Фосфолипиды и сфинголипиды — структурные компоненты мембран

Фосфолипиды и сфинголипиды — структурные компоненты мембран.

Помимо жирных кислот к глицерину могут присоединяться и другие группы, такие, как аминогруппы кислоты и углеводы. Благодаря этому образуется множество липидов с разнообразными свойствами.

К одному из трех углеродных атомов глицерина может быть присоединена полярная группа (полярная «головка»), которая несет заряд или не заряжена. Для молекул таких липидов характерно наличие длинного гидрофобного «хвоста» -R и полярной «головки» (табл. 8.18):

Таблица S.I8

Распространенные полярные головные группы в фосфолипидах

Фосфатид и л серин

Специфическая способность этих соединений вступать как в гидрофильные, так и в гидрофобные взаимодействия делает их идеальными компонентами биологических мембран. Производные глицерин-3-фосфата, называемые глицерофосфо- липидами (или фосфоглицеридами), являются наиболее распространенными мембранными липидами.

Простейший представитель фосфоглицеридов — фосфатидная кислота

В мембранах часто встречаются производные фосфатидной кислоты, в которой к фосфорильному остатку присоединены различные полярные радикалы (X):

Чем более полярен радикал X, тем полярное «головка» фосфолипидной молекулы.

В качестве полярных радикалов выступают остатки холина и фосфорной кислоты. Холин обычно относят к витаминам группы В, хотя животные и микроорганизмы способны его синтезировать. Холин — это одно из важнейших веществ, основная задача которых состоит в переработке, разжижении и транспортировке молекул жира в печени и в других частях организма. Холин помогает контролировать накопление холестерина, способствует передаче нервных импульсов, которые используются мозгом для формирования памяти.

Источники холина — желток яйца, мозги, сердце, печень, зеленые листовые овощи, дрожжи. При недостатке холина появляется забывчивость, подавленность, состояние страха, раздражительность. Наблюдаются бессонница, сердечная аритмия, нарушение кровообращения, головные боли, шум в ушах, запоры.

К полярным радикалам, не несущим заряд, относятся остатки шестиатомного спирта — инозита, образующего фосфатидилинозит (рис. 8.19).

Рис. 8.19. Формулы строения фосфатидилинозита (/) и карлиолинина (2)

Рис 8.20. Ьислойная структура липидной мембраны клетки. В центре мембраны канал для проведения различных веществ

Во внутренних мембранах митохондрий и в мембранах бактериальных клеток встречается дилипид, образованный из двух соединенных глицерином остатков фосфатидной кислоты, — кардиолипин (или дифосфатидилглицерин) (рис. 8.19).

По мере накопления липидов формируется клеточная мембрана. В мембране молекулы липидов выстраиваются рядами в двойной слой (бислой) гидрофильными полярными «головками» наружу (к водной среде), липофильными «хвостами» внутрь мембраны (жировая прослойка) (рис. 8.20).

Благодаря своим бифильным свойствам фосфолипиды не только являются основой всех клеточных мембран, но и выполняют другие функции. Они образуют поверхностный гидрофильный слой глобул липопротеинов крови, выстилают поверхность альвеол, предотвращая слипание стенок во время выдоха. Некоторые фосфолипиды участвуют в передаче сигнала в клетки.

Кроме фосфоглицеридов во многих типах мембран имеются липиды, образованные присоединением жирной кислоты и полярного радикала к сфингозину. Особенно богаты ими нервные ткани, в частности мозг.

Сфингозин — это аминоспирт с длинной углеводородной цепью:

Установлено, что при патологических состояниях организма, в частности при злокачественных образованиях, изменяется метаболизм и состав сфинголипидов, особенно гликосфинголипидов, что приводит к нарушению структуры мембран и биологических функций клеток.

Сфинголипиды — обязательные компоненты всех эукариот. Они представляют собой один из наиболее разнообразных по химическому строению и биологической активности классов липидных молекул.

Многочисленными исследованиями установлено, что сфинголипиды влияют на структурные свойства биологических мембран и липопротеинов, являются мембранными «якорями» некоторых белков, участвуют в процессах клеточного узнавания, регуляции роста, дифференцировки и апоптоза клеток, рецепции гормонов, факторов роста, цитокинов, являются антигенами, иммуномодуляторами и вторичными мессенджерами (передатчиками сигнала).

