Δομή, λειτουργίες και παραδείγματα φωσφογλυκεριδίων

Το φωσφογλυκερίδια ή τα γλυκεροφωσφολιπίδια είναι μόρια λιπιδίων που είναι άφθονα σε βιολογικές μεμβράνες. Ένα μόριο φωσφολιπιδίου αποτελείται από τέσσερα βασικά συστατικά: λιπαρά οξέα, έναν σκελετό προσαρτημένο στο λιπαρό οξύ, ένα φωσφορικό άλας και μια αλκοόλη συνδεδεμένη με το τελευταίο.

Γενικά, στον άνθρακα 1 της γλυκερόλης είναι ένα κορεσμένο λιπαρό οξύ (μόνο απλούς δεσμούς), ενώ άνθρακα 2 το λιπαρό οξύ είναι η ακόρεστη τύπου (διπλούς ή τριπλούς δεσμούς μεταξύ των ανθράκων).

Μεταξύ των πλέον εμφανών φωσφογλυκεριδίων στις κυτταρικές μεμβράνες είναι: σφιγγομυελίνη, φωσφατιδυλινοσιτόλη, φωσφατιδυλσερίνη και φωσφατιδυλαιθανολαμίνη.

Τα τρόφιμα που είναι πλούσια σε αυτά τα βιολογικά μόρια είναι τα λευκά κρέατα όπως τα ψάρια, οι κρόκοι αυγών, ορισμένα κρέατα οργάνων, θαλασσινά, ξηροί καρποί, μεταξύ άλλων..

Ευρετήριο

• 1 Δομή
  • 1.1 Συστατικά ενός φωσφογλυκεριδίου
  • 1.2 Χαρακτηριστικά των λιπαρών οξέων στα φωσφογλυκερίδια
  • 1.3 Υδρόφιλες και υδρόφιλες ιδιότητες
• 2 Λειτουργίες
  • 2.1 Δομή βιολογικών μεμβρανών
  • 2.2 Δευτερεύουσες λειτουργίες
• 3 Μεταβολισμός
  • 3.1 Περίληψη
  • 3.2 Αποικοδόμηση
• 4 Παραδείγματα
  • 4.1 Φωσφατιδικό άλας
  • 4.2 Φωσφογλυκερίδια που προέρχονται από φωσφατιδικό άλας
  • 4.3 Φωσφατιδυλαιθανολαμίνη
  • 4.4 Φωσφατιδυλσερίνη
  • 4.5 Φωσφατιδυλινοσιτόλη
  • 4.6 Σφιγκομυελίνη
  • 4.7 Plasmalogens
• 5 Αναφορές

Δομή

Συστατικά ενός φωσφογλυκεριδίου

Ένα φωσφογλυκερίδιο σχηματίζεται από τέσσερα βασικά δομικά στοιχεία. Ο πρώτος είναι ένας σκελετός που συνδέεται με λιπαρά οξέα, ένα φωσφορικό άλας και μια αλκοόλη - η τελευταία συνδέεται με φωσφορικά.

Ο σκελετός των φωσφογλυκεριδίων μπορεί να σχηματιστεί από γλυκερόλη ή σφιγγοσίνη. Το πρώτο είναι ένα αλκοόλ με τρία άτομα άνθρακα, ενώ το δεύτερο είναι ένα άλλο αλκοόλ με πιο σύνθετη δομή.

Στην γλυκερόλη, οι υδροξυλομάδες που βρίσκονται στον άνθρακα 1 και 2 εστεροποιούνται με δύο καρβοξυλομάδες με μεγάλες αλυσίδες λιπαρών οξέων. Ο ελλειπόμενος άνθρακας, που βρίσκεται στη θέση 3, εστεροποιείται με φωσφορικό οξύ.

Αν και η γλυκερόλη δεν έχει ασύμμετρο άνθρακα, οι άλφα άνθρακες δεν είναι στερεοχημικώς πανομοιότυποι. Έτσι, η εστεροποίηση ενός φωσφορικού άλατος στον αντίστοιχο άνθρακα αποδίδει ασυμμετρία στο μόριο.

Χαρακτηριστικά των λιπαρών οξέων στα φωσφογλυκερίδια

Τα λιπαρά οξέα είναι μόρια που αποτελούνται από υδρογονανθρακικές αλυσίδες μεταβλητού μήκους και βαθμό ακορεστότητας και καταλήγουν σε καρβοξυλική ομάδα. Αυτά τα χαρακτηριστικά ποικίλλουν σημαντικά και καθορίζουν τις ιδιότητές τους.

