Мицелла

Рис. 11.12. Строение типичной мицеллы. Гидрофобные «хвосты» полярных липидов формируют внутри мицеллы неполярную область, тогда как заряженные «головки», расположенные на поверхности структуры, придают ей водорастворимые свойства

Агрегация молекул солей желчных кислот в минимальные мицеллы и последующее образование смешанных мицелл, содержащих продукты гидролиза жиров, облегчают всасывание липидов из тонкого кишечника.

Полярные липиды способны также растекаться по поверхности водных растворов, образуя слой толщиной в одну молекулу – монослой. В этих системах углеводородные «хвосты» обращены к воздушной среде и избегают, таким образом, контакта с водой, а гидрофильные «головки» погружены в полярную водную фазу (рис. 11.13). Соответственно, на поверхности раздела фаз масло – воздух молекулы полярных липидов располагаются таким образом, чтобы полярные группы находились в воздушной среде, а неполярные гидрофобные группы – в масляной фазе.

Рис. 11.13. Структура липидного монослоя и бислоя. При образовании бислойных структур гидрофобные «хвосты» полярных липидов формируют внутреннюю неполярную область, а заряженные «головки», расположенные на каждой стороне бислоя, контактируют с водой и обеспечивают его стабилизацию в водных растворах

Возможен и еще один способ организации полярных липидов, удовлетворяющий гидрофильным и гидрофобным требованиям фосфолипидов и гликолипидов, – это образование бимолекулярного слоя, или липидного бислоя. Оказывается, в водной среде большинство фосфолипидов и гликолипидов образуют именно бислои, а не мицеллы. Такое предпочтительное образование структуры бислоев имеет огромное значение в биологии. Бислои, образованные такими полярными липидами, считают основой структуры биологических мембран. Действительно, размеры мицелл обычно невелики – менее 20 нм в диаметре. Бимолекулярные слои, напротив, достигают макроскопических размеров, вплоть до миллиметра (10⁶ нм). Именно фосфолипиды и гликолипиды являются ключевыми компонентами биологических мембран, т.к. они легко образуют бимолекулярные слои. В зависимости от природы содержащихся в них жирных кислот липидные бислои имеют толщину от 6 до 7 нм. Важно и то, что эти бислои, несмотря на жидкое состояние, могут выполнять функцию барьеров проницаемости.

В лабораторных условиях такие бислои нетрудно получить либо путем сильного встряхивания водных суспензий фосфолипидов, либо их обработкой ультразвуком; при этом образуются особые структуры – липосомы – замкнутые везикулы, окруженные непрерывным липидным бислоем. В настоящее время липосомы служат предметом интенсивных исследований, т.к. оказалось, что по своим свойствам они очень сходны с природными мембранами. Кроме того, липосомы находят применение в медицинской практике, особенно при использовании их в комбинации с тканеспецифичными антителами. Липосомы могут служить переносчиками лекарств по системе циркуляции к определенным органам. Например, при введении в кровоток липосомы захватываются клетками ретикулоэндотелиальной системы, локализованными главным образом в костном мозге и селезенке; в этих клетках липиды липосом подвергаются метаболическим превращениям. Указанное обстоятельство позволяет использовать липосомы для доставки специфических лекарственных средств в ретикулоэндотелиальную систему и таким образом направленно воздействовать именно на эту ткань. С этой целью липосомы «нагружают» раствором лекарст­венного препарата и затем вводят в кровь. В экспериментах на животных было показано, что использование липосом в качестве переносчиков лекарств значительно уменьшает их токсичность и увеличивает эффективность.

При определенных условиях липосомы могут сливаться с плазматическими мембранами клеток. Это позволяет в экспе­ри­мен­тальных условиях изменять липидный состав клеточных мембран и изучать значение таких изменений.

Физико-химические свойства фосфолипидов

Принципы методов

Осаждение фосфолипидов ацетоном. Фосфолипиды, являясь амфипатическими соединениями, плохо растворимы во многих органических растворителях, например в ацетоне.

Эмульгирование фосфолипидов обусловлено их способностью образовывать в водном растворе мицеллы и другие структуры.

Осаждение лецитина (фосфатидилхолина) хлористым кадмием. При добавлении хлористого кадмия к спиртовому раствору фосфатидилхолина последний выпадает в виде белого хлопьевидного осадка, т.к. образуется комплексное соединение фосфолипида с хлористым кадмием, в котором на 3 молекулы фосфатидилхолина приходится 4 молекулы соли. Данное соединение плохо растворимо в воде.