АкушерствоАнатомияАнестезиологияВакцинопрофилактикаВалеологияВетеринарияГигиенаЗаболеванияИммунологияКардиологияНеврологияНефрологияОнкологияОториноларингологияОфтальмологияПаразитологияПедиатрияПервая помощьПсихиатрияПульмонологияРеанимацияРевматологияСтоматологияТерапияТоксикологияТравматологияУрологияФармакологияФармацевтикаФизиотерапияФтизиатрияХирургияЭндокринологияЭпидемиология

Терпеноиды (изопреноиды)

Классификация липидов

 

Липиды делят на омыляемые и неомыляемые в зависимости от их способ­ности к гидролизу с образованием в щелочной среде солей высших карбоновых кислот – мыл.

Неомыляемые липиды

Неомыляемые липиды не расщепляются под действием воды. Не­омыляемые липиды делятся на стероиды и терпеноиды (каротиноиды).

 

Стероиды

 
 

Стероиды относятся к липидам животных организмов. В основе их струк­туры лежит конденсированный четырехциклический остов, называемый стера­ном (рис.1).

Рис.1. Структура стерана (циклопентанопергидрофенантрена)

 

Циклический скелет стероидов относительно жесткий, в целом для природных стероидов наиболее характерны следующие типы сочленения и конформаций циклогексановых колец:

· кольца В и С – транс-;

· кольца С и D –транс-;

· кольца А и В – транс-;

· все циклогексановые кольца – в конформации кресла.

 

 

 

К стероидам относятся многочисленные вещества гормональной природы. Среди них наиболее распространенным является холестерин (рис.2). Холесте­рин – одноатомный спирт, поэтому его называют также холестеролом. Он про­являет свойства вторичного спирта и алкена. В организме 30% холестерина со­держится в свободном состоянии, 70% - в виде сложных эфиров с высшими карбоновыми кислотами, как насыщенными (пальмитиновой и стеариновой), так и ненасыщенными (линолевой, арахидоновой и др.), т.е. в виде ацилхоле­стеринов.

 

 
 

Рис.2. Строение холестерина – наиболее распространенного представителя стероидов.

 

Общее количество холестерина в организме составляет 210-250 г. В боль­ших количествах он содержится в головном и спинном мозге, является компо­нентом клеточных мембран. Из всего количества холестерина, содержащегося в организме, только около 20% его поступает с пищей. Основное количество хо­лестерина синтезируется в организме из уксусной кислоты. Нарушение обмена холестерина приводит к его отложению на стенках артерий и, как следствие, уменьшению эластичности сосудов (атеросклерозу).

Холестерин в организме превращается в большое количество других стероидов, например в желчные кислоты, которые выполняют важную биологическую функцию: эмульгируя жиры пищи, они улучшают их усвоение.

 
 

Наиболее распространенной желчной кислотой является холевая кислота (рис. 3).

Рис. 3. Строение желчных кислот

 

Желчные кислоты находятся в организме также и виде амидов по карбоксильной группе. Посредством амидной связи к ним могут быть присоединены остатки глицина – Н2NCH2COOH, как в гликохолевой кислоте, или таурина Н2NCH2CH2SO3H, как таурохолевой кислоте. Натриевые и калиевые соли желчных кислот обладают поверхностно-активными свойствами. Эмульгируя жиры пищи, они улучшают их усвоение, а также активируют фермент липазу, катализирующий гидролиз жиров.

При облучении УФ-светом некоторых стеринов, например эргостерина, происходит размыкание кольца В и образование продуктов, относящихся к витаминам группы D (антирахитические). Они содержатся в яичном желтке, сливочном масле и рыбьем жире.

 

 

Холестерин является предшественником всех стероидных гормонов.

Гормонами называют биологически активные вещества, образующиеся в результате деятельности желез внутренней секреции и принимающие участие в регуляции обмена веществ и физиологических функций в организме. Гормоны – промежуточное звено между нервной системой и ферментами. Синтезированные в железах внутренней секреции гормоны переносятся током крови к органам-мишеням и там либо повышают каталитическую активность соответствующих ферментов, либо ускоряют их биосинтез.

