Фармакогнозія з основами біохімії рослин - Ковальов В. М. 2004

Спеціальна частина
Ліпіди
Жирні кислоти

У рослинному світі ідентифіковано понад 200 жирних кислот. За кількістю вуглецевих атомів їх поділяють на вищі (містять від 16 до 24 атомів) і нижчі (у яких атомів вуглецю менше) жирні кислоти.

Будова і класифікація. За хімічною будовою найпоширеніші в рослинному і тваринному світі жирні кислоти — це насичені або ненасичені монокарбонові кислоти з нерозгалуженим вуглецевим ланцюгом і парною кількістю атомів вуглецю. Ненасичені кислоти мають подвійні зв’язки в цис-конфігурації. У структурі поліненасичених кислот знаходяться подвійні зв’язки, між якими містяться метиленові групи. Поряд з систематичною і тривіальною назвою для ненасичених жирних кислот застосовують скорочені позначення, в яких наводять загальну кількість атомів С, число і розташування подвійних зв’язків. Наприклад, 9, 12, 15-октадекартиєнову кислоту (а-ліноленову) позначають 9, 12, 15-C₁₈₃, або ∆_{9, 12, 15}-С₁₈₃, або 18:3^{9,12, 15}. Відомості про кислоти, що входять до складу більшості ліпідів, наведено в табл. 2.

Таблиця 2

Вищі жирні кислоти

У деяких видах рослин зустрічаються кислоти з особливостями будови, наприклад гідроксикислота в олії рицини; епокси-група міститься в жирних кислотах роду Саmеliа, циклічна чаульмугрова кислота — в чаульмугровій олії. У хлоропластах є кислоти з транс-конфігурацією подвійних зв’язків.

Особливу групу складають ейкозаполієнові кислоти і нерозгалужені С₂О кислоти з двома і більше подвійними зв’язками, між якими містяться метиленові групи. Вони утворюють поширену групу біологічно активних речовин, що отримали назву ейкозаноїди. До них належать простагландини, споріднені їм речовини (простаноїди, тромбоксани тощо) і лейкотриєни.

Останніми роками з’явилося поняття «незамінні жирні кислоти», або вітамін F. Спершу тільки лінолеву і а-ліноленову кислоти відносили до незамінних жирних кислот, що не синтезуються в організмах тварин, і відсутність яких в їжі викликає симптоми недостатності. Далі до есенціальних почали приєднувати сполуки із загальною формулою СН₃(СН₂)x (СН=СН—CH₂)_y (СН₂)_z СООН, де x = 1,4,5,7; у = 1-6; z = 0-7, які мають від 18 до 24 атомів вуглецю і цис-конфігурацію (табл. 3), бо іноді ці кислоти утворюються в живому організмі, тобто у точному значенні слова не є незамінними.

Таблиця 3

Біохімічне позначення структури незамінних жирних кислот формули СН₃(СН₂)_х (СН=СН—СН₂)_у (СН2)_z СООН

При метаболізмі незамінних жирних кислот положення найбільш віддаленого від групи СООН подвійного зв’язку залишається незмінним, тому біохіміки почали застосовувати нові позначення, в яких записують загальну кількість атомів вуглецю, подвійних зв’язків і положення найбільш віддаленого подвійного зв’язку, наприклад для а-ліноленової кислоти 18:Зω3. Таким чином з’явилися певні біогенетичні родини кислот, які називають ω-З, ω-6, ω-9 ненасиченими кислотами, що вказує на шлях їх біосинтезу і метаболізму.

