FOSFOLIPĪDI: RAKSTUROJUMS, STRUKTŪRA, FUNKCIJAS, VEIDI - BIOLOĢIJA - 2025

Termins fosfolipīds tiek izmantots, lai apzīmētu lipīdu veida biomolekulas, kuru struktūras, it īpaši to polārajās galvās, ir fosfātu grupa, un kuru galvenā skelets var būt glicerīna 3-fosfāts vai sfingozīna molekula.

Tomēr daudzi autori, pieminot fosfolipīdus, parasti atsaucas uz glicerofosfolipīdiem vai fosfoglicerīdiem, kas ir lipīdi, kas iegūti no glicerīna 3-fosfāta, pie kura tie ir esterificēti, pie oglekļiem 1. un 2. pozīcijā, divām taukskābes ar dažāda garuma un piesātinājuma pakāpi.

Fosfolipīda struktūras shēma (Avots: OpenStax caur Wikimedia Commons)

Fosfoglicerīdi ir svarīgākā membrānas lipīdu grupa, un tos galvenokārt izšķir ar aizvietotāju grupām, kas pievienotas fosfātu grupai glicerīna C3 pozīcijā.

Fosfatidilholīns, fosfatidiletanolamīns, fosfatidilserīns un fosfatidilinozitols ir vieni no visizcilākajiem fosfolipīdiem gan to pārpilnības, gan bioloģisko funkciju nozīmīguma dēļ, ko tie izdara šūnās.

raksturojums

Tāpat kā jebkurš cits lipīds, fosfolipīdi ir arī amfātiskas molekulas, tas ir, tiem ir hidrofils polārais gals, ko bieži sauc par “polāro galvu”, un apolārs gals, ko sauc par “apolāro asti”, kam ir hidrofobiskas īpašības.

Atkarībā no galvas grupu vai polāro grupu un alifātisko ķēžu rakstura katram fosfolipīdam ir atšķirīgas ķīmiskās, fizikālās un funkcionālās īpašības. Polārie aizvietotāji var būt anjoni (ar tīru negatīvu lādiņu), cviterioniski vai katjoni (ar tīru pozitīvu lādiņu).

Fosfolipīdi tiek sadalīti "asimetriski" šūnu membrānās, jo tie var būt vairāk vai mazāk bagātināti ar vienu vai otru veidu, kas attiecas arī uz katru monoslāni, kas veido lipīdu divslāņu slāni, jo fosfolipīdi var būt vērsti uz ārējā vai iekšējā šūna.

Šo sarežģīto molekulu izplatība parasti ir atkarīga no fermentiem, kas ir atbildīgi par to sintēzi, kurus vienlaikus modulē katras šūnas raksturīgās vajadzības.

Uzbūve

Lielākā daļa fosfolipīdu, kā minēts iepriekš, ir lipīdi, kas ir salikti uz glicerīna 3-fosfāta mugurkaula; un tāpēc tos sauc arī par glicerofosfolipīdiem vai fosfoglicerīdiem.

Tā polāro galvu veido fosfātu grupa, kas piestiprināta pie oglekļa glicerīna C3 stāvoklī, pie kura aizvietotāju grupas vai "galvas grupas" ir piestiprinātas ar fosfodiestera saiti. Tieši šīs grupas katram fosfolipīdam piešķir tā identitāti.

Apolārais reģions tiek attēlots apolārajās astēs, kuras sastāv no taukskābju ķēdēm, kas ar estera vai ētera saitēm (ētera-fosfolipīdiem) piesaistītas glicerīna 3-fosfāta molekulas C1 un C2 oglekļa atomu oglekļa atomu oglekļiem.

Fosfolipīda shēma membrānā (Avots: Tvanbr caur Wikimedia Commons)

Citu fosfolipīdu pamatā ir dihidroksiacetona fosfāta molekula, pie kuras taukskābes saistās arī caur ētera saitēm.

Daudzos bioloģiski nozīmīgos fosfolipīdos taukskābe C1 stāvoklī ir piesātināta taukskābe ar 16 līdz 18 oglekļa atomiem, savukārt C2 stāvoklī tā bieži ir nepiesātināta un garāka (no 18 līdz 20 oglekļa atomiem). ogleklis).

Parasti fosfolipīdos nav atzarotu ķēžu taukskābes.

Vienkāršākais fosfolipīds ir fosfatidīnskābe, kas sastāv no glicerīna 3-fosfāta molekulas, kas piestiprināta pie divām taukskābju ķēdēm (1,2-diacilglicerīna 3-fosfāts). Tas ir galvenais starpprodukts citu glicerofosfolipīdu veidošanai.

Iespējas

Strukturālā

Fosfolipīdi kopā ar holesterīnu un sfingolipīdiem ir galvenie strukturālie elementi bioloģisko membrānu veidošanā.