Согласно химической классификации все известные гормоны делятся на три группы:

· аминокислоты и продукты их превращений – адреналин, норадреналин и др.;

· пептиды и белковые гормоны – инсулин, гормон роста соматотропин и др.;

· производные стероидов – гормоны коры надпочечников (кортикостероиды), мужские и женские половые гормоны и др.

Половые гормоны. Эти вещества вырабатываются половыми органами и регулируют половые функции. К их числу относятся женские (гестагены и эстрогены) и мужские половые гормоны (андрогены).

Эстрагены контролируют менструальный цикл у женщин, используются при лечении гипертонии и др. заболеваний. Наиболее важны эстрон и эстрадиол – производные эстрана.


В настоящее время получают синтетические аналоги эстрогенов, обладающие мощной эстрогенной активностью. К ним относятся диэтилстильбэстрол и продукт его гидрирования синэстрол.

 
 

 
 

Андрогены стимулируют развитие вторичных мужских половых признаков, влияют на эндокринную систему человека, обладают сильным анаболическим эффектом. Главными мужскими половыми гормонами являются андростерон и более активный тестостерон. В основе их структуры лежит углеродный скелет андростана.

Терпеноиды (изопреноиды)

 
 

Терпеноиды (изопреноиды) под этим названием объединяют ряд углеводо­родов и их кислородсодержащих производных – спиртов, альдегидов и кетонов, углеродный скелет которых построен из двух, трех или более звеньев изопрена.

 

Терпенами богаты эфирные масла растений (герани, розы, лаванды, лимона и др.).

 
 

К терпенам относятся и различные растительные пигменты – карати­ноиды и жирорастворимые витамины. Наиболее известным каратиноидом яв­ляется каротин. Каротин – растительный пигмент желто-красного цвета, в большом количестве содержащийся в моркови, а также в томатах и сливочном масле. Наиболее распространен т.н. β-каротин (рис.4).

Рис.4. Строение β-каротина (все двойные связи имеют транс- или E- конфигурацию)

 

Молекула β-каротина состоит из двух одинаковых частей. Каждая из них в живой клетке (in vivo) превращается в молекулу витамина А (ретинол), иг­рающего важную роль в процессе зрительного восприятия.

 

Витамины группы А считаются факторами роста. Их недостаток в пище вызывает высыхание роговицы глаза (куриную слепоту), понижает сопротив­ляемость организма инфекции.

Роль ретинола в процессе зрительного восприятия изучена достаточно хорошо. В организме ретинол претерпевает следующие превращения:

1. окисляется в альдегид – 11- транс –ретиналь:

2. 11- транс -ретиналь под воздействием фермента – ретинальизомеразы – превращается в 11- цис -ретиналь:

 

3. 11- цис -ретиналь связывается с белком палочек сетчатки опсином в иминосоединение (основание Шиффа) с образованием светочувствительного пигмента – родопсина:

4. при поглощении света в результате фотоизомеризации ретинальный комплекс родопсина переходит в 11- транс -ретиналь, его конформация изменяется:

5. измененный 11- транс -ретиналь отделяется от опсина в результате гидролиза:

Эта последовательность реакций служит пусковым механизмом, обеспечивающим возбуждение палочек сетчатки глаза.

Витамин А относится к классу жирорастворимых витаминов. К важным витаминам этого класса относят также витамины группы Е (токоферолы) и витамины группы К.

Витамин Е (α-токоферол) является важнейшим представителем этой группы. Он представляет собой производное двухатомного фенола – гидрохинона – с изопреноидной боковой цепью.

 

 

Токоферол – один из активных антиоксидантов, ингибирующих процесс пероксидного окисления. Антиокислительная функция токоферолов определяется их способностью связывать появляющиеся в клетках активные свободные радикалы в относительно устойчивые и потому неспособные к продолжению цепи феноксильные радикалы.

Витамины группы К необходимы для обеспечения нормальной свертываемости крови (антигеморрагический фактор). Они являются производными 1,4-нафтохинона и содержат изопреноидную боковую цепь.

 


Омыляемые липиды

Омыляемые липиды гидролизуются, образуя смесь более простых веществ, т.к. в их структуре присутствуют связи, которые расщепляются водой (сложно-эфирные, гликозидные, амидные).

