Биологическая химия - часть 47

Наиболее распространенными являются триглицериды, часто называ-

емые нейтральными жирами или просто жирами. Нейтральные жиры

находятся в организме либо в форме протоплазматического жира, яв-

ляющегося структурным компонентом клеток, либо в форме запасного,

резервного, жира. Роль этих двух форм жира в организме неодинакова.

Протоплазматический жир имеет постоянный химический состав и со-

держится в тканях в определенном количестве, не изменяющемся даже при

патологическом ожирении, в то время как количество резервного жира

подвергается большим колебаниям.

Как отмечалось, основную массу природных нейтральных жиров со-

ставляют триглицериды. Жирные кислоты в триглицеридах могут быть

насыщенными и ненасыщенными. Из жирных кислот чаще встречаются

пальмитиновая, стеариновая и олеиновые кислоты. Если все три кислотных

радикала принадлежат одной и той же жирной кислоте, то такие три-

глицериды называют простыми (например, трипальмитин, тристеарин,

триолеин и т.д.), если разным жирным кислотам, то смешанными. Назва-

ния смешанных триглицеридов образуются в зависимости от входящих в их

состав жирных кислот, при этом цифры 1, 2 и 3 указывают на связь остатка

жирной кислоты с соответствующей спиртовой группой в молекуле гли-

церина (например, 1-олео-2-пальмитостеарин). Необходимо отметить, что

положение крайних атомов в молекуле глицерина на первый взгляд равно-

значно, тем не менее их обозначают сверху вниз – 1 и 3. Это объясняется

прежде всего тем, что в структуре триглицерида при пространственном ее

рассмотрении крайние «глицериновые» атомы углерода становятся уже не

равнозначными, если гидроксилы 1 и 3 ацилированы разными жирными

кислотами. При необходимости применяют также систему стереохими-

ческой нумерации (обозначают sn – stereochemical numbering): например,

1,2-дистеарил-3-пальмитил-sn-глицерол:

По этой системе, если в проекции Фишера гидроксильная группа при 2-м

углеродном атоме глицерина располагается слева, атому углерода, на-

ходящемуся над ним, присваивается номер 1, а расположенному под

ним – номер 3.

Действительно, углероды 1 и 3 глицерола, учитывая их пространствен-

ное расположение, неидентичны. Особенно четко это видно на примере

молекулы триглицерида. Ферменты это различают и всегда специфичны

только к одному из трех углеродов глицерина. Так, глицеролкиназа

фосфорилирует глицерин в положении sn-3, в результате чего образуется

глицерол-3-фосфат, но не глицерол-1-фосфат.

Жирные кислоты, входящие в состав триглицеридов, практически оп-

ределяют их физико-химические свойства. Так, температура плавления

триглицеридов повышается с увеличением числа и длины остатков на-

сыщенных жирных кислот. Напротив, чем выше содержание ненасыщенных

жирных кислот, или кислот с короткой цепью, тем ниже точка плавления.

193

Триацил-sn-глицерол

Животные жиры (сало) обычно содержат значительное количество на-

сыщенных жирных кислот (пальмитиновой, стеариновой и др.). благодаря

чему при комнатной температуре они твердые. Жиры, в состав которых

входит много ненасыщенных кислот, при обычной температуре жидкие

и называются маслами. Так, в конопляном масле 95% всех жирных кислот

приходится на долю олеиновой, линолевой и линоленовой кислот и только

5% – на долю стеариновой и пальмитиновой кислот. В жире человека,

плавящемся при температуре 15°С (при температуре тела он жидкий),

содержится 70% олеиновой кислоты.

Глицериды способны вступать во все химические реакции, свойственные

сложным эфирам. Наибольшее значение имеет реакция омыления, в ре-

зультате которой из триглицеридов образуются глицерол и жирные кисло-

ты. Омыление жира * может происходить как при ферментативном гидро-

лизе, так и при действии кислот или щелочей.

ВОСКА

Воска – сложные эфиры высших жирных кислот и высших одноатомных или

двухатомных спиртов с числом углеродных атомов от 16 до 22. Общие их

формулы можно представить так:

В этих формулах R, R' и R" – возможные радикалы.

Воска могут входить в состав жира, покрывающего кожу, шерсть, перья.

У растений 80% от всех липидов, образующих пленку на поверхности

листьев и плодов, составляют воска. Известно также, что воска являются

нормальными метаболитами некоторых микроорганизмов. Природные

воска (например, пчелиный воск, спермацет, ланолин) обычно содержат,

кроме указанных сложных эфиров, некоторое количество свободных жир-

ных кислот, спиртов и углеводородов с числом углеродных атомов 21–35.

