Структура, функції та приклади фосфогліцеридів

The фосфоглицериди або гліцерофосфоліпіди - це молекули ліпідної природи, багаті на біологічні мембрани. Молекула фосфоліпідів складається з чотирьох основних компонентів: жирних кислот, скелета, приєднаного до жирних кислот, фосфату і спирту, пов'язаного з останнім.

Як правило, у вуглеці 1 гліцерину є насичена жирна кислота (тільки одиничні зв'язки), тоді як у вуглеці 2 жирна кислота має ненасичений тип (подвійні або потрійні зв'язки між атомами вуглецю).

Серед найбільш відомих фосфогліцеридів в мембранах клітин є: сфінгомієлін, фосфатидилинозитол, фосфатидилсерин і фосфатидилетаноламін.

Харчові продукти, багаті на ці біологічні молекули - це біле м'ясо, наприклад, рибу, яєчні жовтки, деякі м'ясо органів, морепродукти, горіхи, серед інших..

Індекс

• 1 Структура
  • 1.1 Компоненти фосфоглицерида
  • 1.2 Характеристики жирних кислот у фосфоглицеридах
  • 1.3 Гідрофобні та гідрофільні властивості
• 2 Функції
  • 2.1 Структура біологічних мембран
  • 2.2 Вторинні функції
• 3 Метаболізм
  • 3.1 Резюме
  • 3.2 Деградація
• 4 Приклади
  • 4.1 Фосфатид
  • 4.2 Фосфогліцериди, отримані з фосфатидату
  • 4.3 Фосфатидилэтаноламін
  • 4.4 Фосфатидилсерин
  • 4.5 Фосфатидилинозитол
  • 4.6 Сфінгомієлін
  • 4.7 Плазмалогени
• 5 Посилання

Структура

Компоненти фосфоглицерида

Фосфогліцерид утворений чотирма основними структурними елементами. Перший - це скелет, до якого приєднуються жирні кислоти, фосфат і спирт - останній пов'язаний з фосфатом.

Скелет фосфоглицеридов може бути сформований з гліцерину або сфингозина. Перший являє собою три-вуглецевий спирт, другий - інший алкоголь з більш складною структурою.

У гліцерині гідроксильні групи, розташовані на вуглеці 1 і 2, естерифіковані двома карбоксильними групами з великими ланцюгами жирних кислот. Відсутній вуглець, розташований в положенні 3, этерифицируют фосфорною кислотою.

Хоча гліцерин не має асиметричного вуглецю, альфа-вуглеки не є стереохімічно ідентичними. Таким чином, етерифікація фосфату у відповідному вуглеці надає молекулі асиметрію.

Характеристики жирних кислот у фосфоглицеридах

Жирні кислоти являють собою молекули, що складаються з вуглеводневих ланцюгів змінної довжини і ступеня ненасиченості, і закінчуються карбоксильної групою. Ці характеристики значно відрізняються і визначають їх властивості.

Ланцюг жирних кислот лінійний, якщо він є насиченим типом або ненасичений у положенні транс. Навпаки, наявність подвійного зв'язку типу cis створює скручування в ланцюжку, тому більше не потрібно представляти його лінійно, як це зазвичай робиться.

Жирні кислоти з подвійними або потрійними зв'язками істотно впливають на стан і фізико-хімічні характеристики біологічних мембран.

Гідрофобні та гідрофільні властивості

Кожен із зазначених елементів відрізняється своїми гідрофобними властивостями. Жирні кислоти, будучи ліпідами, є гідрофобними або аполярними, що означає, що вони не змішуються з водою.

Навпаки, інші елементи фосфоліпідів дозволяють їм взаємодіяти в середовищі, завдяки їх полярним або гідрофільним властивостям..

Таким чином, фосфогліцериди класифікуються як амфіпатичні молекули, що означає, що один кінець є полярним, а інший - неполярним..

