CH3 N O Биологически активные соединения живых организмов Липиды. 1 Липиды – жиры и жироподобные вещества, являющиеся производными высших жирных кислот, высших жирных спиртов или высших жирных альдегидов. Как правило, это низкомолекулярные жирорастворимые органические вещества, которые извлекаются из клеток животных, растений и микроорганизмов неполярными растворителями. Основные биологические функции липидов: главные компоненты биологических мембран; запасной, изолирующий и защищающий органы материал; наиболее калорийная часть пищи; важная составная часть диеты человека и животных; транспорт некоторых витаминов внутри организма; регуляторы транспорта воды и солей; иммуномодуляторы; регуляторы активности некоторых ферментов; эндогормоны; передатчики биологических сигналов. Основные источники липидов: молоко, растительные масла (оливковое, подсолнечное, льняное, кукурузное, кокосовое и т.д.), свиное сало и другие животные жиры, яйца, мозг и внутренности животных и др. А.М. Чибиряев "Биологически активные соединения живых организмов", 2009 Липиды. 2 В состав липидов, помимо жирных кислот, спиртов и альдегидов, могут входить азотистые основания, фосфорная кислота, углеводы, аминокислоты, белки и т.п. Подразделяются на простые и сложные. К простым относятся липиды, молекулы которых содержат только остатки жирных кислот (или альдегидов в енольной форме) и спиртов. Из простых липидов в растениях и животных встречаются жиры и жирные масла, представляющие собой триацилглицерины (триглицериды) и воски. Воски состоят из сложных эфиров высших жирных кислот и одно- или двухатомных высших спиртов. К жирам близки простагландины, образующиеся в организме из полиненасыщенных жирных кислот (в первую очередь - арахидоновой). По химической природе это производные простаноевой кислоты со скелетом из 20 атомов углерода и содержащие циклопентановое кольцо. Сложные липиды делят на три большие группы: фосфолипиды (соединения, имеющие в своей структуре остаток фосфорной кислоты), гликолипиды (соединения, имеющие в своей структуре углеводный компонент) и сфинголипиды. Иногда сложные липиды дополнительно подразделяют на нейтральные, полярные и оксилипины. А.М. Чибиряев "Биологически активные соединения живых организмов", 2009 Составные части липидов - жирные кислоты 3 Известно более 800 жирных кислот, отличающихся по длине углеродной цепи, по степени и характеру её разветвления, числу и положению С=С связей, по природе и количеству других функциональных групп (COOH, OH, SH, NH2 и др.). Í àñû ù åí í û å æèðí û å êèñëî òû HO ì èðèñòèí î âàÿ êèñëî òà O ï àëüì èòèí î âàÿ êèñëî òà C16H32O2 C 16:0 ñòåàðèí î âàÿ êèñëî òà C18H36O2 C 18:0 àðàõèí î âàÿ êèñëî òà C20H40O2 C 20:0 áåãåí î âàÿ êèñëî òà C22H44O2 C 22:0 HO HO O C 14:0 O HO O C14H28O2 HO O А.