Липиды

(от греч. Lipos - жир), жироподобные в-ва, входящие в состав всех живых клеток. Определение понятия липидов неоднозначно. Иногда к Л. Относят любые прир. В-ва, извлекаемые из организмов, тканей или клеток такими неполярными орг. Р-рителями, как хлороформ, диэтиловый эфир или бензол. В нек-рых случаях Л. Рассматривают как производные жирных к-т и родственных им соед. Или как любые прир. Амфифильные в-ва (их молекулы содержат как гидрофильные, так и гидрофобные группировки). Ни одно из этих определений не является исчерпывающим. Следует ли причислять к Л. Терпеноиды, жирорастворимые витамины и гормоны, остается спорным. Исторический очерк. Нек-рые Л. ( жиры животные, растительные масла) используют с древнейших времен как продукты питания, для приготовления лек.

И косметич. Препаратов, лакокрасочных материалов, а также для освещения. С нач. 18 в. Л. Стали использовать для мыловарения, а в 20 в. - для приготовления моющих ср-в, эмульгаторов, детергентов, пластификаторов и технол. Смазок. Первый элементный анализ Л. Выполнен в нач. 19 в. А. Лавуазье, а первые исследования по выяснению хим. Строения Л. Принадлежат К. Шееле и М. Шеврёлю. Впервые синтезы триглицеридов осуществили М. Бертло в 1854 и Ш. Вюрц в 1859. Фосфолипиды выделены М. Гобли в 1847, а затем получены в более чистом виде Ф. А. Хоппе-Зейлером в 1877. К этому времени уже было установлено строение ряда важнейших жирных к-т. Дальнейшую историю изучения Л. Можно разделить на три периода, различающиеся по методич. Уровню исследований. На первом этапе (1880-1950) Л.

Исследовали традиционными методами орг. Химии, второй этап (1950-1970) характеризуется широким применением методов хроматографии, а последний (70-80-е гг.) - использованием таких физ.-хим. Методов, как масс-спектрометрия, оптич. Спектроскопия и радиоспектроскопия, флуоресцентный анализ и др. Классификация Л. В соответствии с хим. Строением различают три осн. Группы Л. 1) жирные к-ты и продукты их ферментативного окисления, 2) глицеролипиды (содержат в молекуле остаток глицерина), 3) Л., не содержащие в молекуле остаток глицерина (за исключением соед., входящих в первую группу). В первую группу входят наряду с жирными к-тами простагландины и др. Гидроксикислоты. Во вторую - моно-, ди- и триглицериды и их алкил- и 1-алкенил (плазмалогены )замещенные аналоги, а также гликозилдиглицериды и большинство фосфолипидов.

В третью группу входят сфинголипиды, стерины и воски. По др. Классификации (она приведена на схеме), Л. Подразделяют на нейтральные Л., фосфолипиды и гликолипиды. В организмах встречаются также многочисл. Типы минорных Л. - фосфатидилглицерин, липопептиды, липополисахариды, диольные липиды и др. В липидных экстрактах часто присутствуют продукты частичного гидролиза Л. - лизофосфолипиды и своб. Жирные к-ты, а также продукты автоокисления и ферментативного окисления последних, в т. Ч. Разнообразные продукты превращ. Арахидоновой к-ты - т. Наз. Эйкозаноиды (простагландины, лепкотриены и др.). Структура. Наиб. Распространенные типы Л. - глицеролипиды и производные сфингозина СН 3 (СН 2)12 СН=CHCH(OH)CH(NH2)CH2OH. В нейтральных глицеролипидах гидроксильные группы глицерина замещены остатками жирных к-т, алифатич.