Поширення та біологічні функції жирних кислот. У природі вільні жирні кислоти зустрічаються рідко у насінні і плодах деяких рослин, у крові та екскрементах тварин. Вони входять до складу жирів, жирних олій, восків, складних ліпідів. У ліпідах тваринного походження переважають насичені кислоти — пальмітинова і, на другому місці, стеаринова (табл. 4). Кількість коротких (С₆, С₁₄) і довгих (до С₁₄) кислот мала, вони існують як продукти метаболізму. Серед незамінних жирних кислот лінолева і а-ліноленова кислоти входять до складу рослинних олій і тваринних жирів, інші кислоти характерні тільки для тваринних жирів. Ненасичені жирні кислоти входять до складу жирних олій. Із ω-9 жирних кислот в олії рослин присутні і 1-ейкозенова кислота (20:1), ерукова кислота, їх вищі гомологи. Часто зустрічаються ω-6 кислоти в планктоні, рідше — у вищих рослинах. 11,14-Ейкозадієнова кислота (20:2) та у-ліноленова кислота знайдені в рослинах з родини Boraginaceae. Арахідонова кислота зустрічається у водоростях, мохах та папоротях, але не у вищих рослинах. Для нижчих представників рослинного світу характерні ω-3 жирні кислоти. Довжина їхнього ланцюга частіш за все С₁₆—С₂₂; вони мають 3-6 подвійні зв’язки і між ними— метиленові групи. Але трапляються винятки, наприклад у листках рапсу (Brassica napus) була знайдена 7, 10, 13-гексадекатрієнова кислота. Жирні кислоти виконують енергетичну і структурну функцію. При їх розщепленні виділяється велика кількість енергії. При розкладанні жирних кислот в організмі утворюється активована оцтова кислота (ацетил-КоА), яка використовується у багатьох біосинтетичних реакціях для побудови вуглеводів, амінокислот, терпенів тощо. Як пластичний матеріал жирні кислоти входять до складу жирів і жироподібних речовин.

Таблиця 4

Вміст ненасичених кислот у природних жирах

Біологічна роль незамінних жирних кислот з’ясована не повністю. Арахідонова, 8,11,14-ейкозатриєнова і 5,8,11,14,17-ейко-запентаєнова кислоти є попередниками біосинтезу простагландинів та інших ліпопероксидів (простациклінів, тромбоксанів, лейкотрієнів), крім того, вони є обов’язковим компонентом усіх біологічних мембран. Відсутність незамінних жирних кислот в їжі пригнічує ріст та репродуктивну функцію молодих тварин, викликає дерматити, зменшує коагулюючі властивості крові і впливає на артеріальний тиск. Есенціальні кислоти деякою мірою гальмують розвиток атеросклерозу. Арахідонова кислота в 10 разів активніше нормалізує ці порушення, аніж лінолева.

Потреба людини в незамінних жирних кислотах, які іноді називають вітаміном F, у перерахунку на лінолеву складає 10 г на добу.

Простагландини

Простагландини (PG) — біологічно активні ліпіди, які є похідними простанової кислоти і розрізняються між собою положенням замісників і подвійних зв’язків у циклопентановому кільці і бічних ланцюгах.

Простанова кислота

Арахідонова кислота

Скелет простагландинів містить 20 атомів вуглецю, від одного до трьох подвійних зв’язків, одну (Сц15) або дві гідроксильні групи, карбоксильні, а іноді карбонільні залишки.

Простагландини і їхні похідні знайдені в клітинах практично всіх ссавців. Вперше виділені з везикулярної залози. Поширені серед багатьох хребетних і безхребетних тварин (наприклад, у птахів, жаб, коропів, акул, крабів, коралових поліпів, деяких комах) та у ряді рослин (наприклад, Allium сера), проте у дуже малих кількостях (1 мкг/г і менше). Єдине природне джерело, що багате на простагландини, це корали (Plexaura homomalla), в яких вміст PGA₂ та його похідних становить 1,5-2 % сухої маси.

Простагландини не накопичуються в тканинах, а синтезуються у відповідь на біологічний стимул з ендогенних кислот: ейкозатриєнової, ейкозатетраєнової (арахідонової) і ейкозапентаєнової (тімнодонової). Внаслідок швидкого розпаду простагландини діють, на відміну від гормонів, неподалік від місця секреції.

Через високу фізіологічну активність простагландини іноді називають гормонами. Вони взаємодіють із специфічними рецепторами цитоплазматичних мембран, що призводить до зміни (зменшення або росту) концентрації внутрішньоклітинних нуклеотидів, здатні проходити крізь мембрани, включаючи гематоенцефалічний бар’єр, і зв’язуватися з компонентами клітин, мають вплив на синтез ДНК. Деякі простагландини індукують перенесення катіонів крізь біологічні мембрани, змінюючи фізіологічний стан клітин.

Препарати простагландинів застосовують в експериментальній і клінічній медицині для переривання вагітності, допомоги породіллі, лікування язви шлунка, бронхіальної астми тощо.