Biokhimia_cheloveka_Marri_tom_1 (1123306), страница 52
Текст из файла (страница 52)
Нумерация атомов углерода в стероидном ядре приведена на рис. 15.21. Важно иметь в виду. что простое гексагональное кольцо в структурных формулах стероидов — это не бензольное кольцо, а полностью насыщенное шестиуглеродное кольцо, в котором все валентности ' Омылеиием называется гидролиз жира щелочью.
Продуктами омыления являются глицерол и щелочные соли жирных кислот, которые называют мылами. Церамид — Глк)коза — Галактвба-11- Ацетклгалактаэммин-Галактоза (Ацил- ! сфингОбкн) йеаАс Сег — Ис- Оа1 — Са1 йАс — Ва1 йЕцАе Рис. !5.2а О„„-Ганглнозид (моносиалоганглнознл). Рис. ИЛ9. Структура галактознлцерамида (галактоцереброзида, И = Н) и сульфогалактозилцерамида (сульфатида. К = БО2-„).' Физиологически я«ясные яипиды 1а 1а Конформации "кресла" я е Рис.
15.21. Стероидное ядро. Конформации "'лодки" Рис. 15.22. Конформации стереоизомеров. Стереохимическпе аспекты Холеетерол Холестерол находится во всех клетках организма, особенно много его в нервной ткани. Он является одним из главных компонентов плазматической мембраны и липопротеинов плазмы; часто находится в форме эфиров жирных кислот и служит исходным соединением для синтеза всех стероидов, функ- Н 1 ! или Яв Н Н Рис. 15.23. Обобщенное стероидное ядро; А — полностью»~рамс'-конфигурация соседних колец; Б — 'цис-конфигурация ко- лец А и В. насыщены атомами водорода (или, возможно, какими-то другими группами).
Метильные боковые цепи обозначаются в виде черточек, у которых дальний (метильный) конец остается свободным. Обычно метильные группы находятся в положениях 10 и 13 (атомы углерода в составе этих групп имеют номера 19 и 18), боковая цепь присоединена в положении 17 (как в молекуле холестерола). Если соединение содержит одну или несколько гидроксильных групп и не содержит карбонильных или карбоксильных групп, это соединение называют стеролом и его полное название оканчивается на ол.
Благодаря сложному строению и асимметрии молекулы стероиды имеют много потенциальных стереоизомеров. Каждое из шестиуглеродных колец стероидного ядра может принимать две различные пространственные конформации — конформацию «кресла» или конформацию «лодки» (рис. 15.22). В природных стероидах практически все кольца имеют конформацию «кресла» вследствие большей устойчивости этой конформации.
По отношению друг к другу кольца могут находиться в нис- или транс-положении (рис. 15.23). Взаиморасположение колец А и В в природных стероидах может соответствовать и цис-, и транг- типу. Кольца В и С расположены по типу пчязнс, так же как и кольца С и О (исключением служат сердечные гликозиды и стероиды из яда жаб). Связи с присоединенными группами, расположенными выше плоскости кольца, изображаются сплошными и более жирными линиями (11), а связи с группами, находящимися ниже плоскости кольца, обозначаются пунктирными линиями (а). В 5«-стероиде А-кольцо всегда находится в знраис-положении по отношению к кольцу В, а в 5Р-стероиде — в иис-положении. Метильные группы, присоединенные к атомам С„и Сги всегда находятся в Р-конфигурации. Глава Г5 СН, ! -СН=С-СН=СН- Рис.
1524. Холестерол. Эргостерол Ковростерол Н ОН Рис. 15.25. Эртостсрол. ционируюших в организме. Холестерол находится в животных, но не в растительных жирах. Его химическое название З-гидроксн-5,б-холестен (рис. 15.24). Эргостерол содержится в растениях и дрожжах, он важен тем, что является предшественником витамина Р (рис.
15.25). После облучения ультрафиолетовым светом он приобретает протнворахитное действие (при раскрьггии кольца В). Копростерол (копростанол) находится в составе фекалий и образуется в результате восстановления бактериями кишечной микрофлоры двойной связи в холестероле между атомами С, и С„. Друпяе важные стеролы н стеровды К ним относятся желчные кислоты, гормоны коры надпочечников, половые гормоны, витамины группы 1:?, сердечные гликозиды, растительные ситостеролы и некоторые алкалоиды. Полииревовдвые соеди~евия Хотя онн не являются стероламн, но в известной мере близки к последним, поскольку так же, как н холестерол (см. рис. 27.3), образованы 5-углеродными изопреноидными звеньями (рис. 15.26).