М. Чибиряев "Биологически активные соединения живых организмов", 2009 Составные части липидов - жирные кислоты 4  ñî ñòàâå ëèï èäî â áàêòåðèàëüí û õ êëåòî ê ÷àñòî âñòðå÷àþ òñÿ ðàçâåòâëåí í û å æèðí û å êèñëî òû , ñ öèêëî ï ðî ï àí î âû ì ô ðàãì åí òî ì èëè ñ Î Í -ãðóï ï î é. HO O òóáåðêóëî ñòåàðèí î âàÿ êèñëî òà C19H38O2 ì î í î åí î âû å Í åí àñû ù åí í û å æèðí û å êèñëî òû 9 10 HO O ì èðèñòî ëåèí î âàÿ êèñëî òà 9 10 HO O ï àëüì èòî ëåèí î âàÿ êèñëî òà C14H26O2 C 14:1 C16H30O2 C 16:1 C18H34O2 C 18:1 C22H42O2 C 22:1 9 10 HO O î ëåèí î âàÿ êèñëî òà 13 14 HO O ýðóêî âàÿ êèñëî òà (î ò 42 äî 55% â ì àñëå ðàï ñà è ãî ð÷èöû ) А.М. Чибиряев "Биологически активные соединения живых организмов", 2009 5 ï î ëè åí î âû å Составные части липидов - жирные кислоты 9 10 HO O 9 10 O C 18:2 12 13 15 16 C18H30O2 C 18:3 C20H32O2 C 20:4 ëèí î ëåí î âàÿ êèñëî òà 5 O C18H32O2 ëèí î ëåâàÿ êèñëî òà HO HO 12 13 6 8 9 11 12 14 15 àðàõèäî í î âàÿ êèñëî òà Î ëåèí î âàÿ è ëèí î ëåâàÿ êèñëî òû ñî ñòàâëÿþ ò î êî ëî 60% âñåõ ÆÊ ðàñòèòåëüí û õ ì àñåë. А.М. Чибиряев "Биологически активные соединения живых организмов", 2009 Состав жирных кислот некоторых растительных жиров и масел 6 А.М. Чибиряев "Биологически активные соединения живых организмов", 2009 Состав жирных кислот некоторых животных жиров и масел 7 А.М. Чибиряев "Биологически активные соединения живых организмов", 2009 Мировое производство важнейших жиров и масел. 8 А.М. Чибиряев "Биологически активные соединения живых организмов", 2009 Масло растений с необычным составом жирных кислот. 9 Касторовое масло из клещевины – 90% рицинолевой кислоты 12-ОН-18:1(n-9); годовое производство – более 500 тыс. т. Hydnocarpus OH laurifoliaC H O 18 34 3 Масло из китайского тунгового дерева – 69% a-элеостеариноO HO вой кислоты 9c,11t,13t-18:3; годовое производство – 100 тыс. т. ðèöèí î ëåâàÿ êèñëî òà OH 12-OH-18:1 (9t) Ricinus C18H30O2 communis Масло календулы – 55% календовой кислоты 8t,10t,12c-18:3; O Hydnocarpus Kurzii OH C H O 18 30 2 O òà 18:3 a-ýëåî ñòåàðèí î âàÿ êèñëî 11t, 13c) Aleurites fordii Масло индийских растений рода(9t, Hydnocarpus: Hydnocarpus laurifolia wightiana) – 49% êàëåí äî âàÿ êèñëî òà (H.18:3 (8t, 10t, 12c)гиднокарповой к-ты Hydnocarpus Kurzii – 27% чаульмугровой к-ты Calendula officinales O O OH рода куфея (Cuphea): OH Масло цветочных растений ÷àóëüì óãðî âàÿ êèñëî òà ãèäí î êàðïкислоты î âàÿ êèñëî òà Cuphea ferrisiae – 82.2% каприновой 10:0 C18polymorpha H32O2 C16H28 O2 Cuphea – 80.1% лауриновой кислоты 12:0 А.