Содержание

Липиды, их строение и функции

Цель: изучить строение липидов, их биологическую роль и свойства. Познакомится с классификацией липидов.

Учащиеся должны:

  • Знать строение липидов;
  • Называть примеры веществ, относящихся к липидам, клетки и ткани, органы богатые липидами;
  • Классифицировать липиды по группам;
  • Характеризовать биологическую роль липидов

Ход урока

Липиды – это сборная группа органических соединений, нерастворимых в воде, но растворимых в неполярных органических растворителях (эфире, бензине и хлороформе).

Липиды содержаться в каждой клетке, но их содержание сильно варьирует, например, в обычной клетке организма (лейкоцит, эпителиоцит) – 5-15%, в клетках подкожной жировой клетчатки и клетках семени подсолнечника – до 90%.

Свойства:

  • Нерастворимы в воде
  • Низкая тепло- и электропроводность

Классификация липидов

Простые липиды

Сложные липиды

Образованы жирными кислотами и спиртом

Содержат в молекулах другие группы веществ

Жиры (триглицериды)

Воски

Стериды

Фосфолипиды (остаток Н3РО4)

Гликолипиды (остаток углевода)

Липопротеины (остаток белка)

1.

Жиры (триглицериды) – производные трехатомного спирта (глицерина) и высших жирных кислот (>16 атомов С).

Жирные кислоты:

Насыщенные (предельные):

  • Пальмитиновая        С15Н35СООН
  • Стеариновая             С17Н35СООН

Ненасыщенные (непредельные):

  • Олеиновая                 С17Н33СООН
    Линолевая                 С17Н31СООН

От чего зависит их насыщенность?

Жиры бывают твердыми (при тем-ре 25°C) если в составе имеются предельные жирные кислоты (в основном животные жиры, искл. Рыбий жир)

Жиры бывают жидкими (при тем-ре 25°C) если в составе есть непредельные жирные кислоты (в основном это растительные масла, искл. Кокосовое и масло какао бобов).

Почему в клетках гомойотермных животных в основном встречаются твердые жиры?

2. Воски – образованы высшими одноатомными спиртами и жирными кислотами (например, пчелиный воск, ланолин овечьей шерсти, спермацет из черепных полостей кашалотов и дельфинов)

3. Стериды – образованы при участии многоатомных спиртов – стеролов (н-р, холестерол). Из холестерола при окислении образуется: тестостерон, прогестерон, альдостерон, кортизол, желчные кислоты.

4. Фосфолипиды – производные триглицеридов, содержат остаток фосфорной кислоты и азотистое основание.

Входят в состав ЦПМ, их много в нервной ткани (сфингомиелин) и печени.

Какие функции выполняют липиды?

  1. Структурная (Какие липиды выполняют структурную функцию?)
  2. Энергетическая (Сколько энергии выделяется при окислении липидов? 38,9 кДж. Почему при окислении липидов выделяется в 2 раза больше энергии, чем при окислении углеводов? Т.к. они максимально восстановлены)
  3. Запасающая (Почему липиды выгодно запасать?)
  4. Источник эндогенной воды (Какие организмы способны выживать благодаря этой функции? 1г жиров = 1,07 г Н2О)
  5. Регуляторная (Что липиды могут регулировать? Приведите примеры)
  6. Защитная (Воск, подкожная жировая клетчатка. От чего защищают эти липиды?)
  7. Термоизоляционная (Почему липиды могут выполнять эту функцию?)
  8. Увеличение плавучести.

Ответьте на вопросы:

  1. Что такое полимер и мономер? Являются ли липиды полимерами?
  2. Как вы думаете, какова роль липидов в формировании клетки в процессе эволюции?

Домашнее задание. Выучить материал по теме Липиды и Углеводы. Подготовиться к проверочной работе.

Творческое задание: Сравните использование углеводов и липидов в хранении энергии у живых организмов. Параметры сравнения: энергоемкость, скорость получения энергии, компактность укладки молекулы, необходимость кислорода для окисления, какие органы в организме человека работают за счет энергии окисления данных веществ. Можно список параметров расширить.

§ 4. Классификация и функции липидов

Глава II. ЛИПИДЫ

§ 4. КЛАССИФИКАЦИЯ И ФУНКЦИИ ЛИПИДОВ

Липиды представляют собой неоднородную группу химических соединений, нерастворимых в воде, но хорошо растворимых в неполярных органических растворителях: хлороформе, эфире, ацетоне, бензоле и др. , т.е. общим их свойством является  гидрофобность (гидро – вода, фобия – боязнь). Из-за большого разнообразия липидов дать более точное определение им невозможно. Липиды в большинстве случаев являются сложными эфирами жирных кислот и какого-либо спирта. Выделяют следующие классы липидов: триацилглицерины, или жиры, фосфолипиды, гликолипиды, стероиды, воска, терпены. Различают две категории липидов – омыляемые и неомыляемые. К омыляемым относятся вещества, содержащие сложноэфирную связь (воска, триацилглицерины, фосфолипиды и др.). К неомыляемым относятся стероиды, терпены.

 

Триацилглицерины, или жиры

Триацилглицерины являются сложными эфирами трехатомного спирта глицерина

и жирных (высших карбоновых) кислот. Общая формула  жирных кислот имеет вид: R-COOH, где R – углеводородный радикал. Природные жирные кислоты содержат от 4 до 24 атомов углерода. В качестве примера приведем формулу одной из наиболее распространенной в жирах стеариновой кислоты:

CH3-CH2-CH2-CH2-CH2-CH2-CH2-CH2-CH2-CH2-CH2-CH2-CH2-CH2-CH2-CH2-CH2-COOH

В общем виде молекулу триацилгицерина можно записать так:

Если в состав триациоглицерина входят остатки различных кислот (R R2  R3), то центральный атом углерода в остатке глицерина становится хиральным.

Триацилглицерины неполярны и вследствие этого практически нерастворимы в воде. Основная функция триацилглицеринов – запасание энергии. При окислении1 гжира выделяется 39 кДж энергии. Триацилглицерины накапливаются в жировой ткани, которая, кроме депонирования жира, выполняет термоизолирующую функцию и  защищает органы от механических повреждений.  Более подробную информацию о жирах и жирных кислотах вы найдете в следующем параграфе. 

 

Интересно знать! Жир, которым заполнен горб верблюда, служит, в первую очередь, не источником энергии, а источником воды, образующейся при его окислении.


Фосфолипиды

Фосфолипиды содержат  гидрофобную и гидрофильную области и поэтому обладают

амфифильнымы свойствами, т.е. они способны растворяться в неполярных растворителях и образовывать стойкие эмульсии с водой.

Фосфолипиды в зависимости от наличия в их составе спиртов глицерина и сфингозина делятся на глицерофосфолипиды и сфингофосфолипиды.

 

Глицерофосфолипиды

В основе строения молекулы глицерофосфолипидов лежит фосфатидная кислота, образованная глицерином, двумя жирными и фосфорной кислотами:

В молекулах глицерофосфолипидов к фосфатидной кислоте сложноэфирной связью присоединена НО-содержащая полярная молекула. Формулу глицерофосфолипидов можно представить так:

где Х – остаток НО-содержащей полярной молекулы (полярная группировка). Названия фосфолипидов образуются в зависимости от наличия в их составе той или иной полярной группировки. Глицерофосфолипиды, содержащие в качестве полярной группировки остаток этаноламина, 

HO-CH2-CH2-NH2

носят название фосфатидилэтаноламинов, остаток холина 

– фосфатидилхолинов, серина 

– фосфатидилсеринов. 

Формула фосфатидилэтаноламина выглядит так:

Глицерофосфолипиды отличаются друг от друга не только полярными группами, но и остатками жирных кислот. В их состав входят как насыщенные (состоящие обычно из 16 – 18  атомов углерода), так и ненасыщенные (содержащие чаще 16 – 18  атомов углерода и 1 – 4  двойные связи) жирные кислоты.

Сфингофосфолипиды

Сфингофосфолипиды по составу сходны с глицерофосфолипидами, но вместо глицерина содержат аминоспирт сфингозин:

или дигидросфингазин:

Наиболее распространенными сфингофосфолипидами являются сфингомиелины. Они образованы сфингозином, холином, жирной кислотой и фосфорной кислотой:

Молекулы как глицерофосфолипидов,  так и сфингофосфолипидов состоят из полярной головы (образована фосфорной кислотой и полярной группировкой) и двух углеводородных неполярных хвостов (рис.1). У глицерофосфолипидов оба неполярных хвоста являются радикалами жирных кислот, у сфингофосфолипидов – один хвост является радикалом жирной кислоты, другой – углеводородной цепочкой спирта сфингазина. 

Рис. 1. Схематическое изображение молекулы фосфолипида.

При встряхивании в воде фосфолипиды спонтанно формируют мицеллы, в которых неполярные хвосты собираются внутри частицы, а полярные головы располагаются на ее поверхности, взаимодействуя с молекулами воды (рис. 2а). Фосфолипиды способны образовывать также  бислои

(рис. 2б) и липосомы – замкнутые пузырьки, окруженные непрерывным бислоем (рис. 2в).

Рис. 2. Структуры, образуемые фосфолипидами.

Способность фосфолипидов, образовывать бислой, лежит в основе формирования клеточных мембран. 

 

Гликолипиды

Гликолипиды содержат в своем составе углеводный компонент. К ним относятся гликосфинголипиды, содержащие, кроме углевода спирт, сфингозин и остаток жирной кислоты:

Они так же, как и фосфолипиды, состоят из полярной головы и двух неполярных хвостов. Гликолипиды располагаются на внешнем слое мембраны, являются составной частью рецепторов, обеспечивают взаимодействие клеток. Их особенно много в нервной ткани.

 

Стероиды

Стероиды являются производными циклопентанпергидрофенантрена (рис. 3). Один из важнейших представителей стероидов – холестерин. В организме он встречается как в свободном состоянии, так и в связанном, образуя сложные эфиры с жирными кислотами (рис. 3). В свободном виде холестерин входит в состав мембран и липопротеинов крови. Сложные эфиры холестерина являются его запасной формой. Холестерин является предшественником всех остальных стероидов: половых гормонов (тестостерон, эстрадиол и др.), гормонов коры надпочечников (кортикостерон и др.), желчных кислот (дезоксихолевая и др.), витамина D (рис. 3).

Интересно знать! В организме взрослого человека содержится около 140 г холестерина, больше всего его находится в нервной ткани и надпочечниках. Ежедневно в организм человека поступает 0,3 – 0,5 г холестерина, а синтезируется  – до 1 г.

 

 

Воска

Воска – это сложные эфиры, образованные длинноцепочечными жирными кислотами (число атомов углерода 14 – 36) и длинноцепочечными одноатомными спиртами (число атомов углерода 16 – 22). В качестве примера рассмотрим формулу воска, образованного олеиновым спиртом и олеиновой кислотой:

Воска выполняют главным образом защитную функцию, находясь на поверхности листьев, стеблей, плодов, семян они защищают ткани от высыхания и проникновения микробов. Они покрывают шерсть и перья животных и птиц, предохраняя их от намокания. Пчелиный воск служит строительным материалом для пчел при создании сот. У планктона воск служит основной формой запасания энергии.

 

Терпены

В основе терпеновых соединений лежат изопреновые остатки:

К терпенам относятся эфирные масла, смоляные кислоты, каучук, каротины, витамин А, сквален. В качестве примера приведем формулу сквалена: 

Сквален является основным компонентом секрета сальных желез.