Ми можемо використовувати аналогію матчу або матчу. Головка збігу являє собою полярну головку, складену зарядженим фосфатом, і замінами фосфатної групи. Розширення збігу представлене неполярним хвостом, утвореним вуглеводневими ланцюгами.

Полярні групи природи заряджаються при рН 7 з негативним зарядом. Це пов'язано з явищем іонізації фосфатної групи, яка має a pk близько до 2, і до навантажень етерифікованих груп. Кількість зарядів залежить від типу вивченого фосфоглицерида.

Функції

Структура біологічних мембран

Ліпіди являють собою гідрофобні біомолекули, які мають розчинність у розчинниках органічного типу - такі як хлороформ, наприклад.

Ці молекули мають широкий спектр функцій: виконувати роль палива за рахунок зберігання концентрованої енергії; як сигнальні молекули; і як структурні компоненти біологічних мембран.

У природі найбільш поширеною групою ліпідів є фосфогліцериди. Її основна функція є структурним типом, оскільки вони є частиною всіх клітинних мембран.

Біологічні мембрани згруповані в двошаровій формі. Це означає, що ліпіди згруповані в два шари, де їхні гідрофобні хвости проглядають всередині бішару, а полярні головки видають зовні і всередині клітини.

Ці структури мають вирішальне значення. Вони розмежовують клітину і відповідають за обмін речовин з іншими клітинами і з позаклітинним середовищем. Однак мембрани містять інші ліпідні молекули, ніж фосфоглицериди, а також молекули білкової природи, які опосередковують активний і пасивний транспорт речовин.

Вторинні функції

Крім того, що є частиною біологічних мембран, фосфогліцериди пов'язані з іншими функціями в клітинному середовищі. Деякі дуже специфічні ліпіди є частиною мембран мієліну, речовини, що охоплює нерви.

Деякі з них можуть діяти як повідомлення при захопленні і передачі сигналів до середовища стільникового зв'язку.

Метаболізм

Синтез

Синтез фосфоглицеридов здійснюють, починаючи з проміжних метаболітів, таких як молекула фосфатидной кислоти, а також триацилгліцероли.

Активований нуклеотид CTP (цитидинтрифосфат) утворює проміжний продукт, який називається CDP-диацилглицерин, де пірофосфатна реакція сприяє реакції праворуч.

Частина, звана фосфатидилом, реагує з певними спиртами. Продуктом цієї реакції є фосфоглицериди, серед них фосфатидилсерин або фосфатидил інозитол. Фосфатидилсерин може бути використаний для отримання фосфатидил етаноламіну або фосфатидилхоліну.

Однак існують альтернативні шляхи синтезу останніх згаданих фосфоглицеридов. Цей шлях передбачає активацію холіну або етаноламіну шляхом зв'язування з CTP.

Згодом відбувається реакція, яка об'єднує їх з фосфатидатом, отримуючи в якості кінцевого продукту фосфатидилэтаноламін або фосфатидилхолін.

Деградація

Деградація фосфоглицеридов здійснюється ферментами, названими фосфоліпазами. Реакція включає вивільнення жирних кислот, що складають фосфоглицериди. У всіх тканинах живих організмів ця реакція відбувається постійно.

Існує декілька типів фосфоліпаз, які класифікуються відповідно до виділених ними жирних кислот. Дотримуючись цієї системи класифікації, ми розрізняємо ліпази А1, А2, С і D.

Фосфоліпази носять всюдисущий характер, і ми знаходимо їх у різних біологічних сутностях. Кишковий сік, виділення певних бактерій і отрута змій є прикладами речовин з високим вмістом фосфоліпаз.

Кінцевим продуктом цих реакцій деградації є гліцерол-3-фосфат. Таким чином, ці вивільнені продукти плюс вільні жирні кислоти можуть бути повторно використані для синтезу нових фосфоліпідів або бути спрямовані на інші метаболічні шляхи.

