10.17. Текучесть мембран зависит от состава жирных кислот и содержания холестерола

В мембранном бислое цепи жирных кислот в молекулах липидов могут находиться либо в строго упорядоченном жестком, либо в относительно дезорганизованном, жидком состоянии. В упорядоченном состоянии все связи имеют трансконформацию, тогда как в неупорядоченном — гош-конформацию (рис. 10.30).

Переход от твердого (полностью транс) к жидкому (частично гош) состоянию

Рис. 10.30. Конформация связей в углеводородных цепях остатков жирных кислот. - транс -конформация. -поворот на 120° дает гош -конформацию, которая может быть по часовой стрелке) или против часовой стрелки). При гош-конформации углеводородная цепь изгибается под углом 120°.

Рис. 10.31. Наличие двойных связей цис-конфигурации нарушает высокую степень упорядоченности упаковки углеводородных цепей жирных кислот. На приведенных пространственных моделях показана упаковка: А - трех молекул стеарата насыщенный), молекулы олеата ненасыщенный) между двумя молекулами стеарата.

происходит при повышении температуры выше точки плавления Этот температурный переход зависит от длины цепи и степени ненасыщенности ацильного остатка. Наличие насыщенных ацильных остатков благоприятствует жесткому состоянию, так как прямые углеводородные цепи легко взаимодействуют между собой (рис. 10.31, А). Наличие же двойной связи цис-конфигурации приводит к изгибу углеводородной цепи, из-за которого нарушается строгая упорядоченность укладки ацильных остатков, и в результате снижается (рис. Температура перехода из жесткого состояния в жидкое зависит также от длины цепи. Длинные углеводородные цепи образуют более прочные связи друг с другом, чем короткие. В частности, каждая дополнительная группа изменяет свободную энергию связи двух прилежащих углеводородных цепей на — 0,5 ккал/моль.

Прокариоты регулируют текучесть своих мембран путем изменения числа двойных связей и длины ацильных цепей. Так, соотношение насыщенных и ненасыщенных остатков жирных кислот в мембране Е. coli снижалось с 1,6 до 1,0 при понижении температуры среды с 42 до Такое

уменьшение доли насыщенных жирных кислот предотвращает чрезмерное затвердевание мембраны при пониженной температуре. У эукариот ключевым регулятором текучести мембран является также холестерол. Находясь между ацильными цепями, холестерол препятствует их кристаллизации. В сущности, из-за холестерола исчезает фазовый переход. С другой стороны, холестерол стерически блокирует сильное перемещение ацильных цепей и тем самым снижает текучесть мембран. Таким образом, благодаря этим взаимопротивоположным эффектам холестерола текучесть мембран поддерживается на каком-то среднем уровне.