химический каталог




Химия биологически активных природных соединений

Автор Н.А.Преображенский, Р.П.Евстигнеева

азмы, имеющие разное соотношение липид: белок, характеризуются определенными значениями плотностей. Один из вариантов этого метода включает измерение скорости флотации (в единицах Сведберга, St)* липопротеидов в водной среде данной однородной плотности. Величина St зависит от плотности, размера и формы молекулы липопротеида. Липопротеиды наиболее низкой плотности (низкое отношение белок: липид) $меют наибольшее значение Sf. Другой вариант основан на центрифугировании по градиенту плотности. С этой целью плотность плазмы ступенчато повышают добавлением растворов веществ, не влияющих на ее свойства, в результате чего липопротеиды в процессе ультрацентрифугирования концентрируются в виде полос в тех местах раствора, где его плотность соответствует плотности липопротеида.

Для выделения, очистки и проверки гомогенности отдельных классов липопротеидов. плазмы используют также электрофорез на различных носителях (бумага, ацетат целлюлозы, агар-агар, акриламид и т. д.). Разделение липопротеидов плазмы на классы и очистка возможны и с помощью методов осаждения [298, р. 15]. Наиболее распространенный вариант их основан на способности липопротеидов образовывать нерастворимые комплексы с различными полимерами: поликатионами (поли-винилпирролидон и др.), полианионами (сульфаты полисахаридов) и

* Sf — скорость флотации при центрифугировании в растворе NaCl (плотность 1,063 при 26 ?С).

24—2394

369

т. д. Для очистки липопротеидов в последние годы начали применять хроматографические методы и гель-фильтрацию.

Совокупность указанных физических методов (в основном, ультрацентрифугирование и электрофорез) позволила разделить липопротеиды плазмы на четыре функционально важных класса с различными физическими и химическими свойствами (табл. 19).

Таблица 19. Физические н химические свойства липопротеидов плазмы крови человека

Названве Плотность, г/см» Состав. % сухой массы белки фосфолипиды «) I- и к с ЯБ о. «у я as 5 я i» rf к Ей я ч ш *¦ о.

Липопротеид высокой плот- 1,063—1,210 45-55 30 3 15 5-8

ности (о-липопротенд)

Липопротеид низкой плотно- 1,006—1,063 0-20 20—25 22 8 35 10

сти (Р-лнпопротеид) 3-8 50—80

Липопротеид очень низкой 0,930—1,006 20—400 2—13 10—25 6—16 плотности (пре-Р- липопротеид)

Хиломикроны 0,950 400x10* 0,5-2,5 3—15 1-5 1—7 79—95

Первый функционально важный класс липопротеидов плазмы человека носит название липопротеидов высокой плотности или а-липопротеи-дов. При электрофорезе на бумаге или крахмале подвижность этих липопротеидов соответствует подвижности a-глобулинов (обнаруживаются обычно в виде двух полос).

Экстракцией этих липопротеидов растворителями удаляется липид-ная часть и остается белок, так называемый аполипопротеид А. Он проявляет склонность вновь взаимодействовать с липидами с образованием липопротеида. Аполипопротеид А построен из нескольких полипептидных цепей (до десяти), которые содержат с N-конца аспарагиновую кислоту, а с С-конца — треонин.

Липопротеиды низкой плотности, иначе называемые В-липопротеида-ми, обнаруживают при электрофорезе подвижность iB-глобулинов, имеют молекулярную массу (1,3—3,2) -106. Аполипопротеид В, получаемый после удаления липидов из В-липопротеида, содержит две полипептидные цепи, у каждой из которых на 'N-конце находится глутаминовая кислота, а на С-конце — серии »[299].

Липопротеиды очень низкой плотности (пре-В-липопротеиды) представляют собой частицы крупного размера, химический состав которых может существенно меняться. В пре-В-липопротеидах с наибольшей плотностью белок составляет около 13% сухой массы, а триглицериды — 50%, в то время как в молекулах с наименьшей плотностью белок составляет лишь 2% сухой массы, а триглицериды — 80%- Пре-В-липопротеиды содержат аполипопротеиды В.

Хиломикроны содержат большие количества триглицеридов (75— 95%) и небольшие количества белка, холестерина и фосфолипидов [300, р. 128]. Лимфатические хиломикроны имеют при электрофорезе подвижность альбумина, тогда как плазматические хиломикроны обладают подвижностью аг-глобулинов.

