Глицерофосфолипиды – что это такое, их структура и разновидности

Глицерофосфолипиды

Глицерофосфолипиды являются производными фосфатидной кислоты. В их состав входят глицерин, жирные кислоты, фосфорная кислота и обычно азотсодержащие соединения. Общая формула глицерофосфолипидов выглядит так:

В этих формулах R1и R2– радикалы высших жирных кислот, a R3– чаще радикал азотистого соединения. Для всех глицерофосфолипидов характерно, что одна часть их молекул (радикалы R1и R2) обнаруживает резко выраженную гидрофобность, тогда как другая часть гидрофильна благодаря отрицательному заряду фосфорной кислоты и положительному заряду радикала R3.

Из всех липидов глицерофосфолипиды обладают наиболее выраженными полярными свойствами. При помещении глицерофосфолипидов в воду в истинный раствор переходит лишь небольшая их часть, основная же масса липидов находится в виде мицелл. Существует несколько групп (подклассов) глицерофосфолипидов. В зависимости от характера азотистого основания, присоединенного к фосфорной кислоте, Глицерофосфо-липиды подразделяют на фосфатидилхолины (лецитины), фосфатидилэта-ноламины (кефалины) и фосфатидилсерины. В состав некоторых глицеро-фосфолипидов вместо азотсодержащих соединений входит не содержащий азота шестиуглеродный циклический спирт инозит, называемый также инозитолом. Эти липиды называются фосфатидилинозитолами.

Из глицерофосфолипидов в организме животных и высших растений в наибольшем количестве встречаются фосфатидилхолины и фосфатидил-этаноламины. Эти 2 группы глицерофосфолипидов метаболически связаны друг с другом и являются главными липидными компонентами мембран клеток.

Фосфатидилсерины распространены гораздо менее широко, чем фос-фатидилхолины и фосфоэтаноламины, и их значение определяется в основном тем, что они участвуют в синтезе фосфатидилэтаноламинов.

Фосфатидилинозитолы. Эти липиды относятся к группе производных фосфатидной кислоты, но не содержат азота. Радикалом (R3) в этом подклассе глицерофосфолипидов является шестиуглеродный циклический спирт инозитол:

Фосфатидилинозитолы довольно широко распространены в природе. Они обнаружены у животных, растений и микроорганизмов. В животном организме найдены в мозге, печени и легких.

Плазмалогены. От рассмотренных глицеролипидов плазмалогены отличаются тем, что вместо одного остатка высшей жирной кислоты со-

держат остаток α,β-ненасыщенного спирта, который образует простую связь (в отличие от сложноэфирной связи, образуемой остатком жирной кислоты) с гидроксильной группой глицерина в положении С-1:

Основными подклассами плазмалогенов являются фосфатидальхолины, фосфатидальэтаноламины и фосфатидальсерины. В разбавленных кислотах плазмалогены гидролизуются с образованием альдегида соответствующего α,β-ненасыщенного спирта, т.е. при кислотном гидролизе плазмалогенов образуются «жирные» альдегиды, называемые плазмалями, что и легло в основу термина «плазмалоген».

Кардиолипин. Своеобразным представителем глицерофосфолипидов является кардиолипин, впервые выделенный из сердечной мышцы. По своей химической структуре кардиолипин можно рассматривать как соединение, в котором 2 молекулы фосфатидной кислоты связаны с помощью одной молекулы глицерина. В отличие от остальных глицерофосфолипидов кар-диолипин является как бы «двойным» глицерофосфолипидом. Кардио-липин локализован во внутренней мембране митохондрий. Функция его пока неясна, хотя известно, что в отличие от других фосфолипидов кардиолипин обладает иммунными свойствами.

Необходимо отметить, что в природе встречается свободная фосфатид-ная кислота, но в относительно небольших количествах по сравнению с глицерофосфолипидами. Среди жирных кислот, входящих в состав гли-церофосфолипидов, обнаружены как насыщенные, так и ненасыщенные (чаще стеариновая, пальмитиновая, олеиновая и линолевая).

Установлено также, что большинство фосфатидилхолинов и фосфати-дилэтаноламинов содержат одну насыщенную высшую жирную кислоту в положении С-1 и одну ненасыщенную высшую жирную кислоту в положении С-2. Гидролиз фосфатидилхолинов и фосфатидилэтаноламинов при участии особых ферментов (эти ферменты относятся к фосфолипазам А2), содержащихся, например, в яде кобры, приводит к отщеплению ненасыщенной жирной кислоты и образованию лизофосфолипидов – лизофосфатидилхолинов, или лизофосфатидилэтаноламинов, оказывающих сильное гемолитическое действие:

Б. СТРУКТУРА И КЛАССИФИКАЦИЯ ФОСФОЛИПИДОВ И СФИНГОЛИПИДОВ

Фосфолипиды – разнообразная группа ли-пидов, содержащих в своём составе остаток фосфорной кислоты. Фосфолипиды делят на глицерофосфолипиды, основу которых составляет трёхатомный спирт глицерол, и сфинго-фосфолипиды – производные аминоспирта сфингозина. Фосфолипиды имеют амфифиль-ные свойства, так как содержат алифатические радикалы жирных кислот и различные полярные группы. Благодаря своим свойствам

фосфолипиды не только являются основой всех клеточных мембран, но и выполняют другие функции: образуют поверхностный гидрофильный слой липопротеинов крови, выстилают поверхность альвеол, предотвращая слипание стенок во время выдоха. Некоторые фосфо-липиды участвуют в передаче гормонального сигнала в клетки. Сфингомиелины являются фосфолипидами, формирующими структуру миелиновых оболочек и других мембранных структур нервных клеток.