Bioloģiskās membrānas padara iespējamas šūnas, kas veido visus dzīvos organismus, kā arī šo šūnu iekšpusē esošās organellas (šūnu nodalīšana).

Fosfolipīdi ir būtiska lipīdu divslāņu sastāvdaļa, kas veido bioloģiskās membrānas (Avots: Bekerr, izmantojot Wikimedia Commons)

Fosfolipīdu fizikāli ķīmiskās īpašības nosaka elastīgās īpašības, plūstamību un spēju saistīties ar šūnu membrānu integrālajiem un perifērajiem proteīniem.

Šajā ziņā olbaltumvielas, kas saistītas ar membrānām, mijiedarbojas galvenokārt ar fosfolipīdu polārajām grupām, un tieši šīs grupas savukārt piešķir īpašas virsmas īpašības lipīdu divslāņu slāņiem, kuru sastāvā tie ir.

Daži fosfolipīdi arī veicina daudzu proteīnu transportētāju stabilizāciju, un citi palīdz palielināt vai pastiprināt to aktivitāti.

Šūnu komunikācija

Runājot par šūnu komunikāciju, ir daži fosfolipīdi, kas pilda noteiktas funkcijas. Piemēram, fosfoinositoli ir nozīmīgi otro kurjeru avoti, kas piedalās šūnu signalizācijas procesos membrānās, kur tie ir atrodami.

Fosfatidilserīns, svarīgs fosfolipīds, kas būtībā saistīts ar plazmas membrānas iekšējo vienslāņu slāni, ir aprakstīts kā “reportiera” vai “marķiera” molekula apoptozes šūnās, jo ieprogrammēto šūnu nāves procesu laikā tas tiek pārvietots uz ārējo vienslāņu slāni.

Enerģija un vielmaiņa

Tāpat kā pārējie membrānas lipīdi, fosfolipīdi ir svarīgs kaloriju enerģijas avots, kā arī membrānas bioģenēzes prekursori.

Alifātiskās ķēdes (taukskābes), kas veido to apolārās astes, tiek izmantotas, izmantojot sarežģītus metabolisma ceļus, pa kuriem liels enerģijas daudzums tiek iegūts ATP veidā - enerģija, kas nepieciešama, lai veiktu lielāko daļu šūnu procesu. vitāli svarīgs.

Citas funkcijas

Daži fosfolipīdi pilda citas funkcijas kā daļu no īpašiem materiāliem dažos audos. Piemēram, dipalmitoil-fosfatidilholīns ir viena no galvenajām plaušu virsmaktīvās vielas sastāvdaļām, kas ir sarežģīts olbaltumvielu un lipīdu maisījums, kura funkcija ir samazināt virsmas spraigumu plaušās tā izelpas laikā.

Veidi

Glicerīna 3-fosfāta mugurkaulam piesaistītās taukskābes var būt ļoti dažādas, tāpēc viena un tā paša veida fosfolipīdi var sastāvēt no liela skaita molekulāro sugu, no kurām dažas ir raksturīgas noteiktiem organismiem, noteiktiem audiem un pat noteiktām šūnām tajā pašā organismā.

-Glicerofosfolipīdi

Glicerofosfolipīdi vai fosfoglicerīdi ir visbagātākā lipīdu klase dabā. Tik daudz, ka tie ir paraugs, ko parasti izmanto visu fosfolipīdu aprakstīšanai. Tie galvenokārt atrodami kā šūnu membrānu strukturālie elementi, taču tos var izplatīt arī citās šūnas daļās, kaut arī daudz zemākā koncentrācijā.

Kā komentēts visā tekstā, tā struktūru veido 1,2-diacilglicerīna 3-fosfāta molekula, kurai caur fosfodiestera saiti ir pievienota cita molekula ar polārām īpašībām, kas piešķir specifisku identitāti katra glicerolipīdu grupa.

Šīs molekulas parasti ir spirti, piemēram, etanolamīns, holīns, serīns, glicerīns vai inozitols, veidojot fosfatidiletanolamīnus, fosfatidilholīnus, fosfatidilserīnus, fosfatidilglicerīnus un fosfatidilinozītus.

Turklāt starp fosfolipīdiem, kas pieder tai pašai grupai, var būt atšķirības, kas saistītas ar alifātisko ķēžu, kas veido to apolārās astes, garumu un piesātinājuma pakāpi.

Klasifikācija

Saskaņā ar polāro grupu īpašībām glicerofosfolipīdus klasificē šādi:

- Negatīvi uzlādēti glicerofosfolipīdi, piemēram, fosfatidilinozīta 4,5-bisfosfāts.

- neitrālie glicerofosfolipīdi, piemēram, fosfatidilserīns.

