Классификация липидов

Размещено на http://www.allbest.ru/

Введение

К липидам относят природные органические соединения, не растворимые в воде, но растворимые в жирорастворителях (бензин, петролейный эфир, серный эфир, ацетон, хлороформ, сероуглерод, метиловый и этиловый спирты и т. п.), являющиеся производными высших жирных кислот и способные утилизироваться живыми организмами.

Название одной из групп липидов, а именно - жиров (от греч. липос ­ жир) взято для обозначения класса в целом. Липиды - сборная группа органических соединений и поэтому не имеют единой химической характеристики. Однако в известной мере их можно рассматривать как класс органических соединений, большинство из которых принадлежит к сложным эфирам многоатомных или специфически построенных спиртов с высшими жирными кислотами. В зависимости от состава, строения и роли в организме сложилась следующая классификация липидов.

1. Простые липиды представлены двухкомпонентными веществами - сложными эфирами высших жирных кислот с глицерином, высшими или полициклическими спиртами. Сюда относятся: жиры (триглицериды)-сложные эфиры высших жирных кислот и тpexaтомного спирта-глицерина; воски - сложные эфиры высших жирных кислот и высших спиртов; стериды - сложные эфиры высших жирных кислот и полициклических спиртов -стеролов.

2. Сложные липиды имеют многокомпонентные молекулы, компоненты которых соединены химическими связями различного типа. К ним принадлежат: фосфолипиды состоящие из остатков высших жирных кислот, глицерина или других многоатомных спиртов, фосфорной кислоты и азотистых оснований той или иной природы; гликолипиды, включающие в свой состав наряду с многоатомным спиртом и высшей жирной кислотой также углеводы.

Простые и сложные липиды легко омыляются. Однако в суммарной фракции липидов, выделенной из природного материала экстракцией жирорастворителями, всегда присутствуют вещества, обладающие такой же растворимостью, как и липиды, но не способные омыляться. Они называются неомыляемой фракцией липидов. В ее состав входят свободные высшие жирные кислоты, высшие спирты и полициклические спирты (стеролы, производные стеролов - стероиды, жирорастворимые витамины, высшие гомологи предельных углеводородов и другие соединения. Это дало повод некоторым авторам рассматривать неомыляемую фракцию липидов как одну из групп липидов. Однако для такого расширения границ класса липидов нет достаточных оснований.

Из указанных веществ жиры, стериды, фосфолипиды и диольные липиды распространены повсеместно, их участие в построении клеточных структур и в биохимических процессах весьма велико. Воски представляют в этом смысле менее важную группу соединений. Долгое время считали, что гликолипиды присутствуют только в нервной ткани, однако впоследствии их нашли в хлоропластах растений. Орнитинолипиды присущи микроорганизмам.

Липиды обладают способностью образовывать со многими другими органическими соединениями (особенно с высокомолекулярными - белками, углеводами) комплексы, которым в настоящее время придают большое значение в осуществлении ряда важнейших биохимических функций. В виде таких комплексов, особенно с белками, липиды входят в состав цитоплазматических мембран, субклеточных частиц и бактериальных мембран. Так, в Ядрах клеток липиды составляют около 15% от сухого вещества, в митохондриях - 20, в эндоплазматическом ретикулуме -30 и в гиалоплазме -10%. Только в гиалоплазме в составе липидов преобладают триглицериды (70%), тогда как в остальных субклеточных элементах более 90% приходится на фосфолипиды, стериды и гликолипиды.

Широко известно значение липидов, особенно жиров, как субстратов для окисления и обеспечения организма энергией: при распаде 1 г жира до CO2 и Н2О ее выделяется 38,9 кДж, тогда как при распаде 1 г углеводов или белков - всего 16,1 кДж. Естественно, что при окислении липидов возникают метаболиты, широко вовлекаемые в биосинтез других соединений.

Важнейшей функцией липидов является также структурная. Образуя матрикс мембран в виде двойных липидных слоев, липиды являются основой любой биологической мембраны. Из рис. 120 видно, что липидный бислой образует ее самую существенную часть, составляя от 15 до 50% ее сухого вещества. Перечисленные ФУНКЦИИ липидов (энергетическая, запасная, поставщика метаболитов и структурная) получили название канонических.

