10.2. Фосфолипиды - основной класс мембранных липидов

Липиды - это группа биомолекул, принципиально отличная от аминокислот и белков. По определению липиды нерастворимы в воде, но прекрасно растворяются в органических растворителях, например в хлороформе. Липиды выполняют различные биологические функции; они используются как топливо при окислении, как экономичная форма запасания энергии, а также как компоненты мембран.

Рис. 10.4. Абсолютная конфигурация в мембранных липидах. присоединенные к находятся впереди плоскости рисунка, тогда как позади нее. -изображение той же структуры по Фишеру; в этом случае горизонтальные линии связей соответствуют связям, выступающим из плоскости рисунка вперед, а вертикальные линии-связям, расположенным позади плоскости рисунка.

Первые две функции мы рассмотрим подробно в гл. 18. Здесь же речь идет о липидах в связи с мембранами. В состав мембран входят три основных типа липидов: фосфолипиды, гликолипиды и холестерол.

Начнем с фосфолииидов, поскольку это количественно превалирующий класс мембранных липидов. Фосфолипиды являются производным либо трехатомного спирта глщерола, либо более сложного спирта сфингозина, Фосфолипиды - производные глиперола называются фосфоацилглицеролами. Фосфоацилглицерол состоит из глицерола (основа структуры), двух цепей жирных кислот и фосфорилированного спирта.

Цепи жирных кислот в фосфолипидах и гликолипидах содержат обычно четное число углеродных атомов как правило, от 14 до 24, но чаще всего 16 или 18. У животных жирные кислоты имеют неразветвленные углеводородные цепи. Жирные кислоты могут быть насыщенными и ненасыщенными. Двойные связи в ненасыщенных жирных кислотах почти всегда имеют цис-конфигурацию. Как будет показано далее, от длины и степени ненасыщенности жирно-кислотных цепей в сильнейшей степени зависит текучесть мембран. На рис. 10.3 показана структура ионизированных форм двух широко распространенных жирных кислот-пальмитиновой (С 16, насыщенная жирная кислота) и олеиновой одна двойная связь). Мы будем называть их в дальнейшем пальмитат и олеат, подчеркивая тот факт, что в физиологических условиях они

(см. скан)

находятся в ионизированном состоянии. Номенклатура жирных кислот приводится в гл. 18.

В фосфоацилглицеролах гидроксильные группы при в глицероле этерифицированы карбоксильными группами двух жирных кислот. Третий гидроксил глицерола этерифицирован фосфорной кислотой. Образующееся в результате соединение, называемое фосфатидатом (или диацилглицерол-3-фосфатом), представляет собой простейший фосфоацилглицерол. В мембранах фосфатидат содержится в минимальном количестве. Однако это соединение является ключевым промежуточным продуктом при биосинтезе других фосфоацилглицеролов.

(см. скан)

Все основные фосфоацилглицеролы являются производными фосфатидата. Они образуются путем этерификации фосфатной группы фосфатидата с гидроксильной группой спиртов, таких, как серин, этаноламин, холин, глицерол и инозитол.

Соединив теперь между собой некоторые из этих компонентов, мы получим фосфатидилхолин - фосфоацилглицерол, присутствующий практически в любой мембране высших организмов.

(см. скан)

(см. скан)

На рис. 10.5 приведены структурные формулы других важнейших фосфоацилглицеролов, а именно фосфатидилэтаноламина, фосфатидилсерина, фосфатидилхолина, фос-фатидилинозитола и дифосфатидилглицерола.

Единственный фосфолипид мембран, не являющийся производным - это сфингомиелин.

Основу его структуры составляет сфингозин- аминоспирт с длинной ненасыщенной углеводородной цепью. В сфингомиелине сфингозин связан с жирной кислотой амидной связью. Кроме того, первичная гидроксильная группа в сфингозине этерифицирована с фосфорилхолином.

Рис. 10.5. (см. скан) Формулы некоторых фосфоацилглицеролов.

Как мы увидим далее, сфингомиелин по конформации сходен с фосфатидилхолином.