Що становить основу мембрани?

Хімічний склад Основу клітинної мембрани складають фосфоліпіди: сфінгомієліни, фосфатидиламіни, фосфогліцериди, фосфоінозитиди. Мембрана тваринної клітини містить похідні холестеролу. Фосфоліпіди орієнтовані гідрофільними голівками назовні мембрани, а гідрофобними хвостами до середини.

Яка органела утворює мембранні ліпіди?

Ліпіди синтезуються на мембранах ендоплазматичної сітки, де також відбувається накопичення й модифікація синтезованих речовин, включення їх у везикули й транспортування до місць використання.

Яка будова клітинної мембрани?

Клітинні мембрани складаються з ліпідів, білків і вуглеводів. Молекули ліпідів розташовані у два шари: їхні гідрофільні «голівки» (ортофосфатні групи) обернені до зовнішнього та внутрішнього боку мембрани. А гідрофобні «хвости», що складаються з ланцюжків жирних кислот, обернені всередину.

Обмін ліпідів - Студопедия

Основу мембранних ліпідів до 90 відсотків складають

Класифікацію ліпідів можна представити у вигляді схеми, наведеної на рисунку 5.1.

Рисунок 5.1 – Класифікація ліпідів

До простих ліпідів відносяться сполуки ліпіди, що не містять атомів Нітрогену, Сульфуру, Фосфору. Найбільш важливою і поширеною групою простих нейтральних ліпідів є група ацилгліцеринів. Серед гліцеридів (або ацилгліцеринів) розрізняють моно-, ді-, тригліцериди. Моно- і дігліцериди у природі трапляються досить рідко.

Ацилгліцерини (або гліцериди) – це естери гліцерину і вищих карбонових кислот . Вони складають основну масу ліпідів (іноді до 95%) і, по суті, саме їх називають жирами або оліями. Тріацилгліцерини (ТАГ) або тригліцериди, молекули яких містять однакові залишки жирних кислот, називаються простими , а ті, які містять різні залишки – змішаними . Природні жири і олії містять, головним чином, змішані ТАГ.

Харчові жири відносяться до класу ліпідів, що є групою сполук тваринного, рослинного або мікробного походження. Вони є практично нерозчинними у воді і добре розчинними в неполярних органічних розчинниках. Жири, що добуваються з рослинної сировини, називають рослинними жирними оліями, а жири наземних тварин – тваринними жирами. Особливу групу складають жири морських ссавців і риб.

Чисті ацилгліцерини – безбарвні речовини без смаку і запаху. Забарвлення, запах і смак природних жирів визначаються наявністю в них специфічних домішок, характерних для кожного виду жиру. Температури плавлення і застигання ацилгліцеринів не співпадають, що зумовлюється наявністю декількох кристалічних модифікацій.

До складу молекули тригліцеридів харчових жирів входять: гліцерин (близько 10%) і жирні кислоти з різною довжиною вуглецевого ланцюга та різним ступенем насиченості атомів вуглецю (насичені й ненасичені жирні кислоти). Жирні кислоти, які входять до складу ліпідів, містять, переважно, парну кількість атомів карбону, найчастіше – 16 або 18 (таблиця 5.1).

Таблиця 5.1 – Основні карбонові кислоти, що входять до складу природних олій і жирів

CH 3 -(CH 2 ) 7 -CH=CH-(CH 2 ) 7 -COOH

CH 3 -(CH 2 ) 7 -CH=CH-(CH 2 ) 11 -COOH

-13-цис

CH 3 -(CH 2 ) 4 -CH=CH-CH 2 -CH=CH-(CH 2 ) 7 -COOH

CH 3 -(CH 2 -СН=СН) 3 -(СН 2 ) 7 -СООН

-9-цис,12-цис,15-цис

СН 3 -(СН 2 ) 3 -(СН-СН=СН) 4 -(СН 2 ) 3 -СООН

-5-цис, 8-цис

СН 3 -(СН 2 ) 5 -СНОН-СН 2 -СН=СН-(СН 2 ) 7 -СООН

-9-цис, 12-ол

*Примітка. У символ входять число атомів вуглецю і кількість подвійних зв'язків між вуглецевими атомами в молекулі кислоти, номер першого ненасиченого атома вуглецю і конфігурація.