Описанные классы липопротеидов присутствуют в плазме крови всех млекопитающих. Содержание различных классов липопротеидов у людей

370

зависит от возраста, пола, условий жизни н т. д. и изменяется при некоторых паталогических состояниях организма. Так, в плазме крови больных инфарктом миокарда увеличивается содержание липопротеидов низкой плотности.

Каждый из четырех перечисленных классов липопротеидов не является гомогенным, а содержит в свою очередь фракции с различными хро-ыатографнческнмн, электрофоретическими и иммунологическими свойствами. Так, В-липопротеид состоит из двух фракций, отличающихся по составу аполипопротеидов. Пре-В-липопротеиды включают два типа частиц, отличающихся размерами, плотностью, а также составом и свойствами апопротеидов.

Для хиломикронов характерно наличие частиц одинакового состава, ио различного размера. Разные классы липопротеидов характеризуются специфическим составом липидов [298]. Так, в хиломикронах и пре-р-лнпопротеидах преобладают триглицериды, а в а-липопротеидах — фосфолипиды (до 30%). Для р-липопротеидов характерно высокое содержание эфиров холестерина (до 35%).

Основная часть фосфолипидов представлена фосфатидилэтаноламинами, лецитинами и сфингомиелинами. В значительно меньших количествах присутствуют плазмалогены, фосфоииозитиды и фосфатидилсерин (суммарно до 2%). Состав липидов в различных классах липопротеидов подвержен значительным индивидуальным колебаниям в зависимости от возраста, пола и других факторов.

При изучении белковой части рассмотренных классов липопротеидов установлено, что средний состав белка является постоянным для каждо-> го класса липопротеидов. Наибольшее сходство в аминокислотном составе апопротеидов обнаруживают р- и пре-р-липопротеиды, а наименьшее — а- и р-липопротеиды. В составе различных классов липопротеидов обнаружены все аминокислоты, найденные в белках плазмы крови (у-глобулин, фибриноген, трансферрин и др.).

Вопросы молекулярной организации липопротеидов плазмы (тип связи между липидными и белковыми молекулами, пространственное расположение их и состояние белка в комплексе) еще окончательно не решены. Полагают, что основной вклад в стабилизацию комплексов принадлежит силам слабого взаимодействия, роль ковалентных связей незначительна [301]. Среди сил слабого взаимодействия основное место отводится силам ван-дер-Ваальса, возникающим между гидрофобными областями липидов и неполярными боковыми цепями аминокислот, входящих в состав полипептидных цепей [16, с. 250].

В образовании липопротеидных структур участвуют и силы ионного взаимодействия между заряженными группами липидов [РО4, РО|.

NH3, N(CH3)3, СОО-] и аминокислотных остатков полипептидных цепей (СОО- NH3) [14, р. 95], например:

+

+

rch

\

+ и ;ch(ch2)4nh3 "о—p—о—сн2

;nh

ох

chocor"

r'ch

ch2ocor"

24»

пептидная цепь

фосфолнпни

371

Бивалентные катионы, такие, как Са2+ и Mg2+, могут служить в качестве мостикойой связи между анионной группой липида и анионной группой белка:

I

RCH

чс=о п

^СН(СН^3ОЭО_ Са2+ "О—Р—О—СН2

о=с/ I I

\мн . OX CHOCOR"

R'CH CH2OCOR"

I

пептидная цепь ' фосфолипид

Кроме того, между отдельными атомами белковых и липидных молекул (О, N, Н) могут возникать водородные связи. Некоторая роль в стабилизации структуры липопротеидов отводится воде, однако вклад ее вряд ли значителен, так как количество воды в липопротеиде не превышает 0,1 г/г липидов, что даже меньше, чем для свободных белков плазмы.

Многие типы липопротеидов содержат слишком большое количество липидов для того, чтобы обеспечить непосредственное связывание всех неполярных областей липидных остатков с неполярными областями белка. В подобных случаях структура липопротеидов должна включать Также липид-липидное взаимодействие [14].

По-видимому, можно представить два экстремальных типа липопротеидов. В одном случае в молекуле липопротеида каждая молекула липида специфически связана с комплементарной белковой структурой, в другом молекула липопротеида включает липидные агрегйты (липид-липидное взаимодействие); которые также взаимодействуют с белковыми молекулами. Между этими двумя крайними типами имеются промежуточные состояния.

