FOSFOLIPIDER: EGENSKAPER, STRUKTUR, FUNKSJONER, TYPER - BIOLOGI - 2026

Begrepet fosfolipid brukes for å referere til biomolekyler av lipid karakter som har strukturer, spesielt i deres polare hoder, en fosfatgruppe, og som kan ha et glyserol 3-fosfat eller et sfingosinmolekyl som hovedskjelett.

Mange forfattere, når de nevner fosfolipider, refererer imidlertid vanligvis til glyserofosfolipider eller fosfoglycerider, som er lipider avledet fra glyserol 3-fosfat som de er forestret til, i karbonatene i stilling 1 og 2, to kjeder av fettsyrer med ulik lengde og metningsgrad.

Skjema for strukturen til et fosfolipid (Kilde: OpenStax via Wikimedia Commons)

Fosfoglyserider representerer den viktigste gruppen av membranlipider og utmerker seg hovedsakelig av identiteten til substituentgruppene bundet til fosfatgruppen i C3-stillingen til glyserol.

Fosfatidylkolin, fosfatidyletanolamin, fosfatidylserin og fosfatidylinositol er blant de mest fremtredende fosfolipidene, både for deres overflod og for viktigheten av de biologiske funksjonene de utøver i celler.

kjennetegn

Som alle andre lipider er fosfolipider også amfipatiske molekyler, det vil si at de har en hydrofil polar ende, ofte kjent som "polarhode" og en apolar ende kalt "apolar hale", som har hydrofobe egenskaper.

Avhengig av hodegruppens eller polare grupper og de alifatiske kjedene har hvert fosfolipid forskjellige kjemiske, fysiske og funksjonelle egenskaper. Polare substituenter kan være anioniske (med en netto negativ ladning), zwitterioniske eller kationiske (med en netto positiv ladning).

Fosfolipider distribueres "asymmetrisk" i cellemembraner, siden disse kan være mer eller mindre beriket av en eller annen type, noe som også er tilfelle for hvert enkeltlag som utgjør lipid-dobbeltlaget, siden et fosfolipid kan være foretrukket plassert mot utvendig eller innvendig celle.

Distribusjonen av disse komplekse molekylene avhenger generelt av enzymene som er ansvarlige for syntesen av dem, som moduleres samtidig av de indre cellers behov.

Struktur

De fleste fosfolipider, som diskutert ovenfor, er lipider som er satt sammen på en glycerol 3-fosfatryggregel; og det er grunnen til at de også er kjent som glyserofosfolipider eller fosfoglyserider.

Det polare hodet består av fosfatgruppen festet til karbonet i C3-stillingen til glyserolen som substituentgruppene eller "hodegruppene" er bundet ved hjelp av en fosfodiesterbinding. Det er disse gruppene som gir hver fosfolipid sin identitet.

Det apolare området er representert i de apolare halene, som er sammensatt av fettsyrekjedene festet til karbonene i Cl- og C2-stillingene til glycerol-3-fosfatmolekylet ved hjelp av ester- eller eterbindinger (eter-fosfolipider).

Skjematisk et fosfolipid i en membran (Kilde: Tvanbr via Wikimedia Commons)

Andre fosfolipider er basert på et molekyl av dihydroksyacetonfosfat som fettsyrene også binder seg gjennom eterbindinger.

I mange biologisk viktige fosfolipider er fettsyren i C1-stillingen en mettet fettsyre med mellom 16 og 18 karbonatomer, mens den i C2-stillingen ofte er umettet og lengre (18 til 20 karbonatomer). karbon).

Normalt er det i fosfolipider ikke funnet forgrenede fettsyrer.

Det enkleste fosfolipidet er fosfatidinsyre, som består av et glyserol-3-fosfatmolekyl festet til to kjeder med fettsyrer (1,2-diacyl glycerol 3-fosfat). Dette er det viktigste mellomproduktet for dannelsen av de andre glyserofosfolipidene.

Egenskaper

Strukturell

Fosfolipider er sammen med kolesterol og sfingolipider de viktigste strukturelle elementene for dannelse av biologiske membraner.