Омыляемые липиды делятся на простые и сложные.

 

 

Простые липиды

Простые липиды – это те, которые при гидролизе дают только два соединения: спирт и карбоновую кислоту. К ним относятся воски, жиры и масла, церамиды.

 
 

Воски – сложные эфиры высших жирных кислот и высших одноатомных спиртов. Примером животных восков служит пчелиный воск, основу которого составляет мирицилпальмитат – эфир пальмитиновой кислоты и мирицилового спирта. Широкое применение находит содержащийся в черепной полости кашалота спермацет, главным компонентом которого является цетилпальмитат – сложный эфир пальмитиновой кислоты и цетилового спирта. Этот воск используют в парфюмерии как основу при изготовлении кремов, мазей, т.к. он очень хорошо всасывается через кожу (рис. 5)

Рис. 5 Строение восков

Животные воски также выполняют защитную функцию: они образуют защитную смазку на коже, шерсти и перьях, восковой налёт предохраняет от смачивания, высыхания и проникновения микробов.

Жиры и масла (триацилглицерины) – сложные эфиры глицерина и высших жирных кислот.

 
 

Твердые триацилглицерины называют жирами, жидкие – маслами. В составе триацилглицеринов животного происхождения обычно преобладают остатки насыщенных кислот. Эти жиры - твердые вещества. Напротив, растительные масла содержат в основном остатки ненасыщенных кислот и имеют жидкую консистенцию.

Поскольку во всех природных жирах спирт один и тот же – это трехатомный спирт - глицерин, то наблюдаемое разнообразие жиров обусловлено исключительно строением карбоновых кислот, входящих в их состав.

 
 

Высшие карбоновые кислоты – структурные компоненты жиров и восков. Высшие карбоновые кислоты впервые были выделены из жиров, поэтому они и получили название жирных. Биологически важные жирные кислоты обладают рядом особенностей:

1. Большинство жирных кислот представляют собой монокарбоновые кислоты, содержащие линейные углеводородные цепи с четным чис­лом атомов (обычно С12 – С20), эта особенность обусловлена меха­низмом их синтеза и распада в организме, кислоты с более корот­кими цепями или с нечетным числом углеродных атомов встреча­ются гораздо реже. Жирные кислоты могут быть насыщенными и ненасыщенными; Насыщенные кислоты с длинной, неразветвлённой углеводородной цепью можно представить общей формулой: СН3(СН2)nСООН.

2. Ненасыщенные кислоты (обычно это С18 – С20 – кислоты) могут со­держать одну или несколько двойных связей;

3. Все двойные связи в ненасыщенных жирных кислотах имеют цис-конфигурацию;

4. Ближайшая к карбоксильной группе двойная связь обычно располо­жена между 9-м и 10-м атомами углерода;

5. Если двойных связей несколько, они отделены друг от друга метиленовой группой. Все они могут быть представлены общей форму­лой: СН3(СН2)m(СН=СНСН2)n(СН2)kСООН

 

Структуры некоторых наиболее известных жирных кислот приведены в таблице 1.

Табл. 1 Жирные кислоты, встречающиеся в составе липидов

Название кислоты Формула tпл, 0С
Насыщенные жирные кислоты
Лауриновая (С12) С11Н23СООН  
Миристиновая (С14) С13Н23СООН  
Пальмитиновая (С16) С15Н23СООН  
Стеариновая (С18) С17Н35СООН  
Арахиновая (С20) С19Н39СООН  
Ненасыщенные жирные кислоты
Пальмитоолеиновая (С16:1) С15Н29СООН - 1
Олеиновая (С18:1) С17Н33СООН  
Линолевая (С18:2) С17Н31СООН - 5
Линоленовая (С18:3) С17Н29СООН - 15
Арахидоновая (С20:4) С19Н33СООН - 50

Молекулярные модели поясняют различие в температурах плавления: насыщенные цепи способны принимать зигзагообразную линейную конфи­гурацию, что способствует упорядоченной (параллельной) укладке длинно­цепочечных радикалов кислот. При обычной температуре – это твердый жир.