Класс «сфинголипиды» объединяет сотни соединений липидной природы, различающихся химической структурой и биологическими функциями, но имеющих общий фрагмент — сфингоидное (сфингозиновое) основание, представляющее собой аминоспирт с длинной алифатической цепью. Сфинголипиды делят на 2 основные группы:

  • 1) сфингофосфолипиды, содержащие остатки фосфорной кислоты и холина (сфингомиелины) или фосфорной кислоты и инозитилгликозида (фитосфинголи- пиды);
  • 2) сфингогликолипиды, содержащие моносахариды (обычно галактозу) или олигосахариды (цереброзиды) и остатки сиаловых кислот (ганглиозиды).

Сфингомиелины (от греч. «sphingo» — сжимаю, сдавливаю, связываю и «myelos» — мозг) являются наиболее распространенными сфинголипидами. Они в основном находятся в мембранах животных и растительных клеток. Особенно богата ими нервная ткань; сфингомиелины обнаружены также в тканях почек, печени, легких, селезенки, эритроцитах. Особенно много их в сером и белом веществе мозга, а также в оболочке аксонов периферической нервной системы.

Читайте также:  Шишка на ключице ближе к горлу или плечу - что это может быть

Сфингомиелин может накапливаться в клетках нервной системы и других органах в количествах, в десятки раз превышающих норму. Это приводит к психическим расстройствам (болезнь Ниманна-Пика) и невралгии.

Сфингомиелин выделяют из мозга крупного рогатого скота или синтезируют.

При гидролизе молекулы сфингомиелина образуются одна молекула жирной кислоты, одна молекула двухатомного ненасыщенного аминоспирта сфингозина, одна молекула азотистого основания (чаще это холин) и одна молекула фосфорной кислоты. Именно поэтому сфингомиелины относятся к классу фосфолипидов. Общая структура сфингомиелинов выглядит так:

Конформация молекулы сфингомиелина в определенном отношении сходна с конформацией глицерофосфолипидов.

Гликолипиды (гликосфинголипиды) — сложные липиды, содержащие в составе молекулы углеводные группы (чаще остаток D-галактозы). Гликолипиды играют существенную роль в функционировании биологических мембран. Они содержатся преимущественно в ткани мозга, но имеются также и в кровяных клетках и других тканях. Известны четыре основные группы гликолипидов: цереброзиды, суль- фатиды, глобозиды и ганглиозиды.

Цереброзиды (от лат. «cerebrum» — мозг) — природные органические соединения из группы сложных липидов. Впервые были обнаружены в составе мозга (отсюда название). Не содержат ни фосфорной кислоты, ни холина. В их состав входит гек- соза (обычно это D-галактоза), которая связана эфирной связью с гидроксильной группой аминоспирта сфингозина. Кроме того, цереброзиды содержат жирные кислоты, среди которых чаще всего встречаются лигноцериновая, нервоновая и цереб- роновая кислоты, т.е. жирные кислоты, имеющие 24 углеродных атома.

Формула строения цереброзидов имеет вид

Наиболее изученными представителями церсброзидов являются нервон, содержащий нервоновую кислоту, цереброн, в состав которого входит цереброновая кислота, и керазин, содержащий лигноцериновую кислоту.

Цереброзиды содержатся главным образом в нервной ткани, особенно в мие- линовой оболочке нервных волокон, встречаются в селезёнке, лёгких и других органах.

При нарушениях обмена цереброзидов возникает болезнь Гоше (по имени французского врача Э. Гоше, описавшего болезнь в 1882 г.), которая сопровождается накоплением цереброзидов в клетках ретикуло-эндотелиальной системы мозга. У больных, страдающих болезнью Гоше, 6-8% сухой массы печени и селезёнки составляют цереброзиды, содержащие в качестве остатка сахара глюкозу вместо галактозы.

Синтез цереброзидов осуществлен в 1961 г. на базе производных сфингозино- вых оснований и ацетобромгексозы.

При взаимодействии сфингозина с олеиновой кислотой получается церамид — первичный сфинголипид, из которого образуются три класса неглицероловых липидов (цереброзиды, фосфосфинголипиды, ганглиозиды).

Цереброзиды — это церамиды, к которым присоединен моносахарид, например галактоза. При этом возникает гликозидная связь между группой С-кислород сахара и атомом углерода -СН2ОН-группы сфингозина. Цереброзиды являются членами большой группы, названной гликолипидами (см. разд. 8.3). Цереброзиды обнаруживаются в высоких концентрациях в мозге и нервной ткани.