Жирні кислоти, в основному, і визначають властивості жиру. Чим більше в жирах поліненасичених жирних кислот, тим вони є більш біологічно активними. Найпоширенішими жирними кислотами є пальмітинова, олеїнова, лінолева.

Кожний вид жиру має тригліцериди, до складу яких входить певний набір жирних кислот. Тому різні види олій, тваринних топлених жирів мають постійні, притаманні тільки їм фізико-хімічні (температура топлення, твердість, здатність до окиснення), органолептичні показники (смак, запах, консистенція), біологічну цінність та засвоюваність. Тобто жирокислотний склад тригліцеридів вирішальним чином впливає властивості жирів.

Так, до складу ацилгліцеринів тканинних жирів (яловичий, баранячий, свинячий, курячий, молочний) входять в основному жирні кислоти, що містять 16. 18 вуглецевих атомів (пальмітинова, стеаринова, олеїнова, лінолева, ліноленова). У меншій кількості у складі ацилгліцеринів представлені жирні кислоти, що містять від 2 до 14 або від 20 до 22 вуглецевих атомів. Ці одноосновні кислоти можуть бути насиченими і ненасиченими. У тваринних жирах міститься більше насичених кислот, в рослинних (ненасичених (олеїнової С 18:1, лінолевої С 18:2, ліноленової С 18:3, арахідонової С 20:4). Важливе біологічне значення мають ті ненасичені жирні кислоти з 18 вуглецевими атомами.

Насичені жирні кислоти містяться в коров'ячому маслі ( масляна, капронова ), тваринному жирі ( пальмітинова, стеаринова, міристинова ), риб’ячому жирі і земляних горіхах ( арахінова ), рапсовій олії ( бегенова ).

Насичені жирні кислоти використовуються в основному як енергетичний матеріал. Вони є твердими за консистенцією за температури 18°С, мають високу температуру плавлення (44. 75°С). Насичені жирні кислоти в найбільших кількостях містяться в тваринних жирах, що визначає високу температуру плавлення цих жирів і їх твердий стан. Вони містяться в м’ясі тварин і субпродуктах.

Високий вміст тваринних жирів в раціоні є небажаним, оскільки за надлишку насичених жирних кислот порушується обмін ліпідів, підвищується рівень холестерину в крові, збільшується ризик розвитку атеросклерозу, ожиріння, жовчнокам'яної хвороби.

Ненасичені жирні кислоти мають різний ступінь ненасиченості (кількість подвійних зв’язків між атомами вуглецю) і відповідно поділяються на мононенасичені (містять один ненасичений зв’язок, наприклад, олеїнова) і поліненасичені (декілька подвійних зв’язків), їх класифікація наведена на рисунку 5.2. Лінолева кислота має два ненасичені зв’язки, ліноленова – три, арахідонова – чотири. Кожна з перелічених кислот має різну здатність приєднувати кисень (окиснюватись).

Ненасичені жирні кислоти мають низьку температуру плавлення й є рідкими за консистенцією, легше засвоюються організмом людини, ніж насичені жирні кислоти.

Радикали ненасичених жирних кислот є хімічно активними. За місцем кратних зв’язків вони вступають в реакції приєднання, окиснення, полімеризації. Тому їх можна якісно виявити за допомогою бромної води (реакція приєднання), знебарвлення розчину перманганату калію (реакція окиснення).

Рисунок 5.2 – Класифікація ненасичених жирних кислот

Прості ненасичені жирні кислоти містяться в риб’ячому жирі ( ерукова, гадолеїнова ), олії, жирі, горіхах ( олеїнова ), а також в молочному жирі ( пальмітолеїнова ). Поліненасичені жирні кислоти містяться в олії насіння, риб’ячому жирі ( лінолева, ліноленова, арахідонова, клупонодонова ). Поліненасичені жирні кислоти (ПНЖК): лінолева, ліноленова – відносяться до незамінних форм харчування, оскільки в організмі вони не синтезуються і тому повинні надходити з їжею. Ці кислоти за своїми біологічними властивостями відносяться до життєво необхідних речовин і називаються "Вітамін F".

Лінолева кислота перетворюється в організмі в арахідонову, а ліноленова – ейкозапентаєновую. Недостатнє надходження з їжею лінолевої кислоти викликає в організмі порушення біосинтезу арахідонової кислоти.

