FOSFOGLYCERIDY: ŠTRUKTÚRA, FUNKCIE A PRÍKLADY - BIOLÓGIE - 2026

Tieto fosfoglyceridy alebo glycerofosfolipidů sú hojné molekuly lipidov prírody v biologických membránach. Fosfolipidová molekula je tvorená štyrmi základnými zložkami: mastné kyseliny, kostra naviazaná na mastnú kyselinu, fosfát a alkohol k nej pripojený.

Všeobecne je na uhlíku 1 glycerolu nasýtená mastná kyselina (iba jednoduché väzby), zatiaľ čo na uhlíku 2 je mastná kyselina nenasýteného typu (dvojité alebo trojné väzby medzi atómami uhlíka).

Štruktúra
Zdroj: Nebol poskytnutý žiadny strojovo čitateľný autor. Lennert B prevzal (na základe nárokov na autorské práva). , prostredníctvom Wikimedia Commons

Medzi najvýznamnejšie fosfoglyceridy v bunkových membránach patria: sfingomyelín, fosfatidylinozitol, fosfatidylserín a fosfatidyletanolamín.

Potraviny, ktoré sú bohaté na tieto biologické molekuly, sú okrem iného biele mäso, ako sú napríklad ryby, vaječné žĺtky, niektoré mäso z orgánov, mäkkýše a orechy.

štruktúra

Zložky fosfoglyceridu

Fosfoglycerid sa skladá zo štyroch základných štruktúrnych prvkov. Prvý je kostra, na ktorú sú naviazané mastné kyseliny, fosfát a alkohol - druhý je viazaný na fosfát.

Fosfoglyceridový hlavný reťazec môže byť vytvorený z glycerolu alebo sfingozínu. Prvý je alkoholom s tromi atómami uhlíka, zatiaľ čo druhým je iný alkohol s komplexnejšou štruktúrou.

V glycerole sú hydroxylové skupiny umiestnené na uhlíku 1 a 2 esterifikované dvoma karboxylovými skupinami mastných kyselín s veľkým reťazcom. Chýbajúci uhlík umiestnený v polohe 3 je esterifikovaný kyselinou fosforečnou.

Aj keď glycerol nemá asymetrický uhlík, alfa uhlíky nie sú stereochemicky identické. Esterifikácia fosfátu na zodpovedajúci uhlík tak molekulu dodáva asymetria.

Charakteristika mastných kyselín vo fosfoglyceridoch

Mastné kyseliny sú molekuly zložené z uhľovodíkových reťazcov rôznej dĺžky a stupňa nenasýtenia a končiace v karboxylovej skupine. Tieto vlastnosti sa značne líšia a určujú ich vlastnosti.

Reťazec mastnej kyseliny je lineárny, ak je nasýteného typu alebo ak je v polohe trans nenasýtený. Naopak, prítomnosť dvojitej väzby cis-typu vytvára skrútenie v reťazci, takže už nemusí byť reprezentovaná lineárne, ako je tomu často.

Mastné kyseliny s dvojitou alebo trojitou väzbou významne ovplyvňujú stav a fyzikálno-chemické vlastnosti biologických membrán.

Hydrofóbne a hydrofilné vlastnosti

Každý z uvedených prvkov sa líši svojimi hydrofóbnymi vlastnosťami. Mastné kyseliny, ako lipidy, sú hydrofóbne alebo nepolárne, čo znamená, že sa nemiešajú s vodou.

Naopak, zvyšky prvkov fosfolipidov umožňujú interakciu v prostredí vďaka svojim polárnym alebo hydrofilným vlastnostiam.

Týmto spôsobom sú fosfoglyceridy klasifikované ako amfipatické molekuly, čo znamená, že jeden koniec je polárny a druhý nepolárny.

Môžeme použiť analógiu zápasu alebo zápasu. Hlava zápasu predstavuje polárnu hlavu tvorenú nabitým fosfátom a jej substitúcie na fosfátovej skupine. Predĺženie zápasu predstavuje nepolárny koniec tvorený uhľovodíkovými reťazcami.

