FOSFOGLYCERIDY: STRUKTURA, FUNKCE A PŘÍKLADY - BIOLOGIE - 2025

Tyto fosfoglyceridy nebo glycerofosfolipidů jsou hojné molekuly lipidů přírody v biologických membránách. Fosfolipidová molekula je tvořena čtyřmi základními složkami: mastnými kyselinami, kostrou navázanou na mastnou kyselinu, fosfátem a alkoholem na ni navázaným.

Obecně je na uhlíku 1 glycerolu nasycená mastná kyselina (pouze jednoduché vazby), zatímco na uhlíku 2 je mastná kyselina nenasyceného typu (dvojné nebo trojné vazby mezi uhlíky).

Zdroj struktury: Nebyl poskytnut žádný strojově čitelný autor. Lennert B převzal (na základě nároků na autorská práva)., prostřednictvím Wikimedia Commons

Mezi nejvýznamnější fosfoglyceridy v buněčných membránách patří: sfingomyelin, fosfatidylinositol, fosfatidylserin a fosfatidylethanolamin.

Potraviny, které jsou bohaté na tyto biologické molekuly, jsou mimo jiné bílá masa, jako jsou ryby, žloutky, některá masa orgánů, měkkýši a ořechy.

Struktura

Složky fosfoglyceridu

Fosfoglycerid je tvořen čtyřmi základními strukturálními prvky. První je kostra, na kterou jsou navázány mastné kyseliny, fosfát a alkohol - druhá je vázána na fosfát.

Fosfoglyceridový hlavní řetězec může být vytvořen z glycerolu nebo sfingosinu. První z nich je alkohol se třemi atomy uhlíku, zatímco druhý je další alkohol se složitější strukturou.

V glycerolu jsou hydroxylové skupiny umístěné na uhlíku 1 a 2 esterifikovány dvěma karboxylovými skupinami mastných kyselin s velkým řetězcem. Chybějící uhlík, umístěný v poloze 3, je esterifikován kyselinou fosforečnou.

Ačkoli glycerol nemá asymetrický uhlík, alfa uhlíky nejsou stereochemicky identické. Esterifikace fosfátu na odpovídajícím uhlíku tedy propůjčuje molekule asymetrii.

Charakteristika mastných kyselin ve fosfoglyceridech

Mastné kyseliny jsou molekuly složené z uhlovodíkových řetězců různé délky a stupně nenasycení a končící v karboxylové skupině. Tyto vlastnosti se značně liší a určují jejich vlastnosti.

Řetězec mastné kyseliny je lineární, pokud je nasyceného typu nebo pokud je v poloze trans nenasycený. Naproti tomu přítomnost dvojné vazby cis-typu vytváří v řetězci zákrut, takže již nemusí být zastoupena lineárně, jak je tomu často.

Mastné kyseliny s dvojnými nebo trojnými vazbami významně ovlivňují stav a fyzikálně-chemické vlastnosti biologických membrán.

Hydrofobní a hydrofilní vlastnosti

Každý z uvedených prvků se liší svými hydrofobními vlastnostmi. Mastné kyseliny, jako lipidy, jsou hydrofobní nebo nepolární, což znamená, že se nemísí s vodou.

Oproti tomu zbytek prvků fosfolipidů jim díky jejich polárním nebo hydrofilním vlastnostem umožňuje interakci v prostředí.

Tímto způsobem jsou fosfoglyceridy klasifikovány jako amfipatické molekuly, což znamená, že jeden konec je polární a druhý je nepolární.

Můžeme použít analogii zápasu nebo zápasu. Hlava zápasu představuje polární hlavu tvořenou nabitým fosfátem a jeho substituce na fosfátové skupině. Prodloužení zápasu je reprezentováno nepolárním ocasem tvořeným uhlovodíkovými řetězci.

Skupiny polární povahy jsou nabity při pH 7 se záporným nábojem. Je to kvůli ionizačnímu jevu fosfátové skupiny, která má pk blízkou 2, a nábojů esterifikovaných skupin. Počet nábojů závisí na typu studovaného fosfoglyceridu.

Funkce

Struktura biologických membrán

Lipidy jsou hydrofobní biomolekuly, které vykazují rozpustnost v organických rozpouštědlech, jako je například chloroform.

Tyto molekuly mají širokou škálu funkcí: hrají roli jako palivo ukládáním koncentrované energie; jako signální molekuly; a jako strukturální složky biologických membrán.

V přírodě jsou nejhojnější skupinou lipidů existující fosfoglyceridy. Jejich hlavní funkce je strukturální, protože jsou součástí všech buněčných membrán.

Biologické membrány jsou seskupeny ve formě dvojvrstvy. Což znamená, že lipidy jsou seskupeny do dvou vrstev, kde jejich hydrofobní ocasy směřují dovnitř dvojvrstvy a polární hlavy směřují ven a dovnitř buňky.

Tyto struktury jsou zásadní. Vymezují buňku a jsou odpovědné za výměnu látek s jinými buňkami as extracelulárním prostředím. Membrány však obsahují jiné lipidové molekuly jiné než fosfoglyceridy a také molekuly proteinové povahy, které zprostředkovávají aktivní a pasivní transport látek.

Vedlejší funkce

Kromě toho, že jsou fosfoglyceridy součástí biologických membrán, jsou spojeny s dalšími funkcemi v buněčném prostředí. Některé velmi specifické lipidy jsou součástí myelinových membrán, látky pokrývající nervy.

Některé mohou fungovat jako zprávy při zachycování a přenosu signálů do buněčného prostředí.

Metabolismus

Syntéza

Syntéza fosfoglyceridů se provádí z intermediárních metabolitů, jako je molekula fosfatidové kyseliny a také triacylglyceroly.

