Роль жиров липидов в человеческом организме. Физиологичкская роль липидов в организме человека

Липиды – класс органических соединений. Они играют важную роль в жизнедеятельности человека. Существует 2 вида веществ: сложные и простые липиды. Простые содержат молекулы спирта и желчной кислоты, а сложные – дополнительные молекулярные соединения.

Липиды присутствуют во многих продуктах, входят в состав множества лекарственных препаратов, используются в пищевой промышленности. Липидные клетки есть во всех органах и тканях человека и являются источником энергии.

Отличие липидов от жиров

Хотя жиры и являются подвидом липидов, однако они обладают несколько другим профилем, отличаются по структуре, плотности и составу. К жирам (триглицеридам) относятся лишь некоторые разновидности липидов, которые состоят из соединений глицеринового спирта и кислот карбона. Жиры, как и липидные клетки, – неотъемлемые элементы для полноценной работы организма.

Доля липидов в клетке

Что такое липиды: понятие и функции

Каждый вид липидов играет особую роль в формировании, работе и построении человеческого организма. Нехватка какого-либо вещества проявляется дисфункциями органов, слабостью мембран эритроцитов, указывает на определенные проблемы со здоровьем. Липидные клетки участвуют в процессах:

• преобразование поступающих в организм веществ в энергию;
• деление и каталитический процесс регенерации клеток;
• выработка гормональных веществ и кровяных элементов;
• отправка нервных импульсов в головной мозг;
• защита органов;
• дыхание.

Этим их участие в физиологических процессах не ограничивается, но это основные функции, которые выполняют соединения липидов.

Если рассматривать роль липидов для организма, то они участвуют практически во всех процессах. Без липидных веществ невозможна работа клеток в организме.

Без липидов человек не смог бы существовать полноценно. Выделяют 7 основных функций.

1. Энергетическая. При распаде липидных клеток высвобождается энергия, которая позволяет организму осуществлять важные процессы (дыхание, рост, подвижность и прочие).
2. Резервная. При излишке энергии, поступающей с липидами в организм, вещества откладываются, создавая энергетический резерв, который человек видит на своем теле в качестве лишних килограммов и сантиметров на талии. При недостающем объеме липидов либо за ненадобностью липидная ткань расщепляется, высвобождая необходимое количество энергии.
3. Структурная и барьерная. Липиды выступают в роли своеобразной мембраны в пространственном и структурном строении клеток. Они формируют двойную стенку, оберегая клетку от разрушения и обеспечивая сохранность ее формы. Как следствие – клетка нормально функционирует, выполняя свои функции.
4. Транспортная. Транспортировка веществ по организму – второстепенная задача липидов. Эту функцию осуществляют липопротеины, в состав которых входят плазматические белковые клетки. Именно белок помогает транспортировать вещества между органами и системами организма.
5. Ферментативная. Без липидов организм не смог бы вырабатывать ферменты, которые участвуют в расщеплении органических соединений. Ценность липидных клеток заключается в помощи в усвоении полезных жиров. Хотя липиды и не являются ферментативным веществом, они играют существенную роль в пищеварении.
6. Сигнальная. Участвуют сложные липидные соединения. Гликолипиды позволяют передавать импульсы между клетками нервной системы.
7. Регуляторная. Как и в случае с ферментами, функция регуляции считается второстепенной. Липиды в крови оказывают небольшое влияние на протекание соматических процессов. Однако они присутствуют в составе гормонов, вырабатываемых надпочечниками и мочеполовой системой. Стероидные гормональные вещества регулируют работу половой системы, отвечают за рост и развитие организма, поддерживают иммунитет. Поэтому при дефиците липидов регуляторная функция нарушится, что повлияет на множество процессов в организме.

Образование бислоя липидными мономерами

Молекулы-мономеры – смесь химических веществ, способных образовать сложные соединения при скреплении друг с другом. Мембранные стенки клетки имеют двойной липидный слой. Молекула, формирующая мембрану, состоит из 2 частей: гидрофобная (хвост, который не контактирует с водной средой) и гидрофильная (головка, соприкасающаяся с водой).

Гидрофобность – физическое свойство молекулы, стремящейся не контактировать с водой.

Бислой образуется вследствие разворота гидрофильной стороны как внутрь, так и наружу клетки. Гидрофобы, которые избегают воды, практически соприкасаются, находясь между 2-я слоями. Внутри образующегося бислоя способны находиться прочие смешанные вещества, например: углеводы, другие сложные соединения. Именно они обеспечивают регуляцию попадания органических веществ сквозь толщу клеточной стенки.

Липидная биохимия

Так как биологическая роль липидов важна, то они тесно связаны со многими жизненными процессами. Они содержатся практически во всех продуктах питания, насыщая организм энергией. При дефиците триглицеридов организм расщепляет белки и углеводы для обеспечения работы органов.

Липиды в крови тесно связаны с метаболизмом веществ.

1. АТФ. Кислота считается энергетической единицей для живой материи. Аденозинтрифосфорная кислота обеспечивает транспортировку питательных веществ, обеззараживание токсических элементов, деление клеток.
2. Нуклеиновая кислота. Структурная часть ДНК. При расщеплении липидов часть энергии уходит на клеточное деление, в процессе которого образуются новые цепочки ДНК.
3. Аминокислоты. Структурная часть белковых веществ. Соединяясь с липидами, превращаются в липопротеины, осуществляющие транспортировку полезных веществ в организме.
4. Стероиды. Гормоны с высоким уровнем содержания липидов. Если они плохо усваиваются, то у человека повышается риск патологий эндокринной системы.

Метаболизм липидов

Жиры по большей части поступают в организм с пищей. Во рту происходит ее измельчение, еда перемешивается со слюной, что обуславливает частичную растворимость под воздействием липазы – одной из составляющих слюны.

Под воздействием липазы осуществляется гидролиз сложноэфирных ацилглицеринов.

Эмульгирование жира (смешивание с водой) делает гидрофобный субстрат восприимчивым к воздействию липазы. Поступившая пища при глотании попадает в желудок, где происходит разложение липидов на простые вещества в соляной кислоте.