Арахідонова кислота передує утворенню речовин, що беруть участь в регуляції багатьох процесів життєдіяльності тромбоцитів і інших елементів, але особливо простагландинів*, які мають велике значення як речовинам найвищої біологічної активності.

ПНЖК, що утворюються з лінолевої кислоти (ейкозопентаєнова і докозагексаєнова), також постійно присутні в мембранних ліпідах, але в значно менших кількостях, ніж арахідонова кислота. ПНЖК беруть участь в утворенні ліпідів, разом з якими входять до складу клітинних мембран. Впливають на структуру шкіри і волосся, знижують артеріальний тиск, сприяють профілактиці артриту, знижують рівень холестерину і тригліцеридів, зменшують ризик тромбоутворення; справляють позитивну дію у випадку захворювань серцево-судинної системи, кандидозі, екземі, псоріазі; є необхідними для нормального розвитку і функціонування мозку.

Примітка.* Простагландини – біологічно активні ліпіди, похідні гіпотетичної простанової кислоти і відрізняються положенням замісників і подвійних зв’язків в циклопентановому кільці і бічних ланцюгах:

Простагландини мають гормоноподібу дію, у зв’язку з чим дістали назву "гормонів тканин", так як вони синтезуються безпосередньо з фосфоліпідів мембран. Синтез простагландинів залежить від забезпеченості організму цими кислотами.

Встановлений зв’язок ненасичених жирних кислот з обміном холестерину. Вони сприяють швидкому перетворенню холестерину у фолієві кислоти і виведенню їх з організму, справляють нормалізуючу дію на стінки кровоносних судин, підвищують їх еластичність і знижують проникність. Виявлена залежність зв’язку ненасичених жирних кислот і обміну вітамінів групи В. За їх дефіциту знижується інтенсивність росту і стійкість до несприятливих зовнішніх і внутрішніх факторів, пригнічується репродуктивна функція, нестача ненасичених жирних кислот негативно впливає на скорочувальну здатність міокарду, викликає ураження шкіри, сприяє розвиткові атеросклерозу. Вживання ПНЖК стимулює систему імунологічного захисту організму, благотворно впливає на зовнішній вигляд шкірних покривів, сприяє швидшому лікуванню запальних захворювань шлунку, виразкової хвороби шлунку і дванадцятипалої кишки, сприяє оздоровленню і поліпшенню функції капілярів. ПНЖК є ефективними у лікуванні цукрового діабету і бронхіальної астми. Особливо багато ПНЖК в рослинних оліях.

За сучасними уявленнями, збалансованим вважають наступний жирокислотний склад тріацилгліцеринів: поліненасичені жирні кислоти – 10%, мононенасичені – 60%, насичені – 30% добова потреба людини в лінолевій кислоті – 4. 10 г, що відповідає 20. 30 г рослинних олій.

За біохімічною класифікацією лінолева кислота і продукти її перетворення об’єднуються в родину ω-6- ( за положенням першого подвійного зв’язку в молекулі жирної кислоти, рахуючи від метильного (першого в ланцюзі) атома вуглецю).

Продукти перетворення іншої незамінної жирної кислоти – ліноленової – відрізняються від представників жирних кислот родини ω-6 тим, що у них перший подвійний зв’язок від метильного атома вуглецю займає положення 3. Тому ліноленова кислота та її продукти перетворення утворюють родину ω-3. Жирні кислоти однієї родини в живих організмах не перетворюються в іншу.

На підставі сучасних уявлень про фізіологічну роль ПНЖК різних родин виник самостійний напрям в сучасній дієтології, практичним наслідком якого стало визнання необхідності нормування і забезпечення постійного надходження з їжею ПНЖК родини ω-3. Вважається необхідним забезпечення енергоцінності раціону за рахунок ліноленової кислоти від 0,2 до 0,8%, тоді як лінолева кислота (родина ω-6) повинна складати 4. 8% енергоцінності. Отже, потреба в ліноленовій кислоті оцінюється в 1/8. 1/10 потреб в лінолевій. Встановлено, що з усіх видів рослинних олій тільки соєва має співвідношення цих двох кислот, близьке до рекомендованого.

Ліпіди морських риб і безхребетних містять головним чином дві кислоти родини ω-3: ейкозапентаєнову і докозагексаєнову. Такий тип ліпідів дістав назву "морського". Застосування ПНЖК родини ω-3 в клініці є ефективним методом профілактики атеросклерозу і ішемічної хвороби серця (ІХС). У хворих, що перенесли інфаркт міокарду, збільшення вмісту в їжі ліноленової жирної кислоти у вигляді виготовленого з риб’ячого жиру маргарину впродовж 5 років знизило смертність від ІХС на 50%.

