Жиры, их строение и свойства
Урок 37. Химия 9 класс ФГОС
В данном уроке рассматривается состав жиров, их получение, а также гидролиз: кислотный и щелочной. Подробно рассказано о твёрдых и жидких жирах, для наглядности здесь есть демонстрация, доказывающая состав жидких жиров, а также есть демонстрация растворимости жиров в воде и в органических растворителях. Во второй части видеоурока изучаются мыла и СМС, демонстрируются их свойства: растворимость в жёсткой воде и характер среды.
Конспект урока «Жиры, их строение и свойства»
Жиры, их строение и свойства
Жиры (триглицериды) – это сложные эфиры ттрёхатомного спирта глицерина и высших карбоновых кислот.
Буквой
R в уравнении обозначены
углеводородные остатки кислоты с большим числом (более пятнадцати) атомов
углерода, поэтому их называют высшими карбоновыми кислотами.
В зависимости от состава кислот различают твёрдые и жидкие жиры
Если остатки непредельных карбоновых кислот присоединят к себе недостающие атомы водорода, то из жидкого жира образуется твёрдый жир. Этот процесс называется гидрированием. Этот процесс широко используют в промышленности – для получения твёрдых жиров. Особо широкое применение имеет маргарин, который представляет собой смесь гидрированного жира с небольшим количеством растительного масла и молока.
Чтобы
доказать, что масло содержит остатки ненасыщенных карбоновых кислот, можно
провести следующий опыт.
Процесс изучения состава жиров имеет длительную историю. В начале девятнадцатого века француз М.Э. Шеврель доказал, что при гидролизе жиров образуется глицерин и карбоновые кислоты.
В середине девятнадцатого века француз П.Э. Бертло осуществил синтез жира.
По происхождению жиры делят на растительные и животные. Животные жиры – твёрдые вещества. Это, например, говяжий, бараний жир, только рыбий жир является жидким, хотя и является жиром животного происхождения. Растительные жиры – вязкие жидкости, их называют маслами. Это подсолнечное масло, кукурузное, хлопковое, льняное, касторовое. Исключение оставляет
Жиры легче воды и в ней нерастворимы, но хорошо растворяются в органических растворителях – бензине, хлороформе, четырёххлористом углероде.
Если налить в три пробирки равные объёмы воды, спирта и бензина, а затем в каждую добавить несколько капель масла, а затем встряхнуть, то можно увидеть, что масло не растворяется в воде, в спирте масло немного растворяется, а в бензине полностью растворяется. Если нанести на фильтровальную бумагу несколько капель содержимого второй и третьей пробирки и подождать, пока испариться растворитель, то можно увидеть, что на фильтровальной бумаге образовалось жирное пятно.
Жиры
входят в состав животных и растительных организмов
и играют большую биологическую роль. Они служат источником энергии для животных
и растений. При окислении жиров выделяется в два раза больше энергии, чем при
окислении того же количества белков или углеводов. Накапливаясь в подкожных
тканях, жиры выполняют и защитную функцию.
В промышленности из жиров получают глицерин, карбоновые кислоты, масла. Из растительных масел изготавливают олифу, масляные краски, лаки. Богатый витаминами жир тресковой печени используют в медицине.
Из твёрдых жиров получают различные сорта мыла.
Мыла – это соли жирных кислот.
Наиболее распространены натриевые мыла. Натриевое мыло – это твёрдое мыло. Его получают гидролизом жиров раствором едкого натра или соды при нагревании. Этот процесс называют омылением жиров, в результате этого процесса образуется соль органической кислоты и глицерин. Для отделения мыла от глицерина к смеси добавляют водный раствор хлорида натрия, в котором очень плохо растворяется мыло. После чего образуется два слоя: нижний – раствор глицерина и поваренной соли в воде, верхний – получившееся мыло.
Мыла
растворяются в воде и обладают моющим действием.
В жёсткой воде мыло утрачивает моющее действие.
Растворы мыла имеют щелочную
среду.
Существует легенда об открытии мыла, согласно которой, когда юноша готовился к празднику, смазал волосы жиром, а затем посыпал голову пеплом, где содержится карбонат калия, а через некоторое время стал смывать пепел, то это вещество начало мылиться.
В качестве моющих средств используют синтетические моющие средства – стиральные порошки. СМС – это натриевые соли сульфокислот или алкилсульфокислот
. Растворы СМС имеют нейтральную среду, в жёсткой воде они не утрачивают своих моющих свойств.Сравним
свойства мыла и СМС – порошка. К раствору мыла и СМС добавим несколько капель фенолфталеина.
