научная статья по теме ПАЛЬМИТИНОВАЯ КИСЛОТА И ЕЕ РОЛЬ В СТРОЕНИИ И ФУНКЦИЯХ МЕМБРАН РАСТИТЕЛЬНОЙ КЛЕТКИ Биология

Текст научной статьи на тему «ПАЛЬМИТИНОВАЯ КИСЛОТА И ЕЕ РОЛЬ В СТРОЕНИИ И ФУНКЦИЯХ МЕМБРАН РАСТИТЕЛЬНОЙ КЛЕТКИ»

ФИЗИОЛОГИЯ РАСТЕНИЙ, 2015, том 62, № 5, с. 751-760

= ТОЧКА ЗРЕНИЯ =

УДК 581.1

ПАЛЬМИТИНОВАЯ КИСЛОТА И ЕЕ РОЛЬ В СТРОЕНИИ И ФУНКЦИЯХ

МЕМБРАН РАСТИТЕЛЬНОЙ КЛЕТКИ © 2015 г. А. В. Жуков

Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт физиологии растений им. К.А. Тимирязева РАН, Москва Поступила в редакцию 24.11.2014 г.

Исследовано содержание пальмитиновой кислоты (ПК) во фракциях растительных липидов различной полярности. Нами была выявлена закономерность, заключающаяся в следующем: с увеличением полярности фракции липидов возрастало содержание ПК в сумме жирных кислот данной фракции. Продемонстрировано, что в ряду последовательных экстрактов суммарных липидов, выделенных из растительной ткани с применением одного и того же растворителя, каждый последующий, и, следовательно, содержащий более прочно связанные липиды, включает в себя большее количество ПК. Обсуждается преобладание этой кислоты в составе высокополярных липидов, которые могут быть приравнены к аннулярным липидам и без которых невозможно функционирование многих ферментных систем. Показано присутствие значительного количества ПК в составе мембран митохондрий пшеницы, в еще большей степени увеличивающееся в условиях холодового стресса. Среди фосфолипидов наибольшее количество ПК содержится, как правило, в фосфатидил-инозитах, а среди гликолипидов — в сульфохиновозилдиацилглицеринах.

Ключевые слова: растения — полярные липиды — фракционирование — пальмитиновая кислота — текучесть мембран — холодовой стресс

БО1: 10.7868/8001533031505019Х

ВВЕДЕНИЕ

Изучение состава и строения биологических мембран входит в круг интересов ряда естественных наук, в том числе биохимии и физиологии растений. Известно, что важнейшими компонентами мембран являются полярные липиды (ПЛ), такие как фосфо- и гликолипиды (ФЛ и ГЛ). К ним же относятся липиды микроокружения ферментов, так называемые аннулярные липиды. Эта группа полярных липидов растений стала доступна для изучения, в том числе и благодаря нашим работам [1]. Мы разработали методику количественной экстракции полярных липидов, которая

Сокращения: ДФГ — дифосфатидилглицерины; ЖК и СЖК — жирные кислоты и свободные ЖК; НЖК — насыщенные ЖК; ННЖК — ненасыщенные ЖК; ЛФХ — лизофосфатидилхоли-ны; МАГ, ДАГ и ТАГ — моно-, ди- и триацилглицерины; МГДГ и ДГДГ — моно- и дигалактозилдиацилглицерины; ПЛ, НЛ и ВПЛ — полярные, нейтральные и высокополярные липиды; ПК — пальмитиновая кислота; СХДГ — сульфохино-возилдиацилглицерины; ФГЛ — фитогликолипиды; ФЛ и ГЛ — фосфо- и гликолипиды; ФЭ и ФХ — фосфатидил-(эта-ноламины и холины); ФИ, ФС и ФГ — фосфатидил-(инози-ты, серины и глицерины).

Адрес для корреспонденции: Жуков Анатолий Васильевич. 127276 Москва, Ботаническая ул., 35. Институт физиологии растений им. К.А. Тимирязева РАН. Электронная почта: zhukov_anatolij@list.ru

позволяет выделять эти липиды из ткани вместе с другими липидами в нативном состоянии и оценивать их выход количественно [1]. К сожалению, до сих пор незаслуженно слабо изучены такие составляющие растительных мембран, как липопроте-иды. В предыдущих работах мы выделили из покоящихся семян сои высокополярные липиды (ВПЛ), которые были приравнены нами к анну-лярным липидам [2]. Эти ВПЛ отличаются высоким уровнем остатков насыщенных жирных кислот (НЖК) и повышенным содержанием фосфора.

