Мембранообразующие липиды. Физико-химические основы термоадаптации морских беспозвоночных и макрофитов

• Автор: Санина, Нина Михайловна
• Шифр специальности: 03.00.04
• Научная степень: Докторская
• Год защиты: 2006
• Место защиты: Владивосток
• Количество страниц: 286 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ

Список сокращений

1. Введение

2. Обзор литературы

2.1. Роль липидов в структуре и функциях биологических мембран

2.1.1. Структурная роль

2.1.2. Функциональная роль

2.1.3. Роль в мембранах хлоронластов

2.1.4. Биологическое значение неламеллярной фазы липидов

2.2. Особенности фосфолипидного и жирнокислотного состава морских беспозвоночных

2.2.1. Сезонные изменения фосфолипидного и жирнокислотного состава морских беспозвоночных
2.3. Особенности состава полярных липидов и жирных кислот морских макрофитов
2.3.1. Влияние температуры на липидный состав растений
2.4. Мсзогеиность и термотропное поведение полярных липидов в модельных системах и биологических мембранах
2.4.1. Мезогеиность и фазовые переходы фосфолипидов
2.4.2. Зависимость термотропных фазовых переходов кристалл гель жидкий кристалл полярных липидов от структуры жирнокислотных радикалов
2.4.3. Влияние головных групп на вязкость и термотропные фазовые переходы полярных липидов
2.4.4. Фазовое разделение и структурная асимметрия липидов в биологических мембранах
2.4.5. Сфингомиелин в биологических мембранах
2.4.6. Влияние холестерина на фазовые переходы фосфолипидов
2.4.7. Влияние гидратации на параметры фазовых переходов фосфолипидов
2.4.8. Влияние температуры окружающей среды на вязкость и
температуру фазового перехода липидов биологических мембран
2.5. Заключение
3. Материалы и методы
3.1. Биологические объекты
3.1.1. Морские беспозвоночные
3.1.2. Морские макрофиты
3.2. Приборы и оборудование
3.3. Экстракция липидов
3.4. Макро и микротонкослойная хроматография липидов
3.4.1. Приготовление пластин
3.4.2. Системы растворителей для разделения липидов
3.4.3. Обнаружение липидов
3.5. Количественное определение липидов
3.5.1. Определение общих липидов
3.5.2. Определение фосфолипидов
3.5.3. Определение гликолипидов и бетаиновых липидов
3.5.4. Определение свободных стеролов
3.5.5. Анализ количественных результатов
3.6. Колоночная хроматография липидов
3.6.1. Разделение фосфолипидов морских беспозвоночных
3.6.2. Разделение липидов морских макрофитов
3.7. Очистка липидов с помощью препаративной ТСХ
3.8. Разделение ФХ из голотурии на фракции
3.9. Подготовка гидратированных фосфолипидов морских беспозвоночных
3 Подготовка смесей холестерина с фосфатидилхолином из асцидии
3 Калориметрический анализ липидов
3 Определение температуры изотропного плавления липидов
методом поляризационной микроскопии
3 Анализ состава жирных радикалов полярных липидов
3 Рентгеноструктурный анализ
3 Анализ ИСКОМобразующей способности гликоглицеролипидов
3 Анализ криопротекторных свойств липидных экстрактов
4. Результаты и обсуждение
4.1. Термотропное поведение фосфолипидов морских беспозвоночных
4.1.1.Фазовые переходы кристалл жидкий кристалл фосфатидилхолина из мышечной ткани морских беспозвоночных
4.1.2. Фазовые переходы кристалл жидкий кристалл фосфатидилэтаноламина из мышечной ткани морских беспозвоночных
4.1.3. Сезонные изменения термотропного поведения фосфатидилхолина и фосфатидилэтаноламина из разных органов пурпурной асцидии На1осуп0йа аигапйит
4.1.4. Термотропное поведение фосфатидилхолина и фосфатидилэтаноламина морских беспозвоночных при тепловой акклимации и сезонной акклиматизации
4.1.4.1. Калориметрические исследования
4.1.4.2. Исследования с помощью поляризационной микроскопии
4.1.4.3. Состав жирных радикалов
4.1.5. Влияние состава жирных кислот на структуру термограммы фазового перехода фосфатидилхолина из голотурии Сиситапа гаи1а1гЫ
4.1.6. Фазовые переходы жидкий кристалл изотропный расплав фосфатидилхолина и фосфатидилэтаноламина морских беспозвоночных
4.1.7. Влияние гидратации на фазовые переходы фосфатидилхолина и фосфатидилэтаноламина морских беспозвоночных
4.1.8. Влияние холестерина на фазовые переходы фосфатидилхолина из асцидии НаЬсупШа аигапНит
4.1.9. Термотропное поведение сфингофосфосфолипидов морских беспозвоночных
4.2. Термотропное поведение и состав полярных липидов морских
0
1
2
5
3
6
1
макрофитов
4.2.1. Состав липидов в летний и зимний сезоны
4.2.2. Термотропное поведение полярных липидов при смене
г сезонов
4.2.2.1. ДСК исследования
4.2.2.2. Сезонные изменения
4.2.2.3. Поляризационная микроскопия
4.2.3. Состав жирных кислот полярных липидов морских
макрофитов
4.2.3.1. Фосфолипиды
4.2.3.2. Гликоглицеролипиды 4
4.2.3.3. Бетаиновые липиды
4.2.4. Сезонные изменения состава жирных кислот полярных Липидов
4.2.5. Супсрструктуры гидратированных гликолипидов
Ьаттапа аротса
4.3. Перспективные направления для использования физикохимических
свойств полярных липидов морских гидробионтов
4.3.1. ИСКОМобразующая способность гликоглицеролипидов из Ьаттапа аротса
4.3.2. Криопротекгорные свойства липидов из морских
гидробионтов
Заключение
Выводы
Литература