Глицерофосфолипиды. Структурная основа глицерофосфолипидов – глицерол. Глицеро-фосфолипиды (ранее используемые названия – фосфоглицериды или фосфоацилглицеролы) представляют собой молекулы, в которых две жирные кислоты связаны сложноэфирной связью с глицеролом в первой и второй позициях; в третьей позиции находится остаток фосфорной кислоты, к которому, в свою очередь, могут быть присоединены различные заместители, чаще всего аминоспирты (табл. 8-4, рис. 8-3). Если в третьем положении имеется только фосфорная кислота, то глицерофосфолипид называется фосфатидной кислотой. Её остаток называют «фосфатидил»; он входит в название остальных глицерофосфолипидов, после которого указывают название заместителя атома водорода в фосфорной кислоте, например фосфатидилэта-ноламин, фосфатидилхолин и т.д.

Фосфатидная кислота в свободном состоянии в организме содержится в небольшом количестве (см. раздел 5, табл. 5-1), но является

Таблица 8-4. Классификация глицерофосфолипидов и сфинголипидов

* Сфингомиелины относят как к фосфолипидам, так и сфинголипидам.

Рис. 8-3. Основные глицерофосфолипиды в организме человека.

промежуточным продуктом на пути синтеза как триацилглицеролов, так и глицерофосфолипидов. У глицерофосфолипидов, как и у триацилглицеролов, во второй позиции находятся преимущественно полиеновые кислоты; в молекуле фосфатидилхолина, входящего в структуру мембран, это чаще всего арахидоно-вая кислота. Жирные кислоты фосфолипидов мембран отличаются от других липидов человека преобладанием полиеновых кислот (до 80-85%), что обеспечивает жидкое состояние гидрофобного слоя, необходимое для функционирования белков, входящих в структуру мембран.

Плазмалогены. Плазмалогены – фосфолипи-ды, у которых в первом положении глицерола находится не жирная кислота, а остаток спирта с длинной алифатической цепью, связанный простой эфирной связью.

Характерный признак плазмалогенов – двойная связь между первым и вторым атомами

углерода в алкильной группе (рис. 8-4). Плазмалогены бывают 3 видов: фосфатидальэтано-ламины, фосфатидальхолины и фосфатидаль-серины. Плазмалогены составляют до 10% фос-фолипидов мембран нервной ткани; особенно много их в миелиновых оболочках нервных клеток.

Некоторые типы плазмалогенов вызывают очень сильные биологические эффекты, действуя как медиаторы. Например, тромбоцитак-тивирующий фактор (ТАФ) стимулирует агрегацию тромбоцитов. ТАФ отличается от других плазмалогенов отсутствием двойной связи в алкильном радикале и наличием ацетильной группы во втором положении глицерола вместо жирной кислоты.

ТАФ выделяется из фагоцитирующих клеток крови в ответ на раздражение и стимулирует агрегацию тромбоцитов, участвуя таким образом в свёртывании крови. Этот фактор обусловливает

Рис. 8-4. Плазмалогены.

Рис. 8-5. Производные сфингозина: церамид и сфингомиелин.

также развитие некоторых признаков воспаления и аллергических реакций.

Не нашли то, что искали? Воспользуйтесь поиском:

Лучшие изречения: Для студента самое главное не сдать экзамен, а вовремя вспомнить про него. 10175 – | 7571 – или читать все.

188.163.64.82 © studopedia.ru Не является автором материалов, которые размещены. Но предоставляет возможность бесплатного использования. Есть нарушение авторского права? Напишите нам | Обратная связь.

Отключите adBlock!
и обновите страницу (F5)

очень нужно

Фосфолипиды

Общий признак всех фосфолипидов — наличие в их составе фосфорной кислоты. В зависимости от спиртового компонента они делятся на глицерофос- фолипиды и сфингофосфолипиды.

Глицерофосфолипиды

Общим структурным фрагментом всех глицерофосфолипидов является фосфатидная кислота (1,2-диацил,3-фосфоглицерол):

Фосфатидная кислота образуется в организме в процессе биосинтеза три- ацилглицеролов и глицерофосфолипидов как общий промежуточный метаболит; в тканях она присутствует в незначительных количествах. Следует отметить, что все природные глицерофосфолипиды относятся к L-ряду. Различные глицерофосфолипиды отличаются друг от друга дополнительными группировками, присоединенными фосфоэфирной связью к фосфатидной кислоте. Состав жирных кислот различных глицерофосфолипидов различается даже в пределах одного организма и наряду с замещающими группировками определяет специфичность фосфолипидов:

Фосфатид ил этанол – амин (ксфалин)

Фосфатид ил хол и н (лецитин)

Фосфатид ил сери н

Не содержащие азот

Фосфатид ил гл и нерол

Фосфати- дил глицерол

Фосфатид ил и нозитол

Основные представители глицсрофосфолипидов, отличающиеся группой HO-R, приведены в табл. 21.2.

Таким образом, молекулы фосфолипидов имеют гидрофобную часть, образованную радикалами жирных кислот, и гидрофильную — остатки фосфорной кислоты, аминокислот, аминоспиртов. Глицерофосфолипиды широко распространены в организме животных. Ниже приведены характеристика структур, функций и распространение в природе основных глицерофосфолипидов.

Фосфатидилхолин (лецитин). В своем составе содержит аминоспирт холин (гидроксид 3-гидроксиэтилтримстиламмония):

В зависимости от того, с каким атомом углерода глицерола связана фосфорная кислота (а — в крайнем положении, Р — в срединном), различают два типа фосфатидилхолинов (а и Р).

Фосфатидилхолины широко распространены в клетках, особенно мозговой ткани человека и животных; в растениях они встречаются в соевых бобах, семенах подсолнечника, зародышах пшеницы. В бактериях их содержание крайне невелико.

Фосфатидил этаноламин (кефалин). В состав фосфатидил этанол ам и нов

вместо холина входит азотистое основание этаноламин НО—СН2—СН2—NH3.

