Главная Случайная страница


Полезное:

Как сделать разговор полезным и приятным Как сделать объемную звезду своими руками Как сделать то, что делать не хочется? Как сделать погремушку Как сделать так чтобы женщины сами знакомились с вами Как сделать идею коммерческой Как сделать хорошую растяжку ног? Как сделать наш разум здоровым? Как сделать, чтобы люди обманывали меньше Вопрос 4. Как сделать так, чтобы вас уважали и ценили? Как сделать лучше себе и другим людям Как сделать свидание интересным?


Категории:

АрхитектураАстрономияБиологияГеографияГеологияИнформатикаИскусствоИсторияКулинарияКультураМаркетингМатематикаМедицинаМенеджментОхрана трудаПравоПроизводствоПсихологияРелигияСоциологияСпортТехникаФизикаФилософияХимияЭкологияЭкономикаЭлектроника






Биологическая роль липидов





Не следует полагать, что метаболизм липидов целиком сводится к пополнению энергетических ресурсов организма. Спектр биологичес-ких функций, выполняемых липидами, весьма широк и разнообразен: помимо выполнения резервно-энергетической функции, липиды и их компоненты играют в организме защитную, мембранную и энергосберегающую роль. Таким образом, нормальная жизнедеятель-ность организма человека возможна только при правильном балансе липидов.

Так, воски придают коже человека и животных гидрофобные свойства и тем самым предохраняют их от высыхания.

Триацилглицерины выполняют, в основном, топливно-энергети-ческую функцию: при их расщеплении выделяется большое коли-чество энергии. При недостаточном поступлении жиров организм восполняет энергетическую потребность путем метаболизма углеводов.

Жиры и масла, поступающие в организм вместе с пищей, служат источником линолевой и линоленовой кислот, синтезировать которые организм человека не способен. В связи с тем, что эти кислоты необходимы для нормального жирового обмена, их называют незаменимыми. Они также способствуют снижению содержания в крови холестерина - одного из факторов развития атеросклероза. Линолевая и линоленовая кислоты содержатся, главным образом, в растительной пище. При большом содержании в пище животных жиров, богатых предельными кислотами, количество холестерина, наоборот, увеличивается. Таким образом, содержание непредельных кислот в составе липидов, поступающих в организм человека с пищей, во многом определяет ее питательную ценность. С другой стороны, избыточное поступление жиров, не компенсируемое энергозатратами организма, приводит к их накоплениям в депо.

Фосфолипиды являются неотъемлемой частью клеточных мембран. Каждая клетка окружена мембраной, которая обеспечивает ей определенный «микроклимат», контролируя потоки веществ и ионов в клетку и из нее. Мембраны также являются составной частью клеточных компонентов: ядра, митохондрий, хлоропластов, лизосом.

Клеточная мембрана - это сложная высокоорганизованная система, состоящая в основном из липидов и белков. Основу мембран клетки представляет собой липидный матрикс, образуемый ансамблями липидов. В липидную часть мембран встроены белки, которые могут быть расположены и на поверхности клетки. В состав клеточных мембран могут входить также углеводы и соединения иной природы - порфирины, каратиноиды и др.

Среди ассоциатов, образуемых липидами, наиболее известны мономолекулярные липидные пленки (монослои), мицеллы и бимолекулярные липидные слои (бислои).

Монослои липидных молекул формируются на границе раздела вода-воздух или вода-неполярный растворитель, который часто коротко называют «масло». Полярные (гидрофильные) группировки обращены в воду, а гидрофобные углеводородные цепи - в воздух или «масло» (рис. 2.).

Рис. 2. Липидные молекулы на границе вода-воздух.

Мицеллы представляют собой простейшие агрегаты, образуемые липидными молекулами в объемной фазе растворителя. В зависимости от природы растворителя липиды могут давать либо обычные, либо «обращенные» мицеллы (рис. 3.).

Склонность липидов к формированию структур мицеллярного типа зависит от их строения и, прежде всего, от соотношения размеров полярной и неполярной частей молекулы. Так, к мицеллообразованию в воде склонны липиды, имеющие объемистую гидрофильную «головку» и сравнительно небольшой углеводород-ный «хвост». К таковым относятся соли высших карбоновых кислот, ганглиозиды и некоторые фосфолипиды. Формированию обращен-ных мицелл в неполярных растворителях, наоборот, способствуют малый объем полярной «головки» и значительный размер углево-дородной цепи. Так, яичный фосфатидилхолин легко образует обращенные мицеллы в бензоле и не способен к мицеллообразованию в воде. В таких случаях образование мицелл возможно, если липиды находятся в смеси с другими поверхностно-активными веществами (ПАВ).

Рис. 3. Липидные молекулы в воде и неполярных растворителях.

Важным свойством липидных мицелл является способность растворять в себе вещества, малорастворимые в среде в отсутствие мицелл. Так, обращенные мицеллы могут включать во внутренний объем, ограниченный полярными «головками», значительное количество воды. Вместе с водой захватываются растворенные в ней соли, углеводы и даже молекулы биополимеров. Например, в обращенные мицеллы фосфолипидов в неполярных растворителях легко включаются такие белки, как цитохром с, фосфолипаза А2 и родопсин. Такие системы можно рассматривать как микроэмульсии типа «вода в масле».

