"Буферлік ерітінділердің адам ағзасындағы биологиялық рөлі" тақырыбындағы ашық сабақтың әдістемелік жасалымы

Ашық сабақ

Буферлік ерітінділер

Буферлік ерітінділер — сутек иондарының концентрациясын белгілі бір дәрежеде ұстайтын ерітінділер. Олар негізінен әлсіз қышқылдар немесе негіздер және олардың тұздарының қоспасынан тұрады, сұйылтқанда, концентрлегенде, күшті қышқыл немесе негіздің аз мөлшерін қосқанда өзінің сутектік көрсеткішінің (рН) мәнін болымсыз өзгертеді. Мысалы: ацетаттық Буферлік ерітінділернің (СН3СООН+ +СН3СООNa қоспасының) pH-ы 4,7, лимондық Буферлік ерітінділернің (С6Н6О7Na2 ерітіндісі) pH-ы 5,0, фосфаттық Буферлік ерітінділернің (Na2Н2РО4+ +NaОН қоспасының ерітіндісі) pH-ы 11,5. Буферлік ерітінділер аналитикалық химияда, биохимиялық және физиологиялық зерттеулерде кеңінен қолданылады. Буферлік ерітінділер тірі организмдерде үлкен рөл атқарады (мысалы, қанның, лимфалардың, клеткааралық сұйықтардың pH тұрақтылығы). Олардың бикарбонаттық, фосфаттық, белоктық (белоктар әлсіз қышқылдық әрі негіздік қасиет көрсетеді) табиғаты бар.

Буферлік жүйелердің адам ағзасы үшін маңызы жоғары. Адам қаны буферлік жүйелерге жатады. Адам ағзасында әсіресе, бүйректің бөліп шығару және өкпенің тыныс алу қызметтері үшін буферлік жүйелердің маңызы жоғары. Адам ағзасындағы сұйықтықтар (қан, ұлпа сұйықтығы, лимфа т.б.) қасиетінің бірі - олардағы сутегі иондарының тұрақты кон-центрациясын көрсетуі. Ағза сұйықтығының қышқылдылығының тұрақты болуының маңызы зор. Буферлі жүйелер деп қышқылдың немесе сілтінің аз мөлшерін қосқанда, сонымен қатар сұйылтқанда, сутек иондарының концентрациясы, яғни рН өзгермейтін ерітінділерді айтады.

Адам ағзасындағы рН деңгейін сақтап туру буферлі жүйелердің көмегімен жүзеге асырылады.Буферлі ерітінділер әдетте әлсіз қышқыл мен кушті негіз тұзының қоспасында (CH₃CООH+CH₃COONa ₄ ацетатты буферлі қоспа) немесе әлсіз негіз бен оның күшті қышқыл тұзының қоспасынан (NH4OH+NH4CI аммиакты буферлі қоспа) тұрады. Сонымен бірге, әлсіз қышқылдардың қышқыл және орта тұздарының (NaHCО₃+Na₂C03 карбонатты буферлі қоспа) немесе екі кышқыл түздарының қоспасы (NaН₂РО₄+NaHPО₄ фосфатты буферлі коспа) буферлік қасиет көрсетеді. Буферлі ерітіндіге қышқыл не сілті косқанда, не болмаса оларды сұйылтқанда рН өзгермей түрақты болуын буферлік әсер деп атайды.

Әлсіз қышқыл мен оның сілтілік тұзынаң тұратын буферлі ерітіндіге (CH₃COOH+CH₃COONa) күшті қышқыл қосқандағы оның буферлік әсерін былай түсіндіреді: Күшті кышқыддың Н⁺ иондары тұздың аниондарымен байланысып, әлсіз қышқылдың диссоциацияланбайтын молекулаларын түзеді. Мысалы:

CH₃COONa+HCl ↔ CH₃COOH+NaCl

ал күшті негіз қосқанда ОН иондары Н⁺ қосылып Н₂О молеқулаларын түзеді: СНзСООН+NaOH ↔ CH₃COONa+H₂0

Әлсіз негіз бен оның тұзынан тұратын ерітіндінің

NH₄OH+NH₄CI буферлік әсерін былай түсіндіреді:

Күшті қышқыл қосқанда NH₄0H + HC1 → NH₄Cl + H₂0

Күшті негіз қосқанда NH₄CI+NaOH→NH₄OH+NaCl

Буферлі ерітінділердің белгілі шамада рН-ты ұстау қасиеті де міне осында жатыр.

