FOSFOGLYSERIDER: STRUKTUR, FUNKSJONER OG EKSEMPLER - BIOLOGI - 2025

De fosfoglyserider eller glycerofosfolipider er rike molekyler av lipid natur i biologiske membraner. Et fosfolipidmolekyl består av fire grunnleggende komponenter: fettsyrer, et skjelett festet til fettsyren, et fosfat og en alkohol festet til sistnevnte.

Generelt er det på karbon 1 av glyserol en mettet fettsyre (bare enkeltbindinger), mens på karbon 2 er fettsyren av umettet type (dobbelt- eller trippelbindinger mellom karbonatene).

Struktur
Kilde: Ingen maskinlesbar forfatter gitt. Lennert B antok (basert på krav om opphavsrett). , via Wikimedia Commons

Blant de mest fremtredende fosfoglyseridene i cellemembraner har vi: sfingomyelin, fosfatidylinositol, fosfatidylserin og fosfatidyletanolamin.

Matvarer som er rike på disse biologiske molekylene er hvitt kjøtt som blant annet fisk, eggeplommer, noe orgelskjøtt, skalldyr og nøtter.

Struktur

Komponenter av et fosfoglyserid

Et fosfoglyserid består av fire grunnleggende strukturelle elementer. Førstnevnte er et skjelett som fettsyrer, et fosfat og en alkohol er knyttet til - det siste er knyttet til fosfat.

Fosfoglyseridryggraden kan dannes fra glyserol eller sfingosin. Førstnevnte er en tre-karbon alkohol, mens sistnevnte er en annen alkohol med en mer sammensatt struktur.

I glyserol er esterifiserte hydroksylgrupper lokalisert ved karbon 1 og 2 av to karboksylgrupper med store kjeder av fettsyrer. Det manglende karbonet som befinner seg i posisjon 3, er forestret med en fosforsyre.

Selv om glyserol ikke har et asymmetrisk karbon, er alfakarbonene ikke stereokjemisk identiske. Således overfører forestring av et fosfat ved det tilsvarende karbon asymmetri til molekylet.

Kjennetegn på fettsyrer i fosfoglyserider

Fettsyrer er molekyler sammensatt av hydrokarbonkjeder med ulik lengde og grad av umettelse og avsluttes i en karboksylgruppe. Disse egenskapene varierer betydelig, og bestemmer deres egenskaper.

Fettsyrkjeden er lineær hvis den er av mettet type eller hvis den er umettet i trans-stilling. I motsetning til dette, tilstedeværelsen av en dobbeltbinding av cis-type skaper en vri i kjeden, slik at den ikke lenger trenger å bli representert lineært, som ofte er tilfelle.

Fettsyrer med dobbelt- eller trippelbindinger påvirker tilstanden og de fysisk-kjemiske egenskapene til biologiske membraner betydelig.

Hydrofobe og hydrofile egenskaper

Hvert av de nevnte elementene skiller seg ut i sine hydrofobe egenskaper. Fettsyrer, som er lipider, er hydrofobe eller apolare, noe som betyr at de ikke blandes med vann.

I motsetning til det, lar resten av elementene i fosfolipider dem interagere i et miljø, takket være deres polare eller hydrofile egenskaper.

På denne måten blir fosfoglyserider klassifisert som amfipatiske molekyler, noe som betyr at den ene enden er polar og den andre er apolar.

Vi kan bruke analogien til en kamp eller en fyrstikk. Kampens hode representerer det polare hodet som består av det ladede fosfat og substitusjonene av det på fosfatgruppen. Forlengelsen av fyrstikken er representert av en ikke-polær hale, dannet av hydrokarbonkjeder.

Grupper av polar karakter lades ved pH 7, med en negativ ladning. Dette skyldes ioniseringsfenomenet til fosfatgruppen, som har en pk nær 2, og ladningene til de forestrede gruppene. Antall ladninger avhenger av hvilken type fosfoglyserid som er studert.

Egenskaper

Struktur av biologiske membraner

Lipider er hydrofobe biomolekyler som presenterer løselighet i organiske løsningsmidler - for eksempel kloroform.

Disse molekylene har en rekke funksjoner: spiller en rolle som brensel ved å lagre konsentrert energi; som signalmolekyler; og som strukturelle komponenter i biologiske membraner.

I naturen er den mest tallrike gruppen av lipider som finnes fosfoglyserider. Deres hovedfunksjon er strukturell, siden de er en del av alle cellemembraner.

Biologiske membraner er gruppert i form av et dobbeltlag. Dette betyr at lipider er gruppert i to lag, der deres hydrofobe haler vender mot innsiden av tospannet og de polare hodene vender mot det ytre og det indre av cellen.

Disse strukturene er avgjørende. De avgrenser cellen og er ansvarlig for utveksling av stoffer med andre celler og med det ekstracellulære miljøet. Imidlertid inneholder membranene andre lipidmolekyler enn fosfoglyserider, og også molekyler av proteinkarakter som formidler aktiv og passiv transport av stoffer.

Sekundære funksjoner

I tillegg til å være en del av biologiske membraner, er fosfoglyserider assosiert med andre funksjoner i det cellulære miljøet. Noen veldig spesifikke lipider er en del av myelinmembranene, stoffet som dekker nervene.

Noen kan fungere som meldinger i fangst og overføring av signaler til det cellulære miljøet.

metabolisme

syntese

Syntese av fosfoglyserider utføres med utgangspunkt i mellomliggende metabolitter som fosfatidinsyremolekylet og også triacylglyseroler.

Et aktivert nukleotid CTP (cytidintrifosfat) danner et mellomprodukt kalt CDP-diacylglycerol, der pyrofosfatreaksjonen favoriserer reaksjonen til høyre.