Так как липиды не водорастворимые, при попадании в кишечник распадаются не сразу. Там фосфолипаза расщепляет фосфолипиды, а холестеролэстераза – холестерол благодаря выделяемому соку поджелудочной железы. После этого нерастворимые липидные ферменты всасываются в стенки тонкой кишки.

Задача каждого из ферментов – разрушение прочной молекулярной связи либо соединений атомов в молекулах.

Значение триглицеридов в здоровье эпидермиса и волос

В кожных покровах расположены сальные железы, выделяющие секрецию, насыщенную жирами. Дефицит липидов влиять на протекание основных процессов в регенерации клеток дермы и волос. Жиры важны для здоровья кожных покровов и прилегающих к ним придатков:

• в волосах содержится большая часть сложных липидов, без которых они болеют, теряют здоровый и ухоженный внешний вид, блеск;
• дефицит жиров приводит к нехватке энергии для регенерации клеток кожи;
• дерма становится сухой, теряет эластичность, если организм регулярно испытывает нехватку триглицеридов;
• плохая секреция сальных желез не обеспечит хорошую защиту роговой прослойки дермы от агрессивных факторов внешней среды;
• достаточное содержание жиров делает ногтевые пластины более твердыми.

Чтобы восполнить дефицит необходимо соблюдать здоровую диету и использовать специальную косметику, содержащую липиды.

Классификация и особенности видов липидов

В основе классификации – химическое структурное строение липидов: простые и сложные. Но есть и другие вещества, которые разделяются по особым критериям.

1. Экзогенные и эндогенные. Первые попадают в организм извне (косметика, лекарства и прочее), после чего усваиваются жирами. Далее некоторые из компонентов их синтеза превращаются в другие соединения – эндогенные липиды.
2. Жирные кислоты. Структурный липидный элемент. Свойства жирнокислотных веществ меняются в зависимости от их содержания. В пример можно поставить энергетический источник – триглицериды, липиды (делятся на нейтральные ацилглицериды и воск) – результат соединения спирта глицерина с некоторыми из кислот или другие нейтральные триацилглицериновые и алкильные липиды, триацилглицеролы. Организм получает комплекс жирных кислот вместе с продуктами питания, после чего они преобразуются и используются для выполнения биологических функций. Лучшими источниками кислот выступают животные жиры и полученные из растений, тропические растительные и промышленные жиры.
3. Насыщенные и ненасыщенные. Первые практически не имеют полезных качеств, так как плохо усваиваются. Вторые разделяются на 2 вида: мононенасыщенные (способствуют снижению холестеринового уровня в сыворотке крови) и полиненасыщенные (не вырабатываемые организмом, поступающие только с едой).
4. Фосфолипиды. Совместно с холестерином являются сырьем для создания стенок клеток. Глицерофосфолипиды помогают транспортировать полезные вещества по организму.
5. Глицерин и триглицериды. Глицеролипиды отвечают за поставку энергии. Триглицериды выделяют энергию, обеспечивая мышцам активность.
6. Бета-липиды. Второе название бета-липопротеиды. Избыток вещества повреждает сосуды, вызывая развитие атеросклероза. Тому причина холестерол, который бета-липиды транспортируют по организму. Иногда бывает, что он застревает в просветах сосудов.

Липиды в рационе

Как углеводы (олигосахариды, полисахариды и моносахариды) и белки, большинство липидных жиров поступают в организм с пищей, однако некоторая их доля синтезируется печенью. Они обладают самой высокой калорийностью среди прочих элементов, поэтому чрезмерное их употребление становится причиной набора веса, так как организм автоматически начнет запасать излишки поступающего жира. Дефицит послужит толчком для развития множества патологий, в том числе нарушений двигательного аппарата, угнетение умственных способностей и прочее.

Организм ежедневно тратит определенное количество липидов при движении и в состоянии покоя, сжигая их и преобразуя в энергию. Ведь чем больше человек двигается, тем лучше у него естественный обмен веществ, быстрее катализ жиров, он худеет или сохраняет вес неизменным. При длительном дефиците липидов, которые должны поступать с пищей, внутренние системы и органы расходуют ранее «припрятанные» запасы подкожных жиров. Сложнее расходуются отложения у женщин, чем у мужчин.

Основной элементарный объем липидов содержится в мясе, молоке, орехах, сырах, масле. Эти продукты рекомендовано включать в ежедневное меню, чтобы повысить липидный уровень.

Для определения общего уровня органических веществ можно пройти специальный анализ, по результату которого врач сделает заключение, сравнит показатели с таблицей установленных норм, назначит лечение и решит необходимость дополнительной диагностики. Снижать или повышать липидный уровень нужно под контролем специалиста по назначенной схеме терапии.

Самостоятельный прием препаратов запрещен, так как можно спровоцировать мембранодеструктивные изменения, дисфункции липидного метаболизма. Если беременная принимает неправильное лечение, то у плода либо новорожденного возможно нарушение процесса миелинизации (покрытие нервных волокон миелином).

Исследование лучше проводить в частных клиниках, например: в сети лабораторий Инвитро. Филиалы этой медицинской организации есть практически в каждом городе. В этих медучреждениях есть современное функциональное оборудование, благодаря которому можно быстро получить ответы анализа с расшифровкой и характеристикой формулы крови.

Наглядно увидеть, как происходит липидный обмен и основную информацию о веществе, можно в познавательном видеоролике:

Какие блюда при повышенных показателях холестерина можно употреблять в пищу, рецепты и советы? Понятие ферментов плазмы крови и их роль в жизнедеятельности человека

Липиды (жиры и масла)

Цель изучения модульной единицы 4 – разобраться в основных функциях липидов и ПНЖК в организме, в процессах превращения жиров и масел при их промышленной переработке, процессах порчи жиров.

Аннотация

Рассмотрена физиологическая роль липидов в организме, указаны нормы потребления отдельных групп липидов, ПНЖК. Разобраны основные опасности недостатка и избытка жиров в пище. Рассмотрены процессы переработки липидов в промышленности: гидролиз жиров и фосфолипидов, гидрирование и переэтерификация ацилглицеринов. Разобраны основные изменения жиров в процессе переработки и хранения – гидролитические и окислительные процессы.