В последнее время большой акцент делается на исключительное присутствие в тилакоидных мембранах трансД3гексадецсновой кислоты в составе ФГ. В ФГ ее содержание составляет i . Показано, что эти молекулярные виды ФГ играют важную роль в сохранении структурной целостности олигомерного комплекса II i . Этот липид необходим для тримеризации свстособирающсго комплекса II II , и холодоустойчивости растений i . Также двойные связи этой ЖК участвуют в формировании комплементарных связей с двойными связями фитола в молекуле хлорофилла , , и, вероятно, ориентируют некоторые хлорофильные молекулы, ассоциированные с белками, что способствует более эффективной передаче энергии между субъединицами мембранных белковых комплексов i . Роль всех четырех главных тилакоидных липидов связана с функционированием I, II и II, которые, как известно, находятся в олигомерном состоянии. Установлено, что МГДГ и ФГ являются интегральными компонентами I. На каждый мономер I приходится три молекулы ФГ и одна МГДГ, которые взаимодействуют с коровым белком водородными связями на стромальной стороне тилакоидной мембраны , . Основной липид тилакоидных мембран МГДГ , способствует образованию монослоя с участием II , . В тилакоидных мембранах он вовлечен во взаимодействие с главным белковым комплексом тилакоидных мембран II, который ответственен за улавливание света и прохождение световой энергии к II iiiv . Более тилакоидных липидов, ассоциированных с II, приходится на МГДГ iiiv . Один комплекс II связывает молекул МГДГ, который индуцирует дальний порядок в расположении тримеров II и вызывает стэкинг ламелл тилакоидов, то есть образование гран iiiv . Неламеллярный МГДГ, усиливая перестройки в хиральном дальнем порядке макроансамблей II, предотвращает повреждение II от избытка радиации, тепловая энергия которой как бы размазывается между макроагрегатами II и далее может вызывать изменения в укладке ламелл. Предполагаемый процесс напоминает термооптический эффект в жидких кристаллах . Интересно, что смешивание II с ДГДГ или ФГ не приводит к образованию гран iiiv , , но ФГ необходим для образования тримеров II, а ДГДГ для их связывания и укладки в 2 и 3 кристаллические структуры . Предполагается, что исключительная роль МГДГ в стэкингс ламелл связана не только с его склонностью к образованию нсбислойной суперструктуры, но и с сильными водородными связями между головными группами МГДГ. Так, взаимодействие между молекулами МГДГ в монослое выше, чем между ФХ с идентичной ненасыщенностью ЖК цепей i . При сближении поверхностей ламелл водородные связи между молекулами МГДГ соседних ламелл усиливают взаимодействие между ними. Этому, вероятно, способствует ослабление латерального взаимодействия между полярными группами МГДГ благодаря высокой ненасыщенности его ЖК состава , . Известно также, что МГДГ и ДГДГ активируют комплекс цитохромов 6 и АТФазу в хлоропластах , . Галакголипиды, содержащие ПНЖК, могут вовлекаться в транспорт электронов при фотосинтезе. ПНЖК и фитольный остаток хлорофилла по своей конформации подходят друг к другу как ключ к замку, и ориентируются максимально эффективно для поглощения света. Галакголипиды, богатые ПНЖК, также участвуют в фоторедукции цитохрома С iiiv . Роль кислых или анионных липидов, ФГ и СХДГ важна в структуре и функции фогосинтетических мембран , . В растениях СХДГ локализован исключительно в мембранах пластид, тогда как ФГ обнаруживается и в пластидных, и экстрапластидных мембранах. В последних он встречается как минорный компонент. В тилакоидах и внутренней мембране оболочки хлоропластов ФГ является единственным фосфолипидом. II и I . СХДГ не является таковым при нормальных условиях роста. При полной утрате этого липида наблюдалось только незначительное ухудшение фотосинтеза и роста растений . Предполагается, что одна из главных функций СХДГ это замещение ФГ при лимитированном содержании фосфата для поддержания надлежащего баланса анионных зарядов на тилакоидной мембране i, . Но СХДГ может заместить ФГ только до определенной степени. Установлено, что у мутанта зеленой водоросли С.