Благодаря участию в деятельности мембранного аппарата клетки реализуются такие важнейшие биологические функции липидов, как регуляция деятельности ряда гормонов и активности ферментов (сейчас известно несколько сотен липидзависимых ферментов), влияние на процессы транспорта метаболитов и макромолекул, контроль реакций биологического окисления и энергетического обмена, связь с репликацией ДИК и ее матричной активностью, компартментализация обменных процессов в клетке вплоть до формирования мембранных машин (хлоропластов, митохондрий), участие в межклеточных взаимодействиях (особенно в эмбрио- и онтогенезе), обеспечение молекулярной памяти и пиктографического механизма записи информации. Перечисленные функции липидов характеризуют как неканонические. За выяснение некоторых из них большой группе советских ученых (Е.М. Крепс, Д. Бергельсон, Р.П. Евстигнеева и др.) в 1985 г. присуждена Государственная премия.

Свойства мембран как надсистем регуляции клеточного метаболизма, их конформационные перестройки, изменение их вязкости зависят от соотношения различных видов липидов в мембране, степени окисленности последних, состояния межмембранного и внутримембранного переноса липидов и т. п. Все названные явления столь важны для понимания процессов жизнедеятельности, что биохимия мембран постепенно перерастает в биологию мембран, объясняющую ряд фундаментальных закономерностей в развитии организма.

Простые липиды

Жиры. Жиры исключительно широко распространены в природе: они входят в состав организма человека, животных, растений, микробов и даже некоторых вирусов. Содержание их в некоторых биологических объектах, тканях и органах достигает 90%.

Термин жиры употребляют в двух смыслах. Те вещества, которые называют жирами в обыденной жизни (говяжий жир, сливочное масло и т. п.), не представляют химически определенных соединений, так как сложены из многих составляющих: смесей различных триглицеридов, свободных высших жирных кислот, пигментов, ароматических соединений, а часто и клеточных структур.

В этом смысле, следовательно, жир представляет понятие более морфологическое или технологическое. В частности, растительные жиры принято называть маслами, а морфологически обособленные жиры животных - салом. Из разных источников выделено свыше 600 различных видов жиров, среди которых насчитывается 420 видов жиров растительного происхождения, 80 видов жиров сухопутных животных и более 100 видов жиров обитателей водоемов.

С точки зрения состава под жирами подразумевают строго определенные соединения, а именно: сложные эфиры высших жирных кислот и трехатомного спирта-глицерина. В связи с этим химики предпочитают употреблять название триглицериды.

В составе природных триглицеридов найдено более пятисот органических кислот, и список их расширяется с каждым годом. Среди них большая доля принадлежит высшим жирным монокарбоновым кислотам, т. е. кислотам с числом углеродных атомов в молекуле, равным 16 и более. Высшие органические кислоты, обнаруженные в триглицеридах, часто содержат двойные связи и оксигруппы в углеводородном радикале. В табл. 1 (см. прил. 1) приведен список, формулы и температуры плавления кислот, наиболее часто встречающихся в составе жиров.

Как видно из данных таблицы, в составе природных жиров вначале были найдены почти исключительно кислоты нормального строения с четным числом углеродных атомов в молекуле. Лишь изовалериановая кислота, обнаруженная в жире печени дельфина, имела нечетное число атомов углерода и разветвленную цепь.

В последнее время разработаны новые высокоэффективные методы разделения (тонкослойная и газовая хроматография) и установления структуры (инфракрасная спектрофотометрия) высших жирных кислот. В результате в составе натуральных жиров обнаружен ряд новых представителей высших жирных кислот - циклических, с нечетным числом атомов углерода и разветвленным углеродным скелетом. Последние, в частности, резко понижают температуру плавления жиров, обладают антибиотическими свойствами и видовой специфичностью. Одним из представителей их является, например, миколевая кислота, выделенная из туберкулезных бактерий:

Наиболее часто и в наибольшей пропорции в природных жирах встречается олеиновая (см. прил. 2) кислота (в большинстве жиров ее более 30%), а также пальмитиновая кислота (от 15 до 50% в большинстве случаев). Поэтому олеиновую и пальмитиновую кислоты относят к категории главных жирных кислот, содержащихся в жирах. Остальные жирные кислоты присутствуют в природных жирах, как правило, в небольшом количестве (несколько процентов) и лишь в некоторых видах природных жиров их содержание измеряется десятками процентов. Так, масляная и капроновая кислоты хорошо представлены в некоторых жирах животного происхождения, а каприловая и каприновая кислоты - в кокосовом масле. Лауриновой кислоты много в лавровом масле, миристиновой в масле мускатного ореха, арахиновой, бегеновой и лигноцериновой - в арахисовом и соевом маслах. Полиеновые высшие жирные кислоты - линолевая и линоленовая (см. прил. 2) - составляют главную часть льняного, конопляного, подсолнечного, хлопкового и некоторых других растительных масел. Стеариновая кислота содержится в значительном количестве (25% и более) в некоторых твердых животных жирах (жир баранов и быков) и маслах тропических растений (кокосовое масло).

