярные. В строении белка различают первичную структуру и вторичную.

Состав и строение жиров делают их незаменимыми для здоровья любого живого организма. При заболеваниях и снижении аппетита отложенный жир действует в качестве дополнительного источника питания. Он является одним из главных источников энергии. Однако избыточное употребление жирных продуктов может ухудшить усвоение белка, магния, а также кальция.

Применение жиров

Люди давно научились применять эти вещества не только для питания, но и в быту. Жиры использовали для светильников еще во времена доисторической эпохи, ими смазывали полозья, при помощи которых корабли спускались на воду.

Эти вещества широко применяются в современной промышленности. Около трети всех производимых жиров имеет техническое предназначение. Остальные предназначены для употребления в пищу. В большом количестве липиды используют в парфюмерной индустрии, косметике, отрасли мыловарения. В пищу употребляются, главным образом, растительные масла - обычно они входят в состав различных продуктов питания, таких, как майонез, шоколад, консервы. В промышленной отрасли липиды используют для производства различных видов красок, лекарств. Также рыбий жир добавляют в олифу.

Технический жир обычно получают из отходов пищевого сырья и используют для производства мыла, хозяйственных средств. Также его добывают из подкожного жира различных морских животных. В фармацевтике он применяется для производства витамина А. Особенно его много в печени тресковых рыб, абрикосовом и персиковом маслах.

С физиологической точки зрения жиры - неотъемлемая составляющая тройки макронутриентов, обеспечивающей основные потребности организма человека. Они являются одним из основных источников энергии для человека. Жиры - составной элемент всех клеток, они необходимы для усвоения жирорастворимых витаминов, обеспечивают термоизоляцию организма, участвуют в деятельности нервной системы и иммунитета.

Что такое жиры

Официальное название жиров, входящих в состав пищи, - липиды. Те липиды, которые входят в состав клеток, называются структурными (фосфолипиды, липопротеиды), другие являются способом хранения энергии и называются запасными (триглицериды).

Энергетическая ценность жиров составляет 9 ккал на 1 г, что в два раза выше энергетической ценности углеводов.

По своей химической сути жиры представляют собой сложные эфиры глицерина и высших жирных кислот. Основа животных и растительных жиров - жирные кислоты, различный состав которых и определяет их функции в организме. Все жирные кислоты делятся на две группы: насыщенные и ненасыщенные.

Существенная составная часть всех жиров - фосфолипиды, они способствуют
полноценному обмену веществ. Основной источник фосфолипидов - продукты
животного происхождения. Самый известный фосфолипид - лецитин, в состав
которого входит витаминоподобное вещество холин.

Насыщенные жирные кислоты

Насыщенные жирные кислоты содержатся в основном в жирах животного происхождения. Это твердые вещества, имеющие высокую температуру плавления (т.н. тугоплавкие жиры). Они могут усваиваться организмом без участия желчных кислот, этим определяется их высокая питательная ценность. Однако излишки насыщенных жирных кислот неизбежно откладываются в запас.

Основные виды насыщенных кислот - пальмитиновая, стеариновая, миристиновая. Они в разных количествах содержатся в сале, жирном мясе, молочных продуктах (сливочное масло, сметана, молоко, сыры и т.д.). Животные жиры, в состав которых входят насыщенные жирные кислоты, обладают приятным вкусом, содержат лецитин и витамины А и D, а также холестерин.

Холестерин - основной стерин животного происхождения, он жизненно необходим организму, поскольку входит в состав всех клеток и тканей организма, участвует в гормональных процессах и синтезе витамина D. При этом избыток холестерина в пище ведет к повышению его уровня в крови, что является одним из основных факторов риска для развития сердечно-сосудистых заболеваний, диабета и ожирения. Холестерин синтезируется организмом из углеводов, поэтому с пищей его рекомендуется употреблять не более чем 300 мг в сутки.

