Биологический каталог




Основы биохимии

Автор Ю.Б.Филиппович

аиморасположение в пространстве составляющих его циклов:

Хокстаясл ? Копрмтянол

н

При рассмотрении приведенных выше формул холестанола и копро-станола легко заметить, что у первого циклы А и В расположены по отношению друг к другу в транс-, а у второго—в цис- положении. Хо-лестанол 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 10-м углеродном атоме. Такая конформация обозначается как В, а противоположная ей—как а.

Стеролы—кристаллические вещества, хорошо растворимые в хлороформе, серном эфире и горячем спирте, практически не растворимые в воде; 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:

Холевая кислота 7-Дезоксихолевая кислота

Эстрадиол Тестостерон

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 (см. гл. XII).

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

380

(холестеролпальмитат)

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. стереос—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, встроенных в мембрану. Стериды и стеролы регулируют й 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

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.).

Из многоатомных спиртов в составе различных фосфолипидов найдено три: глицерин, миоинозит и сфингозин:

СНа—(СН2)12—СН=СН—CjH—сн—сн2он

НО NHj

Сфингозин (транс-1,3- диоксн- 2- амино- октадецен-4)

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

Мноинозит (оптически неактивная мезоформа; пунктиром обозначена' ось симметрии)

381

В качестве высших жирных кислот в молекулах фосфолипидов содержатся пальмитиновая, стеариновая, линолевая, линоленовая и арахидоновая кислоты, а также лигноцериновая, нервоновая и др. (см. табл. 25).

В зависимости от типа фосфолипида в 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 серии (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 ионизироваться,—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 фосфоли-попротеинов 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:

СНг—О—СО—R но' \>н

Фосфатидная кислота

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

382

СН,—0-СО—(СН,)и-СНз СН, —О—СО—(СН?)1в—СНз

сн—о—со—(сн^и-снз сн с!н—О—со

—(СН4) ,4—СН9

(!н,—О—Р—О—СН,—СН2— N*—СНз СН,—О—Р—О—СН,—СН,—NHj

г/ V Хсн3 / V

Лецитин (фосфатидилхолин) • Кефалин (фосфатидвлколвиии)

СН3-0-СО—(СН8)1в—сн3

СН—О—СО—(СН,)7—СН=СН—(СН,)7—СН8

СН2—О—Р—О—CHS—СН—СООН

О^ \- N+H-, Фосфатиднлсернн

СН,—О—СО—(СН,)„—СН3

СН—О—СО—(СН,)7—СН=СН—(СН*)7—CHj

сн

,—О—Р—О—СН—СН—СООН

/\ I I

О О" CH3 N+Hs ФосфаТидилтреонин

Из них лецитины наиболее распространены в природе. Наличие в лецитинах 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:

НО—СН,—СН—NH,--> НО—СН,—СН,—NH,-

Коламнн (атанол мин)

Серии

СООН Коламин

[сн,т НО—СН,—СН,—N+^CH, I Чсн, Холин J

ОН"

Некоторые фосфатиды, открытые сравнительно недавно, не содержат азотистого основания, место которого в молекуле в этом случае занимают глицерин и его производные:

о он

СН,—О—CO—R сн,он сн„—О—СО—R СНа—О—Р—О—сн, CH—О—СО—R' СНОН СН—О—CO—R' СНОН СН—О—CO—R" (!н,—о—р—о—с!н, СН,—О—Р—О —СН, СН,—О—СО—R*

о он о он

Фосфатнднлглнцернн Дифосфатиаилглниерни (кардиолипш)

Фосфатидилглицерин является обязательной составной частью хлоро-пластов и в небольших количествах присутствует в бактериальных клетках и тканях животных. Кардиолипин—одно из существенно необходимых

383

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 аминоацилфосфатидил- и аминоацилдифосфатцдил-глицеринов (их другое название—липоаминокислоты), создающих в хлоро-пластах, 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 а- в Р-положение или наоборот.

Инозитфосфолипиды (фосфоинозитиды) представляют группу фосфолипидов, строение которой выяснено в последние 10—15 лет благодаря интенсивным работам по их химическому синтезу, осуществленным сотрудниками, принадлежащими к школам Н. А. Преображенского и Л. Д. Бергельсона. Простейший монофосфоинозитид построен так:

Как можно видеть, он похож на фосфатид, у которого азотистое основание заменено остатком инозита.

При наличии двух или трех остатков фосфорной кислоты в молекуле инозитфосфолипида все они связаны с остатком инозита. Инозитфосфолипиды такого типа выделены из мозга и получены синтетически. Особенно высоко их содержание в миелиновых оболочках нервных волокон спинного мозга. Скорость обмена фосфатных групп в фосфоинозитиддифосфатах намного превышает таковую в других фосфолипидах. Благодаря наличию диссоциированных фосфатных групп фосфоинозитиддифосфаты обеспечивают перенос ионов через биологические мембраны. Они же являются источником вторичных посредников, отщепляющихся в ответ на гормональный и иные сигналы (см. с. 456 и 474). Многие фосфоинозитиды содержат углеводы, амины, аминокислоты и сфингозин.