 
 

Наличие двойной связи с цис-конфигурацией, приводит к существен­ному изгибу углеродной цепи, вследствие чего нарушается упорядоченная укладка кислотных остатков. Это обстоятельство приводит к снижению тем­пературы плавления триацилглицеринов с остатками ненасыщенных кислот (транс- конфигурация двойных связей не нарушает упорядоченной укладки кислотных остатков).

 
 

Таким образом, по консистенции жира можно ориентировочно судить о жирнокислотном составе триацилглицеринов и наоборот.

В жирах животного происхождения из насыщенных кислот преобла­дают стеариновая и пальмитиновая кислоты. В липидах растений содержится заметное количество полиненасыщенных жирных кислот. Полиненасыщен­ными кислотами богаты жиры рыб, например, жир печени трески. Причина этого заключается в давлении естественного отбора: триацилглицерины, вхо­дящие в состав жира рыб, настолько плохо кристаллизуются, что остаются жидкими даже в типичном для рыб холодном окружении. Состав и свойства некоторых природных жиров приведены в таблице 2.

 


Табл. 2 Состав некоторых природных жиров и масел.

 

    Жир или масло Содержание карбоновых кислот в % по массе
  Ниже С14   Мири­стино­вая (С14)   Пальми­тиновая (С16)   Стеари­новая (С18)   Олеи­новая (С18:1)   Лино­левая (С18:2)   Линоле­новая (С18:3)  
Сливочное масло              
Человече­ский жир              
Оливковое масло              
Масло пе­чени трески              
Льняное масло              
Кукурузное масло              

Ниже приведены примеры нейтральных триацилглицеринов и указаны их систематические названия, основанные на названиях входящих в их состав жирных кислот.

Сложные липиды

Сложные липиды при гидролизе дают более разнообразные соединения: спирт, карбоновые кислоты, фосфорную кислоту, аминокислоту и прочие.

Сложные липиды делят на три большие группы:

· фосфолипиды;

· сфинголипиды;

· гликолипиды.

Фосфолипиды. Общим признаком всех фосфолипидов является наличие в их составе фосфорной кислоты. Фосфолипиды являются главными компонентами биологических мем­бран. Фосфолипиды широко распространены в растительных и животных тканях. Значительные количества фосфолипидов содержатся в сердце и печени животных, в семе­нах растений (соевые бобы), в яйцах птиц. Особенно высоко содержание их в нервной ткани человека и позвоночных животных.

В зависимости от спиртового компонента они делятся на глицерофосфолипиды и сфингофосфолипиды.

 
 

Глицерофосфолипиды. Общим структурным фрагментом всех глицерофосфолипидов является фосфатидовая кислота (1,2-диацил-3-фосфоглицерин).

Фосфатидовая кислота присутствует в тканях в незначительных количествах, ее асимметрический атом С2 имеет L-конфигурацию. Фосфатидовая кислота найдена во многих природных источниках – тканях животных, растениях и микроорганизмах. Хотя ее содержание, как правило, невелико (1-5% от общего количества фосфолипидов), она играет существенную роль как предшественник биосинтеза других фосфолипидов.

Производные фосфатидовой кислоты (фосфатиды) Свободный гидроксил остатка фосфорной кислоты в фосфатидовой кислоте может быть этерифицирован разнообразными соединениями. Как правило, в природных фосфатидах в положении 1 глицериновой цепи находится остаток насыщенной, а в положении 2 – ненасыщенной кислот. Одна из гидроксильных групп фосфорной кислоты этерифицирована многоатомным спиртом, аминоспиртом или аминокислотой.

Примерами фосфатидов могут служить соединения, в составе которых фосфатидовые кислоты этерифицированы по фосфатной группе следующими соединениями (рис. 6):

· фосфатидилсерины, этерифицирующий агент – аминокислота серин;

· фосфтидилэтаноламины, этерифицирующий агент – 2-аминоэтанол (коламин, этаноламин);

· фосфатидилхолины, этерифицирующий агент – холин.

 


Дата добавления: 2016-06-06 | Просмотры: 896 | Нарушение авторских прав



1 | 2 | 3 |



При использовании материала ссылка на сайт medlec.org обязательна! (0.013 сек.)