Также установлено, что две наиболее распространенные мононенасыщенные жирные кислоты - пальмитоолеиновая и олеиновая - синтезируются из пальмитиновой и стеариновой кислот.

Животные и растительные жиры отличаются некоторыми особенностями. Животные жиры более разнообразны по набору высших жирных кислот, входящих в их состав. В частности, среди последних чаще встречаются высшие жирные кислоты с числом углеродных атомов от 20 до 24. В составе растительных жиров очень высока доля ненасыщенных высших жирных кислот (до 90%), и из предельных лишь пальмитиновая кислота содержится в них в количестве 10-15%.

Среди триглицеридов различают простые и смешанные. Первые

являются сложными эфирами глицерина и одной из высших кислот, например:

Вторые построены из остатка глицерина и остатков разных высших жирных кислот:

В природных жирах, представляющих собой смеси разнообразных триглицеридов, доля простых триглицеридов незначительна, тогда как процентное содержание смешанных триглицеридов может быть очень высоким. Так, из 8 различных триглицеридов, найденных в составе свиного сала, лишь 1% приходится на долю трипальмитина и 3% триолеина. Остальные шесть триглицеридов свиного жира являются смешанными, из них преобладают пальмитодиолеин (53%) и пальмитостеароолеин (27%). В кокосовом и пальмовом маслах найдены стеародипальмитин, олеодипальмиmн, миристодипальмитин, миристодилаурин, пальмитодимиристин и лауродимиристин. Таким образом, природные жиры, выделенные из того или иного объекта, представляют всегда сложные смеси растворенпых друг в друге разнообразных триглицеридов.

Физические свойства триглицеридов зависят от характера высших жирных кислот, входящих в состав их молекул. Особенно наглядной становится эта зависимость при рассмотрении температур плавления триглицеридов: если в составе триглицерида преобладают насыщенные (твердые) жирные кислоты, то и триглицерид твердый; если преобладают ненасыщенные (жидкие) кислоты, температура плавления триглицерида низкая и при обычных условиях он жидкий. Такую же зависимость можно обнаружить у натуральных жиров: при наличии преимущественно насыщенных триглицеридов в составе жира температура плавления последнего высокая, ненасыщенных - низкая. Бараний жир, например, имеет температуру плавления примерно на 100° С выше, чем свиной, потому что в нем содержится на несколько процентов меньше пальмитодиолеина (46 и 53% соответственно) и больше олеодипальмитина (13 и 5% соответственно). Низкая температура плавления многих растительных масел находится в полном соответствии с весьма значительным содержанием непредельных кислот в составе их триглицеридов. Например, триглицериды жидкого при обычных условиях подсолнечного масла (tпл = - 21° С) включают 39% олеиновой и 46% линолевой кислоты, тогда как твердое растительное масло бобов какао (tпл = 30 - 340° С) имеет в своем составе 35% пальмитиновой и 40% стеариновой кислот.

Триглицериды образуют оптические и геометрические изомеры, так как во многих случаях обладают асимметрическим углеродным атомом в остатке глицерина и одной или несколькими двойными связями в радикалах кислотных остатков. Многочисленные комбинации, которые могут осуществляться за счет перестановки ацильных группировок в смешанных триглицеридах, дают начало семействам структурных изомеров. Характерно, что непредельные высшие жирные кислоты в триглицеридах находятся, как правило, в цис-конфигурации, что сказывается на форме молекулы (рис. 121). Они делятся на жиры, остающиеся твёрдыми при 20 °С, и масла, находящиеся при этой температуре в жидкой фазе. Масла включают ненасыщенные жирные кислоты, имеющие в своём составе одну или несколько двойных связей C=C, жиры - в основном насыщенные жирные кислоты (без двойных связей).

