Жиры и их функции. Жиры в организме

Размножение --- присущее всем организмам свойство воспроизведения себе подобных, обеспечивающее непрерывность и преемственность жизни. Способы размножения крайне разнообразны. Обычно выделяют три основные формы размножения: бесполое (у простейших -- деление надвое, шизогония, у высших растений -- с помощью спор), вегетативное (размножение многоклеточных организмов путём обособления частей тела и восстановление их до целого индивидуума, почкование) и половое (обоеполое, то есть в результате оплодотворения, и однополое девственное -- партеногенез). Две первые формы размножения по признаку отсутствия полового процесса нередко объединяют вместе под названием бесполого, хотя природа и происхождение их различны: при бесполом размножении особь развивается из одной клетки, не дифференцированной в половом отношении, а при вегетативном размножении новой особи дают начало многоклеточные зачатки различного происхождения. Половому размножению многоклеточных предшествует образование гамет (путём мейоза), сливающихся в процессе оплодотворения в зиготу; при этом происходит объединение наследственной информации, заключённой в ДНК хромосом. У одноклеточных слияние гамет в цикле развития не связано с увеличением числа особей, поэтому по отношению к простейшим вместо термина «половое размножение» пользуются термином «половой процесс». В течение онтогенеза размножение может быть однократным (такие организмы называются моноциклическими и обычно приносят многочисленное потомство) или многократным (полициклические организмы, как правило, менее плодовитые). Для жизненного цикла многих видов животных характерно закономерное чередование разных форм размножения, которое может сочетаться с чередованием морфологически различных поколений: половое и бесполое, обоеполое и партеногенез, обоеполое и вегетативное. Чередование полового (гаметофит) и бесполого (спорофит) поколений имеет место и у растений. На сроки и интенсивность размножения большое влияние оказывают условия среды -- температура, длина светового дня, пища и т. д. У высших животных деятельность органов размножения находится под контролем нервной системы и эндокринных желёз. (1)

Вегетативное размножение -- образование новой особи из части родительской, один из способов бесполого размножения, свойственный многоклеточным организмам. Некоторые биологи противопоставляют вегетативное размножение бесполому размножению одноклеточных как возникшее вторично и независимо в разных группах организмов. Вегетативное размножение, так же как и бесполое размножение одноклеточных, приводит к образованию клонов -- генетически однородных групп особей. У растений и грибов вегетативное размножение происходит путём отделения неспециализированных участков таллома (у многих водорослей и высших грибов) или образования специализированных участков таллома (выводковые почки водоросли сфацелярии, клубеньки харовых водорослей, соредии и изидии у лишайников, споры у грибов и т. д.). У высших растений в основе вегетативного размножения лежит способность к регенерации. Естественное неспециализированное вегетативное размножение осуществляется у них при распадении материнской особи на 2 или более дочерних вследствие перегнивания протонемы или слоевища (у моховидных), разрушения старых участков наземно-ползучих и полегающих побегов (у плауна, голосеменных и цветковых растений) и неспециализированных эпигеогенных корневищ (у папоротников и цветковых растений). Специализированное вегетативное размножение- отделение от материнской особи развитых дочерних особей или их зачатков (опадающие пазушные почки, придаточные почки на листьях или корнях, выводковые корзиночки моховидных), возникающих из специализированных побегов размножения (клубни, луковицы, клубнелуковицы, столоны, гипогеогенные корневища). У цветковых растений с опадающими пазушными или придаточными почками вегетативное размножение осуществляется ежегодно, у одно- или двулетних растений, размножающихся клубнями, луковицами, корневищами, -- ежегодно или раз в 2-3 года, у многолетних растений с длительно существующими подземными побегами -- 1 раз в несколько лет (от 5-10 у сныти обыкновенной до 100-150 у липы). У видов, обладающих специализированными побегами, вегетативное размножение сопровождается вегетативным разрастанием и освоением дочерними особями новых территорий (напр., мать-и-мачеха). Различные сочетания способов вегетативного размножения и вегетативного разрастания приводят к появлению клонов разных типов, которые используются в растениеводстве. У животных вегетативное размножение осуществляется либо путём деления (обособление частей тела, принадлежащих ранее единому индивидууму, причём каждая часть дополняет себя до состояния целого индивидуума), либо посредством почкования. (1)

1. Они являются источником энергии: при окислении в организме 1 г жира выделяется 9 ккал.

2. При полном сгорании жиров в организме образуется большое количество воды. Так, при окислении 100 г жиров выделяется 100 г эндогенной воды, что имеет особое значение в экстремальных условиях, например при жажде.

