Жировая ткань: строение и функции. Значение жиров в питании человека
Жиры, которые по научному называются триглицериды, выполняют очень важную функцию для человеческого организма и для многих других живых существ. Значение жиров для организма трудно переоценить, поскольку без них ни одно млекопитающее (включая, разумеется, и человека) просто не могло бы существовать.
Функции жиров в организме
Основной функцией триглицеридов является, конечно же, выработка энергии. Только имея достаточное количество жиров в организме, человек может нормально существовать. Энергетическая ценность жиров в два раза выше энергетической ценности углеводов, а ведь многие считают основными элементами для выработки энергии именно углеводы. Однако триглицериды значительно опережают их по этому показателю. Именно жиры необходимы нам прежде всего для того, чтобы ходить, двигаться. Правда, при этом должно соблюдаться одно условие, а именно: должно происходить их нормальное всасывание в кишечнике с помощью кислот, содержащихся в желчи. Если этого не происходит, то жиры перестают усваиваться организмом и постепенно формируют вредные для организма жировые отложения. Именно поэтому для нормального синтеза жиров нужно стараться вести достаточно подвижный образ жизни, при котором все триглицериды будут перерабатываться в так необходимую нам энергию.
Значение жиров
Какие функции выполняют жиры? Как известно, жиры имеют и еще одно важное значение для любого животного организма. Именно триглицериды создают так называемую жировую прослойку, которая не позволяет холоду проникать в организм. Объясняется это крайне низкой теплопроводностью жиров. Конечно, наиболее важное значение это имеет для тех видов животных и птиц, которые живут в условиях крайнего севера или на южном полюсе - в Антарктиде. У тюленей, китов, моржей, пингвинов жировая прослойка достаточна для того, чтобы выдерживать самые суровые холода без какого-либо ущерба для их жизни и здоровья. Что касается людей, то нам, конечно, такая защита из триглицеридов не требуется, однако определенное количество все же необходимо - как говорится, про запас. А вот излишек жиров, как мы уже говорили выше, очень вреден для человеческого организма, поскольку это может привести и к заболеваниям пищевых органов, и даже к различным сердечно-сосудистым заболеваниям. Поэтому не зря говорят: «движение - жизнь». От холода нас спасет теплая одежда, а жиры человеку требуются лишь в качестве источника энергии. Что же касается применения жиров, то, помимо того, что они активно используются в пищевой промышленности и мыловарении, триглицериды активно применяются и в медицине, а также при производстве различных смазочных материалов.
Жиры являются, прежде всего, источником энергии. Но жиры необходимы, также, для выполнения пластических функций, для защиты организма, для осуществления обменных и многих других процессов.
В общем случае жиры представляют собой комплексы органических соединений, основными составляющими которых являются жирные кислоты. Они же определяют и свойства жиров.
Необходимо отметить, что жиры пищи непосредственно не «переходят» в жиры человека. Нередко это игнорируется, что ведет, например, к недопониманию процессов, связанных с похудением.
Жиры человека относятся к группе липидов (от греч. lipos - жир) - жироподобным органическим соединениям, включающей жиры и жироподобные вещества, нерастворимые в воде. Жиры необходимы для осуществления ряда важнейших для существования организма физиологических процессов.
Молекулы простых липидов состоят из глицерина и жирных кислот, сложных - из глицерина, высокомолекулярных жирных кислот и других компонентов. Глицерин составляет в жирах около 10%, отщепляется в процессе переваривания в ЖКТ. Определяют же свойства жиров жирные кислоты.
Липиды входят в состав всех живых клеток и, наряду с белками и углеводами, играют определяющую роль в существовании живых организмов. Практически невозможно обнаружить в человеческом теле ткани, где бы ни шел процесс образования и разложения жиров. В больших количествах липиды содержатся в головном и спинном мозге, печени, сердце и других органах. Концентрация липидов в нервной ткани достигает 25%, а в клеточных и субклеточных мембранах - 40%. Следует отметить, что липиды входят в состав не только тканей человека и животных, но и растений.
Липиды подразделяются на триглицериды, фосфолипиды, сфинголипиды, гликолипиды, стерины (стеролы), воски.