Ключевые слова:

Ацилглицерины, насыщенные и ненасыщенные жирные кислоты, ПНЖК, семейства ω-3 и ω-6 жирных кислот, фосфолипиды, стерины, холестерин, лецитин, кефалин, моно-, ди-, триацилглицерины, глицерофосфолипиды, гидролиз, гидрирование, этерификация, прогоркание, кетонное прогоркание, химическое, ферментативное прогоркание, осаливание жиров, антиоксиданты.

Рассматриваемые вопросы:

1. Физиологическая роль липидов в организме человека

1.1. Функции липидов

1.2. Пищевая ценность липидов

2. Процессы переработки жиров и масел

2.1. Гидролиз триацилглицеринов

2.2. Свойства и превращения глицерофосфолипидов

2.3. Гидрирование ацилглицеринов

2.4. Реакции переэтерификации ацилглицеринов

3. Биохимические и физико-химические изменения жиров в процессе переработки и хранения

3.1. Гидролитическое расщепление жиров

3.2. Окислительные изменения

3.3. Окислительная порча жиров

Физиологичкская роль липидов в организме человека.

1. Функции липидов.

Функции липидов в организме разнообразны (рис. 5.1). Это основной энергетический материал. При сгорании 1 г триацилглицеролов, главного компонента липидов, выделяется 38,9 кДж (9,0 ккал), что в 2 раза больше, чем при сгорании белков или углеводов. Липиды в организме играют роль резервного материала, используемого при ухудшении питания или заболеваниях. Они являются также структурным элементом тканей, в составе клеточных оболочек и внутриклеточных образований.

Липиды - источник синтеза стероидных гормонов, которые во многом обеспечивают приспособление организма к различным стрессовым ситуациям. В нервной ткани содержится до 25% липидов, в клеточных мембранах - до 40%.

Липопротеины – соединения липидов с белками – выполняют транспортную функцию: они являются переносчиками жирорастворимых витаминов А, D, E и К в организме. Кроме того, липопротеины представляют собой источник для синтеза простагландидов, тромбоксанов и группы других соединений, защищающих организм. Липиды участвуют также в процессах терморегуляции, защищая организм от холода; способствуют закреплению в определенном положении таких внутренних органов, как почки, кишечник, и предохраняют их от смещения при сотрясении.

Рис. 5.1. Основные функции липидов в человеческом организме

2. Пищевая ценность отдельных групп липидов. Нормы их потребления

Наиболее важная и распространенная группа простых нейтральных липидов – ацилглицеринов. Ацилглицерины – (или глицериды) – это сложные эфиры глицерина и высших карбоновых кислот. Они составляют основную массу липидов (иногда до 95%) и, по существу, именно их называют жирами или маслами. В состав жиров диацилглирерины и моноацилглицерины.

Триацилглицерины (ТАГ), молекулы которых содержат одинаковые остатки жирных кислот, называются простыми, в противном случае - смешанными. Природные жиры и масла содержат, главным образом, смешанные триацилглицерины.

Пищевые жиры относятся к классу липидов, представляющих собой группу соединений животного, растительного или микробного происхождения. Они практически нерастворимы в воде и хорошо растворимы в неполярных органических растворителях. Жиры, добываемые из растительного сырья, называют растительными жирными маслами, а жиры наземных животными жирами. Особую группу составляют жиры морских млекопитающих и рыб.

Чистые ацилглицерины – бесцветные вещества без вкуса и запаха. Окраска, запах и вкус природных жиров определяются наличием в них специфических примесей, характерных для каждого вида жира. Температуры плавления и застывания ацилглицеринов не совпадают, что обусловлено наличием нескольких кристаллических модификаций.

Важнейшая составная часть жиров – жирные кислоты, насыщенные и ненасыщенные (табл. 5.1.).

Таблица 5.1. Основные карбоновые кислоты, входящие в состав природных масел и жиров

*В символ входят число атомов углерода и количество двойных связей между углеродными атомами в молекуле кислоты, номер первого ненасыщенного атома углерода от метильного атома углерода конфигурация.

Жирные кислоты в основном и определяют свойства жира. Чем больше в жирах полиненасыщенных жирных кислот, тем они более биологически активны. Самые распространенные жирные кислоты – пальмитиновая, олеиновая, линолевая.

Насыщенные жирные кислоты содержатся в коровьем масле (масляная, капрновая), животном жире (пальмитиновая, стеариновая, миристиновая), рыбьем жире и земляных орехах (арахиновая), рапсовом масле (бегеновая).

Насыщенные жирные кислотыиспользуются в основном как энергетический материал, содержатся в наибольших количествах в животных жирах, что определяет высокую температуру плавления этих жиров и их твердое состояние. Они содержатся в мясе животных и субпродуктах.

Ненасыщенные жирные кислоты подразделяются на мононенасыщенные (содержат одну ненасыщенную водородом связь) и полиненасыщенные (несколко связей). Простые ненасыщенные жирные кислоты содержатся в рыбьем жире (эруковая, гадолеиновая), масле, жире, орехах (олеиновая), а также в молочном жире (пальмитолеиновая). Полиненасыщенные жирные кислоты содержатся в масле семян, рыбьем жире (линолевая, линоленовая, арахидоновая, клупонодоновая). Полиненасыщенные жирные кислоты (ПНЖК): линолевая, линоленовая – относятся к незаменимым формам питания, так как в организме они не синтезируются и потому должны поступать с пищей. Эти кислоты по своим биологическим свойствам относятся к жизненно необходимым веществам и называются «Витамин F».

Линолевая кислота превращается в организме в арахидоновую, а линоленовая – эйкозапентаеновую. Недостаточное поступление с пищей линолевой кислоты вызывает в организме нарушение биосинтеза арахидоновой кислоты.

Арахидоновая кислота предшествует образованию веществ, участвующих в регуляции многих процессов жизнедеятельности тромбоцитов и других элементов, но особенно простагландинов, которым придают большое значение как веществам высочайшей биологической активности. Простагландины обладают гормоноподобным действием, в связи с чем получили название «гормонов тканей», так они синтезируются непосредственно из фосфолипидов мембран. Синтез простагландидов зависит от обеспеченности организма этими кислотами.