Skupiny polárnej povahy sú nabité pri pH 7 so záporným nábojom. Je to spôsobené ionizačným javom fosfátovej skupiny, ktorá má pk blízku 2, a nábojmi esterifikovaných skupín. Počet nábojov závisí od typu študovaného fosglyceridu.

Vlastnosti

Štruktúra biologických membrán

Lipidy sú hydrofóbne biomolekuly, ktoré vykazujú rozpustnosť v organických rozpúšťadlách, napríklad v chloroforme.

Tieto molekuly majú širokú škálu funkcií: zohrávajú úlohu ako palivo ukladaním koncentrovanej energie; ako signálne molekuly; a ako štruktúrne zložky biologických membrán.

V prírode najčastejšou skupinou lipidov, ktoré existujú, sú fosfoglyceridy. Ich hlavná funkcia je štrukturálna, pretože sú súčasťou všetkých bunkových membrán.

Biologické membrány sú zoskupené do dvojvrstvovej formy. Čo znamená, že lipidy sú zoskupené do dvoch vrstiev, kde ich hydrofóbne chvosty smerujú do vnútrajška dvojvrstvy a polárne hlavy smerujú do vonkajšej a vnútornej časti bunky.

Tieto štruktúry sú rozhodujúce. Vymedzujú bunku a sú zodpovedné za výmenu látok s inými bunkami as mimobunkovým prostredím. Membrány však obsahujú iné lipidové molekuly iné ako fosfoglyceridy a tiež molekuly proteínovej povahy, ktoré sprostredkovávajú aktívny a pasívny transport látok.

Sekundárne funkcie

Fosfoglyceridy sú okrem toho súčasťou biologických membrán asociované s ďalšími funkciami v bunkovom prostredí. Niektoré veľmi špecifické lipidy sú súčasťou myelínových membrán, látky pokrývajúcej nervy.

Niektoré môžu fungovať ako správy pri zachytávaní a prenose signálov do celulárneho prostredia.

metabolizmus

syntéza

Syntéza fosfoglyceridov sa uskutočňuje z intermediárnych metabolitov, ako je molekula fosfatidovej kyseliny a tiež triacylglyceroly.

Aktivovaný nukleotidový CTP (cytidíntrifosfát) tvorí medziprodukt nazývaný CDP-diacylglycerol, kde pyrofosfátová reakcia uprednostňuje reakciu vpravo.

Časť nazývaná fosfatidyl reaguje s niektorými alkoholmi. Produktom tejto reakcie sú fosfoglyceridy vrátane fosfatidylserínu alebo fosfatidyl inozitolu. Fosfatidyletanolamín alebo fosfatidylcholín je možné získať z fosfatidylserínu.

Existujú však aj alternatívne spôsoby syntézy naposledy uvedených fosfoglyceridov. Táto dráha zahŕňa aktiváciu cholínu alebo etanolamínu väzbou na CTP.

Následne dochádza k reakcii, ktorá ich spája s fosfatidátom, čím sa získa fosfatidyletanolamín alebo fosfatidylcholín ako konečný produkt.

degradácia

Rozklad fosfoglyceridov sa rieši enzýmami nazývanými fosfolipázy. Reakcia zahrnuje uvoľňovanie mastných kyselín, ktoré tvoria fosfoglyceridy. Vo všetkých tkanivách živých organizmov táto reakcia prebieha neustále.

Existuje niekoľko typov fosfolipáz a sú klasifikované podľa mastných kyselín, ktoré sa uvoľňujú. Podľa tohto klasifikačného systému rozlišujeme medzi lipázami A1, A2, C a D.

Fosfolipázy sú vo svojej podstate všadeprítomné a nachádzame ich v rôznych biologických entitách. Črevná šťava, sekrécie určitých baktérií a hadí jed sú príklady látok s vysokým obsahom fosfolipáz.

Konečným produktom týchto degradačných reakcií je glycerol-3-fosfát. Tieto uvoľňované produkty plus voľné mastné kyseliny sa teda môžu znovu použiť na syntézu nových fosfolipidov alebo sa môžu nasmerovať na iné metabolické dráhy.