М. Чибиряев "Биологически активные соединения живых организмов", 2009 Масло растений с необычным составом жирных кислот. 10 Масла с высоким содержанием стеариновой кислоты (18:0): масло какао из шоколадного дерева (Theobroma 34.4% (+ 34.8% олеиновой кислоты); масло салового дерева (Shorea robusta) – 44.3% (+ 40.4% олеиновой кислоты); в 1975 году произведено 35 тыс. т.; масло масляного дерева карите (Butyrospermum 44.3% (+ 45.6% олеиновой кислоты); в 1979 году произведено 35 тыс. т. cacao) – было parkii) – было А.М. Чибиряев "Биологически активные соединения живых организмов", 2009 Биосинтез жирных кислот CH3 O S Ñèí òåòàçà æèðí û õ êèñëî ò COOH CoA + H2C S CoA S CoA O O àöåòèë-Ñî À 11 ì àëî í èë-Ñî À (äî í î ð äâóóãëåðî äí î é åäèí èöû ) C18:1n-9 Äåñàòóðàçà (î ëåèí î âàÿ ê-òà) C18:0 Äåñàòóðàçà (ñòåàðèí î âàÿ ê-òà) C16:0 (ï àëüì èòèí î âàÿ ê-òà) (ï ðàêòè÷åñêè âî âñåõ æèâû õ î ðãàí èçì àõ) Äåñàòóðàçà C18:2n-6 Äåñàòóðàçà (ëèí î ëåâàÿ ê-òà) C18:3n-3 (ëèí î ëåí î âàÿ ê-òà) (â ãðèáàõ, âî äî ðî ñëÿõ è ñî ñóäèñòû õ ðàñòåí èÿõ; æèâî òí û å - í å ñï î ñî áí û !) А.М. Чибиряев "Биологически активные соединения живых организмов", 2009 Биосинтез жирных кислот HO 12 î ëåèí î âàÿ êèñëî òà O Äåñàòóðàçà æèâî òí û õ Äåñàòóðàçà ðàñòåí èé Ëèí î ëåâàÿ è ëèí î ëåí î âàÿ êèñëî òû í å ñèí òåçèðóþ òñÿ â î ðãàí èçì àõ âû ñø èõ æèâî òí û õ, í î í åî áõî äèì û äëÿ í î ðì àëüí î ãî æèðî âî ãî î áì åí à => ÿâëÿþ òñÿ í åçàì åí èì û ì è êèñëî òàì è. Биосинтез полиеновых кислот. Ê-òû ëèí î ëåâî ãî ðÿäà 18:2n-6 18:3n-6 20:3n-6 20:4n-6 22:4n-6 22:5n-6 22:5n-3 22:6n-3 Ê-òû ëèí î ëåí î âî ãî ðÿäà 18:3n-3 18:4n-3 20:4n-3 20:5n-3 (ï ðàêòè÷åñêè âî âñåõ æèâû õ î ðãàí èçì àõ, êðî ì å æèâî òí û õõèù í èêî â è öâåòêî âû õ ðàñòåí èé!) А.М. Чибиряев "Биологически активные соединения живых организмов", 2009 Простые липиды – жиры. 13 O O O O O O òðèàöèëãëèöåðèí û (æèðû ) Составные простых липидов – жирные спирты. HO öåòèëî âû é ñï èðò C16H33OH HO öåðèëî âû é ñï èðò C26H53OH HO C30 H61OH ì èðèöèëî активные âû é ñï èðò А.М. Чибиряев "Биологически соединения живых организмов", 2009 Простые липиды – воски. 