Изучение химического состава микроорганизмов

Ауксотрофные организмы чаще всего нуждаются в тиамине, биотине, никотиновой кислоте, рибофлавине, пиридоксале, пантотеновой кислоте, липоевой кислоте, тетрагидрофолиевой кислоте, п-аминобензойной кислоте. Кроме того, имеется еще три группы витаминов, необходимых для роста некоторых микроорганизмов. Сюда относятся кобамиды (витамины группы В12), которые принадлежат к числу незаменимых для роста некоторых молочнокислых бактерий и простейших, и железопорфирины (гемы, феррихром и другие родственные соединения), необходимые для поддержания роста микроорганизмов рода Haemophilus, а также штаммов гриба Pilobolus. Как было обнаружено, некоторые микобактерии нуждаются также в хинонах, таких, например, как убихинон (кофермент Q8) и витамин К [8].

3. Большие молекулы или макромолекулы

3.1 Белки (протеины)

Белки (протеины) - это высокомолекулярные полипептиды и их производные. Белки составляют 40-80% массы микробной клетки и представлены простыми белками (протеинами) и сложными белками (протеидами). Протеины состоят только из остатков аминокислот. Если в состав белков входят небелковые (простетические) группы, то их называют сложными. К сложным белкам относят гемопротеины, гликопротеины, нуклеопротеины, металлопротеины, липопротеины, которые содержат, соответственно, гемоглобин, углеводы, нуклеиновые кислоты, металлы и липиды [1, 23].

Содержание белков в бактериальной клетке варьирует в зависимости от вида бактерий, возраста культуры, состава питательной среды и т.д. Так, у возбудителя сибирской язвы в клетке содержится 42% белка, а у дифтерийной палочки - 63,4%. Бактериальные белки состоят из 20 важнейших аминокислот [4].

б-Аминокислоты могут ковалентно связываться друг с другом с помощью пептидных связей. Пептидная связь образуется между б-карбоксильной группой одной аминокислоты и б-аминогруппой другой, то есть является амидной связью. При этом происходит отщепление молекул воды.

Количество аминокислот в составе пептидов может сильно варьировать. Пептиды, содержащие до 10 аминокислот, называют олигопептиды.

Пептиды, содержащие более 10 аминокислот, называют полипептидами, а полипептиды, состоящие из более чем 50 аминокислотных остатков, обычно называют белками. Плоскости пептидных групп расположены под углом друг к другу. Пептидные связи обычно расположены в транс-конфигурации (рис. 3.1.1). Пептидная связь не является планарной и обладает некоторым характером двойной связи, поэтому нет свободного вращения молекулы и части молекулы вокруг нее.

Рисунок 3.1.1 - Транс-конфигурация пептидных связей [17]

Аминокислотные остатки в полипептидной цепи белков чередуются не случайным образом, а расположены в определенном порядке. Линейную последовательность аминокислотных остатков в полипептидной цепи называют "первичная структура белка" [5, 18].

Микроорганизмы имеют кроме белковых молекул достаточно большое разнообразие пептидов, содержащих от 3 до 100 аминокислотных остатков. Например, циклопептидный антибиотик грамицидин С включает 5 пар аминокислот, причем некоторые из них (например, фенилаланин) относится к D-ряду (аминокислота орнитин не встречается в природных белках). Близким, но не тождественным грамицидину С является антибиотик тироцидин А. К циклопептидным антибиотикам относятся также полимиксин, бацитрацин, включающие D-аминокислоты или другие аминокислоты, не встречающиеся в естественных белках.

Тетра- и пентапептиды входят в состав пептидогликана клеточной стенки грамположительных и грамотрицательных бактерий, где он обеспечивает ригидность (жесткость) форм клеток в целом [1, 14].

Вторичная структура белка - пространственная структура, образующаяся в результате взаимодействий между функциональными группами, входящими в состав пептидного остова. В результате образования водородных связей между функциональными группами, образуется б-спираль либо в-структура. б-Спираль и в-структура в белках могут взаимодействовать между собой и друг с другом, образуя сверхвторичные структуры белковой молекулы. Короткие участки их обнаружены, например, в микробном глобулярном белке - бактериородопсине [5, 17].

Вторичная структура полипептидной цепи включает еще и домены, представляющие собой субобласти молекулы, соединенные шарнирными участками. Структурные домены обнаружены, например, в глутатионредуктазе дрожжей [1].

Третичная структура белка - трехмерная пространственная структура, образующаяся за счет взаимодействий между радикалами аминокислот, которые могут располагаться на значительном расстоянии друг от друга в полипептидной цепи. Связи, участвующие в формировании третичной структуры белка, обусловлены гидрофобными взаимодействиями между гидрофобными радикалами, ионными (между противоположными по заряду группами радикалов) и водородными связями (между гидрофильными незаряженными группами и любыми другими гидрофильными группами), ковалентными связями, представленными дисульфидными связями между сульфгидрильными группами цистеина (рис. 3.1.2).

1 - ионные связи; 2 - водородные связи; 3 - гидрофобные связи; 4 - дисульфидные связи [17].

Рисунок 3.1.2 - Типы связей, возникающих между радикалами аминокислот при формировании третичной структуры белка

После формирования трехмерной структуры каждой полипептидной цепи они объединяются с помощью тех же слабых взаимодействий, которые участвовали в образовании третичной структуры: гидрофобных, ионных, водородных. Количество и взаиморасположение полипептидных цепей в пространстве называют четвертичной структурой белка. Отдельные пептидные цепи в таком белке носят название протомеров, или субъединиц. Белок, содержащий в своем составе несколько протомеров, называют олигомерным. Четвертичная структура в-галактозидазы кишечной палочки объединяет 4 тождественные субъединицы - полипептидные цепи, состоящие каждая из 1173 аминокислотных остатков. Триптофансинтаза того же микроба также включает 4 субъединицы, подразделяющиеся на две пары разных полипептидных цепей, одна из которых содержит 268 аминокислотных остатков, вторая - 450. Из данных внутримолекулярных и межмолекулярных взаимодействий следует, что вторичная, третичная и четвертичная структуры белков всецело определяются их первичной структурой [10, 17, 24].

Аминокислотный состав белков разных видов микроорганизмов качественно и количественно различен. Например, у сарцин много лизина, у бацилл - глутаминовой кислоты. Большинство бактерий сами синтезируют необходимые им аминокислоты. Некоторые бактерии не обладают такой способностью и нуждаются в готовых аминокислотах, которые вносят в питательные среды [1].