К ним относятся убихинон (см. с. 12б) — компонент дыхательной Рис. 15.26. Изопренондная единица. цепи митохондрий, и длинноцепочечный спирт долихол (рис. 15.27), принимающий участие в синтезе гликопротеинов, а именно в присоединении углеводных остатков к остаткам аспарагина в цепи полипептида (см. гл. 54).
Изопреноидные соединения растительного происхождения включают каучук, камфору, жирорастворимые витамины А, О, Е и К и ркаротнн (провитамин А). ПЕРЕКИСНОЕ ОКИСЛЕНИЕ ЛИПИДОВ Перекнсное окисление (автоокисление) липидов при контакте с кислородом не только приводит в негодность пищевые продукты (прогорияние), но н вызывает также повреждение тканей ш что„способствуя развитию опухолевых заболеваний. Повреждающее действие инициируется свободными радикалами (КОО, КО, ОН ), возникаюшими в период образования перекисей жирных кислот, содержащих двойные связи, чередующиеся с метиленовыми мостиками (такое чередование имеется в природных полина- насыщенных жирных кислотах) (рнс, 15.28). Перекисное окисление липндов является цепной реакцией, обеспечивающей расширенное воспроизводство свободных радикалов, которые инициируют дальнейшее распространение перекисного окисления.
Весь процесс можно представить следующим образом. 1) Инициация: образование К из предшественника КООН + металл'"" — КОО + металл'" "' + Н' 2) Развитие реакции: К +О, КОО КОО + КН-+ КООН+ К* и т.д. 3) Терминация (прекращение реакции): КОО + КОО КООК+ О, КОО + К - КООК К +К -+КК Поскольку гидроперекись КООН выступает как предшественник в процессе инициации, перекисное окисление липидов является разветвленной цепной реакцией, потенциально способной вызвать значите- Рис. 15.27.
Долихол (С„,-спирт). !б! Фишологичегки важные эипиды н О О Гндроцерекись В0ОН Эндопероксид Ряс. 15.28. Перекнсное окисление лнпндов. Реакция инициируется светом нлн ионами металлов. Малоновый днальдегнд„ образующийся только нз жирных кислот с тремя н более двойнымн связями, нспользуется как показатель церекнсного окнслення лнцндов вместе с этапом, образующимся в результате отщеплення концевого двухуглеролного фрагмента е 3- жирных кислот, н пентаном, образующимся прн от щепленнн концевого пятнуглеролного фрагмента в б-жнрных кислот. ходяшимися в составе тромбоцнтов, лейкоцитов н т.
д. Витамин Е (и-токоферол) сн СНз СН1 СНз ! ! (сн, 1, -сн<сн, >,-снкн, >, -сн-сн, сн, НО сн, Ряс. И.29. а-Токоферол. льные повреждения. Для регулирования процесса перекисного окисления жиров и человек, н природа используют антноксиданты. В пищевые продукты с этой целью добавляют пропилгаллат, бутилированный гндроксианизол и бутнлированный гндрокситолуол.
К природным антиоксидантам относятся жирорастворимый витамин Е (токоферол), а также водорастворимые ураты и витамин С. р-Каротин является антиоксидантом только при низких значениях Рр. Антиоксиданты распадаются на два клас- 2 са: 1) превентивные антиоксиданты, снижающие скорость инициации цепной реакции, и 2) гасящие (прерывающие цень) антиоксиданты, препятствующие развитию цепной реакции. К первым. относятся ката- лаза и другие пероксидазы, разрушающие КООН, и агенты, образующие хелатные комплексы с металлами — ДТПА (диэтилентриаминпентаацетат) н ЭДТА (этилендиаминтетраацетат). В качестве прерывающих цепь антиоксидантов часто выступают фенолы или ароматические амины. В условиях 1п что главными прерывающими цепь антиоксидантами являются супероксиддисмутаза (см.