14 O R H3 C O H 3C H3C R1 H 3C î ñòàòî ê î ñòàòî ê êàðáî í î âî é ñï èðòà êèñëî òû C15H31ÑÎ OH - ï àëüì èòèí î âàÿ C25H51ÑÎ OH - öåðî òèí î âàÿ H H CH3 CH3 H HO -ñèòî ñòåðèí OH C19H39-CH-C6H11 - æþ í î í n-C30H61OH - òðèàêî í òàí î ë А.М. Чибиряев "Биологически активные соединения живых организмов", 2009 Первичная классификация липидов биологических мембран Гидрофильная полярная головка Гидрофильная полярная головка остаток глицерина O Гидрофильная полярная головка O O O 15 HO O O NH O соединительное звено (определяющий признак) остатки олеиновой С18 и пальмитиновой С16 кислот гидрофобные хвосты сфинганин или сфингазин глицеролипиды сфинголипиды (глицериды или ацилглицерины) Общее строение А.М. Чибиряев "Биологически активные соединения живых организмов", 2009 Фосфолипиды – главные компоненты биологических мембран L-ðÿä ãèäðî ô èëüí àÿ ï î ëÿðí àÿ ãî ëî âêà ëèï èäû O P O O O O OH X 16 * O O ãëèöåðî ô î ñô î ëèï èäû (ñëî æí û é ýô èð ô î ñô î ðí î é êèñëî òû è äèãëèöåðèäà) R1 R2 Õ = Í , õî ëèí , ýòàí î ëàì èí , ñåðèí , èí î çèí è äð. Õ = Í - ô î ñô àòèäî âàÿ êèñëî òà (1-5% î ò î áù åãî êî ëè÷åñòâà ô î ñô î ëèï èäî â; í àéäåí à â òêàí ÿõ æèâî òí û õ, ðàñòåí èé è ì èêðî î ðãàí èçì î â; ï ðåäø åñòâåí í èê âñåõ äðóãèõ ãëèöåðî ô î ñô î ëèï èäî â) А.М. Чибиряев "Биологически активные соединения живых организмов", 2009 Составные части липидов биологических мембран ñô èí ãî ëèï èäû ãëèöåðî ëèï èäû более 50% от встречающихся в природе Строительный материал нервных тканей и мозга жирные кислоты + сфингозиновые основания ЖК + глицерин (или другие полиолы) HO HO 18 16 14 12 10 8 HO 6 4 HO OH 3 ñô èí ãàí èí HO 17 HO 2 1 OH H2N (2S, 3R)-2-àì èí î î êòàäåêàí äèî ë-1,3 4 äèî ëüí û å ëèï èäû 1 CH2OR1 ñô èí ãî çèí COR1 OH 3 2 (2S, 3R, 4Å)-2-àì èí î î êòàäåöåí -4-äèî ë-1,3 2 R2O C H 3 CH2OR3 R2O C OH H COR3 OH H2N N H OH O Ï ðî åêöèÿ Ôèø åðà ãëèöåðèäî â öåðàì èäû А.М. Чибиряев "Биологически активные соединения живых организмов", 2009 Фосфолипиды Äèàöèëüí û å ãëèöåðî ô î ñô î ëèï èäû R1 O O R2 OH O P O O O Àëêèëàöèëüí û å ãëèöåðî ô î ñô î ëèï èäû R1 X O OH O P O O O R2 O 18 Ï ëàçì àëî ãåí û O R1 X OH O P O O O R2 O X O ô î ñô àòèäèë ï ëàçì àí èë ï ëàçì åí èë (î áÿçàòåëüí û é êî ì ï î í åí ò áî ëüø èí ñòâà ì åì áðàí æèâî òí û õ, ðàñòèòåëüí û õ è áàêòåðèàëüí û õ êëåòî ê) (÷àñòî âñòðå÷àåòñÿ â òêàí ÿõ æèâî òí û õ î ðãàí èçì î â ì î ðåé è î êåàí î â) (äî 22% î ò î áù åãî êî ëè÷åñòâà ô î ñô î ëèï èäî â; â î ðãàí èçì å ÷åëî âåêà - í åðâí û å òêàí è, ãî ëî âí î é ì î çã, ñåðäå÷í àÿ ì û ø öà, í àäï î ÷å÷í èêè, ñï åðì à) H3C H3C N H3C O O O P O O (CH2)n CH3 O O n = 15 èëè 17 CH3 Òðî ì áî öèòàêòèâèðóþ ù èé ô àêòî ð (â êî í öåí òðàöèÿõ <1 í àí î ì î ëü èçì åí ÿåò ì î ðô î ëî ãèþ òðî ì áî öèòî â, âû çû âàåò èõ àãðåãàöèþ è ï ðèâî äèò ê âû ñâî áî æäåí èþ 5-ãèäðî êñèòðèï òàì èí à; ó÷àñòâóåò â ðàçâèòèè ðÿäà î ñòðû õ àëëåðãè÷åñêèõ è âî ñï àëèòåëüí û õ ðåàêöèé ó æèâî òí û õ è ÷åëî âåêà) А.