Биохимия

Биоорганическая химия


Сложные омыляемые липиды.


О названии


Напомним, что большая группа «Омыляемых липидов» подразделяется на две подгруппы:


1. простые омыляемые липиды и

2. сложные омыляемые липиды.


Омыляемыми они называются из-за того, что при гидролизе из них образуются соли высших карбоновых кислот, т.е. мыла.


Сложные липиды получили своё название из-за того, что имеют более сложное строение в сравнении с простыми липидами (восками и жирами).


Молекулы простых липидов состоят из атомов углерода (С), водорода (H) и кислорода (О).


В состав молекул сложных липидов, помимо атомов углерода, водорода и кислорода, входят атомы других элементов. Чаще всего это: фосфор (Р), сера (S) и азот (N). При этом структура молекул сложных липидов действительно более сложная, чем структура молекул простых липидов.


Классификация сложных липидов.


Сложные липиды часто трудно классифицировать, так как они содержат группировки, позволяющие отнести их к нескольким группам.


Тем не мнее, сложные липиды принято делить на три большие группы:


1. Фосфолипиды
  • Глицерофосфолипиды
  •       - Фосфатиды
          - Фосфатидилсерины
          - Фосфатидилэтаноламины
          - Фосфатдилилхолины (лецитины)
          - Плазмалогены
  • Сфингомиелины

2. Сфинголипиды
  • Сфингомиелины
  • Церамиды
  • Цереброзиды
  •       - Галактоцереброзиды
          - Глюкоцереброзиды.

3. Гликолипиды
  • Цереброзиды
  • Ганглиозиды

Если вы обратили внимание, cфингомиелины входят сразу в две группы (фосфолипидов и cфинголипидов).


А цереброзиды одновременно входят в группы сфинголипидов и гликолипидов.


Это происходит потому, они содержат группировки, позволяющие отнести их к нескольким группам.


Химический состав сложных липидов


Фосфолипиды

Фосфорсодержащие сложные липиды называются фосфолипидами.


Фосфолипиды — это сложные эфиры многоатомных спиртов и высших жирных кислот. В своём составе содержат остаток фосфорной кислоты и соединенную с ней добавочную группу атомов различной химической природы.


К фосфолипидам относятся глицерофосфолипиды и некоторые сфинголипиды (сфингомиелины).


Глицерофосфолипиды – производные L-глицеро-3-фосфата.



L-глицеро-3-фосфат


      Глицеро-3-фосфат – соединение глицерина, в котором атом водорода замещён остатком азотной кислоты.

      Цифра 3 означает, что остаток азотной кислоты присоединён к третьему атому углерода в молекуле глицерина.

      Глицеро-3-фосфат может существовать в виде двух стереоизомеров (L и D).

      Природные глицерофосфолипиды являются производными L-изомера.


Глицерофосфолипиды - главный липидный компонент клеточных мембран.


Среди глицерофосфолипидов наиболее распространены фосфатиды – сложноэфирные производные L- фосфатидовых кислот.


L- фосфатидовые кислоты представляют собой этерефицированный жирными кислотами по спиртовым гидроксильным группам L-глицеро-3-фосфат.



Фосфатиды и L-фосфатидовые кислоты


В молекуле L-фосфатидовых кислот остатки жирных кислот образуют эфирные связи с первым и вторым атомами углерода.


Примерами фосфатидов могут служить:


  • Фосфатидилсерины,
  • Фосфатидилэтаноламины,
  • Фосфатилхолины (лецитины).


Фосфатиды



Всё это соединения, в которых фосфатидовые кислоты этерефицированы по фосфатному гидроксилу серином, этаноламином и холином соответственно.


Плазмалогены.


Плазмолагены – это глицерофосфолипиды, содержащие простую эфирную связь.


Они менее распространены по сравнению со сложноэфирными глицерофосфолипидами.