Буферлік әсерді су, ондағы еріген қышқыл (негіз) және тұз арасындағы тендікті сақталуымен түсіндіреді. Ерітіндіге әлсіз қышқылдың тұзын қоссақ, ол қышқылдың диссоциациясын тежейді, ал егер әлсіз қышқыл (ерітіндіде) қоссақ, тұздың гидролизденуін тежейді. Мысал ретінде әлсіз қышкыл мен оның тұзынан тұратын буферлі қоспаны қарастырайық. Әлсіз қышқыл ерітіндіде былай диссоциацияланады:

Буферлік сиымдылық деп 1л буферлі ерітіндінің рН ын бір бірлікке өзгерту үшін оған қосуға қажетті күшті қышқылдың (НСІ) не күшті негіздің (NaOH) эквивалентті концентрациясын айтады. Буферлік сиымдылықты В мына тендеумен есептейді:

С-күшті қышқылдың не негіздің эквивалентінің мольдік массасының саны (концентрациясы). Буферлі сиымдылық буферлі ерітінділер компоненттерінің табиғатына және жалпы концентрацияларына, олардың концентрацияларының қатынастарына тәуелді. Буферлі ерітінді компоненттерінің концентрациялары неғұрлым жоғары және компонент концентрацияларының қатынастары 1 санына жақындаса, буферлік сиымдылық соғұрлым жоғары болады.

Буферлік сыйымдылық біренеше факторларға тәуелді:

1. Қышқылдық-негіздік компонент саны неғұрлым көп болған сайын бұның буферлік сиымдылығы жоғары болады.

2.Буферлік сиымдылық буферлі ертінділердің компонент концентрациясының әрекеттесуіне тәуелді яғни буферлі ертіндінің рН тәуелді. Буферлі сиымдылық компонент концентрациясы артқан сайын жоғарылайды.

Буферлі ерітінділердің буферлік қасиеттер көрсететін аймағы рН=рК±1 арасында орналасады.

Буферлі жүйелер сапалық және сандық талдауда ерітіндінің рН-ын бірқалыпты сақтау үшін кең пайдаланылады. Мысалы, Ва²⁺ катионын Sr²⁺ мен Са²⁺-ден калий дихроматымен бөлген кезде ацетатты буферді қолданады.

Көптеген органикалық реагенттермен жүретін, түсі әртүрлі реакциялар ерітіндінің белгілі бір рН мәнінде жүреді. Мысалы, Ni²⁺ катионын диметилглиоксиммен анықтағанда реакция аммиакаты буфер ортасыңда жүреді. Биологиялық сұйықтардың рН тұрақты шамасымен сипатталады, оның бұл шамадан ауытқуы шектелген. Сұйық ортаның қышқылдылығын тұрақты сақтап тұру адам ағзасының қызметі үшін маңызы жоғары.рН реттеу қызметін буферлі жүйелер атқарады. Олар сұйық ортадағы рН мәнін және гомеостазды сақтап тұрушы қызмет атқарады.

Буферлік жүйелердің адам ағзасы үшін маңызы жоғары. Адам қаны буферлік жүйелерге жатады. Адам ағзасында әсіресе, бүйректің бөліп шығару және өкпенің тыныс алу қызметтері үшін буферлік жүйелердің маңызы жоғары. Адам ағзасындағы сұйықтықтар (қан, ұлпа сұйықтығы, лимфа т.б.) қасиетінің бірі - олардағы сутегі иондарының тұрақты кон-центрациясын көрсетуі. Ағза сұйықтығының қышқылдылығының тұрақты болуының маңызы зор, себебі:Н⁺ иоидары көптеген биологиялық өзгерістерге
каталиттік түрде әсер етеді.Ферменттер мен гормондар белгілі бір рН аралығыңда биологиялық белсенділік танытады;[Н⁺] тіпті аз озгеруі (қан және ұлпа аралық сұйықтарда) ағзаның осмос қысымына әсері мол.

Қанның қалыпты рН (7,36) өте кішкене ауытқуы қолайсыз жағдайларға әкеледі. Мысалы, рН 0,4-ке ауытқуы өлімге соғуы мүмкін.Адам қанының буферлік жүйесін 2 топқа бөлуге болады;

1. Қан плазмасындағы буферлік жүйелер; 2. Қанның формалы элементтерінің буферлік жүйесі

Оларды жекеше былай жіктейміз. Қан плазмасындағы буферлік жүйелер:

Бикарбонатты буфер (Н₂С0₃ +NaНСО₃) Фосфатты буфер (NaH₂P0₄+Na₂HP0₄) Ақсылдық буфер (H₂N-R-COOH+H₂N-R-COONa) Бос амин қышқылдары мен олардың тұздары Органикалық фосфаттар (фосфор қышқылының эфирлері).

Қанның формалы элементтерінің буферлік жүйесі:

1. Бикарбонатты буфер (Н₂С0₃ +NaНСО₃)

2. Фосфатты буфер (NaH₂P0₄+Na₂HP0₄)

3. Ақсылдық буфер (гемоглобинді-оксигемоглобинді)

4. Фосфор қышқылының эфирлері.

Бикарбонатты буферлік жүйе әлсіз көмір қышқылы мен диссоциациясы нәтижесіндегі түзілетін гидрокарбонат-иондар тепе-теңдігімен байланысты.