с. 126), которая в водной фазе улавливает супероксидные свободные радикалы (О, ), а также витамин Е, улавливающий свободные радикалы КОО в липидной фазе, и, возможно, мочевая кислота. Перекисное окисление ш что катализируется также гемовыми соединениями и липоксигеназами, на- Существует несколько природных токоферолов. Все они являются 6-гидроксихроманами или токолами с изопреноидными заместителями (рис. 15.29). аТокоферол наиболее широко распространен и имеет наибольшую биологическую активность как юпамин. Витамин Е выполняет по крайней мере две метаболические функции, Во-первых, он служит наиболее сильнодействующим природным жирорастворимым антиоксидантом и„во-вторых, выполняет специфическую, хотя и не до конца понятную„роль в метаболизма селеиа. Витамин Е, по всей видимости, является первым эшелоном зашиты клеточных и субклеточных мембранных фосфолипидов от перекисного окисления.
Фосфолипиды митохондрий, эндоплазматического ретикулума и плазматических мембран обладают специфическим сродством к а-токоферолу,поэтому витамин, по-видимому, концентрируется в составе этих мембран. Токоферолы действуют как антиоксиданты, прерывающие цепи окисления благодаря их способности переносить фенольный водород на пероксидный радикал (рис. 15.30). Феноксирадикал является резонансно-стабилизированной и относительно нереакционноспособной структурой, за исключением его взаимодействия с другими пероксидными радикалами.
Таким образом, а-токоферол почти не вовлекается в процесс цепной реакции окисления; при окислении хроманового кольца и боковой цепи а-токоферола образуется продукт, не являющийся свободным радикалом (рис. 15.31). Этот продукт образует конъюгат с глюк урон оной кислотой и экскретируется с желчью.
Антиоксидаитное действие а-токоферола сохраняется при высоких концентрациях кислорода', поэтому неудивительно, что 1б2 Глава 75 ЙОО' ° Т О' ЙООН ° НааЕЙНКааакыЙ Йооаукт Инертный Рис. 15З6. Гасящее цепную реакцию антиоксидаитное действие токоферолов (ТосОН) ло отношению к перекисным радикалам (КОО'). сн он 1 сн Π— С=О з 4 сн,— с н,с но снг сн, СНг-СНг Франт рвстворгителл Эфиры холестеролв триецилглицеролы $$ ей йв Ме Сваболиыв ивгрныв иисгготы Холвстерол т,э-дивцилглицеролы 1,2-Диецилглицвролы яоноецилглицвролы Фосг(голилилы ЙОО' ' Т ОН ЙООН + Тко' Рис. 15З1. Продукт окисления и-токоферола. Нумерация атомов позволяет сопоставить их положение в продукте и исходном соединении.
витамин Е накапливается в богатых липидами областях, контактирующих со средой, где поддерживается высокое парциальное давление кислорода,— в мембранах зритроцитов и клеток дыхательных путей. Однако даже и в присутствии адекватного количества витамина Е происходит образование некоторого количества перекисей. Вторым эшелоном защиты мембран от разрушающего действия перекисей (см.с. 204) служит глутатиоииероксидаза, в состав которой входит селен. Таким образом, действие витамина Е и селена состоит, по-видимому, в предохранении клеточных и субклеточных компонентов от повреждения перекисями, обеспечивая целостность органелл и препятствуя тем самым развитию патологических состояний при действии физических, химических или других стрессорных факторов. МЕТОДЫ РАЗДЕЛЕНИЯ И ИДЕНТИЕИКАЦИИ ЛИПИДОВ, СОДЕРЖАЩИХСЯ В БИОЛОГИЧЕСКОМ МАТЕРИАЛЕ Старые методы разделения и идентификации липидов, основанные на классических операциях кристаллизации, перегонки и экстракции, в настоящее время в существенной степени дополнены хроматографическими методами.
Особенно полезно применение тонкослойвой хроматографии для разделения различных классов лнпидов и гамикидкостиой хроматографии (рис. 15.32) для разделения индивидуальных жирных кислот. Предварительной стадией при использовании этих методов является экстракция липидов системой растворителей — чаще всего смесью хлороформа и метанола (2:1). Газтикидкостиая хроматография приводит к физическому разделению пропускаемой газовой фазы путем адсорбции ее компонентов на стационарной Рае.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
