Тема: Омыляемые липиды. Терпены, стероиды. (2час)

План:

1.Простые липиды – строение, классификация, представители.

2.Сложные липиды - классификация, строение, представители.

3.Неомыляемые липиды – терпены, стероиды.

Под названием липиды объединяют большую и относительно разнородную группу веществ, содержащихся в животных и растительных тканях, легко растворимых в малополярных органических растворителях (эфире, бензоле) и нерастворимых в воде.
Основу строения омыляемых липидов составляют спирты – (высшие одноатомные, трехатомный спирт глицерин или двухатомный аминоспирт сфингозин) и высшие жирные кислоты. Липиды обладают способностью к гидролизу в кислой и щелочной среде. В результате гидролиза в щелочной среде образуются соли высших карбоновых кислот, т.е. мыла, то сами липиды принято называть омыляемыми. Различают простые (двухкомпонентные) и сложные (многокомпонентные) липиды.

К простым липидам принято относить жиры, воска и масла. Воска – сложные эфиры высших одноатомных спиртов и высших карбоновых кислот. Они образуют защитную смазку на коже человека и животных и предохраняют растения от высыхания. Примерами служат цетиловый эфир пальмитиновой кислоты (содержится в спермацетовом масле) и мирицилпальмитат (содержится в пчелином воске).

Жиры и масла (нейтральные жиры, глицеролипиды, триацилглицерины) – глицериновые эфиры высших жирных кислот (ЖК). В организме человека триацилглицерины играют роль структурных компонентов клеток и запасного вещества. Их энергетическая ценность примерно в 2 раза превышает таковую белков и углеводов. Твердые триацилглицерины называют жирами, жидкие – маслами. Простые триацилглицерины содержат остатки одинаковых ЖК, а сложные – различных. В триацилглицеринах животного происхождения, как правило, преобладают остатки насыщенных ЖК (такие триацилглицерины, как правило, твердые), в то время как в растительных организмах как правило приобладают триацилглицерины, содержащие ненасыщенные ЖК (такие триацилглицерины, как правило, жидкие). Природные жиры и масла представляют собой смеси смешанных триацилглицеринов. Их количественной характеристикой служит процентное соотношение отдельных кислот, а также йодное число – мера ненасыщенности, указывающее количество граммов йода, способное присоединится к 100 г вещества.

Сложные липиды

Омыляемые сложные липиды делят на три большие группы – фосфолипиды, сфинголипиды и гликолипиды.
Фосфолипиды – липиды, при гидролизе которых в качестве одного из компонентов образуется фосфорная кислота. К ним относятся глицерофосфолипиды и некоторые сфинголипиды. Фосфолипиды характеризуются значительным содержанием ненасыщенных ЖК.
Глицерофосфолипиды – производные глицерол-3-фосфата, являются основным компонентом клеточных мебран. Природные глицерофосфолипиды имеют одинаковую конфигурацию и являются производными L-глицерол-3-фосфата, образующегося из дигидроксиацетонфосфата под действием фермента глицерофосфатдегидрогеназы.

.
Несколько менее распространены липиды с простой эфирной связью – плазмалогены:

Сфинголипиды представляют собой структурные аналоги глицерофосфолипидов, где вместо глицерина используется сфингозин – ненасыщенный длинноцепочечный двухатомный аминоспирт. Примерами сфинголипидов служат церамиды – N-ацильные производные сфингозина, аминогруппа которых ацилирована ЖК:

Гликолипиды включают углеводные остатки, чаще всего D-галактозу, и не содержат остатков фосфорной кислоты и связанных с ней азотистых оснований. Типичные представители гликолипидов – цереброзиды и ганглиозиды. Оба этих соединения являются сфингозинсодержащими липидами, вследствие чего их можно отнести и к сфингозинам. В цереброзидах, содержащихся в миелиновых оболочнах нервных волокон остаток церамида связан с D-галактозой или D-глюкозой β-гликозидной связью:

Характерной особенностью сложных липидов является их бифильность, обусловленная присутствием в составе их молекул неполярных гидрофобных и высокополярных ионизированных гидрофильных группировок:

Находясь на поверхности раздела полярной и неполярной фаз такие липиды проявляют свойства эмульгаторов. В составе биомембран они также обусловливают высокое электрическое сопротивление и селективную проницаемость бислоя. Поэтому большая часть анестетиков хорошо растворимы в липидной фазе, что облегчает их проникновение через мембраны нервных клеток.

Реакция гидролиза – гидролиз представляет собой первую стадию процесса утилизации жиров в организме. Кроме того, с помощью этой реакции можно устанавливать структуру липидов, а также получать мыла (Ca- и Mg-соли высших карбоновых кислот). Реакцию гидролиза осуществляют либо под воздействием перегретого пара (промышленный метод), либо при нагревании в присутствии водных растворов минеральных кислот и щелочей (омыление). Все эти реакции проходят по схеме бимолекулярного нуклеофильного замещения S_N2. В организме гидролиз осуществляется под действием ферментов – липаз.

В плазмалогенах, как и в других виниловых эфирах простая эфирная связь расщепляется в присутствии кислоты, но не щелочи:

В организме человека и животных липиды выполняют также функцию энергетического резерва, включаясь в энергетический обмен в условиях голодания или при недостатке углеводов в пище. Энергетическая ценность липидов в несколько раз превышает таковую углеводов. Высвобождение энергии, заключенной в химических связях липидов с последующим ее трансформированием в энергию макроэргических фосфатных связей молекулы АТФ осуществляется в процессе, получившем название β-окисления ЖК, приводящему к образованию – ацетил-СоА:

Неомыляемыелипиды –стероиды и терпены.

