Триглицериды (триацилглицеролы)

Триацилглицеролы представляют собой сложные эфиры глицерина и высших жирных кислот. Структура молекулы триглицерида:

В состав триглицеридов могут входит в одинаковые или различные остатки высших жирных кислот. Триглицериды, содержащие остатки различных высших жирных кислот, называются гетероацидными, а одинаковые – моноацидными. В большинстве своем природные триглицериды являются гетероацидными, а синтетические – моноацидными.

Одновременно с триглицеридами в клетках содержатся и продукты их частичного гидролиза – диглицериды (диацилглицеролы (ДГ), в молекуле которых эстерифицированы жирными кислотами две гидроксильные группы остатка глицерина) и моноглицериды (моноацилглицеролы (МГ), в молекуле которых эстерифицирована жирными кислотами одна гидроксильная группа остатка глицерина).

Триглицериды в больших количествах содержатся в жировых депо клеток растительных и животных тканей и представляют собой запасную форму жиров. Они находятся в цитоплазме клеток в форме включений – жировых капелек. В клетках жировой ткани животных – адипоцитах жировая капля может заполнять большую часть объема цитоплазмы (до 99 %).

Воска

Воска представляют собой сложные эфиры высших жирных кислот и высших оксиспиртов. К воскам относятся ланолин (жир овечьей шерсти), спермацет, пчелиный воск и др. Воска выполняют защитную функцию, образуя тонкую защитную пленку на коже, перьях, плодах и пр. Ниже представлена структура воска, в состав которого входят остатки олеиновой кис-лоты и олеинового спирта.

Стерины и стериды

Эти соединения являются циклическими одноатомными спиртами – производными циклопентанпергидрофенантрена. В живых организмах встречается большое разнообразие стеринов. Особое распространение среди них имеют зоостерины (содержащиеся в животных организмах), фитостерины(имеющие растительное происхождение), микостерины (содержащиеся в грибах) и стерины микроорганизмов.

Среди зоостеринов широкое распространение имеет холестерин. Он в больших количествах содержится в разных тканях внутренних органов, является компонентом биологических мембран.

Холестерин

К фитостеринам относятся стигмастерол и ситостерол. Эргостерол является представителем микостеролов. Он входит в состав дрожжевых клеток и плесневых грибов.

Стериды представляют собой сложные эфиры стеринов и высших жирных кислот:

где R – остаток высшей жирной кислоты.

Биологическая роль стеринов заключается в том, что они являются структурным компонентом биологических мембран, оказывающих существенное влияние на их функцию. Кроме того, в животных организмах стерины выступают в качестве предшественников синтеза стероидных гормонов, желчных кислот и витамина D.

Стериды относятся к группе неомыляемых липидов т.е. они не способны вступать в реакцию со щелочами с образованием солей (мыл). Помимо стеридов, к неомыляемым липидам относятся терпены – циклические липиды, в основе строения которых лежат изопреновые единицы.

Сложные липиды

В состав молекул сложных липидов, помимо гидрофобного липидного компонента, входят нелипидные компоненты, представленные углеводами, белками и др. К ним относятся фосфолипиды. К этой группе сложных липидов принадлежат такие их представители, в состав которых входят остатки фосфорной кислоты. Помимо этого, в состав фосфолипидов включены остаток молекулы спирта, аминоспирта или аминокислоты и высшей жирной кислоты.

В зависимости от природы спиртового компонента все фосфолипиды подразделяются на две группы:

1) лицерофосфатиды, в состав которых входит трехатомный спирт-глицерин;

2) сфингофосфатиды, в состав которых входит одноатомный спирт-сфингозин.

Глицерин Сфингозин

Наиболее широкое распространение среди фосфолипидов имеют глицерофосфатиды. Это связано с тем, что именно они участвуют в образовании липидного бислоя биологических мембран.

В клетках существует большое количество разнообразных глицерофосфатидов. Они различаются по:

· по жирнокислотному составу;

· по структуре аминоспирта (спирта) или другого заместителя, присоединенного к молекуле через остаток фосфорной кислоты.

В состав глицерофосфатидов могут одновременно входить насыщенные и ненасыщенные остатки высших жирных кислот. В том случае, если в состав молекулы входит ненасыщенная жирная кислота, она обычно находится у второго углеродного атома глицерина.

В качестве аминоспиртов в состав глицерофосфатидов могут входить этаноламин и холин. Вместо них с молекулой через остаток фосфорной кислоты могут быть связаны аминокислота серин или циклический многоатомный спирт – инозитол. В зависимости от природы этого компонента глицерофосфатиды подразделяются на:

1) фосфатидную кислоту (не содержит заместителя у остатка кис-лоты,

2) фосфатидилэтаноламины (содержат этаноламин),

3) фосфатидилхолины (содержат холин),

4) фосфатидилинозитолы (содержат инозитол),

5) фосфатидилсерины (содержат серин) и др.

Наиболее просто устроена из них фосфатидная кислота

Ниже приведены структура некоторых фосфолипидов:

Фосфатидная кислота

Фосфатидилхолин

Фосфатидилсерин

Близкими по структуре к глицерофосфатидам являются плазмалогены. В их состав вместо двух жирнокислотных остатков входит один остаток высшей жирной кислоты и один остаток высшего альдегида. Структура плазмалогена:

Плазмалогены в значительных количествах встречаются в нервной ткани животных и человека.