В организме животных и в высших растениях в наибольшем количестве встречаются фосфатид ил холины и фосфатидилэтаноламины. Эти две группы глицерофосфолипидов являются главными липидными компонентами мембран клеток.

Лизофосфатидилхолин и лизофосфатидилэтаноламин. Образуются при гидролизе в фосфатидил хол и не или фосфатидилэтаноламине сложноэфирной связи в положении 2 при действии специфичного фермента — фосфолипазы А2, особенно активного, например, в змеином яде:

Образующиеся лизофосфолипиды обладают сильным гемолитическим действием.

Фосфатидилсерин. В молекуле фосфатидилсерина полярной группой является остаток аминокислоты серина:

Фосфатидилсерины распространены менее широко, чем фосфатидилхо- лины и фосфатидилэтаноламины. Метаболически все три группы фосфолипидов связаны между собой. Значение фосфатидилсерина определяется тем, что он является предшественником в синтезе двух других групп.

Кроме того, были выделены фосфолипиды, содержащие вместо аминокислоты серина остаток аминокислоты треонина.

Плазмалогены. Известны также глицерофосфолипиды, которые в отличие от приведенных выше — фосфатидилэтаноламина, фосфатидилхолина, фосфатидилсерина — отличаются тем, что вместо остатка кислоты при атоме углерода С, они содержат а, P-ненасыщенный спирт, образующий простую эфирную связь с гидроксильной группой глицсрола.

При гидролизе этой эфирной связи образуется альдегид соответствующего спирта. Отсюда название группы — фосфатидали: фосфатидальэтаноламин, фосфатидальхолин, фосфатидальсерин. Использование термина плазмалогены для обозначения веществ этой группы фосфолипидов обусловлено тем, что альдегид жирной кислоты называется плазмалем.

Для примера приведена формула представителя плазмалогенов — фосфа- тидальэтаноламина:

На долю плазмалогенов приходится до 10% фосфолипидов мозга и мышечной ткани. Они обнаружены также в эритроцитах, тканях некоторых беспозвоночных (до 25%), входят в состав бактериальных мембран, но практически не встречаются в растениях.

Фосфатидилинозитол. В отличие от других групп глиперофосфолипидов в состав фосфатидилинозитол а вместо азотсодержащих соединений входит шестиуглеродный циклический спирт инозитол, представленный одним из его стсреоизомеров — моноинозитолом.

Фосфатидилинозитол входит в состав клеточных мембран животных, высших растений, различных микроорганизмов, особенно высоко его содержание в миелиновых оболочках нервных волокон. Важное значение имеют фосфори- лированныс производные фосфатидил и нозитолов, например фосфатидил- инозитол-4,5-дифосфат, который под действием фосфолипазы С гидролизуется до моноинозитол-1,4,5-трифосфата и диацилглицерола, играющих роль вторичных посредников в Са 2+ -зависимом действии ряда гормонов (гл. 13).

Фосфатидилглицерол. Так же как фосфатидил инозитол, фосфотидил- глицерол не содержит азотсодержащего соединения. В этих фосфолипидах полярной группой служит еще одна молекула глицерола.

Фосфатид ил глине ролы и их аминокислотные производные (например, L-лизилфосфатидилглицерол) в значительном количестве содержатся в бактериальных мембранах, а также хлоропластах растений.

Кардиолипин. Этот фосфолипид можно рассматривать как производное фосфатилилглицерола, в котором 3-гидроксигруппа второго остатка молекулы глицерола этсрефицирована молекулой фосфатидной кислоты.

Кардиолипин впервые был выделен из ткани сердечной мышцы. Установлено, что он локализован почти исключительно в митохондриях и играет важную роль в структурной организации и функционировании дыхательных комплексов. Кардиолипин является также обязательным компонентом бактериальных клеточных мембран и хлоропластов растений.

В составе этих соединений глицерола нет. Они являются производными сложного ненасыщенного дигидроксиаминоспирта — сфингозина или его насыщенного аналога — дигидросфингозина.

При ацилировании H2N-rpynribi сфингозина жирной кислотой образуется соединение — церамид, фосфохолиновос производное которого называется сфингомиелином. Сфингомиелины являются наиболее распространенными сфинголипидами, находятся в мембранах животных и растительных клеток. Особенно богата ими нервная ткань; сфингомиелины обнаружены также в ткани почек, печени и других органов, входят в состав липидов крови.

Глицеринсодержащие липиды тканей организма. Их виды, химическая структура, значение для организма. Особенности метаболизма глицерофосфолипидов в тканях.

Из глицеринсодержащих липидов наибольшее значение имеют ацилглицерины и глицерофосфолипиды. Обычно их рассматривают как производные трехатомного спирта глицерола.

Ацилглицерины делятся по количеству входящих в их состав ацильных групп на моноацилглицерины, диацилглицеины и триацилглицерины.

Триацилглицерины составляют основную массу резервных липидов человеческого организма. Содержание прочих ацилглицеринов в клетках крайне незначительно; в основном они присутсутс-вуют в клетках в качестве промежуточных продуктов распада или синтеза триацилглицеринов.

Триацилглицерины выполняют резервную функцию, причем это преимущественно энергетический резерв организма. У человека массой 70 кг на долю резервных липидов приходится примерно 11 кг. Учитывая калорический коэффициент для липидов, равный 9,3 ккал/г, общий запас энергии в резервных триглицеридах составляет величину порядка 100 000 ккал. Функция резервных триглицеридов как запаса пластического материала не столь очевидна, но все же продукты расщепления триацилглицеринов могут использоваться для биосинтезов, например, входящий в их состав глицерол может быть использован для синтеза глюкозы или некоторых аминокислот.

