FOSFOLIPIDAI: CHARAKTERISTIKOS, STRUKTŪRA, FUNKCIJOS, TIPAI - BIOLOGIJA - 2025

Terminas fosfolipidas vartojamas norint pasakyti apie lipidų prigimties biomoleules, kurių struktūros, ypač jų polinės galvutės, yra fosfato grupė ir kurių pagrindinis skeletas gali būti glicerolio 3-fosfatas arba sfingozino molekulė.

Tačiau daugelis autorių, minėdami fosfolipidus, paprastai nurodo glicerofosfolipidus arba fosfogliceridus, kurie yra lipidai, gauti iš glicerolio 3-fosfato, į kurį jie yra esterinti, prie anglies, esančios 1 ir 2 padėtyse, dviejų grandinių. įvairaus ilgio ir soties riebalų rūgštys.

Fosfolipido struktūros schema (Šaltinis: OpenStax per Wikimedia Commons)

Fosfogliceridai yra svarbiausia membranos lipidų grupė ir daugiausia išsiskiria pakaitų grupių, prisijungusių prie fosfato grupės, glicerolio C3 padėtyje, tapatumu.

Fosfatidilcholinas, fosfatidiletanolaminas, fosfatidilserinas ir fosfatidilinozitolis yra vieni ryškiausių fosfolipidų tiek dėl gausos, tiek dėl biologinių funkcijų, kurias jie veikia ląstelėse, svarbos.

charakteristikos

Kaip ir bet kurie kiti lipidai, fosfolipidai taip pat yra amfipatinės molekulės, tai yra, jie turi hidrofilinę polinę galą, dažnai žinomą kaip „poliarinė galva“, ir apoliarinę galą, vadinamą „apoliarine uodega“, pasižyminčią hidrofobinėmis savybėmis.

Atsižvelgiant į galvos grupių ar poliarinių grupių pobūdį bei alifatines grandines, kiekvienas fosfolipidas turi skirtingas chemines, fizikines ir funkcines savybes. Poliniai pakaitai gali būti anijoniniai (su grynu neigiamu krūviu), cviterioniniai arba katijoniniai (turintys grynąjį teigiamą krūvį).

Fosfolipidai pasiskirsto „asimetriškai“ ląstelių membranose, nes jie gali būti daugiau ar mažiau prisodrinti vienokio ar kitokio tipo, kas pasakytina ir apie kiekvieną monosluoksnį, sudarantį lipidų dvisluoksnį sluoksnį, nes fosfolipidas gali būti geriau išdėstytas link išorinė arba vidinė ląstelė.

Šių sudėtingų molekulių pasiskirstymas paprastai priklauso nuo fermentų, atsakingų už jų sintezę, kuriuos tuo pačiu metu moduliuoja vidiniai kiekvienos ląstelės poreikiai.

Struktūra

Dauguma fosfolipidų, kaip aptarta aukščiau, yra lipidai, surinkti ant glicerolio 3-fosfato stuburo; ir todėl jie taip pat žinomi kaip glicerofosfolipidai arba fosfogliceridai.

Jo polinę galvą sudaro fosfato grupė, pritvirtinta prie anglies glicerolio C3 padėtyje, prie kurios pakaitalų grupės arba "galvos grupės" yra prijungtos fosfodiesterio ryšiu. Būtent šios grupės kiekvienam fosfolipidui suteikia savo tapatumą.

Apoliarinis regionas pavaizduotas apoliarinėse uodegose, kurias sudaro riebalų rūgščių grandinės, prijungtos prie anglies glicerolio 3-fosfato molekulės C1 ir C2 padėtyse esterinių ar eterinių jungčių (eterio-fosfolipidų) pagalba.

Membranoje esančio fosfolipido schema (Šaltinis: Tvanbr per Wikimedia Commons)

Kiti fosfolipidai yra pagrįsti dihidroksiacetono fosfato molekulėmis, prie kurių riebalų rūgštys taip pat jungiasi per eterinius ryšius.

Daugelyje biologiškai svarbių fosfolipidų riebalų rūgštis C1 padėtyje yra sočioji riebi rūgštis, turinti nuo 16 iki 18 anglies atomų, tuo tarpu C2 padėtyje ji dažnai būna nesočioji ir ilgesnė (nuo 18 iki 20 anglies atomų). anglis).

Paprastai fosfolipiduose nerandama šakotosios grandinės riebalų rūgščių.

Paprasčiausias fosfolipidas yra fosfatidinė rūgštis, kurią sudaro glicerolio 3-fosfato molekulė, prijungta prie dviejų riebiųjų rūgščių grandinių (1,2-diacilglicerolio 3-fosfato). Tai yra pagrindinis tarpinis produktas kitų glicerofosfolipidų susidarymui.

funkcijos

Struktūriniai

Fosfolipidai kartu su cholesteroliu ir sfingolipidais yra pagrindiniai struktūriniai elementai biologinėms membranoms formuotis.