Анализируя состав жирных кислот (ЖК) в полученных нами пяти фракциях суммарных липи-дов сои мы обнаружили, что во фракциях триацил-глицеринов (ТАГ), малополярных липидов (не содержащих фосфора), ФЛ, ВПЛ и неэкстрагиру-емых липидов относительное содержание пальмитиновой кислоты (ПК, %) возрастало по мере увеличения их полярности (7, 8, 14, 23 и 32% от суммы ЖК перечисленных фракций соответственно) [2]. Во фракцию ФЛ входят фосфатидил-этаноламины (ФЭ), фосфатидилхолины (ФХ) и близкие к ним по ТСХ-подвижности классы ли-пидов, в том числе и такие ГЛ, как моногалакто-зилдиацилглицерины (МГДГ) и дигалактозилдиацилглицерины (ДГДГ), а во фракцию ВПЛ —

Таблица 1. Подвижность отдельных классов ФЛ и ГЛ при ТСХ*

Распределение классов липидов по полярности Состав фракции** Rf х 100 Класс липидов

Группа 1: менее полярные ФЛ 77 МГДГ

71 ДФГ

62 ДГДГ

62 ФЭ

Группа 2: более полярные ФЛ, ВПЛ 48 ФГ

42 СХДГ

33 ФХ

ВПЛ 23 ФИ

18*** ЛФХ

15 ФС

3*** ФГЛ

* Представлены данные работы [6]. ** Взято из работы [3]. *** Значения Я^ для ЛФХ и ФГЛ взяты из работы [3].

фосфатидилинозиты (ФИ), лизофосфатидилхо-лины (ЛФХ), фосфатидилсерины (ФС), фитогли-колипиды (ФГЛ) и протеолипиды [3]. Подобная корреляция содержания ПК с полярностью фракций липидов подтверждается и литературными данными о содержании ПК в семенах других бобовых растений и злаков [2].

В настоящей работе мы проанализировали литературные данные и проследили, сохраняется ли эта зависимость не только в семенах, но и в различных органах растений, а также в разных орга-неллах клетки. Было обнаружено, что такая зависимость сохраняется.

На основании имеющихся данных мы предположили, что в области биохимии растительных липидов существует закономерность, которая сводится к следующему: с увеличением полярности фракции липидов возрастает содержание в сумме ЖК данной фракции пальмитиновой кислоты. Отметим, что до сих пор помимо нашей публикации [2] существование такой закономерности никем зафиксировано не было.

Обнаружение этой закономерности — прямое следствие разработки и использования количественного подхода к исследованию липидов, когда каждый ее этап сопровождается сведением баланса между исходным количеством липидов, с

одной стороны, и суммой липидов в отдельных фракциях и обязательно в остатке ткани после экстракции, — с другой [4]. Использование такого подхода позволило нам выделить фракцию ВПЛ, которая, как уже упоминалось, отличалась от фракции ФЛ по содержанию фосфора и составу ЖК. Кроме того, мы определили состав ЖК не-экстрагируемых липидов, что в других исследованиях не проводилось.

Как известно, прочность удерживания тех или иных липидов в ткани при экстракции связана с полярностью этих липидов и, соответственно, с полярностью применяемых растворителей и жесткостью условий экстракции [1]. Мы убедились, что смеси липидов, не разделенные на фракции по полярности, а лишь извлеченные из ткани последовательно двумя или тремя растворителями возрастающей полярности содержат, соответственно, меньше и больше ПК [5].

Сопоставление литературных данных с нашими данными затруднительно, поскольку ни в одной известной нам работе не сравнивали между собой по составу ЖК пять фракций липидов исходного экстракта, как это было выполнено нами [2]. Обычно рассматривается не более трех фракций. Так, можно найти работы (см. ниже), где рассматривались следующие группы (фракции) липидов: 1) нейтральные липиды (НЛ) и полярные липиды (ПЛ); 2) НЛ, ГЛ и ФЛ; 3) свободные, связанные и прочносвязанные липиды; 4) экстрагируемые и неэкстрагируемые липиды; 5) отдельные группы классов ПЛ, например, наименее полярные МГДГ и ФЭ (с Rf х 100 более 50) и более полярные: фосфатидилглицерины (ФГ), сульфо-хиновозилдиацилглицерины (СХДГ), ФИ и ФС, т.е. классы липидов с Rf х 100 менее 50 (табл. 1) (см. также [6]).