Таким образом, в природе потенциально может существовать громадное число индивидуальных триглицеридов, чем обеспечивается их видовая и иная специфичность. Однако, как обстоит дело в действительности, неизвестно: проблема пространственной изомерии и видовой специфичности жиров почти не изучена.

Воски. Воски - группа простых липидов, являющихся сложными эфирами высших спиртов и высших монокарбоновых кислот. Натуральные воски кроме упомянутых сложных эфиров содержат некоторое количество свободных высших спиртов и высших кислот, а также немного углеводородов всегда с нечетным числом углеродных атомов (от 27 до 33) и красящих и душистых веществ. Общее количество этих примесей может достигать 50%. Воски встречаются как в животном, так и в растительном царстве, где выполняют главным образом защитные функции. Так, в растениях они покрывают тонким слоем листья, стебли и плоды, предохраняя их от смачивания водой и проникновения микроорганизмов. От качества воскового покрытия зависят, в частности, сроки хранения фруктов. Под покровом из пчелиного воска хранится мед и развиваются личинки пчелы. Другие виды животного воска (ланолин) предохраняют волосы и кожу от действия воды. Все воски представляют собой твердые вещества разнообразной окраски - чаще всего желтой или зеленоватой (в зависимости от происхождения); температура их плавления - от 30 до 900° С. В составе восков найдены как в свободном состоянии, так и в виде сложных эфиров несколько десятков высших жирных кислот и спиртов. Вот некоторые из них:

В пчелином воске и воске, покрывающем поверхность листьев растений и фруктов, найдены спирты и кислоты с 32 и 34 атомами углерода в молекуле. Один из видов японского воска содержит в своем составе дикарбоновые высшие кислоты. В составе рыбьего и китового жира обнаружены непредельные высшие спирты - олеиловый и др. Непредельные кислоты в восках встречаются сравнительно редко.

Спермацет - воск животного происхождения, добываемый из спермацетового масла черепных полостей кашалота путем вымораживания и отжимания, состоит в основном (на 90%) на пальмитиновоцетилового эфира: СН3-(СН2)14-СО-О-СН2-(СН 2)14-СН3. Спермацет - твердое вещество, его tпл=41-49° С.

Фракция, оставшаяся после выделения спермацета из спермацетового масла кашалота, представляет жидкий воск. Он состоит из смеси жидкого олеиново-олеилового эфира: СН3-(СН2)7-СН=СН-(СН2)7-СО-О-СН2-(СН2),-СН СН-(СН2)7-СН3 с другими жидкими эфирами, компонентами которых являются либо олеиновая кислота, либо олеиловый спирт.

В пчелином воске преобладает пальтимитиново-мирициловый эфир: СН3-(СН2)14-СО-О-СН2-(СН2)2S-СН3. Для него характерно также высокое содержание свободных высших жирных кислот (до 13,5%) и углеводородов (до 12,5%). Температура плавления пчелиного воска равна 62-700° С.

Воск пальмы Copernicia cerifera, произрастающей в Бразилии, называемый карнаубским воском, является в основном церотиново-мирициловым эфиром: СН3-(СН2)24-СО-О-СН2-(СН2)2S-СН3. Карнаубский воск-вещество желтовато-серого цвета, покрывающее листья пальмы. Он защищает растение от потери влаги.

Экстракцией органическими растворителями бурого угля или торфа удается выделить моитанный воск, в состав которого входят монтановая кислота и ее эфиры (tпл=72-74° С).

Воски более устойчивы к действию света, окислителей, нагреванию и другим физическим воздействиям, а также хуже гидролизуются, чем жиры. Известны случаи, когда пчелиный воск сохранялся тысячелетиями. Именно поэтому воски выполняют в организме защитные функции.

Стериды

Большую группу простых липидов составляют стериды - сложные эфиры специфически построенных циклических спиртов (стеролов) и высших жирных кислот. Стериды образуют омыляемую фракцию липидов.

В природе гораздо более широко, чем стериды, представлена фракция неомыляемых, свободных стеролов и родственных им соединений. Так, в организме человека лишь 10% стеролов этерифицировано и находится в виде стеридов, а 90% свободно и образует неомыляемую фракцию. Соотношение стеролов и стеридов в разных тканях и жидкостях организма различно: печень содержит их поровну , а в желчи содержатся только свободные стеролы.

