Глицерофосфолипид - Glycerophospholipid

Глицерофосфолипиды состоят из трех компонентов: липидные группы жирных кислот (оранжевый), глицерин (белый) и сложный эфир фосфата (зеленый).
Примеры различных фосфатных эфиров в глицерофосфолипидах

Глицерофосфолипиды или фосфоглицериды представляют собой фосфолипиды на основе глицерина . Они являются основным компонентом биологических мембран .

Структуры

Термин глицерофосфолипид означает любое производное glycerophosphoric кислоты , которая содержит , по меньшей мере , один O - ацил или O - алкил , или O - алк-1'-енил остаток , присоединенный к глицериновой части молекулы .

Спиртом здесь является глицерин, к которому в виде сложных эфиров присоединены две жирные кислоты и фосфорная кислота. Две цепи жирных кислот, присоединенные к молекуле глицерина, неполярны, следовательно, гидрофобны, в то время как полярные головки, которые в основном состоят из фосфатной группы, присоединенной к третьему атому углерода молекулы глицерина, являются гидрофильными. Эта двойная характеристика приводит к амфипатической природе глицерофосфолипидов. Обычно они организованы в виде бислоя в мембранах с полярными гидрофильными головками, торчащими наружу в водную среду, и неполярными гидрофобными хвостами, направленными внутрь. Глицерофосфолипиды состоят из различных видов, которые обычно немного отличаются по структуре. Самая основная структура - это фосфатидат. Этот вид является важным промежуточным звеном в синтезе многих фосфоглицеридов. Наличие дополнительной группы, присоединенной к фосфату, позволяет использовать множество различных фосфоглицеридов.

По соглашению, структуры этих соединений показывают 3 атома углерода глицерина вертикально, а фосфат присоединен к атому углерода номер три (внизу). Плазмалогены и фосфатидаты являются примерами.

Номенклатура и стереохимия

В общем, глицерофосфолипиды используют обозначение «sn», которое означает стереоспецифическую нумерацию. Когда в номенклатуре появляются буквы «sn» , по соглашению гидроксильная группа второго углерода глицерина (2- sn ) находится слева на проекции Фишера . Нумерация соответствует одной из проекций Фишера, будучи 1- SN углерода в верхней и 3- зп одного в нижней части.

Преимущество этого конкретного обозначения состоит в том, что пространственная конфигурация ( D или L ) глицеромолекулы интуитивно определяется остатками в положениях sn -1 и sn -3.

Например, sn -глицеро-3- фосфорная кислота и sn -глицеро-1-фосфорная кислота являются энантиомерами .

Большинство растительных масел содержат ненасыщенные жирные кислоты в положении sn -2, а насыщенные жирные кислоты - в положении 1- sn и / или 3- sn . Животные жиры чаще содержат насыщенные жирные кислоты в положении 2- sn , а ненасыщенные жирные кислоты - в положении 1- sn и / или sn3.

Примеры

Плазмалогены

Плазмалогены - это разновидность фосфоглицеридов. Первый углерод глицерина имеет углеводородную цепь, присоединенную через простую, а не сложноэфирную связь. Связи более устойчивы к химическому воздействию, чем сложноэфирные связи. Второй (центральный) атом углерода имеет жирную кислоту, связанную сложным эфиром. Третий углерод соединяется с этаноламином или холином посредством сложного эфира фосфорной кислоты. Эти соединения являются ключевыми компонентами мембран мышц и нервов.

Фосфатидаты

Фосфатидаты представляют собой липиды, в которых первые два атома углерода глицерина представляют собой сложные эфиры жирных кислот, а 3 - сложный эфир фосфата. Фосфат служит связующим звеном с другим спиртом, обычно этаноламином, холином, серином или углеводом. Идентичность алкоголя определяет подкатегорию фосфатидата. На фосфате имеется отрицательный заряд, а в случае холина или серина - положительный ион четвертичного аммония. (Серин также имеет отрицательную карбоксилатную группу.) Наличие зарядов дает «голову» с общим зарядом. Часть сложного фосфатного эфира («голова») является гидрофильной, тогда как оставшаяся часть молекулы, «хвост» жирной кислоты, является гидрофобной. Это важные компоненты для образования липидных бислоев.

Фосфатидилэтаноамины, фосфатидилхолины и другие фосфолипиды являются примерами фосфатидатов.

Фосфатидилхолины

Фосфатидилхолины - лецитины . Холин - это спирт с положительно заряженным четвертичным аммонием, связанным с фосфатом с отрицательным зарядом. Лецитины присутствуют во всех живых организмах. Яичный желток имеет высокую концентрацию лецитинов, которые имеют коммерческое значение в качестве эмульгирующего агента в таких продуктах, как майонез. Лецитины также присутствуют в мозговой и нервной ткани.

Другие фосфолипиды

Есть много других фосфолипидов, некоторые из которых являются гликолипидами . Гликолипиды включают фосфатидилсахара, где функциональная группа спирта является частью углевода. Фосфатидилсахара присутствуют в растениях и некоторых микроорганизмах. Углеводы очень гидрофильны из-за большого количества присутствующих гидроксильных групп.