Η αλυσίδα λιπαρών οξέων είναι γραμμική αν είναι κορεσμένου τύπου ή αν είναι ακόρεστη στη θέση trans. Αντίθετα, η παρουσία ενός διπλού δεσμού του τύπου cis δημιουργεί μια συστροφή στην αλυσίδα, επομένως δεν είναι πλέον απαραίτητο να την εκπροσωπείτε γραμμικά, όπως γίνεται συνήθως.

Τα λιπαρά οξέα με διπλούς ή τριπλούς δεσμούς έχουν σημαντική επίδραση στην κατάσταση και στα φυσικοχημικά χαρακτηριστικά των βιολογικών μεμβρανών.

Υδρόφοβες και υδρόφιλες ιδιότητες

Καθένα από τα αναφερθέντα στοιχεία διαφέρει στις υδροφοβικές του ιδιότητες. Τα λιπαρά οξέα, που είναι λιπίδια, είναι υδρόφοβα ή μη αποστειρωμένα, πράγμα που σημαίνει ότι δεν αναμιγνύονται με νερό.

Αντιθέτως, τα υπόλοιπα στοιχεία των φωσφολιπιδίων τους επιτρέπουν να αλληλεπιδρούν σε ένα περιβάλλον, χάρη στις πολικές ή υδρόφιλες ιδιότητες τους.

Με τον τρόπο αυτό, τα φωσφογλυκερίδια ταξινομούνται ως αμφιπαθητικά μόρια, πράγμα που σημαίνει ότι το ένα άκρο είναι πολικό και το άλλο είναι αποστατικό.

Μπορούμε να χρησιμοποιήσουμε την αναλογία ενός αγώνα ή ενός αγώνα. Η κεφαλή του αγώνα αντιπροσωπεύει την πολική κεφαλή που αποτελείται από το φορτισμένο φωσφορικό άλας και από τις υποκαταστάσεις της φωσφορικής ομάδας. Η επέκταση του αγώνα αντιπροσωπεύεται από μια μη πολική ουρά, που σχηματίζεται από αλυσίδες υδρογονανθράκων.

Πολικές ομάδες φύσης φορτώνονται σε ρΗ 7, με αρνητικό φορτίο. Αυτό οφείλεται στο φαινόμενο ιονισμού της φωσφορικής ομάδας, η οποία έχει α pk κοντά σε 2, και στα φορτία των εστεροποιημένων ομάδων. Ο αριθμός των επιβαρύνσεων εξαρτάται από τον τύπο του φωσφογλυκεριδίου που μελετήθηκε.

Λειτουργίες

Δομή βιολογικών μεμβρανών

Τα λιπίδια είναι υδρόφοβα βιομόρια που έχουν διαλυτότητα σε διαλύτες οργανικού τύπου - όπως χλωροφόρμιο, για παράδειγμα.

Αυτά τα μόρια έχουν μια ευρεία ποικιλία λειτουργιών: να εκπληρώσουν ένα ρόλο ως καύσιμο αποθηκεύοντας συγκεντρωμένη ενέργεια. ως μόρια σηματοδότησης. και ως δομικά συστατικά βιολογικών μεμβρανών.

Στη φύση, η πλέον άφθονη ομάδα λιπιδίων που υπάρχουν είναι τα φωσφογλυκερίδια. Η κύρια λειτουργία του είναι δομικού τύπου, δεδομένου ότι αποτελούν μέρος όλων των κυτταρικών μεμβρανών.

Οι βιολογικές μεμβράνες ομαδοποιούνται σε μορφή διπλής στιβάδας. Πράγμα που σημαίνει ότι τα λιπίδια ομαδοποιούνται σε δύο στρώματα, όπου υδρόφοβες ουρές τους εξετάσει τη διπλοστοιβάδα και οι πολικές κεφαλές είναι εξωτερικό προς το εσωτερικό των κυττάρων.

Αυτές οι δομές είναι κρίσιμες. Οριοθετούν το κύτταρο και είναι υπεύθυνοι για την ανταλλαγή ουσιών με άλλα κύτταρα και με το εξωκυτταρικό μέσο. Ωστόσο, οι μεμβράνες περιέχουν μόρια λιπιδίων διαφορετικά από τα φωσφογλυκερίδια και επίσης μόρια πρωτεϊνικής φύσης που μεσολαβούν στην ενεργή και παθητική μεταφορά ουσιών.

Δευτερεύουσες λειτουργίες

Εκτός του ότι είναι μέρος των βιολογικών μεμβρανών, τα φωσφογλυκερίδια συνδέονται με άλλες λειτουργίες εντός του κυτταρικού περιβάλλοντος. Μερικά πολύ συγκεκριμένα λιπίδια είναι μέρος των μεμβρανών της μυελίνης, της ουσίας που καλύπτει τα νεύρα.

Ορισμένοι μπορεί να ενεργούν ως μηνύματα στη λήψη και μετάδοση σημάτων στο κυψελοειδές περιβάλλον.