Первый Санкт-Петербургскийгосударственный медицинскийуниверситет им. акад. И.П. Павлова

Биохимия. Содержание предмета биохимия. Биохимия белка. Строение, физико–химические и химические свойства протеиногенных аминокислот и белков. Классификации белков. Функции белков и пептидов. Биосинтез белка. Конформация белковой молекулы. Механизмы взаимодействия белок–лиганд. Денатурация белка. Методы исследования белков. Энзимология. Строение и механизмы функционирования ферментов. Классификация, индексация и номенклатура ферментов. Особенности ферментов в качестве биологических катализаторов. Кинетика ферментативного катализа. Уровни регуляции ферментов. Понятие о метаболических путях. Катаболизм и анаболизм. Энзимодиагностика и энзимотерапия. Типы и механизмы биологического окисления. Митохондриальное окисление: субстраты, цепи транспорта электронов, сопряжение с процессом окислительного фосфорилирования. Виды внемитохондриального окисления, их роль. Активные формы кислорода. Антиоксидантная система. Биологически важные углеводы человека. Переваривание и всасывание углеводов. Метаболические пути обмена углеводов, связанные с получением энергии в виде АТФ. Структурные углеводы., их синтез. Роль ГАГ, протеогликанов, углеводных компонентов гликопротеинов и гликолипидов. Источники глюкозы в крови, регуляция ее концентрации. Механизмы гликирования и гликозилирования биомолекул. Липиды организма человека: определение, классификация. Переваривание и всасывание липидов. Строение и функции триглицеридов. Синтез и распад триглицеридов. Кетоновые тела: их синтез, утилизация и роль в организме человека. Мембранные липиды: строение, свойства, роль. Синтез и распад мембранных липидов. Системы транспорта липидов. Фракции липопротеинов, методы их исследования. Биологически активные продукты катаболизма липидов. Многообразие белков организма человека. Механизмы посттрансляционной модификации белка. Азотистый баланс. Пищевая ценность белков. Переваривание белков в желудочно–кишечном тракте, всасывание аминокислот. Этапы катаболизма белка. Протеолиз. Роль тотального и ограниченного протеолиза. Регуляция протеолитических систем. Трансаминирование и дезаминирование аминокислот. Синтез заменимых аминокислот. Пути образования и обезвреживания аммиака. Пути образования и обезвреживания биологически активных продуктов аминокислотного обмена. Синтез, распад и роль креатина. Роль аминокислот в синтезе гемма и нуклеиновых кислот. Строение и функции нуклеиновых кислот. Функции нуклеотидов. Биохимические основы синтеза нуклеиновых кислот. Посттранскрипционная модификации РНК. Синтез и распад нуклеотидов. Строение и классификация гемопротеинов. Молекулярные формы и производные гемоглобина. Синтез и распад гема. Прямой и непрямой билирубин. Обмен воды и минеральный веществ и их регуляция. Состав плазмы крови. Белковые фракции крови. Функции белковых и небелковых компонентов крови. Система свертывания крови и фибринолиза. Белки иммунной системы. Системы регуляции сосудистого тонуса. Особенности химического состава и метаболизма эритроцитов и лейкоцитов. Состав миоцитов. Механизм мышечного сокращения. Источники энергии для мышечной ткани. Особенности химического состава и метаболизма нервной ткани. Химическая классификация нейромедиаторов. Функции почек. Биохимические механизмы экскреторной и гомеостатичской функций почек. Гормоны почки. Гормональная регуляция мочеобразования. Химический состав мочи человека.

Биохимия ротовой полости. Особенности химического состава костной ткани, пульпы, дентина, цемента и эмали. Механизмы минерализации кости, дентина, цемента и эмали. Протеогликаны и гликопротеины тканей ротовой полости. Химический состав слюны. Белки слюны (включая ферменты), их строение и функции. Антиоксидантная система слюны.

2. Термины и определения / КонсультантПлюс

2. Термины и определения

Белки — высокомолекулярные азотсодержащие биополимеры, состоящие из L-аминокислот. Выполняют пластическую, энергетическую, каталитическую, гормональную, регуляторную, защитную, транспортную, энергетическую и другие функции.

Величина основного обмена (ВОО) — минимальное количество энергии, необходимое для осуществления жизненно важных процессов, то есть затраты энергии на выполнение всех физиологических, биохимических процессов, на функционирование органов и систем организма в состоянии температурного комфорта (20 °C), полного физического и психического покоя натощак.

Витаминоподобные вещества — вещества животного и растительного происхождения с доказанной ролью в обмене веществ и энергии, сходные по своему физиологическому действию с витаминами.

Витамины — группа эссенциальных микронутриентов, участвующих в регуляции и ферментативном обеспечении большинства метаболических процессов.

Жиры (липиды) — сложные эфиры глицерина и высших жирных карбоновых кислот, являются важнейшими источниками энергии. До 95% всех липидов — простые нейтральные липиды (глицериды).

Макронутриенты — пищевые вещества (белки, жиры и углеводы), необходимые человеку в количествах, измеряемых граммами, обеспечивают пластические, энергетические и иные потребности организма.

Микронутриенты — пищевые вещества (витамины, минеральные вещества и микроэлементы), которые содержатся в пище в очень малых количествах — миллиграммах или микрограммах. Они не являются источниками энергии, но участвуют в усвоении пищи, регуляции функций, осуществлении процессов роста, адаптации и развития организма.

Минорные и биологически активные вещества пищи с установленным физиологическим действием — природные вещества пищи установленной химической структуры, присутствуют в ней в миллиграммах и микрограммах, играют важную и доказанную роль в адаптационных реакциях организма, поддержании здоровья, но не являются эссенциальными пищевыми веществами.

Незаменимые (эссенциальные) пищевые вещества — не образуются в организме человека и обязательно поступают с пищей для обеспечения его жизнедеятельности. Их дефицит в питании приводит к развитию патологических состояний.

Нормы физиологических потребностей в энергии и пищевых веществах — усредненная величина необходимого поступления пищевых и биологически активных веществ, обеспечивающая оптимальную реализацию физиолого-биохимических процессов, закрепленных в генотипе человека.

Пищевые волокна — высокомолекулярные углеводы (целлюлоза, пектины и другое, в т.ч. некоторые резистентные к амилазе виды крахмалов) главным образом растительной природы, устойчивы к перевариванию и усвоению в желудочно-кишечном тракте.

Рекомендуемый уровень адекватного потребления — уровень суточного потребления пищевых и биологически активных веществ, установленный на основании расчетных или экспериментально определенных величин, или оценок потребления пищевых и биологически активных веществ группой/группами практически здоровых людей.

Углеводы — полиатомные альдегидо- и кетоспирты, простые (моносахариды и дисахариды), сложные (олигосахариды, полисахариды), являются основными источниками энергии для человека. Некоторые углеводы, в частности аминосахара, входят в состав гликопротеидов.

Физиологическая потребность в энергии и пищевых веществах — это необходимая совокупность алиментарных факторов для поддержания динамического равновесия между человеком как сформировавшимся в процессе эволюции биологическим видом и окружающей средой, направленная на обеспечение жизнедеятельности, сохранения и воспроизводства вида и поддержания адаптационного потенциала.

Фосфолипиды — эфиры спиртов (глицерина, сфингозина), жирных кислот, фосфорной кислоты, содержат азотистые основания (холин, этаноламин, остатки аминокислот, углеводные фрагменты), составляют основной класс мембранных липидов.

Энергетический баланс — равновесное состояние между поступающей с пищей энергией и ее затратами на все виды физической активности, на поддержание основного обмена, роста, развития и дополнительными затратами у женщин при беременности и грудном вскармливании.

Энерготраты суточные — сумма суточных энерготрат организма, состоящая из энерготрат основного обмена, затрат энергии на физическую активность, специфическое динамическое действие пищи (пищевой термогенез), холодовой термогенез, рост и формирование тканей у детей и дополнительных затрат энергии у беременных и кормящих грудью женщин.

Липиды / Косметические ингредиенты Teana Labs

Все уже усвоили, что коже нужны липиды. А что это такое, какими они бывают и для чего собственно нужны?

Термином “липиды” объединяют различные органические соединения, не растворимые в воде. В косметической индустрии применяют как природные (животного, растительного и минерального происхождения), так и синтетические липиды. Они могут играть роль как биологически активного вещества, так и основы.

Зачем коже нужны липиды?

Начнем с того, что естественные липиды у кожи есть изначально. Именно липидный слой защищает ее от потери влаги, инфекций и даже УФ. Проблема в том, что у многих он в той или иной степени поврежден или по крайней мере постоянно подвергается такому риску. А как в этом случае восстановить и сохранить эту природную защиту? Правильно, с помощью липидов из косметики.

Какие липиды используются?

  • углеводороды (минеральные масла)
  • воски
  • триглицериды природные и синтетические (жиры и масла)
  • ланолин и его производные (не полезны для кожи и в наши дни используются редко)
  • высшие алифатические спирты и кислоты

Какую пользу приносят?

  • выполняют роль структурообразующих компонентов, эмолентов: позволяют косметическому средству обрести нужную текстуру и легко распределяться по поверхности кожи, смягчая и защищая ее
  • оказывают непосредственное влияние на биохимические процессы в коже, работая как активные ингредиенты

Природные липиды

Натуральные воски

С точки зрения химиков воски — сложные эфиры. Они содержат свободные жирные кислоты, углеводороды, спирты, а также, в небольших количествах, антибиотики и бактерицидные вещества. Состав воска существенно зависит от источника его получения.

Пример:

  • пчелиный воск (обладает выраженным бактерицидным действием, используется в обратных эмульсиях «вода в  масле»)

Углеводороды

Углеводороды — продукты переработки нефти. Минеральные масла — высокоочищенные смеси углеводородов. Одни специалисты относят их к природным липидам, а другие — к синтетическим или полусинтетическим. Причина расхождения во взглядах — в том, что, с одной стороны, нефть и кокс — соединения, полученные путем многолетней безбактериальной ферментации растений, с другой — при получении и очистке минеральных масел активно используются химические методы.

Примеры:

  • парафин (декоративная косметика, защитные и массажные кремы)
  • вазелин (губная помада, массажные средства), его используют все реже
  • минеральное масло (демакияж, средства для тела)

Жиры

Жиры — это липиды, содержащиеся в животных тканях. Современная бьюти-индустрия от них уже почти отказалась.

Масла

Масла — липиды растительного происхождения. Их получают либо путем холодного или горячего прессования, либо путем жидкостной экстракции. Большинство масел при комнатной температуре имеют жидкую консистенцию. Исключения составляют, например, масла какао или ши — за что их любят использовать в качестве баттеров для тела и средств по уходу за губами. В косметических композициях масла выступают одновременно активными ингредиентами и эмолентами — так называемые активные эмоленты.

Насыщенные жирные кислоты определяют свойства масла как эмолента. А ненасыщенные жирные кислоты — влияют на процессы деления клеток и регенерации кожи, регулируют водный баланс.

В зависимости от источника масла различаются химическим составом: содержанием триглицеридов, насыщенных и ненасыщенных жирных кислот, витаминов, микроэлементов, белков и т. д. Это своего рода активный коктейль. От его состава зависит косметический эффект. Поэтому даже если мы возьмем одни только масла — то уже получим разнообразную и прекрасную палитру для создания косметических средств.

Пример:

  • масло зародышей пшеницы содержит до 44% линолевой ненасыщенной жирной кислоты, 10% линоленовой и 28% олеиновой, а также протеины, витамины группы B, витамин E, микроэлементы (цинк, железо, калий, селен), поэтому оно обладает выраженным антивозрастным действием

Чтобы масло медленнее окислялось (прогоркание) и дольше сохраняло полезные свойства, в состав вводят антиоксиданты.

Синтетические липиды

Синтетические липиды получают химическим путем. Они отличаются высокой степенью чистоты и постоянством физико-химических свойств, что и делает их ценным сырьем для косметической промышленности.

Примеры:

  • силиконы
  • бутилстеарат
  • изопропилмиристат

Синтетические липиды инертны для кожи (поэтому нет оснований их бояться). Образуя на ее поверхности тонкую пленочку, они помогают восполнять недостаток кожного сала, защищать роговой слой и регулировать процесс испарения воды. Устраняют сухость, шелушение, улучшают внешний вид кожи. Чудесным образом используются, например, в базах под макияж, моментально делая кожу шелковистой и ровной.

Липидомика может пролить свет на причины развития лекарственной устойчивости при шизофрении

Ученые Сколтеха и Научного центра психического здоровья обнаружили в плазме крови пациентов с шизофренией 22 липида, изменение уровня которых они связывают с более медленным улучшением в клинической картине в процессе лечения. Полученные результаты помогут отслеживать развитие устойчивости к лекарственным препаратам, которая наблюдается более чем у трети всех пациентов. Результаты исследования опубликованы в журнале Biomolecules.

Как показывают исследования, у 34% пациентов, страдающих шизофренией, отмечается устойчивость к двум или более антипсихотическим препаратам, которые назначаются при этом расстройстве. Ответные реакции на лечение у всех пациентов очень сильно различаются, а соответствующего биомаркера до сих пор не существует, поэтому подбор нужного препарата зачастую превращается в долгий и мучительный процесс поиска лекарства методом проб и ошибок.

Недавно ученые обратились к исследованию липидов и той важной функции, которую (как теперь стало известно) они выполняют, определяя свойства и функциональные возможности мозга, такие как текучесть и проницаемость мембран, ретроградная передача сигналов, нейронная пластичность и модуляция высвобождения нейротрансмиттеров. «Липидомика –активно развивающаяся область. Пока о метаболизме липидов и его изменении с течением заболевания известно не так много, поэтому липидомика дает широкий простор для новых открытий», – рассказывает ведущий автор статьи, сотрудник Центра нейробиологии и нейрореабилитации Сколтеха (CNBR) Анна Ткачева.

