Idi na sadržaj

Glicerofosfolipidi

Nepregledano
S Wikipedije, slobodne enciklopedije
Membranske strukture:
Vrh, arhejski fosfolipid: 1, izoprenski lanci; 2, eterske veze; 3, L-glicerol dio; 4, fosfatna grupa.
Sredina, bakterijski ili eukariotski fosfolipid: 5, lanci masnih kiselina; 6, esterske veze; 7, D-glicerol dio; 8, fosfatna grupa.
Donji dio: 9, lipidni dvosloj bakterija i eukariota; 10, lipidni monosloj nekih arheja.

Glicerofosfolipidi ili fosfolipidi su fosfolipidi bazirani na glicerolu. Glavna su komponenta biološke membrane u eukariotskim ćelijama. Oni su vrsta lipida, čiji sastav utiče na strukturu i svojstva membrane.[1] Poznate su dvije glavne klase: one za bakterije i eukariote i posebna porodica za archaea.[2]

Strukture

[uredi | uredi izvor]

Glicerofosfolipidi nastaju iz glicerol-3-fosfata de novo putem.[3] Termin glicerofosfolipid označava bilo koji derivat glicerofosforne kiseline koji sadrži najmanje jedan O-acilni ili O-alkilni, ili O-alk-1'-enilni ostatak vezan za glicerol dio.[4] Fosfatna grupa formira estersku vezu sa glicerolom. Dugolančani ugljikovodici su obično vezani putem esterskih veza kod bakterija/eukariota i eterskih veza kod arheja. Kod bakterija i prokariota, lipidi se sastoje od diestera, obično C16 ili C18 masnih kiselina. Ove kiseline su ravnolančane i, posebno za članove C18, mogu biti nezasićene. Kod arheja, ugljikovodični lanci imaju dužinu lanca C10, C15, C20 itd. jer su izvedeni iz izoprenskih jedinica. Ovi lanci su razgranati, sa jednim metil supstituentom po podjedinici C5. Ovi lanci su povezani sa glicerol fosfatnim eterskim vezama.[2] Dva ugljikovodična lanca vezana za glicerol su hidrofobna, dok je polarna glava, koja se uglavnom sastoji od fosfatne grupe vezane za treći ugljik glicerolnog skeleta, hidrofilna.[5] Ova dvostruka karakteristika dovodi do amfipatske prirode glicerofosfolipida. Obično su organizirani u dvosloj u membranama s polarnim hidrofilnim glavama usmjerenim prema van prema vodenoj sredini i nepolarnim hidrofobnim repovima usmjerenim prema unutra.[6] Glicerofosfolipidi se sastoje od različitih vrsta koje se obično neznatno razlikuju po strukturi. Najosnovnija struktura je fosfatidat. Ova vrsta je važan međuprodukt u sintezi mnogih fosfoglicerida. Prisustvo dodatne grupe vezane za fosfat omogućava nastanak mnogih različitih fosfoglicerida.

Po konvenciji, strukture ovih spojeva prikazuju tri atoma ugljika glicerola vertikalno, a fosfat je vezan za atom ugljika broj tri (na dnu). Plazmalogeni i fosfatidati su primjeri.[7]

Nomenklatura i stereohemija

[uredi | uredi izvor]

Općenito, glicerofosfolipidi koriste oznaku "sn", što je skraćenica za stereospecifično numeriranje.[8] Kada se slova "sn" pojavljuju u nomenklaturi, po konvenciji se hidroksilna grupa drugog ugljika glicerola (2-sn) nalazi s lijeve strane na Fischerovoj projekciji. Numeriranje prati Fischerove projekcije, gdje je 1-sn ugljik na vrhu i 3-sn onaj na dnu.[9]

Prednost ove posebne notacije je u tome što se prostorna konfiguracija (D ili L) molekule glicerola intuitivno određuje ostacima na pozicijama sn-1 i sn-3.

Na primjer, sn-glicero-3-fosforna kiselina i sn-glicero-1-fosforna kiselina su enantiomeri.