Глобозиды отличаются от цереброзидов тем, что имеют в своем сотаве несколько углеводных остатков, связанных церамидом:

Цереброзиды и глобозиды относят к нейтральным сфинголипидам, так как они не содержат заряженных групп.

Фосфосфинголипиды — это церамиды, у которых оставшаяся спиртовая гидроксильная группа этерифицирована фосфатной производной, например фосфорил- холином. Наиболее типичным среди них является сфингомиелин, который входит в состав большинства мембран.

Ганглиозиды — наиболее сложные по составу липиды. Они содержат несколько углеводных остатков, среди которых присутствует N-ацетилнейраминовая кислота.

В тканях человека аминогруппа всегда ацетилирована (радикал ацетил СН3СО-), при этом сахар превращается в N-ацетилнейраминовую (сиаловую) кислоту. Сиаловая кислота представляет особый интерес тем, что участвует в инфицировании клеток вирусом гриппа.

11ейраминовая кислота — углевод, состоящий из 9 атомов углерода и входящий в группу сиаловых кислот. При гидролизе ганглиозидов можно обнаружить высшую жирную кислоту, спирт сфингозин, D-глюкозу и D-галактозу. а также производные аминосахаров: N-ацетил глюкозам и н и N-ацетилнейраминовую кислоту.

Последняя синтезируется в организме из глюкозамина и имеет следующую формулу:

В структурном отношении ганглиозиды в значительной мере сходны с цереб- розидами, с той только разницей, что вместо одного остатка галактозы они содержат сложный олигосахарид.

Одним из простейших ганглиозидов является гематозид, выделенный из эритроцитов:

Ганглиозиды содержатся в основном в ганглиозных клетках нервной ткани, откуда они и получили свое название. Однако ганглиозиды находятся и в плазматических мембранах многих клеток — эритроцитов, гепатоцитов, клеток селезёнки и других органов. Главная роль ганглиозидов определяется их участием в осуществлении межклеточных контактов. Некоторые ганглиозиды служат своеобразными детекторами бактериальных токсинов — антигенов.

Читайте также:  Поликлиники в районе Солнцево Москвы �� адреса, телефоны, сайты, отзывы

Веточки олигосахаридов образуют пушистый покров клеток, защищая их от антигенов. Ганглиозиды определяют группы крови (О, А, В) у человека (см. выше).

Ганглиозиды — это церамиды, у которых спиртовая группа связана с коротким, как правило разветвленным, олигосахаридом. Углеводные части ганглиозидов обладают антигенными свойствами и различаются концевыми остатками в олигоса- харидных цепях.

Обычно линейная часть сахаридной цепи содержит связанные последовательно N-ацетилгалактозамин (GalNac), галактозу (Gal) и глюкозу (Glc).

Обобщая, можно сказать, что к фосфолипидам относятся все фосфорсодержащие липиды. При этом, если в основе структур находится глицерин, их называют фосфороглицеридалш, а производные сфингозина — сфингомиелинами.

Функции гликосфинголипидов можно объединить в классы.

По взаимодействию: между клетками;

клетками и межклеточным матриксом; клетками и микробами.

активности протеинкиназ; активности рецептора фактора роста;

анти пролиферативного действия (апоптоза, клеточного цикла).

структурной жесткости мембран; конформации белков мембран.

Фосфолипиды

Фосфолипиды – сложные липиды, одна из спиртовых групп которых связана не с ЖК, а с фосфорной кислотой (фосфорная кислота может быть соединена с дополнительным полярным соединением).

Состоят из четырех компонентов, соединенных эфирными связями:

2) жирные кислоты

4) полярная группировка (чаще всего, серин, холин, этаноламин).

В зависимости от содержащегося в них спирта подразделяются на: глицерофосфолипиды (содержат глицерин) и сфингофосфолипиды (содержат сфингозин).

В зависимости от содержащегося полярного вещества подразделяются на: фосфатидилсерины, лецитины (фосфатидилхолины), кефалины (фосфатидилэтаноламины).

Глицерофосфолипиды Общая формула глицерофосфолипидов имеет следующий вид:

Сфингофосфолипиды Общая формула сфингофосфолипидов имеет следующий вид:

Сфингозин — это 2-хатомный непредельный аминоспирт. Жирная кислота присоединена пептидной связью к аминогруппе сфингозина.

Сфинголипиды делятся на две большие группы: фосфорсодержащие сфинголипиды и гликосфинголипиды. Сфинголипиды широко представ­лены в живом организме, участвуют в построении мембран, в сложных процессах, связанных с нервной деятельностью животных. Интересно, что содержание фосфорсодержащих сфинголипидов в организме жи­вотных увеличивается по мере эволюции его нервной системы: у млеко­питающих ах до 10 % от суммы липидов, у рыб — 1—2%.