- Pozitīvi uzlādēti glicerofosfolipīdi, piemēram, fosfatidilholīns un fosfatidiletanolamīns.

-Ēteri-fosfolipīdi un plazmalogēni

Lai gan to darbība nav precīzi zināma, ir zināms, ka šāda veida lipīdi ir atrodami dažu dzīvnieku audu un dažu vienšūnu organismu šūnu membrānās.

Tās struktūra no biežākajiem fosfolipīdiem atšķiras ar saites veidu, caur kuru taukskābju ķēdes ir pievienotas glicerīnam, jo ​​tas ir ēteris, nevis estera saite. Šīs taukskābes var būt piesātinātas vai nepiesātinātas.

Plasmallogēnu gadījumā taukskābju ķēdes ir piestiprinātas pie dihidroksiacetona fosfāta pamatnes, izmantojot divkāršu saiti pie C1 vai C2 oglekļa atomu.

Plazmalogēni ir īpaši bagātīgi vairuma mugurkaulnieku sirds audu šūnās; un daudziem bezmugurkaulniekiem, halophytic baktērijām un dažiem ciliated protistiem ir membrānas, kas bagātinātas ar šāda veida fosfolipīdiem.

Starp retajām zināmajām šo lipīdu funkcijām ir trombocītu aktivācijas faktora piemērs mugurkaulniekiem, kas ir alkilfosfolipīds.

-Singomielīni

Lai arī tos varētu klasificēt kopā ar sfingolipīdiem, jo ​​to galvenajā skeletā glicerīna 3-fosfāta molekulas vietā tie satur sfingozīna molekulu, šie lipīdi ir otra visbagātākā membrānas fosfolipīdu klase.

Taukskābju ķēde ir pievienota sfingozīna aminogrupai caur amīda saiti, tādējādi veidojot keramīdu. Sfingozīna primārā hidroksilgrupa tiek esterificēta ar fosforilholīnu, veidojot sfingomielīnu.

Šie fosfolipīdi, kā norāda to nosaukums, bagātina mielīna apvalkus, kas ieskauj nervu šūnas, kurām ir liela loma elektrisko nervu impulsu pārraidē.

Kur viņi atrodami?

Kā norāda to funkcijas, fosfolipīdi galvenokārt atrodami kā lipīdu divslāņu struktūras daļa, kas veido bioloģiskās membrānas, kas ieskauj abas šūnas un to iekšējos organellus visos dzīvajos organismos.

Šie lipīdi ir izplatīti visos eikariotu organismos un pat daudzos prokariotos, kur tie veic analogas funkcijas.

Galveno fosfolipīdu piemērs

Kā jau vairākkārt tika komentēts, glicerofosfolipīdi ir vissvarīgākie un bagātīgākie fosfolipīdi jebkura dzīvā organisma šūnās. No tiem fosfatidilholīns veido vairāk nekā 50% fosfolipīdu eikariotu membrānās. Tam ir gandrīz cilindriska forma, tāpēc to var sakārtot plakanos lipīdu div slāņos.

Fosfatidiletanolamīns, no otras puses, ir arī ārkārtīgi bagātīgs, taču tā struktūra ir "koniska", tāpēc tas pats neveidojas kā divslāņu slāņi un parasti tiek saistīts ar vietām, kur membrānā ir izliekumi.

Atsauces

1. Garrett, R., & Grisham, C. (2010). Bioķīmija (4. izdevums). Bostona, ASV: Brooks / Cole. CENGAGE mācīšanās.
2. Koolman, J., & Roehm, K. (2005). Bioķīmijas krāsu atlants (2. izdevums). Ņujorka, ASV: Thieme.
3. Li, J., Wang, X., Zhang, T., Wang, C., & Huang, Z. (2014). Pārskats par fosfolipīdiem un to galvenajiem pielietojumiem zāļu ievadīšanas sistēmās. Āzijas farmācijas zinātņu žurnāls, 1. – 18.
4. Luckey, M. (2008). Membrānas struktūras bioloģija: ar bioķīmiskajiem un biofizikālajiem pamatiem. Cambridge University Press.
5. Mathews, C., van Holde, K., & Ahern, K. (2000). Bioķīmija (3. izd.). Sanfrancisko, Kalifornija: Pīrsons.
6. Murray, R., Bender, D., Botham, K., Kennelly, P., Rodwell, V., & Weil, P. (2009). Harpera ilustrētā bioķīmija (28. izdevums). McGraw-Hill Medical.
7. Nelsons, DL, & Cox, MM (2009). Lehingera bioķīmijas principi. Omega izdevumi (5. izdevums).
8. van Meers, G., Voelkers, DR, un Feigensons, GW (2008). Membrānas lipīdi: kur viņi atrodas un kā viņi uzvedas. Dabas apskats, 9, 112-124.