Триглицериды (нейтральные жиры) - наиболее простые и широко распространенные липиды. Входящие в них жирные кислоты нейтрализованы эфирной связью и кислотных свойств не проявляют.
Фосфолипиды, включающие в свой состав фосфорную кислоту, играют ключевую роль в структуре и работе клеточных мембран, являясь, как считается в настоящее время, важнейшим регулятором деятельности клеток. В пищевых продуктах фосфолипиды очень часто сопутствуют триглециридам. Известно около 25 подклассов фосфолипидов и, пожалуй, наиболее важным из них является лецитин, который наряду с другими фосфатидами входит в состав нервной (в частности, мозговой) ткани, в том числе и в состав нервных оболочек.
К стеролам относятся желчные кислоты, холестерол, половые гормоны, витамин D и др.
К липидам относятся, также, терпены (ростовые вещества растений - гиббереллины, каротиноиды, эфирные масла растений, а также воска).
Воска образуются жирными кислотами и многоатомными спиртами. В частности, они покрывают кожу, шерсть, перья животных, смягчая их и предохраняя от действия воды. Восковой защитный слой покрывает также стебли, листья и плоды многих растений.
Жиры (или липиды) синтезируются всеми живыми организмами. В узком, обиходном смысле термин «жиры» эквивалентен термину «триглицериды» и подразумевает вещества, состоящие из глицерина и жирных кислот, соединенных эфирными связями. В организме жир содержится в виде отдельных жировых клеток и в виде структурных элементов всех клеток.
Следует различать жиры, поступающие с непосредственно пищей, и жиры, синтезируемые в организме человека. При этом необходимо еще раз подчеркнуть, что жиры пищи непосредственно не «переходят» в жиры человека.
Что же касается количественных характеристик, то подавляющее количество жира сосредоточено в жировой ткани, в клетках содержится его незначительное количество. В среднем жир составляет 10-20% от общей массы тела, но при патологическом ожирении процент этот может возрастать до пятидесяти и более. Содержание жира в организме зависит от пола, возраста, питания и др., но содержание жира в протоплазме клеток всегда одно и то же.
Функции жиров
Жиры являются одним из краеугольных камней жизнедеятельности организма, выполняют в нем многочисленные функции и трудно разделить их на главные и второстепенные. Перечислим, далее, основные из них.
1. Являясь материалом для мембран клеток, жиры выполняют основополагающую структурную функцию. Наряду с этим, жиры являются и строительным материалом для мозга и тканей нервной системы (пластическая функция).
2. Жиры входят в состав гормонов, витаминов, участвуют в прохождении нервных импульсов - регуляторная функция.
3. Жиры с помощью липопротеинов осуществляют перенос веществ по организму - транспортная функция.
4. Жиры осуществляют защитную функцию, защищая как внутренние органы, так и весь организм в целом от механических воздействий. Каждый внутренний орган содержит в своей оболочке определенное количество жировой ткани, а ряд внутренних органов имеют специальную жировую оболочку, предохраняющие их от механических повреждений.
В частности, почки окружены двойной капсулой с прослойкой жира между ними. Большое количество жира содержится в жировой оболочке кишечника, причем жировые клетки находятся в ячейках из соединительной ткани, которые придают жировому слою большую прочность. Жировая ткань, находящаяся под кожей, служит также и для защиты от механических повреждений.
Жир составляет основу сосудисто – нервных пучков, в которых расположены крупные нервы и сосуды, в том числе заполняя пространство между нервами и сосудами.
5. Жиры выполняют энергетическую функцию, запасая энергию в жировых клетках. При необходимости жир, окисляясь, выделяет энергию более, чем в два раза превосходящую энергию, выделяемую белками и углеводами – жир, окисляясь, выделяет 9,3 ккал, в то время, как белки и углевода – 4,1 ккал.
6. Жир является хорошим теплоизолирующим средством, защищая организм от перепадов температур. Важной особенностью является то, что жир проявляет теплоизолирующие свойства и как защитный слой, и с помощью выделения жирных кислот, образующихся при распаде жиров содержащихся в подкожно-жировые депо. В свою очередь, жирные кислоты, подвергаясь окислению в печени с выделением значительного количества тепла, резко повышают основной обмен.