М. Чибиряев "Биологически активные соединения живых организмов", 2009 Фосфолипиды H3C H3C N H3C 19 O O O P O O 1 O 2 3 O R1 R2 O R1СО, R2СО - преимущественно C16- и C18-кислоты, причем R1 насыщенные, а R2 - ненасыщенные. Ôî ñô àòèäèëõî ëèí û Äî 50% î ò î áù åãî êî ëè÷åñòâà ô î ñô î ëèï èäî â â òêàí ÿõ âû ñø èõ ðàñòåí èé è æèâî òí û õ.  áàêòåðèàëüí û õ êëåòêàõ ï ðàêòè÷åñêè î òñóòñòâóåò. O NH2 OH O P O O O R1 R2 O O Î ñí î âí î é êî ì ï î í åí ò â áàêòåðèàëüí û õ êëåòêàõ.  òêàí ÿõ âû ñø èõ ðàñòåí èé è æèâî òí û õ - 15-30% î ò î áù åãî êî ëè÷åñòâà ô î ñô î ëèï èäî â. Ôî ñô àòèäèëýòàí î ëàì èí û  áàêòåðèàëüí û õ êëåòêàõ ô î ñô àòèäèëýòàí î ëàì èí û ï ðåèì óù åñòâåí í î èì åþ ò î ñòàòêè í àñû ù åí í û õ è ðàçâåòâëåí í û õ æèðí û õ êèñëî ò. Ï î ýòî ì ó èõ ì åì áðàí û áî ëåå óñòî é÷èâû ê âí åø í åì ó âî çäåéñòâèþ . А.М. Чибиряев "Биологически активные соединения живых организмов", 2009 Фосфолипиды O H2N COOH OH O P O O O R1 R2 O O 20 Äî 10-15% î ò î áù åãî êî ëè÷åñòâà ô î ñô î ëèï èäî â â òêàí ÿõ ì ëåêî ï èòàþ ù èõñÿ. Ëî êàëèçàöèÿ: ì î çã, ñåðäöå, ï å÷åí ü, ï î ÷êè, ñåëåç¸ í êà, ë¸ ãêèå. Ôî ñô àòèäèëñåðèí û Âû ñòóï àåò ðåãóëÿòî ðî ì àêòèâí î ñòè ðÿäà ì åì áðàí î ñâÿçàí í û õ ô åðì åí òî â; ÿâëÿåòñÿ ï ðåäø åñòâåí í èêî ì ï ðè áèî ñèí òåçå ô î ñô àòèäèëýòàí î ëàì èí î â. Ñô èí ãî ô î ñô î ëèï èäû . X HO OH O P O O N H O (ñëî æí û é ýô èð ô î ñô î ðí î é êèñëî òû è ñô èí ãî çèí î âî ãî î ñí î âàí èÿ) Õ = -CH CH N(CH ) - ñô èí ãî ì èåëèí 2 "Биологически 2 3 3 активные соединения живых организмов", 2009 А.М. Чибиряев Фосфолипиды 21 Ãëèêî ëèï èäû . O OH ãèäðî ô èëüí àÿ ï î ëÿðí àÿ ãî ëî âêà HO HO O O O O OH ãëèêî ãëèöåðî ëèï èäû ëèï èäû OH R1 R2 O HO HO O HO O OH N HO ãëèêî ñô èí ãî ëèï èäû HO Gly O N HO NHCOCH3 HO HO HOOC öåðåáðî çèäû O Ñèàëî âàÿ êèñëî òà (N-àöåòèëí åéðàì èí î âàÿ êèñëî òû ), âõî äèò â ñî ñòàâ ãàí ãëèî çèäî â HO OH А.М. Чибиряев "Биологически активные соединения живых организмов", 2009 OH Каскад арахидоновой к-ты 22 àðàõèäî í î âàÿ êèñëî òà Öèñ, öèñ, öèñ, öèñ - Ýéêî çà-5,8,11,14-òåòðàåí î âàÿ êèñëî òà O 5 5-Ëèï î êñèãåí àçà [O] OH CH3 15 C20H32O2 C 20:4 15-Ëèï î êñèãåí àçà [O] O OOH O 5 OH CH3 OH CH3 15 OOH [O] O 12 OOH O COOH 5 5 15 Ëèï î êñèí À1 CH3 [O] OH OH CH3 15 OH COOH HO 5 12 OH 15 5-Ëèï î êñèãåí àçà CH3 Ëåéêî òðèåí Â4 COOH HO OH CH3 HO OH COOH Ëèï î êñèí  HO CH3 Ëèï î êñèí À А.