Анна Ткачева и ее коллеги измеряли уровень 322 липидов плазмы крови у 92 пациентов с диагнозом «шизофрения», находящихся на лечении в стационаре. Ученые исследовали связи между облегчением симптоматики и изменением уровня липидов в плазме крови у конкретных пациентов. Забор образцов плазмы крови производился дважды – в начале и в конце срока пребывания в стационаре, который составлял в среднем 37 дней.

Состояние пациентов оценивалось по шкале позитивной и негативной симптоматики (PANSS), где более высокий балл соответствует более тяжелым симптомам. Перед исследователями стояла задача выявить случаи снижения балла по PANSS с течением времени. Улучшение состояния было отмечено у всех пациентов кроме одного, но при этом масштабы отличались. «Мы установили, что у пациентов с минимальным улучшением состояния к моменту второго забора крови уровень 22 липидов, в том числе 20 видов триглицеридов, увеличился, а у пациентов с максимальным улучшением такого повышения не наблюдалось», – отмечают авторы.

По словам Анны Ткачевой, пока далеко не ясно, какое влияние липиды оказывают на течение заболеваний и особенно такого расстройства, как шизофрения. «Обычно в клинических условиях у пациентов берут анализ крови, в котором измеряется общий уровень триглицеридов. В нашей работе мы оценивали содержание липидов более детально, учитывая уровень отдельных видов триглицеридов. Те липиды, которые имели бо́льшую значимость в результатах нашего исследования (триглицериды с более короткими цепочками в остатках жирных кислот), не относятся к числу наиболее распространенных триглицеридов, поэтому любые изменения в их уровнях, скорее всего, останутся незамеченными при измерении их общего количества. Поскольку в более ранних исследованиях основное внимание уделялось общему уровню триглицеридов, а не концентрациям конкретных видов липидов, на сегодняшний день трудно сказать, что означают эти изменения», – поясняет Анна Ткачева.

Обнаруженные учеными липиды, по-видимому, связаны с метаболическими изменениями: в статье сообщается об изменениях в уровне липидов у пациентов, страдающих диабетом и неалкогольной жировой болезнью печени. «К сожалению, у больных шизофренией метаболические нарушения встречаются довольно часто, и их лечение является важной составляющей терапии при психических расстройствах. Между метаболическими нарушениями и психическим здоровьем, по-видимому, существует сложная взаимосвязь. Пока нет полной ясности в том, что касается роли метаболических нарушений в развитии шизофрении, а также причинно-следственной связи между нарушениями метаболизма и течением заболевания», – добавляет Ткачева.

Поскольку ученые рассматривали индивидуальные особенности изменения в уровне липидов у конкретных пациентов, а не базовые уровни липидов, полученные результаты нельзя использовать в качестве исходных данных для прогнозной модели ответной реакции на лечение. «Наши результаты показывают, что разная степень улучшения клинической картины связана с различиями в изменении уровня липидов. Пока о получении надежного предсказательного маркера речи не идет, но мы надеемся, что наши результаты позволят лучше понять механизмы, лежащие в основе клинических проявлений заболевания и ответной реакции на лечение», – отмечает в заключение Анна Ткачева.

Контакты:
Skoltech Communications
+7 (495) 280 14 81

*protected email*

РУБЦОВОЕ ПИЩЕВАРЕНИЕ КУРПНОГО РОГАТОГО СКОТА

У жвачных животных из всех сельскохозяйственных животных желудок самый сложный — многокамерный, разделенный на четыре отдела: рубец, сетку, книжку, первые три отдела называются преджелудками, последний- сычуг является истинным желудком.

Рубец -самый большой отдел желудка жвачных, его вместимость у крупного рогатого скота в зависимости от возраста составляет от 100 до 300 литров. Он занимает всю левую половину брюшной полости. Внутренняя ее оболочка желез не имеет, ее поверхность ороговевшая и представлена множеством сосочков, придающих шероховатость.

Сетка— представляет из себя небольшой округлый мешок. Внутренняя поверхность также не имеет желез. Слизистая оболочка представлена выступающими в виде пластинчатых складок высотой до 12 мм, образует ячейки, по внешнему виду напоминающие пчелиные соты. С рубцом, книжкой и пищеводом сетка сообщается пищеводным желобом в виде полузамкнутой трубы. Сетка у жвачных животных работает по принципу сортировального органа, пропуская в книжку только достаточно измельченный и разжиженный корм.

Отсутствие четкой границы между 1-ым отделом (рубец) и 2-ым отделом (сетка), а также свободное смешивание их содержимого позволяет объединить их в один отдел и назвать сетчатым желудком. Сетчатый желудок занимает основную часть брюшной полости и является самым тяжелым внутренним органом. Это мускулистый орган, который вмещает в себя 2/3 всего содержимого желудочно-кишечного тракта коровы.

Около половины времени, необходимого для процесса переваривания, пища находится в сетчатом желудке (20 — 48 часов из общего количества 40 — 72 часа). Рубец разделяется сильными мышечными перегородками на краниальный, дорсальный и вентральный мешки. Эти мышцы сокращаются и расслабляются с периодичностью в 50 — 60 секунд.

Внутренние стенки сетчатого желудка выстланы огромным количеством пальцевидных сосочков, которые значительно увеличивают поверхность всасывания конечного продукта желудочной ферментации (летучие жирные кислоты и аммиак).

Строение сетчатого желудка обеспечивает задерживание волокнистой части пищи на время, необходимое для ее ферментации микроорганизмами. При одновременном сокращении рубца и сетки происходит смещение сетчато-рубцовой складки и продукт пищеварения выталкивается, освобождая сетку. При этом маленькие, т.е. более плотные частицы, проходят через отверстие соединяющее сетку с книжкой, тогда как большие, но менее плотные частицы поступают снова в вентральную часть рубца. Таким образом, движение сетки играет важную роль в просеивании и сортировке частиц пищи перед тем, как они покидают сетчатый желудок.

Проглоченный животными пищевой корм попадет сначала в преддверие рубца, а потом в рубец, из которого, спустя некоторое время, вновь возвращается в ротовую полость для повторного пережевывания и тщательного смачивания слюной. Данный процесс у животных называется жвачкой. Отрыгивание пищевой массы из рубца в ротовую полость осуществляется по типу рвотного акта, при котором последовательно сокращаются сетка и диафрагма, при этом гортань у животного замыкается и открывается кардиальный сфинктер пищевода.

Книжка— лежит в правом подреберье, имеет округлую форму, с одной стороны она является продолжением сетки, с другой переходит в желудок. Книжка представляет собой слой мышечных пластин, перекрывающих друг друга. Слизистая оболочка книжки представлена складками (листочками), на концах которых располагаются короткие грубые сосочки. Пластинчатая структура книжки способствует всасыванию большого количества воды и минеральных веществ. Это предотвращает разбавление кислоты, выделяемой четвертым отделом желудка (сычугом), и обеспечивает повторное поступление минеральных веществ в слюну.

Книжка является дополнительным фильтром и измельчителем грубых кормов. Несмотря на то, что масса книжки довольно большая , она вмещает в себя только 5% от всего перевариваемого продукта. У взрослой коровы размер книжки приближается к размеру крупного арбуза.

Сычуг — является истинным желудком, имеет вытянутую форму в виде изогнутой груши, у основания — утолщенной узкий конец которого переходит в двенадцатиперстную кишку. Слизистая оболочка сычуга имеет железы. Также, как и у животных с моногастритным желудком, сычуг выделяет ферменты и соляную кислоту. Внутренние стенки сычуга выстланны множеством складок, что значительно увеличивает площадь поверхности выделяющей ферменты и соляную кислоту.

Сычуг условно разделяют на две области. Первая из них называется дном и является основным местом, где происходит выделение соляной кислоты и ферментов, активных в кислой среде.

Вторая область называется пилорической. Это место, где собирается перевариваемая масса. По мере накопления, через отверстие, соединяющее сычуг с двенадцатиперстной кишкой (привратник — pyllоrus), пищевая масса проталкивается дальше в двенадцатиперстную кишку в виде отдельных пилюлеобразных комков (болюсов).

Сычуг — является истинным желудком, имеет вытянутую форму в виде изогнутой груши, у основания — утолщенной узкий конец которого переходит в двенадцатиперстную кишку. Слизистая оболочка сычуга имеет железы. Также, как и у животных с моногастритным желудком, сычуг выделяет ферменты и соляную кислоту. Внутренние стенки сычуга выстланны множеством складок, что значительно увеличивает площадь поверхности выделяющей ферменты и соляную кислоту.

Сычуг условно разделяют на две области. Первая из них называется дном и является основным местом, где происходит выделение соляной кислоты и ферментов, активных в кислой среде.

Вторая область называется пилорической. Это место, где собирается перевариваемая масса. По мере накопления, через отверстие, соединяющее сычуг с двенадцатиперстной кишкой (привратник — pyllоrus), пищевая масса проталкивается дальше в двенадцатиперстную кишку в виде отдельных пилюлеобразных комков (болюсов).

Вход пищевода в сетчатый желудок и отверстие, соединяющее сетку с книжкой выход из сетчатого желудка, расположены сравнительно близко друг к другу. Эти отверстия соединены между собой желобом. В период, когда теленок питается молоком, этот желоб свертывается в трубку, по которой молоко поступает сразу же в сычуг, минуя сетчатый желудок, то есть пищеварение происходит по укороченному пути. Когда теленок вырастает из возраста молочного кормления, желоб открывается и перестает функционировать.

Роль процесса жевания

Основными функциями жевания в процессе пищеварения являются:

1. Перемешивание корма со слюной.

2. Дробление пищи на мелкие частицы.

3. Увеличение растворимости веществ, служащих основой питания для бактерий желудка.

4. Формирование пищевых комков, удобных для проглатывания – в форме болюсов.

Роль слюновыделения

Слюновыделение имеет несколько важнейших функций:

1. Оказывает сильное разбавляющее действие на кислоты, которые образуются в рубце в результате ферментации кормов микроорганизмами.

2. Способствует сильному увлажнению пищевых частиц, что значительно облегчает их свободное перемещение в рубец и обратно, для дополнительного дожевывания.

3. Поддерживает здоровую среду в сетчатом желудке (содержит большое количество натрия и других минеральных солей, углекислоты и фосфатов, которые ограничивают падение рН — т.е. увеличение кислотности.

4. С помощью слюны формируются пищевые комки (болюсы).

5. Слюна поставляет питательные вещества для бактерий рубца: азот в виде мочевины, а также минеральные соли, такие как натрий, хлор, фосфор и магнезия.

6. Слюна предохраняет от раздувания (тимпании), так как содержит в своем составе муцин, обладающий антивспенивающими свойствами.

Слюновыделение происходит со скоростью 120 мл/мин во время еды и около 150 мл/мин во время пережевывания жвачки. Когда корова перестает жевать, скорость выделения слюны падает до 60 мл/мин.

Интенсивность слюноотделения зависит от состава потребляемых кормов. Большее ее количество выделяется при потреблении грубых кормов в неизмельченном виде. Слюновыделение резко сокращается при приеме измельченных кормов или концентратов.

При отсутствии слюны кислотность сетчатого желудка увеличивается, что приводит к уменьшению активности микроорганизмов, потере аппетита и развитию ацидоза.

Роль жевания жвачки

При пережевывании жвачки пищевые комки (болюсы) из рубца срыгиваются в рот на дополнительное дожевывание. При жевании болюсы сдавливаются и выделяющаяся при этом жидкость и мелкие пищевые частицы немедленно проглатываются. Большие же пищевые частицы дожевываются в течение 50-60 секунд и после этого также проглатываются. Пережевывание жвачки является жизненно необходимой частью нормального пищеварительного процесса и усвоения волокнистых веществ. Основные функции пережевывания жвачки заключаются в следующем:

При пережевывании жвачки происходит увеличение слюновыделения.

Под воздействием пережевывания происходит уменьшение размеров пищевых частиц и увеличение их плотности (от этих характеристик зависит время нахождения пищевых частиц в рубце).

Пережевывание жвачки помогает отделить пищевые частицы, готовые выйти из рубца, от тех, которым необходимо больше времени для их полной ферментации.

В результате пережевывания жвачки происходит размельчение волокнистых структур, что увеличивает поверхность воздействия на них микроорганизмов, а значит их перевариваемость.