Biologiske membraner muliggjør eksistensen av cellene som utgjør alle levende organismer, så vel som organellene inne i disse cellene (cellulær avdeling).

Fosfolipider er en essensiell del av lipid-dobbeltlaget som utgjør biologiske membraner (Kilde: Bekerr, via Wikimedia Commons)

De fysisk-kjemiske egenskapene til fosfolipider bestemmer de elastiske egenskapene, fluiditeten og evnen til å assosiere med integrerte og perifere proteiner i cellemembraner.

På denne måten samvirker proteinene assosiert med membranene hovedsakelig med de polare gruppene av fosfolipider, og det er disse gruppene som igjen gir spesielle overflatekarakteristika til lipid-dobbeltlagene de er en del av.

Visse fosfolipider bidrar også til stabilisering av mange transporterproteiner, og andre bidrar til å øke eller styrke aktiviteten.

Mobil kommunikasjon

Når det gjelder cellekommunikasjon er det noen fosfolipider som oppfyller spesifikke funksjoner. For eksempel er fosfoinositoler viktige kilder til andre budbringere som deltar i cellesignaliseringsprosesser i membranene der de finnes.

Fosfatidylserin, et viktig fosfolipid som hovedsakelig er assosiert med det indre monolaget i plasmamembranen, er blitt beskrevet som et "reporter" eller "markør" -molekyl i apoptotiske celler, ettersom det blir translokert til det ytre monolaget under programmerte celledødprosesser.

Energi og stoffskifte

Som resten av membranlipidene er fosfolipider en viktig kilde til kalorienergi, så vel som forløpere for membranbiogenese.

De alifatiske kjedene (fettsyrene) som utgjør deres apolare haler brukes gjennom komplekse metabolske veier som store mengder energi trekkes ut i form av ATP, energi som er nødvendig for å utføre de fleste cellulære prosesser. vital.

Andre funksjoner

Enkelte fosfolipider har andre funksjoner som del av spesielle materialer i noen vev. Dipalmitoyl-fosfatidylkolin er for eksempel en av hovedkomponentene i lungeoverflateaktivt middel, som er en kompleks blanding av proteiner og lipider hvis funksjon er å redusere overflatespenningen i lungene under utløpet.

typer

Fettsyrene festet til glycerol 3-fosfatryggraden kan være veldig varierte, derfor kan den samme typen fosfolipid bestå av et stort antall molekylære arter, hvorav noen er spesifikke for visse organismer, for visse vev og til og med for visse celler i samme organisme.

-Glycerophospholipids

Glyserofosfolipider eller fosfoglyserider er den mest forekommende lipidklassen i naturen. Så mye at de er modellen som ofte brukes for å beskrive alle fosfolipider. De finnes hovedsakelig som strukturelle elementer i cellemembraner, men de kan også distribueres i andre deler av cellen, selv om de er i mye lavere konsentrasjon.

Som det er blitt kommentert gjennom denne teksten, er strukturen dannet av et molekyl av 1,2-diacylglyserol 3-fosfat som et annet molekyl med polare egenskaper er knyttet til, gjennom en fosfodiesterbinding, som gir en spesifikk identitet til hver glyserolipidgruppe.

Disse molekylene er generelt alkoholer som etanolamin, kolin, serin, glyserol eller inositol, og danner fosfatidyletanolaminer, fosfatidylkoliner, fosfatidylseriner, fosfatidylglyseroler og fosfatidylinositoler.

I tillegg kan det være forskjeller mellom fosfolipider som tilhører samme gruppe relatert til lengden og metningsgraden av de alifatiske kjedene som utgjør deres apolare haler.

Klassifisering

I henhold til egenskapene til de polare gruppene, er glyserofosfolipider klassifisert som:

- Negativt ladede glyserofosfolipider, som fosfatidylinositol 4,5-bisfosfat.

- Nøytrale glyserofosfolipider, for eksempel fosfatidylserin.

- Positivt ladede glyserofosfolipider, som fosfatidylkolin og fosfatidyletanolamin.