Являясь одним из основных компонентов жировой ткани, триацилглицерины участвуют в защите внутренних органов человека от механических повреждений. Кроме того, входя в большом количестве в состав подкожной жировой клетчатки, они участвуют в терморегуляции, образуя теплоизолирующую прослойку.

Все глицерофосфолипиды можно рассматривать как производные фосфатидной кислоты,

в которой атом водорода в одном из гидроксилов фосфорной кислоты замещен на остатки или аминоспиртов, или серина, или фосфоинозитола или других соединений

В пределах одного класса соединения отличаются друг друга составом жирнокислотных остатков. Основной функцией глицерофосфолипидов является структурная—они входят в качестве важнейших структурных компонентов в состав клеточных мембран или липопротеидов плазмы крови. Некоторые глицерофосфолипиды выполняют специфические для конкретного класса фосфолипидов функции. Так, инозитолфосфатаиды участвуют в работе регуляторных механизмов клетки: при воздействии на клетку ряда гормонов происходит расщепление инозитолфосфатидов, а образующиеся соединения: инозитолтрифосфат и диглицериды, выступают в качестве внутриклеточных мессенджеров, обеспечивающих метаболический ответ клетки на внешний регуляторный сигнал.

Химическое строение и биологическая роль клеточных мембран.

БИОЛОГИЧЕСКИЕ МЕМБРАНЫ

Состоят из фосфолипидов, гликолипидов, белков и холестерина. В состав липидных компонентов мембран входят только фосфолипиды. Липидные участки мембран построены из фосфолипидов (ФЛ), гликолипидов (ГЛ) и ХС(холестерин).

Мембраны можно рассматривать как белково-липидные комплексы. Мембраны образованы липидным бислоем и погруженными в них белкамию Белки и липиды, входящие в состав этих комплексов, связаны слабыми типами связей, из которых наиболее часто встречается гидрофобное взаимодействие. Соотношение белков и липидов в большинстве плазматических мембран 50% белков и 50% липидов. Но есть мембраны, в которых много белков: внутренняя мембрана митохондрий на 80% состоит из белков, и только 20% составляют липиды. В миелиновых оболочках нервов, наоборот, 80% – липиды и 20% – белки. ХС встречается в основном в в плазматических мембранах.

В состав мембран входят только сложные липиды: ФОСФОЛИПИДЫ (ФЛ), ГЛИКОЛИПИДЫ (ГЛ) и из стероидов – ХОЛЕСТЕРИН (ХС).

Основу мембран составляют ФОСФОЛИПИДЫ – это липиды, содержащие ФОСФАТНЫЙ ОСТАТОК.

Гликолипиды .тоже имеют гидрофильную “головку” и 2 гидрофобных “хвоста

Делятся на 2 группы.

1. Стерины (в их составе полициклическая стуктура стерана).

2. Стериды (эфиры холестерина и высших жирных кислот).

Стерины содержат гидроксильную группу (-ОН), поэтому они немножко гидрофильны, но всётаки их молекулы в основном гидрофобны. К ним относится холестерин.

Холестерин является полициклическим веществом. Преобладают гидрофобные свойства, но есть одна ОН-группа.

образуется бимолекулярный слой (бислой). Между “головками” ионные, водородные связи, между “хвостами” – гидрофобное взаимодействие. Липидная часть мембраны состоит из таких липидов.

мембрана рассматривается как жидкокристаллическая структура

Важнейшим компонентом плазматических мембран является холестерин.

Холестерин взаимодействует с гидрофобными хвостами полярных молекул и ограничивает скорость диффузии липидов. Поэтому холестерин называют стабилизатором биологических мембран. Компоненты мембран не только движутся в пространстве, но и постоянно обновляются. Их место занимают новые молекулы.

Последнее изменение этой страницы: 2016-12-28; Нарушение авторского права страницы

Глицерофосфолипиды.

Общим структурным фрагментом всех глицерофосфолипидов является фосфатидная кислота (1,2-диацил,3-фосфоглицерол):

Молекулы фосфолипидов имеют гидрофобную часть, об­разованную радикалами жирных кислот, и гидрофильную — остатки фосфор­ной кислоты, аминокислот, аминоспиртов.

Фосфатидилхолин (лецитин). В своем составе содержит аминоспирт холин (гидроксид 3-гидроксиэтилтриметиламмония). В зависимости от того, с каким атомом углерода глицерола связана фос­форная кислота (a— в крайнем положении, b — в срединном), различают два типа фосфатидилхолинов (a и b).

Фосфатидилхолины (ФХ) широко распространены в клетках, особенно мозго­вой ткани человека и животных; в растениях они встречаются в соевых бобах, семенах подсолнечника, зародышах пшеницы.

Фосфатидилэтаноламин (кефалин). В состав фосфатидилэтаноламинов (ФЭА) вместо холина входит азотистое основание этаноламин.

ФХ и ФЭА являются главными липидными компонентами мем­бран клеток.

В результате гидролиза при действии специфичного фермента — фосфолипазы А2 в ФХ или ФЭА возможно отщепление остатка жирной кислоты с образованием лизоформ: лизофосфатидилхолина (ЛФХ) и лизофосфатидилэтаноламина (ЛФЭА):

лизосфатидилхолин
лизофосфатидилэтаноламин

Фосфатидилсерин. В молекуле фосфатидилсерина полярной группой яв­ляется остаток аминокислоты серина.

Фосфатидилсерины (ФС) распространены менее широко, чем ФХ и ФЭА. Значение ФС определяется тем, что он является предшественником в синтезе двух других групп.

Плазмалогены. Известны также глицерофосфолипиды, которые в отли­чие от приведенных выше — ФХ, ФЭА, ФС — отличаются тем, что вместо остатка кислоты при атоме углерода С, они содержат a-, b-ненасыщенный спирт, образующий простую эфирную связь с гидроксильной группой глицерола.