Biologinės membranos suteikia galimybę egzistuoti ląstelėms, sudarančioms visus gyvus organizmus, taip pat ir organelėms, esančioms šių ląstelių viduje (ląstelių suskaidymas).

Fosfolipidai yra svarbi lipidų dvisluoksnio sluoksnio dalis, sudaranti biologines membranas (Šaltinis: Bekerr, per „Wikimedia Commons“).

Fizikinės ir cheminės fosfolipidų savybės lemia ląstelių membranų elastines savybes, sklandumą ir sugebėjimą susieti su vientisais ir periferiniais baltymais.

Šia prasme baltymai, susieti su membranomis, daugiausia sąveikauja su polinėmis fosfolipidų grupėmis, ir būtent šios grupės savo ruožtu suteikia lipidų dvisluoksniams sluoksniams, kurių dalis jie yra, specialias paviršiaus savybes.

Kai kurie fosfolipidai taip pat prisideda prie daugelio transportuojančių baltymų stabilizavimo, kiti padeda padidinti ar sustiprinti jų aktyvumą.

Korinis ryšys

Kalbant apie ląstelių ryšį, yra keletas fosfolipidų, kurie atlieka specifines funkcijas. Pavyzdžiui, fosfoinositoliai yra svarbūs antrųjų pasiuntinių, kurie dalyvauja ląstelių signalizacijos procesuose membranose, kur jie randami, šaltiniai.

Fosfatidilserinas, svarbus fosfolipidas, iš esmės susijęs su vidiniu vienkartiniu plazminės membranos sluoksniu, buvo apibūdintas kaip „reporterio“ arba „žymeklio“ molekulė apoptozinėse ląstelėse, nes jis perkeliamas į išorinį monosluoksnį per užprogramuotus ląstelių mirties procesus.

Energija ir medžiagų apykaita

Kaip ir likę membranos lipidai, fosfolipidai yra svarbus kalorijų energijos šaltinis, taip pat membranų biogenezės pirmtakai.

Alifatinės grandinės (riebalų rūgštys), sudarančios jų apoliarines uodegas, yra naudojamos sudėtingais medžiagų apykaitos keliais, per kuriuos išgaunamas didelis energijos kiekis ATP pavidalu - energija, kurios reikia norint atlikti daugumą ląstelinių procesų. gyvybiškai svarbu.

Kitos funkcijos

Kai kurie fosfolipidai vykdo kitas funkcijas kaip kai kurių audinių specialiųjų medžiagų dalis. Pvz., Dipalmitoil-fosfatidilcholinas yra vienas iš pagrindinių plaučių aktyviosios medžiagos komponentų, tai yra sudėtingas baltymų ir lipidų mišinys, kurio funkcija yra sumažinti plaučių paviršiaus įtempimą iškvėpus.

Tipai

Riebalų rūgštys, prijungtos prie glicerolio 3-fosfato stuburo, gali būti labai įvairios, todėl to paties tipo fosfolipidus gali sudaryti daugybė molekulinių rūšių, kai kurios iš jų būdingos tam tikriems organizmams, tam tikriems audiniams ir netgi tam tikroms to paties organizmo ląstelėms.

-Glicerofosfolipidai

Glicerofosfolipidai arba fosfogliceridai yra gausiausia lipidų rūšis gamtoje. Tiek, kad jie yra modelis, paprastai naudojamas apibūdinti visus fosfolipidus. Jie daugiausia randami kaip struktūriniai ląstelių membranų elementai, tačiau jie gali būti pasiskirstę ir kitose ląstelės dalyse, nors ir daug mažesnėje koncentracijoje.

Kaip buvo komentuojama šiame tekste, jo struktūrą sudaro 1,2-diacilglicerolio 3-fosfato molekulė, prie kurios yra prijungta kita molekulė, turinti poliarines savybes, per fosfodiesterinį ryšį, kuris suteikia specifinę tapatybę kiekvienos glicerolipidų grupės.

Šios molekulės paprastai yra alkoholiai, tokie kaip etanolaminas, cholinas, serinas, glicerolis arba inozitolis, formuojantys fosfatidiletanolaminus, fosfatidilcholinus, fosfatidilserinus, fosfatidilglicerolius ir fosfatidilinozitolius.

Be to, gali būti skirtumų tarp fosfolipidų, priklausančių tai pačiai grupei, atsižvelgiant į alifatinių grandinių, sudarančių jų apoliarines uodegas, ilgį ir prisotinimo laipsnį.

klasifikacija

Pagal polinių grupių savybes glicerofosfolipidai yra klasifikuojami taip:

- Neigiamai įkrauti glicerofosfolipidai, tokie kaip fosfatidilinozitolio 4,5-bisfosfatas.

- neutralūs glicerofosfolipidai, tokie kaip fosfatidilserinas.

