FOSFOLIPIDI: KARAKTERISTIKE, STRUKTURA, FUNKCIJE, VRSTE - BIOLOGIJA - 2025

Izraz fosfolipid koristi se za označavanje biomolekula lipidne naravi koji u svojim strukturama, posebno u polarnim glavama, imaju fosfatnu skupinu i koje mogu imati glavni molekul glicerola 3-fosfata ili sfingosina.

Međutim, mnogi autori kada spominju fosfolipide obično se odnose na glicerofosfolipide ili fosfogliceride, koji su lipidi dobiveni iz glicerol-3-fosfata u koji su esterificirani, na ugljiku položaja 1 i 2, dva lanca masne kiseline različite duljine i stupnja zasićenja.

Shema strukture fosfolipida (Izvor: OpenStax putem Wikimedia Commons)

Fosfogliceridi predstavljaju najvažniju skupinu membranskih lipida i razlikuju se uglavnom po identitetu supstituentnih skupina vezanih za fosfatnu skupinu na C3 položaju glicerola.

Fosfatidilholin, fosfatidiletanolamin, fosfatidilserin i fosfatidilinozitol spadaju u najistaknutije fosfolipide, kako zbog njihovog obilja tako i zbog važnosti bioloških funkcija koje vrše u stanicama.

karakteristike

Kao i svi drugi lipidi, fosfolipidi su također amfipatske molekule, to jest, imaju hidrofilni polarni kraj, često poznat kao "polarna glava" i apolarni kraj nazvan "apolarni rep", koji ima hidrofobne karakteristike.

Ovisno o prirodi skupine glava ili polarnih skupina i alifatičkih lanaca, svaki fosfolipid ima različita kemijska, fizička i funkcionalna svojstva. Polarni supstituenti mogu biti anionski (s neto negativnim nabojem), zwitterionski ili kationski (s neto pozitivnim nabojem).

Fosfolipidi se raspoređuju „asimetrično“ u staničnim membranama, jer se oni mogu više ili manje obogatiti jedne ili druge vrste, što vrijedi i za svaki monoplas koji čini lipidni dvoslojni, jer fosfolipid može biti preferirano smješten prema vanjska ili unutarnja stanica.

Raspodjela ovih složenih molekula općenito ovisi o enzimima odgovornim za njihovu sintezu, koji su istovremeno modulirani unutarnjim potrebama svake stanice.

Struktura

Većina fosfolipida, kao što je gore diskutirano, su lipidi koji su sastavljeni na osnovi glicerol 3-fosfata; i zato su poznati i kao glicerofosfolipidi ili fosfogliceridi.

Njegova polarna glava sastoji se od fosfatne skupine vezane na ugljik u položaju C3 glicerola na koji su supstituirajuće skupine ili "glave glave" pomoću fosfodiesterske veze. Upravo ove skupine daju svakom fosfolipidu svoj identitet.

Apolarna regija predstavljena je u apolarnim repovima, koji su sastavljeni od lanaca masnih kiselina vezanih na ugljikove položaje C1 i C2 glicerol-3-fosfatne molekule pomoću estera ili eterskih veza (eter-fosfolipidi).

Shema fosfolipida u membrani (Izvor: Tvanbr via Wikimedia Commons)

Ostali fosfolipidi temelje se na molekuli dihidroksiaceton fosfata na koju se masne kiseline vežu i putem eterskih veza.

U mnogim biološki važnim fosfolipidima masna kiselina na položaju C1 je zasićena masna kiselina između 16 i 18 atoma ugljika, dok je ta na C2 položaju često nezasićena i duža (18 do 20 atoma ugljika). ugljik).

U fosfolipidima se obično ne nalaze masne kiseline razgranatog lanca.

Najjednostavniji fosfolipid je fosfatidinska kiselina koja se sastoji od molekule glicerola 3-fosfata pričvršćene na dva lanca masnih kiselina (1,2-diacil glicerol 3-fosfat). Ovo je ključni posrednik u stvaranju ostalih glicerofosfolipida.

Značajke

strukturalan

Fosfolipidi, zajedno s kolesterolom i sfingolipidima, glavni su strukturni elementi za stvaranje bioloških membrana.

