глице-рина и его аминоацилпроизводного—L-лизилфосфатидилглицерина

О II

О Н,С—О—С—R II I

R—С—О—СН О

н2с—О—Р—О—Ш2—СН-СН, I II о- он он

фосфатидилглицерин

О II

О Н2С—О—С—R

о " ?

R—С—О—СН О I II

Н2С—О—Р—О—СН2—сн—сн» I 2 I I 2

о- он о

I

с=о I

HjN—Ш (СН2)4 NH3

L-лизилфосфатидилглицерин

!--Аланинфосфатидилглицерин (содержащий L-аланин вместо L-лизина), является другим идентифицированным амнноацилпроизводным. Кроме этих производных был обнаружен также глюкозаминилфосфатидилглицерин, который содержит D-глюкозамин, образующий ?-гликозидную связь с 2'- или З'-гидрок-сидной группой глицеринового фрагмента фосфатидилглицерина.

3.4. Липиды, не содержащие глицерина

3.4.1. Сфинголипиды

Большое число липидов может быть объединено в одну группу благодаря наличию в их структуре длинноцепочечного алифатического основания — сфингозина или дигидросфингозина

СН3—(СН2)12—CH=CH—СНОН СН3—(СН2)14—CHOH

Н—С—??2 ?—С—NH,

I I

CH2OH CH2OH

сфингозмн ЭмгиЭросфингозин

(D-4-сфмнгенин) (D-Сфинганин)

72

I. ОСНОВНЫЕ КОМПОНЕНТЫ КЛЕТКИ

Такие липиды называются сфинголипидами. Хотя Cig-сфинго-зины являются наиболее распространенными среди природных сфииголипидов, встречаются также сфинголипиды, содержащие Ci6-, С17-, С19- и Сго-сфингозины. Для двойной связи в сфингози-нах характерна транс-конфигурация, а расположение заместителей у асимметрических атомов углерода С-2 или С-3 соответствует D-конфигурации.

3.4.1.1. Церамиды и сфингомиелины

Церамидами называют ?-ацильные производные сфингозинов, в которых аминогруппа основания ацилирована жирной кислотой. Эти соединения широко распространены в тканях растений и животных, но количества их незначительны. Церамиды различаются остатками жирных кислот, входящими в их состав. Жирные кислоты, присоединенные амидными связями к аминогруппе основания в молекуле церамида, содержат различное число атомов углерода (Ci6, Ci8, С22 или С24). Сфингомиелины могут рассматриваться как фосфохолиновые производные церамидов и являются одной из наиболее важных групп фосфолипидов.

О ? II

ОН N—CR

СН3(СН2)12—СН=СН—СН—СН—СН2ОН цераммЭ

н ?

ОН N—CR О CH3(CH2)12-CH=CH-CH-CH-CH2-0-P-OCH2CH2N=(CH3)3

о-

сфмнгомиелмн

Хотя сфингомиелины по химическому строению и отличаются от фосфатидилхолина, эти соединения проявляют определенное сходство, обусловленное типичной для амфифилов структурой, а именно наличием ионной фосфорилхолиновой группировки и двух длинных углеводородных целей.

Впервые сфингомиелины были обнаружены в нервной ткани, однако они входят в состав липидов крови, а также встречаются во многих других тканях. Кроме обычных сфингозинов, рассмотренных выше, сфингомиелин из мозга содержит полиненасыщенные сфингозины, называемые дегидросфингозинами.

3.4.1.2. Гликосфинголипиды

Липиды нескольких классов, подобно сфингомиелинам, являются производными церамидов, однако они не содержат фосфора

3. липиды

73

и дополнительных азотистых оснований. В их состав входит один или несколько остатков углевода. Гликосфинголипиды накапливаются в аномально больших количествах при некоторых заболеваниях, связанных с нарушениями липидного обмена (гл. 18). Гликосфинголипиды подразделяются на три основных класса: цереб-розиды, церамидолигосахариды и ганглиозиды.