О белке мембраны протопласта микроорганизмов известно сравнительно мало. Однако анализ аминокислотного состава показывает, что основная часть белка мембраны содержит все аминокислоты, обычно обнаруживаемые в белках, в количествах, также существенно не отличающихся от тех, которые наблюдаются в белках других типов. В изолированных мембранах протопластов микроорганизмов было обнаружено несколько видов ферментативной активности, откуда следует, что некоторые белки мембраны являются ферментами. Многие препараты мембран протопластов обладают АТФазной активностью; полагают, что фермент может играть роль в переносе растворимых веществ через мембрану. Другие виды ферментативной активности, обнаруженные в мембранах протопластов, связаны с механизмом дыхания и транспортом электронов, а также с синтезом некоторых макромолекул, входящих в состав капсул и клеточных стенок. В мембранах протопластов встречаются также пермеазы - белки, осуществляющие перенос через мембрану молекул растворимых веществ или принимающие участие в этом процессе. Активность этих белков можно, естественно, обнаружить только в интактных микроорганизмах, либо в прото- или сферопластах [8].

Бактерии содержат более 2000 различных белков, находящихся в структурных компонентах и участвующих в процессах метаболизма. Большая часть белков обладает ферментативной активностью. Белки бактериальной клетки обусловливают антигенность и иммуногенность, вирулентность, видовую принадлежность бактерий [14].

3.2 Нуклеиновые кислоты

Нуклеиновые кислоты относятся к классу биологических полимеров. Поэтому понятие первичная структура ДНК и РНК, как и любого другого биополимера, входит строение их мономерных остатков, химическая природа межмономерных ковалентных связей и последовательность чередования мономерных звеньев в полимерной цепи. Мономерными звеньями ДНК и РНК являются остатки нуклеотидов. В нуклеиновых кислотах мономерные остатки связаны между собой фосфодиэфирными связями. Как в ДНК, так и в РНК эта связь осуществляется только за счет 3'-ОН одного нуклеозидного остатка и 5'-ОН другого. Поэтому межнуклеотидную связь называют 3'-5'-фосфодиэфирной. Отсюда следует, что полинуклеотидные цепи ДНК и РНК полярны и их концевые остатки неравноценны: если рассматривать нефосфорилированный по концам полинуклеотид, то на одном конце он будет содержать 5'- и 3'-концам цепи, соответственно. Нуклеиновые кислоты - это неразветвленные полимеры [15, 18].

Пространственная организация макромолекул ДНК и РНК задается их нуклеотидной последовательностью и описывается структурами двух уровней: вторичной и третичной.

Вторичная структура нуклеиновых кислот создается за счет взаимодействия соседних по полинуклеотидной цепи мономерных звеньев, а в случае двуспиральных молекул (или участков молекул) также взаимодействием нуклеотидных остатков, находящихся напротив друг друга в двойной спирали.

Третичная структура нуклеиновых кислот организуется за счет взаимодействия нуклеотидных остатков, принадлежащих различным элементам их вторичной структуры [25, 26].

3.2.1 Дезоксирибонуклеиновая кислота

Согласно модели Дж. Уотсона и Ф. Крика, молекула ДНК представляет собой правильную спираль, образованную двумя полинуклеотидными цепями, закрученными друг относительно друга и вокруг общей оси (рис. 3.2.1.1). Диаметр спирали постоянен вдоль всей ее длины и равен 1,80 нм. Длина витка спирали составляет 3,40 нм. На один виток спирали приходится 10 нуклеотидных остатков в одной цепи. Таким образом межнуклеотидное расстояние вдоль оси спирали составляет 0,34 нм.

Рисунок 3.2.1.1 - Двойная спираль ДНК [17]

Для поддержания регулярности спирали необходимо, чтобы против остатка пуринового основания в одной цепи находился остаток пиримидинового основания в другой. Это требование выполняется только в том случае, если аденин (А) образует стабилизированную водородными связями пару с тимином (Т), а гуанин (Г) с цитозином (Ц) [5, 16, 17].

Комплементарные основания лежат в одной плоскости, причем эта плоскость практически перпендикулярна главной оси спирали. Поскольку генетическая информация заключена в порядке расположения оснований в полимерной цепи ДНК, постольку должны существовать механизмы воспроизведения или репликации этой специфической информации с исключительно высокой точностью. При анализе молекул ДНК различных организмов было установлено, что количество адениновых нуклеотидов равно количеству гуанидиновых, такое же отношение было установлено для гуаниновых и цитидиновых нуклеотидов. Отношения А+Т к Г+Ц могут быть положены в основу подразделения ДНК на 3 группы: в одной из них (А+Т)>(Г+Ц), во второй - (А+Т)=(Г+Ц) и в третьей - (А+Т)<(Г+Ц). В отдельных молекулах ДНК различия в молярных отношениях аденина к тимину и гуанина к цитозину весьма заметны [1, 8].

Между А и Т наводятся две водородные связи, а между Г и Ц - три, потому связь Г-Ц примерно на 50% прочнее связи А-Т и, следовательно, плотность ДНК, содержащей большее количество пар Г-Ц, будет выше. Содержание Г+Ц у микроорганизмов имеет таксономическое и филогенетическое значение [1].

Углеводфосфатный остов молекулы обращен наружу. Спираль закручена таким образом, что на ее поверхности можно выделить две бороздки: большую шириной 2,20 нм и малую шириной около 1,20 нм. Спираль - правозакручена, а полинуклеотидные цепи в ней антипараллельны. Это означает, что, если двигаться вдоль оси спирали от одного ее конца к другому, в одной цепи будут встречаться фосфодиэфирные связи в направлении 3'>5', а в другой - в направлении 5'>3'. Иными словами, на каждом из концов линейной молекулы ДНК расположены 5'-конец одной и 3'-конец другой цепи [17].

Наследственная информация хранится в обеих цепях ДНК, не только в одной, так называемой смысловой, следовательно комплементарная ей антипараллельная цепь лишь условной является антисмысловой. Однако считывание информации происходит только с одной цепи из двух [1].

У эукариотических организмов ДНК локализована преимущественно в ядрах клеток; у прокариот она образует довольно компактный нуклеоид, в котором содержится вся хромосома бактериальной клетки. У бактерий, большинства фагов и ДНК-содержащих вирусов животных ДНК не имеет 3'- или 5'-концов, но она не лишена полярности. Такие клеточные органеллы, как митохондрии и хлоропласты, имеют свою собственную ДНК. Кроме того, в цитоплазме многих прокариот и низших эукариот обнаруживаются внехромосомные ДНК - плазмиды [25].