ПНЖК, образующиеся из линолевой кислоты (эйкозопентановая и докозагексановая), также постоянно в мембранных липидах, но в значительно меньших количествах, чем арахидоновая кислота. ПНЖК участвуют в образовании липидов, вместе с которыми входят в состав клеточных мембран. Воздействуют на структуру кожи и волос, снижают артериальное давление, способствуют профилактике артрита, понижают уровень холестерина и триглицеридов, уменьшают риск тромбообразования; оказывают положительное воздействие при заболеваниях сердечно-сосудистой системы, кандидозе, экземе, псориазе; требуются для нормального развития и функционирования мозга.

Установленная связь ненасыщенных жирных кислот с обменом холестерина. Они способствуют быстрому преобразованию холестерина в фолиевые кислоты и выведению их из организма, оказывают нормализующее действие на стенки кровеносных сосудов, повышают их эластичность и снижают проницаемость. Выявлена зависимость связи ненасыщенных жирных кислот и обмена витаминов группы В. При их дефиците снижается интенсивность роста и устойчивость к неблагоприятным внешним и внутренним факторам, угнетается репродуктивная функция, недостаточность ненасыщенных жирных кислот оказывает влияние на сократительную способность миокарда, вызывает поражение кожи, способствуют развитию атеросклероза. Прием ПНЖК стимулирует систему иммунологической защиты организма, благотворно влияет на внешний вид кожных покровов, способствует более быстрому лечению воспалительных заболеваний желудка, язвенной болезни желудка и двенадцати перстной кишки, способствует оздоровлению и улучшению функции капилляров, эффективен при лечении сахарного диабета и бронхиальной астмы. Особенно много ПНЖК в растительных маслах.

По современным представлениям, сбалансированным считают следующий жирнокислотный состав триацилглицеролов: полиненасыщенные жирные кислоты – 10%, мононенасыщенные – 60%, насыщенные – 30% суточная потребность человека в линолевой кислоте – 4-10 г, что соответствует 20-30 г растительных масел.

По биохимической классификации линолевая кислота и продукты ее превращения объединяются в семейство ω-6 – по положению первой двойной связи в молекуле жирной кислоты, считая от метильного (первого в цепи) атома углерода. Продукты превращения другой незаменимой жирной кислоты – линоленовой – отличаются от представителей жирных кислот семейства ω-6 тем, что у них первая двойная связь от метильного атома углерода занимает положение 3. Поэтому линоленовая кислота и ее продукты превращения образуют семейство ω-3. Жирные кислоты одного семейства в живых организмах не переходят в другое.

На основании современных представлений о физиологической роли ПНЖК разных семейств возникло самостоятельное направление в современной диетологии. Практическим следствием нового направления явилось признание необходимости нормирования и обеспечения постоянного поступления с пищей ПНЖК семейства ω-3. Рассматривается необходимость обеспечения от 0,2 до 0,8% энергоценности рациона за счет линоленовой кислоты, в то время как линолевая кислота (семейство ω-6) должна составлять 4-8% энергоценности. Следовательно, потребность в линоленовой кислоте оценивается в 1/8-1/10 потребности в линолевой. Установлено, что из всех видов растительных масел только соевое имеет соотношение этих двух кислот, близкое к рекомендуемому.

Липиды морских рыб и беспозвоночных содержат главным образом две кислоты семейства ω-3: эйкозапентаеновую и докозагексаеновую. Такой тип липидов получил название «морского». Применение ПНЖК семейства ω-3 в клинике является эффективным методом профилактики атеросклероза и ишемической болезни сердца (ИБС). У больных, перенесших инфаркт миокарда, увеличение содержания в пище линоленовой жирной кислоты в виде изготовленного из рыбьего жира маргарина в течение 5 лет снизило смертность от ИБС на 50%.

Британский фонд питания определил идеальное соотношение в рационе питания человека между ПНЖК семейства ω-6 и ПНЖК ω-3 в количестве 6:1, тогда как, по другим данным, это соотношение должно составлять 10:1. На этом соотношении основана известная рекомендация существенного увеличения потребления жирной рыбы.

Много ненасыщенных жирных кислот содержится в рыбьем жире, в свежей рыбе, в грецких орехах, семенах тыквы, оливках, в льняном, рапсовом масле, примуле вечерней, миндале.

Содержание арахидоновой кислоты в пищевых продуктах незначительно и составляет, %: в мозгах – 0,5; яйцах – 0,1; свиной печени – 0,3; сердце – 0,2. Организмы морских животных, особенно рыб, таких как атерина каспийская, треска, сайра, беломорская и атлантическая сельдь, путассу, антарктический планктонный рачок, голомянка большая, разные виды акул, характеризуются высоким содержанием полиненасыщенных жирных кислот липидной фракции. Наиболее замечательной чертой морских организмов является наличие в их липидных фракциях весьма высоких количеств ПНЖК с 5 и 6 двойными связями. Содержание докозагексаеновой кислоты в жире акулы сельдевой достигает 30%. В общем, в липидах морских организмов содержание высших полиненасыщенных жирных кислот с 4 связями достигает 10%, с 5-30% и с 6-40%.

Важнейшими представителями сложных липидов являются фосфолипиды. Молекулы фосфолипидов построены из остатков спиртов (глицерина, сфиногозина), жирных кислот, фосфорной кислоты (Н 3 РО 4), а также содержат азотистое основание (чаще всего холин (НО-СН 2 -СН 2 -(СН 3) 3 N) + ОН или этаноламин НО-СН 2 -СН 2 -NH 2), остатки аминокислот и некоторых других соединений.

Фосфолипиды – основной компонент биомембран клеточных структур, они играют существенную роль в проницаемости клеточных оболочек и внутриклеточном обмене. Наиболее важны из фосфолипидов - фосфатидилхолин, или лецитин, проявляет липотропное действие, препятствуя ожирению печени и лучшему усвоению жиров.

Недостаток фосфатидов в рационе приводит к накоплению жира в печени, к ее ожирению, а за тем и к циррозу. Суточная потребность в фосфатидах здорового взрослого человека – 5-10 г.