- Teigiamai įkrauti glicerofosfolipidai, tokie kaip fosfatidilcholinas ir fosfatidiletanolaminas.

-Eterio fosfolipidai ir plazmallogenai

Nors jų funkcija nėra tiksliai žinoma, yra žinoma, kad tokio tipo lipidai randami kai kurių gyvūninių audinių ir kai kurių vienaląsčių organizmų ląstelių membranose.

Jo struktūra nuo įprastų fosfolipidų skiriasi jungties, per kurią riebalų rūgščių grandinės yra sujungtos su gliceroliu, tipu, nes tai yra eteris, o ne esterinis ryšys. Šios riebiosios rūgštys gali būti sočios arba neprisotintos.

Plasmallogenų atveju riebalų rūgščių grandinės yra sujungtos su dihidroksiacetono fosfato karkasu dvigubu ryšiu prie C1 arba C2 anglies.

Plasmalogenų ypač gausu daugumos stuburinių gyvūnų širdies audinio ląstelėse; Daugybė bestuburių, halophytic bakterijų ir kai kurie priauginti protistai turi membranas, praturtintas šio tipo fosfolipidais.

Tarp nedaugelio žinomų šių lipidų funkcijų yra stuburinių gyvūnų trombocitus aktyvinančio faktoriaus, kuris yra alkilfosfolipidas, pavyzdys.

-Sfingomyelins

Nors jie gali būti klasifikuojami kartu su sfingolipidais, nes jų pagrindiniame skelete vietoj glicerolio 3-fosfato molekulės yra sfingozino molekulė, šie lipidai yra antra gausiausia membranų fosfolipidų klasė.

Riebalų rūgšties grandinė yra prijungta prie sfingozino aminogrupės per amido jungtį ir taip sudaro keramidą. Pirminė hidroksilo grupė sfingozinas yra esterinamas fosforilcholinu, sukuriant sfingomieliną.

Šie fosfolipidai, kaip rodo jų pavadinimas, praturtina mielino apvalkalus, juosiančius nervų ląsteles, kurie vaidina pagrindinį vaidmenį perduodant elektrinius nervinius impulsus.

Kur jie rasti?

Kaip rodo jų funkcijos, fosfolipidai daugiausia randami kaip lipidų sluoksnių, sudarančių biologines membranas, apimančias abi ląsteles ir jų vidinius organelius visuose gyvuose organizmuose, struktūrinė dalis.

Šie lipidai yra būdingi visiems eukariotiniams organizmams ir netgi daugelyje prokariotų, kur jie atlieka analogiškas funkcijas.

Pagrindinių fosfolipidų pavyzdys

Kaip ne kartą buvo komentuojama, glicerofosfolipidai yra patys svarbiausi ir gausiausi fosfolipidai bet kurio gyvo organizmo ląstelėse. Iš jų fosfatidilcholinas sudaro daugiau kaip 50% eukariotinių membranų fosfolipidų. Jis turi beveik cilindrinę formą, todėl gali būti suskirstytas į plokščius lipidų dvisluoksnius sluoksnius.

Fosfatidiletanolaminas, kita vertus, taip pat yra ypač gausus, tačiau jo struktūra yra „kūginė“, todėl jis savaime nesusidaro kaip dvisluoksniai sluoksniai ir paprastai yra susijęs su vietomis, kur yra membranos išlinkimai.

Nuorodos

1. Garrett, R., & Grisham, C. (2010). Biochemija (4-asis leidimas). Bostonas, JAV: Brooks / Cole. CENGAGE mokymasis.
2. Koolman, J., & Roehm, K. (2005). Spalvotas biochemijos atlasas (2-asis leidimas). Niujorkas, JAV: Thieme.
3. Li, J., Wang, X., Zhang, T., Wang, C., & Huang, Z. (2014). Fosfolipidų ir jų pagrindinių taikymo narkotikų tiekimo sistemose apžvalga. Azijos farmacijos mokslų žurnalas, 1–18.
4. Luckey, M. (2008). Membranos struktūrinė biologija: su biocheminiais ir biofizikiniais pagrindais. Cambridge University Press.
5. Mathews, C., van Holde, K., ir Ahern, K. (2000). Biochemija (3-asis leidimas). San Franciskas, Kalifornija: Pearsonas.
6. Murray, R., Bender, D., Botham, K., Kennelly, P., Rodwell, V., & Weil, P. (2009). Harperio iliustruota biochemija (28-asis leidimas). „McGraw-Hill Medical“.
7. Nelsonas, D. L. ir Coxas, MM (2009). Lehningerio biochemijos principai. „Omega“ leidimai (5-asis leidimas).
8. van Meer, G., Voelker, DR, ir Feigenson, GW (2008). Membraniniai lipidai: kur jie yra ir kaip jie elgiasi. Gamtos apžvalgos, 9, 112–124.