Основы биохимии Том 1 - А. Ленинджер 1985

Биомолекулы
Липиды и мембраны
Фосфолипиды - основные липидные компоненты мембран

Существует несколько классов мембранных липидов. Они отличаются от триацилглицеролов тем, что наряду с углеводородными цепями содержат одну или несколько сильно полярных «голов». На этом основании мембранные липиды часто называют также полярными липидами. В наибольшем количестве в мембранах присутствуют фосфолипиды. Фосфолипиды служат структурными компонентами мембран и никогда не запасаются в больших количествах. Как видно уже из названия, липиды этой группы содержат фосфор (в виде остатков фосфорной кислоты). Роль основного фосфолипидного компонента мембран играют фосфоглицериды (рис. 12-8), в состав которых входят два остатка жирных кислот, этерифицирующих первую и вторую гидроксильные группы глицерола. Третья гидроксильная группа глицерола образует сложно-эфирную связь с фосфорной кислотой. Кроме того, фосфоглицериды содержат остаток еще одного спирта, связанного сложно-эфирной связью с фосфорной кислотой. Этот второй остаток локализуется, таким образом, в полярной голове молекулы фосфоглицерида. В зависимости от того, какой спирт входит в состав полярной головы, различают несколько классов фосфоглицеридов. Все молекулы фосфоглицеридов имеют два неполярных хвоста из длинноцепочечных жирных кислот, чаще всего - из жирных кислот, содержащих 16 или 18 атомов углерода. Как правило, одна из жирных кислот насыщенная, а вторая - ненасыщенная; последняя при этом образует эфирную связь всегда со средней, т.е. при С2, гидроксильной группой глицерола. Отметим, что второй углеродный атом (С2) глицерола в молекуле фосфоглицерида асимметричен и имеет L-конфигурацию, поскольку глицерол происходит из L-глицеральдегида.

Рис. 12-8. Основные фосфоглицерилы. Полярные головы фосфоглицеридов состоят из отрицательно заряженной (при pH 7,0) фосфатной группы, этерифицированной спиртом (выделен цветом). Остаток спирта также может нести электрический заряд.

Названия различных типов фосфоглицеридов образуются в соответствии с названием спирта в их полярной группе (рис. 12-8). Исходным для всех фосфоглицеридов соединением служит фосфатидная кислота, в голове которой нет спирта. В свободном виде она встречается в очень незначительных количествах, играя роль промежуточного продукта в биосинтезе фосфоглицеридов. Самые распространенные фосфоглицериды - это сходные между собой фосфатидилэтаноламин и фосфатидилхолин, полярные головы которых содержат соответственно спирты этаноламин и холин. Комбинации жирных кислот в неполярной части этих соединений могут быть разнообразными. К фосфоглицеридам относится также фосфатидилсерин, полярная группа которого содержит остаток гидроксиаминокислоты серина (разд. 5.7) и фосфатидилинозитол, в состав которого входит циклический спирт - инозитол. Локализованный главным образом во внутренней мембране митохондрий кардиолипин в отличие от остальных фосфоглицеридов является «двойным» фосфоглицеридом (рис. 12-9).

При pH 7,0 остаток фосфорной кислоты во всех фосфоглицеридах заряжен отрицательно. Кроме того, при pH, близких к 7,0, спиртовые группы голов также могут нести один или несколько электрических зарядов (рис. 12-8). Таким образом, фосфоглицериды содержат группировки двух разных типов, а именно полярные гидрофильные головы и неполярные гидрофобные хвосты. Вследствие этого фосфоглицериды обладают амфипатическими свойствами (разд. 4.3). Как правило, амфипатическими свойствами обладают мембранные липиды, тогда как откладываемые в запас липиды (триацилглицеролы и воска) таких свойств лишены.

Рис. 12-9. Кардиолипин («двойной» фосфоглицерид) содержится в больших количествах в мембранах митохондрий и бактерий. Буквой R обозначены углеводородные цепи длинноцепочечных жирных кислот.

При нагревании с кислотами или щелочами фосфоглицериды гидролизуются, распадаясь на основные структурные компоненты: жирные кислоты, глицерол, фосфорную кислоту и спирт полярной головы. Они могут гидролизоваться также ферментативным путем - под действием различных фосфолипаз, катализирующих процессы гидролитического расщепления специфических связей в молекуле фосфоглицерида.