Biološke membrane omogućuju postojanje stanica koje čine sve žive organizme, kao i organela unutar tih stanica (stanična razdjelnica).

Fosfolipidi su bitni dio sloja lipida koji sačinjavaju biološke membrane (Izvor: Bekerr, putem Wikimedia Commons)

Fizikalno-kemijska svojstva fosfolipida određuju elastične karakteristike, fluidnost i sposobnost povezivanja s integralnim i perifernim proteinima staničnih membrana.

U tom smislu, proteini povezani s membranama uglavnom djeluju s polarnim skupinama fosfolipida, a upravo te skupine daju posebne površinske karakteristike lipidnim slojevima kojih su dio.

Određeni fosfolipidi također doprinose stabilizaciji mnogih transportnih proteina, a drugi pomažu povećanju ili poboljšanju njihove aktivnosti.

Stanična komunikacija

U pogledu stanične komunikacije, postoje neki fosfolipidi koji ispunjavaju određene funkcije. Na primjer, fosfoinozitoli su važni izvori drugih glasnika koji sudjeluju u staničnoj signalizaciji u membranama gdje se nalaze.

Fosfatidilserin, važan fosfolipid koji je u osnovi povezan s unutarnjim monoplastom plazma membrane, opisan je kao "reporter" ili "marker" molekula u apoptotskim stanicama, jer se translocira u vanjski monoplas tijekom procesa programirane ćelije smrti.

Energija i metabolizam

Kao i ostali membranski lipidi, fosfolipidi su važan izvor kalorijske energije, kao i prekursori za biogenezu membrane.

Alifatski lanci (masne kiseline) koji čine njihove apolarne repove koriste se kroz složene metaboličke puteve pomoću kojih se velika količina energije izvlači u obliku ATP-a, energije koja je potrebna za provođenje većine staničnih procesa. bitno.

Ostale funkcije

Određeni fosfolipidi ispunjavaju i druge funkcije kao dio posebnih materijala u nekim tkivima. Primjerice, Dipalmitoil-fosfatidilholin jedna je od glavnih komponenti surfaktanata pluća, što je složena mješavina proteina i lipida čija je funkcija smanjenje površinske napetosti u plućima tijekom ekspiracije.

vrste

Masne kiseline vezane za kralježnicu glicerola 3-fosfata mogu biti vrlo različite, stoga se ista vrsta fosfolipida može sastojati od velikog broja molekularnih vrsta, od kojih su neke specifične za određene organizme, za određena tkiva, pa čak i za određene stanice unutar istog organizma.

-Glycerophospholipids

Glicerofosfolipidi ili fosfogliceridi najbrojnija su vrsta lipida u prirodi. Toliko da su oni model koji se obično koristi za opisivanje svih fosfolipida. Nalaze se uglavnom kao strukturni elementi staničnih membrana, ali mogu se distribuirati i u drugim dijelovima stanice, iako u znatno nižoj koncentraciji.

Kao što je komentirano u ovom tekstu, njegova struktura je formirana molekulom 1,2-diacil glicerol 3-fosfata na koju je vezana druga molekula s polarnim karakteristikama, preko fosfodiesterske veze, koja daje specifičan identitet svaka glicerolipidna skupina.

Te su molekule uglavnom alkoholi kao što su etanolamin, holin, serin, glicerol ili inozitol, koji formiraju fosfatidiletanolamine, fosfatidilkoline, fosfatidilserine, fosfatidilglicerole i fosfatidilinozitole.

Uz to, mogu postojati razlike između fosfolipida iz iste skupine vezanih za duljinu i stupanj zasićenosti alifatičkih lanaca koji čine njihove apolarne repove.

Klasifikacija

Prema karakteristikama polarnih skupina, glicerofosfolipidi su klasificirani kao:

- negativno nabijeni glicerofosfolipidi, poput fosfatidilinozitola 4,5-bisfosfata.

- Neutralni glicerofosfolipidi, poput fosfatidilserina.

- Pozitivno nabijeni glicerofosfolipidi, poput fosfatidilholina i fosfatidiletanolamina.

