Ассоциаты липидов

Распространение запасных липидов в тканях растений

Запасные липиды широко распространены в природе. В растениях они синтезируются в наиболее высоких концентрациях в семенах растений, которые являются источником получения липидов в промышленных масштабах.

Семена подсолнечника, хлопчатника, сои, льна и других культур, отличающиеся высокой массовой долей липидов, являются масличным сырьем и служат для промышленного получения растительных масел. В семенах других растений массовая доля липидов значительно меньше. В значительной степени они представлены полярными липидами биомембран. Массовая доля запасных липидов (триацилглицеролов) у немасличных растений невелика, но в семенах всех растений (в тканях зародыша) присутствие запасных липидов является обязательным, поэтому зародыши зерна злаковых растений также являются растительным масличным сырьем.

Липиды в семенах масличных растений локализованы в виде липидных сферосом, заполняющих объем клеток зародыша и эндосперма — основных маслосодержащих тканей семян. В семенах злаковых растений липиды сконцентрированы в зародыше, где также откладываются в форме сферосом.

Массовая доля липидов в семенах растений зависит в первую очередь от генетических особенностей растений. Но у одного и того же растения накопление липидов в семенах может быть различным в зависимости от климатических условий, географической широты, применяемой агротехники, удобрений, типа почвы и др. Большое влияние на величину сбора липидов (масла) с единицы площади посева оказывает сорт масличных семян. Успешная селекция подсолнечника, направленная на получение высокой масличности семян (массовой доли масла в них), привела к созданию сортов, накапливающих при созревании почти вдвое больше масла по сравнению с исходными семенами.

Молекулы липидов не образуют пространственных структур аналогичных полимерным структурам белков, нуклеиновых кислот и полисахаридов. В отличие от этих соединений липиды обладают способностью образовывать в природных условиях крупные ассоциаты молекул, в определенной степени соответствующие макромолекулярным структурам. Пространственные структуры, образуемые липидами, обусловлены особенностями химического строения их молекул.

Неполярные молекулы триацилглицеролов, восков образуют ассоциаты в виде капель. Полярные молекулы — фосфолипиды и гликолипиды — образуют ассоциаты различных типов в зависимости от их концентрации в растворителе. Так, ассоциаты в виде мицелл сферической или эллиптической формы образуются при очень низких концентрациях липидов. Критическая концентрация мицеллообразования ККМ 10 моль/м (рис. 42, а, б, в).

На границе двух несмешивающихся растворителей разной полярности (с разной диэлектрической проницаемостью) полярные липиды образуют монослои (рис. 42, г).

Наиболее предпочтительной структурой ассоциатов из фосфолипидов и гликолипидов является бислой — двойной слой, иногда в виде многослойных ламеллярных образований (рис. 42, д, е, ж).

Число молекул липида в структуре мицелл колеблется от 2000 до 3000.

Преимущественное образование из молекул фосфолипидов и гликолипидов двойных слоев (бислоев) обусловлено наличием у фосфолипида двух жирнокислотных «хвостов», что затрудняет агрегирование таких молекул в структуры с малым радиусом кривизны.

Многомолекулярные липидные структуры отличаются упорядоченным расположением молекул. На границе раздела воды и атмосферного воздуха гидрофобные части молекул вытесняются из водной среды и взаимодействуют друг с другом, как бы взаимно растворяясь, а гидрофильные части контактируют с водой и гидратируются, так же как бы растворяясь в воде. Эта особенность строения и свойств фосфолипидов и гликолипидов определяет их роль в построении биологических мембран, основу которых составляет самопроизвольно возникающий липидный бислой. Таким образом, биомембраны — это сложные надмолекулярные образования на основе липидов, представляющие собой липидный бислой, в который встроены молекулы белков, гликопротеинов и гликолипидов. В бислое могут присутствовать также стероиды. Все компоненты биомембран удерживаются в единой структуре за счет нековалентных (в основном гидрофобных) связей, поэтому липиды и некоторые белки способны перемещаться в плоскости биомембран, вязкость которой в условиях нормальной жизнедеятельности клетки сравнима с вязкостью оливкового масла.