FOSFOLIPIDER: EGENSKAPER, STRUKTUR, FUNKTIONER, TYPER - BIOLOGI - 2025

Termen fosfolipid används för att hänvisa till biomolekyler av lipidkaraktär som har strukturer, speciellt i deras polära huvuden, en fosfatgrupp, och som kan ha en glycerol 3-fosfat eller en sfingosinmolekyl som deras huvudskelett.

Många författare, när de nämner fosfolipider, avser vanligtvis glycerofosfolipider eller fosfoglycerider, som är lipider härledda från glycerol 3-fosfat till vilka de är förestrade, i kolerna i position 1 och 2, två kedjor av fettsyror med olika längder och grader av mättnad.

Schema för strukturen för en fosfolipid (Källa: OpenStax via Wikimedia Commons)

Fosfoglycerider representerar den viktigaste gruppen av membranlipider och kännetecknas huvudsakligen av identiteten hos substituentgrupperna bundna till fosfatgruppen vid C3-positionen i glycerol.

Fosfatidylkolin, fosfatidyletanolamin, fosfatidylserin och fosfatidylinositol är bland de mest framstående fosfolipiderna, både för deras överflöd och för vikten av de biologiska funktionerna de utövar i celler.

egenskaper

Som alla andra lipider är fosfolipider också amfipatiska molekyler, det vill säga de har en hydrofil polär ände, ofta känd som "polärt huvud" och en apolär ände som kallas "apolär svans", som har hydrofoba egenskaper.

Beroende på typ av huvudgrupper eller polära grupper och de alifatiska kedjorna har varje fosfolipid olika kemiska, fysiska och funktionella egenskaper. Polära substituenter kan vara anjoniska (med en negativ negativ laddning), zwitterioniska eller katjoniska (med en nettopositiv laddning).

Fosfolipider distribueras "asymmetriskt" i cellmembranen, eftersom dessa kan vara mer eller mindre berikade av en eller annan typ, vilket också gäller för varje monolager som utgör lipid-tvåskiktet, eftersom en fosfolipid företrädesvis kan placeras mot yttre eller inre cell.

Distributionen av dessa komplexa molekyler beror generellt på de enzymer som är ansvariga för deras syntes, som moduleras samtidigt av de inre behoven hos varje cell.

Strukturera

De flesta fosfolipider, såsom diskuterats ovan, är lipider som är sammansatta på en glycerol 3-fosfatskelett; och därför är de också kända som glycerofosfolipider eller fosfoglycerider.

Dess polära huvud består av fosfatgruppen fäst vid kolet i C3-positionen av glycerol till vilken substituentgrupperna eller "huvudgrupperna" är bundna med hjälp av en fosfodiesterbindning. Det är dessa grupper som ger varje fosfolipid sin identitet.

Det apolära området representeras i de apolära svansarna, som är sammansatta av fettsyrakedjorna fästa vid kolerna i Cl- och C2-positionerna i glycerol-3-fosfatmolekylen med hjälp av ester- eller eterbindningar (eter-fosfolipider).

Schematisk för en fosfolipid i ett membran (Källa: Tvanbr via Wikimedia Commons)

Andra fosfolipider är baserade på en molekyl av dihydroxiacetonfosfat till vilken fettsyrorna också binder genom eterbindningar.

I många biologiskt viktiga fosfolipider är fettsyran vid C1-positionen en mättad fettsyra med mellan 16 och 18 kolatomer, medan den i C2-positionen ofta är omättad och längre (18 till 20 kolatomer). kol).

Normalt finns inga grenade fettsyror i fosfolipider.

Den enklaste fosfolipiden är fosfatidinsyra, som består av en glycerol-3-fosfatmolekyl fäst vid två kedjor av fettsyror (1,2-diacylglycerol 3-fosfat). Detta är den viktigaste mellanprodukten för bildandet av de andra glycerofosfolipiderna.

Funktioner

Strukturell

Fosfolipider, tillsammans med kolesterol och sfingolipider, är de viktigaste strukturella elementen för bildandet av biologiska membran.