Употребление животных жиров необходимо для полноценного развития детей, однако максимальное количество холестерина для них такое же - 300 мг в сутки. Предпочтительная форма употребления насыщенных жирных кислот - молочные продукты, яйца, мясные субпродукты (печень, сердце), рыба. На долю насыщенных жирных кислот в ежедневном рационе должно приходиться не более 10% калорийности.

Ненасыщенные жирные кислоты

Ненасыщенные жирные кислоты содержатся в основном в продуктах растительного происхождения, а также в рыбе. Ненасыщенные жирные кислоты легко окисляются, они не очень устойчивы к термообработке, поэтому наиболее полезно употреблять продукты, их содержащие, в сыром виде.

Ненасыщенные жирные кислоты делятся на две группы, в зависимости от того, сколько в них ненасыщенных водородом связей между атомами. Если такая связь одна - это мононенасыщенные жирные кислоты (МНЖК), если их несколько - это полиненасыщенные жирные кислоты (ПНЖК).

Мононенасыщенные жирные кислоты

Основные виды МНЖК - миристолеиновая, пальмитолеиновая, олеиновая. Эти кислоты могут синтезироваться организмом из насыщенных жирных кислот и углеводов. Одна из важнейших функций МНЖК - снижение уровня холестерина в крови. За это отвечает содержащийся в МНЖК стерин - р-ситостерин. Он образует нерастворимый комплекс с холестерином и таким образом препятствует всасыванию последнего.

Основной источник МНЖК - рыбий жир, оливковое, кунжутное и рапсовое масла.
Физиологическая потребность в МНЖК составляет 10% от суточной калорийности.

Полиненасыщенные жирные кислоты

Основные виды ПНЖК - линолевая, линоленовая, арахидоновая. Эти кислоты не только входят в состав клеток, но и участвуют в обмене веществ, обеспечивают процессы роста, содержат токоферолы, р-ситостерин. ПНЖК не синтезируются организмом человека, поэтому считаются незаменимыми веществами наравне с некоторыми аминокислотами и витаминами. Наибольшей биологической активностью обладает арахидоновая кислота, которой мало в продуктах питания, но при участии витамина В6 она может быть синтезирована организмом из линолевой кислоты.

Арахидоновая и линолевая кислота относятся к семейству кислот Омега-6. Эти кислоты содержатся практически во всех растительных маслах и орехах. Суточная потребность в Омега-6 ПНЖК составляет 5-9% от суточной калорийности.

Альфа-линоленовая кислота относится к семейству Омега-3. Основным источником ПНЖК этого семейства является рыбий жир и некоторые морепродукты. Суточная потребность в Омега-3 ПНЖК - 1-2% от суточной калорийности.

Избыток в рационе продуктов, содержащих ПНЖК, может вызвать заболевания почек и печени.

Важно помнить, что одни жирные кислоты не могут заменить другие,
и наличие в рационе всех из них - необходимое условие здорового питания.

Эксперт: Галина Филиппова, врач-терапевт, кандидат медицинских наук

Содержание:

Жиры (химически представляют собой липиды), как белки и углеводы , необходимы для нормального функционирования организма. Без их участия невозможно протекание большинства метаболических (обменных) процессов, строительство клеточных мембран и запасание энергии организмом.

В организме человека основную часть жиров составляют триглицериды. Кроме них жирами называют фосфолипиды, стерины (в том числе холестерин). Ппринято делить пищевые липиды по их агрегатному состоянию (при комнатной температуре): твёрдые вещества - жиры; жидкие вещества - масла.

Липиды – группа органические соединения нерастворимые в воде, включающая жиры и жироподобные вещества.

Насыщенные жиры в организме расщепляются на 25-30 %, а ненасыщенные жиры расщепляются полностью.

Полиненасыщенные жирные кислоты должны быть обязательной составляющей частью питания, поскольку являются необходимым материалом для синтеза важных биологически активных веществ. Обработка растительных масел, содержащих полиненасыщенные кислоты, может привести к их трансизомеризации с потерей биологической функции.