3. Липиды выполняют структурно-пластическую роль, так как входят в состав клеточных и внеклеточных мембран всех тканей.

4. Жиры являются растворителями витаминов А, В, Е, К и способствуют их усвоению.

5. Мембранные структуры клеток, образованные двумя слоями фосфолипидов и белковой прослойкой, содержат ферменты, при участии которых обеспечивается упорядоченность потоков метаболитов в клетки (воды, солей, аминокислот, сахара) и из них (продуктов обмена веществ).

6. С жирами в организм вводятся биологически активные вещества, обладающие противосклеротическими свойствами: фосфолипиды, токоферолы, стерины, полинасыщенные жирные кислоты (ПНЖК).

7. Липиды, входящие в состав нервных клеток и их отростков, обеспечивают направленность потоков нервных сигналов.

8. Из липидов образуются некоторые гормоны (половые, коры надпочечников), а также витамин D.

9. Липиды кожи и внутренних органов выполняют защитную роль.

10. В организме человека и животных липиды предохраняют тело от переохлаждения, так как препятствуют отдаче тепла, а также от механического повреждения (например, сердце, почки).

11. Липиды, выделяемые сальными железами, придают коже эластичность, предохраняют ее от высыхания и растрескивания.

При исключении жиров из пищи или при их недостатке (даже если достаточны калорийность и количество белка) рост животных замедляется, продолжительность жизни сокращается, имеет место задержка воды в организме,нарушение функции почек. В тканях снижается синтез белка, фосфолипидов и других веществ, кожа становится необычно проницаемой, развиваются дерматиты, повышается проницаемость капилляров. Кроме того, отмечается потеря способности к оплодотворению у самцов и развивается бесплодие у самок. Избыточное содержание жиров в пище также является неблагоприятным фактором. Может развиться ожирение и нарушение функции печени, сердечно-сосудистой системы, отмечается связь липемии (высокого содержания жира в крови) с атеросклерозом. Принято считать, что в рационе здорового человека, живущего в средней полосе, жиры должны составлять около 30% общей калорийности пищи, что составляет 90-100 г жиров в день. Рекомендуется снижать содержание жиров в рационе до 25% по калорийности для людей, проживающих в южных районах. В то же время для северных районов потребность в жирах должна составлять 35%.

В организме человека жир находится в двух видах: структурный (протоплазматический) и резервный (в жировые депо).

Структурный жир в клетках входит в состав особых включений или сложных, относительно прочных соединений с белками, которые называются липопротеиновыми комплексами. Они содержатся в крови, участвуют в построении клеточных органелл (ядра, рибосом, митохондрий). Количество протоплазматического жира поддерживается в органах и тканях на постоянном уровне, который не изменяется даже при голодании.

Резервный (запасной) жир накапливается в жировых депо: под кожей (подкожный жировой слой), в брюшной полости (сальник), около почек (околопочечный жир). Степень накопления резервного жира зависит от ряда причин: характера питания, уровня энергозатрат, возраста, пола, конституционных особенностей организма, деятельности желез внутренней секреции. В запасном жире постоянно происходит синтез и распад; он является источником обновления внутриклеточного структурного, жира.

В составе пищевых продуктов различают жиры «видимые» (сливочное и растительное масло, маргарин и др.) и «скрытые», или невидимые, жиры (в мясе, рыбе, молоке и др.).

Жиры обладают различными физическими свойствами и составом в зависимости от входящих в них жирных кислот. В настоящее время известно свыше 100 жирных кислот. Однако в наиболее распространенных пищевых жирах находится сравнительное небольшое их число.

Жирные кислоты делятся на две большие группы: твердые при нормальной температуре насыщенные жирные кислоты

Ненасыщенные жирные кислоты

Важнейшим биологическим свойством ПНЖК является участие в образовании высокоактивных комплексов фосфолипидов, вместе с которыми они входят в состав клеточных мембран, миелиновых оболочек, соединительной ткани и др. От обеспеченности организма ПНЖК зависит синтез простагландинов, так называемых «гормонов тканей», т.к они синтезируются непосредственно из фосфолипидов мембран. Установлена связь ПНЖК с обменом холестерина. Они образуют с ним эфиры, которые легко удаляются из организма с желчью, способствуя снижению уровня холестерина крови. ПНЖК являются мощным противосклеротическим фактором. Кроме того, они оказывают нормализующее действие на стенки кровеносных сосудов, повышают их эластичность, снижают проницаемость. Они препятствуют тромбообразованию, повышают устойчивость организма к инфекционным заболеваниям, радиационным воздействиям, канцерогенным факторам. Они необходимы для нормального образования и роста клеток кожи.