HCО₃^- + Н⁺ ↔Н₂СО₃

НСОз^- + Н₂О↔Н₂СО_з + ОН^-

Ағзадағы көмір кышқылы, көмірсулар, майлар, ақсылдардың ыдырау өнімі-көміртек диоксидінің гидротациясы нәтижесінде түзіледі. Бұл процесс фермент карбоангидраза арқылы жеделдейді.

С0₂ + Н₂0 ↔ Н₂СО₃

Фосфатты буферлік жүйе гидрофосфат және дигидрофосфат иоңдарының тепе-теңдігімен сипатталады:

НР0₄^2- + Н⁺ ↔ Н₂Р0₄^-

НР0₄^2- + Н₂0 ↔ Н₂Р0₄^- + ОН^-

Гемоглобин-оксигемоглобин буферлік жуйесіне қанның буферлік сыйымдылығыньщ 75% -ы тиісті, ол әлсіз қышқыл гемоглобин ННв және гемоглобин иондарының Нв^- теңдігімен анықталады:

Hв^-+H⁺↔ HHb

Нв^-+Н₂0↔ННв + ОН^-

НСО₃^-, НР0₄^2- және Нв әлсіз қышқыл аниондары болғандықтан, Бренстед бойынша негіздер болып есептеледі,
яғни Н иондарынының тиімді акцепторлары. Сондықтан қанға
күшті қышқылдар түскенде олардағы Н⁺ көп мелшері НС0₃,
НР0₄^2- және Нв иондарымен байланысып, диссоциацияланбаған көмір қышқылының, гемоглобиннін, дигидрофосфат иондарын түзеді. Мысалы:

NаНСО₃ + НС1 ↔ Н₂С0₃ + NaCl

Белоктық буфер жүйесі — плазмадағы күшті буферлік жүйелердің бірі. Белоктың буферлік қасиеті оның молекуласындағы қышқыл мен сілті топтарына яғни амфотерлік реакция беретініне байланысты. Белок қышқыл жерде сілті ретінде қышқыл затпен, сілтілі жерде қышқыл ретінде сілтілі затпен әрекеттеседі.

Көп жағдайларда буферлік жүйелер рН кему бағытына қарсы тұру үшін жұмыс жасайды, себебі ағзаның тағамды сіңіруі нәтижесінде де біраз мөлшерде көміртек диоксиді түзіледі (тәулігіне 550-775г). Ол сумен әрекеттесіп, Н⁺ ионының (25-35моль) тәулік мөлшеріне сәйкес келетін көмір қышқылын береді. Қандағы рН төмендеуіне әкелетін үдерістің бірі -

өкпеде жүретін гемоглобиннің оксигемоглобинге айналуы,

ННв + 0₂ ↔ ННв0₂, себебі ННв0₂ ННв-ге қарағанда күштірек қышқыл.

Ағзаның ұлпа капиллярларында сілтілік қорды көбейтетін кері процесс жүреді.

Қанның және ұлпа сұйықтарының буферлік жүйелері өзара тығыз байланысты. Осыны ескере отырып, гемоглобиннің оттекті сіңіріп және оксигемоглобиннің О₂-ні бөлінуіне СО₂-нің ерекше әсері бар екенін
түсіндіруге болады. Қан плазмасында 7-8%-ға дейін ақсылдар кездеседі. Ақсылдар амин қышқылдарынан тұрады. Ақсылдардың буферлік әсері оны құрайтын аминқышқылдарының амфотерлік қасиеттеріне байланысты. Қанның қышқылдык-негіздік тепе-теңдігінің Н⁺ иондарының сілтілік қорды көбейтіп, рН арту бағытына ығысуын алколоз деп атайды. Қандағы буферлік жүйелердің пайыздық молшері:

1. гемоглобин-оксигемоглобин - 35%

2. фосфатты жүйе - 5%

3. бикарбонаты жүйе: плазмада - 35%, эритроциттерде-18%

4. плазманың ақсылдары - 7%.

Метаболиттік ацидоз зат алмасу (метаболизм) үдерісінің бұзылуымен сипатталады, ол қандағы рН төмендеуіне әкеліп соктырады. Метаболиттік алкалоз да метаболизм үдерісінің бүзылуымен сипатталады, ол қандағы рН жоғарылауына әкеледі.Буферлік жүйе қандағы өзгерістерді қалпына келтіреді.

рН буферлі ертінді концентрация табиғатына,концентрациясына және кей бірі температураға да тәуелді болып келеді. Буферлі жүйе көбіне аналитикалық практикаларда және химиялық реакциялар тек рН айналасында жүргізіледі. рН өлшеудің екі кен тараған әдісі бар олар: колориметриялық және потенциометриялық.

Колориметриялық әдіс пайдаланылып отырған индикатор түсінің өзгеруіне негізделген ертіндіге рН мөлшеріне байланысты қосылады. Нақты емес және қайта тұзды температуралық енгізулерді қажет етеді. Бұл әдісті суға қолдануға болмайды.