Основным представителем сфингофосфатидов является сфингомиелин. В его состав входят остаток сфингозина, высшей жирной кислоты, фосфорной кислоты и холина. Молекула сфингомиелина обладает значительно большей гидрофобностью, чем молекулы глицерофосфатидов. Сфингомиелин в значительных концентрациях входит в состав биологических мембран.

Гликолипиды. В основе структуры гликолипидов лежит одноатомный спирт – сфингозин. Выделяется три группы гликолипидов:

1) цереброзиды,

2) сульфатиды,

3) ганглиозиды.

Цереброзиды представляют собой гликолипиды, состоящие из остатка сфингозина, эстерифицированного высшей жирной кислотой и моносахарида (чаще галактозы), присоединенного к ОН-группе сфингозина

Молекула цереброзидов полярна. Она состоит из полярной головки, образованной остатком галактозы, и неполярной части, представленной углеводородным радикалом высшей жирной кислоты. В структуру полярной головки цереброзида могут одновременно входить до четырех разных гликозидных остатков, чаще всего представленных галактозой, глюкозой и N-ацетилгалазамином.

Очень богато цереброзидами белое вещество мозга.

Цереброзид

Сульфатиды являются сульфированными галактоцереброзидами. Остаток серной кислоты присоединяется в них по гидроксилу третьего углеродного атома гликозидного остатка.

Сульфатиды локализуются в биологических мембранах. Наиболее богаты ими мембраны отростков нервных клеток. В большом количестве цереброзиды содержатся в белом веществе мозга.

Ганглиозиды представляют собой наиболее сложно устроенные гликолипиды. Они относятся к высокомолекулярным соединениям. Их молекула состоит из двух частей. Одна из них является гидрофильной и представляет собой полисахаридный компонент. Он образован ветвистыми полисахаридными цепями, в состав которых входят остатки глюкозы, галактозы, глюкозамина, галактозамина, N-ацетилгалактозамина, нейраминовой кислоты и др. Другая часть молекулы ганглиозидов – церамидная часть – является гидрофобной. Она образована связанными друг с другом остатком сфингозина и высшей жирной кислотой.

Своеобразная структура молекулы позволяет ганглиозидам встраиваться в клеточные мембраны. При этом церамидная часть погружается в липидный бислой, а полисахаридная часть остается на поверхности мембраны (рис. 40).

Рисунок 40 – Схема расположения ганглиозида в мембране

(черный участок внутри мембраны – церамидная часть, осуществляющая связь ганглиозида с мембраной; ветвистая часть над поверхностью

мембраны – полисахаридная часть молекулы)

Ганглиозиды являются важным компонентом нейрональных мембран (мембран нервных клеток). Они участвуют в формировании особой клеточной структуры – гликокаликса. Последний представляет собой ветвистое образование, расположенное на наружной поверхности мембраны, имеющее непосредственное отношение к процессам рецепции и транспорту катионов через мембрану.

Липопротеиды представляют собой молекулы, состоящие из белкового компонента, связанного с липидом. Липопротеиды принимают учас-тие в образовании биологических мембран.

Особое значение имеют липопротеиды крови. Они представляют собой надмолекулярные структуры (частицы), которые обеспечивают транспорт гидрофобных молекул (липидов) в организме животных и человека. Необходимость их существования обусловлена тем, что липиды неспособны растворятся в полярных растворителях (и в том числе в крови). Поэтому их перенос кровью возможен только в составе своеобразных переносчиков – липопротеидов.

Липопротеидная частица имеет характерную мицеллярную структуру и состоит из гидрофильной оболочки и гидрофобного ядра (рис. 41).

Рисунок 41 – Строение липопротеидной частицы крови

(А. Ленинджер,1985)

В состав гидрофильной оболочки входят белковые молекулы, а также полярные группы липидов – фосфолипидов, холестерина и др. Гидрофильная оболочка липопротеидной частицы находится в контакте с водой. Гидрофобное ядро полностью изолировано от контакта с молекулами воды. Оно образовано неполярными липидными молекулами – триглицеридами, эфирами холестерина, а также неполярными участками молекул фосфолипидов и холестерина.

Таким образом, характерная структура липопротеидов крови обеспечивает защиту гидрофобных молекул или их отдельных структур от контакта с молекулами полярного растворителя – воды. При этом формируется устойчивая в воде частица, имеющая мицеллярную структуру. В ее составе липидные молекулы транспортируются кровью. Существуют различные классы липопротеидов крови, которые специализируются на переносе определенных липидов.

Контрольные вопросы

1. Почему к липидам относятся очень различные по строению органические вещества?

2. Как различаются по физическим свойствам жирные кислоты, имеющие разную насыщенность радикала?

3. С чем связана биологическая роль триацилглицеролов?

4. Какова биологическая роль холестерина?

5. В чем заключаются структурные различия у стеринов разного происхождения?

6. Какие классификации глицерофосфатидов вам известны?

7. Какие методы фракционирования могут использоваться для разделения липопротеидов крови?

8. Как различаются по липидному составу и функции липопротеиды крови?

9. Укажите характерную локализацию гликолипидов в клетке эукариот? Чем она обусловлена?