Biologiska membran möjliggör existensen av celler som utgör alla levande organismer, liksom organellerna i dessa celler (cellkompartimering).

Fosfolipider är en väsentlig del av det lipida dubbelskiktet som utgör biologiska membran (Källa: Bekerr, via Wikimedia Commons)

De fysikalisk-kemiska egenskaperna hos fosfolipider bestämmer de elastiska egenskaperna, fluiditeten och förmågan att associeras med integrerade och perifera proteiner i cellmembranen.

I detta avseende interagerar proteinerna som är associerade med membranen huvudsakligen med de polära grupperna av fosfolipiderna och det är dessa grupper i sin tur som ger speciella ytegenskaper till lipiddubbskikten som de ingår i.

Vissa fosfolipider bidrar också till stabiliseringen av många transporterproteiner och andra hjälper till att öka eller förbättra deras aktivitet.

Mobil kommunikation

När det gäller cellkommunikation finns det några fosfolipider som uppfyller specifika funktioner. Till exempel är fosfoinositoler viktiga källor för andra budbärare som deltar i cellsignaleringsprocesser i membranen där de finns.

Fosfatidylserin, en viktig fosfolipid väsentligen förknippad med det inre monoskiktet i plasmamembranet, har beskrivits som en "reporter" eller "markör" -molekyl i apoptotiska celler, eftersom det omlokaliseras till det yttre monolaget under programmerade celldödprocesser.

Energi och ämnesomsättning

Liksom resten av membranlipiderna är fosfolipider en viktig källa till kalorienergi, liksom föregångare för membranbiogenes.

De alifatiska kedjorna (fettsyrorna) som utgör sina apolära svansar används genom komplexa metaboliska vägar genom vilka stora mängder energi utvinns i form av ATP, energi som är nödvändig för att genomföra de flesta av cellprocesserna avgörande.

Andra funktioner

Vissa fosfolipider uppfyller andra funktioner som en del av specialmaterial i vissa vävnader. Dipalmitoyl-fosfatidylkolin är till exempel en av huvudkomponenterna i lungytaktivt medel, som är en komplex blandning av proteiner och lipider vars funktion är att minska ytspänningen i lungorna under utgången.

typer

Fettsyrorna bundna till glycerol 3-fosfatskelettet kan vara mycket varierande, därför kan samma typ av fosfolipid bestå av ett stort antal molekylära arter, av vilka vissa är specifika för vissa organismer, för vissa vävnader och till och med för vissa celler inom samma organisme.

-Glycerophospholipids

Glycerofosfolipider eller fosfoglycerider är den vanligaste klassen av lipider i naturen. Så mycket att de är den modell som vanligtvis används för att beskriva alla fosfolipider. De finns huvudsakligen som strukturella element i cellmembranen, men de kan också distribueras i andra delar av cellen, även om de är i mycket lägre koncentration.

Som har kommenterats i hela denna text, bildas dess struktur av en molekyl av 1,2-diacylglycerol 3-fosfat till vilken en annan molekyl med polära egenskaper är fäst genom en fosfodiesterbindning som ger en specifik identitet till varje glycerolipidgrupp.

Dessa molekyler är i allmänhet alkoholer såsom etanolamin, kolin, serin, glycerol eller inositol, och bildar fosfatidyletanolaminer, fosfatidylkoliner, fosfatidylseriner, fosfatidylglyceroler och fosfatidylinositoler.

Dessutom kan det finnas skillnader mellan fosfolipider som tillhör samma grupp relaterade till längden och graden av mättnad hos de alifatiska kedjorna som utgör deras apolära svansar.

Klassificering

Enligt de polära gruppernas egenskaper klassificeras glycerofosfolipider som:

- Negativt laddade glycerofosfolipider, såsom fosfatidylinositol 4,5-bisfosfat.

- Neutrala glycerofosfolipider, såsom fosfatidylserin.

- Positivt laddade glycerofosfolipider, såsom fosfatidylkolin och fosfatidyletanolamin.