Потенциометриялық әдіс нақты тура әдіс болып табылады бірақ бұл әдіс үшін арнайы құрал жабдық қажет болады рН –метрия. Биологиялық сұйықтардың рН тұрақты шамасымен сипатталады, оның бұл шамадан ауытқуы шектелген. Сұйық ортаның қышқылдылығын тұрақты сақтап тұру адам ағзасының қызметі үшін маңызы жоғары. рН реттеу қызметін буферлі жүйелер атқарады. Олар сұйық ортадағы рН мәнін және гомеостазды сақтап тұрушы қызмет атқарады.Адам қанының өзі буферлі жүйеден тұрады сондықтан да ол өте маңызды болып келеді.

Гетерофунционалды карбон қышқылдарының туындылары

R-COOH карбон қышқылдары карбоксильді топ деп аталатын, молекула құрамында -COOH топтасуы бар көмірсутектердің туындылары болып табылады.

Карбон қышқылдарының бөлінуі молекуладағы карбоксил тобының санынан және көмірсутекті қалдықтың табиғатынан тәуелді болады. Әдетте, карбон қышқылдарының класында карбоксил тобының туындыларын қарастырады(карбон қышқылдарының функционалды туындылары және ауыстырылған карбон қышқылдары – құрамында басқа да функционалды топтары бар карбон қышқылдарының туындылары):

1) Монокарбонды қышқылдар (қаныққан, қанықпаған, аренкарбонды);

2) Дикарбонды және поликарбонды қышқылдар (қанықпаған, қаныққан, аренди- және поликарбонды қышқылдар);

3) Карбон қышқылдарының функционалды туындылары (ацилгалогенидтер, ангидридтер, күрделі эфирлер, амидтер, имин эфирлері, амидиндер, тиоқышқылды және дитиоқышқылдар, пероксикарбонды қышқылдар, нитрилдер, изоциандар);

4) Құрамында әр түрлі функционалды топтары бар карбон қышқылдардың туындылары (гомогенкарбонды қышқылдар, гидроксикарбонды қышқылдар, аминкарбонды қышқылдар, оксикарбонды қышқылдар);

5) Формальды түрде карбон қышқылдарының туындыларына жатқызуға болатын көмірқышқылының туындылары.

Ди- және поликарбонды қышқылдарды көмірсутек типіне байланысты бөледі. Алкандардан және полиалкандардан, қанықпаған ди- және поликарбонды қышқылдар, алкендерден, алкиндерден және қанықпаған алкадиендерден, ал арендерден- аренкарбонды және полиаренкарбонды қышқылдар түзіледі.

Қаныққан дикарбонды қышқылдар. Қаныққан дикарбонды қышқылдар екінегізді қышқылдар болып табылады. Олар ионизация кезінде моноанион, дианион және сәйкесінше тұздардың екі қатарын түзеді. Монокарбонды қышқылдарға қарағанда, бірінші өкілдер қатарының қышқылдығы айтарлықтай жоғары және ионизацияның бірінші константасы екіншісінен ерекшеленеді, әсіресе, қымыздық және малонды қышқылдар үшін.

Ең манызды өкілдері ретінде янтар қышқылын алсақ, оның балқу температурасы 183°С, суда және спирттерде еритін, түссіз, кристалды зат. Янтар қышқылы табиғи өнімдерде (бурылы көмірде, янтарда ) табылған. Өнеркәсіпте оны малеин қышқылымен гидрлеу және этиленгликольды карбонильдеу арқылы алады. Янтар қышқылы және оның күрделі эфирлері органикалық синтезде және полимер өнеркәсібінде кеңінен қолданылады. Янтар қышқылы молекуласының құрамында екі белсенділенген метиленді топтар бар. Олардың белсендірілуі малон қышқылындағы метилен тобының белсендірілуінен төмен, бірақ галогендеу, альдегид және ангидрид қышқылдарымен конденсация реакцияларының қатаң жағдайда жүруіне жеткілікті.

Жұмыс авторлары .М.А. Краюхина, С.А. Козыбакова, Н.А. Самойлова, В.Г. Бабак, С.З. Караева, И.А. Ямсков. карбон қышқылдарының синтезі және малеинды қышқылдың амфифилді сополимерлерінің қасиетттерін қолдануын зерттеген. Амфифильді полимерлердің (АП) полимерлі тізбектер құрамында гидрофильді және гидрофобты топтар бар. Көптеген биополимерлер (фосфолипидтер, нуклеин қышқылдары, протеиндер) полиамфолиттер және амфифилдер болып келеді. Сулы ерітінділерді өздігінен ассоциациялану қабілетіне байланысты. АП мұнай шығаруда, биотехнологияларда, дәрілердің ерігіштігін жоғарылату үшін фармацевтикалық препараттарды өндіруде, құрамында биоактивті микро — наноагрегаттары бар тұрақтандыру үшін кеңінен қолданылуы мүмкін. Мұндай АП өндірудегі проблемаларды шешудің екі жолы бар: амфифилді мономерлерді (со)полимерлеу немесе гидрофилді полимерлер құрамына гидрофобты топтарды енгіздіру. Соңғысы гидрофобты орын басу макромолекуланың ұзындығын өзгертпей жүретіндіктен жағымдырақ. Бұл жағдайда гидрофобты лиганд макромолекула тізбекті статикалық біркелікі орналасқан. Жақында суда ерігіш карботізбекті АП алу мен қолдануы бойынша жұмыстар шықты. Жұмыстың мақсаты болып құрамына стеарилді немесе олеинді топтарды енгізу арықылы, N — винилпирролидонімен, стиролмен немесе этиленмен малеинді қышқыл негізіндегі АП жаңа синтезі, олардың физико-химиялық қасиеттерін және оларды антифунталды заттар ретінде қолдану мүмкіндігін зерттеу.