При повышении температуры водородные связи разрываются, полинуклеотидные цепи расходятся (происходит денатурация). Такое разрушение вторичной структуры ДНК сопровождается поглощение света (при длине волны 259 нм). Это явление называется гиперхромным эффектом. Температуру, при которой прирост экстинции (поглощения) света достигает половины максимальной величины, называют точкой плавления (Тпл). Точка плавления (или температура плавления) тем выше, чем больше в ДНК гуанина и цитозина - основ, связанных между собой тремя водородными связями. Именно поэтому точка плавления очищенной ДНК является показателем, который дает возможность легко определить количество в ней этих основ. Количество пар Г-Ц в ДНК - это отношение суммы молей гуанина и цитозина к сумме молей всех четырех оснований в данной ДНК (выражается в процентах). Содержание Г-Ц у разных бактерий колеблется от 22 до 75% [7].

Денатурация возможна также и от действия сольватирующих агентов, например формамида или мочевины. Сольватация означает взаимодействие молекул растворителя с молекулами растворенного вещества. Сольватация в водных растворах называется гидратацией. При денатурации не происходит разрыва ковалентных связей.

Если нагретые водные растворы ДНК подвергать медленному охлаждению при поддержании в течение какого-то времени температуры несколько ниже температуры плавления, то может происходить ренатурация ДНК, когда комплементарные нити ее воссоединяются. При быстром охлаждении цепи не воссоединяются, ДНК остается в денатурированном состоянии [1].

Ядерная ДНК у более высокоорганизованных эукариот нековалентно связана с основными белками (гистонами), которых содержится около 50%. Гистоны не найдены в хромосомах разных бактерий, однако из их клеток выделены фракции, обогащенные лизином и аргинином [8].

3.2.2 Рибонуклеинова кислота

Рибонуклеиновая кислота -- полимер, состоящий из пуриновых и пиримидиновых нуклеотидов, связанных 3',5'-фосфодиэфирными мостиками (как в ДНК). Основной элемент их вторичной структуры -- сравнительно короткие двойные спирали, образованные комплементарными участками одной и той же цепи и перемежающиеся ее однонитевыми сегментами. Полирибонуклеотидные цепи в таких двуспиральных структурах антипараллельны, а сами двойные спирали не идеальны: в них имеются дефекты в виде неспаренных нуклеотидных остатков или не вписывающихся в двойную спираль однонитевых петель. Наряду с классическими уотсон-криковскими парами (А-У и Г-Ц) в двунитевых участках РНК часто встречается пара Г-У. Таким образом, стабильность двунитевых районов поддерживается комплементарными и межплоскостными взаимодействиями оснований. В однонитевых РНК существует количественное равенство между аденином и урацилом, между гуанином и цитозином [1, 6, 16].

РНК всех прокариотических и эукариотических организмов можно разделить на три основных класса: матричная, или информационная (мРНК); рибосомальная (рРНК); транспортная (тРНК). РНК каждого класса отличается размером, функцией и общей стабильностью [3, 7].

мРНК - форма, которая образуется в процессе биосинтеза белка. Эти макромолекулы наиболее гетерогенны по размеру и стабильности, так как они выступают посредниками между ДНК и рибосомами. мРНК обеспечивает передачу генетической информации на белок, то есть элонгацию (удлинение) полипетидных цепей. Вследствие того, что информация считывается с одной нити ДНК (смысловой), то мРНК сходна по строению с антисмысловой цепью ДНК (только тимин в мРНК заменяется на урацил).

В клетках прокариот мРНК образуется сразу в процессе транскрипции, тогда как в клетках эукариотических организмов мРНК цитоплазмы являются продуктами предварительной обработки гетерогенных ядерных РНК (гяРНК) или про-мРНК, которые обычно больше по размерам, чем мРНК цитоплазмы. Молекулярная масса гяРНК достигает 107 Да, тогда как молекулярная масса гяPHK обычно менее 106 Да. Поэтому гяРНК должна пройти специальную обработку, или процессинг. В ходе обработки первичные транскрипты (РНК, образующиеся при транскрипции) превращаются в мРНК и становятся в цитоплазме матрицей для синтеза полипептидных молекул белка. У прокариот мРНК менее стабильна, чем у эукариот [1, 17, 25].

рРНК, имеющая форму V или Y, входит в состав большой и малой субъединиц рибосом. В клетках некоторых бактерий на нее приходится 80% общей РНК. У бактерий рРНК обычно существует в виде трех компонентов, имеющих соответственно следующие коэффициенты седиментации: 5S, 16--18S и 23--28S. У эукариот она представлена четырьмя видами молекул, на которые приходится менее 100 специфических молекул белка на рибосому. Причем в более крупной субъединице рибосомы (60S) содержатся 5S и 5,8S (прежде была обозначена как 7S) и 28S рРНК, а также около 40 специфических полипептидов. В меньшей субъединице рибосомы (40S) содержится одна 18S рРНК и примерно 30 полипептидных цепей. 5S рРНК прокариот гомологичны 5,8S рРНК эукариот, но в составе митохондрий клеток эукариот 5S рРНК не обнаружена (она содержится в хлоропластах).

Все рибосомальные молекулы РНК у эукариот, за исключением 5S рРНК, образуются в ядрышке из единого предшественника - 45S РНК. Очевидно, рРНК типа 5S имеет своего собственного, независимо транскрибирующегося предшественника. В ядрышке упаковываются высокометилированные молекулы рРНК со специфическими рибосомальными белками основного характера. У E. coli белки для малой субъединицы рибосом обозначают как S1, S2, … , S21, для большой субъединицы -- LI, L2, ... , L34. Рибосомы микроорганизмов в цитоплазме остаются достаточно стабильными и готовыми к многократным трансляциям [6, 25].

Каждая молекула транспортной РНК (тРНК) состоит примерно из 75-90 нуклеотидов и, следовательно, молекулярная масса ее порядка 23000-30000 Да; тРНК составляют 10-20 % и являются как бы итогом ядерного процессинга молекул-предшественников. В каждой клетке прокариот и эукариот имеется по крайней мере до 60 разных видов тРНК, каждый вид способен связываться с лишь одной аминокислотой, которая накапливается в цитоплазме, и доставлять ее к рибосоме, на которой происходит процесс биосинтеза.

Порядок нуклеотидов в каждой тРНК различен, хотя класс тРНК в целом имеет много общего. Молекула тРНК представляет собой одну цепь, закрученную "на себя". Первичная структура, зависимая от последовательности соединения нуклеотидов, обеспечивает всем молекулам тРНК возможность формировать складки и соответственно внутрицепочечную комплементарность. Это в свою очередь генерирует вторичную структуру в виде клеверного листа, на котором демонстрируется ее первичная структура, во многом сходная с тРНК, изолированными из других источников (рис. 3.2.2.1) [25, 26].