7. Жиры способствуют всасыванию жирорастворимых витаминов (ретинола, кальциферолов, токоферолов, филлохинонов). Некоторые из жиров являются источниками указанных витаминов.
8. Жиры стимулируют перистальтику кишечника, желчеотделение и внешнесекреторную деятельность поджелудочной железы; жиры способствуют, также, усвоению белков.
1. Они являются источником энергии: при окислении в организме 1 г жира выделяется 9 ккал.
2. При полном сгорании жиров в организме образуется большое количество воды. Так, при окислении 100 г жиров выделяется 100 г эндогенной воды, что имеет особое значение в экстремальных условиях, например при жажде.
3. Липиды выполняют структурно-пластическую роль, так как входят в состав клеточных и внеклеточных мембран всех тканей.
4. Жиры являются растворителями витаминов А, В, Е, К и способствуют их усвоению.
5. Мембранные структуры клеток, образованные двумя слоями фосфолипидов и белковой прослойкой, содержат ферменты, при участии которых обеспечивается упорядоченность потоков метаболитов в клетки (воды, солей, аминокислот, сахара) и из них (продуктов обмена веществ).
6. С жирами в организм вводятся биологически активные вещества, обладающие противосклеротическими свойствами: фосфолипиды, токоферолы, стерины, полинасыщенные жирные кислоты (ПНЖК).
7. Липиды, входящие в состав нервных клеток и их отростков, обеспечивают направленность потоков нервных сигналов.
8. Из липидов образуются некоторые гормоны (половые, коры надпочечников), а также витамин D.
9. Липиды кожи и внутренних органов выполняют защитную роль.
10. В организме человека и животных липиды предохраняют тело от переохлаждения, так как препятствуют отдаче тепла, а также от механического повреждения (например, сердце, почки).
11. Липиды, выделяемые сальными железами, придают коже эластичность, предохраняют ее от высыхания и растрескивания.
При исключении жиров из пищи или при их недостатке (даже если достаточны калорийность и количество белка) рост животных замедляется, продолжительность жизни сокращается, имеет место задержка воды в организме,нарушение функции почек. В тканях снижается синтез белка, фосфолипидов и других веществ, кожа становится необычно проницаемой, развиваются дерматиты, повышается проницаемость капилляров. Кроме того, отмечается потеря способности к оплодотворению у самцов и развивается бесплодие у самок. Избыточное содержание жиров в пище также является неблагоприятным фактором. Может развиться ожирение и нарушение функции печени, сердечно-сосудистой системы, отмечается связь липемии (высокого содержания жира в крови) с атеросклерозом. Принято считать, что в рационе здорового человека, живущего в средней полосе, жиры должны составлять около 30% общей калорийности пищи, что составляет 90-100 г жиров в день. Рекомендуется снижать содержание жиров в рационе до 25% по калорийности для людей, проживающих в южных районах. В то же время для северных районов потребность в жирах должна составлять 35%.
В организме человека жир находится в двух видах: структурный (протоплазматический) и резервный (в жировые депо).
Структурный жир в клетках входит в состав особых включений или сложных, относительно прочных соединений с белками, которые называются липопротеиновыми комплексами. Они содержатся в крови, участвуют в построении клеточных органелл (ядра, рибосом, митохондрий). Количество протоплазматического жира поддерживается в органах и тканях на постоянном уровне, который не изменяется даже при голодании.
Резервный (запасной) жир накапливается в жировых депо: под кожей (подкожный жировой слой), в брюшной полости (сальник), около почек (околопочечный жир). Степень накопления резервного жира зависит от ряда причин: характера питания, уровня энергозатрат, возраста, пола, конституционных особенностей организма, деятельности желез внутренней секреции. В запасном жире постоянно происходит синтез и распад; он является источником обновления внутриклеточного структурного, жира.
В составе пищевых продуктов различают жиры «видимые» (сливочное и растительное масло, маргарин и др.) и «скрытые», или невидимые, жиры (в мясе, рыбе, молоке и др.).
Жиры обладают различными физическими свойствами и составом в зависимости от входящих в них жирных кислот. В настоящее время известно свыше 100 жирных кислот. Однако в наиболее распространенных пищевых жирах находится сравнительное небольшое их число.
