с=о I

\ / сн.,—о—

сн, н,<

НгС; сн2

N / Фосфатидовая кислота

СНг НгС. (i 2-дияцил sn-глицерофосфорная

н,с/ сн^ кислотв»

чсн. н2с/

Фосфатидовая кислота найдена во многих природных источни Н2С^ ках — тканях животных, растениях и микроорганизмах. Хотя ее

^ содержание, как правило, невелико (I—5% от общего количества

у фосфолипидов), она играет существенную роль как предшествен-

ник биосинтеза других сросфолипидов В то же время фосфатидовая ?Ш СН? кислота служит исходным веществом для химического синтеза

/ ' |_| -/ фосфолипидов; для ее получения используется расщепление природ-

- \ 2 >ч ных фосфолипидов фосфолипазой D (из капусты).

СН» Один из важнейших представителей глицерофоссролипидов —

Ш q НС фосфатидилхояин Он широко распространен в тканях высших

животных и растений, где его содержание достигает 50% от суммы

Фосфатидовая кислота . . - , ,

(1-лальмитоил-2-олаоил- фосфолипидов. Интересно, что в бактериальных клетках фосфати

in-глицарофосфорная кислота) ДИЛХОЛИИ Не Содержится

О CHs'—О—С—R I

R —С—О—с—н

I

CHs О— —О—CH,CH,N(CH,),

Отдельные классы липидов

Фосфатидилхолин (1,2-диацил-т—глицерофосфоиолин]

СН,

СН -N1 СН, СНз СН О

Благодаря присутствию сильноосновной хрлиновой группы (рК около 13,0) и кислотной фосфатной группы фосфатидилхолин представляет собой цвиттер-ион в широком диапазоне рН. В качестве гидрофобных цепей в фосфатидилхолине присутствуют остатки насыщенных и ненасыщенных жирных кислот с 16—22 углеродными атомами, но преобладающими являются Оь- и Cih-кислоты. В природных фосфатидилхолинах насыщенные кислоты занимают в основном первое положение а ненасыщенные второе положение в молекуле глицерина.

О—СН

о=с'

сн,

,сн. НС.

сн Игс

Н последнее время игачительыый интерес привлекает колинсодержащии гли-церофисфолипид необычного строения, нашваемыи тромбоцитактивнрующим фактором

НС

II

НС

CHi—с—О—С—Н

I

СН. О—(CHJnCH

п 15 млн 17

СНа -О— -О—CHXH.N(CHi)i

Тромбоцит активирующий фактор (1-алкил-2-ацвтил-ю-глицвро-3-фосфояолин)

Н.С,

НС

Фосфатиднгиогим (1-пальмитоил -2-олвоил-

Uii обладает чрезвычайно мощным и разносторонним биологическим действием. sn-глнцерофосфохолии) В концентрациях менее 1 нМ тромбоцитактивирующий фактор изменяет морфологию тромбоцитов, вызывает их агроанию и приводит к высвобождению 5 гидр к ентриптамина. Предполагается, что в качестве хнмнче кого медиатора тромбоцит активирующий фактор участвует в |vi .витии ряда острых аллергических и воспалительных реакции у животных н человека.

526

Липиды

К важнейшим фосфолипидным компонентам клеточных мембран относится также фосфатидилэтанолимин

О

II

О СН,—О-С— R I

R -С-О—С—н I

'СН2—О— -О -CHiCHjNH

Фосфатидилэтаноламим (1,2-диацил-1п-глицарофосфоэтаноламин)

И

I

N С Ни Н СН, О

СН

-О СН

НзС

СН2

СН Н,С

Он содержится в тканях животных и растений в несколько меньших количествах, чем фосфатидилхолин (15—30% от общего количества фосфолипидов), но является одним из основных компонентов многих бактериальных клеток. В состав фосфатидилэтаноламина животного происхождения обычно входят жирные кислоты той же длины, что и в фосфатидилхолине.

Бактериальный фосфатидилэтаноламин характеризуется высоким содержанием насыщенных и разветвленных жирных кислот и поэтому более устойчив. I-Алкильные и 1-алкенильные формы фосфатндилэтаноламина также широко распространены в природе и содержатся, например, в головном и костном мозге, сердечной мышце, тканях моллюсков и других морских организмов, а также в некоторых простейших.

СН. НгС.

Н.С

/ НС

I

НСЧ

с

У

НгС

CHj Н С

сн.,

НгС.