-Eterfosfolipidi i plazmallogeni

Iako njihova funkcija nije sigurna, poznato je da se ova vrsta lipida nalazi u staničnim membranama nekih životinjskih tkiva i u nekim jednoćelijskim organizmima.

Njegova se struktura razlikuje od češćih fosfolipida po vrsti veze preko koje su lanci masnih kiselina vezani na glicerol jer je to eter, a ne ester veza. Te masne kiseline mogu biti zasićene ili nezasićene.

U slučaju plazmallogena, lanci masnih kiselina pričvršćeni su na dihidroksiaceton fosfatnu kralježnicu dvostrukom vezom na C1 ili C2 ugljiku.

Plazmalogeni su posebno obilni u stanicama srčanog tkiva većine kralježnjaka; a mnogi beskralježnjaci, halofitne bakterije i neki ciliredni protisti imaju membrane obogaćene ovom vrstom fosfolipida.

Među nekoliko poznatih funkcija ovih lipida je primjer faktora aktiviranja trombocita u kralježnjaka, a to je alkil fosfolipid.

-Sphingomyelins

Iako bi se mogli svrstati zajedno sa sfingolipidima, budući da u svom glavnom kosturu sadrže molekulu sfingozina umjesto molekule glicerola 3-fosfata, ovi lipidi predstavljaju drugi najbrojniji razred membranskih fosfolipida.

Lanac masnih kiselina vezan je za amino skupinu sfingozina preko amidne veze, stvarajući tako ceramid. Primarna hidroksilna skupina sfingozina esterificira se fosforilkolinom, što dovodi do sfingomijelina.

Ovi fosfolipidi, kao što im ime govori, obogaćuju mijelinske ovojnice koje okružuju živčane stanice, koje igraju glavnu ulogu u prijenosu električnih živčanih impulsa.

Gdje su pronađeni?

Kao što pokazuju njihove funkcije, fosfolipidi se uglavnom nalaze kao strukturni dio lipidnih dvoslojeva koji čine biološke membrane koje obuhvaćaju i stanice i njihove unutarnje organele u svim živim organizmima.

Ti su lipidi uobičajeni u svim eukariotskim organizmima, pa čak i u mnogim prokariotima, gdje obavljaju slične funkcije.

Primjer glavnih fosfolipida

Kao što je opetovano komentirano, glicerofosfolipidi su najvažniji i najbrojniji fosfolipidi u stanicama bilo kojeg živog organizma. Od toga, fosfatidilholin predstavlja više od 50% fosfolipida u eukariotskim membranama. Ima gotovo cilindrični oblik, pa se može organizirati u ravne lipidne slojeve.

S druge strane, fosfatidiletanolamin je također izuzetno obilan, ali njegova je struktura "stožastog" oblika, pa se ne može samostalno sastaviti kao dvoslojni i normalno je povezan s mjestima na kojima postoje zakrivljenosti u membrani.

Reference

1. Garrett, R., i Grisham, C. (2010). Biokemija (4. izd.). Boston, SAD: Brooks / Cole. CENGAGE Učenje.
2. Koolman, J., i Roehm, K. (2005). Biološki kemijski atlas (2. izd.). New York, SAD: Thieme.
3. Li, J., Wang, X., Zhang, T., Wang, C., & Huang, Z. (2014). Pregled fosfolipida i njihove glavne primjene u sustavima za isporuku lijekova. Azijski časopis za farmaceutske znanosti, 1–18.
4. Luckey, M. (2008). Membranska strukturna biologija: s biokemijskim i biofizičkim osnovama. Cambridge University Press.
5. Mathews, C., van Holde, K., i Ahern, K. (2000). Biokemija (3. izd.). San Francisco, Kalifornija: Pearson.
6. Murray, R., Bender, D., Botham, K., Kennelly, P., Rodwell, V., & Weil, P. (2009). Harper's Illustrated Biochemistry (28. izd.). McGraw-Hill Medical.
7. Nelson, DL, & Cox, MM (2009). Lehningerovi principi biokemije. Omega izdanja (5. izd.).
8. van Meer, G., Voelker, DR, & Feigenson, GW (2008). Membranski lipidi: gdje su i kako se ponašati. Priroda recenzija, 9, 112-124.