Пищевая Биохимия / Рогожин В.В., Рогожина Т.В. Биохимия сельскохозяйственной продукции

2.3. Фосфолипиды

Фосфатидилэтаноламины (кефалины). Это глицерофосфолипиды, содержащие в качестве полярной группы остаток этаноламина НО–СН2– СН2–NH2.

O

OH2C O C R1

Фосфатидилэтаноламин

Высокое содержание лецитина в растительных тканях определяется тем, что они служат основными компонентами мембран клеток и клеточных органелл. Фосфатидилхолины и фосфатидилэтаноламины откладываются также в семенах растений в качестве запасных веществ и содержатся в качестве примесей в неочищенном растительном масле. Гидролиз фосфатидилхолинов и фосфатидилэтаноламинов, осуществляемый при участии фосфолипазы, которая катализирует отщепление остатка ненасыщенной жирной кислоты в положении 2, приводит к образованию лизофосфолипидов (лизофосфатидилхолины и лизофосфатидилэтаноламины).

Фосфатидилсерины. Это фосфолипиды, в составе которых полярная группа представлена остатком аминокислоты серина.

O

OH2C O C R1

Фосфатидилсерин

Фосфатидилинозиты. В этих фосфолипидах полярной группой является шестиуглеродный циклический спирт инозит.

Фосфатидилинозит

43

Глава 2. Липиды

Фосфатидилглицерины. Эти фосфолипиды образуются путем присоединения остатка глицерина к фосфатидной кислоте.

O

OCH2 O C R1

H2C O P O CH2 CH CH2

OOH OH

Фосфатидилглицерин

Высокое содержание фосфатидилглицеринов отмечается в некоторых бактериальных мембранах, где они представлены в форме аминокислотных производных: L-лизилфосфатидилглицерина или L-аланилфосфатидил- глицерина. В растениях фосфатидилглицерины содержатся в хлоропластах, участвуя в формировании мембран и метаболических процессах.

Кардиолипины. Представляют собой соединения, у которых две молекулы фосфатидной кислоты связаны между собой с помощью молекулы глицерина. Содержатся кардиолипины в мембранах бактериальных клеток. Кроме того, они входят в состав мембран митохондрий и хлоропластов. Возможно их участие в реакциях окислительного фосфорилирования.

H2C CH CH2

O OH O

O O

Кардиолипин

2.3.2. Сфингофосфолипиды

Сфингозины — это липиды, содержащие в своем составе ненасыщенный аминоспирт сфингозин или его восстановленную форму — дигидросфингозин. Двойная связь в молекуле сфингозина находится в транс-положении, а расположение заместителей у хиральных атомов углерода соответствует

44

2.4. Воска

D-конфигурации. В составе сфингозина присутствуют в основном от 16 до 20 углеродных атомов.

Сфингозины, у которых аминогруппа ацилирована жирной кислотой, называются церамидами.

H O

OH N C R

H3C (CH2)12 CH CH CH CH CH2OH

Церамид

Наиболее распространенными сфингофосфолипидами являются сфингомиелины. В состав сфингомиелинов входят остаток церебразида, остаток фосфорной кислоты и полярная группа. Последняя обычно представлена остатками холина, этаноламина и др. В основном являются компонентами животных тканей.

Сфингозин

Холин

Сфингомиелин

2.4. ВОСКИ

Соединения, в составе которых остатки высших спиртов и высших жирных кислот связаны между собой сложноэфирной связью, называются восками. Кислоты и спирты в составе воска содержат четное число атомов углерода (от 16 до 22).

45

Глава 2. Липиды

Воски обнаружены у животных, растений и микроорганизмов. В основном они выполняют защитную функцию. Так, у животных воски входят в состав секретов желез, которые используются для смазывания кожи, шерсти и перьев. Растения покрывают восками листья, стебли, плоды, семена, защищая, таким образом, покровы от поражения вредителями и потери влаги. Насекомые применяют воски для формирования кутикулы наружного скелета.