Жвачка является необходимым условием для измельчения и дальнейшего переваривания грубых кормов. Она обычно начинается вскоре после окончания приема корма, когда он в рубце подвергается размягчению и разжижению. Чаще всего руминация наступает при полном покое животных, когда они лягут.

Жвачка у животных обычно начинается через 30−70 минут после еды и протекает в строго определенном для каждого вида животных ритме. В течение суток бывает 6-10 жвачных периодов, каждый из которых продолжается по 30-60 минут.

За 5 минут преджелудки сокращаются 8-14 раз. Продолжительность механической обработки пищевого кома в виде жвачки во рту — около одной минуты. Следующая порция пищевого корма поступает в рот спустя 3−10 секунд.

Жвачный период у животных продолжается в среднем 45−50 минут, затем у животных наступает период покоя, продолжающийся у различных животных разное время, затем снова наступает период жвачки.

Здоровая корова выполняет до 40-45 тысяч жевательных движений в день.

За сутки корова таким образом пережевывает около 60 кг пищевого содержимого рубца.

Существует хороший способ определения, достаточно ли волокнистых веществ содержится в рационе стада: если в любое время дня и ночи 1/3 поголовья скота жует, это значит, что рацион составлен правильно.

Роль рубцовой микрофлоры

Наукой доказано, что за счёт ферментов микрофлоры рубца удовлетворяется до 80% потребности жвачных в энергии, 30 — 50% — в белке, в значительной мере в макро- и микроэлементах и витаминах, переваривается от 50 до 70% сырой клетчатки рациона.

В преджелудках жвачных развиваются в основном анаэробные микроорганизмы: простейшие (инфузории) и бактерии.

Состав микрофлоры рубца жвачных животных варьирует в широких пределах в зависимости от вида корма: инфузории — от 200 тыс. до 2 млн. в 1 мл, бактерии — от 100 млн. до 10 млрд. в 1 мл. Видовой состав микроорганизмов также широк: бактерий – более 200 рас, простейших – более 20 видов.

Рост и размножение одних микроорганизмов сопровождаются автолизом и отмиранием других, поэтому в рубце всегда присутствуют живые, разрушающиеся и мертвые микроорганизмы.

Видовой состав зависит от того, какой корм превалирует в рационе. При смене рациона меняется и популяция микроорганизмов. Поэтому для жвачных важное значение имеет постепенный переход от одного рациона к другому.

Простейшие рубца относятся к подтипу инфузорий, классу ресничных инфузорий, состоящему из десятка родов и множества (около 100) видов. Они попадают в преджелудки, как и многие другие микроорганизмы, с кормом и очень быстро размножаются (до 4-5 поколений в день). В 1 г содержимого рубца находится до 1 млн. инфузорий, размеры их колеблются от 20 до 200 мкм.

Инфузории играют важную биологическую роль в рубцовом пищеварении. Они подвергают корм механической обработке, используют для своего питания трудноперевариваемую клетчатку и благодаря активному движению создают своеобразную микроциркуляцию среды. Внутри инфузорий можно увидеть мельчайшие частицы корма, съеденного животным. Инфузории разрыхляют, измельчают корм, в результате чего увеличивается его поверхность, он становится более доступным для действия бактериальных ферментов. Инфузории, переваривая белки, крахмал, сахара и частично клетчатку, накапливают в своем теле полисахариды. Белок их тела имеет высокую биологическую ценность.

Из бактерий в преджелудках содержатся кокки, стрептококки, молочнокислые, целлюлозолитические и другие, которые попадают в рубец с кормом и водой и благодаря оптимальным условиям активно размножаются. Самые важные микроорганизмы рубца – целлюлозолитические. Эти бактерии расщепляют и переваривают клетчатку, что имеет большое значение для питания жвачных.

Амилолитические бактерии, в основном стрептококки, представлены в рубце многочисленной группой. Они находятся в рубце при даче различных рационов, их количество особенно возрастает при использовании зерновых, крахмалистых и сахаристых кормов.

Молочнокислые бактерии в преджелудках играют важную роль при сбраживании простых углеводов (глюкоза, мальтоза, галактоза, лактоза и сахароза). Молочнокислые бактерии имеют большое значение в молочном кормлении.

Между всеми видами микроорганизмов существует симбиотическая связь: активное размножение одних видов может стимулировать или тормозить размножение других. Так, развитие стрептококков сдерживает рост молочнокислых бактерий, и наоборот, активное размножение молочнокислых бактерий создает неблагоприятную среду для жизнедеятельности стрептококков.

Обнаружена тесная связь между химическим составом и питательностью кормового субстрата, численностью микроорганизмов рубца и продуктивностью животных.

Субстраты с высоким содержанием азота, протеина, жира, БЭВ оказывают больший стимулирующий эффект на рост и размножение микрофлоры рубца по сравнению с субстратами с меньшим содержанием указанных показателей.

Оптимальным для размножения микроорганизмов рубца кормовым субстратам характерен уксуснокислый тип брожения и рН среды ближе к нейтральной — от 6,6 до 6,9.

Менее оптимальным кормовым субстратам свойственен пропионово-масляный тип брожения и более кислый рН среды — от 6,2 до 6,5. При этом большая дополнительная нагрузка по нейтрализации рубцового содержимого ложится на слюнные железы.

Таким образом, существует прямая зависимость между количеством бактерий и инфузорий в рубцовом содержимом и продуктивностью жвачных животных. Чем больше количество микроорганизмов в рубце, тем выше уровень продуктивности животных.

Существует три взаимодействующие среды, в которых микробы размещены в рубце. Первая – это жидкая фаза, где свободно живущие микробные группы в жидкости рубца питаются растворимыми углеводами и протеином. Эта фаза составляет до 25 % микробной массы.

Вторая – это твердая фаза, где микробные группы, связанные или прикрепленные, с частицами корма переваривают нерастворимые полисахариды, такие как крахмал и волокно (клетчатку), а также менее растворимые протеины. Эта фаза может составлять до 70 % микробной массы.

В третей фазе 5 % микробов прикреплены к эпителиальным клеткам рубца или к простейшим. Кормовой рацион, скармливаемый молочной корове, влияет на количество и относительное соотношение различных микробных видов в рубце. Одна из наиболее часто встречающихся проблем в сельхозорганизациях, возникающих в управлении питанием, – это внезапные изменения в кормовых рационах жвачных животных с целью включения большего количества концентрированных кормов.

Роль желудочной ферментации

В рубце находится много различных видов бактерий и простейших. Грибковые также являются частью нормальной популяции микроорганизмов рубца. Тип кормов потребляемых коровой, определяет, какой вид бактерий доминирует в желудке, а те, в свою очередь определяют количество и пропорцию выделяемых летучих жирных кислот, которые используются коровой в качестве источника энергии.

Среда рубца является благоприятной для роста микроорганизмов. РН (кислотность) находится в пределах от 5,5 до 7,0; температура колеблется от 39° до 40°, что является оптимальным условием для многих ферментов. Кислород, который токсичен для многих видов бактерий, в рубце почти отсутствует. Имеется достаточно пищи, которая поступает болee или менее постоянно. Конечные продукты ферментации — летучие жирные кислоты и аммиак — всасываются стенками рубца.

Численность бактерий, находящихся в рубце, в течении дня изменяется прямо пропорционально количеству энергии, доступной для микробов, которая, в свою очередь, прямо пропорциональна количеству энергии, полученной через корма.

Ферментативные процессы в рубце дают корове следующие преимущества:

I. Возможность получения энергии из сложных углеводов, содержащихся в клетчатке и в волокнистых структурах растений.

II. Возможность компенсирования белковой и азотной недостаточности.

III. Микроорганизмы рубца обладают способностью использовать небелковый азот для образования белка собственных клеток, который затем используется животным для образования молочного белка.

IV. Синтез витаминов группы В и витамина К. В большинстве случаев, при нормальном функционировании рубца, организм коровы способен обеспечить собственные потребности в этих витаминах.

V. Нейтрализация некоторых токсических веществ в кормах.

Однако, наряду с положительными, существуют и отрицательные стороны желудочной ферментации. К таким относятся:

Ферментация углеводов сопровождается потерей энергии в виде выделяемых газов (метан, углекислый газ).

Белок высокой питательной ценности частично разрушается с возможной потерей азота в форме аммиака. Дело в том, что бактерии не способны (из-за недостатка энергии) использовать весь образовавшийся при ферментации белков аммиак для построения белка собственных клеток. Лишний аммиак всасывается через стенки рубца в кровь, а затем выделяется с мочой в виде мочевины.

Образование газов в рубцеВ процессе сбраживания корма в рубце, кроме летучих жирных кислот, образуются газы (углекислый газ, метан, водород, азот, сероводород) и очень незначительное количество кислорода.

Количество и состав образующихся в рубце газов непостоянны и зависят как от содержащихся в рационе кормов, возраста животнного, температуры внешней среды, так и от многих других причин.

По некоторым данным у крупных животных за сутки образуется до 1000 л газов при употреблении легкосбраживаемых и сочных кормов, особенно бобовых культур, что может привести к острому вздутию рубца (тимпании).

Образующиеся в рубце газы удаляются из организма, главным образом, при отрыгивании корма во время жвачки. Значительная их часть всасывается в рубце, переносится кровью в легкие, через которые удаляются с выдыхаемым воздухом.

В большей степени удаляется через легкие углекислый газ, и в меньшей метан. Некоторая часть газов используется микроорганизмами для дальнейших биохимических и синтетических процессов.

Механизм расщепления клетчатки

Клетчатка — сложный полисахарид. Она составляет основную массу корма у сельскохозяйственных животных. В растительных кормах ее содержится до 40-50%.

В пищеварительных соках животных нет ферментов, переваривающих клетчатку, однако в преджелудках жвачных расщепляется 60-70 % перевариваемой клетчатки под действием целлюлозолитических бактерий.

Клетчатка имеет большое физиологическое значение для жвачных не только как источник энергии, но и как фактор, обеспечивающий нормальную моторику преджелудков. Ферменты бактерий расщепляют клетчатку (сложный полисахарид) до более простых форм: вначале до дисахарида целлюбиозы, а затем до моносахарида глюкозы. Продукты расщепления клетчатки в рубце подвергаются различным видам брожений.

Механизм расщепления крахмала

В рубце жвачных крахмал легко сбраживается с образованием летучих и нелетучих жирных кислот. Расщепляют крахмал бактерии и инфузории. Последние переваривают крахмал, захватывая его зерна. Бактерии воздействуют на крахмал с поверхности. Бактерии и инфузории, расщепляя крахмал, накапливают внутриклеточный полисахарид гликоген, а также амилопектин, который медленно и длительно сбраживается, что способствует сохранению постоянства биохимических условий в рубце и предупреждает возникновение интенсивного брожения при поступлении свежего корма.

Простые сахара (дисахариды и моносахариды) всегда содержатся в траве и других кормах, а также образуются в рубце как промежуточный продукт ферментации при расщеплении клетчатки и гемицеллюлозы.

При сбраживании сахаров появляются молочная, уксусная, пропионовая и масляная кислоты. Интенсивность бродильных процессов очень велика, за сутки в рубце образуется до 4 л летучих жирных кислот (ЛЖК).

Летучие жирные кислоты, образующиеся в рубце, почти полностью всасываются в преджелудках. В свободном состоянии они усваиваются лучше, чем их соли. Всосавшиеся ЛЖК используются организмом жвачных в качестве главного источника энергии и как исходные компоненты в различных ассимиляторных процессах: они служат одним из источников образования жира.

Механизм расщепления белков

В рубце жвачных под действием протеолитических ферментов микроорганизмов растительные белки корма расщепляются до пептидов, аминокислот, а затем до аммиака. Микроорганизмы рубца могут использовать не только белок, но и не белковые азотистые вещества.

В процессе жизнедеятельности микроорганизмы синтезируют белки своего тела. Из аммиака и продуктов расщепления углеводов корма микроорганизмы синтезируют более полноценный белок, в состав которого входят все заменимые и незаменимые аминокислоты.

Продвигаясь вместе с кормовой массой по пищеварительному тракту микроорганизмы перевариваются и используются организмом животного, доставляя ему более полноценный белок по сравнению с тем, который был получен с кормом. За счет микроорганизмов жвачные получают за сутки около 100 г полноценного белка.

В связи с этим бытует мнение, что жвачные менее чувствительны к недостатку аминокислот в рационе. Действительно, аминокислот, синтезируемых рубцовой микрофлорой, достаточно, чтобы удовлетворить потребность животных со средней и низкой продуктивностью при нормальных условиях кормления.