М. Чибиряев "Биологически активные соединения живых организмов", 2009 Каскад арахидоновой к-ты 23 Ï ðî ñòàãëàí äèí G2 8 5 Ï ðî ñòàãëàí äèí Í 2-ñèí òàçà O COOH O OH CH3 12 CH3 15 15 Ñàéò öèêëî î êñèãåí àçû Ñàéò ï åðî êñèäàçû OOH àðàõèäî í î âàÿ êèñëî òà O O HO OH OH COOH Ï ðî ñòàãëàí äèí Í 2 COOH OH O CH3 OH PGE2 HO OOH 5 15 O COOH CH3 COOH HO PGF2 5 15 O COOH HO COOH 5 15 CH3 OH Òðî ì áî êñàí Â2 O H H OH H 3C OH Ï ðî ñòàöèêëèí (PGI2) А.М. Чибиряев "Биологически активные соединения живых организмов", 2009 Простагландины O O O COOH COOH OH HO OH PGB2 O O COOH HO OH PGD2 COOH O PGC2 HO COOH OH COOH OH PGA2 O 24 O COOH HO PGE2 OH COOH PGF2 COOH O OOH OH PGG2 HOOC O HO O PGH2 OH PGJ2 PGI2 (ï ðî ñòàöèêëèí ) OH А.М. Чибиряев "Биологически активные соединения живых организмов", 2009 Простаноиды 25 a-ëèí î ëåí î âàÿ ê-òà Ñ18:3 àðàõèäî í î âàÿ ê-òà Ñ20:4 ýéêî çàï åí òàåí î âàÿ ê-òà Ñ20:5 äî êî çàãåêñàåí î âàÿ ê-òà Ñ22:6 O HO (CH2)3CO2H HO OH ï ðî ñòàãëàí äèí E2 O O (CH2)3CO2H (CH2)3CO2H HO O C5H11 OH HO òðî ì áî êñàí A2 èçî òðî ì áî êñàí 15-A2 HO èçî ô óðàí û OH (CH2)2CO2H OH C5H11 C5H11 OH OH èçî ï ðî ñòàí 15-F2t (CH2)3CO2H O O C5H11 C5H11 HO (CH2)3CO2H HO C2H5 í åéðî ï ðî ñòàí 7-F4t Объект - животные А.М. Чибиряев "Биологически активные соединения живых организмов", 2009 Простаноиды 26 a-ëèí î ëåí î âàÿ ê-òà Ñ18:3 àðàõèäî í î âàÿ ê-òà Ñ20:4 ýéêî çàï åí òàåí î âàÿ ê-òà Ñ20:5 äî êî çàãåêñàåí î âàÿ ê-òà Ñ22:6 (CH2)7CO2H C2H5 O 12-î êñî ô èòî äèåí î âàÿ ê-òà CO2H C2H5 O AcO C5H11 êëàâóëî í C2H5 ô èòî ï ðî ñòàí 6-Â1 æàñì î í î âàÿ ê-òà (CH2)2CO2Me (CH2)7CO2H OH OAc O растения O OAc O Cl AcO HO (CH2)3CO2Me C5H11 морские организмы ï óí àãëàí äèí А.М. Чибиряев "Биологически активные соединения живых организмов", 2009 Препараты простагландинов. 27 O Латанопрост (Ксалатан) – антиглаукомное средство (на основе синтетического простагландина группы F2a). O HO HO Алпростадил – для лечения эректильной дисфункции (на основе синтетического простагландина группы Е1). OH O O OH HO OH Мизопростол и Энпростил – противоязвенные средства (на основе синтетических простагландинов группы Е1). O O OH HO O O OCH3 C OCH3 HO OH O Динопрост (PGF2a) и Динопростон (PGE2) – в акушерской практике для стимулирования родовой деятельности в любой период беременности А.М. Чибиряев "Биологически активные соединения живых организмов", 2009