При гидролизе этой эфирной связи образуется альдегид соответствующего спирта. Отсюда название группы — фосфатидали: фосфатидальэтаноламин, фосфатидальхолин, фосфатидальсерин.

фосфатидальэтаноламин (плазмалоген)

На долю плазмалогенов приходится до 10% фосфолипидов мозга и мы­шечной ткани. Они обнаружены также в эритроцитах, тканях некоторых бес­позвоночных (до 25%), входят в состав бактериальных мембран, но практиче­ски не встречаются в растениях.

Фосфатидилинозитол. В отличие от других групп глицерофосфолипидов в состав фосфатидилинозитола вместо азотсодержащих соединений входит шестиуглеродный циклический спирт инозитол, представленный одним из его стереоизомеров — моноинозитолом.

Фосфатидилинозитол входит в состав клеточных мембран животных, выс­ших растений, различных микроорганизмов, особенно высоко его содержание в миелиновых оболочках нервных волокон.

Важное значение имеют фосфорилированные производные фосфатидилинозитолов.

Фосфатидилглицерол. Так же как фосфатидилинозитол, фосфотидилглицерол не содержит азотсодержащего соединения. В этих фосфолипидах по­лярной группой служит еще одна молекула глицерола.

Фосфатидилглицеролы и их аминокислотные производные в значительном количестве содержатся в бакте­риальных мембранах, а также хлоропластах растений.

Кардиолипин. Этот фосфолипид можно рассматривать как производное фосфатидилглицерола, в котором 3-гидроксигруппа второго остатка молекулы глицерола этерефицирована молекулой фосфатидной кислоты.

Кардиолипин локализован почти исключительно в митохондриях и играет важ­ную роль в структурной организации и функционировании дыхательных комплексов. Кардиолипин является также обязательным компонентом бакте­риальных клеточных мембран и хлоропластов растений.

Сфингофосфолипиды.

В составе соединений этого класса глицерола нет. Они являются производными сложного ненасыщенного дигидроксиаминоспирта — сфингозина или его на­сыщенного аналога — дигидросфингозина.

сфингозин

При ацилировании Н2N-группы сфингозина жирной кислотой образуется соединение — церамид, фосфохолиновое производное которого называется сфингомиелином. Сфингомиелины являются наиболее распространенными сфинголипидами, находятся в мембранах животных и растительных клеток. Особенно богата ими нервная ткань. Сфингомиелины обнаружены также в ткани почек, печени и других органов, входят в состав липидов крови.

Гликолипиды (гликосфинголипиды). Липиды этого класса, подобно сфингомиелинам, являются производными церамидов, спиртовая группа которых гликозилирована остатками одного или нескольких углеводов. В зависимости от состава углеводного компонента их делят на цереброзиды и ганглиозиды.

Цереброзиды – это церамидомоносахариды, к ним относятся галактозил-церамиды и глюкозилцерамиды. Гликозидная связь с углеводом имеет обычно Р-конфигурацию.

галактозилцерамид
церамид
галактоза

Галактозилцерамид является основным гликолипидом мозговой и нервной тканей, содержит различные жирные кислоты, в том числе цереброновую (С24), являющуюся гидроксикислотой. В результате сульфатирования галактозилцерамида он превращается в сульфатид.

Ганглиозиды представляют собой более сложные сфинголипиды, чем цереброзиды. В их состав входят сфингозин, жирная кислота, один или несколь­ко углеводов (D-глюкоза, D-галактоза, N-ацетилглюкозамин, N-ацетилгалактозамин, N-ацетилнейраминовая кислота и др.).

Ганглиозиды в больших количествах находятся в нервной ткани. В сером веществе мозга ганглиозиды составляют около 6% мембранных липидов. Ганглиозиды выполняют рецепторные функ­ции. Они активно участвуют в контроле и регуляции межклеточных контак­тов, рецепции.

Стероиды являются производными циклопентанпергидрофенантрена, со­держащего три нелинейно конденсированных насыщенных циклогексановых и одно циклопентановое кольцо.

К стероидам относится большое количество биологически важных соеди­нений: собственно стеролы (или стерины), витамины группы D, поло-

циклопентанпергидрофенантрен

вые гор­моны, гормоны коры надпочечников, зоо- и фитоэкдистероидные гормоны, сердечные гликозиды, растительные сапонины и алкалоиды, некоторые яды и др.

Классификация стероидов основана на структуре заместителя у С-17 угле­родного атома (длина углеродной цепи), числе и положении гидроксигрупп, степени ненасыщенности.

Наиболее известный среди стеролов — холестерол, содержащийся почти во всех тканях организма. Особенно много его в центральной и перифериче­ской нервной системе, подкожном жире, почках и др. Холестерол является од­ним из главных компонентов цитоплазматической мембраны, а также липопротеинов плазмы крови. В липопротеиновых фракциях крови примерно только одна треть его находится в виде спирта, а две трети — в форме эфиров жирных кислот (холестеридов):

холестерол
холестерид (эфир холестерола)

Холестерол служит исходным предшественником для синтеза всех сте­роидов, функционирующих в организме, — половых гормонов и гормонов коркового слоя надпочечников (кортикостероидов), желчных кислот, витамина D3. Кроме этого, холестерол, входящий в состав клеточных мембран, ока­зывает существенное влияние на состояние мембраны и таким образом участ­вует в регуляции ее проницаемости. Много холестерола содержится в молоке, сливочном масле, яичном желтке.

ГОРМОНЫ И ВИТАМИНЫ

Гормоны (от греч. «hormao» — «возбуждаю») — это органиче­ские молекулы, которые синтезируются в клетках эндо­кринных желез, транспортируются кровью к тканям и клеткам-мише­ням, где выполняют физиолого-биохимические регуляторные функции. Молекулы гормонов распознаются рецепторами клеток-мишеней, влияют на синтез ферментов в клетке de novo или изменяют активность ферментов, уже имеющихся в клетке.