Príklady

Phosphatidate

Vyššie opísaná zlúčenina je najjednoduchším fosfoglyceridom a nazýva sa fosfatidát alebo tiež diacylglycerol-3-fosfát. Aj keď vo fyziologickom prostredí nie je príliš hojný, je kľúčovým prvkom pre syntézu komplexnejších molekúl.

Fosfoglyceridy odvodené od fosfatidátu

Z najjednoduchšej molekuly fosglyceridu môže dôjsť k biosyntéze zložitejších prvkov s veľmi dôležitými biologickými úlohami.

Fosfátová skupina fosfatidátu je esterifikovaná hydroxylovou skupinou alkoholov - môže to byť jeden alebo viac. Najbežnejšími alkoholmi folfoglyceridov sú serín, etanolamín, cholín, glycerol a inozitol. Tieto deriváty budú opísané nižšie:

fosfatidyletanolamínu

V bunkových membránach, ktoré sú súčasťou ľudských tkanív, je fosfatidyletanolamín významnou súčasťou týchto štruktúr.

Pozostáva z alkoholu esterifikovaného mastnými kyselinami v hydroxylových skupinách nachádzajúcich sa v polohách 1 a 2, zatiaľ čo v polohe 3 nájdeme fosfátovú skupinu esterifikovanú aminoalkoholom etanolamínom.

fosfatidylserín

Všeobecne sa tento fosfoglycerid nachádza v monovrstve, ktorý je obrátený k vnútrajšku - to je cytosolickej strane buniek. Počas procesu programovanej bunkovej smrti sa distribúcia fosfatidylserínu mení a nachádza sa na celom bunkovom povrchu.

fosfatidylinozitol

Fosfatidylinozitol je fosfolipid, ktorý sa nachádza v nízkych pomeroch tak v bunkovej membráne, ako aj v membránach subcelulárnych zložiek. Zistilo sa, že sa zúčastňuje na udalostiach celulárnej komunikácie a spôsobuje zmeny vo vnútornom prostredí bunky.

sfingomyelín

V skupine fosfolipidov je sfingomyelín jediný fosfolipid prítomný v membránach, ktorých štruktúra nie je odvodená od alkoholového glycerolu. Namiesto toho je kostra tvorená sfingozínom.

Štruktúrne táto posledná zlúčenina patrí do skupiny aminoalkoholov a má dlhý uhlíkový reťazec s dvojitými väzbami.

V tejto molekule je aminoskupina na hlavnom reťazci naviazaná na mastnú kyselinu prostredníctvom väzby amidového typu. Spoločne je primárna hydroxylová skupina kostry esterifikovaná na fosfotylcholín.

plazmalogeny

Plazmológy sú fosfoglyceridy s hlavami tvorenými hlavne z etanolamínu, cholínu a serínu. Funkcie týchto molekúl neboli úplne objasnené a v literatúre je o nich málo informácií.

Pretože vinyléterová skupina sa ľahko oxiduje, sú plazmallogény schopné reagovať s kyslíkovými radikálmi. Tieto látky sú produktmi priemerného bunkového metabolizmu a zistilo sa, že poškodzujú bunkové zložky. Okrem toho sa tiež týkali procesov starnutia.

Preto možnou funkciou plazmológov je zachytenie voľných radikálov, ktoré môžu mať potenciálne negatívny vplyv na integritu buniek.

Referencie

1. Berg, JM, Stryer, L., & Tymoczko, JL (2007). Biochémie. Obrátil som sa.
2. Devlin, TM (2004). Biochémia: učebnica s klinickými aplikáciami. Obrátil som sa.
3. Feduchi, E., Blasco, I., Romero, CS, a Yáñez, E. (2011). Biochémie. Základné pojmy. Pan American.
4. Melo, V., Ruiz, VM a Cuamatzi, O. (2007). Biochémia metabolických procesov. Reverte.
5. Nagan, N., & Zoeller, RA (2001). Plazmogény: biosyntéza a funkcie. Pokrok vo výskume lipidov, 40 (3), 199-229.
6. Pertierra, AG, Olmo, R., Aznar, CC, a López, CT (2001). Metabolická biochémia. Redakčný Tebar.
7. Voet, D., Voet, JG a Pratt, CW (2014). Základy biochémie. Artmed Editor.