Жирные кислоты делятся на две большие группы: твердые при нормальной температуре насыщенные жирные кислоты
Ненасыщенные жирные кислоты
Важнейшим биологическим свойством ПНЖК является участие в образовании высокоактивных комплексов фосфолипидов, вместе с которыми они входят в состав клеточных мембран, миелиновых оболочек, соединительной ткани и др. От обеспеченности организма ПНЖК зависит синтез простагландинов, так называемых «гормонов тканей», т.к они синтезируются непосредственно из фосфолипидов мембран. Установлена связь ПНЖК с обменом холестерина. Они образуют с ним эфиры, которые легко удаляются из организма с желчью, способствуя снижению уровня холестерина крови. ПНЖК являются мощным противосклеротическим фактором. Кроме того, они оказывают нормализующее действие на стенки кровеносных сосудов, повышают их эластичность, снижают проницаемость. Они препятствуют тромбообразованию, повышают устойчивость организма к инфекционным заболеваниям, радиационным воздействиям, канцерогенным факторам. Они необходимы для нормального образования и роста клеток кожи.
Ненасыщенные жирные кислоты
Наибольшее значение не только по степени
распространения, но и по своим свойствам имеют следующие жирные кислоты:
стеариновая, пальмитиновая, олеиновая, линолевая и линоленовая.
От наличия двойных связей и их количества (две двойные связи, три двойные связи
и т.д.) в молекуле зависят все основные свойства ненасыщенных жирных кислот, в
том числе и их жидкая консистенция.
Непредельные (ненасыщенные) жирные
кислоты широко представлены в пищевых продуктах.
Одним из свойств ненасыщенных жирных кислот является способность к окислению,
накоплению окисленных продуктов и последующей их порче.
Наиболее часто встречается в жирах ненасыщенная жирная кислота с одной двойной
связью - олеиновая (С 17 Н 33 СООН), которая содержится как в
растительных, так и в животных жирах.
Особую группу ненасыщенных жирных кислот
составляют полиненасыщенные жирные кислоты (ПНЖК): линоленовая (С 17 Н 31 СООН)
- с двумя двойными связями; линоленовая (С 17 Н 29 СООН) - с
тремя двойными связями; арахидоновая (С 17 Н 39 СООН) имеет
четыре двойные связи. Все эти жирные кислоты относятся к незаменимым факторам
питания, так как обладают высокой биологической активностью, многие относят их
к витаминам (B 1). Они почти не образуются в нашем организме.
Важнейшим биологическим свойством ПНЖК является участие в образовании
высокоактивных комплексов фосфолипидов, вместе с которыми они входят в состав
клеточных мембран, миелиновых оболочек, соединительной ткани и др. От
обеспеченности организма ПНЖК зависит синтез простагландинов, так называемых
«гормонов тканей», т. к они синтезируются непосредственно из фосфолипидов
мембран. Установлена связь ПНЖК с обменом холестерина. Они образуют с ним
эфиры, которые легко удаляются из организма с желчью, способствуя снижению
уровня холестерина крови. ПНЖК являются мощным противосклеротическим фактором.
Кроме того, они оказывают нормализующее действие на стенки кровеносных сосудов,
повышают их эластичность, снижают проницаемость. Они препятствуют
тромбообразованию, повышают устойчивость организма к инфекционным заболеваниям,
радиационным воздействиям, канцерогенным факторам. Они необходимы для
нормального образования и роста клеток кожи.
Средняя потребность взрослого человека в жире составляет 80-100 г/сут, в том числе растительного масла 25-30 г, ПНЖК - 2-6 г, холестерина - 1 г, фосфолипидов - 5 г.
|
Возраст, пол |
Потребность в жирах по группам интенсивности труда, г |
||||
|
Мужчины |
103 |
110 |
117 |
136 |
158 |
|
Женщины |
88 |
93 |
99 |
116 |
- |
В составе природных жиров и масел содержится целый ряд жизненно важных веществ, необходимых для нормальной жизнедеятельности человеческого организма, например, сопутствующие жирам фосфолипиды (фосфатиды).
