Osnovy_biokhimii_Nelson_i_Kokh_tom_1 (1123313), страница 163
Текст из файла (страница 163)
Сфинголипиды — производные сфингозина Сфииголипнды — четвертый большой класс мембранных лнпидов — также состоят из полярной «головки» и двух нсполярных «хпостов», но, [502] Часть!. 10. Липиды в отличие от глицерофосфолнпидов и галактолипидов, они не содержат глицерина. Сфинголнпиды несу~ одну молекулу длиппоцепочечного аминоспирта сфингозина (4-сфингснина) или одного из его производных, одну молекулу длинноцепочечной жирной кислоты и полярную «головку»ь которая в одних случаях соединена гликозидной связью, в других — фосфодиэфирной (рис. 10-13).
Углероды С-1, С-2 и С-3 в сфипгозине аналогичны трем углеродам глицерина в глицсрофосфолипидах. Когда жирная кислота присоединя- О СН С СК О Сн СН вЂ” О О 1, l ! Сн Фосфатилилхолии О СН СН ОН СН» СН» О ьгН С Н СН» — гч — СН» О=С ! СН Сфиигоиислии Рис. 10-14. Сходство формы и молекулярной структуры фосфаткдилхолииа (глицерофосфолипид) и сфингомиелина (сфииголипид) хорошо видно при сравнении их структурных формул и пространственных моделей.
ется амидной связью к -ХНт при С-2, получается церамид, который структурно схож с диацилглицерином. Цсрамид — это структурный «прародитель» сфинголипидов. Существуют три подкласса сфинголипидов, все они производные церамида, но имеют различия в полярных «головках»: сфингомнелины, нейтральные (незаряженные) гликолипиды и ганглиозиды.
Сфингомиелины содержат фосфохолин или фосфоэтаноламин в качестве полярных групп «головки» и поэтому относятся наряду с глицерофосфолипидами к фосфолипидам (рис. 10-7). Действительно, по свойствам и трехмерной структуре сфингомиелины напоминают фосфатидилхолины, их полярные «головки» также не несут заряда (рис.
10-14). Сфингомислины присутствуют в плазматических мембранах животных клеток, особенно важное место они занимают в мислнне — мембранной оболочке, которая окружает и изолирует аксопы некоторых нейронов; отсюда и название «сфингомиелины». Гликосфинголипиды, которые находятся, главным образом, на внешней поверхности плазматичсских мембран, содержат группы «головки» из одного или более сахаров, связанных непосредственно с ОН-группой углерода С-1 церамидной части; в них нет фосфата.
Цереброаиды несут единственный сахар, связанный с церамидом; обнаружено, что переброзиды с галактозой характерны для плазматических мембран клеток нервной ткани, а церсброзиды, содержащие глкгкозу, находятся в плазматических мембранах клеток других тканей. Глобозиды — нейтральные (незаряженные) гликосфинголипиды с двумя или более сахарами, которые обычно представлены В-глюкозой, 1)-галактозой или )Ч-ацстил-()-галактозамином. Цереброзиды и глобозиды иногда называют нейтральными гликолипидами, поскольку при рН 7 они не имеют заряда.
Гапглиозиды, самые сложные сфинголипиды, в качестве полярных «головок» содержат на концах олигосахариды и один или более остатков )ч-ацетилнсйраминовой кислоты (Хеп5Ас), (часто се называют просто сиаловой кислотой). Сиаловая кислота придаст ганглиозидам отрицательный заряд при рН 7, и это отличает их от глобозидов. Ганглнозиды с одним остатком сиаловой кислоты входят в серию СМ (М от моно-), 102 структурныепнпндыамембранак (503) с двумя остатками — в серию СР (Р от ди-) н так далее (СТ означает три остатка сиаловой кислоты, СЯ вЂ” четыре). ОН НОН,С. 1 „Н С ! Н СОО НО Н)Ч ОН Н l НС вЂ” С Н ~\ О Х-апетилнейраминоааи кислота (сиалоааа кислота) (Хео5Ас) Ц)ннголипиды на поверхностях клеток— участки биологического распознавания Когда более 100 лет назал врач и химик Иохан Тудикум открыл сфинголипнды, их биологическая роль казалась загадочной, как сфинкс (отсюда н название).
В клеточных мем- ,. *гфуееяи ~5.' Я" (Л Анисин А Рис. 10-15. Гликпсфингплпппды нак фантпры, определяющие группу крови. Группы крови человека (О, А В) отчасти определяются олигосахаридимми егопопкамк» (показаны голубым) этих гликосфинголипкдов. Обнаружено также, что три определенных олигосехаркда связаны с некоторыми белками крови людей с сапами крови О, А и В соответственно. Здесь испольэовали стандартные обозначения сахаров (см. табл. 7-1). бранах человека выявлено по крайней мере 60 различных сфинголипидов.
Многими нз пих особенно богаты плазматическис мембраны нейронов, некоторые, несомненно, служат распознающими участками на клеточной поверхности, но до сих пор только для нескольких сфинголипидов открыта их специфическая функция. Углеводпыс части некоторых сфинголипидов характеризуют группы крови людей и, таким образом, опрелеляют тип крови, которую человек может безопасно получать при переливаниях (рис. 10-15). Ганглиозиды сконцентрированы па внешней поверхности клеток и представляют собой точки узнавания для внеклеточных молекул или поверхностей соседних клеток.