Лецитины (фосфатидилхолины) — сложные эфиры глицерина, в молекуле которых X представлен остат­ком аминоспирта — холина:

Лецитины были впервые обнаружены в желтке яйца, откуда и про­изошло их название. В фосфолипидах масличных семян и животных содержание фос-фатидилхолинов достигает 30—50%.

Кефалины (фосфатидилэтаноламины)— сложные эфиры глицерина, построенные по тому же типу, что и лецитины, но в состав кефалинов вместо холина входит этаноламин:

Содержание фосфатидилэтаноламинов в фосфолипидах масличных семян и животных тканях достигает 20—25%. Чаще всего в состав кефалинов входят пальмитиновая, стеариновая и олеиновая кислоты. Кефалины (от греч. голова) впервые бы­ли выделены из тканей головного мозга.

Фосфатидилсерины — сложные эфиры глицерина, в молекуле которых X представлен остат­ком аминокислоты — серина:

Фосфолипиды — это амфифильные вещества. В молекуле фосфолипидов всегда имеются замести­тели двух типов: гидрофильные и гидрофобные. Расположение гидрофильных и гидрофобных участков особое. Гидрофильные участки (остаток фосфорной кислоты и полярная группировка) образуют «головку», а гидрофобные радикалы жирных кислот (R1 и R2) образуют «хвосты». Поэтому молекулу фосфолипида обозначают:

Фосфолипиды — бесцветные вещества, без запаха, хорошо растворимы в диэтиловом эфире, хлоро­форме, плохо в ацетоне.

Фосфолипиды являются обязательной составной частью растений и животных; их содержание колеблется в широких пределах. Особен­но много их в нервной и мозговой тканях (до 30%). Роль фосфолипидов в жизнедеятельности живого организма чрез­вычайно велика. Вместе с белками и другими соединениями они уча­ствуют в построении мембран клеток и субклеточных структур, вы­полняя роль «несущих конструкций», способствуют переносу хими­ческих веществ, а также осуществляют другие функции в биохимичес­ких процессах, протекающих в живом организме.

В промышленности фосфолипиды получают в качестве побочного продукта при производстве растительных масел. Фосфолипиды нашли широкое применение в медицине и в качест­ве улучшителей и эмульгаторов в ряде отраслей пищевой промышлен­ности (хлебопекарной, кондитерской, масложировой).

Фосфолипиды (фосфатиды)

Фосфолипиды содержатся во всех тканях животных и растений. Много фосфатидов найдено в нервной ткани и головном мозге животных, а также в желтке яиц птиц. Они содержат остаток глицерина, жирных кислот, фосфорной кислоты, азотистых оснований.

Читайте также:  Можно ли лечить зубы при простуде, насморке и повышенной температуре

Различают: холинфосфатиды, коламинфосфатиды, серинфосфатиды, ацетальфосфатиды, инозитфосфатиды, сфингофосфатиды.

Фосфатиды нерастворимы в воде, но способны набухать в ней и образовывать водные эмульсии, хорошо растворяются в эфире, бензоле, хлороформе. В ацетоне, в отличие от нейтральных жиров и стеринов, фосфатиды не растворимы. Этим свойством пользуются для отделения фосфатидов от стеринов и жиров. Фосфатиды легко окисляются из-за наличия ненасыщенных жирных кислот.

Холинфосфатиды или лецитины– широко распространены в тканях животных, растений, микробов, являются компонентами большинства мембран животных клеток. Много лецитина в ткани мозга, надпочечниках, эритроцитах. В яичном желтке его до 8-10%.

Холинфосфатиды образованы путем взаимодействия глицерина с двумя молекулами жирных кислот и молекулой фосфорной кислоты, которая соединена эфирной связью с азотистым основанием холином.

Соединение холина с фосфорной кислотой

Холинфосфатиды животного и растительного происхождения отличаются друг от друга главным образом природой входящих в них жирных кислот и положением остатка фосфорной кислоты. В зависимости от положения последнего различаются α-лецитины, если остаток H3PO4 расположен у первого углеродного атома глицерина, и β-лецитины. если в образовании эфирной связи с фосфорной кислотой участвует вторичный спиртовый гидроксил глицерина.