Аналогичным образом при помощи обычных мицелл в водных растворах можно эмульгировать малорастворимые в воде вещества, например, жиры и масла.

Классическим примером липидных эмульсий природного происхождения являются липопротеины плазмы крови, основная функция которых заключается в транспорте фосфолипидов, триацил-глицеринов и холестерина. Мицеллообразование также играет важную роль в процессе пищеварения. Благодаря присутствию желчных кислот малорастворимые в воде пищевые жиры превращаются в высокодисперсную эмульсию, что делает их доступными для расщепления ферментами.

Бимолекулярный липидный слой (или бислой) образуют липиды, молекулы которых не способны образовывать в воде асоциаты мицеллярного типа. Как и в случае мицелл, возможность образования бислоя определяется соотношением размеров гидрофильной и гидрофобной частей молекулы. Как правило, бислой формируют липиды, у которых размеры полярной «головки» близки к поперечному сечению углеводородных цепей. Именно такое соотношение характерно для большинства фосфолипидов, являющихся основными компонентами биологических мембран.

В бислое молекулы липидов расположены в виде двух параллельных монослоев, обращенных друг к другу гидрофобными сторонами (рис. 4.). Полярные группы липидных молекул образуют соответственно две гидрофильные поверхности, отделяющие внутреннюю углеводородную фазу бислоя от водной среды.

Рис. 4. Липидный бислой.

На основе представлений о формировании липидного бислоя С. Дж. Синджер и Г. Л. Николсон в 1972 г. предложили модель надмолекулярной организации липидных мембран, получившую название жидкомозаичной (рис. 5.).

Рис. 5. Жидкомозаичная модель строения клеточной мембраны.

Согласно этой модели, структурной основой биологических мембран является липидный бислой, в который встроены молекулы белков, способные передвигаться по мембране.

Несмотря на ряд недостатков, эта модель в настоящее время является общепризнанной. Однако в последнее время активно разрабатывается иной подход к изучению строения клеточных мембран, который заключается в отходе от общих схем и построению конкретных моделей, учитывающих степень подвижности компонен-тов в мембране, а также специфичность их взаимодействия друг с другом.

Как уже отмечалось, главной функцией клеточных мембран является селективный транспорт. Биологические мембраны представляют собой диффузионный барьер и перенос большинства веществ и ионов требует определенных энергозатрат.

Различают два пути переноса веществ через мембрану: по транспортным каналам и с помощью переносчиков.

Роль транспортных каналов выполняют сложные белковые комплексы, называемые «белковыми насосами». Благодаря образованию внутри- и межмолекулярных водородных связей эти соединения образуют полые цилиндры, диаметр которых сопоставим с размерами диффундирующих молекул и ионов (рис. 6).

 

Рис. 6. Транспорт через канал липидной мембраны.

Помимо размеров молекул и ионов на селективный транспорт оказывает влияние их сродство к полярной и неполярной фазе. Так, входящие в состав биомембран липидные компоненты непроницаемы для ионов и полярных молекул и проницаемы для неполярных веществ. Это позволяет анестезирующим препаратам, отличающимся хорошей растворимостью в липидах, проникать через мембраны нервных клеток.

Другой транспортный механизм осуществляется при помощи переносчиков - специфических молекул или их ансамблей, которые связывают транспортируемый агент на одной стороне мембраны и в виде комплекса переносят его через гидрофобную зону. После диссоциации комплекса на противоположной стороне мембраны переносимый агент оказывается в водной фазе, а переносчик возвращается в исходное положение. Таким образом, в данном случае транспорт включает в себя две стадии: образование и диссоциацию комплекса (рис. 7).

Одним из таких переносчиков является валиномицин, в состав которого входят остатки D-валина, L-валина, L-молочной кислоты и D-гидроксиизовалериановой кислоты. Благодаря своему пространст-венному строению он формирует «ионную ловушку», точно подогнанную под размеры ионов K+. При этом ионы Na+ им практически не переносятся и селективность K+/Na+ достигает рекордной величины: 104-105.

Рис. 7. Транспорт при помощи переносчиков.

Липидный состав различных клеточных мембран неодинаков. Так, в мембранах нервной ткани содержится большое количество сфингозидов, а митохондриальные мембраны богаты дифосфатидил-глицеридами. Во всех мембранных структурах фосфолипидам сопутствует холестерин, являющийся лабилизатором клеточной мембраны. Важной составляющей мембранообразующих фосфо-липидов является холин. При дефиците холина затрудняется синтез фосфатидилхолина и усиливается синтез ацетилтриглицеринов, что может привести к жировому перерождению печени.

Помимо транспортной, функции мембран носят самый разнообразный характер: генерация энергии, взаимодействие клеток и их деление, передача нервного возбуждения, рецепция сигналов внешней среды и др.

Резервно-энергетическая функция присуща в основном триацил-глицеринам. Жировые запасы здорового взрослого человека составляют 16-23% от общей массы тела. Избыточное накопление жиров приводит к ожирению.

Рецепторно-посредниковую роль выполняют цереброзиды и ганглиозиды в совокупности с липидными посредниками – производными фосфатидилинозитола и простагландинами.

Date: 2015-09-24; view: 1103; Нарушение авторских прав; Помощь в написании работы --> СЮДА...



mydocx.ru - 2015-2024 year. (0.006 sec.) Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав - Пожаловаться на публикацию