Багато ненасичених жирних кислот міститься в риб'ячому жирі, у свіжій рибі, у волоських горіхах, насінні гарбуза, оливках, в льняній, рапсовій олії, примулі вечірній, мигдалі.

Вміст арахідонової кислоти в харчових продуктах незначний і складає, %: в мозку – 0,5; яйцях – 0,1; свинячій печінці – 0,3; серце – 0,2. Організми морських тварин, особливо риб, таких як атерина каспійська, тріска, сайра, біломорський і атлантичний оселедець, палтус, антарктичний планктонний рачок, голом’янка велика, різні види акул, характеризуються високим вмістом поліненасичених жирних кислот ліпідної фракції. В морських організмах є ліпідні фракції з дуже високими кількостями ПНЖК з 5-ма і 6-ма подвійними зв’язками. Вміст докозагексаєнової кислоти в жирі акули досягає 30%. Загалом, в ліпідах морських організмів вміст вищих поліненасичених жирних кислот з 4 зв’язками досягає 10%, з 5 – 30% і з 6 – 40%.

Чим більше в жирах ненасичених кислот, особливо з 3, 4, 5 подвійними зв’язками, тим жир швидше окислюється, тобто гіркне, осалюється. Тому під час зберігання жирів потрібно стежити, щоб вони не контактували з повітрям, залізом, міддю, цинком. Також необхідно дотримуватись встановлених нормативно-технічною документацією температурних режимів та термінів зберігання жирів.

Олії порівняно з тваринними плавленими жирами вважаються біологічно ціннішими, оскільки в них більшій вміст ненасичених жирних кислот, у т.ч. незамінних поліненасичених. Але незважаючи на безперечну користь жирів для організму, існує небезпека його перевантаження жиромівмісними продуктами харчування, оскільки надлишок у харчуванні поліненасичених кислот призводить до виникнення захворювань нирок і печінки. Надлишок у харчуванні насичених кислот призводить до порушення обміну жирів, збільшення рівня холестерину в крові, жовчнокам'яної хвороби, ожиріння.

Оптимальною в біологічному плані формулою збалансованості насичених і ненасичених жирних кислот (молекула ідеального жиру), є співвідношення 30%:70%. До жирів, які за жирнокислотним складом є наближеними до ідеальної формули, належать оливкова, арахісова олія, свинячий топлений жир.

Речовини, супутні гліцеридам

Ліпоїдні речовини у складі жирів . Кількість і вміст речовин, супутніх гліцеридам (ліпоїдних речовин) є непостійними і залежать від якості жирової сировини, технології отримання та ступеню рафінації жирів.

У рослинних оліях на частку ліпоїдних речовин припадає 3. 4% маси, в тваринних – у декілька разів менше. Виняток – жири морських тварин та риб, в яких вміст ліпоїдних речовин сягає десятків відсотків. До речовин, супутніх гліцеридам, належать фосфоліпіди, стерини, вільні жирні кислоти, барвникові речовини, вітаміни, воски.

Вільні жирні кислоти в ідеалі не повинні міститись у жирах. Їх наявність свідчить про те, що виготовлення тваринних жирів та їх зберігання відбувалися з порушенням технологічних режимів. Показник, який кількісно характеризує наявність в жирах вільних жирних кислот – кислотне число. Воно нормується стандартами на всі види жирів і від нього залежать сорти тваринних топлених жирів.

Барвникові речовини містяться здебільшого у рослинних жирах, тваринні жири їх майже не містять. Ці речовини легко руйнуються, окинюючись під дією світла. Найбільш відомі барвникові речовини – це каротиноїди, хлорофіл, госіпол.

Вітаміни жирів представлені групою жиророзчинних вітамінів А, Д, Е, К.

Найважливішими представниками складних ліпідів є фосфоліпіди. Молекули фосфоліпідів побудовані із залишків спиртів (гліцерину, сфіногозину), жирних кислот, фосфорної кислоти (Н 3 РО 4 ), а також містять азотисту основу (найчастіше холін (НО-СН 2 -СН 2 -(СН 3 ) 3 N) + ОН) або етаноламін (НО-СН 2 -СН 2 -NH 2 )), залишки амінокислот і деяких інших сполук.