Цереброзиды. Цереброзиды являются церамидмоносахарида-ми. Липиды этого класса в наибольших количествах содержатся в миелиновых оболочках нервов. При гидролизе 1 моля цереброзида образуется по 1 молю сфингозина, жирной кислоты и гексозы (наиболее часто D-галактозы, реже d-глюкозы). По этой причине представителей этой группы липидов часто называют галактосфинголи-пидами или глюкосфинголипидами. Кроме того, используют также термины галактоцереброзиды и глюкоцереброзиды. Остаток гексозы в молекулах цереброзидов присоединен ?-гликозидной связью. Общая структурная формула глюкоцереброзидов, а также структурная формула галактоцереброзида френозина представлены ниже.

?

сн3-(сн2)12-сн=сн-с-оно

? II

?—С—?—С—R

? ОН

глюкоцереброзид

?

СН3-(СН2)12-СН=СН-С-ОН

о он ? II ? H-C-N-C-CH-(CH2) -СН.

'3

френозин

74

Г. ОСНОВНЫЕ КОМПОНЕНТЫ КЛЕТКИ

Цереброзиды содержат различные жирные кислоты, например, в состав френозина входит цереброновая кислота, являющаяся 2-оксикислотой.

Цереброзидсульфатиды (сульфаты цереброзидов). Сульфатсо-держащие производные френозина встречаются в значительных количествах среди галактоцереброзидов белого вещества мозга. Серная кислота образует сложноэфирную связь с гидроксидной группой в С-З-положении остатка галактозы. Известны и другие сульфоэфиры цереброзидов, называемые просто сульфатидами. Наличие отрицательно заряженной сульфогруппы увеличивает полярность этих амфифильных липидов.

Церамидолигосахариды. В состав молекул сфииголипидов этой группы входят гетероолигосахариды, связанные гликозидной связью с церамидом. Для обозначения этих соединений используются названия церамиддисахарид, церамидтрисахарид и т. д. В табл. 3.5 приведены некоторые церамидолигосахариды, струк-

Лактозилцерамид (цитоли- Gal(pl—>-4)Glc-p-Cer пин ?)

Галактозиллактозилцерамид Gal(pl—>-4)Gal(P I—>-4)Glc-p-Cer

Церамидтетрасахарид (ци- GalNAc(l—>-6)Gal(I—»-4)Gal(I—>-4)Glc-Cer толипин К или глобозид)

Гечатозид NeuAc(2—>-3)Gal(l—>-4)Glc-Cer

Ганглиозид G.42 GalNAc(l—Ht)Gal(l—*4)Glc-Cer

Таблица 3.5

Некоторые церамидолигосахариды и ганглиозиды

Название

Структура

NeuAc

Ганглиозид Gvn

Gal (1 —>-3) GalNAc( 1 —>-4) Gal (1-^4) Glc-Сег

Ганглиозид GDia

NeuAc (2—>-3) Gal (1 —*3) GaIN Ac (1 —>-—*-4)Gal(l—)Glc-Cer

NeuAc

3. липиды

75

тура которых установлена. Церамиддисахарид, называемый лак-тозилцерамидом или цитолипином Н, при определенных условиях обладает иммунологической активностью.

Ганглиозиды. Эти сфинголипиды являются церамидолигосаха-ридами, содержащими помимо других Сахаров по крайней мере один остаток сиаловой кислоты. Все ганглиозиды благодаря наличию карбоксильной группы в остатке ?-ацетилнейраминовой кислоты являются кислыми соединениями. В табл. 3.5 приведены некоторые ганглиозиды, выделенные из тканей человека. Номенклатура и биосинтез этих соединений обсуждаются в гл. 18.

Как следует из названия этих соединений, ганглиозиды были впервые выделены из серого вещества мозга, однако они широко распространены и в других тканях.