Но этого количества аминокислот не достаточно, чтобы обеспечить нормальный рост и развитие молодняка или высокую продуктивность коров. При этом степень синтеза различных аминокислот неодинакова.

Механизм расщепления жиров

Также в рубце жвачных происходит превращение липидов корма. В состав липидов входят: моно- и дигалактозилглицериды, фосфолипиды, триглицериды, стеролы, стерольные эфиры, воск и свободные жирные кислоты.

Бактерии рубца играют важную роль в метаболизме жира. Отмечено, что в кишечник поступает липидов больше, чем их содержится в корме. Это объясняется тем, что значительная часть липидов, поступающих в кишечник, приходится на липиды микроорганизмов, роль которых в гидрогенезации ненасыщенных жирных кислот, гидролизе липидов и их синтезе из нелипидных компонентов весьма велика.

Под действием бактериальных липаз жиры растений гидролизуются, при этом освобождаются ненасыщенные жирные кислоты, которые гидрогенизируются. При низкой скорости липолиза снижается интенсивность гидрогенезации.

Бактериальные липазы расщепляют стеролы, метиловые и этиловые эфиры, высокомолекулярных жирных кислот, галактозилглицеролы, лецитин и лизолецитин, а образовавшиеся в процессе гидролиза продукты разрушаются с выделением главным образом пропионовой кислоты.

Механизм синтеза витаминов

В процессе жизнедеятельности микроорганизмы рубца синтезируют и витамины группы В: рибофлавин (В2), тиамин (В1), никотиновую, (В5) фолиевую (В9), пантотеновую кислоты (В3), биотин (Н), пиридоксин (В6), цианокобаламин (В12), а также жирорастворимый витамин К (филлохинон).

Поэтому взрослые жвачные при сбалансированном кормлении не нуждаются в добавлении этих витаминов в рацион, но молодняк, у которого рубец еще не функционирует, должен получать их с кормом.

Установлена следующая закономерность синтеза витаминов. Если увеличивают количество витаминов в корме, то объем синтеза их в рубце уменьшается.

Синтез витаминов зависит также от наличия необходимых предшественников, например кобальта для синтеза цианокобаламина.

Явления, происходящие в рубце

В рубце — грубые корма длиной 1,5-3 см, при этом они задерживаются на плаву в верхней части (особенно трубчатые части), создают сплошное покрывало, именуемое «подстилкой», «матом», «плотом». Сильные мускулистые стенки рубца периодически встряхивают содержимое, тем самым верхняя часть сбивается в более плотную массу «мат», а все остальное перемешивается, что помогает мелким кусочкам «крекера» (частицы грубого корма) распадаться, становиться разбухшими от влаги, ферментироваться и падать в щи с продвижением к сетке. Роль «мата» в жизни коровы

От того сформировала корова свой «мат» или нет, будет зависеть возникновение ацидоза рубца. В основном в хозяйствах роковую роль играют переизмельченные силоса из кукурузы и трав.

Важным свойством «мата» является способность задерживать концентрированные корма на своей поверхности и внутри для более продолжительной подготовки (набухания) под действием рубцовой жидкости и лучшей переваримости их в кишечнике. В случаях, когда вместе с кукурузным силосом проходят транзитом частички раздробленного зерна (обнаруживаются в фекалиях), это говорит о том, что у коровы не сформирован «мат», что у коровы ацидоз, что переваримость грубых кормов снизилась (с 67 до 40 % и менее), и что хозяйство несет невосполнимые экономические потери.

Незаменимым свойством «мата» (длинноволокнистой клетчатки) является и то, что только он единственный влияет на скорость освобождения содержимого желудка или прохождения его по пищеварительному тракту. От этого зависят обороты (пропускная способность) рубца. Все это основано на способности клетчатки, внутри пищеварительного тракта набухать, увеличивать вязкость и, тем самым, ускорять или замедлять прохождение его содержимого (химуса).

На набухание клетчатки оказывает влияние количество слюны, поступающей в рубец, и время нахождения клетчатки в рубце.

В тех сельхозорганизациях, где используются переизмельченные объемистые корма (а они тоже содержат достаточное количество клетчатки), время нахождения их в рубце коровы непродолжительное, кроме того, слюны выделяется в 2 раза меньше из-за ослабления жвачки. Следовательно, клетчатка не набухает, а значит, перестает выполнять роль регулятора скорости перемещения химуса. Как правило, при ацидозах фекалии становятся более жидкими. Сопутствующим фактором в этом случае является дополнительный вынос из организма питательных веществ и микроэлементов в силу быстрого прохождения по пищеварительному тракту переваренных питательных веществ других кормов рациона, что затрудняет их абсорбцию эпителием кишечника.

Однако при больших, превышающих физиологические нормы, дачах длинноволокнистой клетчатки происходит замедление освобождения ЖКТ. Количество оборотов рубца уменьшается, снижается потребление рациона, а следовательно, и продуктивность. Важно обратить Ваше внимание и на тот факт, что «мат» является благоприятной средой обитания бактерий и инфузорий, ферментирующих клетчатку.

Кислотность содержимого рубца

Кислотность рубца является одним из наиболее изменяющихся факторов, который может оказывать воздействие на микробную популяцию и уровни произведенных ЛЖК.

Бактерии, способные переваривать клетчатку, наиболее активны при кислотности в пределах 6,2 — 6,8. Бактерии, переваривающие крахмалы, предпочитают более кислую среду (pH – 5,4 — 6,2).

Количество определенных видов простейших может быть значительно снижено при кислотности 5,5. Чтобы приспособиться ко всем этим требованиям, обычная технология кормления должна поддерживать диапазон кислотности в пределах 6,2 — 6,7.

 

Главный вывод для практиков!

 

Необходимо всегда помнить, что в действительности «кормим» рубцовую микрофлору, поэтому следует выполнять ее требования. Кормовой рацион необходимо менять постепенно, чтобы у микроорганизмов было достаточно времени адаптироваться к другим условиям. Каждое изменение кормового рациона выгодно для одних и невыгодно для других микроорганизмов и всегда временно занижает образование питательных веществ, а тем самым, и молочную продуктивность. В этом месте хочется вспомнить те сельхозорганизации, которые меняют рацион несколько раз в день по так называемой системе: завтрак, обед и ужин, а не кормосмесь. Отсюда и условия для микроорганизмов рубца в течение суток меняются трехкратно.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

видов жиров | Michigan Medicine

Обзор темы

Жиры — это питательные вещества, которые дают вам энергию. Жиры содержат 9 калорий в каждом грамме. Жиры помогают усваивать жирорастворимые витамины A, D, E и K. Жиры бывают насыщенными или ненасыщенными, и большинство продуктов с жирами имеют оба типа. Но обычно одного вида жира больше, чем другого.

Насыщенный жир

Насыщенный жир находится в твердом состоянии при комнатной температуре, поэтому он также известен как «твердый жир». В основном он содержится в продуктах животного происхождения, таких как молоко, сыр и мясо.В птице и рыбе меньше насыщенных жиров, чем в красном мясе. Насыщенные жиры также содержатся в тропических маслах, таких как кокосовое масло, пальмовое масло и масло какао. Вы найдете тропические масла во многих закусках и немолочных продуктах, таких как сливки для кофе и взбитые начинки. Продукты, приготовленные с использованием масла, маргарина или шортенинга (пирожные, печенье и другие десерты), содержат много насыщенных жиров. Насыщенные жиры могут повысить уровень холестерина. Здоровая диета содержит менее 10% дневных калорий из насыщенных жиров. сноска 1

Транс-жиры

Это жиры, измененные с помощью процесса, называемого гидрогенизацией.Этот процесс увеличивает срок хранения жира и делает жир более твердым при комнатной температуре. Из более твердого жира получаются более хрустящие крекеры и более слоеные корочки для пирогов. Трансжиры могут повышать уровень холестерина, поэтому ешьте их как можно меньше. Вы найдете его в:

  • Обработанные продукты.
  • Закуски, такие как чипсы и крекеры.
  • Cookies.
  • Немного маргарина и салатных заправок.
  • Пищевые продукты, приготовленные с использованием шортенинга и частично гидрогенизированных масел.

Ненасыщенный жир

Ненасыщенный жир является жидким при комнатной температуре. В основном это растительные масла. Если вы едите ненасыщенные жиры вместо насыщенных, это может помочь снизить уровень холестерина. Старайтесь есть в основном ненасыщенные жиры. Мононенасыщенные жиры и полиненасыщенные жиры являются типами ненасыщенных жиров.

  • Мононенасыщенный жир: Этот жир содержится в авокадо, орехах и растительных маслах, таких как рапсовое, оливковое и арахисовое масла.Употребление в пищу продуктов с высоким содержанием мононенасыщенных жиров может помочь снизить уровень «плохого» холестерина ЛПНП. Мононенасыщенные жиры также могут поддерживать высокий уровень «хорошего» холестерина ЛПВП. Но употребление большего количества ненасыщенных жиров без сокращения потребления насыщенных жиров может не снизить уровень холестерина.
  • Полиненасыщенный жир: Этот тип жира в основном содержится в растительных маслах, таких как сафлоровое, подсолнечное, кунжутное, соевое и кукурузное масла. Полиненасыщенные жиры также являются основным жиром, содержащимся в морепродуктах.Употребление полиненасыщенных жиров вместо насыщенных жиров может снизить уровень холестерина ЛПНП. Два типа полиненасыщенных жиров — это омега-3 и омега-6 жирные кислоты.
    • Омега-3 жирные кислоты содержатся в продуктах растительного происхождения, таких как соевое масло, масло канолы, грецкие орехи и льняное семя. Они также содержатся в жирной рыбе и моллюсках в виде эйкозапентаеновой кислоты (ЭПК) и докозагексаеновой кислоты (ДГК). Лосось, анчоусы, сельдь, сардины, тихоокеанские устрицы, форель, атлантическая скумбрия и тихоокеанская скумбрия содержат много ЭПК и ДГК и меньше ртути.Здоровая диета включает 8 унций или более этих видов рыбы в неделю, в среднем 250 мг этих жирных кислот омега-3 в день. сноска 2
    • Омега-6 жирные кислоты в основном содержатся в жидких растительных маслах, таких как соевое масло, кукурузное масло и сафлоровое масло.

Общий жир

Общий жир включает насыщенные, полиненасыщенные, мононенасыщенные и трансжиры.

Просмотрите этикетку с информацией о пищевой ценности на упаковке пищевых продуктов, чтобы узнать общее содержание жиров, насыщенных жиров и трансжиров. На этикетках пищевых продуктов не требуется указывать мононенасыщенные и полиненасыщенные жиры.

Каталожные номера

Цитаты

  1. Министерство здравоохранения и социальных служб США, Министерство сельского хозяйства США (2015 г.). Диетические рекомендации для американцев на 2015-2020 гг. 8-е изд. http://health.gov/dietaryguidelines/2015/guidelines/. По состоянию на 12 января 2016 г.
  2. Министерство здравоохранения и социальных служб США, U.S.С. Министерство сельского хозяйства (2010 г.). Диетические рекомендации для американцев, 2010 г. , 7-е изд. Вашингтон, округ Колумбия: Типография правительства США. Также доступно в Интернете: http://health.gov/dietaryguidelines/2010.asp.

Кредиты

Актуально на: 17 декабря 2020 г.

Автор: Healthwise Staff
Медицинский обзор:
Кэтлин Ромито, доктор медицинских наук, семейная медицина
Ронда О’Брайен, MS, RD, CDE, сертифицированный преподаватель диабета

Актуально на: 17 декабря 2020 г.

U.S. Министерство здравоохранения и социальных служб, Министерство сельского хозяйства США (2015 г.). Диетические рекомендации для американцев на 2015-2020 гг. 8-е изд. http://health.gov/dietaryguidelines/2015/guidelines/. По состоянию на 12 января 2016 г.

Министерство здравоохранения и социальных служб США, Министерство сельского хозяйства США (2010 г.). Диетические рекомендации для американцев, 2010 г. , 7-е изд. Вашингтон, округ Колумбия: Типография правительства США. Также доступно в Интернете: http://health.gov/dietaryguidelines/2010.жерех.

Липиды — определение, свойства, структура, типы, примеры, функции

Определение липидов

  • Липиды представляют собой гетерогенную группу органических соединений, нерастворимых в воде и растворимых в неполярных органических растворителях.
  • В природе они встречаются у большинства растений, животных, микроорганизмов и используются в качестве компонентов клеточных мембран, молекул для хранения энергии, изоляции и гормонов.