Većina biljnih ulja ima nezasićene masne kiseline u položaju sn-2, a zasićene masne kiseline u položaju 1-sn i/ili 3-sn.[8] Životinjske masti češće imaju zasićene masne kiseline u položaju 2-sn, a nezasićene masne kiseline u položaju 1-sn i/ili 3-sn.[8]

Primjeri

[uredi | uredi izvor]
Plazmalogeni

Plazmalogeni su vrsta fosfoglicerida. Prvi ugljik glicerola ima ugljikovodični lanac vezan putem eterske, a ne esterske veze. Veze su otpornije na hemijski napad od esterskih veza. Drugi (centralni) atom ugljika ima masnu kiselinu povezanu esterom. Treći ugljik se veže za etanolamin ili holin pomoću fosfatnog estera. Ovi spojevi su ključne komponente membrana mišića i živaca.

Fosfatidati

Fosfatidati su lipidi u kojima su prva dva atoma ugljika glicerola esteri masnih kiselina, a 3 je fosfatni ester. Fosfat služi kao veza s drugim alkoholom – obično etanolaminom, holinom, serinom ili ugljikohidratom. Identitet alkohola određuje potkategoriju fosfatidata. Na fosfatu postoji negativno naelektrisanje, a u slučaju holina ili serina, pozitivan kvaternarni [[amonij[]]ev ion. (Serin također ima negativnu karboksilatnu grupu.) Prisustvo naelektrisanja daje "glavu" s ukupnim naelektrisanjem. Dio fosfatnog estera ("glava") je hidrofilan, dok je ostatak molekule, "rep" masne kiseline, hidrofoban. Ovo su važne komponente za formiranje lipidnih dvoslojeva. Fosfatidiletanolamini, fosfatidilholini i drugi fosfolipidi su primjeri fosfatidata. Prefiks fosfatidil-, u užem smislu, označava fosfatidat gdje je, poput fosfatidne kiseline, fosfat jednostavna grupa. Fosfatidilholin, naprimjer, izvodi se iz (-il-) osnovne PA strukture uz dodatak holina.

Fosfatidilholini

Fosfatidilholini su lecitini. Holin je alkohol, sa pozitivno nabijenim kvaternarnim amonijem, vezan za fosfat, sa negativnim nabojem. Lecitini su prisutni u svim živim organizmima. Žumanjak ima visoku koncentraciju lecitina, koji su komercijalno važni kao emulgatori u proizvodima poput majoneze. Lecitini su također prisutni u mozgu i ostalom nervnom tkivu.

Fosfatidilinozitol

Fosfatidilinozitol čini malu komponentu citosola u eukariotskim ćelijskim membranama i daje molekulama negativni naboj. Njegova važnost leži u ulozi u aktiviranju senzornih receptora koji su u korelaciji s funkcijama okusa.

Fosfatidilserin

Fosfatidilserin je važan u ćelijskoj signalizaciji, posebno i apoptozama. Ćelije će koristiti ovaj fosfatidilserin za ulazak u ćelije putem apoptotske mimikrije. Struktura ovog lipida razlikuje se kod biljaka i životinja, u pogledu sastava masnih kiselina. Osim toga, fosfatidilserin ima važnu ulogu u sadržaju ljudskog mozga, jer čini 13-15% fosfolipida u ljudskoj moždanoj kori. Ovaj lipid se nalazi na širokom spektru mjesta. Naprimjer, u ljudskoj ishrani, oko 130 mg potiče od fosfatidilserina. Ima pozitivan uticaj na mozak, jer pomaže u smanjenju stresa i poboljšanju pamćenja.[10]

Sfingomijelin

Sfingomijelin je tip sfingolipida, koji sadrži okosnicu sfingoidnih baza. Može se naći u mijelinskoj ovojnici aksona nervnih ćelija u membranama životinjskih ćelija. Sfingomijelin se može naći u jajima ili goveđem mozgu. Ovaj sfingolipid se sintetizira u endoplazmatskom retikulumu i obogaćen je na plazmatskoj membrani s većom koncentracijom na vanjskoj strani.[11]

Ostali fosfolipidi

Postoji mnogo drugih fosfolipida, od kojih su neki glikolipidi. Glikolipidi uključuju fosfatidilne šećere gdje je alkoholna funkcionalna grupa dio ugljikohidrata. Fosfatidilni šećeri su prisutni u biljkama i određenim mikroorganizmima. Ugljikohidrat je vrlo hidrofilan zbog velikog broja prisutnih hidroksilnih grupa.