Исследование липопротеидных частиц плазмы крови с помощью электронного микроскопа показало, что они представляют собой'сферические частицы различного диаметра.

По наиболее распространенному представлению о молекулярной организации частицы хиломикрона предполагают, что внутри сферической частицы находятся'триглицериды, а на поверхности в виде монослоя — фосфолипиды. Полярные головки молекул фосфолипидов обращены наружу, так что мицелла представляет собой гидрофильную частицу. В связи с малым содержанием белка (~2%) в хиломикронах он не может играть большой роли в образовании мицеллы. Предполагают, что пептидные цепи расположены на поверхности частицы. Об этом свидетельствуют растворимость липопротеидов в воде, возможность их титрования, электрофоретическая подвижность, сравнимая с подвижностью глобулинов, высокая склонность белков крови адсорбироваться на поверхности липидных частиц и т. д.

В липопротеидных частицах низкой плотности количество белка недостаточно для образования полного поверхностного слоя, и возможно, что на поверхности частиц наряду с белками имеются и фосфолипиды; внутренняя часть частиц образована нейтральными липидами. В липопротеи-дак высокой плотности количество белка достаточно для контакта со всеми липидными молекулами.

372

Вопрос о структуре белка в составе комплексов окончательно не решен. Предполагают, что белок В-липопротеидов имеет складчатую структуру, а белок липопротеидов высокой плотности — конфигурацию а-спи-. рали [297]. Выделение из липопротеидов белка в нативном состоянии затруднено из-за легкости его денатурирования. Это навело на мысль о метастабильном состоянии белка в биокомплексах, что согласуется с термодинамическими соображениями, согласно которым процесс комплексообразования нарушает вторичную и третичную структуры белка.

Существенной чертой липопротеидных частиц плазмы, которая весьма важна для их функционирования, является склонность к обмену ли-пидными компонентами между отдельным^ частицами.

МЕМБРАННЫЕ СТРУКТУРЫ

Мембраны выполняют центральную роль в организации и функционировании живой клетки. Они представляют собой поверхности раздела, которые отделяют клетку от окружающей среды (плазматические мембраны), а также делят клетку на отдельные части (клеточные мембраны) .

Различают следующие типы клеточных мембран, которые присущи всем клеткам многоклеточных организмов: митохондриальные, ядерные, цитоплазм этические, мембранные компоненты эндоплазматического ре-тикулума и других внутриклеточных органелл. Кроме того, в специализированных клетках присутствуют мембранные системы, которые имеют ряд особенностей, связанных со специфической функцией данной клетки.

Биологические мембраны выполняют важную роль в таких сложных биохимических процессах, как трансформация энергии, передача нервного импульса, транспорт веществ и ионов и т. д. [302]. В связи с этим биологические мембраны являются предметом всестороннего исследования [303, р. 67; 304, р. 1403; 305, р. 246]. Вопросы структуры и функционирования биологических мембран находятся в центре Внимания биохимиков, биофизиков и физиологов. Решение этой проблемы возможно лишь в результате комплексных исследований. Большинство исследователей считает, что биологические мембраны следует рассматривать как высокополимерные крупные агрегаты, построенные из липопротеидов.

Химический состав мембран

Основными структурными элементами биологических мембран являются липиды и белки, полисахариды принадлежат к числу второстепенных компонентов [306]. Отдельные биологические мембраны характеризуются различным отношением белок: липид. Как правило, содержание липидов в мембранных препаратах составляет 20—40%. например в плазматических мембранах — 35—40%, в митохондриальных мембранах сердца млекопитающих — 27—29%. Необычно высоко содержание липидов в миелине (80% сухой массы) [307].

Основная часть липидов в биологических мембранах представлена фосфолипидами (от 90% в митохондриях до 50% в миелине). Каждый вид мембраны характеризуется определенным соотношением фосфоли-пида и белка и индивидуальным набором фосфолипидов, т. е. структура полярных головок фосфолипидов и гидрофобных участков специфична для каждого вида мембран.