Лецитин встречается во всех тканях растительного и животного происхождения в семенах масличных растений количество может достигать 1-1,5%, в некоторых тканях животного организма – 6-10%. Лецитином богаты яичные желтки, икра, мозги, печень. Источником лецитина являются, также нерафинированные растительные масла, в том числе и облепиховые, а также молочные жиры. В жирах сливок и сметаны лецитина больше, чем в сливочном масле. В говяжьем, свином, бараньем жирах лецитина почти нет. источником фосфатидов также могут служить бобовые (соя, горох), семена подсолнечника, орехи, особенно кедровые.

При оценке пищевых жиров наиболее высоко ценятся жиры, содержащие лецитин. Для промышленных целей лецитин и кефалин (фосфатидилэтаноламины) получают из соевых бобов. Они используются при производстве шоколада, маргарина и как антиоксиданты в жирах.

Среди сопутствующих жирам неомыляемых веществ важное место занимают стеарины.

Стеарины – алициклические вещества, входящие в группу стероидов, овычно они представляют собой кристаллические одноатомные спирты (стеролы) или их эфиры (стериды). Различают зоостерины, выделяемые из животных объектов, фитостерины (из ратсений), микостерины, выделяемые из грибов. Стерины имеют в своей основе структуру пергидроциклопентанофенантрена

Наиболее известным стерином является холестерин. Он входит в став животных жиров. У млекопитающих он служит предшественником ряда важнейших активных веществ: гормонов, некоторых витаминов, желчных кислот. Холестерин является предшественником гормонов, относящихся к группе стероидных гормонов, в том числе женских половых гормонов прогестерона, эстрадиола и мужского полового гормона тестостерона.

Таблица 5.2. Содержание холестерина в продуктах

При варке мяса и рыбы теряется до 20% холестерина. Обычный суточный рацион – 500 мг холестерина. Известно, что его высокий уровень в крови является фактором риска возникновения атеросклероза, поэтому при соответствующих заболеваниях рекомендуется ограничить потребление пищевых продуктов с его высоким содержанием. В странах, где потребляют наименьшее количество животных жиров (большинство стран Африки, Индия, Япония), содержание холестерина в крови гораздо ниже, чем в США, Англии, Финляндии. Известно, что уменьшение содержания холестерина в крови на 1% приводит к уменьшению риска развития сердечно-сосудистых заболеваний на 2%. Холестерин необходим для синтеза витамина D, желчных кислот, гормонов половых желез и коры надпочечников, а также регуляции проницаемости мембран клеток.

Из фитостеринов, содержащихся в жире растительных продуктов питания, наиболее активным считается β-ситостерин. Он является антогонистом холестерина, задерживает его всасывание в кишечник. Он в больших количествах содержится в растительных маслах. Особенно его много в соевом масле. Β-ситостерол встречается и в мякоти плодов грейпфрута – как в несвязанной форме, так и в виде глюкозида, в семенах грейпфрута он присутствует лишь в свободной форме. Он служит препятствием для абсорбции холестерина, тем самым предотвращая повышение уровня холестерина в сыворотке. Потребление в пищу продуктов, содержащих фитостерин, снижает уровень холестерина в крови.

Рекомендуемое содержание жиров в рационе человека – 90-100 г в сутки, при этом 1/3 их должны составлять растительные масла, 2/3 – животные. По данным ВОЗ, нижний предел безопасного потребления жиров составляет для взрослых мужчин и женщин 25-30 г/сутки.

Недостаток или избыток жиров практически одинаково опасны для организма человека (рис. 5.2.). При низком содержании жира в рационе, особенно у людей с нарушенным обменом веществ, сначала появляется сухость и гнойничковые заболевания кожи, затем наступает выпадение волос и нарушение пищеварения, понижается сопротивляемость организма к инфекциям, нарушается обмен витаминов.

При избыточном потреблении жиров происходит их накопление в крови, печени и других тканях и органах. Кровь становится вязкой, повышается ее свертываемость, что предрасполагает к закупорке кровеносных сосудов, возникает атеросклероз. Избыток жира приводит также к ожирению – одному из распространенных заболеваний во многих развитых странах, где потребление жиров на душу населения увеличивается или высока доля жира в традиционных рационах питания.

Рядом ученых высказывается мнение, что существует прямая связь между раком толстого кишечника и потреблением жирной пищи. Высокое содержание жира в пище приводит к увеличению концентрации желчных кислот, поступающих с желчью в кишечник. Желчные кислоты и некоторые другие составные части желчи, а также продукты распада животных белков оказывают на кишечную стенку либо канцерогенное влияние непосредственно, либо под действием кишечной микрофлоры превращаются в продукты, обладающие канцерогенным эффектом. Аналогично этому при избытке ПНЖК, поступающих за счет растительных масел или рыбьих жиров, образуется много окислительных продуктов их обмена – свободных радикалов, - отравляющих печень и почки, снижающих их иммунитет и также оказывающих канцерогенное действие.

Вопрос 1. Какие органические вещества входят в состав клетки?
Органические соединения составляют в среднем 10% массы клетки живого организма. Однозначной классификации органических веществ, входящих в состав клетки, не существует, поскольку они очень разнообразны по своим размерам, строению и функциям. Наиболее распространено деление всех органических соединений на низкомолекулярные (липиды, аминокислоты, нуклеотиды, моносахариды, органические кислоты) и,высокомолекулярные, или биополимеры. Биополимеры, в свою очередь, можно подразделить на гомополимеры (регулярные полимеры) и гетерополимеры (нерегулярные полимеры). Гомополимеры состоят из мономеров (более мелких молекул) одного типа. Это, например, гликоген, крахмал и целлюлоза, образованные молекулами глюкозы. Мономеры гетерополиморов отличаются друг от друга. Например, белки (составляют 10-18% от общей массы клетки) состоят из 20 типов аминокислот, а ДНК - из 4 типов нуклеотидов.
К органическим полимерным молекулам относят белки, жиры, углеводы, нуклеиновые кислоты. В различные типы клеток входит неодинаковое количество тех или иных органических соединений. Например, в растительных клетках преобладают сложные углеводы - полисахариды; в животных - больше белков и жиров. Тем не менее каждая группа органических веществ в любом типе клеток выполняет сходные функции.