Μεταβολισμός

Σύνθεση

Η σύνθεση των φωσφογλυκεριδίων διεξάγεται ξεκινώντας από ενδιάμεσους μεταβολίτες όπως το μόριο φωσφατιδικού οξέος και επίσης οι τριακυλγλυκερόλες.

Ένα νουκλεοτίδιο ενεργοποιημένο CTP (τριφωσφορική κυτιδίνη) σχηματίζουν έναν ενδιάμεσο ονομάζεται CDP -diacilglicerol, όπου η αντίδραση του πυροφωσφορικού ευνοεί την αντίδραση προς τα δεξιά.

Το τμήμα που ονομάζεται φωσφατιδυλ αντιδρά με ορισμένες αλκοόλες. Το προϊόν αυτής της αντίδρασης είναι φωσφογλυκερίδια, μεταξύ των οποίων φωσφατιδυλσερίνη ή φωσφατιδυλ ινοσιτόλη. Η φωσφατιδυλσερίνη μπορεί να χρησιμοποιηθεί για να ληφθεί φωσφατιδυλοαιθανολαμίνη ή φωσφατιδυλοχολίνη.

Ωστόσο, υπάρχουν εναλλακτικοί τρόποι σύνθεσης των τελευταίων φωσφογλυκεριδίων. Αυτή η οδός περιλαμβάνει την ενεργοποίηση της χολίνης ή αιθανολαμίνης με δέσμευση σε CTP.

Ακολούθως, εμφανίζεται μια αντίδραση που τα ενώνει με το φωσφατιδικό, λαμβάνοντας ως τελικό προϊόν την φωσφατιδυλο αιθανολαμίνη ή την φωσφατιδυλοχολίνη.

Υποβάθμιση

Η αποικοδόμηση των φωσφογλυκεριδίων διεξάγεται από ένζυμα που ονομάζονται φωσφολιπάσες. Η αντίδραση περιλαμβάνει την απελευθέρωση των λιπαρών οξέων που σχηματίζουν τα φωσφογλυκερίδια. Σε όλους τους ιστούς των ζωντανών οργανισμών, αυτή η αντίδραση λαμβάνει χώρα συνεχώς.

Υπάρχουν διάφοροι τύποι φωσφολιπάσεων και ταξινομούνται ανάλογα με το λιπαρό οξύ που απελευθερώνουν. Μετά από αυτό το σύστημα ταξινόμησης, διακρίνουμε τις λιπάσες Α1, Α2, Γ και Δ.

Οι φωσφολιπάσες είναι πανταχού παρούσες στη φύση και τις βρίσκουμε σε διαφορετικές βιολογικές οντότητες. Ο εντερικός χυμός, οι εκκρίσεις ορισμένων βακτηριδίων και το δηλητήριο των φιδιών είναι παραδείγματα ουσιών με υψηλή περιεκτικότητα σε φωσφολιπάσες.

Το τελικό προϊόν αυτών των αντιδράσεων αποικοδόμησης είναι η 3-φωσφορική γλυκερόλη. Έτσι, αυτά τα απελευθερωμένα προϊόντα συν τα ελεύθερα λιπαρά οξέα μπορούν να επαναχρησιμοποιηθούν για να συνθέσουν νέα φωσφολιπίδια ή να κατευθυνθούν σε άλλες μεταβολικές οδούς.

Παραδείγματα

Φωσφατιδικό

Η ένωση που περιγράφεται παραπάνω είναι το απλούστερο φωσφογλυκερίδιο και ονομάζεται φωσφατιδικό, ή αλλιώς 3-φωσφορική διακυλγλυκερόλη. Αν και στο φυσιολογικό περιβάλλον δεν είναι πολύ άφθονο, είναι ένα βασικό στοιχείο για τη σύνθεση πιο σύνθετων μορίων.

Φωσφογλυκερίδια προερχόμενα από φωσφατιδικό άλας

Από το απλούστερο μόριο των φωσφογλυκεριδίων, μπορεί να συμβεί βιοσύνθεση πιο σύνθετων στοιχείων, με πολύ σημαντικούς βιολογικούς ρόλους.

Η φωσφορική ομάδα του φωσφατιδίου είναι εστεροποιημένη με την ομάδα υδροξυλίου των αλκοολών - μπορεί να είναι μία ή περισσότερες. Οι συνηθέστερες αλκοόλες των φολφογλυκεριδίων είναι σερίνη, αιθανολαμίνη, χολίνη, γλυκερόλη και ινοσιτόλη. Αυτά τα παράγωγα θα περιγραφούν παρακάτω:

Φωσφατιδυλαιθανολαμίνη

Στις κυτταρικές μεμβράνες που αποτελούν μέρος ανθρώπινων ιστών, η φωσφατιδυλαιθανολαμίνη είναι ένα εξέχον συστατικό αυτών των δομών.

