Строение жирных кислот

Примечания:Cn:m — число атомов углерода (n) и число двойных связей (m) в молекуле жирной кислоты; ω (6, 3) — номер углеродного атома, у которого находится первая двойная связь, считая от метильного атома углерода; D — позиция двойной связи, считая с первого, карбоксильного атома углерода; * — жирные кислоты, которые не синтезируются в организме (незаменимые); ** — арахидоновая кислота может синтезироваться из линолевой кислоты.

Наиболее распространенными в организмах насыщенными жирными кислотами, на долю которых приходится 90% от общего числа, являются: пальмитиновая (С₁₆) - С₁₅Н₃₁СООН и стеари­новая (С₁₈) - С₁₇Н₃₅СООН. Они имеют углеродную цепь длиной 16 или 18 атомов. Другие природные насыщенные жирные кислоты:

лауриновая - С₁₁Н₂₃СООН,

миристиновая -С₁₃Н₂₇СООН,

арахиновая -С₁₉Н₃₉СООН,

лигноцериновая -С₂₃Н₄₇СООН

Большинство ненасыщенных жирных кислот, содержащихся в жирах и маслах, имеют только одну двойную связь в углеводородной цепи и поэто­му называются мононенасыщенными (моноеновыми) кислотами. Их общая формула: С_nH_{2n - 1}COOH.

Если считать углерод карбоксильной группы первым, то двойная связь находится между девятым и десятым атомами углерода. У ненасыщенных, как и насыщенных жирных кислот, преобладают углеводородные цепи с 16 и 18 углеродными атомами. Наиболее распространенными яв­ляются пальмитоолеиновая с С₁₆,Δ⁹, С₁₅Н₂₉СООН, СН₃–(СН₂)₅–СН=С⁹Н–(СН₂)₇-С¹ООН и олеиновая с С₁₈,Δ⁹,С₁₇CH₃CООН, СН₃-(СН₂)₇-СН=С⁹Н-(СН₂)₇-С¹ООН.

В структуре молекулы жира встречаются жирные кислоты с более чем одной двойной связью. Как правило, первая двойная связь находится между 9 и 10 углеродными атомами, а другие двойные связи в удаленной от карбоксильной группы части молекулы, т.е. на участке между C₁₀ и метильным концом цепи. Своеобразие двойных связей при­родных ненасыщенных жирных кислот заключается в том, что они всегда отделены двумя простыми связями. Две двойные связи в жирных кислотах не бывают сопряженными (-СН=СН-СН=СН-), а всегда между ними нахо­дится метиленовая группа (-СН=СН-СН₂-СН=СН-).

Двойные связи прак­тически во всех природных жирных кислотах находятся в цис-конформации. Это означает, что ацильные фрагменты находятся по одну сторону двойной связи. Цис-конфигурация двойной связи делает алифатическую цепь жирной кислоты изогнутой, что нарушает упо­рядоченное расположение насыщенных ради­калов жирных кислот в фосфолипидах мемб­ран (рис.2) и снижает температуру плавления.

Рис.2. Структура и форма молекулы триглицерида

Жирные кислоты с транс-конфигурацией двойной связи могут поступать в организм с пищей, например в составе маргарина. В этих кислотах отсутствует излом, характерный для цис-связи, поэтому жиры, содержащие такие не­насыщенные кислоты, имеют более высокую температуру плавления, т.е. более твёрдые по консистенции.

К природным ненасыщенным жирным кислотам (полиеновым) относятся:

линолевая кислота, содержащая 2 двойные связи С₁₇Н₃₁СООН, Δ^9,12; линоленовая - 3 двойные связи С₁₇Н₂₉СООН, Δ^9,12,15 ;

арахидоновая - 4 двойные связи С₁₉Н₃₁СООН, Δ^5,8,11,14 .

Жирные кислоты с несколькими двойными связями (например, арахидоновая) имеют несколько изгибов цепи, и их молекулы обладают большей жесткостью, чем молекулы насыщенных жирных кислот; последние благодаря свободному вращению вокруг одинарных связей характеризуют­ся большей гибкостью и большей длиной:

Арахидоновая кислота

Арахидоновая кислота играет роль предшественника простагландинов и тромбоксанов. Простогландины служат регуляторами действия гормонов; они получили свое название потому, что впервые были обнаружены в секрете предстательной железы. Сначала предполагалось, что простагландины регулируют активность мужских репродуктивных тканей, однако в дальнейшем выяснилось, что они образуются и функционируют практически во всех органах. Эти вещества оказы­вают разнообразное физиологическое действие, и некоторые из них используются как терапевтические средства.

