ФОСФОГЛИЦЕРИДЫ: СТРУКТУРА, ФУНКЦИИ И ПРИМЕРЫ - БИОЛОГИЯ - 2024

В фосфоглицеридах или глицерофосфолипиды обильные молекулы липидной природы в биологических мембранах. Молекула фосфолипида состоит из четырех основных компонентов: жирных кислот, скелета, прикрепленного к жирной кислоте, фосфата и спирта, прикрепленного к последней.

Обычно на углероде 1 глицерина присутствует насыщенная жирная кислота (только одинарные связи), а на углероде 2 жирная кислота ненасыщенного типа (двойные или тройные связи между атомами углерода).

Структура
Источник: Автор не указан в машиночитаемом формате. Предполагается Леннерт Б (на основании заявлений об авторских правах). , через Wikimedia Commons

Среди наиболее заметных фосфоглицеридов в клеточных мембранах у нас есть: сфингомиелин, фосфатидилинозитол, фосфатидилсерин и фосфатидилэтаноламин.

Пища, богатая этими биологическими молекулами, - это белое мясо, такое как рыба, яичные желтки, некоторые субпродукты, моллюски и орехи.

Структура

Компоненты фосфоглицерида

Фосфоглицерид состоит из четырех основных структурных элементов. Первый - это скелет, к которому прикреплены жирные кислоты, фосфат и спирт, а последний - к фосфату.

Фосфоглицеридный остов может быть образован из глицерина или сфингозина. Первый представляет собой трехуглеродный спирт, а второй - другой спирт с более сложной структурой.

В глицерине гидроксильные группы, расположенные у атомов углерода 1 и 2, этерифицированы двумя карбоксильными группами с большой цепью жирных кислот. Недостающий углерод, расположенный в положении 3, этерифицируется фосфорной кислотой.

Хотя глицерин не имеет асимметричного углерода, альфа-атомы углерода не идентичны стереохимически. Таким образом, этерификация фосфата по соответствующему атому углерода придает молекуле асимметрию.

Характеристики жирных кислот в фосфоглицеридах

Жирные кислоты представляют собой молекулы, состоящие из углеводородных цепей разной длины и степени ненасыщенности, и оканчиваются карбоксильной группой. Эти характеристики значительно различаются и определяют их свойства.

Цепь жирной кислоты является линейной, если она насыщенного типа или если она ненасыщена в транс-положении. Напротив, наличие двойной связи цис-типа создает изгиб в цепи, поэтому ее больше не нужно представлять линейно, как это часто бывает.

Жирные кислоты с двойными или тройными связями существенно влияют на состояние и физико-химические характеристики биологических мембран.

Гидрофобные и гидрофильные свойства

Каждый из упомянутых элементов отличается своими гидрофобными свойствами. Жирные кислоты, будучи липидами, являются гидрофобными или неполярными, что означает, что они не смешиваются с водой.

Напротив, остальные элементы фосфолипидов позволяют им взаимодействовать в окружающей среде благодаря своим полярным или гидрофильным свойствам.

Таким образом, фосфоглицериды классифицируются как амфипатические молекулы, что означает, что один конец является полярным, а другой - неполярным.

Мы можем использовать аналогию со спичкой или спичкой. Голова спички представляет собой полярную головку, состоящую из заряженного фосфата и его замещений на фосфатной группе. Продолжение матча представляет собой неполярный хвост, образованный углеводородными цепями.

Группы полярной природы заряжаются при pH 7 отрицательным зарядом. Это происходит из-за явления ионизации фосфатной группы, pk которой близок к 2, и зарядов этерифицированных групп. Количество зарядов зависит от типа исследуемого фосфоглицерида.

Характеристики

Строение биологических мембран

Липиды - это гидрофобные биомолекулы, растворимые в органических растворителях, таких как, например, хлороформ.

Эти молекулы имеют широкий спектр функций: играют роль топлива, накапливая концентрированную энергию; как сигнальные молекулы; и как структурные компоненты биологических мембран.

В природе самая распространенная группа липидов - это фосфоглицериды. Их основная функция - структурная, поскольку они являются частью всех клеточных мембран.

Биологические мембраны сгруппированы в виде бислоя. Это означает, что липиды сгруппированы в два слоя, где их гидрофобные хвосты обращены внутрь бислоя, а полярные головки обращены к внешней и внутренней части клетки.

Эти структуры имеют решающее значение. Они ограничивают клетку и отвечают за обмен веществ с другими клетками и внеклеточной средой. Однако мембраны содержат другие липидные молекулы, отличные от фосфоглицеридов, а также молекулы белковой природы, которые опосредуют активный и пассивный транспорт веществ.

Вторичные функции

Помимо того, что фосфоглицериды являются частью биологических мембран, они связаны с другими функциями в клеточной среде. Некоторые очень специфические липиды являются частью миелиновых мембран, вещества, покрывающего нервы.

Некоторые из них могут действовать как сообщения при захвате и передаче сигналов в сотовую среду.

метаболизм

Синтез

Синтез фосфоглицеридов осуществляется, исходя из промежуточных метаболитов, таких как молекула фосфатидной кислоты, а также триацилглицеринов.

Активированный нуклеотид CTP (цитидинтрифосфат) образует промежуточное соединение, называемое ЦДФ-диацилглицерином, где пирофосфатная реакция способствует реакции справа.