Свойства липидов
  • Липиды могут быть как жидкими, так и некристаллическими твердыми веществами при комнатной температуре.
  • Чистые жиры и масла не имеют цвета, запаха и вкуса.
  • Они представляют собой богатые энергией органические молекулы
  • Нерастворим в воде
  • Растворим в органических растворителях, таких как спирт, хлороформ, ацетон, бензол и т. д.
  • Нет ионных зарядов
  • Твердые триглицерины (жиры) содержат большое количество насыщенных жирных кислот.
  • Жидкие триглицерины (масла) содержат большое количество ненасыщенных жирных кислот.

1. Гидролиз триглицеринов

Триглицерины, как и любые другие сложные эфиры, реагируют с водой с образованием карбоновой кислоты и спирта – процесс, известный как гидролиз.

2. Омыление:

Триацилглицеролы могут быть гидролизованы несколькими способами, наиболее распространенными из которых являются использование щелочи или ферментов, называемых липазами. Щелочной гидролиз называется омылением, потому что одним из продуктов гидролиза является мыло, обычно натриевые или калиевые соли жирных кислот.

3. Гидрирование

Двойные углерод-углеродные связи в ненасыщенных жирных кислотах могут быть гидрогенизированы путем взаимодействия с водородом с образованием насыщенных жирных кислот.

4. Галогенирование

Ненасыщенные жирные кислоты, свободные или смешанные в виде сложных эфиров в жирах и маслах, реагируют с галогенами путем присоединения по двойной связи. Реакция приводит к обесцвечиванию раствора галогена.

5. Прогорклость:

Термин «прогорклый» применяется к любому жиру или маслу с неприятным запахом. Реакции гидролиза и окисления являются причиной прогорклости. Окислительное прогоркание возникает у триацилглицеролов, содержащих ненасыщенные жирные кислоты.

Структура липидов
  • Липиды состоят из элементов Углерод, Водород и Кислород, но содержат гораздо меньше воды, чем другие молекулы, такие как углеводы.
  • В отличие от полисахаридов и белков, липиды не являются полимерами — в них отсутствует повторяющаяся мономерная единица.
  • Они состоят из двух молекул: глицерина и жирных кислот.
  • Молекула глицерина состоит из трех атомов углерода, к которым присоединена гидроксильная группа, и атомов водорода, занимающих остальные положения.
  • Жирные кислоты состоят из кислотной группы на одном конце молекулы и углеводородной цепи, которую обычно обозначают буквой «R».
  • Они могут быть насыщенными или ненасыщенными .
  • Жирная кислота является насыщенной, если все возможные связи образованы атомом водорода, так что не существует связей С=С.
  • Ненасыщенные жирные кислоты, напротив, содержат связи C=C. Мононенасыщенные жирные кислоты имеют одну связь C=C, а полиненасыщенные – более одной связи C=C.

Структура триглицеридов
  • Триглицериды представляют собой липиды, состоящие из одной молекулы глицерина, связанной с тремя молекулами жирных кислот.
  • Связи между молекулами ковалентны и называются сложноэфирными связями.
  • Они образуются во время реакции конденсации.
  • Заряды равномерно распределены вокруг молекулы, поэтому водородные связи не образуются с молекулами воды, что делает их нерастворимыми в воде.

Классификация (типы) липидов

Липиды можно классифицировать по продуктам их гидролиза и по сходству их молекулярных структур.Признаны три основных подкласса:

1. Простые липиды

(a) Жиры и масла , которые при гидролизе дают жирные кислоты и глицерин.

(b) Воски , которые при гидролизе дают жирные кислоты и длинноцепочечные спирты.

Жиры и масла

  • Оба типа соединений называются триацилглицеринами, потому что они представляют собой сложные эфиры, состоящие из трех жирных кислот, соединенных с глицерином, тригидроксиспиртом.
  • Разница заключается в их физическом состоянии при комнатной температуре. Липид принято называть жиром, если он находится в твердом состоянии при 25°С, и маслом, если он является жидкостью при той же температуре.
  • Эти различия в температурах плавления отражают различия в степени ненасыщенности составляющих жирных кислот.

Воски

  • Воск представляет собой сложный эфир длинноцепочечного спирта (обычно моногидрокси) и жирной кислоты.
  • Кислоты и спирты, обычно содержащиеся в восках, имеют цепи порядка 12-34 атомов углерода в длину.

2. Сложные липиды

(a) Фосфолипиды , которые при гидролизе дают жирные кислоты, глицерин, аминоспирт сфингозин, фосфорную кислоту и азотсодержащий спирт.

Они могут быть глицерофосфолипидами или сфингофосфолипидами в зависимости от присутствующей спиртовой группы (глицерин или сфингозин).

(b) Гликолипиды , которые при гидролизе дают жирные кислоты, сфингозин или глицерин и углевод.

Они также могут быть глицерогликолипидами или сфингогликолипидами в зависимости от присутствующей спиртовой группы (глицерин или сфингозин).

3. Производные липиды:

Продукт гидролиза простых и сложных липидов называют производными липидов. Они включают жирные кислоты, глицерин, сфингозин и производные стероидов.

Производные стероидов представляют собой фенантреновые структуры, которые сильно отличаются от липидов, состоящих из жирных кислот.

Функции

Установлено, что липиды играют исключительно важную роль в нормальных функциях клетки.Липиды не только служат сильно восстановленными формами хранения энергии, но также играют важную роль в структуре клеточных мембран и мембран органелл. Липиды выполняют множество функций, например:

  1. Аккумулятор энергии
  2. Изготовление биологических мембран
  3. Изоляция
  4. Защита — например, защита листьев растений от высыхания
  5. Плавучесть
  6. Действуют как гормоны
  7. Действуют как структурный компонент организма и обеспечивают гидрофобный барьер, который позволяет разделять водное содержимое клеток и субклеточных структур.
  8. Липиды являются основными источниками энергии у животных и семян с высоким содержанием липидов.
  9. Активаторы ферментов напр. Глюкозо-6-фосфатаза, стеарил-КоА-десатураза и ω-монооксигеназа, а также β-гидроксимасляная дегидрогеназа (митохондриальный фермент) требуют для активации мицелл фосфатидилхолина.

Каталожные номера
  1. http://www.phys.sinica.edu.tw/TIGPNANO/Course/2006_Spring/classnotes/Nanobio%20031006.pdf
  2. http://www.notesonzoology.com/липиды/липиды-определение-классификация-функции-биохимия/3510
  3. https://alevelnotes.com/Lipids/58
  4. Смит, К.М., Маркс, А.Д., Либерман, Массачусетс, Маркс, Д.Б., и Маркс, Д.Б. (2005). Базовая медицинская биохимия Маркса: клинический подход. Филадельфия: Липпинкотт Уильямс и Уилкинс.

Липиды – определение, строение, типы, примеры, функции

Структура и функция липидов — видео и расшифровка урока

Триглицериды

Липиды делятся на две категории. Один основан на глицерине, а другой – на стероидах. Во-первых, мы поговорим о глицерине. Большинство пищевых жиров и жиров для хранения представляют собой триглицериды. Это означает, что они состоят из глицерина в сочетании с тремя карбоновыми кислотами, которые мы называем жирными кислотами. Они образуют сложные эфиры в результате дегидратации.

Теперь, чтобы дать вам представление о том, что это означает, глицерин представляет собой 3-углеродный спирт, который содержит три различных гидроксильных или ОН-группы на каждом из атомов углерода. Вы также можете вспомнить, что карбоновые кислоты представляют собой молекулы, которые содержат атом углерода, связанный двойной связью с атомом кислорода, карбоксильную группу, и этот атом углерода также связан с гидроксильной группой, образуя карбоксильную группу.

На этикетках пищевых продуктов указаны три типа триглицеридов.

В случае триглицеридов этот глицерин соединяется с тремя жирными кислотами или карбоновыми кислотами с образованием сложных эфиров. Итак, сложные эфиры представляют собой функциональную группу, состоящую из атома углерода, связанного двойной связью с атомом кислорода, и того же атома углерода, связанного одинарной связью с атомом кислорода, связанного с другим атомом углерода. И они образуются в результате обезвоживания или потери воды.

Теперь, чтобы немного лучше узнать наши триглицериды, мы можем взглянуть на этикетку пищевой ценности. На этикетке указано три типа жиров. Два из них указаны на этикетке — насыщенные жиры и трансжиры — а остальные ненасыщенные жиры , которые не являются трансжирами. Насыщенные и ненасыщенные жиры встречаются в природе, в то время как трансжиры являются синтетическими.

Насыщенные жиры представляют собой триглицериды, не имеющие двойных связей в цепях карбоновых кислот.Насыщенные жиры содержатся в таких вещах, как сливочное масло. Поскольку их цепи жирных кислот длинные и гибкие, они могут переплетаться друг с другом, а поскольку они неполярны, их притягивает друг к другу, а не к полярным вещам, таким как вода. Так что это часть того, почему масло является твердым при комнатной температуре — это из-за молекулярных взаимодействий между этими различными цепями жирных кислот.

Ненасыщенные жиры представляют собой триглицериды, содержащие двойные связи в цепях карбоновых кислот.Они содержатся в таких вещах, как оливковое масло, и могут быть мононенасыщенными, что означает, что они содержат одну двойную связь, или они могут быть полиненасыщенными, что означает, что они содержат много двойных связей. В ненасыщенных жирах атомы углерода по обе стороны от двойной связи находятся по одну сторону от двойной связи. Эти двойные связи скручивают и изгибают цепочки атомов углерода, затрудняя их тесное взаимодействие. Это похоже на то, что если цепочки насыщенных жиров — это спагетти, которые могут очень легко оборачиваться друг вокруг друга и склеиваться, это все равно, что пытаться собрать воедино кусочки головоломки, которые не имеют одинаковых краев, поэтому вы не можете сблизить их. друг другу. Вот почему вещества, в которых много ненасыщенных жиров, такие как оливковое масло, имеют тенденцию быть жидкими.

В отличие от насыщенных жиров, подобных спагетти, ненасыщенные жиры похожи на неправильные кусочки головоломки.

Трансжиры , синтетические, представляют собой триглицериды, которые имеют транс-двойные связи в цепях карбоновых кислот. Транс означает, что это означает, что атомы углерода по обе стороны от двойной связи находятся на противоположных сторонах двойной связи.Трансжиры являются побочным продуктом гидрогенизации полиненасыщенных жиров. Цель ученых состояла в том, чтобы получить насыщенные жиры, и они появились как побочный продукт. Транс-двойные связи делают углеродную цепь очень жесткой и прямой, поэтому вы получаете очень плотную упаковку между этими различными углеродными цепями. Это похоже на то, что если насыщенные жиры подобны спагетти и могут обвивать друг друга, чтобы взаимодействовать, все еще есть место для движения. И трансжиры немного больше похожи на то, что если вы положите кучу стержней и склеите их вместе — у них не будет много места для перемещения.

Поскольку трансжиры способны так плотно упаковываться друг в друга, они могут становиться твердыми при более высоких температурах, и это одна из причин, почему они вредны для нас. Если эти транс-жиры могут собираться вместе в наших артериях, они могут образовывать закупорки.

Другие липиды

Теперь, если немного сменить тему, одно из средств, которое мы используем, чтобы избавиться от жира на посуде, — это мыло. И мыло работает так хорошо, потому что оно сделано из веществ, которые сами по себе очень похожи на жирные кислоты.У них есть полярная головная группа, очень похожая на карбоновую кислоту, которая растворима в воде, и длинные хвосты, которые могут растворяться в неполярных средах, таких как жиры. Таким образом, молекула мыла может окружить каплю неполярного липида и помочь вытащить ее из грязной кастрюли, когда ее омывает вода, потому что головная группа взаимодействует с полярной водой.

Мы говорили о липидах как о механизме хранения, но они также чрезвычайно важны, поскольку составляют часть наших клеточных мембран. Липиды, из которых состоят наши клеточные мембраны, — это фосфолипиды, и они очень похожи на мыло.Они состоят из глицерина, присоединенного к фосфатной группе, и к двум жирным кислотам, или карбоновым кислотам. По сути, фосфатная группа очень полярна и может растворяться в воде, в то время как цепи карбоновых кислот любят свисать друг с другом, потому что они неполярны. В итоге мы получаем липидный бислой, потому что цепи карбоновых кислот любят свисать друг с другом, и как внутри, так и снаружи клетки находятся полярные водные или водосодержащие среды.

Липиды, входящие в состав клеточных мембран, называются фосфолипидами.