Гидрофобты — модификацияланған N-винилпирролидонмен, стиролмен немесе этиленмен малеин қышқылының сополимерлері негізіндегі жаңа амфифилді полимерлер болашағы үлкен болып шықты.

Аминқышқылдар - молекуласында амин (~NH2) және карбоксил (-СООН) топтары бар органикалық қосылыстар:

H2N-CH2-COOH (аминсірке қышқылы (глицин))

Аминқышкылдарын радикалындағы сутек атомдары амин тобына алмасқан карбон қышқылдарының туындылары ретінде қарастыруға болады. Кейбір аминқышқылдарының құрамында екі аминтобы, гидроксил тобы, тиол тобы — SH, екі карбоксил тобы болады.

Құрамында әр түрлі функционалды топтары болғандықтан, аминқышқылдары гетерофункционалды қосылыстарға жатады. Аминқышқылдары табиғатта көп таралған: ақуыздардың, пептидтердің және т.б. физиологиялық белсенді қосылыстардың кұрамына кіреді және бос күйінде де кездеседі. Тіршілік үшін аса маңызды қосылыс ақуыз молекуласы аминқышқылдар қалдықтарынан құралатындықтан, олардың маңызы өте зор. Белок биосинтезіне жиырма шақты а-аминқышқылдары қатысады. Олардың біразы алмаспайтын аминқышқылдары. Олар организмде синтезделмейді немесе өте аз мөлшерде синтезделеді, сондықтан олардың организмге қажеттілігі тек қана тағаммен қамтамасыз етіледі.

Фосфолипидтер

Майлар, триглицеридтер — органикалық қосылыстар; негізінен глицерин мен бір негізді май қышқылдарының (триглицеридтердің) күрделі эфирлері; глицерин мен жоғарғы карбон қышқылдарының күрделі эфирлері. Липидтерге жатады. Табиғи майлар молекуласындағы қаныққан май қышқылдары стеарин, пальмитин, ал қанықпаған май қышқылдары олеин, линол, линолен қышқылдарынан тұрады. Тірі организмдердің клеткалары мен тіндерінің (ткандерінің) негізгі құрамды бөліктерінің бірі; организмдегі энергия көзі; таза майдың калориялылығы 3770 кДж 100 г. Табиғи Майлар жануар және өсімдік Майлары болып бөлінеді. Триглицеридтер құрамына С8-ден С24-ке дейінгі қалыпты құрылысты, негізінен жұп санды көміртек атомдарының қаныққан және қанықпаған қышқыл қалдықтары кіреді. Барлық Майлардың тығыздығы 1-ден аз. Тек жоғары вакуумда қайнайды. Суда ерімейді. Бензинде, керосин мен бензолда ериді. Алкоголиз, ацидализ реакцияларына түседі. Қышқылдардың қос байланысы бойынша сутекті (гидрогендеу), галогенді, галогенсутекті қышқылдарды, т.б. қосып алады. Аса қызған бумен, минералды қышқылдармен және ферменттермен әрекеттескенде глицерин және май қышқылдарын түзіп гидролизденеді. Ауадағы оттекпен тотыққанда пероксидті қосылыстар, оксиқышқылдар, т.б. түзеді. Құрамында биол. активті заттар (қанықпаған май қышқылдары, фосфатидтер, витаминдер, токоферолдар) болады. Майлар техникалық мақсатта қолданылады.

Барлық өсімдіктер мен жануарлар организмдерінде майлар болады. Көмірсулар мен ақуыздар сияқты майлар тағамның негізгі құрам бөлігі.

