я положения фосфатной группы относительно асимметричного атома углерода. l -Глицеро-З-фосфат, образующийся в процессе метаболизма при действии фермента глицерофосфатдегидрогеназы (гл. 14), имеет единственный центр асимметрии у второго углеродного атома.

сн,он о I II с=о о @9"2-°? ©сн*°—р~он

СН2-0-Р-ОН ""ч*"*™-, НО-С-Н О или н-с-он о-

« дегидрогенэзл ©j || (5):

о- @СН2О^Р-ОН @СН2ОН

о-

фосфагп L-глицеро-З- Ц-глицеро-1-

диоксиаи,егтюнэ фосфат фосфат

L-Глицеро-З-фосфат может быть назван также d -глицеро.-1 -фосфатом, которому он стереоспецифически идентичен. d-Глицеро-З-фосфат, являющийся энантиомером L-глицеро-З-фосфата, образуется при каталитическом восстановлении 3-фосфата d-глицеринового альдегида и может быть назван также ь-глицеро-1-фосфа-том.

СНО ©сн2он о

НСОН О Н-гС—ОН О СН2—О—Р—он

I II н ®t II _ ®»

113

О—Р—ОН^СН,—О—Р—ОН или НО--С—? ?-? ®»

о- ~СН2ОН

3-фосфат D-глице- D-глицеро- Ь-глицеро-1-

риносого альдегида З-фосфат фосфат

Неоднозначность и путаница, которые могут возникать из-за использования различных символов (d или l) для обозначения конфигурации одного и того же соединения, привели к необходимости использовать другую номенклатуру, которая основана на стереоспецифической нумерации атомов углерода, сокращенно обозначаемой приставкой sn. Так, ь-глицеро-3-фосфат( d-глице-??-1-фосфат) запишется в этой номенклатуре как sn-глицеро-З-

5—1148

66

I. ОСНОВНЫЕ КОМПОНЕНТЫ КЛЕТКИ

фосфат, а его энантиомер D-глнцеро-З-фосфат (ь-глицеро-1-фос-фат)—как яя-глицеро-Ьфосфат. Хотя эта номенклатура более четко отражает стереоспецифичность энантиомеров глицерофосфа-

о

?

сн,он ,??2-?-?-?? ©? 2 ©? но-с-н о но-нс-н о-

©1 II ®|

СН2—О—Р—ОН _сн2—ОН

© 2 ? ® 2

о~

sn-глицЕро-З-фосфагп sn-глицеро-J-фосфапг

тов, но в дальнейшем будет использоваться название L-глнцеро-З-фосфат, а не s/г-глицеро-З-фосфат, поскольку это соединение является основным природным глицерофосфатом, а его D-энантио-мер встречается редко.

3.3.1.5. Простые эфиры глицерина и гликозилглицериды

Нейтральные липиды, называемые алкиловыми эфирами глицерина, были выделены из опухоли человека и бычьих эритроцитов. В этих соединениях длинноцепочечный (насыщенный или ненасыщенный) спирт и глицерин связаны простой эфирной связью

сн3-(сн2)п-осн2 СН3-(СН2)„-ОСН2

НСОН о

II

сн2он r_?_o-ch

о II

R—С—О—СН2 моноалкиловый эфир алкиловый зфир

глицерина' диацилглицерина

Имеющиеся данные позволяют предположить, что в природе эти липиды находятся не в свободном состоянии, а в виде этери-фицированных производных длинноцепочечных жирных кислот, называемых алкильными диацилглицеринами.

Гликозилдиацилглицериды были выделены из растений и бактерий. Один из представителей липидов этого типа, выделенный из хлоропластов и хроматофоров фотосинтезирующих бактерий, содержит 6-сульфо-6-дезоксиглюкозу (хиновозу), связанную гликозидной связью с диаиилглицерином. Биологическая роль липидов этого типа еще не установлена.