В растворе мыла фенолфталеин стал малинового цвета, потому что раствор мыла
имеет щелочную среду, а в щелочной среде фенолфталеин становится малинового
цвета, в растворе СМС фенолфталеин не изменил своей окраски, потому что
раствор порошка имеет нейтральную среду.
Затем к жёсткой воде в двух пробирках, то есть к воде, содержащей ионы кальция и магния, добавим в первом случае раствор мыла, а во вторую пробирку – раствор порошка и встряхнём. Получается, что в жёсткой воде мыло не пенится, то есть утрачивает свои моющие средства, во второй пробирке пена образовалась, то есть СМС не утрачивает своих моющих свойств в жёсткой воде
Таким
образом, жиры представляют собой смесь глицерина и высших карбоновых кислот.
Для жиров характерны реакции гидролиза. Жидкие жиры при гидрировании
превращаются в твёрдые жиры. Жиры являются ценным пищевым энергетическим
продуктом, обеспечивающим нормальное функционирование организма человека. К
моющим средствам относят мыла и синтетические моющие средства. СМС, в отличие
от мыла, сохраняют моющие свойства в жёсткой воде и имеют нейтральную среду.
Предыдущий урок 36 Предельные одноосновные карбоновые кислоты. Понятие о сложных эфирах
Следующий урок 38 Понятие об аминокислотах. Белки
Получите полный комплект видеоуроков, тестов и презентаций Химия 9 класс ФГОС
Чтобы добавить комментарий зарегистрируйтесь или войдите на сайт
Жиры. Строение, свойства, биологическая роль жиров
Методическая разработка
открытого урока по химии
тема «Жиры. Строение, свойства, биологическая роль жиров»
Чарушина А.И.,
Учитель химии
МОУ «СОШ №232 г.
Знаменск»
Астраханской обл.
Пояснительная записка
Методическая разработка урока по теме «Жиры. Строение, свойства, биологическая роль жиров» составлена в соответствии с календарно-тематическим планированием на 2009/2010 учебный год.
Методическая разработка урока позволяет познакомить учащихся с особенностями строения жиров, их физическими и химическими свойствами, а также раскрывает биологическую роль жиров. В процессе урока учащиеся приобретают умения работать со специальной литературой, учебником, анализировать и формулировать самостоятельные выводы по изученным вопросам.
Материал по данной теме излагается с учетом междисциплинарных связей, что позволяет рассмотреть свойства жиров с позиции как химии, так и биологии, физики.
В конце занятия ученикам предложен тест, целью которого является проверка знаний по данной теме.
Тип урока: урок изучения нового материала
Цели:
Образовательные: Продолжить знакомство учащихся с кислородосодержащими соединениями на примере жиров, а также расширить представление о многообразии химических соединений.
Сформировать понятие жиры, рассмотреть их строение свойства, применение. Дать понятие о жирах как биологически важных сложных эфирах, познакомить учащихся с превращением жиров в организме, ролью жиров в питании. Обеспечить применение наглядности и лабораторных опытов для лучшего понимания изучаемого материала. Ознакомить учащихся со способами переработки жиров в технике. Дать понятие о СМС.Развивающие: Продолжить развитие у учащихся умения анализировать и формулировать самостоятельные выводы по изученному материалу. Продолжить развивать у учащихся умение работать со специальной литературой, учебником.
Сформировать понятие жиры, рассмотреть их строение свойства, применение. Дать понятие о жирах как биологически важных сложных эфирах, познакомить учащихся с превращением жиров в организме, ролью жиров в питании. Обеспечить применение наглядности и лабораторных опытов для лучшего понимания изучаемого материала. Ознакомить учащихся со способами переработки жиров в технике. Дать понятие о СМС.Воспитательные: Продолжить формирование научно-материалистического мировоззрения учащихся, убежденности в познаваемости материальности мира. Обеспечить развитие интереса к химии посредством интересных фактов, мультимедийных средств обучения.
Методы проведения: словесные, наглядные, практические, самостоятельная работа учащихся.
Форма проведения урока: групповая работа
Ключевые компетенции:
Информационно-познавательная: умение работать с дополнительной литературой, конспектировать, выбирать главное, делать выводы.
Коммуникативная: ведение дискуссии, умение доказать свою точку зрения.
Предметные:
исследовать строение и свойства жиров; изучить значение жиров в живых организма;
изучить классификацию, строение, свойства, получение и применение, определение жиров, СМС.
Здоровье-сберегающая: предотвращение загрязнения окружающей природной среды СМС.