Ф о с фат и д и л этвно ла ми н (I— паль ми той л- 2-олеоил-sn-глицврофосфоэтаноламнн)

Среди природных фосгролипидов. содержащих в качестве структурного компонента аминокислоты, наиболее распространенным является фосфатидилсерин

527

Отдельные классы липидов

О

О СН2—О— С—R

R-C-O—С-Н I

СНг—О— -О—СН, CH-^NH.

о=с—ОН

Фосфатидилсерин (1 2 диацил-*п-глицерофосфо-1.-серин)

Наличие двух кислотных и одной основной групп в молекуле фосфатидилсерина придает ему кислые свойства.

Хотя фосфатидилсерин входит в состав мембран практически всех прокариотических и эукариотических клеток, однако, как правило, он является минорным мембранным компонентом. Больше всего фосфатидилсерина в мозге млекопитающих (около 15% от общего количества фосфолипидов), в тканях других органов, таких как сердце, печень, почки, селезенка и легкие, содержание его составляет менее 10%.

Фосфатидилсерин играет важную роль а жизнедеятельности клеток, являясь регулятором активности целого ряда мембра нос вязан ных ферментов. Во многих клетках фосфатидилсерин может выступать в качестве предшественника при биосинтезе фосфатидилэта-ноламина, превращаясь а последний под действием мембранного фермента — фосфатидилсериндекарбоксилазы.

N СН,

s \ / \

н СН о-

о^он

I

о

\

о=сх

/ о сн

н,<

НС

II

НС.

сн

сн. не

Нас:

Фосфат идилииоэит [ I лальми тойл 2 олеоил jn глицеро i—фосфо-1 —миоиноэнт)

528

Липиды

Важной группой кислых глицерофосфолипидов являются фос-фоинозитиды: фосфатидилинозит, фосфатидилинозитфосфат и фосфатидилинозитдифосфат

СН.. -О—С к

R—С—О—С—Н

I _'э'

N ОН

f ОН

он но

У

он

фос фа tHди лино знi [3 Mi—фосфатидмл jn 1 миоинозит]

о II

СН2—О—С R

R—С—О—С—Н

ОН НО J

Фо ф ат и д м л и мо jut фос фат [ 3-1 п—фос фати д и л- sri—1"—*лио и но зи т—4'—фосфат]

О СНг—О—С R

R-C-0-C-H °н НО

| ОН

сн.—о— о

с=о

СНг

Фосфатидилинозитдифосфат [3-1П-фосфатидип-1П-Г-*лиоинозит-4'. 5"-дифосфат]

НС НС

Фо фатнд илсври н (I паль ми той л -2-олеоил— in г л ицерофо с ф О L — ери н )

Все фосфоинозитиды содержат в составе полярной группы один и тот же циклитол — миоинозит, гидроксигруппа которого при атоме С-1 соединена с остатком фосфатидовой кислоты. Фосфо-

рилирование фосфатидилинозита протекает по гидроксильным 529 группам при атомах С-4 и С-5 миоинозита и приводит к 4'-монофос-

фату и 4',5'-дифосфату. Отдельные классы липидов

Фосфатидилинозит присутствует почти во всех животных тканях (5—10% липидного фосфора), многих растительных тканях и в ряде микроорганизмов. Больше всего полифосфоинозитидов содержится в нервных тканях. В мозге млекопитающих они составляют около половины фракции инозитсодержащих фосфолипидов. Богаты полифосфоинозитидами синаптосомы и миелиновая оболочка нервных клеток,

Фосфатидилглицерин представляет собой производное фосфа-тидовой кислоты, у которого в состав полярной группы входит еще один остаток глицерина.

Характерно, что глицерофосфатный остаток, несущий жирные кислоты, имеет обычную для фосфолипидов L-конфигурацию, тогда как у неацилированного остатка глицерина конфигурация противоположная

СН?—О—С R СН ОН

R С—О -С—Н

СИ2—о-

сн -он О сн.

R и R1—углеводородные радикалы

Фосфат и д и л г л ицери и [»,2-лиацил-«п-глицеро-3-фосфо-1 -ш-глицврин)

СН2 СНз

НО СН о

он о

\

уСН2

-О—сн

ХНя

о с

СН

с=о

Фосфатидилглицерин — один из наиболее распространенных фосфолипидов бактерий (70% от общего количества фосфолипидов). Много фосфатидилглицерина (20—30%) содержится также в растениях (40—60% в хлоропластах). в животных тканях он присутствует в минорных количествах (преимущественно в митохондриях).

СНг

НС НС.

СНг

СН,

Н,С

СН,

НС

Фо с фати до л г л нцер ии (1 - пал», м итом г 2-0 л в о и л - »п гпмц$ро-3— фосфо-1 - вГг-глнцарин)

530

Липиды

Дифосфатидипглицерин, называемый также кардиолипином имеет в своем составе три остатка глицерина, четыре остатка жирных кислот и две фосфатные группы

О СНа—О—С—R СНг—О —О—CHj О Г I |1 R—С—О - С—Н НО-С-Н Н—С—О—С—R

I I СНг—О- —О СН, R -С—О CHj R—углеводородные радикалы *

Дифосфат ид ил лицерин [бис—(I, 2—диацил-sn—глицеро-З-фосфо)— Г.3'—глицерин]

В значительных количествах он содержится в большинстве животных тканей (преимущественно в митохондриях). Наибольшее содержание дифосфатидилглицерина (около 10% от суммы фосфолипидов) найдено в сердечной мышце млекопитающих. Кардиоли-пин также распространен в растениях и некоторых бактериях

СН, СН О СН О

О ОН О

^СН, СН2 О СН О—СН / СНг / СНг

О - О о =с °N

СН- %С=0 СНг С =0

НгС Н.С НгС Н,С

:н сн сн сн

Н,С НгС НгС Н-С

СН СН СН СН.

Н Н Нг

"Н СН СНг НС Н '. НС НгС

НС СН НС СН

:ь н сн2 н,с

н си н :н-

СНг НС СН НгС

НгС СН НгС СН-

ЗНг Н'С СН. Н'С

НгС СН» НгС

СНг СН, н'с

Н3С Н3С

Дифосфатидилглицарин [бис (1 -пелкмитоил-2 олеоил-хп-глицеро-З-фосфо)—Г, З'-глицерин]

Один из основных классов фосфолипидов представлен в биологических мембранах фосфорсодержащими сфинголипидами, являющимися производными церамида, у которого водород первичной гидроксильной группы замещен остатком фосфорной кислоты.

Гидрофобная часть фосфорсодержащих сфинголилидов состоит из длинной алифатической цепи аминоспирта сфингозина (и его аналогов), а также остатка жирной кислоты, соединенного со сфин-гозииовым основанием амидной связью. Наиболее широко распространенным представителем этой группы фосфолипидов является сфингомиелин, в состав полярной группы которого входит холии

531

Отдельные классы липидов

СН.(СК.)..СН - сн— СН—ОН

R С НИ -С—|

II I О СНг

-О- СН-СН N(CH,)i

Сфингомиелин (¦Ч-ацмл-4-сфингенил-1 — фосфохолнн или цврвмид-1-фосфо»олин)

Как и фосфатидилхолин, сфингомиелин существует обычно в виде цвиттер иона

Он содержит преимущественно насыщенные и моноеновые кислоты, имеющие 18—24 атомов углерода. В состаа жирных кислот входит значительное количество лигиоцериновой (24:0) и нервоновой (24:1) кислот. Главным основанием сфингомиелннов является С,°,-сфингозин, реже встречаются дигидросфингозин и сфингозины, содержащие иное число атомов углерода.

Сфингомиелин встречается прежде всего в животных тканях: в значительных количествах в миелине, эритроцитах и почках, в других тканях — в меньших количествах (4—10% от общего количества фосфолипидов). В клетке сфингомиелин локализован преимущественно в плазматической мембране. Некоторые патологические состояния организма связаны с изменением содержания сфиигомиелииа. Так, увеличение содержания сфиигомиелина в стенках аорты отмечено при атеросклерозе.

н,счСНз

>!+ СНг

/ \ / \

СН. СНг О—

I

\ /СНг

„NH-СН

НгС

^СНг НС

CHj НгС

НгС,

.CHj

НгС.

СНг НгС

СНг

СН НгС

НгС.

НгС

НгСч

СНа

НгС

,СНа

НгС.

СН,

СНа

/

НгС,

Н,С

СН,

\ СН,

СЩННГОМИ.Л.К

(М-ст..ронл-4-сфинг.иия-1-фосфохолнн)

Гликолипиды. Этот термин относится к обширной и разнообразной группе липидов, у которых гидрофильная полярная головка, состоящая из одного или нескольких углеводных остатков, соединена гликозидной связью с гидрофобной частью ли пи дно й молекулы. В качестве основных углеводных компонентов в составе гликолипидов чаще всего встречаются глюкоза и галактоза, их сульфатированные производные (обычно галактозилсульфат) аминоса-хара (галактозамии и глюкозамии и их N ацетильные производные) и сиаловые кислоты (N ацетил ней рами но вые кислоты).

Моногалак омлдиацилглнц рин [3—О-р—D-ra лак топирано ли л—1— п ал ым и тойл— 2—олаои л-sn—глицерин]

сн.он

НО НО J—Оч О—СНг

—О

СН-

I

сн—о I

он

Дигалак оэилдиацилглицерин [З-О— D галактопиренозил-0 -.6 )-0 P-D-галаитопиранолил-1-пальмитоил-2—олеоил-ш-глицерин]

Глииерогликолипиды представлены в природе главным образом ликозилдиацилглицеринами (гликозилдиглицеридами), у которых моио ди- и трисахариды связаны гликозидной связью с гидро ксильиой группой диацилглицерииов Моногалактозилдиацилглице-рин, дигалактозилдиацилглицерин и сульфохиновозилдиацилглице-рин с полярной группой в виде су ьфатированного дезоксисахара являются основными липидами хлоропластов

CH.sOjH СНг—О I

СН—О -СНг л

Су л ьф ох и hoi о и л д иаци л г лицври и [6—сульфо—а D-ииновопиреноэил-( 1"—»¦ 3*)-1 '.-ст врой л- 2 -олеои л-кп-тлицерин]

Среди гликоглицеролипидов обнаружена также небольшая группа фосфорсодержащих гликолипидов, найденных в основном в бактериальных клетках- В качестве примера можно привести фос-фатидилглюкозаминилглицерин, содержащийся в клетках Bacillus megaterium

Отде

О—СН I

о—СН

I

, Н,С— о-

-о—СНЗ

Фосфа идил люиозаминилглицврин [3—т-фосфатидмл 1 —[2 D глюкозаминнл)-1г1 лмцврин]

В гликосфинголипидах углеводсодержащая гидрофильная полярная головка соединена гликозиднои связью с концевой гидр ок си метиле но вой группой церамида и образующиеся соединения могут рассматриваться как гликозилцерамиды. Такие липиды встречаются в мозге, селезенке, эритроцитах, почках и печени, где они локализуются преимущественно в плазматических мембранах. Гликозильный фрагмент может быть представлен одним моносахаридным остатком (галактозы или глюкозы) или сложной олигосахаридиой цепью, содержащей D галактозу D глюкозу, D-галактозами и, D-глюкозамии, L-фукозу (6-дезокси-1_-галактозу) и сиаловую кислоту.

Простейшим типом гликосфинголипидов являются моиогексо-зилцерамиды, часто называемые цереброзидами Наиболее распространенные представители этого класса липидов — галакто- и Глюкоцереброзиды.

Цереброзиды содержатся в тканях животных, растений и в микроорганизмах. Одним из основных гликолипидов мозга является г ал а кто цере бро зид.

НО—СН' СН2ОН СН—NH^ НО J— О О—СН2 ,

ОН

Гв/1вктоцвр*брозид (нервен) (1 р-О-галлнтот

534 К ганг ио'шОам относятся гликосфинтлипиды содержащие

—¦ один или несколько остатков сиаловой кислоты в олигосахаридной

Липиды цепи. Сиаловыми кислотами называют N-ацетильные производные

нейраминовой кислоты, которая представляет собой продукт конденсации маннозамина и пировииоградной кислоты. Наиболее часто встречается в ганглиозидах N-ацетил ней рами новая кислота (NeuNAc). Кроме сиаловых кислот в состав гаиглиозидов входят жирные кислоты (преимущественно насыщенные с 16—22 углеродными атомами), сфингозиновые основания (чаще всего С,8- и С сфингозины) гексозы (глюкоза и галактоза) и гексозамины (обычно N-ацетилгалактозамин). Олигосахаридная цепь гаиглиозидов может содержать от 2 до 10 и более углеводных остатков.

В качестве примера на рисунке 269 показана полная химическая структура четырех основных гаиглиозидов мозга млекопитающих, принадлежащих к це рам иДолигоса хари дам.

Все они построены на основе моносиалоганглиозида См , содер-Рис. 269. Основные ганглнозиды мозга жащего один остаток N-ацетилнейраминовой кислоты. Присоедине-млекопитающих. ние дополнительных остатков сиаловых кислот приводит к дисиало-

ганглиозидам Gn,B и GDlbf а также к трисиалоганглиозиду GTlb. В от- 535 личие от других липидов, ганглиозиды способны растворяться ие ~

только в органических растворителях, ио и в воде, где они образуют Отдельные классы липидов

мицеллы.

Впервые ганглиозиды были обнаружены в ганглиях, откуда и произошло их название. Наиболее богат ганглиозидами мозг, особенно его серое вещество. Позднее они были обнаружены и в других тканях (почка, селезенка, печень, легкие