Фосфолипиды и гликолипиды
А. Структура жиров, фосфолипидиов и гликолипидов
Как уже отмечалось, жирами (1)
называются сложные эфиры глицерина с тремя остатками жирных кислот (см. с. 54);
в клетках жиры присутствуют в форме жировых капель.
Фосфолипиды (2) служат
главными компонентами биологических мембран (см. сс. 216-219).
Их общим отличительным признаком является наличие остатка фосфорной кислоты,
который образует сложноэфирную связь с гидроксильной группой sn-С-З глицерина.
Поэтому фосфолипиды по крайней мере в нейтральной области рН несут отрицательный
заряд.
Наиболее простая форма фосфолипидов,
фосфатидовые кислоты, являются фосфо-моноэфирами диацилглицерина.
Фосфатидовые кислоты — важнейшие предшественники в биосинтезе жиров и
фосфолипидов (см. рис. 173), Фосфатидовые кислоты могут быть получены из
фосфоглицеридов с помощью фосфолипаз.
Фосфатидовая кислота (остаток фосфатидил-) служит исходным
веществом для синтеза других фосфолипидов. Остаток фосфорной кислоты может образовывать
сложноэфирную связь с гидроксильными группами аминоспиртов (холин, этаноламин
или серин) или полиспиртов (миоинозит). В качестве примера здесь
приведен фосфатидилхолин. При взаимодействии с глицерином двух остатков
фосфатидовой кислоты образуется дифосфатидилглицерин (кардиолипин, на
схеме не приведен) — фосфолипид внутренних мембран митохондрий. Лизофосфолипиды
образуются из фосфатидовой кислоты при ферментативном отщеплении одного из ацильных
остатков и присутствуют, например, в пчелином и змеином яде.
Фосфатидилхолин (лецитин) — широко распространенный
фосфолипид клеточных мембран. В фосфатидилэтаноламине (кефалине) вместо
остатка холина содержится этанол амин, в фосфатидилсерине — остаток серина,
в фосфатидилинозите — остаток циклического многоатомного спирта миоинозита.
Его производное — фосфатидилинозит-4,5-дифосфат — важный в функциональном отношении
компонент биологических мембран. При ферментативном расщеплении (фосфолипазой)
он образует два вторичных мессенджера (см. с. 375)
— диацилглицерин [ДАГ (DAG)] и инозит-1,4,5-трифосфат [ИФ3
(InsP3)].
Наряду с отрицательно заряженной фосфатной
группой в некоторых фосфолипидах, например в фосфатидилхолине и
фосфатицилэтаноламине. присутствуют положительно заряженные группировки. За счет
уравновешивания зарядов эти молекулы в целом нейтральны. Напротив, в
фосфатидилсерине один положительный и один отрицательный заряды имеются в
остатке серина, а фосфатидилинозит (без дополнительных группировок) в целом
заряжен отрицательно за счет фосфатной группы.
Сфинголипиды в большом количестве
присутствуют в мембранах клеток нервной ткани и мозге. По строению эти
соединения несколько отличаются от обычных фосфолипидов (глицерофосфолипидов).
Функции глицерина в них выполняет аминоспирт с длинной алифатической цепью —
сфингозин. Производные сфингозина, ацилированного по аминогруппе остатками
жирных кислот, называются церамидами (3). Церамиды являются
предшественниками сфинголипидов, в частности сфингомиелина
(церамид-1-фосфохолина), важнейшего представителя группы
сфинголипидов.
Гпиколипиды (3) содержатся во всех
тканях, главным образом в наружном липидном слое плазматических мембран.
Гликолипиды построены из сфингозина, остатка жирной кислоты и олигосахарида.
Заметим, что в них отсутствует фосфатная группа. К наиболее простым
представителям этой группы веществ относятся галактозилцерамид и
глюкозилцерамид (так называемые цереброзиды). Соединения с сульфогруппой
на углеводных остатках носят название сульфатидов. Ганглиозиды —
представители наиболее сложно построенных гликолипидов. Они представляют большое
семейство мембранных липидов, выполняющих, по-видимому, рецепторные функции.
Характерной особенностью ганглиозидов является наличие остатков
N-ацетилнейраминовой кислоты (сиаловая кислота, см. с.
45).