Обеспечение занятия: учебник «Химия. 10 класс» Рудзитиса, листы с вопросами, пробирки, реактивы (сало, растительное масло, вода, бензин, спирт), мультимедийный экран, диск «Органическая химия 10-11 класс».
Междисциплинарные связи занятия: дисциплина «Физика»: тема «Агрегатное состояние вещества»; дисциплина «Биология»: тема «Липиды».
Внутридисциплинарные связи: тема «Сложные эфиры. Строение, свойства, применение», «Высшие карбоновые кислоты».
Ход урока.
1. Организационный момент:
-приветствие;
2. Целеполагание и мотивация учебной деятельности:
Сегодняшний урок я хотела бы начать с вопроса: сколько времени, на ваш взгляд, человек может обойтись без пищи? (разные ответы). Действительно, человек может примерно неделю обходиться без пищи.
Как вы думаете, почему? Вспомните биологию, тему «липиды» (т.к. в организме есть жиры, которые окисляются до углекислого газа и воды и дают энергию). Как вы наверное догадались, тема сегодняшнего урока: жиры, состав, строение и свойства.
Сформулируйте цель урока. (Изучить состав, строение, свойства жиров, познакомиться с биологической ролью жиров).
3. Актуализация знаний:
Действительно, жиры, окисляясь, дают нашему организму энергию, которая расходуется на работу мышц, поддержание нормальной температуры тела.
Какие еще функции выполняют жиры в нашем организме? (жиры очень хорошо сохраняют тепло (хорошие теплоизоляторы), входят в состав клеточной мембраны, участвуют в образовании важных органических соединений). С точки зрения биологии о жирах вы знаете достаточно много.
Сегодня на уроке мы должны ответь на вопрос, что такое жиры с точки зрения химии и нужна ли организму пища, содержащая жиры. Ответить на поставленный вопрос нам помогут 4 научные лаборатории: физическая, биологическая, химическая, технологическая во главе с научными руководителями. Каждой лаборатории нужно приготовить краткий рассказ по своей теме.
Физическая лаборатория расскажет о физических свойствах жиров, продемонстрирует опыты растворимости жиров в разных веществах. Биологическая лаборатория рассмотрит превращение жиров в организме. Химическая изучит химические свойства жиров. Технологическая расскажет о производстве мыла и СМС.
Для того чтобы легче было готовиться, каждой группе даны вопросы, на которые нужно дать письменный ответ.
После подготовки будем работать по плану. (План на доске)
План.
1. Строение жиров.
2. Жиры как питательные вещества.
3. Физические свойства жиров.
4. Химические свойства жиров.
5. Мыла, СМС. Применение жиров.
Первый вопрос изучают все группы. Дальше каждая научная лаборатория будет рассказывать свой пункт плана. Остальным группам нужно успеть записать основные моменты.
4.
Изучение нового материала.
Рассмотрим строение жиров.
Дайте определение жирам. (Жиры – Это сложные эфиры глицерина и высших карбоновых кислот)
Общая формула жира:
где R, R’ и R» – углеводородные радикалы высших карбоновых (жирных) кислот, преимущественно от С3 до С17. Карбоновые кислоты могут быть различными, но всегда нормального строения и, как правило, с четным числом атомов углерода.
Слово предоставляется биологической лаборатории, которая рассматривала вопрос: жиры как питательные вещества. Что происходит с жирами, когда они попадают в организм человека?
Гидролиз жиров начинается в желудке. Под влиянием фермента липазы жир расщепляется на глицерин и карбоновые кислоты.
Реакция гидролиза жиров:
Продукты гидролиза всасываются ворсинками кишечника и снова образуют жир, но уже свойственный данному организму.
Синтезированный жир по лимфатической системе поступает в кровь и переносится ею в жировую ткань. Отсюда жир поступает в другие органы, где в процессе обмена веществ подвергается гидролизу и постепенному окислению. В итоге жир окисляется до СО2 и Н2О. Эти экзотермические реакции дают организму энергию, необходимую для жизни. Расход жиров восполняется в процессе питания.
Вывод: с точ. зр. биологии жиры — вещества, которые, окисляясь, дают организму энергию.
Слово предоставляется физической лаборатории, которая рассматривала физические свойства жиров и делала лабораторные опыты.
Жиры | |
Твердые (говяжий, бараний) животного происхождения образованы высшими предельными карбоновыми кислотами С17Н35СООН – стеариновая кислота С15Н31СООН–пальмитиновая кислота | Жидкие (подсолнечное, льняное масло) растительного происхождения образованы непредельными карбоновыми кислотами С17Н33СООН – олеиновая кислота С17Н33СООН – олеиновая кислота |
Доклад студента «История получения жира» (1854 г Бертло).