В состав воска могут входить высокомолекулярные спирты: цетиловый СН3(СН2)15ОН, мирициловый СН3(СН2)30ОН, 1-гексакозанол СН3(СН2)25ОН и др.

СН3–(СН2)14–С(О)–О–(СН2)30–СН3

Мирицилпальмитат

На поверхности листьев некоторых тропических пальм слой воска может достигать 2…5 мм. В составе воска могут содержаться не только сложные эфиры, но и другие химические компоненты (свободные жирные кислоты, высокомолекулярные спирты, углеводороды парафинового ряда и др.).

2.5. СТЕРОИДЫ

Это группа функционально активных соединений, основным компонентом которых является пергидрофенантренциклопентан:

46

Кстероидам, синтезируемым растениями, относятся следующие соединения: сердечные гликозиды, алкалоиды, регуляторы роста растений.

Стероиды, вследствие плохой растворимости в полярной среде, переносятся по организму с помощью специализированных белков-перенос- чиков. После распознавания клетки-мишени стероид проникает внутрь

46

2.6. Терпены (изопреноиды)

клетки и в составе рецепторного комплекса переносится в ядро клетки, где связывается с промоторным участком ДНК, оказывает стимулирующее действие на процесс транскрипции. При этом увеличивается количество мРНК (см. п. 4.2), которые стимулируют процесс трансляции различных функциональных белков.

Из пшеничных и рисовых зародышей выделен β-ситостерин, имеющий одну двойную связь в составе пергидрофенантренциклопентана, а в боковой цепи — две метильные и одну этильную группы.

HO

β-Ситостерин

Представителем стероидов растений также является эргостерол (эргостерин), который содержится в зерновках пшеницы, дрожжах, рожках спорыньи, плесневых грибах. Эргостерол является предшественником витаминов группы D (D2, D3, D4), которые образуются под влиянием ультрафиолетового облучения. Эти стеролы называются провитаминами D.

HO

Эргостерол (провитамин D2)

2.6. ТЕРПЕНЫ (ИЗОПРЕНОИДЫ)

Соединения, в составе которых остаток изопрена, называются терпенами.

CH3

H2C C CHCH2

Изопрен

В зависимости от числа изопреновых структур в составе соединения терпены подразделяются на следующие группы: гемитерпены (С5), монотерпены (С10), сесквитерпены (С15), дитерпены (С20), сестертерпены (С25),

47

Глава 2. Липиды

тритерпены (С30), тетратерпены (С40) и политерпены (С50 и более). Они являются компонентами эфирных масел, которые образуются в особых органах растений: в железистых волосках, чешуйках и др. В основном это нерастворимые в воде органические вещества, придающие растениям специфический аромат, и поэтому они используются в пищевой, фармацевтической, химической и парфюмерной промышленностях. Эфирные масла семян кориандра и тмина используются в качестве ароматических приправ в хлебопекарной промышленности.

Монотерпены. К монотерпенам относятся: ментол (компонент мятного масла), гераниол (компонент розового и лавандового масел), цитраль (компонент цитрусового масла), камфора (камфорное дерево), цитронеллол (компонент эфирных масел розы и герани). В масле хмеля содержатся мирцен и оцимен, а в лавандовом масле — линалоол и его ацетат.

Монотерпены обладают широким спектром биологического действия. Так, камфора тонизирует дыхательный и сосудодвигательный центры, усиливает сердечную деятельность и обменные процессы, а ментол оказывает легкое местное обезболивающее и слабое антисептическое действие. Ментол используется в составе сердечных средств, при насморке, заболеваниях верхних дыхательных путей и при мигрени.

Сеcквитерпены. Это соединения, основным биогенным предшественником которых является фарнезилпирофосфат. К сеcквитерпенам относятся фарнезол, дендролазин, глауколоид А, акорон и др. Кроме того, в состав сеcквитерпенов входят ювенильные гормоны, влияющие на метаморфоз насекомых, а также душистые вещества. Среди сеcквитерпенов имеются соединения, защищающие растения от болезней.