Как видно из формулы, в молекуле лецитина имеется кислотный гидроксил в остатке фосфорной кислоты и основной в остатке холина, поэтому лецитин может существовать в виде внутренней соли. Правильнее изображать формулу в следующем виде:

В состав лецитинов могут входить олеиновая, пальмитиновая, линолевая кислота, арахидоновая и другие кислоты. При гидролизе лецитинов получаются жирные кислоты, холин, глицерофосфорная кислота, которая затем может распадаться на свободную фосфорную кислоту и глицерин.

Составная часть лецитина – холин обнаруживается в тканях и жидкостях организма как в свободном состоянии, так и в связанном с белками тканей. Он образует соединение с уксусной кислотой по типу сложных эфиров, называемое ацетилхолином:

Ацетилхолин имеет важное значение в процессах нервной деятельности как переносчик нервного возбуждения (медиатор). Холин легко окисляется, превращаясь сначала в альдегид – мускарин (найден впервые в грибе мухомора), затем в кислоту-бетаин, встречающуюся в тканях животных и растений.

Коламинфосфатиды (кефалины)– построены также как и холинфосфатиды из глицерина, жирных кислот и фосфорной кислоты, но в качестве азотистого основания в них входит этаноламин (коламин): CH2(NH2 )СН2ОН

Кефалины широко распространены в природе. Впервые были найдены в составе головного мозга (Cephalus – голова), находятся в печени, почках, яичном желтке и др. Они растворимы в спирте и этим отличаются от лецитинов.

Серинфосфатиды.Структура серинфосфатида аналогична структуре лецитина и кефалина, но в качестве азотистого соединения в них входит аминокислота серии:

Серинфосфатиды впервые были найдены в составе мозга, имеют следующее строение:

Серинфосфатиды различаются по характеру входящих в них кислот, обладают кислым характером, т.к. у них имеется свободная карбоксильная группа. Между холинфосфатидами, коламинфосфатидами и серинфосфатидами существует родство, азотистые соединения этих фосфатидов могут переходить друг в друга:

серии коламин холин

Превращение серина в коламин происходит путем декарбоксилирования, а коламина в холин – путем метилирования.

Инозитфосфатиды содержат в качестве замещающего полярного радикала производное циклогексана – инозит – шестиатомный циклический спирт.

Впервые выделены из туберкулезных бацилл, а позже из растительных и животных тканей. Кроме обычных (глицерин, инозит, фосфорная кислота, жирные кислоты) компонентов обнаружены сложные инозитфосфатиды, содержащие амины, аминокислоты, углеводные остатки.

Гликофосфоглицериды – углеводсодержащие фосфолипиды – обнаружены в различных тканях. В них в качестве полярной группы выступает молекула углевода (их называют также фосфатидилсахара). Связь между фосфолипидом и углеводом может быть О-эфирной или N-гликозидной. Так, выделены производные фосфатидилглицерина, содержащие остаток глюкозамина в третьем положении (О-эфирная связь).

Фосфоглицериды, содержащие группу -OCH=CH- (альдегидогенные) или фосфосодержащие плазмогены, присутствуют во всех тканях животного организма. Их особенно много в головном и спинном мозге, сердечной мышце, где они представлены в мембранах клетки.

Так, фосфолипиды составляют 25-30% сухой массы мозга, из которых на долю плазмогенов приходится до 90%. Фосфолипиды в качестве азотистого компонента чаще всего содержат этаноламин, холин, инозит.

Ссылка на основную публикацию
Фосфоглив форте; инструкция по применению, описание, вопросы по препарату
Фосфоглив форте Цены в интернет-аптеках: Фосфоглив форте – комбинированный лекарственный препарат гепатопротекторного, противовоспалительного, мембраностабилизирующего и метаболического действия. Форма выпуска и...
Форма лица и ее коррекция с помощью макияжа Женский журнал Мэджик Леди сайт для женщин
Как правильно корректировать овал лица с помощью косметики? Советы от Wobs! Коррекция овала лица занимает значительно место в мире косметики....
Форма мужского бесплодия — азооспермия лечение, отзывы у мужчин
Лечение азооспермии в Израиле дарит радость отцовства Если невозможность зачать ребенка связана с полным отсутствием в эякуляте сперматозоидов (азооспермией), лечение...
Фосфолипиды и сфинголипиды — структурные компоненты мембран
Фосфолипиды и сфинголипиды - структурные компоненты мембран. Помимо жирных кислот к глицерину могут присоединяться и другие группы, такие, как аминогруппы...
Adblock detector