Вопрос 2. Что такое липиды? Опишите их химический состав.
Липиды - гидрофобные органические соединения, нерастворимые в воде, но хорошо растворимые в органических веществах (эфире, бензине, хлороформе). Липиды широко представлены в живой природе и играют огромную роль в жизнедеятельности клетки. Их можно подразделить на три основные группы: нейтральные жиры, воски и жироподобные вещества. По химической структуре нейтральные жиры представляют собой сложные соединения трехатомного спирта глицерина и остатков жирных кислот. Если в этих жирных кислотах много двойных -СН=СН- связей, то липид жидкий (подсолнечное масло и другие растительные жиры, рыбий жир), а если двойных связей мало - твердый (сливочное масло, большинство других животных жиров). К жироподобным веществам относятся, например, фосфолипиды. По своей структуре они сходны с жирами, но один или два остатка жирных кислот в их молекуле замещены остатком фосфорной кислоты. В клетках есть и другие сложные гидрофобные жироподобные вещества, называемые моноидами, например холестерин.

Вопрос 3. Какова роль липидов в обеспечении жизнедеятельности организма?
Нейтральные жиры являются чрезвычайно важным источником энергии в организме и, кроме того, источником метаболической воды. Иными словами, при распаде жиров выделяется не только энергия, но и вода, что особенно важно для обитателей пустынь и животных, впадающих в длительную спячку. Жиры откладываются в основном в жировой ткани, которая служит энергетическим депо, предохраняет организм от потери тепла и выполняет защитную функцию. Так, в полости тела формируются защитные жировые прокладки между внутренними органами. Подкожная жировая клетчатка особенно развита у китов и тюленей, постоянно находящихся в холодной воде. Сальные железы кожи выделяют секрет для смазки шерсти млекопитающих; у птиц аналогичную функцию выполняет копчиковая железа. Воск пчел служит для постройки сот. У растений, существующих в условиях недостатка воды, часто развита восковая кутикула (белесый налет на поверхности листьев, стеблей, плодов). защищает растение от избыточного испарения, ультрафиолетового излучения и механических повреждений. Таким образом, функции липидов в клетке разнообразны:
структурная (принимают участие в построении мембраны);
энергетическая (при распаде в организме 1 г жира выделяется 9,2 ккал энергии - в 2,5 раза больше, чем при распаде того же количества углеводов);
защитная (от потери тепла, механических повреждений);
жир - источник эндогенной воды (при окислении 10 г жира выделяется 11 г воды);
регуляция обмена веществ (например, стероидные гормоны - кортикостерон и др.).

Вопрос 4. В чем заключается биологическое значение жироподобных веществ?
Представители группы жироподобных веществ - фосфолипиды. формируют основу всех биологических мембран. Это чрезвычайно важная функция, и ни одна клетка не может существовать без достаточного количества фосфолипидов. Принципиальным моментом является наличие в фосфолипидах мембран «гибких» остатков жирных кислот с двойными связями (имеют преимущественно растительное происхождение). К жироподобным веществам относятся также некоторые витамины (А, О, Е, К), а также холестерин (называемые моноидами). Название «холестерин» происходит от латинского слова «холео» - «желчь», поскольку из холестерина в клетках печени синтезируются желчные кислоты, необходимые для нормального переваривания жиров. В надпочечниках, половых железах и плаценте из холестерина образуются стероидные гормоны. Следовательно, этим веществам свойственна и функция регуляции обменных процессов.

Вопрос 5. Вспомните из курса «Человек и его здоровье» функции витаминов, симптомы их недостаточности.
Витамины - это необходимые нашему организму органические вещества, имеющие относительно небольшую молекулу. Они являются незаменимыми компонентами пищи (наш организм синтезировать витамины не способен, кроме витамина D); при их дефиците возникают характерные заболевания (авитаминозы). Каждый витамин выполняет уникальную функцию. Так, витамины А и Е защищают мембраны клеток от окисления, кроме того, витамин А необходим для нормальной работы сетчатки глаза, оказывает влияние на рост человека, улучшает состояние кожи, способствует сопротивлению организма инфекции, обеспечивает рост и развитие эпителиальных клеток. Первым симптомом дефицита витамина А является ухудшение зрения (особенно в сумерках). Под управлением витамина D кальций всасывается в кишечнике, а затем откладывается в костях (симптом авитаминоза - рахит). Витамин К необходим для нормального свертывания кро-ви, он служит для образования протромбина - белка плазмы крови, являющегося предшественником тромбина, превращающего фибриноген (белок плазмы крови) в фибрин - белок,. способствующими формированию сгустка крови; витамин С - для формирования соединительной ткани, помогает при варикозном расширении вен и геморрое. Отсутствие витамина С в пище приводит к нарушению структуры стенок сосудов (возникают мелкие кровотечения) и распуханию суставов. Витамины группы В незаменимы для нормальной работы многих ферментов нашего организма, в частности управляющих распадом глюкозы (В 1), обменом аминокислот (В 2) и т. д. Витамин В 12 необходим для нормального синтеза гемоглобина и созревания эритроцитов. Витамин Н - биотин необходим для синтеза высших жирных кислот, а также щавелево-уксусной кислоты - продукта углеводного обмена.

Вопрос 1. Какие органические вещества входят в состав клетки?

Однозначной классификации органических веществ, входящих в состав клетки, не су­ществует, поскольку они очень разнообразны по своим размерам, строению и функциям. Наиболее распространено деление всех органи­ческих соединений на низкомолекулярные (липиды, аминокислоты, нуклеотиды, моноса­хариды, органические кислоты) и высокомо­лекулярные, или биополимеры. Биополиме­ры, в свою очередь, можно подразделить на гомополимеры (регулярные полимеры) и ге­терополимеры (нерегулярные полимеры). Гомополимеры состоят из мономеров (более мелких молекул) одного типа. Это, например, гликоген, крахмал и целлюлоза, образованные молекулами глюкозы. Мономеры гетерополи­меров отличаются друг от друга. Например, белки состоят из 20 типов аминокислот, а ДНК — из 4 типов нуклеотидов.

