12.6. Сфинголипиды - также важные компоненты мембран

Второй важный класс мембранных липидов - сфинголипиды тоже имеют полярную голову и два неполярных хвоста, но не содержат глицерола. Сфинголипиды построены из одного остатка длинноцепочечной жирной кислоты, одного остатка длинноцепочечного аминоспирта сфингозина (или его производного) и одного остатка спирта полярной головы.

Сфингозин служит предшественником ряда длинноцепочечных аминоспиртов, присутствующих в различных сфинголипидах. У млекопитающих наиболее широко распространены сфингозин и дигидросфингозин (рис. 12-10). В сфинголипидах полярная голова присоединена к гидроксильной группе сфингозина, а жирная кислота образует амидную связь с аминогруппой. Существуют три подкласса сфинголипидов: сфингомиелины, цереброзиды и ганглиозиды. Сфингомиелины содержат фосфор, тогда как в цереброзидах и ганглиозидах его нет.

Сфингомиелины (рис. 12-11) - самые простые и самые распространенные сфинголипиды. Их характеризует наличие фосфохолина или фосфоэтаноламина в полярной голове. Тот факт, что сфингомиелины содержат фосфор, дает основание отнести их вместе с фосфоглицеридами к фосфолипидам.

Рис. 12-10. Сфингозин. В отличие от сфингозина в дигидросфингозине нет двойной связи. В сфинголипидах жирная кислота присоединена к аминогруппе (выделена красным цветом) посредством амидной связи.

Рис. 12-11. Структура сфингомиелина. Впервые сфингомиелин был выделен из миелина построенной из мембран оболочки определенных клеток мозга; в дальнейшем он был обнаружен в мембранах многих тканей животных.

Действительно, по своим основным свойствам сфинголипиды и такие фосфоглицериды, как фосфатидилэтаноламин и фосфатидилхолин, очень близки; электрический заряд их примерно одинаков. Сфингомиелины присутствуют в большинстве мембран животных клеток, особенно много их в миелиновых оболочках нервных клеток определенного типа.

Цереброзиды не содержат фосфора и не несут электрического заряда, поскольку их полярные головы образованы электронейтральными группами.

Рис. 12-12. Галактоцереброзид. Жирная кислота в составе галактоцереброзидов обычно содержит 24 атома углерода.

Из-за характерного признака цереброзидов наличия двух или нескольких остатков сахаров в полярной голове - их называют также гликосфипголипидами (от греческого слова «glycos» - сладкий). Цереброзиды относятся к гликолипидам (обшее название липидов, содержащих остатки сахаров). На рис. 12-12 показано строение галактоцереброзида, полярная голова которого образована сахаром -галактозой (разд. 11.3).

Рис. 12-13. Строение ганглиозида . В состав полярной головы ганглиозидов входят очень сложные олиг осахариды, содержащие по крайней мере один остаток N-ацетилнейраминовой (сиаловой) кислоты, ионизированный при pH 7. Для обозначения различных ганглиозидов пользуются специальными символами, по которым можно определить строение полярной головы. В клеточных мембранах обнаружено более 15 различных классов ганглиозидов. Особенно много ганглиозидов в нервных окончаниях и в специальных гормон рецепторных участках на поверхности клеток. Относительная длина гидрофобных хвостов на схеме сильно уменьшена.

Галактоцереброзиды содержатся главным образом в мембранах клеток мозга, тогда как глюкоцереброзиды, полярная голова которых представлена D-глюкозой, присутствуют в мембранах других (не нервных) клеток.

Известны также цереброзиды, содержащие два, три или четыре остатка сахаров: -глюкозы, -галактозы или N-ацетил-D-галактозамина. Эти более сложные цереброзиды локализуются в основном в наружном слое клеточных мембран и, как мы увидим далее, являются важными компонентами клеточной поверхности.

Наиболее сложные сфинголипиды - ганглиозиды (рис. 12-13). Их очень крупные полярные головы образованы несколькими остатками сахаров. Для ганглиозидов характерно наличие в крайнем положении одного или нескольких остатков -ацетилнейраминовой (сиаловой) кислоты (рис. 12-13), несущей при pH 7,0 отрицательный заряд. Остатки -ацетилнейраминовой кислоты встречаются также в олигосахаридных боковых цепях некоторых мембранных гликопротеинов. В сером веществе мозга ганглиозиды составляют около 6% мембранных липидов. Они обнаруживаются также, хотя и в меньших количествах, в мембранах клеток других (не нервных) тканей. Ганглиозиды - важные компоненты расположенных на поверхности клеточных мембран специфических рецепторных участков. Так, они находятся в тех специфических участках нервных окончаний, где происходит связывание молекул нейромедиатора в процессе химической передачи импульса от одной нервной клетки к другой.