3.4.2. Диольные липиды

Хотя большинство липидов являются производными глицерина, в настоящее время известно, что все организмы — животные, растения или микроорганизмы — содержат по крайней мере в малых количествах липиды, которые являются производными диолов. В число таких диолов входят этиленгликоль, 1,2- и 1,3-пропандио-лы, 1,3-, 1,4- и 2,3-бутандиолы, а также 1,5-пентандиол. Среди ди-ольных липидов встречаются моно- и диацильные производные, являющиеся сложными эфирами различных жирных кислот, простые диэфиры, смешанные алкильные (или 1-алкенильные) и ацильные производные, диольные аналоги фосфатидилхолина, фосфатидилэтаноламина, диольный холинплазмалоген, ацилиро-ванные диольные галактозиды и диольные липоаминокислоты. Обычно содержание диольных липидов составляет только 0,5— 1,5% от концентрации глицеринсодержащих липидов. Однако некоторые морские моллюски и иглокожие содержат примерно равное количество производных этиленгликоля и глицерина, особенно в конце лета или осенью. Поскольку содержание диольных липидов в тканях этих организмов уменьшается в течение зимы и весны, высказано предположение, что они могут использоваться как энергетический резерв. Нормальная крысиная печень содержит относительно мало диолов. На ранних стадиях регенерации печени они присутствуют в значительно больших количествах.

О биологической функции диольных липидов пока нет данных, если не считать упомянутой выше возможной роли этих соединений в качестве энергетического резерва у некоторых морских беспозвоночных. Предполагается также, что некоторые диолы замещают часть глицеринсодержащих липидов сходной структуры.

76

I. ОСНОВНЫЕ КОМПОНЕНТЫ КЛЕТКИ

3.4.3. Алифатические спирты и воска

В некоторых липидных источниках были обнаружены значительные количества алифатических спиртов. Так, например, а фекалиях присутствует некоторое количество цетилового спирта СН3 (CH2)i4CH2OH — первичного спирта, соответствующего пальмитиновой кислоте.

Цетиловый спирт. В различных высокоспециализированных ли-пидах спирты образуют сложные эфиры с жирными кислотами. Так, спермацет, получаемый из головного масла кашалотов, состоит главным образом из цетилпальмитата, а пчелиный воск очень богат мирицилпальмитатом.

СН3(СН2)14-С-ОСН2(СН2)14СН3 СН3(СН2)14-С-ОСН2(СН2)29СН3

о о

Цетилпальмитат мирицилпальмитат

Общее название воска относится к природным эфирам жирных кислот и спиртов, отличных от глицерина. Воска являются главным липидным компонентом многих видов морского планктона — одного из основных источников пищи для океанской фауны.

3.4.4. Терпены

В живой природе существует множество соединений, структура углеродного скелета которых сходна с изопреном (2-метилбутан-диеном)

СН3

I 3

сн2=с—сн=сн2

изопрен

У многих из этих соединений число углеродных атомов кратно пяти, так что структуру каждого из них можно разбить на ряд фрагментов, сходных с изопреном. Соединения этого класса называются терпенами [turpentine (англ.)—скипидар]. К ним относятся эфирные масла, такие, как цитраль, пинен, гераниол, камфора, ментан; смоляные кислоты и каучук; различные растительные пигменты, в том числе каротины, ликопин и др., а также витамин А и сквален из животных тканей. Примерами терпенов с открытой цепью могут служить фитол — спирт, образующийся при гидролизе хлорофилла, и сквален — углеводород, являющийся главным компонентом секрета сальных желез, основным липидным

3. липиды

77

компонентом вируса дифтерии птиц, жира акульей печени, а также промежуточным продуктом в биосинтезе холестерина.

сн3 сн3 сн3 сн3

сн3~сн-снг-сн2-сн2-сн-сн2-сн2-сн2-сн-сн2-сн2-сн2-с=сн-сн26н

фИГЛОЛ

сн

3 н2 ? 3 н2 ?"3 н2 н н2 н н2 н

сн.

h,c^4:^^^VS:^