1 - петля переменного размера; UH2 (дигидроурацил), ш (псевдоурацил) - минорные основания [17].

Рисунок 3.2.2.1 - Строение тРНК

Все молекулы тРНК имеют общие структурные части: 1) антикодоновую петлю, содержащую 7 неспаренных нуклеотидов, из которых 3 терминальных признают кодон на мРНК (антикодоновая петля тРНК и кодоновая петля мРНК антипараллельны по своей комплементарности); 2) тимин-псевдоуридин-цитидиновую петлю, участвующую в связывании аминоацил-тРНК с поверхностью рибосомы на месте синтеза белка; 3) дигидроуридиновую петлю, играющую важную роль для правильного признания "своим" ферментом - аминоацил-тРНК-синтетазой; 4) АЦЦ-последовательность на 3'-конце углеводно-фосфатного кора, где через 3'-гидроксильную группу аденозильного остатка присоединяется (через карбоксил) соответствующая аминокислота. тРНК, изолированные из клеток разных микроорганизмов, характеризуются консервативностью и, как следствие, большой структурно-функциональной общностью [1].

3.3 Полисахариды

Полисахариды (или гликаны) -- полимеры, построенные не менее чем из 11 моносахаридных единиц. Они могут состоять из одного или нескольких типов моносахаров. Соответственно различают гомополисахариды (полисахариды, содержащие остаток сахара только одного типа) и гетерополисахариды (содержат остатки сахара более чем одного вида).

Полисахариды встречаются в виде самостоятельных полимеров, а также в комплексах с нуклеиновыми кислотами, белками, липидами, фосфатом. Разнообразны они по мономерному составу и структуре [7, 23].

Нередко по локализации выделяют три группы полисахаридов: внутриклеточные (цитоплазмы, мембран, периплазмы), полисахариды клеточных стенок и внеклеточные (капсул, чехлов и свободной слизи).

Термин "экзогликаны" применяют в основном к полисахаридам свободной слизи. Иногда экзогликанами называют также капсульные полисахариды [8].

Биосинтез гликанов сводится к созданию гликозидной связи между моносахарами. Полимеризация идет вплоть до образования готового полисахарида, а процесс катализируется специфическими гликозилтрансферазами, ветвление полимеров - другими, ветвящими, гликозилтрансферазами. В случае биосинтеза гетерополисахаридов существует две возможности: либо регулируемое чередование различных мономерных единиц, либо предварительный синтез ди- и олигосахаридов [17].

Микробные полисахариды объединяют в группы и по функциям: резервные, участвующие в активном транспорте, опорные, участвующие во взаимодействии между клетками, защитные и др. [26].

Полисахариды цитоплазмы обнаруживаются в двух формах: они могут быть диспергированы в ней или объединены в гранулы.

Обычно в цитоплазме бактерий содержится 20--30% полисахаридов, а в условиях, способствующих их накоплению, до 50-- 60% от массы сухих клеток. Чаше всего в цитоплазме микроорганизмов обнаруживают гомогликаны, из которых особенно распространены глюканы типа гликогена. Их выделяли из цитоплазмы многих прокариотных и эукариотных микроорганизмов: представителей разных родов бактерий Agrobacterium, Агthrobacter, Bacillus, Clostridium, Escherichia, Mycobacterium, Nostoc, Rhodopseudomonas, Rhodospirillum, Streptococcus, а также дрожжей, мицелиальных грибов, ресничных и жгутиковых простейших, некоторых водорослей. Кроме гликогеноподобных полисахаридов в цитоплазме ряда микроорганизмов найдены крахмал, маннаны, леваны, арабаны и ксиланы. Гликоген и другие гомогликаны цитоплазмы могут образовывать комплексы с ДНК, РНК, белками, липидами, фосфатом. Гетерополисахариды обнаруживаются в цитоплазме реже. Однако у представителей Streptomyces и Mycobacterium они оказываются преобладающими.

Предполагается, что комплексы гомогликанов с другими компонентами цитоплазмы участвуют в механизмах клеточной регуляции, контролирующих синтез различных веществ, рост и деление клеток [3, 8, 14].

У грамположительных эубактерий полисахариды составляют от 30 до 60% сухой массы клеточной стенки. Значительная их часть входит в состав муреинового комплекса.

Другие полисахариды, содержащиеся в клеточных стенках грамположительиых бактерий, отличаются большим разнообразием: чаще всего это гетерогликаны. В их составе обнаруживаются нейтральные моносахара, аминосахара, уроновые кислоты, ацетильные группы, остатки фосфорной кислоты.

Клеточные стенки грамотрицательных бактерий содержат от 1 до 50% полисахаридов. Среди них полисахариды муреинового комплекса не занимают доминирующего положения [4, 13].

Полисахариды -- главные компоненты клеточной стенки дрожжей и мицелиальных грибов. Они могут составлять до 90% массы клеточной стенки (Saccharomycуs cerevisiae). У дрожжей часто обнаруживаются гомогликаны: глюканы, маннаны, хитин (полимер N-ацстилглюкозамина). Основным полисахаридным компонентом клеточных стенок большинства исследованных мицелиальных грибов является хитин. Обнаруживаются также неацетилированный или частично ацетилироваиный полимер глюкозамина -- хитозан, глюкаиы (иногда целлюлоза), галактаны и различные гетерололисахариды, включающие незамещенные и замешенные сахара, уроновые кислоты [3, 8].

Полисахариды клеточных стенок выполняют разнообразные функции. Многие из них определяют механическую прочность клеточных стенок. Многие полисахариды определяют устойчивость бактерий к литическим ферментам и фагам. Полианионные полисахариды способствуют транспорту из клетки заряженных метаболитов и веществ, поступающих в нее из окружающей среды. Кроме того, такие полисахариды сообщают клетке отрицательный заряд, в результате чего происходит взаимное отталкивание клеток, диспергирование их в среде [4].

Внеклеточные полисахариды обнаруживаются в виде капсул и чехлов, прилегающих к клеточным стенкам, а также свободной слизи. Количество внеклеточных полисахаридов может во много раз превышать биомассу клеток.