Виды и количество ганглиозидов в гшазматической мембране разительно изменяются в процессе эмбрионального развития. Образование опухоли индуцирует синтез нового комплемента ганглиозндон, и было установлено, что очень низкие концентрации специфического ганглиозида индуцнруют дифферепцировку в культуре опухолевых клеток нервной ткани. Изучение биологических функций различных гапглиозидов остается плодотворной основой для будущих исследований.
Фосфолипиды и сфинголипиды разрушаются в лизосомах В болылннствс клеток мембранные липиды непрерывно разрушаются и замещаются новыми. Для каждой гидролизуемой связи в лизосомах содержится специфический гидролитический фермент (рис 10-16). Фосфолипазы типа А удаляют одну из двух жирных кислот, образуя лизофосфолипид (эти зстеразы не разрушают простую эфирную связь в плазмалогенах). Лизофосфолипазы удаляют оставшуюся жирную кислоту.
Ганглиозиды разлагаются под действием целого набора лизосомазьных ферментов, которые катализируют поэтапное удаление сахарных звеньев и образуют в конце концов цсрамид. Генетический дефект в любом из этих гидролитических ферментов приводит к накоплению в клетке ганглиозидов, что сопровождается тяжелыми последствиями для здоровья (доп. 10-2). [504! Часть1. 10. Липиды Фоефолппа;ю А, О ', !! 'СН,— Π— С О !! 'СН вЂ” Π— С ЗОН Фоефолипаза Аа О Фоо)кмнпааа С К О вЂ” ® О=Р— О Н Н еп(кфолип!Ла П Рис. 10-16.
Специфичность фосфолипаэ. Фосфолипазы А, и А, гидролизуют сложноэфирные связи целых (интактных) глицерофосфолипидов в положениях С-1 и С-2 глицерина. Когда одна из жирных кислот удаляется фосфолипазой типа А, вторая жирная кислота отщепляется от молекулы лизофосфолипазой (не показана). Фосфолипазы С и 0 расщепляют каждая одну из фосфодиэфирных связей в «головке». Некоторые фосфолипазы действуют только на один тип глицерофосфолипида, как, например, на фосфатидилинозит-45-бисфосфат (изображен на рисунке) или на фосфатидилхолин; другие менее специфичны.
Стерины имеют четыре конденсированных углеродных кольца Структурные липиды стерины присутствуют в мембранах большинства клеток эукариот. Характерной структурой в молекулах этой пятой группы мембранных липидов является стеронднос ядро, состоящее нз четырех конденсированных колец, трн из которых содержат шесть атомов углерода, а одно — пять (рис. !0-17). Стерондное ядро почти планарное н относительно жесткое; конденсированные кольца делают невозможным вращение вокруг связей С вЂ” С. Холестерин, главный стерни в тканях животных, проявляет амфифильные свойства, поскольку содержит полярную «головку» (гидроксильная группа при С-З) н большую неполярную углеводородную часть (стероидное ялро и боковая углеводородная цепь прн С-17), равную по длине примерно 1б-углеродной жирной кислоте. Похожие стерины найдены н у других эукарнот, например сигмастернн у растений и эргостерип у грибов.
Бактерии не могут синтезировать стерины, однако несколько видов бактерий могут включать экзогснные стерины в свои мембраны. Стерипы всех эукариот, так же как жирорастворимыс витамины, хнноны и долнхолы, описанные в равд. 10.3, синтезируются нз простых пятнуглеродных нзопреновых субъеднниц. Помимо роли мембранных компонентов, стерины служат предшественниками разнообразных продуктов, обладаю!них специфической биологической активностью, например стероидные гормоны — мощные биологические сигнальные молекулы, регулирующие экспрессию генов. Желчныс кислоты являются полярными производными холестерина, которые действуют как детергенты в кишечнике, эмульгируя поступающие с пищей жиры с тем, чтобы сделать нх более легкодоступными для пищеварительных липаз.
"СН СН СН3 ! 24 »4СК, Алкнльная ! боковая цепь "СК „! ВВСН вЂ” з'СН Полярная "Голонка" КО ное наро Рис. 10-17. Холестерин. Смоделированная из палочек структура холесгерина видна сквозь контур объемной модели молекулы. В химической структуре кольца обозначены буквамиА-В, чтобы упростить номенклатурупроизводных стероидного ядра, а атомы углерода пронумерованы цифрами (голубого цвета). Гидроксильнал группа (розовая на обоих изображениях молекулы) при С-З и есть полярная «головка». Длл депонирования и транспорта озерина эта гидроксильная группа конденсируется с жирной кислотой, образуя сложный эфир стерина. 10.2 Структурные липиды в мембранах [505] витию и ранней смерти.
Чаще встречается болезнь Тся— Сакса, при которой гапглиозил СМ2 накапливается в мозге и селезенке (рис. 2) из-за недостатка фермсгпа гсксазоамипилазы А. Симптомами згой бщгезии являются Пгьтяриые липилы мембран претерпевают непрерывный метаГюлический круговорот, скорость их синтеза обычно уравновешивается ско(хктью распада.
Раснзл (легралация) липилов осуществляется гил)хшитическими ферментами в лизосомах, причем каждый фермент способен гилролизовать только одну определенную связь. Если деградация сфинголипила нарушается в результате дефекта в одном из этих ферментов (рис. 1), в тканях накюпивакпся пролукты неполного распада, вызывая серьезные заболевания.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
