1. Структура и свойства липидов мембран

Мембранные липиды - амфифильные (амфипатические) молекулы, т.е. в молекуле есть как гидрофильные группы (полярные "головки"), так и алифатические радикалы (гидрофобные "хвосты"), самопроизвольно формирующие бислой. В большинстве эукариотических клеток они составляют около 30-70% массы мембраны (рис. 5-2). В мембранах присутствуют липиды трёх главных типов - фосфолипиды, гликолипиды и холестерол (холестерин).

Липидный состав мембран различен, содержание того или другого липида, по-видимому, определяется разнообразием функций, выполняемых этими липидами в мембранах.

Фосфолипиды. Все фосфолипиды можно разделить на 2 группы - глицерофосфолипиды и сфингофосфолипиды. Глицерофосфолипиды относят к производным фосфатидной кислоты. Наиболее распространённые глицерофосфолипиды мембран - фосфатидилхолины и фосфатидилэтаноламины (рис. 5-3). В мембранах эукариотических клеток обнаружено огромное количество разных фосфолипидов, причём они распределены неравномерно по разным клеточным мембранам. Эта неравномерность относится к распределению как полярных "головок" (табл. 5-1), так и ацильных остатков (табл. 5-2).

Каждый глицерофосфолипид, например фосфатидилхолин, представлен несколькими десятками фосфатидилхолинов, отличающихся друг от друга строением жирно-кислотных остатков.

Рис. 5-2. Содержание липидов и белков в различных клеточных мембранах (%).

На долю глицерофосфолипидов (полярная группа - инозитол) приходится лишь 2-8% всех фосфолипидов, содержащихся в клеточной мембране эукариотов. Инозитол в составе фосфати-дилинозитолов может быть фосфорилирован по С₄ (фосфатидилинозитол-4-монофосфат) или С₄ и С₅ (фосфатидилинозитол-4,5-бисфосфат).

Рис. 5-3. Глицерофосфолипиды мембран.

Таблица 5-1. Фосфолипидный состав клеточных органелл и плазматической мембраны гепатоцитов

Фосфолипиды с разным строением полярных"головок"	Доля от суммарного количества фосфолипидов, %
	митохондрии	лизосомы	ядерная мембрана	аппарата Гольджи мембраны	плазматическая мембрана
Кардиолипин	18	1	4	1	1
Фосфатидилэтаноламин	35	14	13	20	23
Фосфатидилхолин	40	40	55	50	39
Фосфатидилинозитол	5	5	10	12	8
Фосфатидилсерин	1	2	3	6	9
Фосфатидная кислота	-	1	2	1	1
Сфингомиелин	1	20	3	8	16

Таблица 5-2. Жирно-кислотный состав некоторых мембран печени

Жирные кислоты, % (по массе)	Мембранная фракция
	Мембраны митохондрий		ЭР	Аппарат Гольджи	Плазматическая мембрана
	наружная	Внутренняя
Миристиновая 14:0	0,4	0,3	0,4	0,9	0,9
Пальмитиновая 16:0	4,0	3,6	3,1	-	-
Пальмито- олеиновая 16:1	21,0	18,0	26,5	22,5	31,2
Стеариновая 18:0	13,5	15,8	14,9	18,5	12,9
Арахидоновая 20:4	15,7	18,5	14,0	14,5	11,1
Цервоновая 22:6	3,5	3,8	0,7	-	-

В состав фосфатидш1инозитол-4,5-бисфосфатов входят в основном ацильные остатки стеариновой или пальмитиновой (по первому положению глицерола) и арахидоновой (по второму положению) жирных кислот.

Специфические фосфолипиды внутренней мембраны митохондрий - кардиолипины (дифосфатидилглицеролы), построенные на основе глицерола и двух остатков фосфатид-ной кислоты. Они синтезируются ферментами внутренней мембраны митохондрий и составляют около 22% от всех фосфолипидов мембраны.

В плазматических мембранах клеток в значительных количествах содержатся сфингомие-лины (рис. 5-4). Сфингомиелины построены на основе церамида - ацилированного аминоспирта сфингозина. Полярная группа состоит из остатка фосфорной кислоты и холина, этаноламина или серина. Сфингомиелины - главные липиды миелиновой оболочки нервных волокон.

Гликолипиды. В гликолипидах гидрофобная часть представлена церамидом. Гидрофильная группа - углеводный остаток, присоединённый гликозидной связью к гидроксильной группе у

Рис. 5-4. Сфингофосфолипиды - производные церамида.

первого углеродного атома церамида (рис. 5-5). В зависимости от длины и строения углеводной части различают цереброзиды, содержащие моно- или олигосахаридный остаток, и ганглиозиды, к ОН-группе которых присоединён сложный, разветвлённый олигосахарид, содержащий N-ацетилнейраминовую кислоту (NANA) (см. раздел 7).

Полярные "головки" гликосфинголипидов находятся на наружной поверхности плазматических мембран. В значительных количествах гликолипиды содержатся в мембранах клеток мозга, эритроцитов, эпителиальных клеток. Ганглиозиды эритроцитов разных индивидуумов различаются строением олигосахаридных цепей, проявляющих антигенные свойства.

Рис. 5-5. Гликолипиды. Gal - галактоза; Glc - глюкоза; NANA (NeuAc) - N-ацетилнейраминовая или сиаловая кислота.

Холестерол. Холестерол присутствует во всех мембранах животных клеток. Его молекула состоит из жёсткого гидрофобного ядра и гибкой углеводородной цепи, единственная гидроксильная группа является "полярной головкой" (рис. 5-6).

Для животной клетки среднее молярное отношение холестерол/фосфолипиды равно 0,3-0,4, но в плазматической мембране это соотношение гораздо выше (0,8-0,9). Наличие холестерола в мембранах уменьшает подвижность жирных кислот, снижает латеральную диффузию липи-дов и белков, и поэтому может влиять на функции: мембранных белков.

В составе мембран растений холестерола нет, а присутствуют растительные стероиды - ситостерол и стигмастерол.