3.2. Липидные компоненты клеточных мембран
До 50 % липидов клеточных мембран составляют производные фосфа-тидных кислот, которые представляют собой продукт этерификации ди-ацилглицеридов фосфорной кислотой по первичной спиртовой группе, например
В свою очередь фосфатидные кислоты можно рассматривать как продукт диацилирования L-глицерин-3-фосфата или, что то же самое, D-глицерин-1-фосфата, но стерические эффекты у жиров и производных фосфатидных кислот особой роли не играют. На основе фосфатидных кислот в организ-ме образуется несколько важных амфифильных соединений, представляю-щих собой продукты этерификации одной из кислотных групп фосфорной кислоты гидроксильными группами холина, этаноламина или серина:
Представленная формула соответствует фосфатидилхолину (лецитин, эфир фосфатидной кислоты и холина HOCH2CH2N+(CH3)3), другими соедине-ниями этой группы являются фосфатидилэтаноламин (кефалин, эфир фос-фатидной кислоты и этаноламина HOCH2CH2NH2) и фосфатидилсерин (эфир фосфатидной кислоты и аминокислоты серина НОСН2СН(NH2)СООН).
Амфифильные свойства могут быть обусловлены не только азотсодер-жащими фрагментами. За счет этерификации одной из гидроксильных групп фосфатного фрагмента остатком инозита – гексагидроксицикло-гексана – образуется фосфатидилинозит, а его гидроксильные группы могут быть дополнительно фосфорилированы. Определенную роль играют и простые эфиры глицерина, вещества, построенные по типу фосфатидных производных, но у которых один из остатков жирной кислоты (у первич-ной гидроксильной группы) заменен на енольный фрагмент или остаток жирного спирта (плазмалогены), например
В этих веществах остаток фосфорной кислоты также этерифицирован раз-личными гидрофильными остатками.
Близки к фосфатидилхолину сфингомиелины, построенные на основе ненасыщенного аминодиола – сфингозина
Ацилированный по аминогруппе остатком жирной кислоты сфингозин – это церамид (приведена формула фосфата церамида), который аналогичен фосфатидной кислоте
Эфир церамида и холина – это сфингомиелин:
В церамидных производных гидрофильный фрагмент может быть также представлен остатками полиоксисоединений, в частности сахаров. Цер-амид, соединенный гликозидной связью с глюкозой – это глюкоцеребро-зид:
Если к первичной гидроксильной группе церамида присоединены олиго-сахаридные остатки, то это ганглиозиды, которые образуют антигенные и рецепторные участки на мембране клеток.
В состав клеточных мембран входят и вещества терпеноидной природы, построенные из фрагментов изопрена. В их число входят полиненасы-щенные линейные (сквален) и алициклические соединения каротиноиды (-каротин):
а также полициклические стероиды, самым известным из которых является холестерин
холестерин эргостерин
Из дегидрохолестерина (эргостерина, вторая формула) на свету образуется витамин D, регулирующий в том числе и кальциевый обмен. В норме его должно поступать (или образовываться) в организме человека около 10 мкг в сутки, а доза в 1,5 мг этого витамина уже яд. Скорость его образования в значительной мере зависит от светового потока, поэтому люди южных ши-рот имеют темную кожу (светлокожие загорают), а северяне – блондины. Правда, есть еще смуглые и черноволосые эскимосы, но они получают много витамина D с рыбой и мясом морских животных.
Вещества стероидной природы очень важны в составе клеточных мембран всего живого. Они определяют их лабильность, проницаемость для многих необходимых клетке веществ, для которых нет специальных транспортных систем. Если мембраны животных включают преимущественно холесте-рин, то мембраны растительных клеток содержат большое число (в зависи-мости от растения) веществ стероидной природы иного строения. Первич-ным продуктом стероидной природы, образующимся из сквалена (тритерпен линейного строения), является чаще всего ланостерин.
Далее он трижды подвергается деметилированию (две метильные группы у С4 и метильная группа С14) и трансформации по боковой цепи. Окислен-ные стероиды с карбоксильной группой в укороченной боковой цепи – это желчные кислоты. Они играют роль поверхностноактивных веществ в пищеварительной системе. Без них скорость переваривания жиров резко снижается. Растительные клетки, наоборот, усложняют эту боковую цепь. Паразитирующие на растениях грибы чаще всего используют в качестве исходного продукта для своего мембранного стероида – эргостерина – ла-ностерин. Нарушение процесса ферментативного деметилирования про-дуктов превращения ланостерина по С14 лежит в основе действия совре-менных противогрибковых препаратов – фунгицидов, а действие извест-ного противогрибкового средства ламизила (тербинафин)
основано на блокировке процесса образования стероидной структуры из линейного предшественника сквалена.
Высшие растения синтезируют свои стероиды минуя ланостерин. Стеро-идную природу имеют многие гормоны и токсины.