Слово предоставляется химической лаборатории, которая изучала химические свойства жиров.
Химические свойства:
Гидролиз (был рассмотрен ранее)
Реакция омыления (лежит в основе получения мыла)
Реакция гидрирования (характерна для сл. эфиров непредельных карб. кислот). Реакция лежит в основе получения маргарина. Для получения мыла требуются преимущественно твердые жиры. Между тем они являются ценными продуктами питания. Поэтому давно возникла мысль превращать дешевые растительные масла в твердые жиры, а потом подвергать их технической переработке. Это было достигнуто путем гидрирования (присоединения водорода) жидких жиров (масел).
Уравнение реакции гидрирования жиров:
Вывод: с точ. зр. химии жиры – сложные эфиры глицерина и высших карбоновых кислот, которые подвергаются гидролизу, реакции гидрирования и омыления.
Слово предоставляется технологической лаборатории, которая рассматривала технологию получения мыла, изучала СМС и применение жиров.
Жиры в настоящее время в основном применяют в качестве пищевого продукта. Но еще недавно жиры использовали для получения мыла. Делали это так: жир нагревали с раствором щелочи, получали мыло. Чтобы его выделить, в раствор добавляли поваренную соль, при этом мыло всплывало наверх в виде плотного ядра. Из этой массы готовили ядровое мыло – хозяйственное. Но производство мыла требует большого расхода жиров, а жиры – ценный продукт питания. Чтобы сберечь их для народного потребления, мыло следует получать из непищевого сырья. Органическая химия предоставляет такие возможности.
В настоящее время на производство моющих средств идут продукты переработки нефти. Углеводороды, содержащиеся в нефти, подвергают окислению. В результате образуется смесь различных кислот. Кислоты взаимодействуют со щелочью и получают соли.
Эти соли (в смеси с наполнителем) идут на производство туалетного и хозяйственного мыла.
Однако, мыла, получаемые из синтетических кислот обладают недостатком: плохо моют в жесткой воде. Поэтому сейчас развивается производство СМС. СМС – соли кислых сложных эфиров высших спиртов и серной кислоты.
R – CH2 – O – SO2 – OH + H2O
По строению такие соли сходны с солями, с составляющими обычное мыло.
Но в отличие от обычного мыла, такие вещества не утрачивают моющих свойств в жесткой воде, т. к. образующиеся при этом кальциевые и магниевые соли оказываются растворимыми. ПАВ остается в воде и не выпадает в осадок. СМС входят в состав широко известных стиральных порошков: «Астра», «Лотос». Производство СМС – одно из особенно быстро развивающихся направлений в современной промышленности органической химии. Моющие средства в процессе их использования не подвергаются разрушению и загрязняют окружающую среду.
Поэтому, создавая новые препараты, стремятся обеспечить не только высокие моющие свойства, но и биоразлагаемость этих веществ – последующее уничтожение в природе некоторыми видами микроорганизмов в процессе их жизнедеятельности.
Биологическое разрушение в природных условиях – обязательное требование к выпускаемым в нашей стране СМС.
Закрепление знаний и первичная проверка материала.
Все пункты нашего плана рассмотрены. Сегодня мы попытались ответить на вопрос: что представляют собой жиры с точ. зр. химии, и какова их биологическая роль.
Итак, продолжите: жиры – это (сложные эфиры глицерина и высших карб. кислот, которые подвергаются гидролизу, реакции гидрирования и омыления. Это вещества, дающие нашему организму энергию)
Скажите, нужна ли нашему организму пища, содержащая жиры?
А теперь проверим, насколько хорошо вы усвоили тему сегодняшнего занятия.
Выполнение проверочного теста (приложение 5).
Подведение итогов занятия.
Рефлексия.
Сегодня на занятии применялась групповая форма работы и вы работали и добывали знания самостоятельно. Понравилась ли вам такая форма работы? Выскажите свое мнение. Какие положительные и отрицательные моменты вы можете отметить?
Оценки за урок с комментариями.
7. Домашнее задание.
Глава 9.& 2, конспект. Стр. 123, зад 3, вопросы 9-12.