3. липиды

67

HCOOCR' О—СН,

? ОН

6-сульфо-6-дезокси-о?-глюкозилдиацилт-лицериН (Б-сульфохиновозилдиацилглицерин)

3.3.2. Фосфоглицериды

Эта группа глицеринсодержащих липидов включает производные L-глицеро-З-фосфата. В основе их классификации лежит тип связи между углеводородной частью молекулы и глицерином, а также природа полярных групп (помимо фосфата) в молекуле. Биологическая роль этих амфифнльных молекул весьма велика, так как именно они составляют до 50% всех липидов биологических мембран.

3.3.2.1. Фосфатиды

Фосфоглицериды широко распространены в растениях, животных и микроорганизмах и могут рассматриваться как производные L-фосфатндной кислоты (1,2,-0-диацил-ь-глицеро-3-фосфата).

hxoocr а = 1

?

r'cooch о ? = 2

I II '

h2c-o-p-oh « = з

L-фасФатиЭная кислота

H2COOCR *~

R'COOCH О I II

H2C-0-P-OCH2CH2Ns(CH3)3

o-

и-сросфатиЭигхошн

H2COOCR

I

R'COOCH ? I II H2C—O—p—OCH2CH2NH3

o-

' 1.-сроссрагпи9илэтаноламин

h2coocr

I

r'cooch ? I II h2c—0—p—och2chnh, II3 o- coo-

Ь-фоссрэтиЭилсерин

Среди соединений этой группы наиболее часто встречаются «росфатидилхолин, фосфатидилэтаноламин и фосфатидилсерин, содержащие азотистое основание холин, этаноламин и серин соответственно. Фосфатидилхолины называют также лецитинами. У большинства природных фосфатидов насыщенные жирные кислоты

5*

6S

I. ОСНОВНЫЕ КОМПОНЕНТЫ КЛЕТКИ

(Ci6—Cig) находятся обычно в положении С-1, а ненасыщенные жирные кислоты (Cl6—С20), содержащие от одной до четырех двойных связей, — в положении С-2, хотя известны исключения из этого правила.

При физиологических значениях рН фосфатнды являются ди-полярными ионами и существуют преимущественно в виде ионных форм, изображенных выше. Таким образом, ионизированные группы образуют высокополярную гидрофильную часть молекулы, тогда как две ацильные группировки образуют ее гидрофобную часть. Функциональные группы этаноламина и серина имеют следующие значения рК: серии 9,15 (аминогруппа) и 2,25 (карбоксильная группа); этаноламин 9,5 (аминогруппа). Холин (гидрок-сид ?-оксиэтилтриметиламмония) является таким же сильным основанием, как КОН, и полностью диссоциирует в воде с образованием ионов холина и гидроксила

.(CH3)3=N—СН2—СН2-ОН + ОН-

В водных растворах соли холина и сильных кислот, например, холинхлорид, ведут себя как нейтральные соединения.

При полном гидролизе 1 моля фосфатида (описанного выше типа) образуются 2 моля жирной кислоты и по 1 молю глицерина, фосфорной кислоты и азотсодержащего соединения. Известны ферменты, специфически катализирующие гидролиз определенных сложноэфирных связей в фосфатидилхолине. Так, фосфолипаза А\ из мозга гидролизует только сложноэфирную связь в положении 1, тогда как панкреатическая фосфолипаза А2 — сложноэфирную связь в положении 2. Удаление одного остатка жирной кислоты в положении С-1 или С-2 фосфатидилхолина (лецитина) приводит к образованию лизофосфатидилхолина (лизолецитина).

3.3.2.2. Плазмалогены

Эти фосфоглицериды содержат ?,?-ненасыщенный спирт, образующий простую эфирную связь в положении С-1 L-глицеро-З-фос-фата (в отличие от сложноэфирной связи, образуемой остатком жирной кислоты). Так, плазмалогены, содержащие этаноламин, имеют следующую структуру:

? ?