Вопрос 2. Что такое липиды? Опишите их хи­мический состав.

Липиды — гидрофобные органические со­единения, нерастворимые в воде, но хорошо растворимые в органических веществах (эфи­ре, бензине, хлороформе). Липиды широко представлены в живой природе и играют ог­ромную роль в жизнедеятельности клетки. Их можно подразделить на три основные группы: нейтральные жиры, воски и жироподобные ве­щества. По химической структуре нейтраль­ные жиры представляют собой сложные соеди­нения трехатомного спирта глицерина и остат­ков жирных кислот. Если в этих жирных кислотах много двойных -СН=СН- связей, то липид жидкий (подсолнечное масло и дру­гие растительные жиры, рыбий жир), а если двойных связей мало — твердый (сливочное масло, большинство других животных жиров). К жироподобным веществам относятся, на­пример, фосфолипиды. По своей структуре они сходны с жирами, но один или два остатка жирных кислот в их молекуле замещены ос­татком фосфорной кислоты.

Вопрос 3. Какова роль липидов в обеспечении жизнедеятельности организма?

Нейтральные жиры являются чрезвычай­но важным источником энергии в организме и, кроме того, источником метаболической во­ды. Иными словами, при распаде жиров выде­ляется не только энергия, но и вода, что осо­бенно важно для обитателей пустынь и живот­ных, впадающих в длительную спячку. Жиры откладываются в основном в жировой ткани, которая служит энергетическим депо, предо­храняет организм от потери тепла и выполня­ет защитную функцию. Так, в полости тела формируются защитные жировые прокладки между внутренними органами. Подкожная жировая клетчатка особенно развита у китов и тюленей, постоянно находящихся в холодной воде. Сальные железы кожи выделяют секрет для смазки шерсти млекопитающих; у птиц аналогичную функцию выполняет копчиковая железа. Воск пчел служит для постройки сот. У растений, существующих в условиях недос­татка воды, часто развита восковая кутикула (белесый налет на поверхности листьев, стеб­лей, плодов). Она защищает растение от избы­точного испарения, ультрафиолетового излу­чения и механических повреждений.

Вопрос 4. В чем заключается биологическое значение жироподобных веществ?

Представители группы жироподобных ве­ществ — фосфолипиды формируют основу всех биологических мембран. Это чрезвычай­но важная функция, и ни одна клетка не мо­жет существовать без достаточного количества фосфолипидов. Принципиальным моментом является наличие в фосфолипидах мембран «гибких» остатков жирных кислот с двойными связями (имеют преимущественно раститель­ное происхождение). К жироподобным веще­ствам относятся также некоторые витамины (A, D, Е, К), а также холестерин. Название «холестерин» происходит от латинского слова «холео» — «желчь», поскольку из холестери­на в клетках печени синтезируются желчные кислоты, необходимые для нормального пере­варивания жиров. В надпочечниках, половых железах и плаценте из холестерина образуют­ся стероидные гормоны.

Вопрос 5. Вспомните из курса «Человек и его здоровье» функции витаминов, симптомы их недо­статочности.

Витамины — это необходимые нашему организму органические вещества, имеющие относительно небольшую молекулу. Они явля­ются незаменимыми компонентами пищи (наш организм синтезировать витамины не способен); при их дефиците возникают харак­терные заболевания (авитаминозы). Каждый витамин выполняет уникальную функцию. Так, витамины А и Е защищают мембраны клеток от окисления, кроме того, витамин А необходим для нормальной работы сетчатки глаза. Первым симптомом дефицита витамина А является ухудшение зрения (особенно в су­мерках). Под управлением витамина D каль­ций всасывается в кишечнике, а затем откла­дывается в костях (симптом авитаминоза — рахит). Витамин К необходим для нормально­го свертывания крови; витамин С — для фор­мирования соединительной ткани. Отсутствие витамина С в пище приводит к нарушению структуры стенок сосудов (возникают мелкие кровотечения) и распуханию суставов. Вита­мины группы В незаменимы для нормальной работы многих ферментов нашего организ­ма, в частности управляющих распадом глю­козы (B1), обменом аминокислот (В 2) и т. д. Витамин В 12 необходим для нормального син­теза гемоглобина и созревания эритроцитов.

К основным биологическим функциям липидов относят следующие:

Энергетическая - при окислении липидов в организме выделяется энергия (при окислении 1 г липидов выделяется 39,1 кДж);

Структурная - входят в состав различных биологических мембран;

Транспортная - участвуют в транспорте веществ через липидный слой биомембраны;

Механическая - липиды соединительной ткани, окружающей внутренние органы, и подкожного жирового слоя предохраняют органы от повреждений при внешних механических воздействиях;

Теплоизолирующая - благодаря своей низкой теплопроводности сохраняют тепло в организме.

В таблице 2 перечислены функции основных классов липидов: жиров (триацилглицеринов), глицерофосфолипидов, сфингофосфолипидов, гликолипидов, стероидов - в организме человека.

Таблица 2 - Функции основных классов липидов в организме человека

Роль липидов в питании человека

Растительные жиры и масла являются обязательным компонентом пищи, источником энергетического и пластического материала для человека, поставщиком ряда необходимых для него веществ (непредельных жирных кислот, фосфолипидов, жирорастворимых витаминов, стеринов), то есть они являются незаменимыми факторами питания, определяющими его биологическую эффективность. Рекомендуемое содержание жира в рационе человека (по калорийности) составляет 30--33%; для населения южных зон нашей страны рекомендуется -- 27-28%, северных -- 38-40% или 90--107 г в сутки, в том числе непосредственно в виде жиров 45--50 г.

Длительное ограничение жиров в питании или систематическое использование жиров с пониженным содержанием необходимых компонентов, в том числе сливочного масла, приводит к отклонениям в физиологическом состоянии организма: нарушается деятельность центральной нервной системы, снижается устойчивость организма к инфекциям (иммунитет), сокращается продолжительность жизни. Но и избыточное потребление жиров нежелательно, оно приводит к ожирению, сердечнососудистым заболеваниям, преждевременному старению.

