Клетка как носитель жизни:
Липиды

источник: Физиология растений - 3-е изд., М: 1988 г. // Лебедев С.И.

Жиры и жироподобные вещества, объединенные под общим названием липиды, — один из главных компонентов клеток животных, растений и микроорганизмов. Липиды играют важную роль в протопласте; они участвуют в адсорбционных процессах и регулировании проницаемости цитоплазмы для веществ, поступающих в клетку. Только в присутствии липидов и некоторых других веществ (даже в самых незначительных количествах по сравнению с белками) возможно поддержание структуры протопласта, необходимой для жизни клетки.

Липиды растворяются в различных органических растворителях: эфире, бензоле, хлороформе. Характерная особенность этих растворителей — высокое содержание в них гидрофобных, радикалов и группировок,

К липидам высших растений относятся нейтральные липиды, или триглицериды, воска, глицерофосфатидилгликолипиды. Если в молекуле глицерина все три гидроксильные группы этерифицированы жирными кислотами, то такие соединения называются триглицеридами (триацилглицеринами). Ниже приведена схема строения молекулы триглицерина (R1, R2, R3 — радикалы жирных кислот):

При воздействии щелочи или фермента липазы триглицерид расщепляется на глицерин и жирные кислоты. К важнейшим и широко распространенным жирным кислотам, которые входят в состав триглицеридов, относятся следующие.

Насыщенные жирные кислоты: пальмитиновая СН3—(СН2)14—СООН; стеариновая СН3—(СН2)16—СООН; арахиновая СН3—(CH2)18—СООН; бегеневая СН3—(СН2)20—СООН.

Ненасыщенные жирные кислоты: олеиновая СН3—(СН2)7—СН = СН—(СН2)7—СООН; линолевая СН3—(СН2)4—СН = СН—СН2—СН = СН—(СН2)7—СООН; линоленовая — СН3СН2СН = СНСН2СН = СНСН2СН = СН(СН2)7—СООН.

Наиболее часто в растениях встречаются олеиновая и линолевая кислоты, в специализированной системе клетки, в хлоропластах преобладает линолевая кислота.

Триглицериды, состоящие в основном из насыщенных жирных кислот (например, стеариновой и пальмитиновой) и имеющие при комнатной температуре твердую консистенцию, называют жирами. Триглицериды, состоящие из ненасыщенных жирных кислот (олеиновой, линолевой и линоленовой), при комнатной температуре — жидкие, их называют маслами.

Растительные масла в основном представляют собой смесь разнокислотных глицеридов. Однокислотные триглицериды в составе жиров встречаются редко. К ним относятся оливковое и клещевинное (касторовое) масла. В оливковом масле 80% общего количества жирных кислот приходится на олеиновую кислоту. В масле семян клещевины содержится до 94,9% рицинолевой кислоты (ненасыщенная оксикислота — С18Н34O3). Из известных растительных масел клещевинное имеет наибольшую плотность и наивысшую вязкость. В подсолнечном масле содержится 32—36% олеиновой кислоты и 54—62% линолевой.

В химически чистом виде масло бесцветное и без запаха. Окраска и вкусовые качества его зависят от других веществ (пигментов, витаминов и т.д.). Обычно растительное масло имеет желтый цвет, что обусловлено присутствием каротиноидов. Конопляное масло окрашено в зеленый цвет, так как содержит хлорофилл.

Жиры отдельных тканей и органов (листьев, стеблей, корней) могут отличаться по химическому составу от жиров семян того же растения. Различие в составе жира может наблюдаться даже в пределах семени. Так, жиры зародыша и эндосперма пшеницы различаются между собой по химическому составу.

Глицерофосфатиды — жироподобные вещества, у которых одна или несколько спиртовых групп глицерина образуют сложный эфир не с жирной, а с фосфорной кислотой и какими-либо органическими соединениями:

Глицерофосфатиды вместе с белками образуют биологические мембраны и создают основу органелл клетки — ядра, пластид, митохондрий, рибосом и др. Глицерофосфатиды гидролизуются специфическими ферментами — фосфолипазами.

Гликолипиды — основной липидный компонент клеток тканей листа.

Наиболее важными представителями гликолипидов являются моногалактозилдиглицерид и дигалактозилглицерид. Сульфолипид сульфохиновозилдиглицерид широко распространен в клетках тканей листа, обнаружен в хлоропластах и играет, по-видимому, какую-то роль в фотосинтетическом аппарате растений:

Общим свойством жиров и целого ряда жироподобных веществ, которые обычно называют липоидами, является их гидрофобность и нерастворимость в воде. Жиры представляют собой запасные вещества и накапливаются в очень большом количествен семенах и плодах многих растений. Ниже приводится содержание жира в семенах некоторых сельскохозяйственных культур (по В. Л. Кретовичу), %;

соя20горчица29-36
арахис49клещевина60
подсолнечник24-38мак45
лен29пшеница, рожь, ячмень2
конопля30кукуруза5
хлопчатник28горох, фасоль2

Растительные жиры богаты ненасыщенными жирными кислотами, т. е. кислотами, имеющими двойные связи, поэтому при обычной температуре они жидкие. Жиры животного происхождения при обычной температуре твердые, потому что содержат главным образом насыщенные жирные кислоты (пальмитиновую, стеариновую), не имеющие двойных связей. Жидкие растительные жиры превращаются в твердые путем гидрогенизации, которая заключается в присоединении водорода по месту двойных связей в ненасыщенных жирных кислотах. Гидрогени-зированные растительные жиры входят в состав маргарина. Свойства жира характеризуют такие показатели, как кислотное число, йодное число, число омыления.

Йодным числом называется количество граммов йода, связанного 100 г жира. Присоединение йода происходит по месту двойных связей, имеющихся в ненасыщенных жирных кислотах. Следовательно, йодное число дает представление о содержании в жире ненасыщенных жирных кислот. Чем выше йодное число, тем жир более жидкий, тем больше он пригоден для изготовления лаков, красок и олифы, тем легче окисляется. Жиры прогоркают главным образом в результате окисления ненасыщенных жирных кислот кислородом воздуха и становятся непригодными для использования в пищу.

Кислород присоединяется по месту двойных связей, образуя перекиси:

Кислотным числом называется количество миллиграммов щелочи, необходимое для нейтрализации свободных жирных кислот, содержащихся в 1 г жира.

Число омыления показывает, какое количество миллиграммов щелочи необходимо для нейтрализации всех жирных кислот (свободных и связанных с глицерином) в 1 г жира.

Воска растений — сложные эфиры высокомолекулярных, спиртов и высших жирных кислот. По физическим и химическим свойствам они напоминают жиры. Воск образуется, по-видимому, в клетках эпидермиса в виде маслянистых капелек, затем через тончайшие канальцы клеточных оболочек выделяется на поверхность и откладывается на ней, кристаллизуясь в виде тонких палочек или пластинок. Воска покрывают листья и плоды высших растений, физиологическая роль их, вероятно, защитная.