Ненасыщенные жирные кислоты

Наибольшее значение не только по степени распространения, но и по своим свойствам имеют следующие жирные кислоты: стеариновая, пальмитиновая, олеиновая, линолевая и линоленовая.
От наличия двойных связей и их количества (две двойные связи, три двойные связи и т.д.) в молекуле зависят все основные свойства ненасыщенных жирных кислот, в том числе и их жидкая консистенция.

Непредельные (ненасыщенные) жирные кислоты широко представлены в пищевых продуктах.
Одним из свойств ненасыщенных жирных кислот является способность к окислению, накоплению окисленных продуктов и последующей их порче.
Наиболее часто встречается в жирах ненасыщенная жирная кислота с одной двойной связью - олеиновая (С 17 Н 33 СООН), которая содержится как в растительных, так и в животных жирах.

Особую группу ненасыщенных жирных кислот составляют полиненасыщенные жирные кислоты (ПНЖК): линоленовая (С 17 Н 31 СООН) - с двумя двойными связями; линоленовая (С 17 Н 29 СООН) - с тремя двойными связями; арахидоновая (С 17 Н 39 СООН) имеет четыре двойные связи. Все эти жирные кислоты относятся к незаменимым факторам питания, так как обладают высокой биологической активностью, многие относят их к витаминам (B 1). Они почти не образуются в нашем организме.
Важнейшим биологическим свойством ПНЖК является участие в образовании высокоактивных комплексов фосфолипидов, вместе с которыми они входят в состав клеточных мембран, миелиновых оболочек, соединительной ткани и др. От обеспеченности организма ПНЖК зависит синтез простагландинов, так называемых «гормонов тканей», т. к они синтезируются непосредственно из фосфолипидов мембран. Установлена связь ПНЖК с обменом холестерина. Они образуют с ним эфиры, которые легко удаляются из организма с желчью, способствуя снижению уровня холестерина крови. ПНЖК являются мощным противосклеротическим фактором. Кроме того, они оказывают нормализующее действие на стенки кровеносных сосудов, повышают их эластичность, снижают проницаемость. Они препятствуют тромбообразованию, повышают устойчивость организма к инфекционным заболеваниям, радиационным воздействиям, канцерогенным факторам. Они необходимы для нормального образования и роста клеток кожи.

Средняя потребность взрослого человека в жире составляет 80-100 г/сут, в том числе растительного масла 25-30 г, ПНЖК - 2-6 г, холестерина - 1 г, фосфолипидов - 5 г.

В составе природных жиров и масел содержится целый ряд жизненно важных веществ, необходимых для нормальной жизнедеятельности человеческого организма, например, сопутствующие жирам фосфолипиды (фосфатиды).

Жиры являются, прежде всего, источником энергии. Но жиры необходимы, также, для выполнения пластических функций, для защиты организма, для осуществления обменных и многих других процессов.

В общем случае жиры представляют собой комплексы органических соединений, основными составляющими которых являются жирные кислоты. Они же определяют и свойства жиров.

Необходимо отметить, что жиры пищи непосредственно не «переходят» в жиры человека. Нередко это игнорируется, что ведет, например, к недопониманию процессов, связанных с похудением.

Жиры человека относятся к группе липидов (от греч. lipos - жир) - жироподобным органическим соединениям, включающей жиры и жироподобные вещества, нерастворимые в воде. Жиры необходимы для осуществления ряда важнейших для существования организма физиологических процессов.

Молекулы простых липидов состоят из глицерина и жирных кислот, сложных - из глицерина, высокомолекулярных жирных кислот и других компонентов. Глицерин составляет в жирах около 10%, отщепляется в процессе переваривания в ЖКТ. Определяют же свойства жиров жирные кислоты.

Липиды входят в состав всех живых клеток и, наряду с белками и углеводами, играют определяющую роль в существовании живых организмов. Практически невозможно обнаружить в человеческом теле ткани, где бы ни шел процесс образования и разложения жиров. В больших количествах липиды содержатся в головном и спинном мозге, печени, сердце и других органах. Концентрация липидов в нервной ткани достигает 25%, а в клеточных и субклеточных мембранах - 40%. Следует отметить, что липиды входят в состав не только тканей человека и животных, но и растений.

Липиды подразделяются на триглицериды, фосфолипиды, сфинголипиды, гликолипиды, стерины (стеролы), воски.

