Глицерофосфолипид - Википедия - 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 же фосфоглицериды находятся глицерин -основан фосфолипиды. Они являются основным компонентом биологические мембраны.

Структуры

Термин глицерофосфолипид означает любое производное глицерофосфорной кислоты, которое содержит по крайней мере один О-ацил, или же О-алкил, или же О-алк-1'-енил остаток прикреплен к глицерину часть.[1]

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.[2] 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.[3] 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.

Обычно в структурах этих соединений 3 атома углерода глицерина расположены вертикально, а фосфат присоединен к атому углерода номер три (внизу). Плазмалогены и фосфатидаты являются примерами.[4]

Номенклатура и стереохимия

Как правило, глицерофосфолипиды используют обозначение «sn», которое означает стереоспецифический нумерация.[5] Когда буквы "зп" появляются в номенклатуре, условно гидроксильная группа второго углерода глицерина (2-sn) находится слева на Проекция Фишера. Нумерация соответствует прогнозу Фишера: 1-sn карбон вверху и 3-sn тот, что внизу.

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

Например sn-глицеро-3-фосфорная кислота и sn-глицеро-1-фосфорная кислота являются энантиомеры.

Большинство растительных масел содержат ненасыщенные жирные кислоты в sn-2 положение, с насыщенными жирными кислотами в 1-sn и / или 3-sn позиция.[5] Животные жиры чаще содержат насыщенные жирные кислоты в 2-sn, с ненасыщенными жирными кислотами в 1-sn и / или положение sn3.[5]

Примеры

Плазмалогены

Плазмалогены представляют собой разновидность фосфоглицерида. 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 фосфатного эфира. 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 представляет собой сложный эфир фосфорной кислоты. 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 находятся 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 эмульгатора в таких продуктах, как майонез. Лецитины также присутствуют в мозговой и нервной ткани.

Другие фосфолипиды

Есть много других фосфолипидов, некоторые из которых гликолипиды. 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 под электронный микроскоп 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 небольшого полярный головная группа и два длинных гидрофобный цепи. В клеточной мембране два слоя фосфолипидов расположены следующим образом:

  • в гидрофобный хвосты указывают друг на друга и образуют жирный гидрофобный центр
  • в ионный головные группы размещены на внутренней и внешней 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 водный 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.[6] Именно их специфическое распределение и катаболизм позволяет им осуществлять процессы биологической реакции, перечисленные выше.[7] Их роль в качестве центров хранения вторичных мессенджеров в мембране также является фактором, способствующим их способности действовать как переносчики.[7] 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.[3]

Использование в эмульгировании

Глицерофосфолипиды также могут действовать как эмульгатор продвигать рассредоточение из одного вещества в другое. Иногда это используется в конфеты изготовление и изготовление мороженого.

В мозгу

Нервные мембраны содержат несколько классов глицерофосфолипидов, которые изменяются с разной скоростью в зависимости от их структуры и локализации в разных клетках и мембранах. А именно: есть три основных класса; 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.[7] 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. Рецептор-опосредованная деградация глицерофосфолипидов фосфолипазами A (l), 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 транспортеров и мембраносвязанных ферментов. Сообщалось, что заметные изменения в составе глицерофосфолипидов нервной мембраны происходят 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.[8]

Метаболизм

Метаболизм глицерофосфолипидов различен у эукариот, опухолевых клеток,[9] и прокариоты. Синтез у прокариот включает синтез глицерофосфолипидов фосфатидной кислоты и полярных головных групп. Синтез фосфатидной кислоты у эукариот различен, существует 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).[3] 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 ЦДФ-холин, который управляет переносом полярных головных групп для завершения образования ПК. Затем ПК можно дополнительно преобразовать в другие виды глицерофосфолипидов, такие как фосфатидилсерин (PS) и фосфатидилэтаноламин (PE).[3]

Смотрите также

Рекомендации

  1. ^ ИЮПАК, Сборник химической терминологии, 2-е изд. («Золотая книга») (1997). Исправленная онлайн-версия: (2006–) "глицерофосфолипид ". Дои:10.1351 / goldbook.G02648
  2. ^ Монтеалегре, Кристина; Верардо, Вито; Луиза Марина, Мария; Кабони, Мария Фьоренца (март 2014 г.). «Анализ глицерофосфо- и сфинголипидов методом КЭ». Электрофорез. 35 (6): 779–792. Дои:10.1002 / elps.201300534. PMID  24301713. S2CID  205804071.
  3. ^ а б c d Эккер, Йозеф; Либиш, Герхард (апрель 2014 г.). «Применение стабильных изотопов для исследования метаболизма жирных кислот, глицерофосфолипидов и сфинголипидов». Прогресс в исследованиях липидов. 54: 14–31. Дои:10.1016 / j.plipres.2014.01.002. PMID  24462586.
  4. ^ Юн-Мей Чжан и Чарльз О. Рок (2008). «Серия тематических обзоров: Глицеролипиды. Ацилтрансферазы в бактериальном синтезе глицерофосфолипидов». J Lipid Res. 49 (9): 1867–1874. Дои:10.1194 / мл. R800005-JLR200. ЧВК  2515527. PMID  18369234.
  5. ^ а б c Альфиери А., Имперлини Э, Нигро Э, Витуччи Д., Орро С., Даниэле А., Буоно П., Манчини А. (2017). «Влияние триацилглицеринов, переэтерифицированных растительным маслом, на липемию и здоровье человека». Международный журнал молекулярных наук. 19 (1): E104. Дои:10.3390 / ijms19010104. ЧВК  5796054. PMID  29301208.
  6. ^ Германссон, Мартин; Хокынар, Кати; Сомерхарью, Пентти (июль 2011 г.). «Механизмы гомеостаза глицерофосфолипидов в клетках млекопитающих». Прогресс в исследованиях липидов. 50 (3): 240–257. Дои:10.1016 / j.plipres.2011.02.004. PMID  21382416.
  7. ^ а б c Фаруки, AA; Хоррокс, Луизиана; Фаруки, Т. (июнь 2000 г.). «Глицерофосфолипиды в головном мозге: их метаболизм, включение в мембраны, функции и участие в неврологических расстройствах». Химия и физика липидов. 106 (1): 1–29. Дои:10.1016 / с0009-3084 (00) 00128-6. PMID  10878232.
  8. ^ Гарсия, Кристина (30.06.2011). «Метаболизм глицерофосфолипидов». Мы Sapiens.org. Архивировано из оригинал 23 марта 2012 г.
  9. ^ Dolce V, Cappello AR, Lappano R, Maggiolini M (ноябрь 2011 г.). «Синтез глицерофосфолипидов как новая лекарственная мишень против рака». Современная молекулярная фармакология. 4 (3): 167–175. Дои:10.2174/1874467211104030167. PMID  21222647.

внешняя ссылка