Плазмолагены содержат остаток винилового спирта, связанный простой эфирной связью с С1 L-глицеро-3-фосфата, как, напрмер, плазмогены с фрагментом этаноламина:



L-Фосфатидальэтаноламин


Плазмолагены составляют до 10% от общего количества липидов центральной нервной системы.


Сфинголипиды.

Сфинголипиды – структурные аналоги глицерофосфолипидов, где вместо глицерина используется сфингозин – насыщенный длинноцепочечный двухатомный аминоспирт.



Сфингозин


Церамиды


Примером сфинголипидов служат церамиды.


Церамиды — это наиболее простые сфинголипиды. Они содержат только сфингозин, аминогруппа которого ацилирована жирной кислотой, или другими словами, соединена с жирнокислотным ацильным остатком.


АЦИЛИРОВАНИЕ — введение ацильной группы (ацила) RCO (остаток жирной кислоты) в молекулу органического соединения путем замещения атома водорода.



Церамид


Сфингомиелины.


Важную группу сфинголипидов составляют сфингомиелины. В сфингомиелинах гидроксил у С1 ацилирован фосфорилхолиновой группировкой, поэтому их также можно отнести и к фосфолипидам.



Сфингомиелин


Сфингомиелины были впервые обнаружены в нервной ткани.


Гликолипиды

Гликолипиды - соединения, построенные из липидного и углеводного фрагментов, соединенных ковалентной связью.


Типичные представители гликолипидов – цереброзиды и ганглиозиды – сфингосодержащие липиды (их можно поэтому считать сфинголипидами).


Цереброзиды


В цереброзидах остаток церамида связан с D-галактозой или D-глюкозой.



Галактоцереброзид


Ганглиозиды


Ганглиозиды – богатые углеводами сложные липиды, впервые выделеные из серого вещества мозга.


В стуктурном отношении они сходны с цереброзидами, отличаясь тем, что вместо моносахарида они содержат сложный олигосахарид.


Напомним, что олигосахариды представляют собой углеводы, состоящие из нескольких моносахаридных остатков.


Сложные липиды – структурная основа клеточных мембран.


Характерная особенность сложных липидов – бифильность, обусловленная наличием неполярных гидрофобных и высокополярных ионизированных гидрофильных группировок.


В фосфатидилхолинах, например, углеводородные радикалы жирных кислот образуют два неполярных «хвоста», а карбоксильная, фосфатная и холиновые группы – полярную часть.



Фосфатидилхолин (лецитин)


На границе раздела фаз такие соединения действуют как превосходные эмульгаторы.


В составе биомембран, ограничивающих живые клетки и их внутриклеточные органеллы, липидные компоненты обеспечивают высокое электрическое сопротивление мембраны, её непроницаемость для ионов и полярных молекул и проницаемость для неполярных веществ.


В частности, большинство анестезирующих препаратов отличается хорошей растворимостью в липидах, что позволяет им проникать через мембраны нервных клеток.


В состав клеточных мембран входят в основном белки и липиды, среди которых преобладают фосфолипиды, составляющие 40-90% от общего количества липидов в мембране.


Строение биомембраны интенсивно изучается в настоящее время. В одной из моделей клеточная мембрана рассматривается как липидный биослой. В таком биослое углеводородные хвосты липидов за счёт гидрофобных взаимодействий удерживаются друг возле друга в вытянутом состоянии во внутренней полости, образуя двойной углеводородный слой. Полярные группы липидов располагаются на внешней поверхности бислоя.



Строение клеточной мембраны


Дополнением рассмотренной модели является жидкостно-мозаичная модель биомембраны, предполагающая, что мембранные белки встроены в жидкую липидную бислойную основу таким образом, что их гидрофобные участки погружены во внутреннюю полость мембраны, а ионизированные остатки аминокислот находятся на её поверхности.

Оглавление


Органическая химия

Косметическая химия

Коллоидная химия


Биохимия