Триглицериды (нейтральные жиры) - наиболее простые и широко распространенные липиды. Входящие в них жирные кислоты нейтрализованы эфирной связью и кислотных свойств не проявляют.

Фосфолипиды, включающие в свой состав фосфорную кислоту, играют ключевую роль в структуре и работе клеточных мембран, являясь, как считается в настоящее время, важнейшим регулятором деятельности клеток. В пищевых продуктах фосфолипиды очень часто сопутствуют триглециридам. Известно около 25 подклассов фосфолипидов и, пожалуй, наиболее важным из них является лецитин, который наряду с другими фосфатидами входит в состав нервной (в частности, мозговой) ткани, в том числе и в состав нервных оболочек.

К стеролам относятся желчные кислоты, холестерол, половые гормоны, витамин D и др.

К липидам относятся, также, терпены (ростовые вещества растений - гиббереллины, каротиноиды, эфирные масла растений, а также воска).

Воска образуются жирными кислотами и многоатомными спиртами. В частности, они покрывают кожу, шерсть, перья животных, смягчая их и предохраняя от действия воды. Восковой защитный слой покрывает также стебли, листья и плоды многих растений.

Жиры (или липиды) синтезируются всеми живыми организмами. В узком, обиходном смысле термин «жиры» эквивалентен термину «триглицериды» и подразумевает вещества, состоящие из глицерина и жирных кислот, соединенных эфирными связями. В организме жир содержится в виде отдельных жировых клеток и в виде структурных элементов всех клеток.

Следует различать жиры, поступающие с непосредственно пищей, и жиры, синтезируемые в организме человека. При этом необходимо еще раз подчеркнуть, что жиры пищи непосредственно не «переходят» в жиры человека.

Что же касается количественных характеристик, то подавляющее количество жира сосредоточено в жировой ткани, в клетках содержится его незначительное количество. В среднем жир составляет 10-20% от общей массы тела, но при патологическом ожирении процент этот может возрастать до пятидесяти и более. Содержание жира в организме зависит от пола, возраста, питания и др., но содержание жира в протоплазме клеток всегда одно и то же.

Функции жиров

Жиры являются одним из краеугольных камней жизнедеятельности организма, выполняют в нем многочисленные функции и трудно разделить их на главные и второстепенные. Перечислим, далее, основные из них.

1. Являясь материалом для мембран клеток, жиры выполняют основополагающую структурную функцию. Наряду с этим, жиры являются и строительным материалом для мозга и тканей нервной системы (пластическая функция).

2. Жиры входят в состав гормонов, витаминов, участвуют в прохождении нервных импульсов - регуляторная функция.

3. Жиры с помощью липопротеинов осуществляют перенос веществ по организму - транспортная функция.

4. Жиры осуществляют защитную функцию, защищая как внутренние органы, так и весь организм в целом от механических воздействий. Каждый внутренний орган содержит в своей оболочке определенное количество жировой ткани, а ряд внутренних органов имеют специальную жировую оболочку, предохраняющие их от механических повреждений.

В частности, почки окружены двойной капсулой с прослойкой жира между ними. Большое количество жира содержится в жировой оболочке кишечника, причем жировые клетки находятся в ячейках из соединительной ткани, которые придают жировому слою большую прочность. Жировая ткань, находящаяся под кожей, служит также и для защиты от механических повреждений.

Жир составляет основу сосудисто – нервных пучков, в которых расположены крупные нервы и сосуды, в том числе заполняя пространство между нервами и сосудами.

5. Жиры выполняют энергетическую функцию, запасая энергию в жировых клетках. При необходимости жир, окисляясь, выделяет энергию более, чем в два раза превосходящую энергию, выделяемую белками и углеводами – жир, окисляясь, выделяет 9,3 ккал, в то время, как белки и углевода – 4,1 ккал.

6. Жир является хорошим теплоизолирующим средством, защищая организм от перепадов температур. Важной особенностью является то, что жир проявляет теплоизолирующие свойства и как защитный слой, и с помощью выделения жирных кислот, образующихся при распаде жиров содержащихся в подкожно-жировые депо. В свою очередь, жирные кислоты, подвергаясь окислению в печени с выделением значительного количества тепла, резко повышают основной обмен.

7. Жиры способствуют всасыванию жирорастворимых витаминов (ретинола, кальциферолов, токоферолов, филлохинонов). Некоторые из жиров являются источниками указанных витаминов.

8. Жиры стимулируют перистальтику кишечника, желчеотделение и внешнесекреторную деятельность поджелудочной железы; жиры способствуют, также, усвоению белков.