Внеклеточные полисахариды микроорганизмов чрезвычайно разнообразны по составу и строению. К настоящему времени исследован состав около 200 экзогликанов, установлены первичная структура и детали строения многих из них. В составе внеклеточных полисахаридов различных микроорганизмов обнаружено более 20 моносахаров и их производных. Наиболее часто встречаются гексозы: глюкоза, галактоза, манноза и 6-дезоксигексозы: фукоза и рамноза. Реже выявляются пентозы: арабиноза, ксилоза, рибоза.

Внеклеточные полисахариды большинства видов бактерий -- кислые гетерогликаны разнообразного состава, построенные из 2--5, иногда 6--7 мономеров, линейные и разветвленные, имеющие регулярную структуру из повторяющихся олигосахаридных звеньев [8, 14].

Некоторые бактерии образуют нейтральные гетерополисахариды.

Внеклеточные полисахариды не являются жизненно необходимыми для микроорганизмов. В природе есть виды, никогда их не образующие.

Внеклеточные полисахариды предохраняют клетки от высушивания, от губительного действия ультрафиолетовых лучей и различных химических агентов, в том числе тяжелых металлов и лекарственных препаратов. Многие внеклеточные гликаны активны и определяют иммунологические свойства и вирулентность штаммов [8, 14].

Одно из характерных проявлений биологической активности полисахаридов - способность модифицировать ферменты различных организмов, в результате чего стимулируется или снижается их активность.

В некоторых случаях внеклеточные полисахариды служат резервным источником углерода и энергии, а азотсодержащие полисахариды - источником азота для продуцента [14].

3.4 Гликоконъюгаты

Гликоконъюгаты - ковалентно связанные молекулы углеводов с белками, липидами и другими веществами. Различают следующие гликоконъюгаты: гликопротеины, пептидогликаны (протеогликаны), гликолипиды, липополисахариды (липогликаны), гликолипопротеины, тейхоевые кислоты [1].

3.4.1 Гликопротеины

Гликопротеины - это одна из групп углевод-белковых комплексов, где преобладает белковый фрагмент, в связи с чем эти соединения имеют ряд структурных особенностей. Углеводные фрагменты гликопротеинов наиболее часто представлены поли- и олигосахаридами нерегулярного строения. Степень полимеризации моносахаридов в цепях невелика. Типичными моносахаридными звеньями в этих веществах являются аминосахара, галактоза, фукоза и нейраминовая кислота, присоединенная к концам углеводных фрагментов [18].

В общем виде молекулу гликопротеинов можно представить как одну или несколько пептидных цепей, к которым через гидроксильные группы серина или треонина, амидную группу аспарагина или через карбоксигруппу аспарагиновой кислоты присоединены одна или несколько гетеросахаридных группировок с молекулярной массой от 512 до 35000 (рис. 3.4.1.1). Молекулярная масса различных гликопротеинов варьирует от 16000 до нескольких миллионов [20].

1 - N-гликозидная связь между амидной группой аспарагина и ОН-группой моносахарида; 2 - О-гликозидная связь между ОН-группой серина и ОН-группой моносахарида [17].

Рисунок 3.4.1.1 - Образование N- и О-гликозидных связей в гликопротеинах

Многие гликопротеины устойчивы к действию протеолитических ферментов, поэтому сопутствующие белки могут быть разрушены ферментами.

Гликопротеины исполняют структурные, транспортные, каталитические функции, а также функции распознавания и присоединения. Они входят в структуру иммуноглобулинов.

К гликопротеинам относится карбоксипептидаза дрожжей с молекулярной массой 100000 Да. Гликопротеинами являются также отдельные ферменты микроорганизмов (амилаза, рибонуклеаза, плазмокоагулаза), аллергены из патогенных грибов и др. [8].

3.4.2 Пептидогликаны

Пептидогликан (муреин) представляет собой сетчатую структуру, образующую так называемый муреиновый мешок - ригидный слой бактериальных клеточных стенок, который придает клеткам физическую прочность. У грамположительных бактерий муреиновый мешок многослойный, тогда как у грамотрицательных бактерий - однослойный [27].

Пептидогликан состоит из углеводных цепей с присоединенными к ним пептидными цепочками (рис. 3.4.2.1). Углеводные цепи (гликан) образованы чередующимися остатками N-ацетилглюкозамина и 3-лактил-N-ацетилглюкозамина (N-ацетилмурамовая кислота), соединенными в-1,4-связями. Гликановые цепи полидисперсны (10-100 дисахаридов). Через карбоксильную группу остатка лактата остатки мурамовой кислоты соединены амидной связью с пептидными цепочками, перекрестно связывающими между собой углеводные цепи.

Боковые олигопептидные цепи представляют собой три- или тетрапептиды. Они имеют следующие особенности: 1) в них регулярно чередуются L-аминокислоты с аминокислотами в "необычной" D-конфигурации; 2) в их состав входят "редкие" аминокислоты L,D-диаминопимелиновая, L-орнитин или D,L-лантионин; 3) проксимальное положение занимает L-аминокислота (L-аланин, глицин или L-серин), а дистальное положение D-аланин; 4) в них присутствует "необычная" пептидная связь, которую образует г-карбоксильная группа глутаминовой кислоты с б-аминогруппой диаминокислоты: L,D-диаминопимелиновой или L-лизина [11, 19].



1, 2 - места полимеризации гликанового остова молекулы; 3 - место присоединения с помощью фосфодиэфирной связи молекулы тейхоевой кислоты в клеточной стенке грамположительных эубактерий; 4, 5 - места, по которым происходит связывание между гликановыми цепями с помощью пептидных связей; 6 - место ковалентного связывания с липопротеином наружной мембраны у грамотрицательных эубактерий; 7 - место действия лизоцима [13].

Рисунок 3.4.2.1 - Структура повторяющейся единицы пептидогликана клеточной стенки эубактерий

Строительные блоки для синтеза пептидогликана, представляющие собой комплексы дисахаридпентапептид, связанные ундекапренолдифосфатом, присоединяются к растущей цепи пептидогликана путем переноса дисахарида-пентапептида на свободный конец цепи, который заканчивается N-ацетилглюкозамином. Кроме того, несколько таких структурных единиц могут полимеризоваться, будучи связанными с ундекапренолдифосфатом, и затем переноситься на растущие цепи пептидогликана. Перекрестное связывание гликановых цепей через пептидные цепочки происходит с участием фермента трансамидазы [28].

Сборка пептидогликана в процессе роста и деления клеток происходит преимущественно в области образования септы, разделяющей дочерние клетки. Рост пептидогликана протекает как регулируемый процесс, в котором локальное расщепление гликановых цепей автолитическими ферментами скоординировано с последующим удлинением образующихся свободных концов [29].