Стеролы построены довольно сложно. В основе их молекулы лежит циклическая группировка атомов, состоящая из восстановленного фенантрена (полностью восстановленный фенатрен называют

пергидрофенантреном) и циклопентана. Эта циклическая группировка называется циклопентанопергидрофенантреном или стераиом. Стеран, несущий боковую цепь углеродных атомов и две СН3-группы (при 10-м И 13-м углеродных атомов цикла), называют холестаном:

Углеродные атомы в этих углеводородах обозначают исходя из нумерации, принятой для фенантрена (1-14-й атомы углерода); затем нумеруют четвертый цикл и только после этого переходят к нумерации атомов углерода в боковых цепях. Циклы принято обозначать прописными буквами латинского алфавита.

Будучи окислен в положении 3 (кольцо А), холестан превращается в олициклический спирт - холестаиол, дающий начало классу стеролов:

Однако не следует думать, что в рироде стеролы возникают при восстановлении фенантрена. Выяснено, что их биосинтез идет путем циклизации полиизопреноидов, которые, по существу, и являются (см. ниже) предшественниками стеролов.

Характерное ядро холестанола повторяется во всех стеролах с незначительными вариациями. Они сводятся либо к возникновению между 5-6-м и 7-8-м атомами углерода кольца В или 22-23-м атомами углерода боковой цепи двойных связей, либо к появлению в положении 24 (в боковой цепи) радикала, который может иметь строение-СНз;=СН2; -С2Н5;=СН-СН3 и т. п. Ниже приведены формулы наиболее важных природных стеролов:

Холестерол (от греч. холе - желчь) является основным стеролом животных и человека, т. е. относится к разряду зоостеролов. Эргостерол характерен для грибов. Ситостерол и стигмастерол типичны для растений (фитостеролы): первый содержится, например, в соевом масле, а второй - в масле зародышей семян пшеницы. Фукостерол обнаружен у бурых водорослей.

Жёмлчные кисломты (синоним: холевые кислоты, холиевые кислоты, холеновые кислоты) - органические кислоты, входящие в состав желчи и представляющие собой конечные продукты обмена холестерина; играют важную роль в процессах переваривания и всасывания жиров; способствуют росту и функционированию нормальной кишечной микрофлоры.

Желчные кислоты -- производные холановой кислоты С23Н39СООН, в молекуле которой к кольцевой структуре присоединены гидроксильные группы. Основными Ж. к., обнаруживаемыми в жёлчи (Жёлчь) человека, являются холевая кислота (3б, 7б, 12б-триокси-5в-холановая кислота), хенодезоксихолевая кислота (антроподезоксихолевая кислота. 3б, 7б-диокси-5в-холановая кислота) и дезоксихолевая кислота (3б, 12б-диокси-5в-холановая кислота). В значительно меньших количествах в желчи обнаружены стереоизомеры холеной и дезоксихолевой кислот -- аллохолевая, урсодезоксихолевая и литохолевая (3б-маноокси-5в-холановая) кислоты. Холевая и хенодезоксихолевая кислоты -- так называемые первичные Ж. к. -- образуются в печени при окислении Холестерина, а дезоксихолевая и литохолевая кислоты образуются из первичных Ж. к. в кишечнике под влиянием ферментов микроорганизмов кишечной микрофлоры. Количественное соотношение холевой, хенодезоксихолевой и дезоксихолевой кислот и желчи в норме составляет 1:1:0,6.

Наличие того или иного стерола часто специфично для определенного класса или семейства животных или растений. Например, губки содержат ряд уникальных стеролов с 28 и 29 атомами углерода в молекуле, а морские звезды и голотурии - специфические стелластеролы. Замечено, что чем примитивнее организм, тем более разнообразный набор стеролов для него характерен. Человеку свойствен только один - холестерол. В настоящее время известно более 60 зоостеролов и почти 140 фитостеролов (А. Кульман, 1989).

Среди стеролов широко распространены копформационвыe изомеры. Например, известен изомер холестанола - копростанол, у которого иное взаиморасположение в пространстве составляющих его циклов:

При рассмотрении приведенных выше формул холестанола и копростанола легко заметить, что у первого циклы А и В расположены по отношению друг к другу в транс-, а у второго-в цис- положении. Холестанол в небольших количествах присутствует в тканях животных (наряду с большим количеством холестерола). Копростанол найден в экскрементах животных, так как в виде копростанола восстановленный холестерол выводится из организма.