-Etter-fosfolipider og plasmallogener

Selv om deres funksjon ikke er kjent med sikkerhet, er det kjent at denne typen lipid finnes i cellemembranene i noen dyrevev og i noen av encellede organismer.

Strukturen skiller seg fra de mer vanlige fosfolipidene av typen binding som fettsyrekjedene blir bundet til glyserol gjennom, siden det er en eter og ikke en esterbinding. Disse fettsyrene kan være mettede eller umettede.

Når det gjelder plasmallogener, er fettsyrekjedene festet til et dihydroksyacetonfosfatryggben ved hjelp av en dobbeltbinding ved C1- eller C2-karbonatene.

Plasmalogener er spesielt rikelig i cellene i hjertevevet til de fleste virveldyr; og mange virvelløse dyr, halofytiske bakterier og noen cilierte protister har membraner beriket med denne typen fosfolipider.

Blant de få kjente funksjonene til disse lipidene er eksemplet på blodplateaktiverende faktor i virveldyr, som er et alkylfosfolipid.

-Sphingomyelins

Selv om de kunne klassifiseres sammen med sfingolipider, siden de i hovedskjelettet inneholder et sfingosinmolekyl i stedet for et glyserol 3-fosfatmolekyl, representerer disse lipidene den nest mest utbredte klassen membranfosfolipider.

En fettsyrkjede er festet til aminogruppen av sfingosin gjennom en amidbinding, og danner derved et ceramid. Den primære hydroksylgruppen av sfingosin er forestret med en fosforylkolin, noe som gir opphav til sfingomyelin.

Disse fosfolipidene beriker, som navnet tilsier, myelinhylsene som omgir nerveceller, som spiller en viktig rolle i overføringen av elektriske nerveimpulser.

Hvor blir de funnet?

Som deres funksjoner indikerer, er fosfolipider stort sett funnet som en strukturell del av lipid-dobbeltlaget som utgjør de biologiske membranene som omslutter begge celler og deres indre organeller i alle levende organismer.

Disse lipidene er vanlige i alle eukaryote organismer og til og med i mange prokaryoter, der de utfører analoge funksjoner.

Eksempel på hovedfosfolipider

Som gjentatte ganger er blitt kommentert, er glyserofosfolipider de viktigste og mest tallrike fosfolipidene i cellene til enhver levende organisme. Av disse representerer fosfatidylkolin mer enn 50% av fosfolipidene i eukaryote membraner. Den har en nesten sylindrisk form, så den kan organiseres i flate lipid-dobbeltlag.

Fosfatidyletanolamin er derimot også ekstremt rik, men strukturen er "konisk", slik at den ikke samles selv som dobbeltlag og er normalt forbundet med steder der det er krumninger i membranen.

referanser

1. Garrett, R., & Grisham, C. (2010). Biokjemi (4. utg.). Boston, USA: Brooks / Cole. CENGAGE Læring.
2. Koolman, J., & Roehm, K. (2005). Color Atlas of Biochemistry (2. utg.). New York, USA: Thieme.
3. Li, J., Wang, X., Zhang, T., Wang, C., & Huang, Z. (2014). En gjennomgang av fosfolipider og deres viktigste applikasjoner i medikamentleveringssystemer. Asian Journal of Pharmaceutical Sciences, 1–18.
4. Luckey, M. (2008). Membran strukturell biologi: med biokjemiske og biofysiske fundamenter. Cambridge University Press.
5. Mathews, C., van Holde, K., & Ahern, K. (2000). Biokjemi (3. utg.). San Francisco, California: Pearson.
6. Murray, R., Bender, D., Botham, K., Kennelly, P., Rodwell, V., & Weil, P. (2009). Harper's Illustrated Biochemistry (28. utg.). McGraw-Hill Medical.
7. Nelson, DL, & Cox, MM (2009). Lehninger prinsipper for biokjemi. Omega Editions (5. utg.).
8. van Meer, G., Voelker, DR, & Feigenson, GW (2008). Membranlipider: hvor de er og hvordan de oppfører seg. Nature Reviews, 9, 112-124.