Майлы тағамдарға сары май, мал майы және өсімдік майы жатады. Адамға тәулігіне 50—70 г май қажет. Үнемі майсыз тағаммен қоректену жүйке жүйесі қызметінің бұзылуына, иммунитеттің төмендеуіне әкеліп соқтырады. Адамның азықпен қабылдайтын майының кемінде үштен бірінің құрамында қанықпаған май қышқылдары бар сұйық майлар болуы керек. Сұйық майдың биологиялық белсенділігі басқа майлармен салыстырғанда жоғары болады. Адам организмі қанықпаған май қышқылдарын өздігінен синтездей алмайтын болғандықтан, оларды даяр күйінде тағаммен қабылдауы керек. Мысалы, сұйық майдың құрамында витамин Е және қан тамырларында холестериннің жиналуына кедергі келтіріп, атеросклерозды болдырмайтын зат — β-ситостерин кездеседі. Сары майда көздің көруі мен адамның бойы мен шашының өсуін қолдайтын зат β-каротин болады. Тазартылмаған (рафинадталмаған) майда организмге аса қажет фосфолипидтер болады.

Фосфолипидтер — майларға жатады. Майдың бір шетіндегі орналасқан май қышқылының орнына фосфор қышқылының қалдығы арқылы фосфолипидті радикал байланысқан. Фосфолипидті радикал ретінде холин, серин, инозитол немесе этаноламин болуы мүмкін. Фосфолипидтер биомембрананың маңызды құрамдас бөлігі.Фосфолипидтер күрделі липидтер,эфирлі көпатомды спирт және майлылығы жоғары қышқылдар болып табылады.Құрамында фосфор қышқылының қалдығын және оған қосымша әртүрлі химиялық атомдардан тұрады.Фосфолипидтер құрамына байланысты 3 топқа бөлінеді:

• глицерофосфолипидтер (глицерофосфатидтер)- глицерин қалдығынан тұрады.

• фосфосфинголипидтер

• фосфоинозитидтер

Липидтердің гидрофобты қасиет көрсетуі жасуша тіршілігінде маңызы зор. Себебі жасуша мембранасының ортаңғы екі қабаты фосфолипид молекуласынан тұрады.. Осы молекулалар жасушаға сырттан қажетсіз заттарды өткізбейді және сыртқы ортаға жасушадағы заттарды шығармайды.Осының нәтижесінде жасушаның химиялық ортасы тұрақты болып сақталады.

Сабындалатын және сабындалмайтын липидтер

Липидтер — (гр. λίπος, lípos — май) — барлық тірі жасушадардың құрамына кіретін және тіршілік процестерінде маңызды рөл атқаратын май тәрізді заттар.

Майлар негізінен организмдегі энергияның көзі болып табылады. Ересек кісілерде организмге қажет барлық энергияның 40%, ал жас балаларда 50% бейтарап майлардың тотығуы арқылы қамтамасыз етіледі. Дегенмен майлардың тотығуындағы энергияның көп болуына қарамастан, организм үшін негізгі энергия көзі көмірсу болып табылады, себебі майлардың тотығу үшін де ең алдымен организмге көмірсу қажет, яғни майлар «көмірсулардың жалынында жанады». Организмдегі майлардың қоры 10-15 күнге жетсе, көмірсудың қоры 13-14 сағатқа ғана жетеді. Майлар, сонымен қатар А, Д, Е, К витаминдерінің еруіне және сіңіруіне жағдай жасайды. Клетка мембранасының құрамына кіріп, оның құрылымдық бөлімі болып табылады. Майлар өкшеге, алақанға серпімділік қасиет береді. Сонымен бірге эндогендік судың көзі болып табылады. Мысалы: 100 г май көмір қышқыл газына және суға ыдырағанда 107 г дейін су түзіледі, ал 100 г белок ыдырағанда 55,5 г су, осынша көмірсу ыдырағанда 41,0 г су түзіледі. Түйелердің шөлге шыдамдылығын осы майдың ыдырауындағы эндогендік судың түзілуімен түсіндіруге болады.

Линолен, линоль, арахидон сияқты қанықпаған май қышқылдары организмнің қалыпты өсуі, тері қызметінің қалыпты болуы үшін өте қажет. Холестериннің қалыпты мөлшерде болуы терінің тургорын қалыпты жағдайда ұстап тұрады, егер холестериннің мөлшері қалыпты жағдайдағыдан кем болса, клетка ішінде қатпар пайда бола бастайды. Майарды ретикулоэндотелиальды жүйелердің қоздырушысы деп қарастырып, организмде майдың мөлшері аз болғанда иммундық қабілетінің нашарлауын түсіндіруге болады. Бірақ организмге май өте көп түссе де ретиклоэндолетиальды жүйелердің элементтері маймен қоршалып өзінің қызметін атқара алмай, организмнің қорғаныштық қабілеті төмендеуі мүмкін. Майлар, сонымен қатар организмдегі жылуды сақтап отырады. Организмге тәулігіне ересек кісілер үшін 60-80 г май керек болса, балалар үшін 25-30 г май қажет.

^ Липидтер. Фосфоацилглицериндер

Липидтер бүкіл тірі жасушалардың құрамына енетін, майлардан және май тәрізді заттардан құралған, суда ерімейтін, полюстілігі төмен органикалық заттар тобы.