Приклади

Фосфатидат

Описане вище з'єднання є найпростішим фосфоглицеридом і називається фосфатидатом, або ж диацилглицерол 3-фосфат. Хоча у фізіологічному середовищі він не дуже рясний, він є ключовим елементом для синтезу більш складних молекул.

Фосфогліцериди, отримані з фосфатидата

З найпростішої молекули фосфогліцеридів може відбуватися біосинтез більш складних елементів з дуже важливими біологічними ролями.

Фосфатна група фосфатидату этерифицирована з гідроксильної групою спиртів - вона може бути однією або декількома. Найбільш поширеними спиртами фолфогліцеридів є серин, етаноламін, холін, гліцерин і інозит. Ці похідні будуть описані нижче:

Фосфатидилэтаноламин

У клітинних мембранах, що входять до складу тканин людини, фосфатидилэтаноламін є важливою складовою цих структур.

Вона складається з спирту, этерифицированного жирними кислотами в гідроксилах, розташованих в положеннях 1 і 2, в той час як в положенні 3 ми знаходимо фосфатну групу, этерифицированную аминоалколином етаноламіном..

Фосфатидилсерин

Взагалі цей фосфогліцерид знаходиться в моношарі, що дає внутрішню - тобто цитозольну - клітину. Під час процесу запрограмованої загибелі клітин розподіл фосфатидилсерину змінюється і знаходиться по всій поверхні клітини.

Фосфатидилинозитол

Фосфатидилінозітол є фосфоліпідом, який виявляється в низьких пропорціях як в мембрані клітини, так і в мембранах субклітинних компонентів. Встановлено, що він бере участь у подіях зв'язку клітин, викликаючи зміни у внутрішньому середовищі клітини.

Сфінгомієлін

У групі фосфоліпідів сфінгомієлін є єдиним фосфоліпідом, що присутній в мембранах, структура яких не походить від спиртового гліцерину. Замість цього скелет утворюється сфінгозином.

Структурно це останнє з'єднання належить до групи аміноспиртів і має довгий вуглецевий ланцюг з подвійними зв'язками.

У цій молекулі аміногрупа скелета пов'язана з жирною кислотою за допомогою амідної зв'язку. Разом первинна гідроксильна група скелета этерифицируется до фосфотилхоліну.

Плазмалогени

Плазмалогени являють собою фосфогліцериди з головками, утвореними переважно етаноламіном, холіном і серином. Функції цих молекул не були повністю висвітлені, і в літературі про них мало інформації.

Завдяки тому, що група вінілового ефіру легко окислюється, плазмогени здатні вступати в реакцію з вільними радикалами кисню. Ці речовини є продуктами середнього клітинного метаболізму і були виявлені пошкодження клітинних компонентів. Крім того, вони також були пов'язані з процесами старіння.

Таким чином, можлива функція плазмалогенів полягає в уловлюванні вільних радикалів, які потенційно можуть мати негативний вплив на цілісність клітин.

Список літератури

1. Berg, J. М., Stryer, L., & Tymoczko, J. L. (2007). Біохімія. Я повернувся назад.
2. Девлін, Т. М. (2004). Біохімія: підручник з клінічними застосуваннями. Я повернувся назад.
3. Feduchi, E., Blasco, I., Romero, C.S., & Yáñez, E. (2011). Біохімія Основні поняття. Panamericana.
4. Мело, В., Руїс, В. М., і Куамати, О. (2007). Біохімія метаболічних процесів. Реверте.
5. Nagan, N., & Zoeller, R.A. (2001). Плазмалогени: біосинтез і функції. Прогрес у дослідженні ліпідів, 40(3), 199-229.
6. Pertierra, A.G., Olmo, R., Aznar, C.C., & Lopez, C.T. (2001). Метаболічна біохімія. Редакційний Тебар.
7. Voet, D., Voet, J.G., & Pratt, C.W. (2014). Основи біохімії. Видавець Artmed.