373

Среди глицерофосфолипидов ряда мембран преобладает фосфатидил-холин (например, до 65% в микросомах), в миелине доминирует фосфатидилэтаноламин [308]. Фосфатидилсерин, фосфатидилинозит, поли-глицерофосфатиды присутствуют в меньших количествах, кардиолипин характерен лишь для митохондриальных мембран. В миелине и плазматических мембранах присутствуют в значительных количествах сфинголипиды (сфингомиелины и цереброзиды). Наряду с липидами со слож-ноэфирным типом связи в мембранах обнаружены и липиды с простой эфирной связью. Так, в некоторых плазматических мембранах присутствуют плазмалогены (около 12%). Высокое содержание плазмалогенов (2/з от суммарного количества фосфолипидов) отмечено в эритроцитах.

Липидный состав митохондрий, хлоропластов и бактериальных мембран различен. В ламеллах хлоропластов содержится до 50% липидов, из которых 40% составляют моно- и дигалактозилдиглицериды, остальное количество представлено хлорофиллом, фосфатидилглицерином и сульфолипидами [309].

Набор различных фосфолипидов в биологических мембранах, по-видимому, важен для структурной организации мембраны, поскольку это находит отражение в специфическом связывании с белками и безусловно оказывает влияние на функционирование мембраны.

Наряду с различным составом гидрофильной части липидов мембран наблюдается также большое разнообразие гидрофобных компонентов, т. е. углеводородных цепей остатков жирных кислот, спиртов, альдегидов. В составе липидов мембран идентифицировано свыше 200 жирных кислот, отличающихся длиной цепи, степенью ненасыщенности и разветв-ленностью. Установлены определенные закономерности в жирнокислот-ном составе отдельных типов мембран. Так, в митохондриальных и цитоплазматических мембранах преобладают полиненасыщенные кислоты, в миелиновых и плазматических мембранах — насыщенные и мононенасыщенные жирные кислоты [309].

По-видимому, для организации мембран необходим определенный баланс гидрофильных и гидрофобных компонентов. Изменения в структуре гидрофобных компонентов вероятно обеспечивают физическое состояние фосфолипидов, необходимое для протекания метаболических и диффузионных процессов.

В некоторых мембранах присутствуют значительные количества нейтральных липидов, которые непосредственно не участвуют в связывании с белком, но, располагаясь внутри фосфолипидных мицелл, вносят изменения в ее гидрофобную часть и тем самым косвенно воздействуют на характер связывания мицеллы с белком [310].

Со

страница 52
< К СПИСКУ КНИГ > 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69

Скачать книгу "Химия биологически активных природных соединений" (6.60Mb)


[каталог]  [статьи]  [доска объявлений]  [прайс-листы]  [форум]  [обратная связь]

 

 

Реклама
взять ноутбук на прокат в москве
купить дом по новой риге
навка новогоднее представление 2018
благотворительность дети москва

Рекомендуемые книги

Введение в химию окружающей среды.

Книга известных английских ученых раскрывает основные принципы химии окружающей среды и их действие в локальных и глобальных масштабах. Важный аспект книги заключается в раскрытии механизма действия природных геохимических процессов в разных масштабах времени и влияния на них человеческой деятельности. Показываются химический состав, происхождение и эволюция земной коры, океанов и атмосферы. Детально рассматриваются процессы выветривания и их влияние на химический состав осадочных образований, почв и поверхностных вод на континентах. Для студентов и преподавателей факультетов биологии, географии и химии университетов и преподавателей средних школ, а также для широкого круга читателей.

Химия и технология редких и рассеянных элементов.

Книга представляет собой учебное пособие по специальным курсам для студентов химико-технологических вузов. В первой части изложены основы химии и технологии лития, рубидия, цезия, бериллия, галлия, индия, таллия. Во второй части книги изложены основы химии и технологии скандия, натрия, лантана, лантаноидов, германия, титана, циркония, гафния. В третьей части книги изложены основы химии и технологии ванадия, ниобия, тантала, селена, теллура, молибдена, вольфрама, рения. Наибольшее внимание уделено свойствам соединений элементов, имеющих значение в технологии. В технологии каждого элемента описаны важнейшие области применения, характеристика рудного сырья и его обогащение, получение соединений из концентратов и отходов производства, современные методы разделения и очистки элементов. Пособие составлено по материалам, опубликованным из советской и зарубежной печати по 1972 год включительно.

 

 



Рейтинг@Mail.ru Rambler's Top100

Copyright © 2001-2012
(14.12.2017)