Den delen som kalles fosfatidyl reagerer med visse alkoholer. Produktet fra denne reaksjonen er fosfoglyserider, inkludert fosfatidylserin eller fosfatidylinositol. Fosfatidyletanolamin eller fosfatidylkolin kan oppnås fra fosfatidylserin.

Imidlertid er det alternative veier for å syntetisere de sist nevnte fosfoglyserider. Denne veien innebærer aktivering av kolin eller etanolamin ved binding til CTP.

Deretter oppstår det en reaksjon som forener dem med fosfatidat, og oppnår fosfatidyletanolamin eller fosfatidylkolin som sluttprodukt.

nedbrytning

Nedbrytningen av fosfoglyserider håndteres av enzymer kalt fosfolipaser. Reaksjonen innebærer frigjøring av fettsyrene som utgjør fosfoglyserider. I alle vev av levende organismer foregår denne reaksjonen konstant.

Det er flere typer fosfolipaser og de klassifiseres i henhold til fettsyren de frigjøres. Etter dette klassifiseringssystemet skiller vi mellom lipaser A1, A2, C og D.

Fosfolipaser er allestedsnærværende i naturen, og vi finner dem i forskjellige biologiske enheter. Tarm juice, sekresjoner av visse bakterier og slangegift er eksempler på stoffer som inneholder høyt fosfolipaser.

Sluttproduktet av disse nedbrytningsreaksjonene er glyserol-3-fosfat. Dermed kan disse frigjorte produktene pluss frie fettsyrer gjenbrukes for å syntetisere nye fosfolipider eller ledes til andre metabolske veier.

eksempler

Phosphatidate

Forbindelsen beskrevet ovenfor er det enkleste fosfoglyserid og kalles fosfatidat, eller også diacylglyserol 3-fosfat. Selv om det ikke er veldig rikelig i det fysiologiske miljøet, er det et nøkkelelement for syntesen av mer komplekse molekyler.

Fosfoglyserider avledet fra fosfatidat

Fra det enkleste fosfoglyseridmolekylet kan biosyntesen av mer komplekse elementer forekomme, med svært viktige biologiske roller.

Fosfatgruppen av fosfatidat er forestret med hydroksylgruppen av alkoholer - det kan være en eller flere. De vanligste alkoholene av folfoglycerider er serin, etanolamin, kolin, glyserol og inositol. Disse derivatene vil bli beskrevet nedenfor:

fosfatidyletanolamin

I cellemembraner som er en del av menneskelig vev, er fosfatidyletanolamin en fremtredende komponent i disse strukturene.

Den er sammensatt av en alkohol som er forestret med fettsyrer i hydroksylene lokalisert i stilling 1 og 2, mens vi i posisjon 3 finner en fosfatgruppe, forestret med aminoalkoholetanolamin.

phosphatidylserine

Generelt finnes dette fosfoglyseridet i monolaget som vender mot det indre - det vil si den cytosoliske siden - av cellene. Under prosessen med programmert celledød endres distribusjonen av fosfatidylserin og blir funnet over hele celleoverflaten.

fosfatidylinositol

Fosfatidylinositol er et fosfolipid som finnes i lave proporsjoner både i cellemembranen og i membranene til de subcellulære komponentene. Det har vist seg å delta i cellulære kommunikasjonshendelser, noe som forårsaker endringer i det indre miljøet i cellen.

sphingomyelin

I gruppen fosfolipider er sfingomyelin det eneste fosfolipidet som er tilstede i membraner hvis struktur ikke er avledet fra alkoholglyserolen. I stedet består skjelettet av sfingosin.

Strukturelt sett tilhører denne siste forbindelsen gruppen av aminoalkoholer og har en lang karbonkjede med dobbeltbindinger.

I dette molekylet er aminogruppen på ryggraden festet til en fettsyre gjennom en amid-type binding. Sammen forestrer den primære hydroksylgruppen til skjelettet til fosfotylkolin.

plasmalogener

Plasmallogener er fosfoglyserider med hoder som hovedsakelig er dannet av etanolamin, kolin og serin. Funksjonene til disse molekylene har ikke blitt belyst fullt ut, og det er lite informasjon om dem i litteraturen.

Fordi vinyletergruppen lett oksideres, er plasmallogener i stand til å reagere med oksygenfrie radikaler. Disse stoffene er produkter med gjennomsnittlig cellulær metabolisme og har vist seg å skade cellulære komponenter. I tillegg har de også vært relatert til aldringsprosesser.

Derfor er en mulig funksjon av plasmalogener å felle frie radikaler som potensielt kan ha negative effekter på celleintegriteten.

referanser

1. Berg, JM, Stryer, L., & Tymoczko, JL (2007). Biokjemi. Jeg snudde meg.
2. Devlin, TM (2004). Biokjemi: lærebok med kliniske applikasjoner. Jeg snudde meg.
3. Feduchi, E., Blasco, I., Romero, CS, & Yáñez, E. (2011). Biokjemi. Viktige konsepter. Pan amerikansk.
4. Melo, V., Ruiz, VM, & Cuamatzi, O. (2007). Biokjemi av metabolske prosesser. Reverte.
5. Nagan, N., & Zoeller, RA (2001). Plasmalogener: biosyntese og funksjoner. Fremgang i lipidforskning, 40 (3), 199-229.
6. Pertierra, AG, Olmo, R., Aznar, CC, & López, CT (2001). Metabolsk biokjemi. Redaksjonell tebar.
7. Voet, D., Voet, JG, & Pratt, CW (2014). Grunnleggende om biokjemi. Artmed Editor.