Эволюционно сформировались четыре системы ре­гуляции, выполняющие функции координации тканевых ответов на изменения среды, а также осуществляющие взаимосвязь между клетками, тканями и органами.

1. Центральная и периферическая нервная система, осуществляющая прове­дение быстрого сигнала посредством нервных импульсов и нейромедиаторов.

2. Эндокринная система, использующая в качестве мобильных химических посредников переносящих сигналы – гормоны. Скорость сигналов относи­тельно низка и ограничена скоростью диффузии гормонов с кровью.

3. Паракринная и аутокринная системы, осуществляющие регу­ляцию через различные соединения, которые секретируются в меж­клеточное пространство и взаимодействуют с рецепторами клеток (например, эйкозаноиды, гормо­ны ЖКТ, гистамин).

4. Иммунная система, действующая через специфические белки (антитела, Т-рецепторы, цитокины).

Синтез и секреция гормонов стимулируются внешними и внут­ренними сигналами, поступающими в ЦНС. Эти сиг­налы по нервным связям поступают в гипоталамус, где стимулируют синтез пептидных гормонов (рилизинг-факторов) — либеринов и статинов (рисунок 2.26).

«+» (сплошные стрелки) и «-» (пунктирные стрелки) – стимуляция и подавление

синтеза и секреции гормонов

Рисунок 2.33 – Взаимосвязь регуляторных систем организма

Либерины и статины транспортируются в переднюю долю гипофи­за, где стимулируют или тормозят синтез тропных гормонов. Тропные гормоны гипофиза стимулируют синтез и секрецию гормонов перифе­рических эндокринных желез, которые поступают в общий кровоток. Изменение концентрации метаболитов в клетках-мишенях подавляет синтез гормонов по механизму отрицательной обратной связи, дей­ствуя либо на эндокринные железы, либо на гипоталамус. Синтез и секреция тропных гормонов подавляется гормонами периферических желез.

Имеются несколько вариантов классификации гормонов, которые наглядно изображены на рисунке 2.27. Однако наиболее приемлимыми среди них являются классификация гормонов по химическому строению (белково-пептидные, стероидные гормоны и т.д.) и по месту их синтеза (гормоны гипоталамуса, гипофиза и т.д.).

В соответствии с предложенной классификацией различают также три типа сигнальных моле­кул:

1) нейромедиаторы (нейротрансмиттеры), представляющие со­бой органические сигнальные молекулы, действующие в пределах того синапса, в который они освобождаются проводником (например: ацетилхолин, норадреналин, g-аминомасляная кислота);

2) истинные (классические) гормоны, обладающие дистантным действием и регулирующие обмен веществ и физиологические функ­ции в организме (рост клеток и тканей, их дифференцировку, кровя­ное давление, работу репродуктивной системы, адаптационные меха­низмы и др.);

3) тканевые гормоны (гормоны местного действия), которые вырабатываются, связываются с рецепторами и инактивируются в пределах ограниченного участка ткани или органа (например: простаглаидины, лейкотриены и др.).

Механизмы передачи гормонального сигнала. Несмотря на большое количество гормонов, обладающих разнообразными функциями и имеющих различные структуры, механизмы их действия на клетки-мишени в значительной степень унифицированы. Выделяют три основных механизма действия гормонов: мембранный (локальный), мембранно-внутриклеточный (или опосредованный) и цитозольный (прямой).

Мембранный механизм. Данный тип действия гормонов, заключающийся в избирательном изменении проницаемости плазматической мембраны, реализуется в месте связывания гормона с мембраной. По механизму действия гормон в данном случае выступает как аллостерический эффектор транспортных систем мембраны. Так, например, обеспечивается трансмембранный перенос глюкозы под действием инсулина, аминокислот и некоторых ионов.

Мембранно-внутриклеточный механизм. Основные циклы первого этапа передачи гормонального сигнала протекают на плазматической мембране, далее перемещаясь в цитозоль клетки. Они связаны с узнаванием и трансформацией гормонального сигнала и осуществляются при помощи сложной надмолекулярной системы в несколько этапов.

Рисунок 2.27 – Классификация гормонов

| следующая лекция ==>
ЛИПИДЫ, СТРОЕНИЕ И СВОЙСТВА | Окончание рисунка 2.27

Дата добавления: 2017-08-01 ; просмотров: 1311 ; ЗАКАЗАТЬ НАПИСАНИЕ РАБОТЫ

Вопрос 35. Глицерофосфолипиды. Представители. Роль

глицерофосфолипиды. Структурная основа глицерофосфолипидов – глицерол. Глицерофосфолипиды молекулы, в которых две жирные кислоты связаны сложноэфирной связью с глицеролом в первой и второй позициях; в третьей позиции находится остаток фосфорной кислоты, к которому, в свою очередь, могут быть присоединены различные заместители, чаще всего аминоспирты. Если в третьем положении имеется только фосфорная кислота, то глицерофосфолипид называется фосфатидной кислотой. Её остаток называют “фосфатидил”; он входит в название остальных глицерофосфолипидов, после которого указывают название заместителя атома водорода в фосфорной кислоте, например фосфатидилэтаноламин, фосфатидилхолин и т.д. Фосфатидная кислота в свободном состоянии в организме содержится в небольшом количестве), но является промежуточным продуктом на пути синтеза как три-ацилглицеролов, так и глицерофосфолипидов. У глицерофосфолипидов, как и у триацилгли-церолов, во второй позиции находятся преимущественно полиеновые кислоты; в молекуле фосфатидилхолина, входящего в структуру мембран, это чаще всего арахидоновая кислота. Жирные кислоты фосфолипидов мембран отличаются от других липидов человека преобладанием полиеновых кислот (до 80-85%), что обеспечивает жидкое состояние гидрофобного слоя, необходимое для функционирования белков, входящих в структуру мембран.