Upotreba

[uredi | uredi izvor]

Funkcije i upotreba u membranama

[uredi | uredi izvor]

Glicerofosfolipidi su glavna strukturna komponenta bioloških membrana. Njihova amfipatska priroda pokreće formiranje lipidne dvoslojne strukture membrana. Ćelijska membrana viđena pod elektronskim mikroskopom sastoji se od dva prepoznatljiva sloja ili "lista", od kojih je svaki sastavljen od uređenog reda molekula glicerofosfolipida. Sastav svakog sloja može značajno varirati ovisno o tipu ćelije.

Svaka molekula glicerofosfolipida sastoji se od male polarne glavne grupe i dva duga hidrofobna lanca. U ćelijskoj membrani, dva sloja fosfolipida su raspoređena na sljedeći način:

  • hidrofobni repovi su usmjereni jedan prema drugom i formiraju masni, hidrofobni centar
  • ionske glavne grupe su smještene na unutrašnjoj i vanjskoj površini ćelijske membrane

Osim svoje funkcije u ćelijskim membranama, oni funkcionišu i u drugim ćelijskim procesima, kao što su indukcija i transport signala. Što se tiče signalizacije, oni obezbjeđuju prekursore za prostanglandine i druge leukotriene.[12] Upravo njihova specifična distribucija i katabolizam omogućavaju im da provode gore navedene biološke procese odgovora.[13] Njihova uloga kao centara za skladištenje sekundarnih glasnika u membrani također doprinosi njihovoj sposobnosti da djeluju kao transporteri.[13] Oni također utiču na funkciju proteina. Naprimjer, važni su sastojci lipoproteina (rastvorljivih proteina koji transportiraju masti u krvi), stoga utiču na njihov metabolizam i funkciju.[6]

Upotreba u emulgiranju

[uredi | uredi izvor]

Glicerofosfolipidi također mogu djelovati kao emulgatori kako bi se podstaknula disperzija jedne tvari u drugu. Ovo se ponekad koristi u pravljenju slatkiša i sladoleda.

Prisustvo u mozgu

[uredi | uredi izvor]

Nervne membrane sadrže nekoliko klasa glicerofosfolipida koji se mijenjaju različitim brzinama u odnosu na njihovu strukturu i lokalizaciju u različitim ćelijama i membranama. Postoje tri glavne klase, naime: 1-alkil-2-acil glicerofosfolipid, 1,2-diacil glicerofosfolipid i plazmalogen. Glavna funkcija ovih klasa glicerofosfolipida u nervnim membranama je da obezbijede stabilnost, permeabilnost i fluidnost putem specifičnih promjena u njihovom sastavu.[13] Sastav glicerofosfolipida nervnih membrana uveliko mijenja njihovu funkcionalnu efikasnost. Dužina glicerofosfolipidnog acilnog lanca i stepen zasićenja su važne odrednice mnogih karakteristika membrane, uključujući formiranje lateralnih domena koji su bogati polinezasićenim masnim kiselinama. Degradacija glicerofosfolipida posredovana receptorima pomoću fosfolipaza A(l), A(2), C i D rezultira stvaranjem sekundarnih glasnika, kao što su prostaglandini, eikosanoidi, faktor aktivacije trombocita i diacilglicerol. Dakle, fosfolipidi nervne membrane su rezervoar za sekundarne glasnike. Oni su također uključeni u apoptozu, modulaciju aktivnosti transportera i enzima vezanih za membranu. Prijavljeno je da se značajne promjene u sastavu glicerofosfolipida nervne membrane javljaju kod neuroloških poremećaja. Ove promjene rezultiraju promjenama u fluidnosti i permeabilnosti membrane. Ovi procesi, zajedno s nakupljanjem lipidnih peroksida i kompromitiranim energetskim metabolizmom, mogu biti odgovorni za neurodegeneraciju koja se opaža kod neuroloških poremećaja.[14]