Использует

Функции и использование в мембранах

Одна из основных функций глицерофосфолипида - служить структурным компонентом биологических мембран. Их амфипатическая природа способствует формированию двухслойной липидной структуры мембран. Клеточная мембрана, видимая под электронным микроскопом, состоит из двух идентифицируемых слоев или «листочков», каждый из которых состоит из упорядоченного ряда молекул глицерофосфолипидов. Состав каждого слоя может широко варьироваться в зависимости от типа ячейки.

Каждая молекула глицерофосфолипида состоит из небольшой полярной головной группы и двух длинных гидрофобных цепей. В клеточной мембране два слоя фосфолипидов расположены следующим образом:

  • что гидрофобные хвосты указывают друг с другом и образуют жирную, гидрофобный центр
  • что ионные головные группы размещены на внутренней и наружной поверхностях клеточной мембраны

Это стабильная структура, потому что ионные гидрофильные головные группы взаимодействуют с водной средой внутри и снаружи клетки, тогда как гидрофобные хвосты максимизируют гидрофобные взаимодействия друг с другом и находятся вдали от водной среды. Общий результат этой структуры - создание жирового барьера между внутренней частью клетки и ее окружением.

Помимо своей функции в клеточных мембранах, они участвуют в других клеточных процессах, таких как индукция и транспорт сигналов. Что касается передачи сигналов, они являются предшественниками простангландинов и других лейкотриенов. Именно их специфическое распределение и катаболизм позволяет им осуществлять процессы биологической реакции, перечисленные выше. Их роль в качестве центров хранения вторичных мессенджеров в мембране также является фактором, способствующим их способности действовать как переносчики. Они также влияют на функцию белков. Например, они являются важными составляющими липопротеинов (растворимых белков, переносящих жир в крови), следовательно, влияют на их метаболизм и функцию.

Использование в эмульгировании

Глицерофосфолипиды также могут действовать как эмульгирующий агент, способствуя диспергированию одного вещества в другое. Иногда это используется при изготовлении конфет и мороженого.

В мозгу

Нервные мембраны содержат несколько классов глицерофосфолипидов, которые обновляются с разной скоростью в зависимости от их структуры и локализации в разных клетках и мембранах. Есть три основных класса, а именно; 1-алкил-2-ацилглицерофосфолипид, 1,2-диацилглицерофосфолипид и плазмалоген. Основная функция этих классов глицерофосфолипидов в нервных мембранах заключается в обеспечении стабильности, проницаемости и текучести за счет определенных изменений в их составе. Глицерофосфолипидный состав нервных мембран значительно изменяет их функциональную эффективность. Длина ацильной цепи глицерофосфолипида и степень насыщения являются важными детерминантами многих характеристик мембраны, включая образование латеральных доменов, богатых полиненасыщенными жирными кислотами. Опосредованное рецептором разложение глицерофосфолипидов фосфолипазами A (1), A (2), C и D приводит к образованию вторичных мессенджеров, таких как простагландины , эйкозаноиды , фактор активации тромбоцитов и диацилглицерин. Таким образом, фосфолипиды нервных мембран являются резервуаром вторичных мессенджеров. Они также участвуют в апоптозе, модуляции активности переносчиков и мембраносвязанных ферментов. Сообщалось, что заметные изменения в составе глицерофосфолипидов нервной мембраны возникают при неврологических расстройствах. Эти изменения приводят к изменению текучести и проницаемости мембраны. Эти процессы наряду с накоплением перекисей липидов и нарушением энергетического обмена могут быть ответственны за нейродегенерацию, наблюдаемую при неврологических расстройствах.

Метаболизм

Метаболизм глицерофосфолипидов различен у эукариот, опухолевых клеток и прокариот. Синтез у прокариот включает синтез глицерофосфолипидов фосфатидной кислоты и полярных головных групп. Синтез фосфатидной кислоты у эукариот различен, есть два пути, один к другому, по отношению к фосфатидилхолину и фосфатидилэтаноламину. Глицерофосфолипиды обычно метаболизируются в несколько стадий с различными промежуточными продуктами. Самый первый шаг в этом метаболизме включает добавление или перенос цепей жирных кислот в основную цепь глицерина с образованием первого промежуточного продукта, лизофосфатидной кислоты (LPA). Затем LPA ацилируется с образованием следующей промежуточной фосфатидной кислоты (PA). PA может дефосфорилироваться, что приводит к образованию диацилглицерина, который необходим для синтеза фосфатидилхолина (PC). ПК - один из многих видов глицерофосфолипидов. В пути, называемом путем Кеннеди, полярные головки добавляются для завершения формирования всей структуры, состоящей из областей полярных головок, двух цепей жирных кислот и фосфатной группы, присоединенной к основной цепи глицерина. В этом пути Кеннеди холин превращается в CDP-холин, который управляет переносом полярных головных групп для завершения образования PC. Затем ПК может быть дополнительно преобразован в другие виды глицерофосфолипидов, такие как фосфатидилсерин (PS) и фосфатидилэтаноламин (PE).

Смотрите также

использованная литература

внешние ссылки