Общая формула глицерофосфолипидоввыглядит так:

В отличие от триглицеридов в молекулефосфатидилхолинаодна из трехгидроксильных группглицеринасвязана не с жирной, а сфосфорной кислотой. Кроме того,фосфорная кислотав свою очередь соединена эфирной связью сазотистым основанием–холином[НО—СН2—СН2—N + (CH3)3]. Таким образом, вмолекулефосфатидил-холина соединеныглицерин,высшие жирные кислоты,фосфорная кислотаихолин:

Фосфатидилэтаноламины.Основное различие между фосфатидилхоли-нами ифосфатидилэтаноламинами– наличие в составе последнихазотистого основанияэтаноламина(HO—CH2—CH2—N + H3):

Из глицерофосфолипидовворганизмеживотных и высших растений в наибольшем количестве встречаютсяфосфатидилхолиныи фосфатидил-этаноламины. Эти 2 группыглицерофосфолипидовметаболически связаны друг с другом и являются главными липидными компонентамимембранклеток.

Фосфатидилсерины.Вмолекулефосфатидилсеринаазотистым соединением служит остатокаминокислотысерина

Фосфатидилсериныраспространены гораздо менее широко, чем фос-фатидилхолины и фосфоэтаноламины, и их значение определяется в основном тем, что они участвуют в синтезефосфатидилэтаноламинов.

Фосфатидилинозитолы.Этилипидыотносятся к группе производных фосфатиднойкислоты, но не содержатазота. Радикалом (R3) в этом подклассеглицерофосфолипидовявляется шестиуглеродный циклическийспиртинозитол:

Фосфатидилинозитолы довольно широко распространены в природе. Они обнаружены у животных, растений и микроорганизмов. В животноморганизменайдены в мозге,печении легких.

Вопрос 36.Сфинголипиды. Строение и роль.

Аминоспирт сфингозин, состоящий из 18 атомов углерода, содержит гидроксильные группы и аминогруппу. Сфингозин образует большую группу липидов, в которых жирная кислота связана с ним через аминогруппу. Продукт взаимодействия сфингозина и жирной кислоты называют “церамид”). В церамидах жирные кислоты связаны необычной (амидной) связью, а гидроксильные группы способны взаимодействовать с другими радикалами. Церамиды отличаются радикалами жирных кислот, входящих в их состав. Обычно это жирные кислоты с большой длиной цепи – от 18 до 26 атомов углерода. Существует 3 основных типа сфинголипидов:

Церамиды — это наиболее простые сфинголипиды. Они содержат только сфингозин, соединённый с жирнокислотным ацильным остатком.

Сфингомиелины содержат заряженную полярную группу, такую как фосфохолин или фосфоэтаноламин.

Гликосфинголипиды содержат церамид, эстерифицированный по 1-гидрокси-группе остатком сахара. В зависимости от сахара гликосфинголипиды подразделяются нацереброзиды и ганглиозиды.

Цереброзиды содержат в качестве остатка сахара глюкозу или галактозу.

Ганглиозиды содержат трисахарид, причём один из них всегда сиаловая кислота.

Биол. роль сфинголипидов разнообразна. Известно, что они участвуют в формировании мембранных структур аксонов, синапсов и др. клеток нервной ткани, опосредуют в организме механизмы узнавания, рецепторные взаимодействия, межклеточные контакты и др. жизненно важные процессы.

Это наиболее распространенные сфинголипиды. В основном они находятся в мембранах животных и растительных клеток. Особенно богата ими нервная ткань. Сфингомиелины обнаружены также в ткани почек, печени и других органов. При гидролизе сфингомиелиныобразуют одну молекулу жирной кислоты, одну молекулу двухатомного ненасыщенного спирта сфингозина, одну молекулу азотистого основания(чаще это холин) и одну молекулу фосфорной кислоты. Общую формулу сфингомиелинов можно представить так:

Вопрос 37. Гликолипиды широко представлены в тканях, особенно в нервной ткани, в частности в мозге. Главной формой гликолипидов в животных тканяхявляются гликосфинголипиды. Последние содержат церамид, состоящий из спирта сфингозина и остатка жирной кислоты, и один или несколько остатков сахаров. Простейшими гликосфинголипидами являются галактозилцерамиды и глюкозилцерамиды.

Галактозилцерамиды – главные сфинголипиды мозга и других нервных тканей, но в небольших количествах встречаются и во многих других тканях. В состав галактозилцерамидов входит гексоза (обычно это D-галактоза), которая связана эфирной связью с гидроксильной группой аминоспиртасфингозина. Кроме того, в составе галактозилцерамида имеется жирная кислота. Чаще всего это лигноцериновая, нервоновая или це-реброноваякислота, т.е. жирные кислоты, имеющие 24 углеродных атома.

Существуют сульфогалактозилцерамиды, которые отличаются от га-лактозилцерамидов наличием остатка серной кислоты, присоединенного к третьему углеродному атому гексозы. В мозге млекопитающих сульфо-галактозилцерамиды в основном находятся в белом веществе, при этом содержание их в мозге намного ниже, чем галактозилцерамидов.