Спиртов или альдегидов. В полярных глицеролипидах две гидроксильные группы глицерина замещены чаще всего жирными к-тами, а третья связана либо с остатком ортофосфорной к-ты (свободной или этерифицированной холимом, этаноламином, серином, глицерином или миоинозитом), либо с остатками сахаров, как у гликозиллиглицеридов. Положение заместителей в молекуле глицерина обозначают по т. Наз. Системе стереоспецифич. Нумераций. Если в фишеровской проекции вторичная гидроксигруппа глицеринового остатка находится слева, то углеродным атомам, расположенным выше и ниже этой группы, присваивают соотв. Номера 1 и 3, снабдив их индексом sn (напр., sn-1-ацил-3-глицерофосфохолин, см. Ф-лу). Наряду с диацилглицерофосфолипидами распространены глицсрофосфолипиды, содержащие в положении sn-1-алкильные или 1-алкенильные заместители.

В водных средах Л. Образуют бислойные, гексагональные или мицеллярные структуры. В бислоях (см. Липидный бислой) насыщ. Углеводородные цепи Л., как правило, находятся в зигзагообразной конформации и расположены параллельно друг другу. Ось sn-1-ацильной цепи совпадает с осью глицеринового остатка, тогда как sn-2-цепь на начальном СОЧСН 2 -участке отходит от глицеринового остатка под прямым углом и, резко изгибаясь у a-углеродного атома, становится далее параллельной sn-1-цепи. Ненасыщ. Углеводородные цепи Л. Содержат одну или неск. Этиленовых связей, к-рые, как правило, имеют цис -конфигурацию. При наличии двойных связей зигзагообразная конформация нарушается. В молекулах цвиттерионных фосфолипидов (напр., фосфатидилхолина и фосфатидилэтаноламина) полярная группировка ("головка") расположена перпендикулярно осям ацильных цепей, а в молекулах отрицательно заряженных фосфолипидов (напр., фосфатидилсерина) полярные головки направлены параллельно оси ацильных цепей.

У фосфосфинголипидов оси ацильных цепей и сфингозинового остатка также расположены параллельно друг другу. В случае сфингомиелина амидная группа, соединяющая эти остатки, расположена перпендикулярно к ним, а жирно-кислотная цепь изгибается у a-углеродного атома, подобно sn-2-цепи фосфоглицеридов. Иную пространственную структуру имеют гликосфинголипиды. У цереброзидов параллельное расположение алифатич. Цепей обеспечивается в результате изгибов цепи сфингозина при первом и шестом атомах С, а кольцо остатка моносахарида ориентировано почти перпендикулярно к углеводородным цепям. У гликосфинголипидов с олигосахаридной цепью последняя ориентирована преим. По направлению осей углеводородных цепей. Получение Л.

Прир. Л. Выделяют из животных или микробных источников, комбинируя экстракцию орг. Р-рителями с хроматографич. Методами очистки. При этом отдельные группы Л. Получают в виде смеси однотипных в-в, имеющих одинаковые полярные головки, но различающихся по длине и степени ненасышенности алифатич. Цепей. Широко распространены полусинтетич. Методы - переацилирование прир. Л. И превращ. Одних классов Л. В другие. В первом случае прир. Л., напр. Фосфатидилхолины, подвергают деацилированию или ферментативному гидролизу с помощью фосфолипазы А 2, а затем полученный глицерофосфохолин или лизофосфатидилхолин реацилируют индивидуальными жирными к-тами. При использовании для реацилирования синтетич. К-т, несущих флуоресцентные, спиновые, фотореактивные группировки или радиоактивные метки, получают липидные зонды.

Для превращ. Одних групп прир. Глицерофосфолипидов в другие используют реакцию трансфосфатидилирювания с помощью фосфолипазы D. Этим путем из фосфатидилхолина в присут. Воды, избытка этаноламина, серина или глицерина получают соотв. Фосфатидовую к-ту, фосфатидилэтаноламин, фосфатидилсерин или фосфатидилглицерин. Фосфатидовая к-та, в свою очередь, м. Б. Этерифицирована холином, этаноламином или серином в присут. Разл. Конденсирующих агентов. По др. Схеме осуществляется неполный синтез сфинголипидов. Напр., для превращ. Доступных сфингомиелинов в гликосфинголипиды исходный сфингомиелин гидролизуют в цсрамид CH3(CH2)12CH=CHCH(OH)CH[NH(О)CR']CH2OH, к-рый превращают в 3-О-бензоильное производное. Последнее затем гликозилируют с помощью соответствующих бромзамещенных ацетилсахаров, после чего защитные бензоильную и ацетильные группы удаляют метанолизом в щелочной среде.