Фосфоліпіди є основним компонентом біомембран клітинних структур, вони відіграють істотну роль в проникності клітинних оболонок і внутрішньоклітинному обміні. Найбільш важливими з фосфоліпідів є фосфатидилхолін, або лецитин, проявляє ліпотропну дію, перешкоджаючи ожирінню печінки і кращому засвоєнню жирів.

Нестача фосфатидів в раціоні призводить до накопичення жиру в печінці, до її ожиріння, а потім і до цирозу. Добова потреба у фосфатидах здорової дорослої людини становить 5. 10 г.

Лецитин зустрічається в усіх тканинах рослинного і тваринного походження в насінні олійних рослин його кількість може досягати 1. 1,5%, в деяких тканинах тваринного організму – 6. 10%. Лецитином багаті яєчні жовтки, ікра, мозок, печінка. Джерелом лецитину є, також нерафіновані рослинні олії, у тому числі і жири обліпих, а також молочні. У жирах вершків і сметани лецитину більше, ніж у вершковому маслі. У яловичому, свинячому, баранячому жирах лецитину майже немає. Джерелом фосфатидів також можуть служити бобові(соя, горох), насіння соняшнику, горіхи, особливо кедрові.

Під час оцінки харчових жирів найвище цінуються жири, що містять лецитин. Для промислових цілей лецитин і кефалін (фосфатидилетаноламіни) отримують з соєвих бобів. Вони використовуються у виробництві шоколаду, маргарину і як антиоксиданти в жирах.

Стерини – це аліциклічні речовини, що входять до групи стероїдів, і є одноатомними високомолекулярними спиртами (стероли) або їх етерами (стериди), містяться в тканинах рослин і тварин:

Стерини мають у своїй основі структуру циклопентанпергідрофенантрену (ЦППФ):

В молекулі стеринів в положення 3 знаходиться гідроксильна група, і в положенні 17 – розгалужений вуглеводневий радикал. Стерини є нерозчинними у воді, але добре розчинними у жирах.

За походженням розрізняють:

– зоостерини – стерини тваринного походження (холестерин);

– фітостерини – стерини рослинного походження (ситостерин, стигмастерин);

– мікостерини – стерини грибного походження.

Стерини мають кристалічну будову, форма кристалів зоостеринів й фітостеринів різняться, що дозволяє ідентифікувати природу жиру (встановити його походження).

Вміст стеринів в різних культурах є незначним, так в бавовниковій олії – 1,6% від маси олії; соєвій – 0,35%, рапсовій – 0,30; льняній – 0,40; арахісовій – 0,25.

Стерини та їх похідні, незважаючи на їх невисокий вміст відіграють важливу роль в житті живих організмів: у вигляді складних комплексних сполук з білками вони входять до складу протоплазми і мембран, регулюють обмін речовин в клітині.

З тваринних стеринів важливе значення має холестерин. Він є нормальним структурним компонентом усіх клітин і тканин. У ссавців він служить попередником ряду найважливіших активних речовин: гормонів, деяких вітамінів (вітаміну Д, частина якого утворюється під впливом ультрафіолетових променів з того ж холестерину), жовчних кислот. Холестерин є попередником гормонів, що відносяться до групи стероїдних гормонів, у тому числі жіночих статевих гормонів прогестерону, естрадіолу і чоловічого статевого гормону тестостерону.

Вміст холестерину в продуктах харчування наведений в таблиці 5.2.

Нормальний вміст холестерину в крові становить 1,9. 2,1 г/л. Підвищення його рівня до 2,6 г/л є дуже небезпечним – у людини виникає і розвивається атеросклероз, ускладненими наслідками якого є інфаркти, інсульти.

Нестача холестерину в крові (менше 1,5 г/л) викликає ураження наднирників, розростання щитовидної залози. Явна нестача холестерину виявляється у випадку цирозу, інфекційному гепатиті та інших захворюваннях печінки. Близько 80% холестерину утворюється в організмі у печінці та інших органах з насичених жирних кислот. Решта 20% надходить з їжею. Але відповідними дослідженнями встановлено чіткий зв’язок – чим більше холестерину надходить з їжею, тим меншу його кількість синтезує печінка й навпаки.

Таблиця 5.2 – Вміст холестерину в продуктах