Шесть основных биологических функций липидов

Под липидами в массовом сознании принято понимать жиры, однако в действительности эти слова не являются синонимами, и путать их не следует. Попробуем разобраться, что это на самом деле такое и каковы функции липидов в нашем организме.

Общая характеристика

Этимология слова связана с греческим «lipos», что означает жир, отсюда и определенная путаница. Если следовать общепринятой терминологии, то липиды соотносятся с жирами как общее и частное. Это означает, что все липиды являются жирами, но не все жиры — это липиды. Важно также понимать, что липиды являются органическими соединениями, в то время как то же масло может быть и неорганическим.

Эти вещества могут иметь разную структуру, но в них всегда присутствует спирт и органические кислоты, например, триглицериды, то есть жиры как таковые образуются за счет соединения глицерина (простейшего трехатомного спирта) и карбоновых кислот. Для всех рассматриваемых соединений характерно одно свойство — гидрофобность («гидро» — вода, «фобия» — боязнь, страх). Этот термин, конечно, не означает физического страха воды. Он применяется к веществам, молекулы которых как бы стараются «держаться от воды подальше». Когда такой контакт все же происходит, вещество словно отталкивает от себя жидкость, в результате чего последняя не распределяется по его поверхности, а собирается на ней в отдельные капли, «довольствуясь» минимально «выделенной» ей площадью. Понятно, что гидрофобные соединения не растворяются или очень плохо растворяются в воде, что, однако, не мешает им хорошо растворяться в других веществах (например, в том же спирте). Это — вторая особенность липидов, которая и определяет их выделение в отдельную группу. Рассматриваемые соединения присутствуют во всех живых организмах, причем они есть во всех тканях и клетках. Существует огромное множество разных липидов. Для удобства их принято делить на простые и сложные. К первым, в свою очередь, относятся жиры, жирные кислоты, жирные альдегиды и жирные спирты, воск и некоторые другие вещества, ко вторым — фосфо-, глико-, фосфоглико-, сфинго-, мышьяколипиды, ацилглицериды, церамиды, стероиды и др. Какие соединения относятся к простым, а какие — к сложным, определяется их химическим составом, а именно тем, есть ли в этой молекуле только кислород, водород или углерод, или присутствуют еще и другие элементы. Некоторые из указанных веществ содержатся в строго определенных клетках (в тех или иных органах), другие же присутствуют везде. Основное «место жительства» этих соединений в нашем организме — это, конечно, жировые ткани, но также их много в нервных клетках. Транспортировка синтезируемых организмом или полученных с продуктами питания липидов по всем органам и тканям происходит через плазму крови, где эти вещества содержатся вместе с белками.

Основные функции

Возможно, вы не перечислите все функции липидов, но то, что жиры необходимы нашему организму для нормальной работы, очевидно для всех. Причем речь идет не только о функционировании организма как единой системы, но и о «здоровье» каждой конкретной клетки как его отдельного «кирпичика». Как известно, часть питательных веществ, полученных или образованных клеткой, расходуется на поддержание ее жизнедеятельности, часть необходима для того, чтобы клетка делилась, а остальное передается ею «в общий котел», то есть направляется на поддержание других клеток и тканей. Принято различать следующие биологических функции, выполняемые липидами:

1. Структурная.
2. Барьерная (защитная).
3. Энергетическая.
4. Запасающая (резервная).
5. Теплоизоляционная.
6. Смазывающая.
7. Электроизоляционная.
8. Регуляторная (гормональная, ферментативная).
9. Транспортная.
10. Питательная.
11. Сигнальная.

Рассмотрим лишь некоторые из них.

Структурная

Структурная функция жиров состоит в том, что они принимают непосредственное участие в строении клеточной стенки (наружной мембраны), защищающей клетку от окружающей среды. Здесь очень кстати приходится гидрофобность липидов и их свойство не растворяться в воде. Защитная оболочка клетки по своей структуре представляет собой двойной слой, на 50% состоящий из белков и на 50% из жиров. В качестве такого строительного материала в нашем организме выступают, прежде всего, фосфолипиды, а также холестерин, гликолипиды, липопротеины. Структурная (строительная) функция жиров обеспечивает клетке возможность сохранять свою форму и регулировать метаболические процессы с другими тканями и окружающей средой. Пчелиные соты, а также поверхностный слой (кутикула) некоторых растений состоят из воска, который не пропускает воду и, таким образом, обеспечивает защиту от попадания влаги внутрь (в первом случае) и испарения ее (во втором случае). Таким образом, структурная функция липидов неразрывно связана с барьерной и может рассматриваться не только на уровне строения отдельной клетки.

Энергетическая

Не менее важной является и энергетическая функция липидов. Расщепляясь, жиры выделяют очень большое количество энергии, необходимой для того, чтобы наш организм и его органы могли выполнять свои функции.

