Сложность и структура жиров

Прежде чем углубиться в дебри вопроса, почему и как жиры влияют на ваше здоровье, стоит рассмотреть другой вопрос: как этот разнообразный класс биомолекул организован и классифицирован.

Все жиры имеют одно (на самом деле одно-единственное) общее свойство: они нерастворимы в воде. Именно это вы видите, когда имеете дело с растительными маслами, сливочным маслом или салом. Причина этой гидрофобии (нелюбви к воде) – определенные структурные элементы, общие для всех жиров. Они в основном (правда, с многочисленными вариантами) состоят из цепочек атомов углерода, сопровождаемых водородом. Можете представить себе эту структуру в виде ломаной линии, увешанной «водородными шариками» на каждом изломе.

Эта «микроархитектура» важна, потому что создает молекулы с очень гибкими и линейными структурами. Оказавшись вместе, подобные молекулы очень хорошо «общаются», потому что умеют растягиваться и вращаться, чтобы выстроиться в один ряд с соседями. Однако, несмотря на подобное общее свойство, жиры – это очень разнообразная группа с широким спектром биологического применения. Таким образом, мы ограничимся лишь самой широкой ветвью этого «семейного древа»: глицеролипидами.

Название уже говорит нам об «общем знаменателе» всех этих жиров: в их основе лежит молекула глицерина. Глицерин – это довольно короткая цепочка, состоящая всего из трех атомов углерода, но вместо того чтобы быть «украшенными» водородом, каждый из этих атомов углерода присоединяется к гидроксильной группе. Другой структурный элемент, характерный для всех глицеролипидов, – это структура, состоящая из вышеупомянутой цепочки атомов углерода и водорода, на конце которой находится карбоксильная группа, превращающая жир в жирную кислоту.

На этой прочной платформе природа провела немало экспериментов по разнообразию, создав множество различных структур жирных кислот и добавив еще один структурный элемент – громоздкую гидрофильную (любящую воду) фосфатную группу. С помощью этого комбинаторского волшебства природа создала два близкородственных, но очень разных семейства жиров: триглицериды и фосфолипиды. Вы, скорее всего, уже весьма близко знакомы с триглицеридами (ТГ), потому что именно из них состоит жир, который вы видите в еде, и именно они накапливаются в вашей крови и жировых клетках.

Фосфолипиды, с другой стороны, вы вряд ли найдете в бутылке на полке магазина. В фосфолипидах гидрофобные жирные кислоты сопровождаются большой гидрофильной «запчастью». Таким образом, общая их структура имеет сразу два характера: она состоит из головы, которая любит воду, и двух гидрофобных хвостов (представьте себе головастика с двумя хвостами). Это свойство превращается в настоящую магию, когда такие молекулы попадают в водную среду.

Они спонтанно формируют тонкие мембраны, или пленки, где «головы» молекул выстраиваются бок о бок по направлению к воде, а «хвосты» переплетаются между собой, зажатые между рядами выстроенных «голов». Эта структура – основа всей жизни, потому что стенки и перегородки всех клеток состоят из фосфолипидных двойных слоев. Таким образом, класс глицеролипидов содержит два семейства, имеющих много сходных свойств, но вместе с этим выполняющих совершенно разные функции. Триглицериды – это плотные хранилища энергии, а из фосфолипидов состоит базовая структура всех клеточных мембран. Мы сделаны из фосфолипидов и питаемся триглицеридами.

Прежде чем вернуться к рассмотрению жиров с более практической точки зрения, нужно исследовать еще один аспект жирных кислот. В своей простейшей форме они имеют простую линейную зигзагообразную структуру, о которой говорилось ранее. Однако, меняя углеродно-углеродные связи, можно создать намного более сложные структуры. Гибкие ломаные структуры, которые создаются, если два соседних атома углерода соединены одинарной связью, могут стать жесткими, если в одном или нескольких местах атомы углерода соединены двойной связью.

Таким образом, создавая более длинные цепочки и добавляя одну или несколько жестких двойных связей, можно получить довольно сложные структуры для жирных кислот. В природе подобные жирные кислоты, входя в состав клеточных мембран, имеют важную структурную и регулировочную функцию.

На этом месте в дело вступает слово «омега». Вы, скорее всего, знаете, что альфа и омега – это первая и последняя буквы греческого алфавита. Для наименований различных структур жирных кислот химики разработали схему нумерации, которая зависит от точного расположения двойной связи. За точку отсчета принято брать карбоксильную группу, так что число «омега» просто говорит вам, на каком месте с другого конца молекулы (положение омеги) вы найдете первую двойную связь. Так что у жирных кислот омега-3, омега-6 и омега-9 двойная связь находится соответственно на третьем, шестом и девятом месте от омега-оконечности.