Есть такие модные для поедания омега-3 полиненасыщенные жирные кислоты, и теперь уже немного понятно, что означает это название. Давай разберемся с остальными его частями, ведь эти кислоты играют важную роль в работе твоего организма. Просто «ненасыщенной» называют жирную кислоту с одной двойной связью между атомами углерода в ее хвосте. А приставка «поли-» означает, что таких связей минимум две. Чем больше двойных связей, тем более причудливо изогнут хвост жирной кислоты, а значит тем сложнее такие хвосты плотно упаковывать вместе. Зато прямые хвосты насыщенных кислот вроде пальмитиновой отлично прижимаются друг к другу. Это приводит к тому, что ненасыщенные кислоты образуют жидкие масла, а твердые образованы в основном насыщенными. Ты сама можешь увидеть через прозрачную оболочку капсул с рыбьим жиром, что он остается жидким даже когда в комнате по-осеннему холодно. Сливочное масло при такой температуре совсем твердое, и чтобы оно приобрело консистенцию рыбьего жира его придется бросить на разогретую сковородку. При этом и масло, и рыбий жир состоят из жирных кислот, разница только в том, что в рыбьем жире они полиненасыщенные и прижимаются друг к другу с трудом, с большими промежутками. А в масле другие, насыщенные жирные кислоты, для которых не возникает проблем прижаться поближе.
Вот альфа-линоленовая жирная кислота как раз полиненасыщенная. На ее схемах видно, как ее молекула изгибается в местах двойных связей.
Из всего названия «модных» жирных кислот осталось неразобранным самое начало: почему они именно «омега-3», а не «лямбда-5»? Оказывается, это просто следствие того, что для разных целей ученые присваивают атомам углерода в молекулах разные номера. И когда-то давно, когда жирные кислоты только начали изучать и еще не заморачивались всякой их насыщенностью, вполне логично решили считать атомы углерода от «головы», то есть карбоксильной группы.
На шариковой модели входящий в эту СООН-группу атом углерода номер один почти полностью скрыт под прилепленными красными кислородами. А на палочковой схеме возле него стоит синяя единица. Соответственно если считать от головы, то первая двойная связь у альфа-линоленовой кислоты будет между атомами углерода девять и десять. Тут ученые тоже договорились, что кто первый встал, того и тапк.. то есть номер этой двойной связи будет совпадать с номером меньшего по порядку углерода. Поэтому эту двойную связь обозначают Δ9. А потом решили, что удобнее считать углероды ненасыщенных жирных кислот, начиная от хвостов. А чтобы отличать хвосто-нумерацию от обычной, к номерам приписывают последнюю букву греческого алфавита: омега (ω). Так что омега-3 полиненасыщенная жирная кислота — эта такая, у которой первая из двойных связей между углеродами находится между третьим и четвертым атомами, если считать с конца. Первая, но не единственная, ведь кислота ПОЛИненасыщенная.
Теперь мы знаем, что из жирных кислот состоят жиры и масла. Но мы еще не знаем — как именно эти жирные кислоты при этом скомпонованы. Жирные кислоты запасаются в цитоплазме многих клеток не в виде отдельных молекул, а в виде более сложной конструкции — в виде молекул триглицеридов, собранных в мелкие капельки. Триглицерид ( triglyceride [trʌɪ’glɪsərʌɪd] ) — это молекула, состоящая из трех жирных кислот, присоединенных к одной молекуле глицерина, и именно из таких молекул и состоят животные жиры и растительные масла.
Я понимаю, что мы пока еще не знаем — что такое глицерин ( glycerin [‘glɪs(ə)rɪn] ) и каковы его свойства, но все в одну кучу валить невозможно, потому просто можно посмотреть на внешний вид глицерина — см. на рисунке — и представить себе, что на этой «вешалке» висит три жирных кислоты, что и является молекулой триглицерида. Не забываем про атомы водорода, присоединенные к атомам углерода, так что формула глицерина (следи по картинке слева направо по мере чтения химической формулы): HOCH2-CH(OH)-CH2OH
Если клетке требуется энергия, то она берет молекулы триглицеридов из своего запаса и разрывает их, отрывая жирные кислоты и расщепляя их на мелкие кусочки, содержащие два атома углерода. Эти мелкие кусочки представляют собою такое же топливо, какое образуется из молекул глюкозы: они вступают в химические реакции, в результате которых клетка и получает энергию. Но триглицериды представляют собой более серьезный запас энергии: из них клетка получает в 6 раз больше энергии, чем она могла бы получить из глюкозы той же массы.