Важная роль жиров состоит также в том, что они представляют собой своеобразный «склад» для хранения энергии: попав в клетку с кровью, они откладываются в ней в виде жировых капелек, после чего в случае необходимости (например, во время серьезной физической нагрузки) организму остается лишь «заглянуть в закрома» и получить оттуда необходимый подзаряд. Именно эта способность резервировать энергию в виде жировых отложений позволяет многим животным, впадая в зимнюю спячку, обходиться без пищи на протяжении нескольких месяцев. По этому же принципу прорастает семечко: пока молодое растение не сформирует собственную корневую систему, оно питается за счет содержащихся в нем липидов (неудивительно, что в семенах многих растений так много масла, что их используют как сырье для его промышленного производства).

Теплоизоляционная

Выше мы уже упомянули о барьерной функции липидов, позволяющей защитить клетку от проникновения влаги (либо, наоборот, от ее потери). Но жиры, помимо того, помогают сохранить внутри клетки тепло.

По ходу отметим еще одно проявление барьерной функции липидов: слой жира, окутывающий в организме человека такие органы, как почки и кишечник, обеспечивает им дополнительную защиту от случайных механических повреждений.

Смазывающая

Эту функцию иногда также называют водоотталкивающей. Одно из ее проявлений мы уже упоминали на примере пчелиных сот. Гидрофобность липидов не позволяет воде распределяться по их поверхности, влага как бы стряхивается с нее, собираясь в мелкие капельки. Перья птиц, шерсть животных и человеческая кожа покрыты тончайшим восковым слоем, придающим эластичность и защищающим от намокания. Каждый из нас видел, насколько легко освобождается от излишней влаги выбравшаяся из воды собака: ей достаточно всего лишь энергично отряхнуться. Попробуйте таким же способом осушить влагоемкий материал (например, пляжное полотенце), и водоотталкивающая роль липидов станет очевидной. Кстати, именно поэтому очень вредно часто купать домашних любимцев (кошек и собак): вместе с мылом с их кожи смывается защитный жировой слой, а вместе с ним разрушается невидимый барьер для проникновения через нее различных вредных веществ.

Регуляторная

Было бы неправильно говорить, что липиды выполняют первостепенную роль в основных биологических процессах. Тем не менее их регуляторная функция все же очевидна, хотя и опосредована. Если липиды не регулируют жизненно важные процессы напрямую, они делают это как составная часть других веществ, в частности, гормонов и ферментов. В качестве примеров того, как работает эта функция, достаточно привести лишь несколько фактов:

• холестерол является основой для образования таких важных гормонов, как тестостерон, прогестерон и ряд других половых гормонов;
• витамин D необходим для обеспечения кальциево-фосфорного обмена;
• еще один гормон «липидного» происхождения — кортизон, это вещество также называют гормоном надпочечников.

Из сказанного становится совершенно понятным, что недостаток тех или иных липидов в организме неизбежно приведет к тому, что многие жизненно важные процессы в нем начнут «пробуксовывать», таким образом, жиры необходимы нам в том числе и в качестве своеобразного регулятора.

Отдельно об увеличении плавучести

Говоря о том, какую функцию выполняют липиды в клетке, мы уже упоминали, что крупные морские млекопитающие обладают большими запасами жира, позволяющими им не замерзать (точнее сохранять тепло собственного тела) в холодной воде. Однако есть еще одна причина, по которой природа наделила этих животных подобным свойством.

Как известно из школьного курса физики, на тело, находящееся в воде, действует выталкивающая сила, равная массе вытесненной им жидкости. Этот закон напрямую влияет на такое понятие, как плавучесть. Чем больше разница между удельным весом воды и удельным весом погруженного в нее тела («пловца»), тем выше это состояние. Если удельная масса тела меньше удельной массы воды, предмет всплывает на поверхность (положительная плавучесть), если больше — тонет (отрицательная плавучесть). Но какое это отношение имеет к липидам? Оказывается, самое прямое! Удельный вес тела зависит от двух факторов: собственно, веса тканей, а также от степени наполненности легких кислородом. В свою очередь, ткани, если речь идет, например, о млекопитающих, состоят из костей, мышц и жира. Причем самым тяжелым компонентом в нас являются кости, а самым легким — именно жир. Иными словами, увеличение объема тела за счет жировых отложений уменьшает его удельный вес, а следовательно, увеличивает плавучесть.

В природе это свойство используется не только упомянутыми выше морскими млекопитающими, но и другими живыми организмами, живущими в воде (рыбы и даже некоторые виды водорослей). За счет увеличения жировой прослойки эти представители флоры и фауны получают возможность удерживаться в толще воды, прилагая для этого намного меньше усилий (затрат энергии). Таким образом, значение липидов в живой природе трудно переоценить. Об этом обязательно следует помнить тем, кто в погоне за стройной фигурой загоняет свой организм безжировыми диетами, не отдавая себе отчета в том, какой непоправимый ущерб своему здоровью они тем самым приносят.