Липиды также могут служить химическими посредниками или гормонами.Они не очень похожи на липиды на основе глицерина, которые мы видели до сих пор, но они тоже являются важными неполярными биологическими молекулами. Большинство из них составляют стероидов . У стероидов плохая репутация, но они невероятно важны. Половые гормоны, такие как эстроген и тестостерон, являются стероидами, но все это означает, что они содержат определенную систему углеродных колец, как вы можете видеть здесь.

Краткий обзор урока

Подводя итог, липиды — это биологические молекулы, которые нерастворимы в воде, но растворимы в неполярных растворителях.Липиды невероятно хороши для хранения энергии и содержат в два раза больше энергии, чем углеводы или белки того же веса, поэтому они являются наиболее энергоемкой пищей.

Большинство пищевых жиров и жиров для хранения представляют собой триглицериды, состоящие из молекулы глицерина в сочетании с тремя карбоновыми кислотами. Их можно классифицировать тремя способами. Триглицериды могут быть насыщенными , когда цепи жирных кислот вообще не содержат двойных связей в цепях карбоновых кислот. Они также могут быть ненасыщенными , когда триглицериды содержат двойные связи в своих цепях карбоновых кислот. Они также могут быть транс , когда атомы углерода по обе стороны от двойной связи находятся на противоположных сторонах двойной связи.

Мы узнали, что липиды составляют часть клеточной мембраны в виде фосфолипидов. Мы также узнали, что липиды могут служить химическими посредниками в виде стероидных гормонов.

Цели урока

Когда вы закончите этот урок, вы поймете основные функции липидов и их различных форм.

Липиды — Физиопедия

Липиды — это жирные воскоподобные молекулы, обнаруженные в организме человека и других организмов.Они выполняют несколько различных функций в организме, в том числе подпитывают его, запасают энергию на будущее, посылают сигналы по телу и входят в состав клеточных мембран, удерживающих клетки вместе [1] .

  • Их значение в биологическом мире огромно. Они выполняют ряд важных функций в клетках всех земных организмов.
  • Из четырех молекул жизни липиды, возможно, имеют самые большие различия в своей базовой структуре, и их гораздо труднее определить, чем белки, углеводы и нуклеиновые кислоты [2] .
  • Липиды необходимы для всей жизни на Земле. Они играют много важных ролей в поддержании здоровья организма. [2] .

Изображение 1: Клеточная мембрана клетки представляет собой двойной слой фосфолипидов, содержащий множество различных молекулярных компонентов, включая белки и холестерин, некоторые из которых имеют присоединенные углеводные группы.

Липиды — это важные жиры, которые выполняют различные функции в организме человека. Три основных типа липидов:

  1. Триглицериды (также известные как жиры) составляют более 95 процентов липидов в рационе.Триглицериды — это липиды, которые вы получаете из пищевых источников, например растительного масла, сливочного масла, животного жира, авокадо, оливок, кукурузы и орехов. Триглицериды обеспечивают изоляцию, которая согревает вас, защищая ваши внутренние органы слоем набивки. Они также играют роль в том, как ваше тело использует витамины. Когда вы не сжигаете все потребляемые калории, они превращаются в триглицериды и сохраняются для будущего использования. Эти свободные жирные кислоты затем могут использоваться организмом для образования энергии. Если вы регулярно потребляете больше калорий, чем сжигаете, или едите слишком много пищи, богатой жирами, уровень триглицеридов может стать слишком высоким и представлять опасность для здоровья.
  2. Фосфолипиды составляют лишь около 2 процентов пищевых липидов. Фосфолипиды являются производными триглицеридов. Они очень похожи на них, но немного отличаются на молекулярном уровне. Половина каждой молекулы растворима в воде, а другая — нет, поэтому они реагируют не так, как триглицериды. Расположенные на клеточных мембранах, они образуют двухслойные мембраны с водорастворимыми молекулами снаружи клеточной мембраны и нерастворимыми в воде молекулами внутри. Эти липиды отвечают за защиту и изоляцию клеток.
  3. 3. Стероиды являются наименее распространенным типом липидов. Холестерин, пожалуй, самый известный стероид. Гормоны включают половые гормоны эстроген и тестостерон, а также другие гормоны, такие как адреналин, кортизол и прогестерон. Холестерин, самый распространенный стероидный липид в организме, необходим каждой клетке организма. Организм получает лишь небольшое количество холестерина с пищей, большая часть которого вырабатывается организмом. Он играет роль в восстановлении клеток и образовании новых клеток.Однако слишком много холестерина — это плохо. Когда он соединяется с другими соединениями в крови, он может образовывать бляшки в артериях. Высокий уровень холестерина увеличивает риск сердечно-сосудистых заболеваний. [3]

Они перечислены ниже

Производство и хранение энергии

В то время как и углеводы, и липиды обеспечивают энергию для вашего тела, углеводы являются наиболее доступным источником энергии, а липиды функционируют в основном как резервные энергетические резервы организма.Жир насыщен энергией, содержит 9 калорий на грамм, тогда как белок и углеводы содержат только 4 калории на грамм. Около половины топлива, необходимого вашему телу в состоянии покоя или во время повседневной деятельности, поступает из липидов. Если вы потребляете больше калорий, чем вам нужно в день, избыточная энергия сохраняется в виде липидов в жировых клетках. В промежутках между приемами пищи и во время упражнений ваше тело полагается на эти запасы жира для обеспечения энергией.

Изоляция и защита

Липиды также используются для изоляции и защиты вашего тела.У вас есть слой жира прямо под кожей, который помогает поддерживать постоянную внутреннюю температуру тела, несмотря на внешнюю температуру. Ваши жизненно важные органы, например, почки, окружены слоем жира, который действует как пузырчатая пленка, чтобы защитить их от травм. Без этого липидного слоя каждая шишка и синяк могут повредить ваши органы.

Изображение 5 : Распределение белого жира в организме.

Структура клеточной стенки

Незаменимые липиды, линоленовая кислота (основная диетическая жирная кислота омега-6) и линолевая кислота, жизненно важны для вашего здоровья; они не могут быть сделаны в вашем теле и должны поступать из вашего рациона. Они используются в производстве клеточных мембран и гормонов, а также для поддержания зрения и поддержки иммунной системы. Эти липиды обеспечивают структуру и поддержку стенок каждой клетки вашего тела. Связь между клетками также зависит от липидов в мембранах ваших клеток.

Производство гормонов

Холестерин — это тип липидов, необходимых для производства важных стероидных гормонов в организме. Эстроген, тестостерон, прогестерон и активная форма витамина D образуются из холестерина и необходимы для поддержания беременности, развития половых признаков и регулирования уровня кальция в организме.По данным Американской кардиологической ассоциации, около 25 процентов холестерина в вашей крови поступает из вашего рациона, из продуктов животного происхождения, таких как яичные желтки, сыр и креветки, а остальные 75 процентов образуются в вашей печени и клетках.

Расщепление и всасывание липидов

Липиды в организме необходимы для правильного пищеварения и усвоения пищи и питательных веществ. Триглицериды являются наиболее распространенными примерами липидов. Нерастворимое свойство липидов делает переваривание и всасывание жиров сложным процессом.Поскольку они гидрофобны, жиры после достижения желудка слипаются в виде больших комков нерастворимой массы. Расщепляется с помощью желчного сока, в состав которого входят желчные соли. Затем на эти разорванные молекулы воздействует панкреатическая липаза, главный фермент, поглощающий жир в организме. Липаза поджелудочной железы расщепляет жиры на крошечные молекулы свободных жирных кислот и моноглицеридов, которые достаточно малы, чтобы тонкая кишка могла попасть в кровоток. [4]

Изображение: расщепление липидов, образование мицелл в присутствии солей желчных кислот и прохождение мицелл и жирных кислот через неперемешиваемый (водно-диффузионный) слой

Липиды (например, холестерин, сложные эфиры холестерина и триглицериды) хранятся в вашем организме в основном в специализированных жировых клетках, называемых адипоцитами, которые составляют специализированную жировую ткань, называемую жировой тканью. Запасные липиды могут быть получены из липидов в вашем рационе или из липидов, которые синтезирует ваш организм. Адипоциты обладают почти неограниченной способностью хранить липиды в клеточных органеллах, называемых липидными каплями, которые могут расти до очень больших размеров. Хотя жировая ткань выполняет важные функции в организме, чрезмерное накопление липидов может нарушить функцию клеток. [1]

Преподаватели должны объяснить спортсменам роль липидов в питании и, при необходимости, направить их к диетологу.

Взгляд широкой общественности на макронутриенты за последние годы претерпел радикальные изменения. Ключевым примером являются пищевые жиры. После инициатив по санитарному просвещению по борьбе с жирами в 1980-х и начале 1990-х годов некоторые пищевые жиры все чаще признавались действительно полезными для здоровья. Спортсмены, как и большинство населения, теперь понимают, что разумный выбор диетического жира (триацилглицерина) обеспечивает незаменимые жирные кислоты, управление липидами крови, поддержание эндокринной и иммунной функции, контроль воспалений, метаболические эффекты и даже потенциальные улучшения состава тела и производительности. [5]

  • Американская кардиологическая ассоциация рекомендует американцам ограничивать общее потребление жиров от 25 до 35 процентов от общего количества калорий. Чрезмерное потребление жира из любого источника увеличивает потребление калорий, подвергая вас риску избыточного веса, который является фактором риска развития диабета, сердечных заболеваний, некоторых видов рака и высокого кровяного давления. Чтобы уменьшить потребление жиров, замените продукты с высоким содержанием жира продуктами с низким содержанием жира, такими как фрукты, овощи, цельнозерновой хлеб и крупы.Если вы придерживаетесь диеты из 2000 калорий в день, потребляйте от 44 до 77 граммов общего жира в день. Пищевые примеры здоровых жиров Например, одна чайная ложка оливкового масла содержит 4,5 грамма жира, из которых 0,621 (г) насыщенного жира, 3,5 грамма мононасыщенного жира; крупное яйцо содержит 4,8 г жира и 6,3 г белка

Спортсмены, занимающиеся выносливостью

  • Чтобы поддерживать хорошее здоровье во время занятий спортом на выносливость, вам необходимо потреблять ряд различных типов жирных кислот, которые содержатся в насыщенных жирах, мононенасыщенных жирах и полиненасыщенных жирах.
  • Жирные кислоты являются важными компонентами каждой клетки вашего тела, образуя часть клеточной мембраны. Мозг и нервная система не могут нормально функционировать без здоровой клеточной мембраны.
  • Жиры также необходимы для поглощения и транспортировки жирорастворимых витаминов A, D, E и K. Незаменимые жирные кислоты омега-6 и жирные кислоты омега-3 могут быть получены только из пищи. Эти типы полиненасыщенных жирных кислот необходимы для производства гормоноподобных соединений, которые снижают ненужную свертываемость крови, повышают иммунную функцию и уменьшают воспаление — все это важно для спортсменов, занимающихся выносливостью [6]
  • Повреждение мышц, вызванное физической нагрузкой, вызывает увеличение силы и выносливости.Это повреждение также приводит к воспалению мышц. Когда мышцы воспалены, они болят, а также теряют силу и диапазон движений. Жирные кислоты омега-3 особенно необходимы для регулирования уровня воспаления в организме. Диета с низким содержанием омега-3 жиров и высоким содержанием более распространенных омега-6 жиров может склонить ваше тело к воспалению, что ухудшит восстановление после физических нагрузок. [7] . Вы можете получить большое количество омега-3 жиров из жирной рыбы, водорослей и некоторых растительных продуктов с высоким содержанием жиров. например, лосось, устрицы, сардины, семена льна.

Chem4Kids.com: Биохимия: липиды


Липиды представляют собой еще один тип органических молекул. Помните, что органические означает, что они содержат атомы углерода (C). Это совсем не похоже на органическое земледелие. Когда вы думаете о жирах , вы должны знать, что это липиды. Липиды также используются для производства стероидов и восков. Итак, если вы возьмете немного ушной серы и понюхаете ее, это тоже липид!
Воски используются для покрытия и защиты вещей в природе. Пчелы производят воск. Его можно использовать для конструкций, таких как пчелиные соты. Твои уши производят воск. Он используется для защиты внутренней части уха. Растения используют воск, чтобы остановить испарение воды с листьев. Существует соединение под названием кутин , которое можно найти в кутикуле растений, покрывающей поверхность листьев. Это помогает герметизировать и защитить структуры растений. Не беспокойтесь о том, что растения могут дышать. Есть еще маленькие отверстия, которые пропускают газы в листья и наружу.
Стероиды содержатся у животных в так называемых гормонах.В основе молекулы стероида лежит четырехкольцевая структура: одно кольцо с пятью атомами углерода и три кольца с шестью атомами углерода. Возможно, вы слышали о стероидах в новостях. Многие бодибилдеры и спортсмены используют анаболические стероиды для наращивания мышечной массы. Стероиды заставляют их тела наращивать больше мышц, чем обычно. Эти анаболические стероиды помогают бодибилдерам стать сильнее и крупнее (но не быстрее). Стероиды также используются в необходимых лекарствах. Некоторые помогают людям с акне, а другие используются в качестве миорелаксантов при травмах.

