Липиды
план-конспект урока по химии (10, 11 класс) на тему

«Липиды»

План урока:

Ход урока:

1. Актуализация опорных знаний.

Сегодня мы будем говорить о веществах, которые, попадая с пищей в организм животных и человека, дают самое большое количество энергии. Так что же из питательных веществ является самым богатым источником энергии? (Липиды).

Итак, тема нашего занятия сегодня – липиды. Вы уже изучали этот класс соединений в курсе химии и биологии. Вспомним, какие функции выполняют липиды в живых организмах, т.е. биологические функции липидов.

1. Макроэргические вещества. Липиды — наиболее важный из всех питательных веществ источник энергии. В количественном отношении липиды — основной энергетический резерв организма. В основном жир содержится в клетках в виде жировых капель, которые служат метаболическим «топливом». Липиды окисляются в митохондриях до воды и диоксида углерода с одновременным образованием большого количества АТФ.

2. Структурные блоки. Ряд липидов принимает участие в образовании клеточных мембран. Типичными мембранными липидами являются фосфолипиды, гликолипиды и холестерин. Следует отметить, что мембраны не содержат жиров.

3. Изолирующий материал. Жировые отложения в подкожной ткани и вокруг различных органов обладают высокими теплоизолирующими свойствами. Кроме того, подкожная жировая клетчатка защищает внутренние органы от ударов, срабатывая, как амортизатор. Как основной компонент клеточных мембран липиды изолируют клетку от окружающей среды и за счет гидрофобных свойств обеспечивают формирование мембранных потенциалов.

4. Прочие функции липидов. Некоторые липиды выполняют в организме специальные функции. Стероиды, эйкозаноиды и некоторые метаболиты фосфолипидов выполняют сигнальные функции.Они служат в качестве гормонов, медиаторов и вторичных переносчиков (мессенджеров). Отдельные липиды выполняют роль «якоря», удерживающего на мембране белки и другие соединения. Некоторые липиды являются кофакторами, принимающими участие в ферментативных реакциях, например, в свертывании крови или в трансмембранном переносе электронов. Светочувствительный липид ретиналь играет центральную роль в процессе зрительного восприятия. Поскольку некоторые липиды не синтезируются в организме человека, они должны поступать с пищей в виде незаменимых жирных кислот и жирорастворимых витаминов 

2. Изучение нового материала.

Липиды - органические вещества, характерные для живых организмов, нерастворимые в воде, но растворимые в органических растворителях и друг в друге.

2.1. Классификация. Классификация липидов сложна, так как в класс липидов входят вещества весьма разнообразные по своему строению. Их объединяет только одно свойство – гидрофобность.

По отношению к гидролизу в щелочной среде все липиды подразделяют на две большие группы: омыляемые и неомыляемые.

Среди неомыляемых определена большая группа стероидов, в состав которой входятхолестерол и его производные: стероидные гормоны, стероидные витамины, желчные кислоты.

Среди омыляемых липидов существуют простые липиды, т.е. состоящие только из спирта и жирных кислот – воска, триацилглицеролы (триглицериды), эфиры холестерола, и сложныелипиды, включающие, кроме спирта и жирных кислот, вещества иного строения –фосфолипиды, гликолипиды, сфинголипиды.

2.2. Воска – сложные эфиры высших жирных кислот и высших одноатомных или двухатомных спиртов с числом углеродных атомов от 16 до 22. Общие их формулы можно представить так:

В этих формулах R, R' и R" – возможные радикалы.

Воска могут входить в состав жира, покрывающего кожу, шерсть, перья. У растений 80% от всех липидов, образующих пленку на поверхности листьев и плодов, составляют воска. Известно также, что воска являются нормальными метаболитами некоторых микроорганизмов.

Природные воска (например, пчелиный воск,спермацет, ланолин) обычно содержат, кроме указанных сложных эфиров, некоторое количество свободныхжирных кислот, спиртов и углеводородов с числом углеродных атомов 21–35.

2.3. Нейтральные жиры представляют собой эфиры глицерина и остатков трех жирных кислот. Они гидрофобны, и располагаются внутри клетки в виде нерастворимых жировых включений.

В состав жиров также могут входить остатки насыщенных и ненасыщенных жирных кислот. Первые преобладают в животных жирах, а вторые – в растительных. Насыщенные жирные кислоты имеют более высокую температуру плавления, поэтому подсолнечное масло при комнатной температуре является жидкостью, а сливочное масло и говяжий жир – твердыми телами. В состав жиров сливочного масла входят насыщенные кислоты с меньшим числом углеродных атомов, чем у жиров говяжьего жира, поэтому сливочное масло плавится при меньшей температуре. Молекулы нейтральных жиров обычно содержат остатки разных жирных кислот.