Часть, называемая фосфатидилом, реагирует с некоторыми спиртами. Продуктом этой реакции являются фосфоглицериды, включая фосфатидилсерин или фосфатидилинозитол. Фосфатидилэтаноламин или фосфатидилхолин можно получить из фосфатидилсерина.

Однако существуют альтернативные способы синтеза последних упомянутых фосфоглицеридов. Этот путь включает активацию холина или этаноламина путем связывания с CTP.

Впоследствии происходит реакция, которая объединяет их с фосфатидатом, с получением фосфатидилэтаноламина или фосфатидилхолина в качестве конечного продукта.

деградация

Расщеплением фосфоглицеридов занимаются ферменты, называемые фосфолипазами. Реакция включает высвобождение жирных кислот, составляющих фосфоглицериды. Во всех тканях живых организмов эта реакция происходит постоянно.

Существует несколько типов фосфолипаз, и они классифицируются в зависимости от жирных кислот, которые они выделяют. Следуя этой системе классификации, мы различаем липазы A1, A2, C и D.

Фосфолипазы распространены в природе повсеместно, и мы находим их в различных биологических объектах. Кишечный сок, выделения некоторых бактерий и змеиный яд являются примерами веществ с высоким содержанием фосфолипаз.

Конечным продуктом этих реакций разложения является глицерин-3-фосфат. Таким образом, эти высвобожденные продукты плюс свободные жирные кислоты можно повторно использовать для синтеза новых фосфолипидов или направить на другие метаболические пути.

Примеры

фосфатидат

Описанное выше соединение является простейшим фосфоглицеридом и называется фосфатидатом, или также диацилглицерин-3-фосфатом. Хотя его не так много в физиологической среде, он является ключевым элементом для синтеза более сложных молекул.

Фосфоглицериды, полученные из фосфатидата

Из простейшей молекулы фосфоглицерида может происходить биосинтез более сложных элементов, играющих очень важную биологическую роль.

Фосфатная группа фосфатидата этерифицируется гидроксильной группой спиртов - это может быть одна или несколько. Наиболее распространенными спиртами фолфоглицеридов являются серин, этаноламин, холин, глицерин и инозитол. Эти производные будут описаны ниже:

Фосфатидилэтаноламин

В клеточных мембранах, которые являются частью тканей человека, фосфатидилэтаноламин является важным компонентом этих структур.

Он состоит из спирта, этерифицированного жирными кислотами в гидроксильных группах, расположенных в положениях 1 и 2, а в положении 3 мы находим фосфатную группу, этерифицированную аминоспиртом этаноламином.

Phosphatidylserine

Как правило, этот фосфоглицерид находится в монослое, обращенном внутрь, то есть с цитозольной стороны клеток. В процессе запрограммированной гибели клеток распределение фосфатидилсерина изменяется и обнаруживается по всей поверхности клетки.

фосфатидилинозитол

Фосфатидилинозитол представляет собой фосфолипид, который содержится в небольших количествах как в клеточной мембране, так и в мембранах субклеточных компонентов. Было обнаружено, что он участвует в событиях сотовой связи, вызывая изменения во внутренней среде клетки.

Сфингомиелин

В группе фосфолипидов сфингомиелин является единственным фосфолипидом, присутствующим в мембранах, структура которых не является производной от спирта глицерина. Вместо этого скелет состоит из сфингозина.

По структуре это последнее соединение относится к группе аминоспиртов и имеет длинную углеродную цепь с двойными связями.

В этой молекуле аминогруппа в основной цепи присоединена к жирной кислоте через связь амидного типа. Вместе первичная гидроксильная группа скелета этерифицируется до фосфотилхолина.

плазмалогены

Плазмаллогены - это фосфоглицериды с головками, образованными в основном из этаноламина, холина и серина. Функции этих молекул полностью не выяснены, и в литературе имеется мало информации о них.

Поскольку группа простого винилового эфира легко окисляется, плазмаллогены способны реагировать со свободными кислородными радикалами. Эти вещества являются продуктами среднего клеточного метаболизма и, как было установлено, повреждают клеточные компоненты. Кроме того, они также связаны с процессами старения.

Следовательно, возможная функция плазмалогенов заключается в улавливании свободных радикалов, которые потенциально могут оказывать негативное влияние на целостность клетки.

Ссылки

1. Берг, Дж. М., Страйер, Л., и Тимочко, Дж. Л. (2007). Биохимия. Я поменял направление.
2. Девлин, Т.М. (2004). Биохимия: учебник с клиническими приложениями. Я поменял направление.
3. Федучи, Э., Бласко, И., Ромеро, К.С., и Яньес, Э. (2011). Биохимия. Основные понятия. Панамериканский.
4. Мело, В., Руис, В.М., и Куамаци, О. (2007). Биохимия обменных процессов. Реверте.
5. Наган Н. и Зеллер Р.А. (2001). Плазмалогены: биосинтез и функции. Прогресс в исследованиях липидов, 40 (3), 199-229.
6. Pertierra, AG, Olmo, R., Aznar, CC, & López, CT (2001). Метаболическая биохимия. Редакция Тебар.
7. Воет, Д., Воет, Дж. Г., и Пратт, CW (2014). Основы биохимии. Художественный редактор.