ФОСФОЛИПИДЫ

Фосфолипиды представляют собой сложные эфиры многоатомных спиртов

глицерина или сфингозина с высшими жирными кислотами и фосфорной

кислотой. В состав фосфолипидов входят также азотсодержащие соеди-

нения: холин, этаноламин или серин. В зависимости от того, какой

многоатомный спирт участвует в образовании фосфолипида (глицерин или

сфингозин), последние делят на 2 группы: глицерофосфолипиды и сфинго-

фосфолипиды. Необходимо отметить, что в глицерофосфолипидах либо

холин, либо этаноламин или серин соединены эфирной связью с остатком

фосфорной кислоты; в составе сфинголипидов обнаружен только холин.

Наиболее распространенными в тканях животных являются глицерофосфо-

липиды.

* Жиры в качестве примесей содержат небольшое количество свободных жирных кислот

и незначительное количество неомыляемых веществ.

194

Глицерофосфолипиды

Глицерофосфолипиды являются производными фосфатидной кислоты. В их

состав входят глицерин, жирные кислоты, фосфорная кислота и обычно

азотсодержащие соединения. Общая формула глицерофосфолипидов вы-

глядит так:

В этих формулах R

1

 и R

2

 – радикалы высших жирных кислот, a R

3

 – чаще

радикал азотистого соединения. Для всех глицерофосфолипидов харак-

терно, что одна часть их молекул (радикалы R

1

 и R

2

) обнаруживает резко

выраженную гидрофобность, тогда как другая часть гидрофильна благо-

даря отрицательному заряду фосфорной кислоты и положительному заряду

радикала R

3

.

Из всех липидов глицерофосфолипиды обладают наиболее выражен-

ными полярными свойствами. При помещении глицерофосфолипидов в

воду в истинный раствор переходит лишь небольшая их часть, основная же

масса липидов находится в виде мицелл. Существует несколько групп

(подклассов) глицерофосфолипидов. В зависимости от характера азотис-

того основания, присоединенного к фосфорной кислоте, Глицерофосфо-

липиды подразделяют на фосфатидилхолины (лецитины), фосфатидилэта-

ноламины (кефалины) и фосфатидилсерины. В состав некоторых глицеро-

фосфолипидов вместо азотсодержащих соединений входит не содержащий

азота шестиуглеродный циклический спирт инозит, называемый также

инозитолом. Эти липиды называются фосфатидилинозитолами.

Фосфатидилхолины (лецитины). В отличие от триглицеридов в молекуле

фосфатидилхолина одна из трех гидроксильных групп глицерина связана не

с жирной, а с фосфорной кислотой. Кроме того, фосфорная кислота в свою

очередь соединена эфирной связью с азотистым основанием – холином

[НО—СН

2

—СН

2

—N

+

(CH

3

)

3

]. Таким образом, в молекуле фосфатидил-

холина соединены глицерин, высшие жирные кислоты, фосфорная кислота

и холин:

Фосфатидилэтаноламины. Основное различие между фосфатидилхоли-

нами и фосфатидилэтаноламинами – наличие в составе последних азотис-

того основания этаноламина (HO—CH

2

—CH

2

—N

+

H

3

):

195

Фосфатидная кислота

Глицерофосфолипид

Фосфатидилхолин (лецитин)

Из глицерофосфолипидов в организме животных и высших растений

в наибольшем количестве встречаются фосфатидилхолины и фосфатидил-

этаноламины. Эти 2 группы глицерофосфолипидов метаболически связаны

друг с другом и являются главными липидными компонентами мембран

клеток.

Фосфатидилсерины. В молекуле фосфатидилсерина азотистым соеди-

нением служит остаток аминокислоты серина

Фосфатидилсерины распространены гораздо менее широко, чем фос-

фатидилхолины и фосфоэтаноламины, и их значение определяется в ос-

новном тем, что они участвуют в синтезе фосфатидилэтаноламинов.

Фосфатидилинозитолы. Эти липиды относятся к группе производных

фосфатидной кислоты, но не содержат азота. Радикалом (R

3

) в этом

подклассе глицерофосфолипидов является шестиуглеродный циклический

спирт инозитол:

Фосфатидилинозитолы довольно широко распространены в природе.

Они обнаружены у животных, растений и микроорганизмов. В животном

организме найдены в мозге, печени и легких.

Плазмалогены. От рассмотренных глицеролипидов плазмалогены от-

личаются тем, что вместо одного остатка высшей жирной кислоты со-

196

Фосфатидилэтаноламин

Фосфатидилсерин

Фосфатидилинозитол