Гидролиздену қабілетіне байланысты липидтер сабындалатын (немесе гидролизденетін) және сабындалмайтын (немесе гидролизденбейтін) болып екіге бөлінеді.

Сабындалатын липидтер 2,3 және одан да көп компонеттерден тұрады. Олар жеңіл гидролизденеді.

Сабындалмайтын липидтер бір ғана компонеттен тұрады, олар гидролизге ұшырамайды. Организм үшін липидтердің маңызы өте үлкен. Олар ағзадағы қуат көзі болып есептеледі. Липидтер тірі ағзалардың ішкі органдарының, ұлпалар және олардың клеткаларындағы мыңдаған органикалық қосылыстардың мөлшері мен сапалы әрқашан бір қалыпты және тұрақты болуы үшін қажет. Оны ғылым тілінде гомеостаз деп атайды. Тірі организмнің сыртқы ортамен тұрақты зат алмасуы да липидтерге байланысты болады. Липидтер жасушада бос күйінде емес, ақуыздармен комплекс түрінде кездеседі, сондықтан оларды липопротеиндер дейді.

Липидтердің физикалы химиялық қасиеттері олардың құрамында болатын майлы қышқылдарға байланысты. Майлы қышқылдар организмде бос күйінде кездеседі. Олар барлық липидтер класының құрылыстық буыны болып табылады. Табиғи майлы қышқылдар қаныққан, қанықпаған болып екіге бөлінеді.

Қаныққан майлы қышқылдардың балқу температурасы қанықпаған майлы қышқылдарға қарағанда жоғары болады. Мысалы: t0С стеарин қышқылы 690С, t0 линоль қышқылы 130 қаныққан майлы қышқылдан тұратын майлар қалыпты температурада қатты, ал қанықпаған қышқылдардан тұратын майлар сұйық майлар деп атайды. Гидрогенделу (сутектендіру) реакциясы арқылы сұйық майды қатты майға айналдырады.

Қаныққан (шектелген) майлы қышқылдар сабындар

Гомологтық қатарының негізгі өнімдері:

СН3-(СН2)2-СООН (С4Н7СООН) май қышқылы

СН3-(СН2)14-СООН (С15Н31СООН) пальмитин қышқылы

СН3-(СН2)16-СООН (С17Н35СООН) стеарин қышқылы

Қаныққан майлы қышқылдардың қанықпаған қышқылдардан айырмашылығы олар ағзада ацетилкофермент А-ның (КоА) синтезделуі нәтижесінде пайда болады. Ал КоА сірке қышқылының активті бір формасы болып есептеледі.

Сірке қышқылы Ацетилкофермент А

Осы қышқылдардың тізбектелген ұзын радикалдары (ирек түріндегі ионоформациалы) молекуланың энергетикалық күшін үнемдеп отыруына мүмкіндік жасайды.

Сабындар жоғары карбон (майлы) қышқылдарының тұздары болып табылады. Мысалы: С17Н35СООNa C17H35COOH натрийлі тұздар қатты сабындарды, ал калийлы тұздар сұйық сабындарды түзеді.

Қанықпаған (шектелмеген) майлы қышқылдар

Қанықпаған майлы қышқылдар көбінесе жануарлар ағзасында кездеседі. Олардың негізгі өнімдері:

С17Н33СООН- олеин қышқылы СН3-(СН2)7-СН=СН-(СН2)7-СООН

С17Н31СООН- линоль қышқылы СН3-(СН2)6-(СН=СН)-(СН2)6-СООН

С17Н29СООН-линолен қышқылы СН3-(СН2)5-(СН=СН)3-(СН2)5-СООН

С17Н31СООН-арахидон қышқылы СН3-(СН2)5-(СН=СН)4-(СН2)5-СООН

Глицеролипидтер. Ацилглицериндер (жай және аралас)

Ацилглицериндер жоғары бір негізді қаныққан және қанықпаған карбон қышқылдары (пальмитин С15Н31СООН, стеарин С17Н35СООН, олейн С17Н33СООН) және үш атомды спирт глицериннен түзілетін күрделі эфирлер. Мұндай қосылыстар триглицеридтер деп аталады.

Аралас майлар глицериннен және әртүрлі жоғарғы карбон қышқылдарынан (қаныққан және қанықпаған) тұрады.

Егер жоғары карбон қышқылдары глицериннің барлық гидроксил топтарымен әрекеттессе (этерификация), (триацилглицерин) гидроксил тобымен әрекеттессе диглицерид (диацилглицерид), бір гидроксил тобымен әрекеттессе моноглицерид (моноацилглицерин) түзіледі. Мысалы:

Моноглицерид (моноацилглицерин)

Барлық күрделі эфирлер сияқты майлардың гидролизденуі (сабындалуы) олардың маңызды химиялық қасиеттері болып табылады және глицерин мен үш жоғарғы карбон қышқылдары алынады. Гидролиз ферменттердің, қышқылдар мен сілтілердің қатысуымен оңай жүреді. Майлардың гидролиздену реакциясы қайтымды процесс, бірақ сілтілердің (NaOH, KOH) қатысуымен бір бағытта жүріп сабын алынады.