В составе пищевых продуктов различают видимые жиры (растительные масла, животные жиры, сливочное масло, маргарин, кулинарный жир) и невидимые жиры (жир в мясе и мясопродуктах, рыбе, молоке и молочных продуктах, крупе, хлебобулочных и кондитерских изделиях). Это, конечно, условное деление, но оно широко применяется.

Наиболее важные источники жиров в питании -- растительные масла (в рафинированных маслах 99,7-99,8% жира), сливочное масло (61,5-82,5% липидов), маргарин (до 82,0% жира), комбинированные жиры (50-72% жира), кулинарные жиры (99% жира), молочные продукты (3,5--30% жира), некоторые виды кондитерских изделий -- шоколад (35-- 40%), отдельные сорта конфет (до 35%), печенье (10-11%); крупы -- гречневая (3,3%), овсяная (6,1%); сыры (25--50%), продукты из свинины, колбасные изделия (10--23% жира). Часть этих продуктов является источником растительных масел (растительные масла, крупы), другие -- животных жиров.

В питании имеет значение не только количество, но и химический состав употребляемых жиров, особенно содержание полиненасыщенных кислот с определенным положением двойных связей и цис-конфигурацией (линолевой С 2 18 ; альфа- и гамма-линоленовой С 3 18 ; олеиновой С 1 18 ; арахидоновой С 4 20 ; полиненасыщенных жирных кислот с 5--6 двойными связями семейства омега-3).

Рисунок 7 - Жиры, содержащие полиненасыщенные кислоты с определенным положением двойных связей и цис-конфигурацией

Линолевая и линоленовая кислоты не синтезируются в организме человека, арахидоновая -- синтезируется из линолевой кислоты при участии витамина В 6 . Поэтому они получили название «незаменимых» или «эссенциальных» кислот. Линоленовая кислота образует другие полиненасыщенные жирные кислоты. В состав полиненасыщенных жирных кислот семейства омега-3 входят: а-линоленовая, эйкозапентаеновая, докозагексаеновая кислоты. Линолевая, у-линоленовая, арахидоновая кислоты входят в семейство омега-6. Рекомендуемое Институтом питания РАМ Н соотношение омега 6/омега 3 в рационе составляет для здорового человека 10: 1, для лечебного питания -- от 3: 1 до 5: 1.

Более 50 лет назад была доказана необходимость присутствия ряда этих структурных компонентов липидов для нормального функционирования и развития человеческого организма. Они участвуют в построении клеточных мембран, в синтезе простагландинов (сложные органические соединения), участвуют в регулировании обмена веществ в клетках, кровяного давления, агрегации тромбоцитов, способствуют выведению из организма избыточного количества холестерина, предупреждая и ослабляя атеросклероз, повышают эластичность стенок кровеносных сосудов. Но эти функции выполняют только цис-изомеры ненасыщенных кислот. При отсутствии «эссенциальных» кислот прекращается рост организма и возникают тяжелые заболевания. Биологическая активность указанных кислот неодинакова. Наибольшей активностью обладает арахидоновая кислота, высокой -- линолевая, активность линоленовой кислоты значительно (в 8-10 раз) ниже линолевой.

В последнее время особое внимание привлекают ненасыщенные жирные кислоты семейства омега-3, присутствующие в липидах рыб.

Среди продуктов питания наиболее богаты полиненасыщенными кислотами растительные масла (табл.3), особенно кукурузное, подсолнечное, соевое. Содержание в них линолевой кислоты достигает 50--60%, значительно меньше ее в маргарине -- до 20%, крайне мало в животных жирах (в говяжьем жире -- 0,6%). Арахидоновая кислота в продуктах питания содержится в незначительном количестве, а в растительных маслах ее практически нет. В наибольшем количестве арахидоновая кислота содержится в яйцах -- 0,5, субпродуктах 0,2--0,3, мозгах -- 0,5%.

В настоящее время считают, что суточная потребность в линолевой кислоте должна составлять 6 - 10 г, минимальная -- 2 - 6 г, а ее суммарное содержание в жирах пищевого рациона -- не менее 4% от общей калорийности. Следовательно, состав жирных кислот липидов в пищевых продуктах, предназначенных для питания молодого, здорового организма, должен быть сбалансированным: 10 - 20% -- полиненасыщенных, 50 - 60% -- мононенасыщенных и 30% насыщенных, часть из которых должна быть со средней длиной цепи. Это обеспечивается при использовании в рационе 1/3 растительных и 2/3 животных жиров. Для людей пожилого возраста и больных сердечно-сосудистыми заболеваниями содержание линолевой кислоты должно составлять около 40%, соотношение полиненасыщенных и насыщенных кислот -- приближаться к 2: 1, соотношение линолевой и линоленовой кислот --10: 1 (Институт питания РАМН)

Таблица 3 - Содержание жирных кислот (в %) и характеристики масел и жиров

Способность жирных кислот, входящих в состав липидов, наиболее полно обеспечивать синтез структурных компонентов клеточных мембран характеризуют с помощью специального коэффициента (Институт питания РАМН), отражающего соотношение количества арахидоновой кислоты, которая является главным представителем полиненасыщенных жирных кислот в мембранных липидах, к сумме всех других полиненасыщенных жирных кислот с 20 и 22 атомами углерода. Этот коэффициент получил название коэффициента эффективности метаболизации эссенциальных жирных кислот (КЭМ):

По современным представлениям наиболее целесообразно использовать в каждый отдельный прием пищи жиры, имеющие сбалансированный состав, а не потреблять жировые продукты различного состава в течение суток.

Важной в питании группой липидов являются фосфолипиды, участвующие в построении клеточных мембран и транспорте жира в организме, они способствуют лучшему усвоению жиров и препятствуют ожирению печени. Общая потребность человека в фосфолипидах до 5--10 г в сутки.

Отдельно хочется остановиться на физиологической роли холестерина. Как известно, при повышении его уровня в крови опасность возникновения и развития атеросклероза возрастает; 80% холестерина содержится в яйцах (0,57%), сливочном масле (0,2-0,3%), субпродуктах (0,2-0,3%).

Суточное его потребление с пищей не должно превышать 0,5 г. Растительные жиры -- единственный источник витамина Е и в-каротина, животные жиры -- витаминов А и D.