Жиры - макронутриенты, необходимые участники полноценного питания каждого человека. В ежедневный рацион должны входить разные жиры, каждый из них выполняет свою функцию.С физиологической точки зрения жиры - неотъемлемая составляющая тройки макронутриентов, обеспечивающей основные потребности организма человека. Они являются одним из основных источников энергии для человека. Жиры - составной элемент всех клеток, они необходимы для усвоения жирорастворимых витаминов, обеспечивают термоизоляцию организма, участвуют в деятельности нервной системы и иммунитета.
Что такое жиры
Официальное название жиров, входящих в состав пищи, - липиды. Те липиды, которые входят в состав клеток, называются структурными (фосфолипиды, липопротеиды), другие являются способом хранения энергии и называются запасными (триглицериды).
Энергетическая ценность жиров составляет 9 ккал на 1 г, что в два раза выше энергетической ценности углеводов.
По своей химической сути жиры представляют собой сложные эфиры глицерина и высших жирных кислот. Основа животных и растительных жиров - жирные кислоты, различный состав которых и определяет их функции в организме. Все жирные кислоты делятся на две группы: насыщенные и ненасыщенные.
Существенная составная часть всех жиров - фосфолипиды, они способствуют
полноценному обмену веществ. Основной источник фосфолипидов - продукты
животного происхождения. Самый известный фосфолипид - лецитин, в состав
которого входит витаминоподобное вещество холин.
Насыщенные жирные кислоты
Насыщенные жирные кислоты содержатся в основном в жирах животного происхождения. Это твердые вещества, имеющие высокую температуру плавления (т.н. тугоплавкие жиры). Они могут усваиваться организмом без участия желчных кислот, этим определяется их высокая питательная ценность. Однако излишки насыщенных жирных кислот неизбежно откладываются в запас.
Основные виды насыщенных кислот - пальмитиновая, стеариновая, миристиновая. Они в разных количествах содержатся в сале, жирном мясе, молочных продуктах (сливочное масло, сметана, молоко, сыры и т.д.). Животные жиры, в состав которых входят насыщенные жирные кислоты, обладают приятным вкусом, содержат лецитин и витамины А и D, а также холестерин.
Холестерин - основной стерин животного происхождения, он жизненно необходим организму, поскольку входит в состав всех клеток и тканей организма, участвует в гормональных процессах и синтезе витамина D. При этом избыток холестерина в пище ведет к повышению его уровня в крови, что является одним из основных факторов риска для развития сердечно-сосудистых заболеваний, диабета и ожирения. Холестерин синтезируется организмом из углеводов, поэтому с пищей его рекомендуется употреблять не более чем 300 мг в сутки.
Употребление животных жиров необходимо для полноценного развития детей, однако максимальное количество холестерина для них такое же - 300 мг в сутки. Предпочтительная форма употребления насыщенных жирных кислот - молочные продукты, яйца, мясные субпродукты (печень, сердце), рыба. На долю насыщенных жирных кислот в ежедневном рационе должно приходиться не более 10% калорийности.
Ненасыщенные жирные кислоты
Ненасыщенные жирные кислоты содержатся в основном в продуктах растительного происхождения, а также в рыбе. Ненасыщенные жирные кислоты легко окисляются, они не очень устойчивы к термообработке, поэтому наиболее полезно употреблять продукты, их содержащие, в сыром виде.
Ненасыщенные жирные кислоты делятся на две группы, в зависимости от того, сколько в них ненасыщенных водородом связей между атомами. Если такая связь одна - это мононенасыщенные жирные кислоты (МНЖК), если их несколько - это полиненасыщенные жирные кислоты (ПНЖК).
Мононенасыщенные жирные кислоты
Основные виды МНЖК - миристолеиновая, пальмитолеиновая, олеиновая. Эти кислоты могут синтезироваться организмом из насыщенных жирных кислот и углеводов. Одна из важнейших функций МНЖК - снижение уровня холестерина в крови. За это отвечает содержащийся в МНЖК стерин - р-ситостерин. Он образует нерастворимый комплекс с холестерином и таким образом препятствует всасыванию последнего.
Основной источник МНЖК - рыбий жир, оливковое, кунжутное и рапсовое масла.