Aktivovaný nukleotidový CTP (cytidin trifosfát) tvoří meziprodukt zvaný CDP-diacylglycerol, kde pyrofosfátová reakce zvýhodňuje reakci vpravo.

Část zvaná fosfatidyl reaguje s některými alkoholy. Produktem této reakce jsou fosfoglyceridy, včetně fosfatidylserinu nebo fosfatidyl inositolu. Fosfatidylethanolamin nebo fosfatidylcholin lze získat z fosfatidylserinu.

Existují však alternativní způsoby, jak syntetizovat poslední zmíněné fosfoglyceridy. Tato cesta zahrnuje aktivaci cholinu nebo ethanolaminu vazbou na CTP.

Následně dojde k reakci, která je spojí s fosfatidátem, čímž se získá fosfatidylethanolamin nebo fosfatidylcholin jako konečný produkt.

Degradace

Rozklad fosfoglyceridů je řešen enzymy zvanými fosfolipázy. Reakce zahrnuje uvolňování mastných kyselin, které tvoří fosfoglyceridy. Ve všech tkáních živých organismů tato reakce probíhá neustále.

Existuje několik typů fosfolipáz a jsou klasifikovány podle mastných kyselin, které se uvolňují. Podle tohoto klasifikačního systému rozlišujeme mezi lipázami A1, A2, C a D.

Fosfolipázy jsou ve své podstatě všudypřítomné a nalézáme je v různých biologických entitách. Střevní šťáva, sekrece určitých bakterií a hadí jed jsou příklady látek s vysokým obsahem fosfolipáz.

Konečným produktem těchto degradačních reakcí je glycerol-3-fosfát. Tyto uvolněné produkty plus volné mastné kyseliny tedy mohou být znovu použity k syntéze nových fosfolipidů nebo mohou být směrovány na jiné metabolické dráhy.

Příklady

Fosfatidát

Sloučenina popsaná výše je nejjednodušší fosfoglycerid a nazývá se fosfatidát nebo také diacylglycerol 3-fosfát. I když ve fyziologickém prostředí není příliš hojný, je klíčovým prvkem pro syntézu komplexnějších molekul.

Fosfoglyceridy odvozené od fosfatidátu

Z nejjednodušší molekuly fosfoglyceridů může nastat biosyntéza složitějších prvků s velmi důležitými biologickými úlohami.

Fosfátová skupina fosfatidátu je esterifikována hydroxylovou skupinou alkoholů - může to být jeden nebo více. Nejběžnějšími alkoholy folfoglyceridů jsou serin, ethanolamin, cholin, glycerol a inositol. Tyto deriváty budou popsány níže:

Fosfatidylethanolamin

V buněčných membránách, které jsou součástí lidských tkání, je fosfatidylethanolamin významnou součástí těchto struktur.

Skládá se z alkoholu esterifikovaného mastnými kyselinami v hydroxylech umístěných v polohách 1 a 2, zatímco v poloze 3 najdeme fosfátovou skupinu esterifikovanou aminoalkoholem ethanolaminem.

Fosfatidylserin

Obecně se tento fosfoglycerid nachází v monovrstvě, která směřuje dovnitř - to je cytosolická strana - buněk. Během procesu programované buněčné smrti se distribuce fosfatidylserinu mění a nachází se na buněčném povrchu.

Fosfatidylinositol

Fosfatidylinositol je fosfolipid, který se nachází v nízkých poměrech jak v buněčné membráně, tak v membránách subcelulárních složek. Bylo zjištěno, že se účastní událostí buněčné komunikace a způsobuje změny ve vnitřním prostředí buňky.

Sfingomyelin

Ve skupině fosfolipidů je sfingomyelin jediným fosfolipidem přítomným v membránách, jejichž struktura není odvozena od alkoholového glycerolu. Místo toho je kostra tvořena sfingosinem.

Strukturálně tato poslední sloučenina patří do skupiny aminoalkoholů a má dlouhý uhlíkový řetězec s dvojnými vazbami.

V této molekule je aminoskupina na hlavním řetězci navázána na mastnou kyselinu vazbou amidového typu. Společně je primární hydroxylová skupina kostry esterifikována na fosfhotylcholin.

Plazmogeny

Plasmallogeny jsou fosfoglyceridy s hlavami tvořenými hlavně z ethanolaminu, cholinu a serinu. Funkce těchto molekul nebyly zcela objasněny a v literatuře je o nich málo informací.

Protože vinyletherová skupina je snadno oxidována, jsou plazmallogy schopny reagovat s kyslíkovými volnými radikály. Tyto látky jsou produkty průměrného buněčného metabolismu a bylo zjištěno, že poškozují buněčné komponenty. Kromě toho se také týkaly procesů stárnutí.

Možnou funkcí plazmologů je tedy zachycení volných radikálů, které mohou mít potenciálně negativní vliv na integritu buněk.

Reference

1. Berg, JM, Stryer, L., & Tymoczko, JL (2007). Biochemie. Obrátil jsem se.
2. Devlin, TM (2004). Biochemie: učebnice s klinickými aplikacemi. Obrátil jsem se.
3. Feduchi, E., Blasco, I., Romero, CS, a Yáñez, E. (2011). Biochemie. Základní pojmy. Pan American.
4. Melo, V., Ruiz, VM a Cuamatzi, O. (2007). Biochemie metabolických procesů. Reverte.
5. Nagan, N., & Zoeller, RA (2001). Plazmogeny: biosyntéza a funkce. Pokrok ve výzkumu lipidů, 40 (3), 199-229.
6. Pertierra, AG, Olmo, R., Aznar, CC, a López, CT (2001). Metabolická biochemie. Redakční Tebar.
7. Voet, D., Voet, JG a Pratt, CW (2014). Základy biochemie. Artmed Editor.