Характерной особенностью конформационных природных изомеров стеролов является то, что у них ОН-группа при 3-м углеродном атоме расположена по ту же сторону цикла, что и СН3-группа при l0-м углеродном атоме. Такая конформация обозначается как в, а противоположная ей - как б.

Стеролы - кристаллические вещества, хорошо растворимые в хлороформе, серном эфире и горячем спирте, практически не растворимые

вводе; устойчивы к действию гидролизующих агентов. В организме животных стеролы окисляются и дают начало целой плеяде производных, носящих общее название стероиды. Сюда относятся многие соединения, из которых упомянем лишь несколько характерных представителей:

Холевые кислоты - важнейшие ингредиенты желчи, обеспечивающие нормальный ход всасывания жирных кислот в кишечнике человека и животных. Эстрадиол и тестостерон - соответственно женский и мужской половые гормоны, оказывающие огромное влияние на процессы жизнедеятельности.

Сложные эфиры зоо- и фитостеролов с высшими жирными кислотами образуют группу омыляемых веществ - стеридов.

Из высших жирных кислот В составе стеридов обнаружены в основном пальмитиновая, стеариновая и олеиновая кислоты. Однако в стеридах, представляющих, например, главную составную часть ланолина (фракция, жира овечьей шерсти), найдены миристиновая, арахидоновая и церотиновая кислоты, а также специфические высшие жирные кислоты с разветвленной углеродной цепью - ланопальмитиновая, ланостеариновая и др.

Все стериды, так же как и стеролы - твердые, бесцветные вещества (от греч. cтepeoc -твердый). В природе, особенно в составе животных организмов, они встречаются в виде комплексов с белками, функциональное значение которых сводится к транспорту стеролов, стероидов и стеридов, а также к участию в образовании биологических мембран. При увеличении содержания стеролов и стеридов в составе липидной части мембран уменьшается проницаемость последних, возрастает их вязкость, ограничивается их подвижность, ингибируется активность ряда ферментов, встроенныx в мембрану.

Стериды и стеролы регулируют и другие процессы в организме. Некоторые из производных стеролов являются канцерогенными веществами, тогда как другие (например, тестостеронпропионат) используют для лечения некоторых видов рака. Стериды и стеролы в больших количествах входят в состав нервной ткани человека и животных; значение и функции их здесь активно исследуют.

Сложные липиды

липиды органическое соединение

Фосфолипиды. Фосфолипиды - сложные эфиры многоатомных спиртов с высшими жирными кислотами, содержащие остатки фосфорной кислоты и связанные с нею добавочные группировки (азотистые основания, аминокислоты, глицерин, инозит и др.).

Фосфолипиды - это группа глицеролов, включающая остатки жирных кислот и фосфорной кислоты. Благодаря наличию полярной фосфатной группы часть молекулы приобретает способность растворяться в воде, другая же часть молекулы остаётся нерастворимой. Из фосфолипидов строятся все плазматические мембраны живых клеток.

В соответствии с этим фосфолипиды делят на три группы: глицерофосфолипиды, инозитфосфолипиды и сфингофосфолипиды. Глицерофосфолипиды часто называют фосфатидами, так как их можно рассматривать как производные фосфатидной кислоты (см. ниже), а инозитфосфолипиды - фосфоииозитидами.

В качестве высших жирных кислот в молекулах фосфолипидов содержатся пальмитиновая, стеариновая, линолевая, линоленовая и арахидоновая кислоты, а также лигноцериновая, нервоновая и др. (см. табл. 1).

В зависимости от типа фосфолипидав построении его молекулы принимают участие один или два остатка высшей жирной кислоты. Фосфорная же кислота входит, как правило, в состав фосфолипидов в количестве одной молекулы.

Лишь некоторые виды инозитфосфолипидов содержат два и более остатка фосфорной кислоты.

Азотсодержащие составляющие фосфолипидов разнообразны. Наиболее часто встречаются этаноламин, холин и серин (см. ниже). Из химического строения фосфолипидов ясно, что В их молекулах есть участки, способные диаметрально противоположно взаимодействовать с молекулами растворителя.

Углеводородный радикал остатка (или остатков) высших жирных кислот формирует лиофобную часть, а остатки фосфорной кислоты и азотистого основания, способные ионизироватъся,-лиофильную. Благодаря этой особенности фосфолипиды, видимо, участвуют в обеспечении односторонней проницаемости мембран субклеточных структур.