Физиологическая потребность в МНЖК составляет 10% от суточной калорийности.
Полиненасыщенные жирные кислоты
Основные виды ПНЖК - линолевая, линоленовая, арахидоновая. Эти кислоты не только входят в состав клеток, но и участвуют в обмене веществ, обеспечивают процессы роста, содержат токоферолы, р-ситостерин. ПНЖК не синтезируются организмом человека, поэтому считаются незаменимыми веществами наравне с некоторыми аминокислотами и витаминами. Наибольшей биологической активностью обладает арахидоновая кислота, которой мало в продуктах питания, но при участии витамина В6 она может быть синтезирована организмом из линолевой кислоты.
Арахидоновая и линолевая кислота относятся к семейству кислот Омега-6. Эти кислоты содержатся практически во всех растительных маслах и орехах. Суточная потребность в Омега-6 ПНЖК составляет 5-9% от суточной калорийности.
Альфа-линоленовая кислота относится к семейству Омега-3. Основным источником ПНЖК этого семейства является рыбий жир и некоторые морепродукты. Суточная потребность в Омега-3 ПНЖК - 1-2% от суточной калорийности.
Избыток в рационе продуктов, содержащих ПНЖК, может вызвать заболевания почек и печени.
Важно помнить, что одни жирные кислоты не могут заменить другие,
и наличие в рационе всех из них - необходимое условие здорового питания.
Эксперт: Галина Филиппова, врач-терапевт, кандидат медицинских наук
В материале использованы фотографии, принадлежащие shutterstock.comВ отличие от углеводов, все жиры весьма неохотно контактируют с водой (т.е. являются сильно гидрофобными веществами). Это связано с тем, что любая молекула жира содержит три длинных углеводородных «хвоста», не имеющих существенных электростатических зарядов и потому избегающих взаимодействия с водой. Обычно в составе одной молекулы жира присутствуют разные углеводородные «хвосты». Они отличаются друг от друга своими размерами, а также количеством и расположением двойных ковалентных связей С=С. Впрочем, несмотря на указанные различия, все жиры устроены достаточно однообразно, а потому способны выполнять лишь ограниченный круг биологических функций.
Какие функции в организме выполняют жиры
Самая важная из этих функций - запасная. Действительно, у многих организмов основной запас питательных веществ образован именно жирами. Например, маслянистые плоды и семена некоторых растений (оливкового дерева, облепихи и подсолнечника) или жировые отложения у млекопитающих.
Вторая функция жиров - энергетическая. Дело в том, что различные жиры, как и глюкоза, тоже могут подвергаться окислению, в результате чего высвобождается необходимая энергия.
Хорошо известно, что жиры обладают низкой теплопроводностью. Поэтому у теплокровных животных (млекопитающих и птиц) жиры выполняют и термоизолирующую роль. Неудивительно, что отложения жира в основном расположены не внутри организма, а непосредственно под кожей. Этот слой должен быть особенно толстым у животных, постоянно подвергающихся риску переохлаждения (у китов, тюленей, пингвинов, белых медведей и др.). В частности, у синего кита этот слой достигает толщины в 1 м.
Очень важную биологическую функцию выполняют родственные жирам фосфолипиды. Они образуют основу клеточных мембран. Вместо одного из трех углеводородных «хвостов» молекула фосфолипида содержит сложный радикал с заряженной группой. Благодаря наличию сильных электростатических зарядов эта группа способна охотно контактировать с водой. Таким образом, в молекуле фосфолипида можно выделить два разных по свойствам участка: гидрофильную «головку» и сильно гидрофобные «хвосты» . Поэтому в водной среде (например, в цитоплазме клетки) молекулы фосфолипидов располагаются так, чтобы их гидрофильные «головки» контактировали с водой, а гидрофобные «хвосты» были обращены друг к другу. В результате происходит формирование различных структур, в том числе и двухслойных фосфолипидных мембран.
Итак, и углеводы, и жиры являются важными биоорганическими соединениями. В основном они выполняют запасную и энергетическую функции, а в ряде случаев - и некоторые другие. Тем не менее, из-за однообразия своего химического строения ни углеводы, ни жиры не способны обеспечить все остальные необходимые для жизни функции.