В последнее время разработаны новые высокоэффективные методы разделе­ния (тонкослойная и газовая хроматография) и установления структуры (ин­фракрасная спектрофотометрия) высших жирных кислот. В результате в составе натуральных жиров обнаружен ряд новых представителей высших жирных кис­лот — циклических, с нечетным числом атомов углерода и разветвленным уг­леродным скелетом.Последние, в частности, резко понижают температуру плавления жиров, обладают антибиотическими свойствами и видовой специ­фичностью. Одним из представителей их является, например, миколевая кисло­та, выделенная из туберкулезных бактерий:

Чаще и в наибольшей пропорции в природных жирах встречается олеиноваякислота (в большинстве жиров ее более 30%), а также пальмитиноваякислота (от 15 до 50%). В связи с этим олеиновую и пальмитиновую кислоты относят к категории главных жирных кислот, содержащихся в жирах. Остальные жирные кислоты при­сутствуют в природных жирах, как правило, в небольшом количестве (несколько процентов), лишь в некоторых видах природных жиров их содержание измеряется десятками процентов. Так, масляная и капроновая кислоты хорошо представлены в некоторых жирах животного происхождения, а каприловая и каприновая кислоты - в кокосовом масле. Лауриновой кислоты много в лавровом масле, миристиновой - в масле мускатного ореха, арахиновой, бегеновой и лигноцериновой — в арахисо­вом и соевом маслах. Полиеновые высшие жирные кислоты— линолевая и линоленовая — составляют главную часть льняного, конопляного, подсолнечного, хлоп­кового и некоторых других растительных масел. Стеариновая кислота содержится в значительном количестве (25% и более) в некоторых твердых животных жирах (жир баранов и быков) и маслах тропических растений (кокосовое масло).

Большинство жирных кислот синтезируется в организме человека, однако полиеновые кислоты (линолевая и α-линоленовая) не синте­зируются и должны поступать с пищей. Эти жирные кислоты называют незаменимыми, или эссенциальными.Основные источники полиеновых жирных кислот для человека - жид­кие растительные масла и рыбий жир, в кото­ром содержится много кислот семейства ω-3 (табл.1).

Простые липиды

Простые липиды - сложные эфиры спиртов и высших жирных кислот (ВЖК) - двухкомпонентные соединения. В зависимости от спирта простые липиды подразде­ляются на жиры (триацилглицеролы), воска, стериды.

Жиры

Жирыисключительно широко распространены в природе: они входят в со­став организма человека, животных, растений, микробов и даже некоторых ви­русов. Содержание их в некоторых биологических объектах, тканях и органах достигает 90%.

Термин "жиры" употребляют в двух смыслах. Те вещества, которые называют жирами в обыденной жизни (говяжий жир, сливочное масло и т.п.), не представ­ляют химически определенных соединений, так как сложены из многих состав­ляющих: смесей различных триглицеридов, свободных высших жирных кислот, пигментов, ароматических соединений, а часто и клеточных структур. В этом смысле, следовательно, жир представляет понятие морфологическое или технологическое. В частности, растительные жиры принято называть маслами,морфологически обособленные жиры животных — салом.Из разных источников выделено свыше 600 различных видов жиров.

С точки зрения состава под жирами подразумевают строго определенные со­единения, а именно: сложные эфиры высших жирных кислот и трехатомного спирта - глицерина. В связи с этим химики предпочитают употреблять название триглицериды.

Они являются представителями группы глицеридов(ацилглицеринов, или ацилглицеролов), представляющих собой сложные эфиры трехатомного спирта глицерина и высших жирных кислот. Если жирными кислотами этерифицированы все три гидроксильные группы глицерина (ацильные радикалы R₁, R₂и R₃ могут быть одинаковы или различны), то такое соединение называют триглицеридом (триацилглицерол), если две – диглицеридом (диацилглицерол) и, наконец, если этерифицирована одна группа – моноглицеридом (моноацилглицерол):