H2COC=CR

I

R'COOCH О

I II + H2C—?—?—OCHoCHoNH,

II 2 2 3

o-

Ь-фосфаглиЭальэгланоламин

3. липиды

69

Фосфатидальхолины, фосфатидальэтаноламины и фосфатидаль-серины — три основных класса плазмалогенов. Простые эфирные связи ?,?-ненасыщенных спиртов в этих соединениях стабильны в разбавленных щелочах, однако в разбавленных кислотах они гид-ролизуются с образованием альдегида соответствующего ?,?-не-насыщенного спирта. ?,?-Ненасыщенные спирты имеют цис-конфи-гурацию и длину цепи от Ci2 до С]8. В чистом фосфатидальхолине из бычьего сердца остаток жирной кислоты в положении С-2, как правило, является ненасыщенным, тогда как спиртовый остаток в С-1-положении является обычно насыщенным (исключение составляет лишь ?,?-двойная связь). В тканях животных были обнаружены плазмалогены, не содержащие азотистых оснований, а также подобные триацилглицеринам нейтральные плазмалогены, содержащие две сложноэфирные связи и одну простую эфирную связь, образованную ?,?-ненасыщенным спиртом в C-1-положении (1-алкенил-2,3-диацилглицерин).

Производные 1-алкил-2-ацилфосфатидилхолина широко распространены в животных тканях. Эти соединения имеют общую формулу

о Н2С-0-(СНг)и-СН3

II

R—С—О—СН

О

H2C-0-P-0-CH2-CH2-N=(CH3)3

о-

Хотя содержание этих веществ в живых организмах составляет лишь несколько процентов общего количества фосфоглицеридов, они обнаружены в значительных количествах в эритроцитах, а в тканях некоторых беспозвоночных их содержание достигает 25% общего количества фосфоглицеридов.

3.3.2.3. Дифосфатидилглицерины

Как и следует из названия, дифосфатидилглицерины животных и растительных тканей содержат 1 моль глицерина и 2 моля L-фосфатидной кислоты (на 1 моль дифосфатидилглицерина). Общая формула этих соединений показана ниже

RCO°CH2 H2COOCR R'COOCH О о HCOOCR'

н2со-р-осн2-снон-сн2о-р-о-сн2 о- о-

ЭифоссрагпиЗилгпицерин

70

I. ОСНОВНЫЕ КОМПОНЕНТЫ КЛЕТКИ

Важным представителем соединений этой группы, присутствующих в тканях животных, является кардиолипин, выделенный впервые из сердечной ткани. Это пока единственный фосфатид с известными иммунологическими свойствами. Соединения, сходные по структуре с описанными выше, обнаружены также и в растительных тканях. Однако фосфатиды растений содержат только 1 моль фос-фатидной кислоты и являются поэтому монофосфатидилглицерн-нами. Все эти соединения различаются структурой жирных кислот, входящих в их состав.

3.3.2.4. Фосфоинозитиды

Другая группа не содержащих азот производных а-фосфатид-ной кислоты содержит инозит. При гидролизе 1 моля фосфоинози-тида обычно получается 1 моль глицерина, 1 моль шестиатомного спирта миоинозита, 2 моля жирной кислоты и 1—3 моля фосфата. 4-Дифосфо- и 4,5-трифосфоинозитиды присутствуют в тканях мозга и составляют более половины всех фосфоинозитидов. Трифосфо-инозитид, 1-фосфатидилмиоинозит-4,5-дифосфат, имеет следующую общую структурную формулу:

H2COOCR

фосфоинозигпид МИОУ11 оэигп

Миоинозит является одной из девяти стереоизомерных форм кар-боциклического шестиатомного спирта и принадлежит к классу веществ, называемых циклитолами, которые являются циклоалка-нами, содержащими по одной гидроксидной группе у каждого из трех или более атомов углеродного кольца. Миоинозит является важнейшим циклитолом, широко распространенным в различных микроорганизмах, высших растениях и животных. В растениях он обнаружен в виде его гексафосфата — фитиновой кислоты или в виде ее магниево-кальциевой соли — фитина. Биохимический интерес к миоинозиту обусловлен его ролью в питании (гл. 50), а также в процессах липидного и углеводного метаболизма (гл. 18 и 15).

3. липиды

71

3.3.2.5. Фосфатидилглицерин и его производные

Некоторые бактерии содержат значительное количество фосфатидил