Metabolizam

[uredi | uredi izvor]

Metabolizam glicerofosfolipida je različit kod eukariota, tumorskih ćelija,[15] i prokariota. Sinteza u prokariotima uključuje sintezu glicerofosfolipida fosfatidne kiseline i polarnih glavnih grupa. Sinteza fosfatidne kiseline u eukariotima je drugačija, postoje dva puta, jedan prema drugom prema fosfatidilholinu i fosfatidiletanolaminu. Glicerofosfolipidi se uglavnom metaboliziraju u nekoliko koraka s različitim međuproduktima. Prvi korak u ovom metabolizmu uključuje dodavanje ili prijenos lanaca masnih kiselina na glicerolni lanac, kako bi se formirao prvi međuprodukt, lizofosfatidna kiselina (LPA). LPA se zatim acilira kako bi se formirao sljedeći međuprodukt, fosfatidna kiselina (PA). PA se može defosforilirati što dovodi do stvaranja diacilglicerola koji je neophodan u sintezi fosfatidilholina (PC).[6] PC je jedna od mnogih vrsta glicerofosfolipida. U putu koji se naziva Kennedyjev, polarne glave se dodaju kako bi se dovršilo formiranje cijele strukture koja se sastoji od polarnih regija, dva lanca masnih kiselina i fosfatne grupe vezane za glicerolni lanac. U ovom Kennedyjevom putu, holin se pretvara u CDP-holin, što pokreće prijenos polarnih grupa glava kako bi se dovršilo formiranje PC-a. PC se zatim može dalje pretvoriti u druge vrste glicerofosfolipida kao što su fosfatidilserin (PS) i fosfatidiletanolamin (PE).[6]

Također pogledajte

[uredi | uredi izvor]

