ОПРЕДЕЛЕНИЕ ЛИПИДОВ

Литературные данные не способны пролить свет на проблему адекватного определения группы веществ, имеющих свойства, приписываемые биохимией и экспериментальной биологией липидам. Явно недостаточным выглядит определение липидов, исходя из их химической основы, как жирных кислот и производных жирных кислот. Оно исключает из группы вещества, образующие неомыляемые фракции, которым свойственны не только качества, приписываемые липидам, но и постоянно связаны с процессами, связанными с ними.

Физические характеристики "жирности" и растворимости весьма приближают нас к действительному положению дел, не давая удовлетворительного определения. Определение Bloor (Заметка 1), широко принятая в настоящее время, несмотря на то, что считается неадекватной, ввело—в дополнение к важным характеристикам растворимости—некоторые менее приемлемые критерии, такие как происхождение указанных веществ и прямая связь с жирными кислотами. Без этих критериев, липиды были бы должны включать и группу углеводов, имеющих идентичную растворимость, однако, обычно не встречающихся в организмах. Однако, с этими критериями, определение Bloor, кроме того, что оно слишком суживает понятие из-за требования связи с жирными кислотами, исключает целую важную группу синтетических веществ с идентичными свойствами. Чтобы быть полным, определение должно включать и указанные искусственные вещества.

Итак, побуждаемые необходимостью дачи удовлетворительного общего определения, в 1940 году мы его сформулировали, и оно нам весьма помогло во всех наших исследованиях: липоид представляет собой полярно-неполярное вещество, в котором преобладает неполярная часть. Таким образом, оно образуется одной, или большим числом, полярных групп, связанными с одной или большим числом неполярных групп, причем последние энергетически доминируют. Что касается участвующих сил, указанное определение учитывают силы сцепления неполярной части и, особенно, те, что связаны с его поверхностью и известные, как постоянная "b" вандерваалевских сил, которые в липоидах превалируют над электростатическими силами полярной части. Определение дает ключ к изучению многих проблем, в которые вовлечены указанные вещества. Оно приемлемо в силу того, что объясняет все известные свойства липидов. Более того, изучение специфической связи между вовлеченными силами может даже предопределить новые свойства, что мы увидим далее.

Долгое время различие между естественными и синтетическими веществами, в качестве основы для указанного определения, сомнению в биохимии не подвергалось. В нашем исследовании, однако, оказалось дидактически полезным указание на присутствие или отсутствие вещества в организме в естественных условиях. Поэтому, что касается нашего общего определения, мы использовали термин "липоиды" для всей группы полярно-неполярных веществ с преобладанием неполярной части, a термин "липиды" для обозначения естественно встречающихся членов. Указанное разделение позволяет нам также избежать определенно неясного, по мнению большинства исследователей, мотива включить, не вполне обоснованно, в одну группу агентов

Рис. 61 бис. Представление в виде схемы преобладающей связи полярной и неполярной частей в гидроидах, граничных веществах и липоидах.

вещества с широко варьирующими химическими составляющими, доселе не ассоциировавшихся с липидами. То, что, кроме физико-химического состава, для всей группы липоидов свойственны биологические свойства, характеризующие липиды, позволит, как мы надеемся, в будущем нивелировать указанное разделение между липоидами и липидами.

Структура липоидов—с большим разнообразием поляных и неполярных групп, однако со всегдашней характерной энергетической связьюмежду ними—позволило логично систематизировать указанные вещества, примняя в качестве критериев происхождение полярных и неполярных групп.

КЛАССИФИКАЦИЯ ЛИПОИДОВ

Липоиды можно поделить соответственно разным критериям.

I. По полярной группе.

A. Липоиды, классифицируемые по происхождению их полярной группы.

1. Липокарбоксиловые кислоты (-COOH)

2. Липотиолы (-SH)

3. Липосульфоновые кислоты (-SO3H)

4. Липоамины (-NH2)

5. Липоамиды (-CONH2)

6. Липоспирты (-OH)

7. Липоальдегиды (-CHO)

8. Липокетоны (=CO)

9.Липогалогены (-Cl, и т.д.)

10. Липометаллы (-Na, и т. д.) и т. д.

B. Липоиды, классифицируемые в соответствии с преобладающим элементом полярной группы.

1. Липосерные соединения

a. Липотиолы (-SH)

b. Липосульфоновые кислоты (—SO3H)

c. Липосульфиды (=S) d. Липосулфоксиды (-SO)

e.Литосульфоны (=SO2)

f.Липосульфиты (=SO2) и т. д.

2. Липоазотные производные

a. Липоамины (-NH2)

b. Липоамиды (-CONH2) c. Липонитрилы (-CN) d. Липоизоцианиды (-NC) e.

Липонитро производные (-NO2)

и т. д.

C. Липоиды, классифицируемые по энергетическому характеру их полярной группы. Липоиды с отрицательными полярными группами

А. Липоиды с отрицательными полярными группами

1. Липокислоты

a. Жирокарбоксиловые кислоты

b. Липотиолы

c. Липосульфоновые кислоты, и т. д.