ПРИМЕЧАНИЕ: Никогда не принимайте наркотики, чтобы улучшить свое тело. Эти спортсмены на самом деле причиняют вред своему телу. Они его не видят, потому что он медленно разрушает их внутренние органы, а не мышцы. Когда они становятся старше, у них могут быть проблемы с почками и печенью. Некоторые даже умирают.

Жир также известен как триглицерид. Он состоит из молекулы, известной как глицерин , которая связана с одной, двумя или тремя жирными кислотами. Глицерин является основой всех жиров и состоит из трехуглеродной цепи, которая соединяет жирные кислоты вместе.Жирная кислота — это просто длинная цепь атомов углерода, соединенных друг с другом.
Есть два вида жиров: насыщенные и ненасыщенные . Ненасыщенные жиры имеют по крайней мере одну двойную связь в одной из жирных кислот. Двойная связь возникает, когда четыре электрона делятся или обмениваются в связи. Они намного прочнее, чем одинарные связи только с двумя электронами. Насыщенные жиры не имеют двойных связей.

В молекулярных связях жиров хранится много энергии.Вот почему человеческое тело хранит жир в качестве источника энергии. Когда в вашем организме есть лишние сахара, ваше тело превращает их в жиры. Когда ему нужно дополнительное топливо, ваше тело расщепляет жир и использует энергию. Там, где одна молекула сахара дает лишь небольшое количество энергии, молекула жира отдает во много раз больше.

Исследование плохо изученных биопленок (видео US-NSF)



Полезные справочные ссылки

Британская энциклопедия: Липиды
Википедия: Липиды
Энциклопедия.com: Липиды

Как работают липиды — питание человека [УСТАРЕЛО]

Липиды — это уникальные органические соединения, каждое из которых играет ключевую роль и выполняет определенные функции в организме. По мере более подробного обсуждения различных типов липидов (триглицеридов, фосфолипидов и стеролов) мы сравним их структуру и функции и изучим их влияние на здоровье человека.

Структура и функции триглицеридов

Триглицериды являются основной формой липидов, встречающихся в организме и в рационе.Жирные кислоты и глицерин являются строительными блоками триглицеридов. Глицерин представляет собой густое, однородное сиропообразное соединение, которое часто используется в пищевой промышленности. Для образования триглицерида молекула глицерина соединяется тремя цепями жирных кислот. триглицериды содержат различные смеси жирных кислот.

Рисунок 5.3 Структура триглицеридов

Изображение Эллисон Калабрезе / CC BY 4.0

Жирные кислоты

Жирные кислоты определяют, является ли соединение твердым или жидким при комнатной температуре.Жирные кислоты состоят из группы карбоновой кислоты (-COOH) на одном конце углеродной цепи и метильной группы (-Ch4) на другом конце. Жирные кислоты могут отличаться друг от друга по двум важным параметрам: длине углеродной цепи и степени насыщения.

Все по цепочке

Жирные кислоты имеют разную длину цепи и разный состав. Пищевые продукты содержат жирные кислоты с длиной цепи от четырех до двадцати четырех атомов углерода, и большинство из них содержат четное число атомов углерода. Когда длина углеродной цепи короче, температура плавления жирной кислоты становится ниже, и жирная кислота становится более жидкой.

Рисунок 5.4 Структуры насыщенных, мононенасыщенных и полиненасыщенных жиров

 

Типы жирных кислот в организме

Профиль жирных кислот в рационе напрямую коррелирует с профилем липидов в тканях организма. Дело может быть не только в количестве пищевого жира. Было показано, что тип потребляемого с пищей жира влияет на массу тела, состав и метаболизм. Потребляемые жирные кислоты часто включаются в триглицериды в организме.Доказательства подтверждают, что насыщенные жирные кислоты связаны с более высокими показателями удержания веса по сравнению с другими типами жирных кислот. В качестве альтернативы доказано, что жирные кислоты, содержащиеся в рыбьем жире, снижают скорость набора веса по сравнению с другими жирными кислотами.

степени насыщения

Цепи жирных кислот удерживаются вместе атомами углерода, которые присоединяются друг к другу и к атомам водорода. Термин насыщение относится к тому, заполнена ли цепь жирной кислоты (или «насыщена») до предела атомами водорода.Если каждая доступная углеродная связь содержит атом водорода, мы называем это цепью насыщенных жирных кислот. Все атомы углерода в такой цепи жирной кислоты связаны одинарными связями. Иногда в цепочке есть место, где отсутствуют атомы водорода. Это называется точкой ненасыщенности.

Когда одна или несколько связей между атомами углерода представляют собой двойную связь (С=С), такая жирная кислота называется ненасыщенной жирной кислотой, так как она имеет одну или несколько точек ненасыщенности. Любая жирная кислота, имеющая только одну двойную связь, является мононенасыщенной жирной кислотой, примером которой является оливковое масло (75 процентов его жира являются мононенасыщенными). Мононенасыщенные жиры помогают регулировать уровень холестерина в крови, тем самым снижая риск сердечных заболеваний и инсульта. Полиненасыщенная жирная кислота представляет собой жирную кислоту с двумя или более двойными связями или двумя или более точками ненасыщенности. Соевое масло содержит большое количество полиненасыщенных жирных кислот. Как мононенасыщенные, так и полиненасыщенные жиры обеспечивают питание, необходимое для нормального развития клеток и здоровой кожи.

Продукты с высоким процентным содержанием насыщенных жирных кислот имеют тенденцию оставаться твердыми при комнатной температуре.Примерами этого являются жиры, содержащиеся в шоколаде (основным компонентом является стеариновая кислота, насыщенная восемнадцатью атомами углерода жирная кислота) и мясе. Продукты, богатые ненасыщенными жирными кислотами, такие как оливковое масло (олеиновая кислота, восемнадцатиуглеродная ненасыщенная жирная кислота, является основным компонентом), имеют тенденцию быть жидкими при комнатной температуре. Льняное масло богато альфа-линоленовой кислотой, которая является ненасыщенной жирной кислотой и превращается в жидкую жидкость при комнатной температуре.

Знание связи между длиной цепи, степенью насыщения и состоянием жирной кислоты (твердое или жидкое) важно для выбора продуктов питания.Если вы решите ограничить или перенаправить потребление жирных продуктов, то выбор ненасыщенных жиров будет более выгодным, чем выбор насыщенных жиров. Этот выбор достаточно легко сделать, потому что ненасыщенные жиры имеют тенденцию быть жидкими при комнатной температуре (например, оливковое масло), тогда как насыщенные жиры имеют тенденцию быть твердыми при комнатной температуре (например, масло). Авокадо богат ненасыщенными жирами. Большинство растительных и рыбьих масел содержат большое количество полиненасыщенных жиров. Оливковое масло и масло канолы также богаты мононенасыщенными жирами.И наоборот, тропические масла являются исключением из этого правила, поскольку они жидкие при комнатной температуре, но с высоким содержанием насыщенных жиров. Пальмовое масло (часто используемое в пищевой промышленности) очень насыщено и, как было доказано, повышает уровень холестерина в крови. Шортенинг, маргарин и готовые продукты (в целом) сообщают, что при их переработке используются только жиры растительного происхождения. Но даже в этом случае большая часть жиров, которые они используют, может относиться к категориям насыщенных и транс-жиров.

Цис или Транс Жирные кислоты?

Введение двойной углеродной связи в углеродную цепь, как в ненасыщенной жирной кислоте, может привести к различным структурам одного и того же состава жирных кислот.Когда атомы водорода связаны с одной и той же стороной углеродной цепи, это называется цис-жирной кислотой. Поскольку атомы водорода находятся на одной стороне, углеродная цепь имеет изогнутую структуру. Встречающиеся в природе жирные кислоты обычно имеют цис-конфигурацию.

В трансжирной кислоте атомы водорода присоединены к противоположным сторонам углеродной цепи. В отличие от цис-жирных кислот, большинство транс-жирных кислот не встречаются в природе в пищевых продуктах, а являются результатом процесса, называемого гидрогенизацией. Гидрогенизация — это процесс добавления водорода к двойным углеродным связям, что делает жирную кислоту насыщенной (или менее ненасыщенной, в случае частичной гидрогенизации).Именно так растительные масла превращаются в полутвердые жиры для использования в производственном процессе.

Согласно текущему исследованию здоровья медсестер Гарварда, трансжирные кислоты связаны с повышенным риском ишемической болезни сердца из-за того, что они негативно влияют на уровень холестерина в крови.

Рисунок 5.5 Структуры насыщенных, ненасыщенных, цис- и трансжирных кислот

Изображение Openstax Biology / CC BY 4.0

Интересно, что некоторые встречающиеся в природе трансжиры не представляют такого же риска для здоровья, как их искусственно созданные аналоги.Эти трансжиры содержатся в жвачных животных, таких как коровы, овцы и козы, в результате чего трансжирные кислоты присутствуют в нашем мясе, молоке и других молочных продуктах. Отчеты Министерства сельского хозяйства США (USDA) показывают, что эти трансжиры составляют от 15 до 20 процентов от общего потребления трансжиров в нашем рационе. Хотя мы знаем, что трансжиры не совсем безвредны, кажется, что любой негативный эффект встречающихся в природе трансжиров нейтрализуется присутствием в этих продуктах животного происхождения других молекул жирных кислот, которые укрепляют здоровье человека.

Три классификации липидов, содержащихся в продуктах питания и в организме человека | Здоровое питание

Карен Маккарти Обновлено 14 декабря 2018 г.

Липиды — это жирные воскоподобные молекулы, обнаруженные в организме человека и других организмов. Они выполняют несколько различных функций в организме, в том числе подпитывают его, запасают энергию на будущее, посылают сигналы через тело и входят в состав клеточных мембран, которые удерживают клетки вместе. Липиды можно разделить на три основных типа.

Триглицериды

Триглицериды — это липиды, которые вы получаете из пищевых источников жира, таких как кулинарные масла, сливочное масло и животный жир. Триглицериды обеспечивают изоляцию, которая согревает вас, защищая ваши внутренние органы слоем набивки. Они также играют роль в том, как ваше тело использует витамины. Когда вы не сжигаете все потребляемые калории, они превращаются в триглицериды и сохраняются для будущего использования. Если вы регулярно потребляете больше калорий, чем сжигаете, или едите слишком много пищи, богатой жирами, уровень триглицеридов может стать слишком высоким и представлять риск для здоровья.

Стероиды

Стероиды представляют собой тип липидов, который включает гормоны и холестерин. Холестерин вырабатывается организмом и потребляется с пищей, а также играет роль в выработке гормонов. Гормоны включают половые гормоны эстроген и тестостерон, а также другие гормоны, такие как адреналин, кортизол и прогестерон. Холестерин, самый распространенный стероидный липид в организме, необходим каждой клетке организма. Он играет роль в восстановлении клеток и образовании новых клеток. Однако слишком много холестерина — это плохо. Когда он соединяется с другими соединениями в крови, он может образовывать бляшки в артериях, блокируя приток крови к сердцу и от него. Высокий уровень холестерина увеличивает риск сердечно-сосудистых заболеваний.

Фосфолипиды

Фосфолипиды являются производными триглицеридов. Они очень похожи на них, но немного отличаются на молекулярном уровне. Половина каждой молекулы растворима в воде, а другая — нет, поэтому они реагируют не так, как триглицериды.Расположенные на клеточных мембранах, они образуют двухслойные мембраны с водорастворимыми молекулами снаружи клеточной мембраны и нерастворимыми в воде молекулами внутри. Эти липиды отвечают за защиту и изоляцию клеток.

Проверка уровня липидов

Если в вашей крови слишком много триглицеридов или холестерина, у вас могут возникнуть проблемы со здоровьем. У вас может не быть конкретных симптомов, указывающих на то, что у вас высокий уровень, поэтому рекомендуется сдать анализы.

Виды липидов и их функции: Липиды, их строение и функции

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован.