Тема 4 (липиды)
.pdf
ФосфатидилСерин серины (Серин-
кефалины)
при pH=7
Фосфатидилино Инозит зитол
Кардиолипин Глицерин Дифосфатидил-
глицерол
При переваривании липидов панкреатическая фосфолипаза А2
отщепляет остаток ненасыщенной кислоты при втором атоме углерода и образуется фосфолипид:
фосфатидилхолин |
лизофосфатидилхолин |
В лизосомах большинства клеток фосфолипиды разрушаются при участии фосфолипаз. Причем, для каждой гидролизуемой связи имеется свой гидролитический фермент (А1, А2, C, D):
Слюнной секрет ряда ядовитых змей и скорпионов содержит высокоактивную фосфолипазу A2. При укусе человека этот фермент попадает в кровь и происходит гидролиз глицерофосфолипидов мембран эритроцитов, что приводит к их гемолизу.
Физико-химические свойства глицерофосфолипидов
Амфифильность. Глицерофосфолипиды содержат и полярную гидрофильную группу атомов, которая стремится раствориться в воде, и одну или несколько гидрофобных углеводородных цепей, которые выталкиваются из воды.
Гидрофильной группой фосфолипида является фосфатный остаток с присоединенным к нему аминоспиртом (холином, этаноламином, серином и др.). Гидрофобную часть липидов составляют углеводородные цепи жирных кислот (ацильные группы), различающихся по длине и степени ненасыщенности.
Поверхностная активность. Глицерофосфолипиды уменьшают поверхностное натяжение воды и тем самым способствуют растворению
гидрофобных веществ.
В водных растворах фосфолипиды самоорганизовываются в различные структуры. Форма агрегата зависит от числа углеводородных остатков у
липида и площади поперечного сечения полярной «головки».
Тип агрегата |
Структура |
Примечание |
|
|||||
|
|
молекулы |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Соединения |
|
с |
одним |
|
|
|
|
|
гидрофобным |
|
остатком |
||
|
|
|
|
(ВЖК, лизофосфолипиды) |
||||
|
|
|
|
преимущественно |
образуют |
|||
|
|
|
|
мицеллы. |
|
|
|
|
Мицелла |
|
Отдельная |
Мицеллообразовательная |
|
||||
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
единица |
имеет |
способность |
фосфолипидов |
|||
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
форму |
клина. |
в десятки |
|
тысяч |
раз |
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
Поперечное |
|
эффективнее |
|
|
любого |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
сечение |
|
синтетического детергента. |
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
«головки» |
|
|
|
|
|
|
|
|
больше, |
чем |
|
|
|
|
|
|
|
боковой цепи. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
Молекулы, |
имеющие |
два |
||
|
|
|
|
гидрофобных |
|
|
хвоста |
|
|
|
|
|
(фосфолипиды, |
|
|
|
|
Бислой: два |
липидных |
Отдельная |
|
сфинголипиды), |
|
|
в |
|
монослоя |
|
единица |
имеет |
пространстве |
|
приобретают |
||
взаимодействуют |
цилиндрическую |
форму, близкую к цилиндру, |
||||||
гидрофобными |
|
форму. |
|
поэтому в водных растворах |
||||
областями, |
образуя |
|
|
укладываются |
в |
бислой |
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
двумерный лист, который нестабилен, поскольку на краях имеются контакты с водой.
Везикула: стабильный агрегат, поскольку контакт гидрофобных областей с водой минимален.
таким образом, что внутри образуется гидрофобный слой из ацильных остатков,
ориентированных «хвост к хвосту» и две полярные поверхности.
При удлинении бислоя происходит его сворачивание с образованием замкнутого бислоя, внутри которого находится вода.
Альвеолы синтезируют и продуцируют специфическую слизь,
состоящую на 10% из белков и на 90% из фосфолипидов, гидратированных водой. Эту смесь называют «легочный сурфактант» (от англ. surface active agent – поверхностно-активный агент). Основным компонентом сурфактанта является дипальмитоилфосфатидилхолин, составляющий до 80% от всех фосфолипидов, входящих в состав сурфактанта.
Сурфактант – внеклеточный липидно-белковый слой, выстилающий поверхность альвеол, и за счет снижения поверхностного натяжения:
-предотвращает слипание стенок альвеол во время выдоха;
-облегчает диффузию молекулярного кислорода, что способствует более быстрому насыщению гемоглобина кислородом (рис. 18).
Рис. 18. Влияние сурфактанта на функцию альвеол.
а) сурфактант уменьшает поверхностное натяжение жидкости,
выстилающей поверхность альвеол и предотвращает слипание стенок альвеол во время выдоха.
б) при отсутствии сурфактанта, во время выдоха стенки альвеол спадают, и требуется давление воздуха в 10 раз больше, чтобы наполнить альвеолы.
Рис. 19. Изменение уровня фосфадитилхолина во время беременности.
