Мембранные липиды

В состав мембран входят липиды следующих классов:

1. фосфолипиды

2. сфинголипиды

3. гликолипиды

4. стероиды, а именно- холестерин.

Именно липиды первых трех перечисленных классов имеют то характерное строение - гидрофильная головка и два гидрофобных хвоста (рис. 1.7).

 

 

Рис. 1.7. Типичная структура амфифильных мембранных липидов

А.О.- азотистое основание, Ф- фосфатная группа, ЖК-жирная кислота

 

1. У фосфолипидовв состав «головки» входят последовательно связанные друг с другом остатки азотистого основания (холина, коламина или серина), фосфатной группы и трехатомного спирта глицерина. Все это полярные группировки (т.к. содержат много гетероатомов) и потому они являются гидрофильными. Остатки жирных кислот образующие гидрофобные хвосты, соединены с глицерином. В качестве насыщенной кислоты часто выступает пальмитиновая кислота (16 С-атомов), а в качестве ненасыщенной – олеиновая кислота (18 С-атомов и 1 двойная связь, что обозначается как С_18:1). В месте нахождения двойной связи углеводородная цепь делает изгиб на 40⁰. Поэтому, несмотря на различие С-атомов в олеиновой и пальмитиновой кислотах, длина обоих хвостов оказывается практически одинаковой. Это облегчает образование бислоя. Такое же строение без азотистого основания называется фосфатидной кислотой. Поэтому фосфолипиды можно рассматривать как производные этой кислоты. Отсюда происходит название ряда важнейших фосфолипидов. Например фосфатидилхолин – фосфатидная кислота, связанная с холином. В мембранах имеются и такие фосфолипиды, чья структура несколько отличается от приведенной схемы. Например кардиолипины – это две фосфатидные кислоты связанные через глицерин (рис. 1.8).

 

 

 

Рис. 1.8. Структура кардиолипинов

 

В таких молекулах 4 углеводородных «хвоста» и более объемная гидрофильная «головка». В плазмалогенах вместо одного из остатков жирной кислоты содержится остаток альдегида жирной кислоты.

2. У сфинголипидов по сравнению с фосфолипидами вместо глицерина и одной из жирных кислот содержится двухатомный аминоспирт – сфингозин, содержащий 18 С-атомов и 1 двойную связь. Поэтому начальная часть сфингозина входит в гидрофильную головку сфинголипидов, а последующая углеводородная цепь служит одним из гидрофобных хвостов. Типичный представитель – сфингомиелин, где в качестве азотистого основания выступает холин.

3. Гликолипиды тоже содержат остаток сфингозина. Но в состав гидрофильной головки вместо азотистого основания и фосфатной группы входит какой-либо углевод. По природе углеводов гликолипиды подразделяются на 2 группы цереброзиды (углевод- галактоза или глюкоза) и ганглиозиды (углевод- олигосахарид, обычно разветвленный). В качестве жирных кислот гликолипиды часто содержат особые кислоты-нервоновую (24 С –атома и 1 двойная связь) и цереброновую.

4. Холестерин –представляет собойвытянутую систему четырех углеводородных циклов и углеводородную боковую цепь. Поэтому за исключением одной гидроксигруппы холестерин - гидрофобное соединение. Если через гидроксигруппу связана какая-либо жирная кислота, то такой (этерифицированный) холестерин полностью теряет признаки амфифильности.

В силу своей гидрофобности в мембране холестерин находится в основном в срединной зоне бислоя, и лишь гидроксигруппа примыкает к головкам амфифильных липидов.

 

При этом вытянутые молекулы холестерина ориентированы параллельно углеводородным цепям указанных липидов (рис. 1.9).

 

Рис.1.9. Структура молекулы холестерина и ее расположение между

амфифильными липидами в мембране

 

Каждый вид мембран отличается строго определенным содержанием вышеперечисленных классов липидов. Это во многом определяет свойства данных мембран.

 

1.5.1. Влияние липидного состава на свойства мембран (табл.2.1).