Триацилглицерины

Химическая природа и строение

Триацилглицерины относятся к классу липидов — низкомолекулярных биоорганических соединений, распространенных во всех живых организмах. Их молекулы состоят из глицеринового остова и присоединенных к нему остатков жирных кислот. Входящие в состав молекулы кислотные остатки всегда содержат четыре и более атомов углерода, однако наиболее распространены цепи из 16 и 18 атомов.

Для изображения молекул в химии применяют два подхода:

• Вертикальная проекция: оптимальна и удобна для написания химических уравнений.
• Пространственная конфигурация: менее удобна при записи реакций, но значительно правильнее отражает реальную геометрию и структуру молекулы.

Виды изомерии

Для молекул триацилглицеринов характерно сразу несколько вариантов изомерии:

1. Изомерия положения: связана с изменением позиций ацильных радикалов на глицериновом остове (актуально при наличии двух или трех разных кислотных остатков).
2. Энантиомерия (оптическая изомерия): возникает в случаях, когда центральный атом углерода в молекуле глицерина связан с разными заместителями.
3. Структурная изомерия радикалов: обусловлена разным строением углеродного скелета самих жирных кислот при одинаковом суммарном числе атомов углерода и водорода.

Состав природных жиров

Любой нативный жир, выделенный из биоматериала (выдавливанием или вытапливанием), является сложной смесью молекул. Найти триацилглицерин с тремя совершенно одинаковыми кислотными остатками практически невозможно. Состав строго зависит от биологического источника:

• Животные жиры (говяжий, бараний, свиной). Откладываются в жировой ткани (до 25–30% состава) и обеспечивают теплоизоляцию организма. В них преобладают насыщенные кислоты: пальмитиновая (26–28%) и стеариновая (16–25%). Из ненасыщенных доминирует олеиновая кислота (38–41%). При обычных условиях это твердые вещества, которые плавятся при нагревании.
• Растительные жиры (масла). Накапливаются в семенах растений и остаются жидкими. Содержание стеариновой кислоты в них крайне мало (2–2,4%). Зато они богаты ненасыщенными кислотами: в оливковом масле доминирует олеиновая кислота (67%), а в подсолнечном — линолевая (59%).
• Молочный жир. Отличается значительным присутствием миристиновой кислоты (12,5%) и наличием низкомолекулярной масляной кислоты (3,5%).

Физико-химические свойства

Жиры не растворяются в воде (проявляют гидрофобность), но отлично растворяются во многих органических растворителях. Лучшим растворителем для них является диэтиловый эфир.

Интересная особенность жиров — отсутствие четкой температуры плавления или замерзания. Фазовый переход всегда происходит в определенном интервале температур. Именно поэтому твердый животный жир представляет собой пластичную массу, так как внутри нее всегда присутствует примесь жидкой фазы.

В структуре ненасыщенных кислот (олеиновой, линолевой, линоленовой) двойные связи имеют исключительно цис-конфигурацию (атомы водорода находятся по одну сторону от двойной связи $C=C$). Остатки с транс-конфигурацией (например, элаидиновая кислота) в натуральных липидах практически не встречаются.

Энергетическая ценность и фосфолипиды

Жиры — невероятно энергоемкие вещества. Это обусловлено наличием длинных углеводородных цепей и малым содержанием кислорода по сравнению с углеводами. При полном окислении 1 грамма жира выделяется около 38 кДж энергии, что более чем в два раза превышает энергетический выход глюкозы (~15,5 кДж).

Важной родственной группой являются фосфолипиды — особая разновидность сложных эфиров глицерина. В отличие от жиров, их главная функция не энергетическая, а структурная: вместе с белками они образуют клеточные мембраны, стенки и внутренние перегородки клеток.

Вопросы с занятий и экзамена

Что ещё разобрать по теме

• Пространственная конфигурация и вертикальная проекция молекул триацилглицеринов
• Стереохимия ненасыщенных жирных кислот и расположение атомов водорода
• Механизмы оптической изомерии центрального атома углерода глицерина
• Химический состав и функции клеточных мембран (фосфолипиды и белки)

Другие темы раздела «Глава 18. Важнейшие классы биоорганических соединений»

Материал подготовлен преподавателями Школы Сеченова по учебной программе медицинских вузов. Носит образовательный характер.