Ответить на вопрос: почему жиры портятся при хранении? (из-за того, что жиры подвергаются гидролизу и образуются жирные кислоты, которые неприятно пахнут)
Приложение 1 Химические свойства жиров 1. Рассмотрите строение жиров. 2. Напишите уравнения реакции, характерные для жиров: реакция омыления, реакция гидрирования (Рудзитис, с. 121). 3. Напишите, где находят применение данные реакции? 4. Сделайте вывод о жирах с точки зрения химии. Приложение 2 Жиры как питательные вещества 1. Рассмотрите строение жиров. Напишите общую формулу жиров, выпишите определение (Рудзитис, с. 119). 2. Напишите, в каких органах пищеварения происходит расщепление жиров в организме (Рудзитис, с. 120). 3. Охарактеризуйте роль жиров в жизненных процессах животных и человека. 4. Приведите уравнения реакций, поясняющих превращение жиров в организме (Рудзитис, с. 120). 5. Напишите, как восполняется расход жиров в организме. 6. Сделайте вывод о жирах с точки зрения биологии. Приложение 3 Мыла, СМС, применение жиров 1. Рассмотрите строение жиров. Напишите общую формулу жиров, выпишите определение (Рудзитис, с. 119). 2. Напишите, для каких целей применяют жиры (Рудзитис, с. 121). 3. Объясните, почему в настоящее время жиры не используются для получения мыла. Как решена эта проблема? 4. Дайте понятие о СМС. Каков состав и в чем преимущество СМС по сравнению с мылом? Приложение 5 Проверочный тест 1. Жиры это – а) сложные эфиры одноатомных спиртов и карбоновых кислот б) сложные эфиры многоатомного спирта глицерина и карбоновых кислот в) сложные эфиры одноатомного спирта и альдегида 2. В организме жиры расщепляются под влиянием фермента: а) гидрогеназы б) липазы в) амилазы 3. а) гидрирования б) полимеризации в) гидролиза 4. Жиры синтезировал а) Шеврель б) Бертло в) Ле-Шателье 5. Гидролиз жиров начинается а) в тонком кишечнике б) в желудке в) в толстом кишечнике Приложение 4 Физические свойства жиров 1. Рассмотрите строение жиров. Напишите общую формулу жиров, выпишите определение (Рудзитис, с. 119). 2. Напишите, в каких агрегатных состояниях встречаются жиры в природе. В чем состоит их отличие? (Рудзитис, с. 119-120). 3. Изобразите структурные формулы важнейших карбоновых кислот, которые входят в состав животных жиров и растительных масел (Рудзитис, с. 119-120). 4. Проведите лабораторные опыты, характеризующие физические свойства жиров (растворимость в воде и бензине). 5. Сделайте вывод о жирах с точки зрения физики. Проверочный тест 1. Жиры это – а) сложные эфиры одноатомных спиртов и карбоновых кислот б) сложные эфиры многоатомного спирта глицерина и карбоновых кислот в) сложные эфиры одноатомного спирта и альдегида 2. В организме жиры расщепляются под влиянием фермента: а) гидрогеназы б) липазы в) амилазы 3. Для жиров, образованных непредельными карбоновыми кислотами характерны реакции: а) гидрирования б) полимеризации в) гидролиза 4. Жиры синтезировал а) Шеврель б) Бертло в) Ле-Шателье 5. Гидролиз жиров начинается а) в тонком кишечнике б) в желудке в) в толстом кишечнике |
Напишите общую формулу жиров, выпишите определение (Рудзитис, с. 119).
Для жиров, образованных непредельными карбоновыми кислотами характерны реакции:
Липид | Определение, структура, примеры, функции, типы и факты
липидная структура
См. все материалы
- Связанные темы:
- стероидный препарат изопреноид простагландин липопротеин фосфолипид
Просмотреть весь связанный контент →
Последние новости
4 марта 2023 г.
, 17:22 по восточному времени (AP)
Не можете принимать статины? Новая таблетка снижает уровень холестерина, предотвращает сердечные приступы
В крупном исследовании новый вид лекарств для снижения уровня холестерина помог людям, которые не могут принимать таблетки первого выбора, называемые статинами
Top Questions
Что такое липид?
Липид представляет собой любое из различных органических соединений, нерастворимых в воде. Они включают жиры, воски, масла, гормоны и определенные компоненты мембран и функционируют как молекулы-аккумуляторы энергии и химические мессенджеры. Наряду с белками и углеводами липиды являются одним из основных структурных компонентов живых клеток.
Почему липиды важны?
Липиды представляют собой разнообразную группу соединений, выполняющих множество различных функций. На клеточном уровне фосфолипиды и холестерин являются одними из основных компонентов мембран, отделяющих клетку от окружающей среды.
Гормоны липидного происхождения, известные как стероидные гормоны, являются важными химическими мессенджерами и включают тестостерон и эстрогены. На уровне организма триглицериды, хранящиеся в жировых клетках, служат депо для хранения энергии, а также обеспечивают теплоизоляцию.
