Кратко и по сути — как структурные признаки жирных кислот влияют на температуру плавления жиров и на их роль в мембранах:
Влияние структуры на температуру плавления (Tm)
- Длина цепи: более длинные насыщенные цепи усиливают ван-дер-ваальсовы взаимодействия и повышают Tm (например, пальмитиновая ${\mathrm{C}}_{16:0}$ Tm $\approx 63^{\circ }\mathrm{C}$, стеариновая ${\mathrm{C}}_{18:0}$ Tm $\approx 69.6^{\circ }\mathrm{C}$).
- Насыщенность/ненасыщенность: цис-двойные связи нарушают упаковку, существенно понижая Tm (пример: олеиновая ${\mathrm{C}}_{18:1cis}$ Tm $\approx 13.4^{\circ }\mathrm{C}$ по сравнению со стеариновой). Транс-изомеры ведут себя ближе к насыщенным и повышают Tm (элиди́иновая ${\mathrm{C}}_{18:1trans}$ Tm $\approx 45^{\circ }\mathrm{C}$).
- Степень ненасыщенности: каждая дополнительная двойная связь уменьшает Tm всё сильнее — полиеновые кислоты имеют очень низкие Tm (пример: докозагексаеновая ${\mathrm{C}}_{22:6}$ Tm очень низкая, значительно ниже 0^\circ\mathrm{C}).
- Положение и конфигурация связей, разветвления, циклизация: смещённые/многочисленные цис-связи и разветвления мешают упаковке и снижают Tm; цикло- и транс-фрагменты повышают жёсткость и Tm.
Следствия для биологических мембран
- Жёсткость и текучесть: больше насыщенных и/или длинных цепей → плотная упаковка, меньше текучести, более высокий переходный Tm (гель-подобное состояние). Больше цис-ненасыщенных → повышенная текучесть, жидкокристаллическая фаза при физиологической температуре.
- Толщина мембраны и совместимость с белками: длина цепей определяет гидрофобную толщину мембраны и влияет на встраивание и функцию трансмембранных белков.
- Проницаемость и подвижность липидов/белков: ненасыщенные кислоты увеличивают проницаемость и латеральную подвижность, что влияет на транспортацию и сигнальные процессы.
- Микродомены и рафты: насыщенные липиды склонны образовывать более плотные домены (rafts) вместе с холестерином; ненасыщенные — формируют более жидкие участки.
- Кривизна и мембранные динамики: конформации с «кисками» (цис) способствуют отрицательной кривизне и процессам слияния/фиссиона; насыщенные способствуют стабильности плоских билееров.
- Биохимические роли и реакции: полиеновые кислоты (PUFA) — предшественники сигналов (эйкозаноиды), но более чувствительны к перекисному окислению; транс- и избыток насыщенных жиров могут нарушать функции мембран и сигнальную активность.
Адаптация и физиология
- Организмы регулируют состав липидов (homeoviscous adaptation): при низкой температуре увеличивают долю ненасыщенных/коротких цепей, чтобы сохранить текучесть; при высокой — наоборот.
- Патология: повышенное содержание транс‑/насыщенных жирных кислот снижает мембранную гибкость и может нарушать метаболизм и сигнальную передачу.
Короткий вывод: более длинные и насыщенные цепи повышают Tm и жёсткость мембран; цис-ненасыщенность и разветвления понижают Tm, увеличивают текучесть и динамичность мембран, что напрямую определяет их физические свойства и биологические функции.