Фосфолипиды - твердые вещества жироподобного вида; они бесцветны, но быстро темнеют на воздухе вследствие окисления по двойным связям входящих в их состав непредельных кислот. Хорошо растворяются в бензоле, петролейном эфире, хлороформе и т. п. Растворимость в спирте, ацетоне и серном эфире у разных групп фосфолипидов различна. В воде они не растворимы, но могут образовывать стойкие эмульсии, а в некоторых случаях - коллоидные растворы.

Фосфолипиды найдены в животных и растительных организмах, но особенно много содержит их нервная ткань человека и позвоночных животных. У беспозвоночных содержание фосфолипидов в нервной системе в 2-3 раза ниже. Много фосфолипидов в семенах растений, сердце и печени животных, яйцах птиц и т. п. Специфическими фосфолипидами обладают- микроорганизмы.

Фосфолипиды легко образуют комплексы с белками и в виде фосфолипопротеинов присутствуют во всех клетках живых существ, участвуя главным образом в формировании клеточной оболочки и внутриклеточных мембран.

Глицерофосфолипиды или; фосфатиды - сложные эфиры глицерина, высших жирных кислот, фосфорной кислоты и азотистого основания. Их рассматривают как производные фосфатидной кислоты, откуда и происходит само название этой группы фосфолипидов:

В зависимости от характера азотистого основания среди фосфатидов различают фосфатидилхолин (лецитины), фосфатидилколамин (кефалины), фосфатидилсерин и фосфатидилтреонин:

Из них лецитины наиболее распространены в природе. Наличие в лецитипах холина в качестве азотистого основания впервые было установлено К.С. Дьяконовым (1867).

Три первых вида азотсодержащих фосфатидов, видимо, могут переходить друг в друга, так как они отличаются лишь строением азотистых оснований, между которыми возможна, например, такая генетическая связь:

Фосфатидилглицерин является обязательной составной частью хлоропластов и в небольших количествах присутствует в бактериальных клетках и тканях животных. Кардиолипин - одно из существенно необходимых соединений в составе митохондриальных мембран, особенно в митохондриях сердечной мышцы; он найден не только у животных, но и в растениях и у бактерий. И тот и другой способны аминоацилироваться по остатку глицерина с образованием амивоацилфосфатидил- и аминоацилдифосфатидил­ глицеринов (их другое название - липоаминокислоты), создающих в хлоропластах, где они найдены (М. И. Молчанов, 1964), резерв аминокислот для биосинтеза белков.

Обладая асимметрическим строением (2-й углеродный атом остатка глицерина всегда асимметричен), фосфатиды оптически активны и образуют соответствующие стереоизомеры. Вместе с тем им свойственна изомерия за счет перестановки остатков высших жирных кислот из б- в в-положение или наоборот.

Сфингофосфолипиды в отличие от рассмотренных выше фосфатидов и инозитфосфолипидов содержат остаток высшей жирной кислоты, соединенный с двухатомным аминоспиртом (сфингозином) пептидной связью:

Остальные компоненты сфингофосфолипидов - фосфорная кислота и холин - присоединены так же, как у фосфатидов. Именно в сфинголипидах в значительных количествах обнаружены лигоцериновая и нервоновая кислоты, менее характерные для остальных групп фосфолипидов.

Представители этой группы фосфолипидов, видимо, более характерны для животного, чем для растительного мира. Однако из фосфолипидов растительного происхождения (из кукурузного зерна) выделен аминоспирт, весьма похожий на сфингозин:

Этот же спирт найден в дрожжах и грибах, а недавно - в мозге и почках человека, что указывает на возможность существования аналогичных фосфолипидов в растительных и животных объектах.

Сфингофосфолипиды не растворимы в серном эфире, что используют при их отделении от фосфатидов. Они характеризуются также трудной растворимостью в ацетоне и большей устойчивостью к действию окислителей, чем фосфатиды.

Сфинголипидам свойственны весьма сложные пространственные конфигурации, связанные с возможностью оптической изомерии (два асимметричных углеродных атома в молекуле) и цис-транс-изомерии по месту двойной связи. Этим объясняется их органная и видовая специфичность. Кроме того, установлено, что органная специфичность, сфинголипидов зависит от качественного состава высших жирных кислот: так, для сфинголипидов мозга характерно присутствие нервоновой кислоты.

Приложение 1

Размещено на Allbest.ru