Получение индивидуальных фосфолипидов и сфинголипидов обычно осуществляют полным хим. Синтезом. Таким же путем получают также простагландины и др. Эйкозаноиды. Биосинтез глицеролипидов и сфинголипидов. Центр. Промежут. Продукты биосинтеза глицеролипидов - 1,2-диглицериды и фосфатидовые к-ты. Последние образуются гл. Обр. Двумя путями. Ацилированием sn-глицеро-3-фосфата с участием ацилкофермента А и ферментативным ацилированием дигидроксиацетонфосфата с послед. Восстановлением его коферментом никотинамидадениндинуклеотидом (НАДН) с образованием лизофосфатидовой к-ты, к-рая далее ацилируется до фосфатидовой к-ты. Гидролиз последней под влиянием фосфатазы приводит к 1,2-диглицеридам, реагирующими с ацилкоферментом А с образованием триглицеридов или с АТФ с образованием фосфатидовой к-ты.

Диглицериды вступают во взаимод. С цитидинтрифосфатом, цитидиндифосфохолином или цитидиндифосфоэтаноламином, образуя соотв. Фосфатидовую к-ту, фосфатидилхолин или фосфатидилэтаноламин, напр. Фосфатидилэтаноламин, в свою очередь, может превращ. В фосфатидилхолин путем метилирования S-аденозилметионином или реагировать с серином, образуя в результате переэтерификации фосфатидилсерин. У бактерий осуществляется др. Путь биосинтеза фосфатидилсерина и фосфатидилэтаноламина. Фосфатидовая к-та, взаимодействуя с цитидинтрифосфатом, образует цитидиндифосфодиацилглицерин, к-рый реагирует с серином, образуя фосфатидилсерин. Его декарбоксилирование приводит к фосфатидилэтаноламину, а р-ция с глицерофосфатом - к фосфатидилглицерину Последний вновь может взаимод.

С цитидиндифосфодиацилглицерином, превращаясь в дифосфатидилглицерин. В биосинтезе сфинголипидов ключевое соед. - церамид, образующийся в результате N-ацилирования сфингозина ацилкоферментом А. Р-ция церамида с цитидиндифосфохолином приводит к сфингомиелину, а его взаимод. С производными уридина (уридиндифосфоглюкозой или уридиндифосфогалактозой) - к цереброзидам. Возможен и др. Путь биосинтеза цереброзидов, основанный на р-ции производных уридина со сфингозиновыми основаниями с образованием психозина (галактозид сфингозина) и его последующем N-ацилировании ацилкоферментами А. Из цереброзидов путем последоват. Присоединения остатков моносахаридов и сиаловой к-ты под влиянием соответствующих гликозилтрансфераз образуются гликосфинголипиды с более длинными сахарными цепями.

Биологические функции Л. В полной мере биол. Роль Л. Еще не выяснена. Нейтральные Л. (жиры) представляют собой форму депонирования метаболич. Энергии. Фосфолипиды, гликолипиды и стерины - структурные компоненты мембран биологических. Оказывают влияние на множество мембранных процессов, в т. Ч. На транспорт ионов и метаболитов, активность мембраносвязанных ферментов, межклеточные взаимод. И рецепцию. Нек-рые гликолипиды -рецепторы или корецепторы гормонов, токсинов, вирусов и др. Фосфатидилинозиты участвуют в передаче биол. Сигналов. Эйкозаноиды - высокоактивные внутриклеточные регуляторы, межклеточные медиаторы и иммуномодуляторы, участвующие в развитии защитных р-ций и воспалит. Процессов. Лит. Кейтс М., Техника липидологии, пер.

С англ., М., 1975. Крепc Е. М., Липиды клеточных мембран. Л., 1981. Химия липидов, М., 1983. Препаративная биохимия липидов, под ред. Л. Д. Бергельсона, М., 1981. Л. Д. Бергельсон.