48

2.6. Терпены (изопреноиды)

Дитерпены. К дитерпенам относятся фитол (входит в состав хлорофилла и токоферолов), витамин А, абиетиновая кислота, гибберелловые кислоты, абсцизовая кислота и др.

CH3

HOOC CH3

Дитерпены обладают лечебным действием. Так, маноол используется как противовирусный препарат, а аконитин и атизин проявляют болеутоляющее и сосудорасширяющее действие.

CH3

OH

CH3

CH2 CH2

H3C CH3

Маноол

49

Глава 2. Липиды

Тритерпены. Сложные по строению природные терпены, в составе которых 6 остатков изопренов. К производным тритерпенов, присутствующих в организме животных, относятся сквален и ланостерин.

Тритерпены в значительных количествах содержатся и в растениях. Так, гликозиды амиринов входят в состав биологически активных веществ женьшеня и лимонника китайского.

Тетратерпены. В основном являются компонентами желтых и красных пигментов растений и животных. К ним относятся каротины, ксантофиллы, ликопины и ксантины.

Политерпены. Они представлены такими природными соединениями, как каучук (цис-1,4-полиизопрен), гуттаперча (транс-1,4-полиизопрен) и полипренолы. Основным источником каучука является каучуконосное дерево гевея (Hevea brasiliensis), а гуттаперчу добывают из Palaquium gutta.

CH3

n

Каучук

n

Гуттаперча

Полимерные цепочки каучука отличаются от цепочек гуттаперчи тем, что в составе каучука от 103 до 104 остатков изопрена, а гуттаперча содержит их всего 102. Кроме того, полиизопреновые цепочки каучука и гуттаперчи имеют разную конфигурацию. У каучука это цис-конфигурация, а у гуттаперчи — транс-конфигурация. Эти различия обуславливают проявление индивидуальных физических свойств политерпенов.

50

ГЛАВА 3

АМИНОКИСЛОТЫ

Аминокислотами являются низкомолекулярные органические соединения, относящиеся к группе карбоновых кислот (R–COOH), в составе которых присутствует аминогруппа (–NH2). В растительных тканях встречаются как L-, так и D-формы. Общая формула α-L-аминокислот следующая: R–CH(NH2)–COOH.

Вприроде встречается около 300 различных по строению аминокислот.

Всоставе белков содержатся 27 разновидностей аминокислотных остат-

ков, однако в синтезе белков участвуют 19 аминокислот и 1 амид (пролин). Все они относятся к α-L-формам аминокислот, у которых в α-положении располагается аминогруппа (табл. 3.1).

Аминокислоты выполняют в растительном организме самые разнообразные функции. Они поддерживают буферную емкость растительных

тканей, входят в состав белков (протеиногенные аминокислоты) и различных биологически активных соединений. Так, например, β-аланин является частью пантотеновой кислоты, которая входит в состав HS-КoA. Большая группа соединений, стимулирующих клеточное деление, называемых ауксинами, являются производными индолилуксусной кислоты, предшественником которой считают триптофан. Кроме того, во многих растениях ауксином служит фенилуксусная кислота, предшественником которой является фенилаланин. Пролин, образующийся в результате возрастания активности гидролитических ферментов, выполняет роль низкомолекулярного осмотически активного соединения, образует в цитоплазме клеток гидрофильные коллоиды, защищая, таким образом, белки клеток от денатурации. Защитное действие пролина проявляется в растениях при засухе, засолении, а также при действии низкой и высокой температуры.

Высокое содержание аминокислот в различных растениях отражает их значимость для растительного организма. Так, лейцин активно накапливается в проросшем зерне. В капусте, турнепсе, цветной капусте содержится S-метил-L-цистеин. Высокое содержание аспарагина от-

52