В результате гидролиза пептидогликана из него можно получить изолированные протеиновую и углеводную (гликозаминогликан) части [27].

Помимо того, что муреин грамположительных бактерий образует несколько монослоев, он содержит большое количество пептидных сшивок - и в плоскости каждого монослоя, и между соседними монослоями. Например, 40% остатков мурамовой кислоты в вегетативных клетках Bacillus subtilis присоединяют боковые олигопептидные цепи. Гликановые цепи муреина B. subtilis состоят из 200 моносахаров, причем около 2% остатков мурамовой кислоты ковалентно связаны с тейхоевыми кислотами. Таким образом, муреин грамположительных бактерий имеет большую толщину, содержит много сшивок и высокоригиден. В то же время он представляет собой молекулярное сито, в ячейках которого помещаются вспомогательные полимеры клеточной стенки, удерживаются ферменты и ионы.

От частоты расположения боковых олигопептидных цепей и количества связей между ними зависит жесткость клеточной стенки, а также ее устойчивость к химическим и ферментативным воздействиям [8, 29].

3.4.3 Гликолипиды

Гликолипидами называют соединения, молекулы которых содержат липидный и углеводный фрагменты, соединенные ковалентной связью. Гликолипиды охватывают разнообразные по структуре соединения и представлены в различных организмах бактериального происхождения. Гликолипиды выполняют как метаболические, так и структурные функции. Они входят в состав клеточных и внутриклеточных мембран, обладают антигенными свойствами [20].

В некоторых микроорганизмах обнаружены моно- и дигликозилдиглицериды, основным углеводным компонентом которых является галактоза. В составе данных гликолипидов присутствуют в значительных количествах ненасыщенные кислоты (олеиновая, линолевая и другие). Гликозиды, близкие по структуре к дигалактозилдиглицеридам, обнаружены в липидах многих грамположительных бактерий. Так, различные штаммы стафилококков образуют диглюкозилдиглицериды, а пневмококки и лактобациллы - галактозилглюкозилдиглицериды и глюкозилгалактозилглюкозилдиглицериды.

Моногликозилдиглицеридам структурно родственны сульфогликозилдиглицериды, обнаруженные в фотосинтезирующих микроорганизмах [8, 14].

Гликолипиды бактерий представляют собой обширную группу соединений, сильно различающихся по свойствам и строению. Наряду с гликопротеинами они обладают антигенными свойствами и, по-видимому, определяют серологическую характеристику микроорганизмов (микозиды). Основными углеводными компонентами наиболее изученных гликолипидов кислотоустойчивых бактерий являются D-арабиноза, D-глюкоза, D-манноза, D-рамноза, О-метилированные дезоксигексозы, трегалоза. Липидная часть гликолипидов кислотоустойчивых бактерий обычно представлена разветвленными высокомолекулярными жирными кислотами [20].

Ключевыми гликолипидами мембран прокариотических и эукариотических микроорганизмов являются соответственно бактопренол и долихол, относящиеся к полиизопреноидным структурам. Бактопренол содержит транс- и 9 цис-связей. Бактопренол и долихол участвуют в сборке гликолипидов. Изопреноидами являются каротиноиды. Отдельные из них представляют собой гликолипиды, например миксоксантофилл.

К гликолипидам относятся сфинголипиды, корд-фактор туберкулезных микобактерий, определяющий их вирулентность, а также гликозилдиглицерины, обнаруженные в микроорганизмах. Сфинголипиды могут относиться как к гликолипидам, так и к липоконъюгатам [1].

3.4.4 Липополисахариды

Наружная мембрана клеточной стенки грамотрицательных бактерий является мозаичной структурой представлена липополисахаридами (рис. 3.4.4.1), которые состоят из трех фрагментов: 1) липида А - консервативной структуры, практически одинаковой и грамотрицательных бактерий. Липид А состоит из фосфорилированных глюкозаминовых дисахаридных единиц, к которым прикреплены длинные цепочки жирных кислот; 2) ядра, или стержневой, коровой части, относительно консервативной олигосахаридной структуры; 3) высоковариабельной О-специфической цепи полисахарида, образованной повторяющимися идентичными олигосахаридными последовательностями [24, 30].

Р - пирофосфат; С14 - миристиновая кислота; ЖК - другие жирные кислоты; КДО - 2-кето-3-дезоксиоктулонат; Геп - L-глицеро-D-манногептоза; Глю - глюкоза; ГлюNАц - N-ацетилглюкозамин; Гал - галактоза; ЭтNН2 - этаноламин; Рам - рамноза; Ман - манноза; R - боковая цепь [1].

Рисунок 3.4.4.1 - Структура липополисахарида у Salmonella newington

Липополисахарид заякорен в наружной мембране липидов А, обуславливающим его токсичность и отождествляемым поэтому с эндотоксином. От липида А отходит ядро, или стержневая часть липополисахарида. Наиболее постоянной частью ядра является кетодезоксиоктоновая кислота. О-специфическая полисахаридная цепь, отходящая от стержневой части молекулы липополисахарида, состоящая из повторяющихся олигосахаридных единиц, обусловливает серогруппу, серовар (разновидность бактерий, выявляемая с помощью иммунной сыворотки) определенного штамма бактерий. Таким образом, с понятием липополисахарида связаны представления об О-антигене, по которому можно дифференцировать бактерии. Генетические изменения могут привести к дефектам, укорочению липополисахарида бактерий и появлению в результате этого шероховатых колоний R-форм, теряющих О-антигенную специфичность. Липополисахариды, характерные для различных серотипов, различаются по природе остатков сахара в концевом повторяющимся звене и характеру связи между ними [8, 19].

К настоящему времени путь синтеза О-специфической цепи изучен довольно подробно. Он несколько напоминает синтез пептидогликана, так как в данном случае во время синтеза цепь также прикрепляется к С55-изопреновому липиду. Однако отличие состоит в том, что О-специфическая цепь прикрепляется к С55-липиду на протяжении всего синтеза [30].

Большая работа была проведена со штаммами Salmonella, которые были разделены примерно на 1000 серотипов на основании различной специфичности термолабильных жгутиковых (Н) и термостабильных соматических (О) антигенов [8].

Не все грамотрицательные бактерии имеют полноценную О-специфическую полисахаридную цепь, состоящую из повторяющихся олигосахаридных единиц.

В частности, бактерии рода Neisseria имеют короткий гликолипид, который называется липоолигосахаридом. Он сравним с R-формой, потерявшей О-антигенную специфичность, наблюдаемой у мутантных шероховатых штаммов Е. coli [1].