Жирные кислоты и разные жироподобные вещества, получаемые из них, имеют название «липиды» ( lipid [‘lipid] ). Также вместо термина «липиды» иногда говорят «жиры», но надо каждый раз понимать — что именно имеется в виду: та или иная жирная кислота или триглицерид или еще более сложные комплексы.
Липиды играют в клетках огромную роль — в частности, они являются основным строительным материалом мембран клеток. Если бы не было мембран, то клетки попросту не могли бы существовать: все их содержимое свободно уплывало бы в разные стороны. Мембрана образует прочную пленку, внутри которой и находится содержимое клетки.
Для построения мембраны используется довольно сложные липиды: фосфолипиды ( phospholipid [fɒsfə’lɪpɪd] ). Для того, чтобы построить молекулу фосфолипида, необходимо для начала взять молекулу триглецерида и оторвать от неё одну из жирных кислот. Затем к глицерину надо прицепить фосфатную группу — уже знакомое нам соединение фосфора и атомов кислорода — см. на картинке слева. И уже к фосфатной группе присоединяем еще одну группу молекул, азотсодержащую, называемую «холин» ( choline [‘kəʊliːn] ). Я не думаю, что стоит сейчас вдаваться в структуру и свойства холина, поскольку нашей задачей сейчас является лишь общее понимание того, как устроена молекула фосфолипида. Роль холина в работе нашего организма очень велика помимо его участия в структуре фосфолипидов. Надо только отдавать себе отчет в том, что и фосфат, и холин являются гидрофильными, и таким образом вместе они образуют «гидрофильную головку» фосфолипида, и в итоге молекула фосфолипида представляет собою объект, один конец которого гидрофобный, а другой — выраженно гидрофильный. Именно это качество фосфолипидов и делает их такими удобными для постройки мембран.
Я думаю, что если теперь посмотреть на изображения фосфолипидов, то можно уже без труда понять и запомнить то, как они устроены. Ниже размещены две картинки специально для этой цели.
На следующих картинках видно — каким образом два слоя, состоящих из фосфолипидов, образуют мембрану клетки. Своими гидрофильными головками фосфолипиды направлены, разумеется, внутрь и вовне клетки, поскольку внутри клетки — цитоплазма, состоящая в основном из воды, а вовне — внеклеточная жидкость, тоже состоящая в основном из воды.
Своими гидрофобными хвостами фосфолипиды направлены внутрь мембраны.
Молекулы, имеющие в своем составе как гидрофильные, так и гидрофобные области, называются амфифильными ( amphiphilic [amfə’filik] ). Таким образом, фосфолипиды являются амфифильными молекулами. Молекулы мыла — тоже. Фосфолипиды являются гораздо более выраженными амфифильными молекулами, чем триглицериды, поскольку комплекс «фосфат+холин» является намного более гидрофильным, чем глицерин. Когда фосфолипиды растекаются по поверхности воды, их гидрофильные концы сильно притягиваются к воде, так что они сразу же располагаются так, что их головки погружены в воду, а хвосты торчат наружу. Так образуется жирная пленка — нечто похожее на жир, плавающий на поверхности воды в процессе ее превращения во вкусный куриный бульон.
Гидрофобные хвосты хотя и не сильно, но все же притягиваются друг к другу, и кроме того молекулы воды оттесняют их, так что в результате группа фосфолипидов легко сворачивается в шарик с торчащими наружу головками — и такая жировая капля (отмечена цифрой 2 на рисунке) может спокойно плавать в толще воды, спрятав хвосты внутрь. В клетке возникает двойной липидный бислой (отмечен цифрой 1), который служит отличной преградой, мешающей бесконтрольно смешиваться жидкостям, находящимся внутри и снаружи клетки.