Что такое липидные рафты?
Липидные рафты – это возможные области клеточной мембраны, содержащие высокие концентрации холестерина и гликосфинголипидов. Существование липидных рафтов окончательно не установлено, хотя многие исследователи подозревают, что такие рафты действительно существуют и могут играть роль в текучести мембран, межклеточных коммуникациях и инфицировании вирусами.
Сводка
Прочтите краткий обзор этой темы
липид , любое из разнообразной группы органических соединений, включая жиры, масла, гормоны и определенные компоненты мембран, которые объединены в одну группу, поскольку они не взаимодействуют в заметной степени с водой.
Один тип липидов, триглицериды, секвестрируются в виде жира в жировых клетках, которые служат в качестве хранилища энергии для организмов, а также обеспечивают теплоизоляцию. Некоторые липиды, такие как стероидные гормоны, служат химическими посредниками между клетками, тканями и органами, а другие передают сигналы между биохимическими системами внутри одной клетки. Мембраны клеток и органеллы (структуры внутри клеток) представляют собой микроскопически тонкие структуры, образованные из двух слоев молекул фосфолипидов. Мембраны функционируют, чтобы отделить отдельные клетки от их окружения и разделить внутреннюю часть клетки на структуры, которые выполняют специальные функции. Эта компартментализирующая функция настолько важна, что мембраны и образующие их липиды, должно быть, сыграли важную роль в происхождении самой жизни.
Вода — это биологическая среда, вещество, которое делает жизнь возможной, и почти все молекулярные компоненты живых клеток, будь то животные, растения или микроорганизмы, растворимы в воде.
Такие молекулы, как белки, нуклеиновые кислоты и углеводы, обладают сродством к воде и называются гидрофильными («водолюбивыми»). Однако липиды гидрофобны («водобоязненные»). Некоторые липиды являются амфипатическими — часть их структуры гидрофильна, а другая часть, обычно более крупная, гидрофобна. Амфипатические липиды проявляют уникальное поведение в воде: они спонтанно образуют упорядоченные молекулярные агрегаты, причем их гидрофильные концы находятся снаружи, в контакте с водой, а гидрофобные части находятся внутри, экранированные от воды. Это свойство является ключом к их роли в качестве основных компонентов клеточных и органелл мембран.
Хотя биологические липиды не являются крупными макромолекулярными полимерами (например, белки, нуклеиновые кислоты и полисахариды), многие из них образуются путем химического связывания нескольких небольших составляющих молекул. Многие из этих молекулярных строительных блоков сходны или гомологичны по структуре. Гомологии позволяют разделить липиды на несколько основных групп: жирные кислоты, производные жирных кислот, холестерин и его производные и липопротеины.
В этой статье рассматриваются основные группы и объясняется, как эти молекулы функционируют как молекулы-аккумуляторы энергии, химические мессенджеры и структурные компоненты клеток.
Жирные кислоты редко встречаются в природе в виде свободных молекул, но обычно встречаются в виде компонентов многих сложных молекул липидов, таких как жиры (соединения для хранения энергии) и фосфолипиды (основные липидные компоненты клеточных мембран). В этом разделе описывается структура и физико-химические свойства жирных кислот. Это также объясняет, как живые организмы получают жирные кислоты как из своего рациона, так и в результате метаболического расщепления накопленных жиров.
Структура
Биологические жирные кислоты, представители класса соединений, известных как карбоновые кислоты, состоят из углеводородной цепи с одной концевой карбоксильной группой (COOH). Фрагмент карбоновой кислоты, не включающий гидроксильную (ОН) группу, называется ацильной группой. В физиологических условиях в воде эта кислая группа обычно теряет ион водорода (H + ) с образованием отрицательно заряженной карбоксилатной группы (COO — ).
Большинство биологических жирных кислот содержат четное число атомов углерода, потому что путь биосинтеза, общий для всех организмов, включает химическое связывание двухуглеродных единиц (хотя в некоторых организмах встречаются относительно небольшие количества жирных кислот с нечетным числом). Хотя молекула в целом нерастворима в воде благодаря своей гидрофобной углеводородной цепи, отрицательно заряженный карбоксилат является гидрофильным. Эта распространенная форма биологических липидов, которая содержит хорошо разделенные гидрофобные и гидрофильные части, называется амфипатической.
В дополнение к углеводородам с прямой цепью жирные кислоты могут также содержать пары атомов углерода, связанные одной или несколькими двойными связями, метильные разветвления или трехуглеродное циклопропановое кольцо вблизи центра углеродной цепи.