3.4.5 Гликолипопротеины

Гликолипопротеины содержатся в нативном виде в клеточных стенок и мембранах грамотрицательных бактерий. При использовании методов кислотного гидролиза (например, с помощью трихлоруксусной кислоты, фенола) удается выделить гликолипопротеиновый комплекс, ранее называемый полноценным антигеном. Данный комплекс можно разделить на составные части (углевод, липид, белок, липид-белок, углевод-липид) [1].

3.4.6 Тейхоевые кислоты

Тейхоевые и липотейхоевые кислоты относятся к полимерам с высокой плотностью зарядов, и за счет их присутствия в клеточной стенку концентрируются катионы. Эти кислоты образуют комплексы с белками, участвующими в делении клеток, и предположительно служат также регуляторами оборота компонентов стенки, возможно на уровне активности ферментов автолиза и ресинтеза пептидогликана. Тейхоевые кислоты играют роль важных антигенов грамположительных бактерий и имеют таксономическое значение [28].

Тейхоевые кислоты входят в состав стенки большинства грамположительных бактерий. Некоторые грамположительные бактерии их не содержат, а у грамотрицательных бактерий они полностью отсутствуют [13].

Тейхоевые кислоты весьма разнообразны, и даже отдельная бактерия может образовывать несколько разных по составу и полидисперных по длине тейхоевых кислот.

В составе клеточной стенки тейхоевые кислоты ковалентно связаны с пептидогликаном. По структуре он представляет собой полимеры глицерол-3-фосфата (глицеролтейхоевые кислоты) (рис. 3.4.6.1) или рибитол-5-фосфата (рибитолтейхоевые кислоты) (рис. 3.4.6.2), которые могут содержать остатки сахаров и/или аминокислот (в большинстве случаев аланина) в качестве заместителей. Нередко гидроксильные группы рибитола в составе тейхоевых кислот замещены остатками моносахаридов или олигосахаридов. Эту модификацию катализируют специфические гликозилтрансферазы. Замещением аланилом происходит путем переноса этого остатка из комплекса с аланил-переносящим белком [27, 31].

Рисунок 3.4.6.1 - Звено глицеролтейхоевой кислоты из клеток Staphylococcus lactis [1]

Рисунок 3.4.6.2 - Звено рибитолтейхоевой кислоты из клеток Bacillus Subtilis [1]

Тейхоевые кислоты присоединяются к 6-му атому углерода мурамовой кислоты через линкерный участок, образованный тремя остатками 3-глицеролфосфата, остатков N-ацетил-маннозамина и остатком N-ацетилглюкозамина.

Подобно нуклеиновым кислотам, тейхоевые кислоты имеют спиртофосфатный скелет и поэтому являются полианионами. Благодаря разнообразию боковых заместителей они приобретают свойства "информационных" молекул, которые участвуют во взаимном распознавании живых объектов, и в этом отношении напоминают липополисахариды. В качестве компонента грамположительной клеточной стенки тейхоевые кислоты участвуют в ее обновлении, а также в клеточном росте и делении. Они также иммобилизируют катионы и служат ионным буфером для ферментов, связанных с клеточной оболочкой. Тейхоевые кислоты являются фактором (не)специфической адгезии бактерий к живым и мертвым субстратам, что способствует образованию биопленок; служат рецепторами для некоторых бактериофагов; обладают антигенными свойствами и являются фактором патогенности.

Тейхоевые кислоты накапливаются в клеточной стенке в примерно равном или даже в большем количестве, чем другие компоненты. На их долю приходится 30-70% массы муреино-тейхоатного саккулуса [29, 32].

В отличие от "стеночных" тейхоевых кислот, мембранные тейхоевые кислоты (липотейхоевые кислоты) образуют ковалентную фосфодиэфирную связь с гликолипидом плазматической мембраны. Многие грамположительные бактерии одновременно содержат и стеночные, и мембранные тейхоевые кислоты. Последние более распространены, а их биосинтез меньше зависит от условий роста [32].

Главное различие между мембранной тейхоевой кислотой и стеночной тейхоевой кислотой заключается в том, что в первом случае донором мономера служит мембранный липид - фосфатидил-1-глицерол, и поэтому она состоит из глицерол-1-фосфата. Во втором случае донором мономера служит растворимый цитидиндифосфат-3-глицерол, и поэтому она состоит из глицерол-3-фосфата. Таким образом, глицеролфосфатные остатки этих биополимеров представляют собой два энантиомера.

Цепь мембранной тейхоевой кислоты обычно состоит из 16-40 мономеров глицерол-1-фосфата. К основной цепи присоединяются различные заместители - остатки D-аланина, а также галактозы, глюкозы и N-ацетилглюкозамина. Реже это ди-, три- и тетрасахариды.

Липидный "якорь" мембранной тейхоевой кислоты имеет разное строение, хотя обычно он представлен дигексозил-диацил-глицеролом.

Мембранные тейхоевые кислоты полифункциональны. Прежде всего, они связывают дивалентные катионы. Это обеспечивает ионный гомеостаз экстраплазматических ферментов, в частности, регулирует активность автолизинов [21, 31, 32].

Особо важна минорная мембранная тейхоевая кислота, которая в качестве липофильного носителя участвует в биосинтезе стеночных тейхоевых кислот.

Длинные цепи мембранных тейхоевых кислот пронизывают клеточную стенку насквозь и в отдельных случаях выступают над поверхностью. Там они, по аналогии со стеночными тейхоевыми кислотами и липополисахаридами, проявляют комплекс адгезионных, антигенных и токсигенных свойств [31, 32].

3.5 Липиды

Липиды представляют собой гетерогенную группу молекул, в большей или меньшей степени родственных жирным кислотам. Те и другие нерастворимы в воде, но растворимы в неполярных растворителях. К липидам относятся жиры, масла, воска и родственные им вещества.

Среди жиров и масел известны нейтральные жиры (ациглицерины, то есть глицериновые эфиры жирных кислот), фосфоглицерины (глицерофосфаты) и фосфорибитолы (рибитофосфаты) [1, 5].

Общее количество липидов у микроорганизмов обычно колеблется от 0,2 до 10% от абсолютно сухих веществ клетки. Однако в условиях, благоприятных для накопления этих продуктов метаболизма, содержание липидов может достигать 60-70% от сухих веществ [27].

Состав липидов различных микроорганизмов часто неодинаковый. У бактерий, как правило, много фосфолипидов. Микобактерии содержат значительное количество восков, а у архебактерий нейтральные липиды представлены простым изопропилглицериновыми эфирами [14].