Сфингофосфолшщцы в отличие от рассмотренных выше фосфатидов и ино-зитфосфолипидов содержат остаток высшей жирной кислоты, соединенный с двухатомным аминоспиртом (сфинтозином) пептидной связью:

СН,—О—CO—R

Hi

3

Сфинголипид

384

Остальные компоненты сфингофосфолшгадов—фосфорная кислота и холин—присоединены так же, как у фосфатидов. Именно в сфинголипидах в значительных количествах обнаружены лигноцериновая и нервоиовая 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:

СН3-(СН2)13-СН-СН-СН-СН2ОН

I I I

ОН ОН NH2

Фитосфингознн

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.

Гликолипнды. Вторую группу сложных липидов образуют гликолипиды. Они характеризуются тем, что полярная моно- или олитосахаридная составляющая (глюкоза, галактоза, глюкозамин, галактозамин, их N-ацетильные производные и др.) через остаток многоатомного спирта (глицерин, сфингозин) соединяется с неполярными радикалами высших жирных кислот (пальмитиновой, стеариновой, олеиновой, литноцериновой, нервоновой, цереброно-вой и др.) гликозидной и сложноэфирной связями.

Примерами являются моногалактозилглицерин и цереброн соответственно:

СН2ОН

CHj-O-CO-R I

CH-O-CO-R'

о-сн2

Мслсплактоэнлдяшл^лк^гркн (глшкфсяикшшпш)

СН3—(CHj)u^

Н

Ч

•н

н^с—он

СН3—(CHj):]—CH—CO—NH—С—Н

0Н СН,ОН f н*

HI

Н ОН Цереброн (от лат. cerebrum-мозг) (гликосфинголипид)

13—3502

385

Пгицерогликолипиды и гликосфинголипиды пшроко распространены р.природе. Особое внимание сейчас привлекают гликосфинголипиды, содержащие олигосахаридную компоненту, например глобозиды:

сн3 - (сн^и н

н' \

н-с-он

I

R-CO-NH-CH I

Уже изучено ПО глобо-, лакто- и ганглиосфинголипидов. Они регулируют рост клеток, являются маркерами трансформации нормальных клеток в раковые, обеспечивают компактизацию бластомеров во время дробления яйца, взаимодействуют с белковыми токсинами и выполняют ряд других важнейших функций.

В последнее время показано, что они участвуют в процессах рецепции гормонов, факторов роста, лейкинов, в регуляции роста и диффе-ренцировки клеток, являются иммуномодуляторами и вторичными посредниками.

Диольные липиды. В природных липидах сложноэфирные связи с остатками высших жирных кислот и фосфорной кислотой, равно как и простые эфирные связи с остатками высших спиртов и углеводов, могут образовывать двухатомные спирты—этандиол, а также пропандиолы, бутандиолы и пентан-диолы.

Такие липиды называют диольными липидами. Они широко распространены среди растений, животных и микроорганизмов в качестве минорных компонентов липидной фракции, хотя у морских беспозвоночных и рыб нередко составляют главную часть запасных липидов. Они же являются структурными элементами мембран эндоплазматической сети, но не митохондрий. Замечено, что они обмениваются энергичнее, чем липиды, где функцию спирта выполняет глицерин. Известно 9 групп диольных липидов, выделенных из различных объектов.

Орнитинолипиды. Первые указания о существовании этого нового вида липидов относятся к 1963 г. В течение двух последующих десятилетий структура многих из них была расшифрована и высказаны предложения об их функциональной роли.

386

Орнитинолипиды характерны для микроорганизмов. Их непременными составными частями являются высшие жирные Р-оксикислоты и аминокислота орнитин (или лизин); в зависимости от типа строения могут присутствовать также остатки этиленгликоля или 1,3-пропандиола. Наиболее распространенные в природе орнитинолипиды построены следующим образом:

R—СО NH2

I I

0 (СН2)3

1 I

R—СН—СН2—СО—NH—СН—СООН, где R—алкил (Си—С15)

Остаток высшее жирной Остаток орнитина

в-оксикислоты (со свободной или аци.жированной ОН-группой)

Установлено, что орнитинолипиды в микробной клетке способны заменять фосфатидилэтаноламин в качестве структурного элемента цитоплазматиче-ских мембран. Это особенно ярко проявляется в условиях фосфатного голодания.

ОБМЕН ЛИПИДОВ

Обмен жиров (триглицеридов). Шдролиз жиров. Первой фазой обмена жиров (триглицеридов) является гидролиз, в результате которого освобождаются глицерин и высшие жирные кислоты. Реакция гидролиза триглицеридов ускоряется гидролазой эфиров глицерина—л и п а з о й.

страница 62
< К СПИСКУ КНИГ > 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84

Скачать книгу "Основы биохимии" (16.9Mb)


[каталог]  [статьи]  [доска объявлений]  [обратная связь]

п»ї
Rambler's Top100 Химический каталог

Copyright © 2009
(18.10.2019)