Оформите подписку Britannica Premium и получите доступ к эксклюзивному контенту. Подпишитесь сейчас
5.2: Функции жиров
- Последнее обновление
- Сохранить как PDF
- Идентификатор страницы
- 39969
- Элис Каллахан, Хизер Леонард и Тэмберли Пауэлл
- Lane Community College через OpenOregon 99
- Гавайский университет в Маноа Программа пищевых наук и питания человека, «Функция липидов в организме», CC BY-NC 4.0
- ACE (2009) Каковы рекомендации по проценту потери жира в организме? Американский совет по физическим упражнениям (ACE). Спросите в экспертном блоге. 2 декабря 2009 г.
- Источник для профилактики ожирения.
Жиры выполняют полезные функции как в организме, так и в рационе.
В организме жир функционирует как важное депо для хранения энергии, обеспечивает изоляцию и защиту, а также играет важную роль в регулировании и передаче сигналов. Для выполнения этих функций не требуется большого количества пищевого жира, потому что большинство молекул жира может быть синтезировано организмом из других органических молекул, таких как углеводы и белки (за исключением двух незаменимых жирных кислот). Тем не менее, жир также играет уникальную роль в питании, в том числе увеличивает усвоение жирорастворимых витаминов и способствует вкусу и удовлетворению пищи. Давайте подробнее рассмотрим каждую из этих функций жиров в организме и в рационе.
Функции жиров в организме
Сохранение энергии
Избыточная энергия пищи, которую мы едим, включается в жировую ткань или жировую ткань. Большая часть энергии, необходимой человеческому организму, обеспечивается углеводами и липидами. Как обсуждалось в разделе «Углеводы», глюкоза хранится в организме в виде гликогена.
Хотя гликоген является готовым источником энергии, он довольно громоздкий из-за содержания тяжелой воды, поэтому организм не может долго хранить его большую часть. Жиры, с другой стороны, могут служить более крупным и долгосрочным запасом энергии. Жиры плотно упакованы без воды и хранят гораздо большее количество энергии в уменьшенном пространстве. Грамм жира насыщен энергией и содержит более чем в два раза больше энергии, чем грамм углеводов.
Мы используем энергию, хранящуюся в жире, для удовлетворения наших основных потребностей в энергии, когда мы отдыхаем, и для подпитки наших мышц для движения в течение дня, от прогулки до занятий, игр с детьми, танцев во время приготовления ужина или питание через смену на работе. Исторически сложилось так, что когда люди полагались на охоту и сбор диких продуктов или на успех сельскохозяйственных культур, способность запасать энергию в виде жира была жизненно важна для выживания в неурожайные времена. Голод остается проблемой для людей во всем мире, и способность накапливать энергию в хорошие времена может помочь им пережить период отсутствия продовольственной безопасности.
В других случаях запасенная в жировой ткани энергия может позволить человеку пережить длительную болезнь.
В отличие от других клеток организма, которые могут хранить жир в ограниченных количествах, жировые клетки специализируются на хранении жира и способны увеличиваться в размерах почти до бесконечности. Переизбыток жировой ткани может нанести вред вашему здоровью не только от механических нагрузок на организм из-за лишнего веса, но и от гормональных и метаболических изменений. Ожирение может увеличить риск многих заболеваний, включая диабет 2 типа, болезни сердца, инсульт, заболевания почек и некоторые виды рака. Он также может мешать репродукции, когнитивной функции и настроению. Таким образом, в то время как некоторые жировые отложения имеют решающее значение для нашего выживания и хорошего здоровья, в больших количествах они могут быть сдерживающим фактором для поддержания хорошего здоровья.
Рисунок \(\PageIndex{1}\): Сканирующая электронная микрофотография жировой ткани, показывающая адипоциты.
Оранжевый цвет компьютера. («Жировая ткань, крупный план адипоцитов, СЭМ» Дэвида Грегори и Дебби Маршалл, лицензия CC BY 4.0). до 31 процента 1 , но жировая ткань может составлять гораздо больший процент массы тела в зависимости от степени ожирения человека. Часть этого жира хранится в брюшной полости, называемой висцеральный жир, и часть откладывается под кожей, называемая подкожным жиром . Висцеральный жир защищает жизненно важные органы, такие как сердце, почки и печень. Покровный слой подкожного жира изолирует тело от экстремальных температур и помогает контролировать внутренний климат. Он защищает наши руки и ягодицы и предотвращает трение, так как эти области часто соприкасаются с твердыми поверхностями. Это также дает телу дополнительную подкладку, необходимую при занятиях физически сложными видами деятельности, такими как катание на коньках, верховая езда или сноубординг. Рисунок \(\PageIndex{2}\): Существует два типа жира, хранящегося в виде жировой ткани: подкожный жир и висцеральный жир.