Αποτελείται από μία αλκοόλη εστεροποιημένη από λιπαρά οξέα στο υδροξύλιο που βρίσκεται στις θέσεις 1 και 2, ενώ στη θέση 3 είναι μια φωσφορική ομάδα εστεροποιημένη με αιθανολαμίνη αμινοαλκοόλη.

Φωσφατιδυλσερίνη

Γενικά, αυτό το φωσφογλυκερίδιο βρίσκεται στη μονοστοιβάδα που δίνει το εσωτερικό - δηλαδή την κυτοσολική πλευρά - των κυττάρων. Κατά τη διάρκεια της διαδικασίας προγραμματισμένου κυτταρικού θανάτου, η κατανομή της φωσφατιδυλσερίνης αλλάζει και βρίσκεται σε όλη την κυτταρική επιφάνεια.

Φωσφατιδυλινοσιτόλη

Η φωσφατιδυλοϊνοσιτόλη είναι ένα φωσφολιπίδιο που βρίσκεται σε χαμηλές αναλογίες τόσο στην κυτταρική μεμβράνη όσο και στις μεμβράνες των υποκυτταρικών συστατικών. Έχει βρεθεί ότι συμμετέχει σε γεγονότα κυτταρικής επικοινωνίας, προκαλώντας αλλαγές στο εσωτερικό περιβάλλον του κελιού.

Σφιγκομυελίνη

Στην ομάδα φωσφολιπιδίων, η σφιγγομυελίνη είναι το μόνο φωσφολιπίδιο που υπάρχει σε μεμβράνες των οποίων η δομή δεν προέρχεται από γλυκερόλη αλκοόλης. Αντίθετα, ο σκελετός σχηματίζεται από σφιγγοσίνη.

Δομικά, αυτή η τελευταία ένωση ανήκει στην ομάδα των αμινοαλκοολών και έχει μακρά αλυσίδα άνθρακα με διπλούς δεσμούς.

Σε αυτό το μόριο, η αμινομάδα του σκελετού συνδέεται με ένα λιπαρό οξύ με έναν αμιδικό δεσμό. Μαζί, η πρωτοταγής υδροξυλομάδα του σκελετού είναι εστεροποιημένη σε φωσφοτυλοχολίνη.

Plasmalogens

Τα πλασματολογικά είναι φωσφογλυκερίδια με κεφαλές που σχηματίζονται κυρίως από αιθανολαμίνη, χολίνη και σερίνη. Οι λειτουργίες αυτών των μορίων δεν έχουν αποσαφηνιστεί πλήρως και υπάρχουν λίγες πληροφορίες γι 'αυτούς στη βιβλιογραφία.

Χάρη στο γεγονός ότι η ομάδα βινυλαιθέρα είναι εύκολα οξειδωμένη, τα πλασματολογικά είναι ικανά να αντιδρούν με ελεύθερες ρίζες οξυγόνου. Αυτές οι ουσίες είναι προϊόντα του μέσου κυτταρικού μεταβολισμού και έχουν βρεθεί ότι βλάπτουν τα κυτταρικά συστατικά. Επιπλέον, σχετίζονται επίσης με τις διαδικασίες γήρανσης.

Επομένως, μια πιθανή λειτουργία των πλασμαλογών είναι η παγίδευση των ελεύθερων ριζών που μπορεί να έχουν αρνητικές επιπτώσεις στην κυτταρική ακεραιότητα.

Αναφορές

1. Berg, J. Μ., Stryer, L., & Tymoczko, J.L. (2007). Βιοχημεία. Αντίστροφα.
2. Devlin, Τ. Μ. (2004). Βιοχημεία: βιβλίο με κλινικές εφαρμογές. Αντίστροφα.
3. Feduchi, Ε., Blasco, Ι., Romero, C.S., & Yáñez, Ε. (2011). Βιοχημεία Βασικές έννοιες. Panamericana.
4. Melo, V., Ruiz, V. Μ., & Cuamatzi, Ο. (2007). Βιοχημεία μεταβολικών διεργασιών. Επαναστροφή.
5. Nagan, Ν., & Zoeller, R.A. (2001). Plasmalogens: βιοσύνθεση και λειτουργίες. Πρόοδος στην έρευνα των λιπιδίων, 40(3), 199-229.
6. Pertierra, Α. G., Olmo, R., Aznar, C.C. & Lopez, C.T. (2001). Μεταβολική βιοχημεία. Συντάκτης Tebar.
7. Voet, D., Voet, J.G., & Pratt, C.W. (2014). Βασικές αρχές της βιοχημείας. Artmed Εκδότης.