Триацилглицерины могут быть простыми и смешанными. В первом случае два радикала представляют собой один и тот же остаток жирной кислоты, во втором - разные по одному, двум и трем остаткам кислоты.

В отличие от жиров масла содержат больше ненасыщенных жирных кислот. В случае выращивания микробов при пониженных температурах в них повышается содержание липидов с ненасыщенными жирными кислотами [26].

Фосфоглицериды и фосфорибитиды содержатся в клеточных мембранах. В их структуре одна из первичных спиртовых групп глицерина или рибита этерифицирована фосфорной кислотой, поэтому они называются фосфолипидами. Их подразделяют на фосфатидную кислоту и фосфатидилглицерины, фосфатидилхолин, фосфатидилэтаноламин, фосфатидилинозит, фосфатидилсерин, лизофсфолипиды, плазмалогены, тейхоевые и липотейхоевые кислоты.

Если к фосфатидилглицерину присоединяется еще одна молекула фосфатидной кислоты, то образуется кардиолипин, обнаруживаемый в клеточных мембранах бактерий и в мембранах митохондрий эукариотических клеток. Фосфатидилглицерин является распространенным липидом у прокариот. Фосфоглицерины относятся к полярным соединениям, так как остаток фосфорной кислоты полярен.

Из всех перечисленных выше фосфолипидов только тейхоевые и липотейхоевые кислоты обнаруживаются в клетках грамположительных бактерий; другие фосфолипиды широко распространены в мембранах других прокариот и эукариот [26, 33].

Из дрожжей наиболее изучен состав липидов у представителей родов Candida, Saccharomyces, Rhodotorula, Cryptococcus. У сахаромицетов обнаружены жирные кислоты от С4 до С20. У аэробных и анаэробных культур Saccharomyces состав жирных кислот значительно различается. У дрожжей рода Rhodotorula жирные кислоты с длинной цепью (С22, С24, С26) встречаются чаще, чем у Lipomyces и Cryptococcus. Состав жирных кислот в липидах водорослей аналогичен составу различных растений.

Наряду с внутриклеточными, некоторые виды дрожжей и мицелиальных грибов обладают способностью образовывать и внеклеточные липиды. Имеются описания нескольких форм липидов, обнаруженных в среде. В культурах Pullularia, Rhodotorula и Hansenula экстрацеллюлярные липиды имеют вид капель различного диаметра. При выращивании дрожжей Candida bogoriensis глубинным способом экстрацеллюляриые липиды обнаруживаются в виде капель различного диаметра и в виде длинных белых кристаллов.

Триацилглицерины в составе внеклеточных липидов не обнаруживаются. Сравнительное изучение вне- и внутриклеточных липидов Rhodotorula glutinis показало существенные различия в их жирнокислотном составе. Во внутриклеточных липидах идентифицировано только шесть органических кислот (основная -- олеиновая). Кроме того, во внутриклеточных липидах отсутствовали C19, С20, гидроксистеариновая и гидроксиарахиновая насыщенные кислоты. Две последние в сумме составляют более 50 % всех жирных кислот внеклеточных липидов [14].

Установлено, что в клетках микроорганизмов липиды выполняют самые различные биологические функции. Они входят в состав таких ответственных структур, как клеточная мембрана, митохондрии, хлоропласты и другие органеллы. С составом липидов во многом связаны такие свойства организмов, как термотолерантность и термофильность, психрофильность, кислотоустойчивость, вирулентность, устойчивость к ионизирующей радиации и другие признаки. Кроме того, липиды могут выполнять функцию запасных продуктов. К таковым относятся поли-в-гидроксимасляная кислота, образуемая многими бактериями, и ацилглицерины, в частности триацилглицерин, накапливаемый в больших количествах некоторыми дрожжами и другими представителями грибов для дальнейшего использования как аккумуляторов энергии [5, 8].

3.6 Липоконъюгаты

Липоконъюгаты представляют собой вещества, в составе которых имеются ковалентно связанные жирные кислоты, спирты (не всегда и не глицерин) и какие-либо другие компоненты, например белки, углеводы. В этой связи они подразделяются на сфинголипиды, микостерины, терпены, гликолипиды, липопротеины и липогликаны [1].

3.6.1 Сфинголипиды

Сфинголипиды имеют полярную голову и два неполярных хвоста. Это сложные эфиры, содержащие один остаток жирной кислоты, один остаток длинноцепочечного аминоспирта сфингозина (или его производного) и одного остатка спирта полярной головы. Сфинголипиды не содержат глицерина. Сфингозин служит предшественником ряда длинноцепочечных аминоспиртов, присутствующих в различных сфинголипидах. Он содержит два ассиметричных атома углерода и двойную связь, что приводит к возможности существования для него восьми пространственных изомеров [18].

Существуют три типа сфинголипидов: сфингомиелины (рис. 3.6.1.1), цереброзиды и ганглиозиды. Сфингомиелины содержат фосфор. Они самые простые и распространенные сфинголипиды, обнаруживаемые в мембранах эукариот. Цереброзиды не содержат фосфора и не несут электрического заряда, как сфингомиелины, поскольку их полярные головы образованы электронейтральными группами. Их также называют гликосфинголипидами. Цереброзиды не содержатся в клетках микроорганизмов, но их производные церемиды, у которых нет углеводного компонента, обнаружены в пилях некоторых штаммов E. coli. Ганглиозиды содержат несколько остатков сахаров, образовывающих крупные полярные головы. В структуре микроорганизмов они обнаружены не были [1, 20].



Рисунок 3.6.1.1 - Сфингомиелин [1]

3.6.2 Микостерины

Фракция неомыляемых липидов из мембран протопластов микроорганизмов (за исключением липидов бактериальных мембран) содержит стерины - свободные и этерифицированные [20].

Микостерины не содержат глицерина. Они часто ассоциируют с другими липидами. Микостерины являются производными пергидроциклопентафенантренового ядра, лежащего в основе стероидов, а именно спирта стерина [1].

Основным компонентом мембраны, найденным у нитчатых грибов и дрожжей, является стерин, содержащий 4 этиленовые связи; помимо него присутствуют небольшие количества зимостерина и эргостерина. Фракция неомыляемых липидов Saccharomyces cerevisiaea и Aspergillus fumigatus также содержит полипренолы; из Lactobacillus casei был выделен бактопренол, который является представителем ряда долхитола с более короткой цепью [28]. В клеточных мембранах эукариотических клеток содержится эргостерин. Поэтому, например, дрожжи используются для получения эргостерина как провитамина D.