-Andra fosfolipider och plasmallogener

Även om deras funktion inte är känd med säkerhet, är det känt att denna typ av lipid finns i cellmembranen i vissa djurvävnader och i den hos vissa enhjuliga organismer.

Dess struktur skiljer sig från de vanligare fosfolipiderna av typen av bindning genom vilken fettsyrakedjorna är bundna till glycerol, eftersom det är en eter och inte en esterbindning. Dessa fettsyror kan vara mättade eller omättade.

I fallet med plasmallogener är fettsyrakedjorna fästa till en dihydroxiacetonfosfatskelett med hjälp av en dubbelbindning vid C1- eller C2-kolatomen.

Plasmalogener finns särskilt rikligt i cellerna i hjärtvävnaden hos de flesta ryggradsdjur; och många ryggradslösa djur, halofytiska bakterier och vissa cilierade protister har membran berikade med denna typ av fosfolipider.

Bland de få kända funktionerna hos dessa lipider är exemplet på trombocytaktiverande faktor i ryggradsdjur, som är en alkylfosfolipid.

-Sphingomyelins

Även om de kunde klassificeras tillsammans med sfingolipider, eftersom de i deras huvudskelett innehåller en sfingosinmolekyl istället för en glycerol 3-fosfatmolekyl, representerar dessa lipider den näst vanligaste klassen av membranfosfolipider.

En fettsyrakedja är bunden till amingruppen av sfingosin genom en amidbindning, varigenom en ceramid bildas. Den primära hydroxylgruppen av sfingosin förestras med en fosforylkolin, vilket ger upphov till sfingomyelin.

Dessa fosfolipider berikar, som deras namn antyder, myelinhöljen som omger nervceller, som spelar en viktig roll i överföringen av elektriska nervimpulser.

Var finns de?

Som deras funktioner indikerar, finns fosfolipider huvudsakligen som en strukturell del av lipid-tvåskikten som utgör de biologiska membranen som omsluter både celler och deras inre organeller i alla levande organismer.

Dessa lipider är vanliga i alla eukaryota organismer och även i många prokaryoter, där de utför analoga funktioner.

Exempel på viktiga fosfolipider

Som flera gånger har kommenterats är glycerofosfolipider de viktigaste och rikligaste fosfolipiderna i cellerna i någon levande organisme. Av dessa utgör fosfatidylkolin mer än 50% av fosfolipiderna i eukaryota membran. Den har en nästan cylindrisk form, så den kan organiseras i platta lipid-tvåskikt.

Fosfatidyletanolamin, å andra sidan, är också extremt rikligt, men dess struktur är "konisk", så den inte monteras själv som tvåskikt och är normalt förknippad med platser där det finns krökningar i membranet.

referenser

1. Garrett, R., & Grisham, C. (2010). Biokemi (4: e upplagan). Boston, USA: Brooks / Cole. CENGAGE Learning.
2. Koolman, J., & Roehm, K. (2005). Color Atlas of Biochemistry (2: a upplagan). New York, USA: Thieme.
3. Li, J., Wang, X., Zhang, T., Wang, C., & Huang, Z. (2014). En översikt över fosfolipider och deras huvudsakliga tillämpningar i läkemedelsleveranssystem. Asian Journal of Pharmaceutical Sciences, 1–18.
4. Luckey, M. (2008). Membranstrukturbiologi: med biokemiska och biofysiska grunder. Cambridge University Press.
5. Mathews, C., van Holde, K., & Ahern, K. (2000). Biokemi (3: e upplagan). San Francisco, Kalifornien: Pearson.
6. Murray, R., Bender, D., Botham, K., Kennelly, P., Rodwell, V., & Weil, P. (2009). Harper's Illustrated Biochemistry (28: e upplagan). McGraw-Hill Medical.
7. Nelson, DL, & Cox, MM (2009). Lehninger principer för biokemi. Omega Editions (5: e upplagan).
8. van Meer, G., Voelker, DR, & Feigenson, GW (2008). Membranlipider: var de är och hur de beter sig. Nature Reviews, 9, 112-124.