Рассмотрение работ, которые мы сгруппировали в 5 соответствующих разделов, подтверждает поведение ПК во фракциях липидов различной полярности (и, соответственно, различной ТСХ-подвижности), а также во фракциях липидов, имеющих разную степень связывания с остатком ткани [5]. Отмеченная закономерность в ряде случаев справедлива и для стеариновой кислоты, а также и для суммы НЖК [2].

ПАЛЬМИТИНОВАЯ КИСЛОТА В НЕЙТРАЛЬНЫХ И ПОЛЯРНЫХ ЛИПИДАХ

К разделу 1 следует отнести работу Koiwai с со-авт. [7], где было обнаружено, что в семенах табака содержание ПК в ТАГ составляло 9%, тогда как в ПЛ — 15—52%; работу Harwood [8], где в семенах сои в начале прорастания (через 24 ч после начала прорастания) содержание ПК в ТАГ составляло 9%, а в ФЛ — 22—29%; работу Khor и Chan [9], где в зрелых семенах Psophocarpus

Таблица 2. Содержание ПК (%) в последовательных экстрактах липидов из водорослей [18]

№ образца Система растворителей Экстракт 1 Экстракт 2 Экстракт 3 Экстракт 4

1 хлороформ : метанол 35 45 58 69

изопропанол : гексан 31 40 41 42

гексан 49 63 67 74

2 хлороформ : метанол 37 53 56 58

tetragonolobus в ТАГ содержалось 7.8% ПК, в диа-цилглицеринах (ДАГ) - 9.4% и в СЖК - 16.9%; работу Wannes с соавт. [10], где в семенах Myrtus communis в ТАГ содержание ПК составляло 10%, а в ПЛ — 15-20%. Анализ ЖК-состава липидов пыльцы березы показал [11], что относительное содержание ПК во фракции ФЛ составляло более 30% от суммы ЖК, во фракции ГЛ — 24%, тогда как во фракции НЛ преобладали ненасыщенные кислоты (ННЖК), 3-кратно превышая их количество в других фракциях. При изучении липидов корнеплода турнепса [12] в НЛ было найдено лишь 11% ПК, в то время как в ПЛ эта величина составляла 14%.

ПАЛЬМИТИНОВАЯ КИСЛОТА В НЕЙТРАЛЬНЫХ, ГЛИКО-И ФОСФОЛИПИДАХ

В раздел 2 входят работы Sahoo с соавт. [13], где в семенах Hibiscusabelmoschus НЛ, ГЛ и ФЛ содержали ПК в количестве 22, 26 и 39% при экстракции метанолом, и 21, 37 и 41% — при экстракции гексаном. В работе Kundu с соавт. [14] показано, что в семенах бобовых в НЛ, ГЛ и ФЛ содержание ПК составляло у гороха — 13, 16 и 19% и у бобов — 11, 15 и 17% соответственно. Grosbois [15] обнаружил, что в семенах плюща (Hedera helix) содержание ПК в НЛ составляло 4—14%, в ГЛ — 16—22% и в ФЛ — 18—27%. Клячко-Гурвич с соавт. [16] в ли-пидах одноклеточной красной водоросли (Porphyridium cruentum) было найдено в НЛ — 32% ПК, в ГЛ — 53% ПК и в минорной фракции ФЛ — 35% ПК. Необходимо иметь в виду, что по хрома-тографической подвижности отдельные классы липидов, входящие во фракции ГЛ и ФЛ, часто близки между собой (табл. 1).

В семенах черного тмина (Nigella sativa) в гек-сановом и хлороформ/метанольном экстрактах содержание ПК составило в НЛ — 12.2 и 12.4%, в ГЛ — 17.6 и 18.4% и в ФЛ — 23.3 и 23.9% соответственно [17]. Видно, что в липидах разной полярности содержание ПК различалось. Кроме того, можно видеть, что содержание ПК

Для дальнейшего прочтения статьи необходимо приобрести полный текст. Статьи высылаются в формате PDF на указанную при оплате почту. Время доставки составляет менее 10 минут. Стоимость одной статьи — 150 рублей.

Показать целиком

Пoхожие научные работыпо теме «Биология»