2.4. Фосфолипиды служат главными компонентами биологических мембран. Их общим отличительным признаком является наличие остатка фосфорной кислоты, который образует сложноэфирную связь с гидроксильной группой sn-С-З глицерина. Поэтому фосфолипиды по крайней мере в нейтральной области рН несут отрицательный заряд. В молекулах фосфолипидов присутствуют различные по химическим свойствам составные части: «головка» и два «хвоста». В состав головки входят остатки глицерина, фосфорной кислоты и спирта. «Головка» гидрофильна и электрически заряжена, вода охотно с ней взаимодействует. «Хвосты» представляют собой остатки жирных кислот, содержащие множество СН2-групп. 

Если молекулы фосфолипидов поместить на поверхность водного слоя, то, очевидно, что гидрофильные «головки» будут обращены в воду, а гидрофобные «хвосты» будут выталкиваться из воды. Образуется монослой – поверхностная пленка толщиной в одну молекулу. Если же «затолкать» молекулы фосфолипидов в воду целиком, то тогда «головки» будут обращены к воде (наружу), а «хвосты» – от воды (внутрь). Такие небольшие скопления молекул называются мицеллами. Фосфолипиды чаще образуют другую структуру – липидный бислой. В составе бислоя молекулы фосфолипидов располагаются в два ряда: «головки» будут обращены к воде, а «хвосты» упрятаны внутрь. Липидный бислой составляет основу всех клеточных мембран – мембрана представляет собой «липидное озеро», в котором плавают белки.

Липидный бислой непроницаем для заряженных ионов – они не могут проникнуть через его гидрофобную центральную зону. Для того чтобы транспортировать ионы через мембрану, в клетке имеются специальные белки-переносчики. Через бислой не могут пройти крупные молекулы – белки, полисахариды, нуклеиновые кислоты. Липидный бислой проницаем для небольших гидрофобных молекул, а также для совсем мелких полярных, но не заряженных – таких как Н2О, СО2, а также О2.

2.5. Гликолипиды — (от греч. γλυκός (glykos) — сладкий и λίπος (lípos) — жир) сложные липиды, образующиеся в результате соединения липидов с углеводами. В молекулах гликолипидов есть полярные «головы» (углевод) и неполярные «хвосты» (остатки жирных кислот). Благодаря этому гликолипиды (вместе с фосфолипидами) входят в состав клеточных мембран.

Гликолипиды широко представлены в тканях, особенно в нервной ткани, в частности в ткани мозга. Они локализованы преимущественно на наружной поверхности плазматической мембраны, где их углеводные компоненты входят в число других углеводов клеточной поверхности.

2.6. Сфинголипиды в большом количестве присутствуют в мембранах клеток нервной ткани и мозге. По строению эти соединения несколько отличаются от обычных фосфолипидов (глицерофосфолипидов). Функции глицерина в них выполняет аминоспирт с длинной алифатической цепью — сфингозин. Они играют важную роль в передаче клеточного сигнала и в клеточном распознавании. Особенно богата сфинголипидами нервная ткань.

3. Первичное закрепление материала.

Решение задачи на доске одним из учащихся (индивидуальный опрос). Решить необходимо только половину задачи, как пример, для выполнения домашнего задания.

Задача: Назовите продукты, которые могут получиться в результате этерификации глицерина с избытком смеси пальмитиновой и олеиновой кислот. Расположить их в порядке возрастания температур плавления.

Решение:

CH2–OH            C15H31–COOH пальмитиновая кислота (предельная)

CH–OH     +                                                                                        Н2SO4(конц.)      CH2–OH            C17H33–COOH олеиновая кислота (непредельная)

Глицерин

CH2–O–OC–C17H33                 CH2–O–OC–C17H33              CH2–O–OC–C15H31

CH–O–OC–C17H33      +    CH–O–OC–C17H33    +    CH–O–OC–C15H31     +

CH2–O–OC–C17H33           CH2–O–OC–C15H31         CH2–O–OC–C17H33
триолиндиолеопальмитиндипальмитоолеин
жидкийжиржидкийжирмягкийжир

CH2–O–OC–C15H31

+    CH–O–OC–C15H31

CH2–O–OC–C15H31
трипальмитин

твёрдыйжир

4. Домашнее задание.

Дописать два жира из задачи, назвать их, определить твёрдость и сделать вывод по задаче.

Одному ученику подготовить доклад об истории открытия липидов (пользуясь дополнительной литературой и интернет-источниками)