Синтез дипальмитоилфосфадитилхолина (лецитина) в пневмоцитах происходит в процессе эмбрионального развития и резко увеличивается в период от 32 до 36 недель беременности (рис. 18). У недоношенных детей из-
за недостаточного формирования сурфактанта после рождения возможно развитие синдрома дыхательной недостаточности (респираторного дистресс-
синдрома) – основной причины смерти у этой группы новорожденных. В
случае необходимости беременным назначают курс лечения кортикостероидами, которые стимулируют синтез сурфактанта в легких плода и уменьшение риска развития респираторного дистресс-синдрома.
Глицерофосфолипиды, в отличие от простых жиров, используемых в качестве энергетического материала, играют роль:
• пластическую:
-вместе с холестерином, формируют липидный бислой клеточных мембран;
-участвуют в образовании желчи и поддержании находящегося в ней холестерина в растворенном состоянии;
-образуют поверхностный гидрофильный слой липопротеинов крови;
-выстилают поверхность альвеол, предотвращая слипание стенок во время выдоха;
• регуляторную:
-регулируют активность мембранных ферментов;
-регулируют вязкость и проницаемость мембран;
-участвуют в передаче гормонального сигнала в клетки;
• барьерную: препятствуют проникновению через мембраны полярных молекул и ионов;
Якорную: к фосфолипидам через олигосахарид могут присоединяться специфические белки наружной мембраны.
Сфингофосфолипиды
Сфингофосфолипиды являются аналогами глицерофосфолипидов, но вместо глицерина, они содержат ненасыщенный аминоспирт сфингозин, с
которым связываются остатки ВЖК, фосфорной кислоты и спирта. По составу сфинголипиды относят и к фосфолипидам (по наличию остатка фосфорной кислоты) и к гликолипидам (содержат спирт – сфингозин).
Гликолипиды содержат углеводные остатки, но не содержат остатков фосфорной кислоты и аминоспирта. Они формируются на основе спирта сфингозина или глицерина.
К гликолипидам относятся ганглиозиды и цереброзиды. Они отличаются количеством и характером углеводных остатков в молекуле.
Цереброзиды содержат моносахарид (галактозу или глюкозу), реже олигосахарид, а ганглиозиды содержат один сложный олигосахарид, в состав которого входит остаток N- ацетилнейраминовой кислоты.
или
сфингозин
церамид
сфингомиелин
Сфингофосфолипиды участвуют в формировании миелиновых
оболочек и других мембранных структур нервных клеток.
Параметр |
Цереброзид |
|
Ганглиозид |
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
Состав |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Углевод: олигосахарид, образованный |
||||
|
|
|
остатками D-глюкозы, D-галактозы, |
||||
|
|
|
N-ацетилнейраминовой кислоты. |
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
Формула |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
ганглиозид |
|
||
|
глюкоцереброзиды |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
Функции |
На |
поверхности |
Располагаются на поверхности клеток |
||||
|
мембран |
клеток |
и: |
|
|
|
|
|
выполняют |
|
- |
выполняют |
функции |
антигенов |
|
|
рецепторную функцию. |
клеточных поверхностей; |
|
||||
|
|
|
- |
участвуют |
в |
формировании |
|
|
|
|
гликокаликса, |
|
|
регуляции |
|
|
|
|
межклеточных |
контактов, |
рецепции |
||
|
|
|
вирусов, бактериальных токсинов. |
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
Гликозилдиацилглицерины содержат один или два остатка моносахарида (D-галактоза или D-глюкоза), связанных с –OH - группой глицерина β- гликозидной связью:
дигалактозилдиацилглицерин
Соединения стероидной природы
Стероиды широко распространены в природе и выполняют разнообразные функции. Основу их структуры составляет стеран, состоящий из двух циклогексановых колец (Обозначается A, B и C – основа фенантрена)
и одного цеклопентанового (D):
циклопентанпергидрофенантрен
Заместители располагаются при следующих атомах углерода:
-при C3 функциональная группа X(-OH, OR и др.);
-C6 и C13 – метильные группы;
-при C17 – углеводородный радикал R.
Стероиды, у которых углеводородный радикал при C17 содержит 8
атомов углерода, называются стеринами. К стеринам относится большое количество биологически важных соединений: собственно стерины (или
стеролы), витамины группы D, половые гормоны, гормоны коры надпочечников, сердечные гликозиды, алкалоиды, некоторые яды и др.
Классификация стероидов основана на структуре заместителя у C17
углеродного атома (длина углеродной цепи), числе и положении гидроксигрупп, степени ненасыщенности.
Наиболее известный среди стеролов – холестерол (медицинское название – холестерин), содержащийся почти во всех тканях организма.
холестерол
Функции холестерола:
- является субстратом для синтеза всех стероидных веществ организма
(стероидных гормонов, желчных кислот, витамина D3);
-составляет основу клеточных мембран, регулирует их проницаемость
иактивность мембранных ферментов;
-необходим для нормальной деятельности серотониновых рецепторов в мозге (снижение содержания холестерина в крови чревато снижением интеллектуальных способностей).
В результате реакции ацилирования холестерина по OHгруппе при C3
образуются эфиры холестерина:
холестерол |
эфир холестерола |