(«Пандемия заболеваний, связанных с образом жизни» Сандры Коэн-Роуз и Колина Роуза, лицензия CC-BY-2.0)Regulatory and Signaling
Жиры помогают организму вырабатывать и регулировать гормоны. Например, жировая ткань выделяет гормон лептин, который сигнализирует об энергетическом статусе организма и помогает регулировать аппетит. Жир также необходим для репродуктивного здоровья; женщина, которой не хватает достаточного количества, может прекратить менструацию и не сможет зачать ребенка, пока ее тело не сможет запасать больше энергии в виде жира. Незаменимые жирные кислоты омега-3 и омега-6 помогают регулировать уровень холестерина и свертываемость крови, а также контролировать воспаление в суставах, тканях и кровотоке. Жиры также играют важную функциональную роль в поддержании передачи нервных импульсов, хранении памяти и структуре тканей. Липиды особенно важны для активности мозга по структуре и функциям, помогая формировать мембраны нервных клеток, изолировать нейроны и облегчать передачу электрических импульсов по всему мозгу.
Функция жиров в ДИЕТЕ
Помощь всасыванию и повышение биодоступности
Пищевые жиры в пищевых продуктах, которые мы едим, помогают в транспортировке жирорастворимых витаминов, перенося их через пищеварительный процесс и улучшая их всасывание в кишечнике. Это улучшенное всасывание известно как повышенная биодоступность . Пищевые жиры также могут повышать биодоступность соединений, известных как фитохимические вещества — несущественных растительных соединений, которые считаются полезными для здоровья человека. Многие фитохимические вещества, такие как ликопин, содержащийся в помидорах, и бета-каротин, содержащийся в моркови, являются жирорастворимыми, поэтому пищевой жир улучшает всасывание этих молекул в пищеварительном тракте.
В дополнение к улучшению биодоступности жирорастворимых витаминов одними из лучших диетических источников этих витаминов являются также продукты с высоким содержанием жира.
Например, хорошими источниками витамина Е являются орехи (включая арахисовое масло и другие ореховые масла), семена и растительные масла, такие как те, которые содержатся в заправках для салатов, и трудно потреблять достаточное количество витамина Е, если вы едите очень мало- жирная диета. (Хотя жареные продукты обычно готовят на растительных маслах, витамин Е разрушается при высокой температуре, поэтому вы не найдете много витамина Е в картофеле фри или луковых кольцах. Лучше всего употреблять цельные продукты с минимальной обработкой.) Овощи масла также содержат некоторое количество витамина К, а жирная рыба и яйца — хорошие источники витаминов А и D.
Способствуя формированию запаха, вкуса и насыщения пищи
Жиры удовлетворяют аппетит ( желание поесть), потому что они придают пище вкус. Жир содержит растворенные соединения, которые придают аппетитный аромат и вкус. Жир также придает текстуру, делая выпечку сочной и слоеной, жареную пищу хрустящей, а таким продуктам, как мороженое и сливочный сыр, придает сливочный вкус.
Подумайте о обезжиренном сливочном сыре; когда из сливок удаляют жир, большая часть вкуса также теряется. В результате он зернистый и безвкусный, совсем не такой, как его полножирный аналог, и многие добавки используются в попытке заменить потерянный вкус.
Жиры утоляют голод ( нужно для еды), потому что они перевариваются и усваиваются медленнее, чем другие макроэлементы. Таким образом, пищевой жир способствует сытости — ощущению сытости или сытости. Когда жирная пища проглатывается, организм реагирует, позволяя процессам, контролирующим пищеварение, замедлять движение пищи по пищеварительному тракту, давая жирам больше времени для переваривания и усвоения и способствуя общему ощущению сытости. Иногда, прежде чем наступит чувство сытости, люди чрезмерно увлекаются жирной пищей, находя восхитительный вкус непреодолимым. Замедление, чтобы оценить вкус и текстуру пищи, может дать вашему телу время, чтобы послать сигнал о сытости в ваш мозг, чтобы вы могли съесть достаточно, чтобы насытиться, не чувствуя себя чрезмерно сытым.
Обеспечение незаменимыми жирными кислотами
Большинство молекул липидов могут быть синтезированы в организме из других органических молекул, поэтому их не обязательно включать в рацион. Однако есть два, которые считаются незаменимыми и должны быть включены в рацион: линолевая кислота и альфа-линоленовая кислота. Мы подробно обсудим эти две жирные кислоты позже в этом разделе.