Reference

[uredi | uredi izvor]
  1. ↑ Harayama, Takeshi; Riezman, Howard (maj 2018). "Understanding the diversity of membrane lipid composition". Nature Reviews Molecular Cell Biology (jezik: engleski). 19 (5): 281–296. doi:10.1038/nrm.2017.138. ISSN 1471-0080. PMID 29410529.
  2. 1 2 Caforio, Antonella; Driessen, Arnold J.M. (2017). "Archaeal phospholipids: Structural properties and biosynthesis" (PDF). Biochimica et Biophysica Acta (BBA) - Molecular and Cell Biology of Lipids. 1862 (11): 1325–1339. doi:10.1016/j.bbalip.2016.12.006. PMID 28007654.
  3. ↑ Hishikawa, Daisuke; Hashidate, Tomomi; Shimizu, Takao; Shindou, Hideo (maj 2014). "Diversity and function of membrane glycerophospholipids generated by the remodeling pathway in mammalian cells". Journal of Lipid Research. 55 (5): 799–807. doi:10.1194/jlr.R046094. ISSN 0022-2275. PMC 3995458. PMID 24646950.
  4. ↑ IUPAC, Compendium of Chemical Terminology, 2nd ed. (the "Gold Book") (1997). Online corrected version: (2006–) "glycerophospholipid". doi:10.1351/goldbook.G02648
  5. ↑ Montealegre, Cristina; Verardo, Vito; Luisa Marina, María; Caboni, Maria Fiorenza (mart 2014). "Analysis of glycerophosphate- and sphingolipids by CE". Electrophoresis. 35 (6): 779–792. doi:10.1002/elps.201300534. PMID 24301713. S2CID 205804071.
  6. 1 2 3 4 Ecker, Josef; Liebisch, Gerhard (april 2014). "Application of stable isotopes to investigate the metabolism of fatty acids, glycerophospholipid and sphingolipid species". Progress in Lipid Research. 54: 14–31. doi:10.1016/j.plipres.2014.01.002. PMID 24462586.
  7. ↑ Yong-Mei Zhang and Charles O. Rock (2008). "Thematic Review Series: Glycerolipids. Acyltransferases in bacterial glycerophospholipid synthesis". J Lipid Res. 49 (9): 1867–1874. doi:10.1194/jlr.R800005-JLR200. PMC 2515527. PMID 18369234.
  8. 1 2 3 Alfieri A, Imperlini E, Nigro E, Vitucci D, Orrù S, Daniele A, Buono P, Mancini A (2017). "Effects of Plant Oil Interesterified Triacylglycerols on Lipemia and Human Health". International Journal of Molecular Sciences. 19 (1): E104. doi:10.3390/ijms19010104. PMC 5796054. PMID 29301208.
  9. ↑ Moss G.P. (www version) (1976). "Nomenclature of Lipids, Recommendations 1976". IUPAC-IUB Commission on Biochemical Nomenclature (CBN). Part I. Fatty Acid, Neutral Fats, Long-Chain Alcohols and Long-Chain Bases § Lip-1.13. Pristupljeno 27 Sep 2023.
  10. ↑ "Scientific Opinion on the substantiation of health claims related to phosphatidyl serine (ID 552, 711, 734, 1632, 1927) pursuant to Article 13(1) of Regulation (EC) No 1924/2006 | EFSA". www.efsa.europa.eu (jezik: engleski). 19. 10. 2010. Pristupljeno 29. 11. 2023.
  11. ↑ Testi, Roberto (1. 12. 1996). "Sphingomyelin breakdown and cell fate". Trends in Biochemical Sciences. 21 (12): 468–471. doi:10.1016/S0968-0004(96)10056-6. ISSN 0968-0004. PMID 9009829.
  12. ↑ Hermansson, Martin; Hokynar, Kati; Somerharju, Pentti (juli 2011). "Mechanisms of glycerophospholipid homeostasis in mammalian cells". Progress in Lipid Research. 50 (3): 240–257. doi:10.1016/j.plipres.2011.02.004. PMID 21382416.
  13. 1 2 3 Farooqui, AA; Horrocks, LA; Farooqui, T (juni 2000). "Glycerophospholipids in brain: their metabolism, incorporation into membranes, functions, and involvement in neurological disorders". Chemistry and Physics of Lipids. 106 (1): 1–29. doi:10.1016/s0009-3084(00)00128-6. PMID 10878232.
  14. ↑ Garcia, Christina (30. 6. 2011). "Metabolism of glycerophospholipids". We Sapiens.org. Arhivirano s originala, 23. 3. 2012.
  15. ↑ Dolce V, Cappello AR, Lappano R, Maggiolini M (novembar 2011). "Glycerophospholipid synthesis as a novel drug target against cancer". Current Molecular Pharmacology. 4 (3): 167–175. doi:10.2174/1874467211104030167. PMID 21222647.

Vanjski linkovi

[uredi | uredi izvor]
Fosfolipid
Fosfolipid (lijevo) i njegova hemijska strukture (desno)
Fosfatilatil holin je glavna komponenta lecitina. Također je i izvor holina u sintezi acetilholina u holinergičnim neuronima.
Ćelijske membrane sadrže fosfolipidne dvoslojeve

Fosfolipidi su klasa lipida koji su glavna komponenta svih ćelijskih membrana jer mogu formirati dvoslojeve. Većina fosfolipida sadrže diglicerid, fosfatnu grupu i jednostavne organske molekule, kao što je holin. Jedini izuzetak od ovog pravila je sfingomijelin, koji je izveden iz sfingozina, umjesto glicerola. Prvi identificirani fosfolipid u biološkim tkivima je lecitin ili fosfatidilolin (u žumancetu;Theodore Nicolas Gobley, francuski hemičar i farmaceut, 1847). Fosfolipidne molekule se uglavnom sastoje od hidrofobnih repova i hidrofilnih glava.