2. Липоальдегиды

B. Липоиды с положительными полярными группами

3. Липооснования a. Липоамины b.Липогуанидины

c. Липоимины, и т. д.

4. Липоспирты

II. Соответственно неполярной группе.

A. Липоиды, классифицируемые в соответствии со структурой их углеводородной цепи.

1. Алифатические

2. Алициклические

3. Ароматические

4. Гетероциклические, и т. д.

B. Липоиды, классифицируемые в соответствии с их углеродными связями.

1. Насыщенные

2. Ненасыщенные

a. Этеновые (моно-, ди-, поли-)

b. Этиновые

Ряд аспектов указанной классификации дискутабельны. Генерический термин "липокислота" применялся для обозначения простых липоидов, обладающих полярными группами с кислотными функциями. В то время как основными липокислотами являются жирные кислоты, другие члены группы имеют другие кислотные полярные группы, такие как SO2, SH, NO2, и т. д. Значение подобной группировки вместе с липоидами, обладающими отрицательными полярными группами становится очевидным при изучении одинаковостей биологических эффектов указанных веществ. В некоторых аспектах нашего исследования эта корреляция позволила нам заместить одну категорию липоидов (липотиолы или липоальдегиды) на другую (липокарбоксиловые кислоты), избегая, таким образом, определенных нежелательных эффектов последней из групп веществ.

Липоиды, обладающие полярными группами, энергетически противоположными тем, что содержат кислоты, сгруппировались вместе. Из них, членов с полярной группой, обладающих щелочными функциями, были классифицированы как липооснования. Этот термин обычно применяют по отношению ионизируемых соединений, влияющих на pH растворов и с готовностью комбинирующихся с кислотами благодаря потере OH" и приобретения протона. Другая группа образуется липоидическими спиртами. Сейчас уже стало ясно, что, во многих случаях, различия в реакциях спиртов и общих оснований скорее количественные, чем качественные. Довольно часто реакция спирта с кислотой аналогична реакции между кислотой и гидроокисью натрия, H+ кислоты комбинируется с группой ОН- спирта. Различия реакций расцениваются как вопросы временной нормы. В то время как реакция основания почти мгновенна, реакция спирта медленная и менее завершенная. Такое поведение спиртовых веществ особенно ясно в случаях, когда гидроксильная группа спирта замещается галогеном для приготовления алкиловых галидов. Например, Karrer отмечал (24): "Это может быть сделано воздействием концентрированных галогеновых кислот на спирт:

CH3OH + HCI → CH3Cl + H2O

Эта реакция слегка соответствует образованию соли из кислоты и основания:

NaOH + HCI → NaCI + H2O

Тут, однако, скрыто различие между указанными процессами. Основания и кислоты являются высокодиссоциированными веществами; когда они сходятся вместе ионы водорода и гидроксила комбинируются почти одновременно, образуя очень мало электростатически диссоциированную воду, поэтому в действительности происходит следующая реакция:

Na⁺ +OH¯ + H+ + Cl- → Na⁺ + Cl¯ +H2O

Реакции между ионами всегда происходят мгновенно. Реакция между спиртом водородными галлоенидами происходит по иным правилам. Спирт очень слабо ионизирован. Требуется определенное время для удаления гидроксильной группы. Реакция между спиртом и кислотой с удалением воды известная как этерификация, таким образом, представляет временную реакцию". Не существует существенных различий между реакцией липоспиртов или липоаминов, например, с органическими кислотами.

Указанные выше факты достаточны, чтобы позволить сгруппировать липооснования и липоспирты вместе. Существуют и другие факты. Их следует группировать вместе еще и потому, что для них характерна общая биологическая активность и взаимозаменяемость. Более того, осознание существования общего взаимного антагонизма между липокислотами, с одной стороны, и липооснованиями и липоспиртами, с другой, химически, физически и биологически, оказалось достаточно ценным в объяснении разнообразия экспериментально установленных фактов во многих аспектах нашего исследования.

Следуя по указанному пути далее, мы посчитали целесообразным выделить две группы липоидов, исходя из их самых общих характеристик, электрического аспекта полярной части, отрицательной - для липокислот и липоальдегидов и положительной - для группы липоспиртов и липооснований. Термины, "положительные и отрицательные липоиды", служат также для отражения происхождения их антагонизма.

Структура неполярной группы, обусловливающая физические, химические и биологические свойства липоидов, позволяет провести еще более глубокое разделение указанной группы веществ. Липоиды можно классифицировать на основании алифатического, алициклического, ароматического или гетероциклического характера неполярной группы. В то время как отрицательные липиды представлены, главным образом, жирными кислотами, то положительные - стеринами. Присутствие или отсутствие двойных связей, определяющих наличие насыщенных или ненасыщенных углеродных цепей, было предметом одного из наших исследований. Было установлено, что указанная выше характеристика важна сама по себе, а также для позиционной связи двойной связи по отношению полярной группы и полярности, индуцированной двойной связью.

Изучение липоидов показало, что кроме свойств, приписываемых элементам и группам, составляющим их, они обладают дополнительными физико-химическими и, даже, характерными биологическими свойствами. Мы их назвали "липоидическими", потому что их непосредственным результатом особенного состава липоидов.