Глюкозилцерамиды – простые гликосфинголипиды, представлены в тканях, отличных от нервной, причем главным образом глюкозил-церамидами. В небольших количествах они имеются в ткани мозга. В отличие от галактозилцерамидов у них вместо остатка галактозы имеется остаток глюкозы. Более сложными гликосфинголипидами являются ганглиозиды, образующиеся из гликозилцерамидов. Ганглиозиды дополнительно содержат одну или несколько молекул сиаловой кислоты. В тканях человека доминирующей сиаловой кислотой является нейраминовая. Кроме того, вместо остаткаглюкозы они чаще содержат сложный олигосахарид. Ганглиозиды в больших количествах находятся в нервной ткани. Они, по-видимому, выполняют рецепторные и другие функции. Одним из простейших ганглиозидов является гематозид, выделенный из стромы эритроцитов. Он содержит церамид(ацилсфингозин), одну молекулу глюкозы, одну молекулу N-ацетилнейраминовой кислоты.

Вопрос 38. ХОЛЕСТЕРОЛ – важный компонент мембран и регулятор свойств гидрофобного слоя. Производные холестерола (жёлчные кислоты) необходимы для переваривания жиров. Стероидные гормоны, синтезируемые из холестерола, участвуют в регуляции энергетического, водно-солевого обменов, половых функций.В организме человека это основной стероид, остальные стероиды – его производные. Растения, грибы и дрожжи не синтезируют холестерол, но образуют разнообразные фитостеролы и микостеролы, не усваиваемые организмом человека. Бактерии не способны синтезировать стероиды. Холестерол входит в состав мембран и влияет на структуру бислоя, увеличивая её жёсткость. Из холестерола синтезируются жёлчные кислоты, стероидные гормоны и витамин D3. Нарушение обмена холестерола приводит к развитию атеросклероза. Холестерол представляет собой молекулу, содержащую 4 конденсированных кольца, обозначаемые латинскими буквами А, В, С, D, разветвлённую боковую цепь из 8 углеродных атомов в положении 17, 2 “ангулярные” метильные группы (18 и 19) и гидроксильную группу в положении 3. Присоединение жирных кислот сложноэфирной связью к гидроксильной группе приводит к образованию эфиров холестерола. В неэтерифицированной форме холестерол входит в состав мембран различных клеток. Гидроксильная группа холестерола обращена к водному слою, а жёсткая гидрофобная часть молекулы погружена во внутренний гидрофобный слой мембраны. В крови 2/3 холестерола находится в этерифицированной форме и 1/3 – в виде свободногохолестерола. Эфиры холестерола служат формой его депонирования в некоторых клетках (например, печени, коры надпочечников, половых желёз). Из этих депо холестерол используется для синтеза жёлчных кислот и стероидных гормонов.

У фосфолипидов преобладает структурная функция

Фосфолипиды (ФЛ, фосфатиды) представляют собой соединение спирта глицерола или сфингозина с высшими жирными кислотами и фосфорной кислотой . В их состав также входят азотсодержащие соединения холин (витамин B4), этаноламин, серин, циклический шестиатомный спирт инозитол (витамин В8).

Пищевые источники фосфолипидов

Доля фосфолипидов в пищевом жире невелика (не более 10%), это фосфолипиды клеточных мембран и жировых эмульсий. Источниками фосфолипидов является практически любой жир, используемый в пищу – любые растительные масла, свиной, говяжий и другой животный жир, жир молочных продуктов и сливочное масло. В результате фосфолипидов поступает около 8-10 г в сутки.

В организме человека наиболее распространены глицерофосфолипиды.

Глицерофосфолипиды

Жирные кислоты, входящие в состав этих фосфолипидов, неравноценны. Ко второму атому углерода присоединена, как правило, полиненасыщенная жирная кислота. При углероде С 1 находятся любые кислоты, чаще мононенасыщеннные или насыщенные.

Наиболее простым глицерофосфолипидом является фосфатидная кислота (ФК) – промежуточное соединение для синтеза ТАГ и ФЛ.

Фосфатидилсерин (ФС), фосфатидилэтаноламин (ФЭА, кефалин), фосфатидилхолин (ФХ, лецитин) – структурные ФЛ, они вместе с холестерином формируют липидный бислой клеточных мембран, обеспечивают активность мембранных ферментов, вязкость и проницаемость мембран.

Кроме этого, дипальмитоил-фосфатидилхолин, являясь поверхностно-активным веществом, служит основным компонентом сурфактанта легочных альвеол. Его недостаток в легких недоношенных младенцев приводит к развитию синдрома дыхательной недостаточности.

Также фосфатидилхолин, являясь одним из важнейших компонентов желчи, поддерживает находящийся в ней холестерин в растворенном состоянии и, таким образом, препятствует образованию желчных камней.

Строение преобладающих в организме фосфолипидов

Фосфатидилинозитол (ФИ) – играет ведущую роль в фосфолипид-кальциевом механизме передачи гормонального сигнала в клетку.

Лизофосфолипиды – продукт гидролиза фосфолипидов фосфолипазой А2, образуются при определенных стимулах, вызывающих в клетке синтез эйкозаноидов (простагландинов, лейкотриенов).

Гораздо более редким является кардиолипин – структурный фосфолипид в мембране митохондрий.

Плазмалогены при С 1 содержат высший спирт вместо жирной кислоты. Они участвуют в построении структуры мембран, составляют до 10% фосфолипидов мозга и мышечной ткани.

Строение менее распространенных фосфолипидов

Сфингофосфолипиды

Основным представителем у человека являются сфингомиелины – основное их количество расположено в сером и белом веществе головного и спинного мозга, в оболочке аксонов периферической нервной системы, есть в печени, почках, эритроцитах и других тканях. В качестве жирных кислот выступают насыщенные и мононенасыщенные, которые присоединены к спирту сфингозину.

Строение сфингомиелина, содержащего олеиновую кислоту
(сфингозин обведен красной рамкой)

В нервной ткани сфингомиелин участвует в передаче нервного сигнала по аксонам, активно изучается роль сфинголипидов в регуляции внутриклеточных процессов в качестве источника вторичного мессенджера церамида.

Ссылка на основную публикацию