Biološki membrane u eukariota također sadrže i drugu klasu lipida – sterol, prošaran među fosfolipidima, a zajedno oni omogućavaju fluidnost membrane i mehaničku čvrstoću. Pročišćeni fosfolipidi su proizvedeni komercijalno i našli aplikaciju i u nanotehnologiji i nauci o materijalima.[1]

Amfipatska osobenost

[uredi izvor]

Glava fosfolipida je hidrofilna, dok su repovi hidrofobni i, odbijajući vodu, prisiljeni su da se skupe. Hidrofilna glava sadrži negativno naelektriziranu fosfatnu grupu i glicerol. Hidrofobnom rep se obično sastoji od dva duga ugljikovodična lanca masnih kiselina. Kad se potope u vodu, fosfolipidi formiraju različite strukture. u zavisnosti od njihovih specifičnih svojstava. Ove osobenosti im omogućavaju važnu ulogu u fosfolipidnom dvosloju. U biološkim sistemima, fosfolipidi se često pojavljuju s drugim molekule (npr., proteinima glikolipidima sterolima) u dvosloju kao što je [[membrana|ćelijska membrana.[2] Lipidni dvoslojevi se javljaju kada hidrofobni repovi stoje jedan nasuprot drugom, formirajući meembrane sa obostrano hidrofilnim glavama.

Takvo kretanje se može opisati kao fluid mozaik model, koji opisuje membrane kao mozaik lipidnih molekula koje djeluju kao otapalo za sve tvari i proteine u njoj, tako da su proteinske i lipidne molekule slobodne da lateralnom difuzijom prolaze kroz lipidnu matricu i migriraju kroz membranu. Steroli doprinose fluidnostti membrane, ometajući pakovanje sa fosfolipidima.

Strukture diacilglicerida

[uredi izvor]
  • Fosfatidska kiselina (Fosfatidat) (PA)
  • Fosfatidiletanolamin (Cefalin) (PE)
  • Fosfatidilholin (Lecitin) (PC)
  • Fosfatidilserin (PS)
  • Fosfoinozitidi:
    • Fosfatidilinozitol (PI)
    • Fosfatidilinozitol fosfat
    • Fosfatidilinozitol (4,5)-bisfosfat (PIP2) , i
    • Fosfatidilinozitol (3,4,5)-trisfosfat]] (PIP3)

Fosfosfingolipidi

[uredi izvor]
  • Keramid fosforilholin (Sfingomijelin) (SPH)
  • Keramid fosforiletanolamin (Sfingomijelin) (Cer-PE)
  • Keramid fosforillipid

Funkcije

[uredi izvor]

Fosfolipidi su temeljne komponente žive ćelijske membrane i ostalih ćelijskuh struktura. Normalno odvijanje životnih funkcija vezano je za osobene funkcije fosfolipida i ostalih složenih lipida. Između ostalog, acetilholin je neophodan za kontrakciju mišićnog tkiva i podražaje parasimpatskih nerava i snižavanje krvnog pritiska.

U fosfolipide se, između ostalih, ubrajajU: lecitin, kefalin, plazmalogen i lizofosfolipid. Fosfolipidi također učestvuju i u ostvarivanju polupropustljivosti ćelijskih membrana, osobito u prijenosu Na+ i K iona u miokardu, dok od nekih drugih zavisi propustljivost membrane mitohondrija.[3]

Reference

[uredi izvor]
  1. ↑ Mashaghi S., Jadidi T., Koenderink G., Mashaghi A. (2013): Lipid Nanotechnology. Int. J. Mol. Sci., 14: 4242–4282.http://www.mdpi.com/1422-0067/14/2/4242
  2. ↑ Campbell N. A., Williamson B., Heyden R. J. (2006): Biology: Exploring Life. Pearson Prentice Hall, Boston, Massachusetts, ISBN 0-13-250882-6.http://www.phschool.com/el_marketing.html
  3. ↑ Međedović S., Maslić E., Hadžiselimović R. (2000): Biologija 2. Svjetlost, Sarajevo, ISBN 9958-10-222-6.

Također pogledajte

[uredi izvor]
Preuzeto iz "https://bs.wikipedia.org/w/index.php?title=Glicerofosfolipidi&oldid=3822293"