Основные функции с задействованием жиров организмом

Энергетическая – Основная функция. Хотя основным источником энергии являются углеводы, жир используется как источник резервной энергии в тех случаях, когда углеводы недоступны. Имеет высокую энергетическую ценность (приблизительно 9,1 ккал на 1 гр.), поэтому именно жиры можно считать одним из основных энергетических источников для функционирования организма.

Транспортная – Необходим для абсорбаций (растворение, усвоение) и перемещение жирорастворимых витаминов (A,D,E и K).

Запасающая – Хранение энергетических запасов в виде подкожного жира, который будет использоваться в случае дефицита питательных веществ.

Теплоизоляционная – Жиры обладают плохой проводимостью тепла. Выполняя роль теплоизолятора, помогают поддерживать температуру тела постоянной, противодействуют переохлаждению.

Защитная – Прослойки жира и жировые капсулы обеспечивают амортизацию основных органов, защищают от механических повреждений.

Структурная – Участвуют в образовании клеточных мембран (фосфолипиды, гликолипиды и липопротеины) и многих других биологически важных соединений, в том числе являются строительным материалом для мозга и тканей нервной системы (пластическая функция).

Регуляторная – Необходимы в образовании прогормонов (препроинсулин, проинсулин, проопиомеланокортин, липокортин, тестостерон), синтезе простагландинов из некоторых незаменимых жирных кислот. Регулируют продукцию организмом половых гормонов. Продуцируют пептидные гормоны – адипоцитокины или адипокины.

Снижения общей доли жировой ткани в женском организме ниже уровня в 10-15% приводит к гормональному дисбалансу. В следствии чего, возможно развитие аменореи, а иногда и бесплодия (чаще обратимого).

Жиры, которые по научному называются триглицериды, выполняют очень важную функцию для человеческого организма и для многих других живых существ. Значение жиров для организма трудно переоценить, поскольку без них ни одно млекопитающее (включая, разумеется, и человека) просто не могло бы существовать.

Функции жиров в организме

Основной функцией триглицеридов является, конечно же, выработка энергии. Только имея достаточное количество жиров в организме, человек может нормально существовать. Энергетическая ценность жиров в два раза выше энергетической ценности углеводов, а ведь многие считают основными элементами для выработки энергии именно углеводы. Однако триглицериды значительно опережают их по этому показателю. Именно жиры необходимы нам прежде всего для того, чтобы ходить, двигаться. Правда, при этом должно соблюдаться одно условие, а именно: должно происходить их нормальное всасывание в кишечнике с помощью кислот, содержащихся в желчи. Если этого не происходит, то жиры перестают усваиваться организмом и постепенно формируют вредные для организма жировые отложения. Именно поэтому для нормального синтеза жиров нужно стараться вести достаточно подвижный образ жизни, при котором все триглицериды будут перерабатываться в так необходимую нам энергию.

Значение жиров

Какие функции выполняют жиры? Как известно, жиры имеют и еще одно важное значение для любого животного организма. Именно триглицериды создают так называемую жировую прослойку, которая не позволяет холоду проникать в организм. Объясняется это крайне низкой теплопроводностью жиров. Конечно, наиболее важное значение это имеет для тех видов животных и птиц, которые живут в условиях крайнего севера или на южном полюсе - в Антарктиде. У тюленей, китов, моржей, пингвинов жировая прослойка достаточна для того, чтобы выдерживать самые суровые холода без какого-либо ущерба для их жизни и здоровья. Что касается людей, то нам, конечно, такая защита из триглицеридов не требуется, однако определенное количество все же необходимо - как говорится, про запас. А вот излишек жиров, как мы уже говорили выше, очень вреден для человеческого организма, поскольку это может привести и к заболеваниям пищевых органов, и даже к различным сердечно-сосудистым заболеваниям. Поэтому не зря говорят: «движение - жизнь». От холода нас спасет теплая одежда, а жиры человеку требуются лишь в качестве источника энергии. Что же касается применения жиров, то, помимо того, что они активно используются в пищевой промышленности и мыловарении, триглицериды активно применяются и в медицине, а также при производстве различных смазочных материалов.