Фосфоглицеролипидтер (фосфатид қышқылы, фосфатидилсерин, фосфатилэтаноламин, фосфатидилхолин)

Фосфоглицерофосфолипидтер жануарлар мен өсімдіктердің әртүрлі ұлпаларында көп таралған. Ең көп таралған фосфолипидтер глицериннің жоғарғы майлы қышқылдардың және фосфор қышқылының қалдықтарынан тұратын күрделі эфирлер болып саналады. Ең қажетті үш фосфолипид: фосфотидилэтаноламин, фосфатидилхолин, фосфати-дилсерин болып табылады.

Тірі ағзадағы барлық жасушалар мембранамен қоршалған. Мембрананың миллиондаған әртүрлі молекула және бөлшектен тұратын қос қабаты бислой клетка сұйығын қоршаған ортамен араласып кетуден сақтайды және ішкі ортаны сыртқы ортаның қолайсыз әсерлерінен қорғайды. Әрбір қос қабат бір бірімен қатарласып тығыз орналасқан миллиардталған фосфолипид молекулаларынан құралған. Фосфолипид молекуласы екі түрлі бөлшектен тұрады. Оның бірі фосфор қышқылының серин, холин, этаноламин сияқты заттармен қосындысы немесе полюсті бөлігі (гидрофильдік) екіншісі майлы қышқылдық қалдығы немесе полюсті емес бөлігі (гидрофобтық) сондықтан мембрана екі фосфолипидтік қабаттан тұрады да оның сыртқы (қоршаған орта) және ішкі жағы (жасуша сұйығы) сұйық орта болғандықтан, сыртқы қабатының фосфолипидтік бөлігі (гидрофильдік) сыртқы ортаға қарай, ал ішкі қабатының полюссіз бөлігі ңшке қарай бағытталып орналасқан. Осы екі қабаттың ортасында майлы қышқылдары орналасады, бір қабаттың май қышқылдары екіншінікімен гидрофобтық байланысқа түсіп, ол қабаттарды бір бірімен біріктіріп тұрады. Әдетте жасуша мембранасының құрамына атқаратын қызметі алуан түрлі ақуыздар да кіреді. Жасуша қабығының төрттен үш бөлігіне дейін ақуыздармен көмкерілуі мүмкін.

Фосфолипидтердің биосинтез кезіндегі негізгі аралық өнімі фосфатид қышқылы. Фосфатид қышқылы глицериннің, жоғарғы майлы қышқылдың екі молекуласынан (біреуі қаныққан, екіншісі қанықпаған) және фосфор қышқылынан тұрады.

Фосфатид (жалпы құрылысы)

Фосфатилдилсерин, фосфатидилэтаноламин, фосфатидилхолин, фосфотид қышқылының туындылары болып табылады.

Фосфатидилсерин молекуласында аминқышқылы сериннің қалдығы болады.

Фосфатидилсерин (серинкефалин)

Фосфатидилэтаноламиннің құрамына аминді спирті этаноламин (коламин) кіреді.

Фосфатидилэтаноламин (коламинкефалин)

Фосфатидилхолин азоттық негіз холиннен тұрады.

Фосфатидилхолин (лецитин)

Сфинголипидтер және гликолипидтерге жалпы түсінік

Сфинголипидтер мембрана липидтерінің маңызды класына жатады. Олар бір полюсті (гидрофильдік) және екі полюссіз (гидрофобтық) бөліктерден тұрады, бірақ құрамында глицерин болмайды. Сфинголипидтер гидролизденгенде мынадай заттар түзіледі:

Күрделі карбон қышқылы.

Екі атомды қанықпаған аминді спирт немесе сфингозин.

Азоттық негіз (көбіне холин).

Фосфор қышқылы.

Сфинголипидтердің ішінде ең көп тарағаны сфингомелиндер. Олар жануарлар мен өсімдіктер жасушаларының мембраналарында кездеседі. Әсіресе нерв (жүйке) ұлпаларында өте көп. Сфингомелиндер бүйрек, бауыр ұлпаларынан (тканьдерінен) және басқа ағзаларда да табылады.

Гликолипидтер күрделі липидтер. Олар көмірсулардың молекулаларында кездеседі, көбінесе, галактозаның Д формасында. Фосфор қышқылы мен азоттың негіздер гликолипидтердің құрамында болмайды. Гликолипидтер жүйке жасушаларының қызметін реттейді.

Изопреноидтардың жалпы сипаттамасы

(сабындалмайтын липидтер)

Изопрен фрагменттерінен түзілген қосылыстарды изопреноидтер деп атайды.

Изопрен молекуласы α симметриялы. Оның құрамындағы метил тобы орналасқан бөлік «бас бөлік», ал метил тобынан алшақ орналасқан бөлік «құйрықша» деп аталады.