Неомыляемые липиды не гидролизуются в кислой и щелочной среде. Обычно их подразделяют на 2 больших подкласса: стероиды итерпены.Стероиды присутствуют, главным образом в животных тканях, тогда как терпены присутствуют в основном в тканях растений. Стероиды и терпены построены из одинаковых изопреновых фрагментов и относятся к категории изопреноидов.

Терпены
К терпенам относят группу соединений, включающую себя как полиизопреновые углеводороды, так и их кислородсодержащие производные – спирты, альдегиды и кетоны. Сами углеводороды называют терпеновыми, а их производные – терпеноидами. Изопреновые единицы в терпенах соединены по принципу «голова к хвосту»:

Общая формула терпеновых углеводородов соответствует выражению – (С₅Н₈)_n. Они могут иметь как циклическое, так и ациклическое строение. Терпены состоящие из 2-х изопреновых единиц называют монотерпенами, 3-х - сесквитерпенами, 4-х – дитерпенами. Примером ациклических терпенов могут служить мирцен, а также родственные ему спирт и альдегид – гераниол и цитраль, выполняющие функции феромонов у рабочих пчел.

Другим примером может служить сквален – интермедиат биосинтеза холестерола.

Среди терпенов, однако, наиболее распространены моно- и бициклические представители. Многие из них либо непосредственно находят применение в медицине, либо служат сырьем для синтеза многих лекарственных средств. По своему строению такие терпены сходны с некоторыми циклическими предельными углеводородами:

Типичными представителями моноциклических терпенов является (±)-лимонен (дипентен), содержащийся в лимонном масле, скипидаре и масле тмина и имеющий скелет ментана, а также ментол, содержащийся в эфирном масле перечной мяты и обладающий антисептическим, болеутоляющим и успокаивающим действием. Лимонен получают из изопрена в результате реакции диенового синтеза при его нагревании:

При полной гидратации дипентена в кислой среде согласно правилу Марковникова образуется двухатомный спирт терпин,препарат которого в виде гидрата используется в качестве отхаркивающего средства при хроническом бронхите.

Замещенные дипентены, например каннабидиол представляют собой психоактивные вещества и являются действующим началом гашиша (марихуаны):

Ментол входит в состав валидола, а также мазей, применяемых принасморке:

Примерами бициклических терпенов являются α-пинен и камфора.

Камфора издавна применяется в медицине как стимулятор сердечной деятельности. Она способна вступать во взаимодействие с бромом по α-положению относительно карбонильного атома углерода. При этом образуется бромкамфора, которая улучшает деятельность сердца и оказывает успокаивающее действие на ЦНС.

Особую группу терпенов составляют каротиноиды – растительные пигменты. Некоторые из них способны выполнять функции витаминов. Каротиноиды также участвуют в процессе фотосинтеза. Большинство каротиноидов относится к тетратерпенам. Их молекулы содержат значительное количество двойных связей, что придает каротиноидам специфическую окраску. Типичными их представителями являются α-, β- и γ-каротины, предшественники витаминов группы А.

К терпенам относятся и другие жирорастворимые витамины, такие как витамины группы Е (токоферолы), витамины группы К, а также убихиноны.

Стероиды

Стероиды широко распространены в природе и выполняют в организме человека самые разнообразные функции. Стероидная природа характерна для желчных кислот, мужских и женских половых гормонов, гормонов коры надпочечников. Холестерин входит в состав клеточных мембран и определяет такое их важное свойство как микровязкость. В настоящее время известно более 20 000 стероидов.
Стероиды имеют циклическое строение. В основе их структуры лежит структура циклопентанопергидрофенантрена (стерана), состоящего из трех конденсированных циклогексановых колец (А, В, С) и циклопентановогокольца D.

Все циклогексановые кольца находятся в форме кресла.

Положение атомов водорода или заместителей снизу или сверху условной плоскости обозначается соответственно α и β. Стереохимия сочленений колец А-В указывается по ориентации атома водорода в 5-м положении (см. рисунок выше).
Циклический скелет стероидов достаточно жесткий и для него нехарактерны конформационные переходы, меняющие пространственное расположение заместителей.
При обычном написании формул стероидов циклический скелет принято изображать плоским. Заместители и атомы водорода будут при таком изображении располагаться либо над плоскостью рисунка (β-конфигурация), либо под ней (α-конфигурация).

Типичными представителями стероидов являются холестерол (стерины), холевая кислота (желчные кислоты), эстрадиол и тестостерон (половые гормоны), кортикостерон (гормон коры надпочечников глюкокортикоидного ряда).Холестерол – наиболее распространенный представитель стеринов. Особенностью его структуры является наличие двойной связи между С5 и С6 атомами углерода.

Очищенный холестерин – белое кристаллическое оптически активное вещество. В оргнизме встречается как в свободном состоянии, так и в виде сложного эфира. Из общего количества холистерина только 20% его поступает с пищей. Основная его часть синтезируется в организме.
Ниже приводятся формулы некоторых наиболее важных желчных кислот и стероидных гормонов:

Поиск по сайту: