פוספוגליצרידים: מבנה, פונקציות ודוגמאות - ביולוגיה - 2025

Phosphoglycerides או פוספוגליצריד הם מולקולות בשפע של טבע שומנים ב ממברנות ביולוגיות. מולקולת פוספוליפיד מורכבת מארבעה מרכיבים בסיסיים: חומצות שומן, שלד המחובר לחומצה השומנית, פוספט, ואלכוהול המחובר לאחרון.

באופן כללי, על פחמן 1 של גליצרול קיימת חומצת שומן רוויה (רק קשרים יחידים), ואילו על פחמן 2 חומצת השומן היא מהסוג הלא רווי (קשרים כפולים או משולשים בין הפחמימות).

מקור מבנה : לא סופק מחבר קריא במכונה. לנרט B הניח (בהתבסס על טענות בזכויות יוצרים). באמצעות Wikimedia Commons

בין הפוספוגליצרידים הבולטים בקרומי התא שיש לנו: ספינגומילין, פוספטידילינוזיטול, פוספטידילסרין ופוספטידיל מתנולמין.

מזונות העשירים במולקולות ביולוגיות אלו הם בשרים לבנים כמו דגים, חלמונים, בשרים מסוימים, רכיכות ואגוזים, בין היתר.

מִבְנֶה

רכיבי פוספוגליצריד

פוספוגליצריד מורכב מארבעה יסודות מבניים בסיסיים. הראשון הוא שלד אליו מחוברים חומצות שומן, פוספט ואלכוהול - האחרון קשור לפוספט.

עמוד השדרה הזרחני יכול להיווצר מגליצרול או ספינגוזין. הראשון הוא אלכוהול בעל שלוש פחמן ואילו האחרון הוא אלכוהול נוסף בעל מבנה מורכב יותר.

בגליצרול, קבוצות ההידרוקסיל בפחמן 1 ו -2 מועתקות על ידי שתי קבוצות קרבוקסיל גדולות שרשרת של חומצות שומן. הפחמן החסר, שנמצא במצב 3, מועשר בחומצה זרחתית.

למרות שלגליצרול אין פחמן א-סימטרי, הפחמן האלפא אינו זהה בצורה סטראוכימית. לפיכך, אסתורציה של פוספט בפחמן המקביל מקנה א-סימטריה למולקולה.

מאפייני חומצות שומן בזרחן

חומצות שומן הן מולקולות המורכבות משרשראות פחמימניות באורך ודרגת רוויה משתנות, ומסתיימות בקבוצת קרבוקסיל. מאפיינים אלה משתנים במידה ניכרת, וקובעים את תכונותיהם.

שרשרת חומצות השומן היא ליניארית אם היא מהסוג הרווי או אם היא לא רוויה במצב הטרנס. לעומת זאת, נוכחות של קשר כפול מסוג cis יוצרת פיתול בשרשרת, כך שכבר לא צריך לייצג אותה באופן לינארי, כפי שקורה לעתים קרובות.

חומצות שומן בעלות קשרים כפולים או משולשים משפיעות באופן משמעותי על המצב ועל המאפיינים הפיזיקו-כימיים של הממברנות הביולוגיות.

תכונות הידרופוביות והידרופיליות

כל אחד מהיסודות שהוזכרו שונה בתכונותיהם ההידרופוביות. חומצות שומן, בהיותן ליפידים, הן הידרופוביות או אפולריות, מה שאומר שהן אינן מתערבבות במים.

לעומת זאת, שאר יסודות הפוספוליפידים מאפשרים להם אינטראקציה בסביבה, בזכות תכונותיהם הקוטביות או ההידרופיליות.

באופן זה, פוספוגליצרידים מסווגים כמולקולות אמפיפטיות, מה שאומר שקצה אחד קוטבי והקצה השני אפוליאר.

אנו יכולים להשתמש באנלוגיה של גפרור או גפרור. ראש הגפרור מייצג את ראש הקוטב המורכב מהפוספט הטעון והחלפותיו על קבוצת הפוספט. התארכות הגפרור מיוצגת על ידי זנב לא פולני, הנוצר על ידי שרשראות פחמימניות.

קבוצות בעלות אופי קוטבי טעונות ב- pH 7, עם מטען שלילי. זה נובע מתופעת היינון של קבוצת הפוספט, שיש לה pk קרוב ל 2, והמטענים של הקבוצות המועתרות. מספר המטענים תלוי בסוג הפוספוליגליצריד שנחקר.

מאפיינים

מבנה הממברנות הביולוגיות

ליפידים הם ביומולקולות הידרופוביות המציגות מסיסות בממסים אורגניים - כמו כלורופורם, למשל.

למולקולות אלה מגוון רחב של פונקציות: ממלאות תפקיד כדלקים על ידי אחסון אנרגיה מרוכזת; כמולקולות איתות; וכמרכיבים מבניים של ממברנות ביולוגיות.

בטבע, הקבוצה השופעת ביותר בשומנים הקיימים הם פוספוגליצרידים. תפקידם העיקרי הוא מבני, מכיוון שהם חלק מכל קרומי התא.

ממברנות ביולוגיות מקובצות בצורה דו שכבתית. משמעות הדבר היא כי שומנים מקובצים לשתי שכבות, כאשר זנבותיהם ההידרופוביים פונים אל פנים הדו-שכבתי וראשי הקוטב פונים אל פנים התא החיצוני והפנימי.

מבנים אלה הם מכריעים. הם תוחמים את התא ואחראים להחלפת חומרים עם תאים אחרים ועם הסביבה החוץ תאית. עם זאת, הממברנות מכילות מולקולות ליפיד אחרות שאינן פוספוגליצרידים, וגם מולקולות בעלות אופי חלבון המתווכות את ההובלה הפעילה והפסיבית של חומרים.

פונקציות משניות

בנוסף להיותו חלק מממברנות ביולוגיות, פוספוגליצרידים קשורים לתפקודים אחרים בסביבה התאית. כמה ליפידים ספציפיים מאוד הם חלק מממברנות המיאלין, החומר המכסה את העצבים.

חלקם יכולים לפעול כהודעות בלכידת והעברת האותות לסביבת הסלולר.

חילוף חומרים

סִינתֶזָה

סינתזה של פוספוגליצרידים מתבצעת החל ממטבוליטים ביניים כמו מולקולת חומצה פוספטידית וגם טריאציל-גליצריולים.

נוקלאוטיד מופעל CTP (ציטידין טריפוספט) יוצר ביניים הנקרא CDP-diacylglycerol, שם תגובת הפירופוספט מעדיפה את התגובה מצד ימין.

החלק הנקרא פוספטידיל מגיב עם אלכוהולים מסוימים. התוצר של תגובה זו הוא פוספוגליצרידים, כולל פוספטידילסרין או פוספטידיל אינזיטול. ניתן להשיג פוספטידיל אתנולמין או פוספטידילכולין מפוספטידילסרין.

עם זאת, ישנם דרכים חלופיות לסנתזת הפוספוליגליצרידים שהוזכרו לאחרונה. מסלול זה כולל הפעלה של כולין או אתנולמין על ידי כריכה ל- CTP.

בהמשך מתרחשת תגובה שמאחדת אותם עם פוספטידאט, ומקבלת פוספטידיל אתנולמין או פוספטידילכולין כמוצר הסופי.

הַשׁפָּלָה

פירוק הפוספוגליצרידים מטופל על ידי אנזימים הנקראים פוספוליפאזים. התגובה כוללת את שחרורן של חומצות השומן המרכיבות את הפוספוגליצרידים. בכל הרקמות של אורגניזמים חיים, תגובה זו מתרחשת ללא הרף.

ישנם מספר סוגים של פוספוליפאזים והם מסווגים לפי חומצת השומן שהם משחררים. בעקבות מערכת סיווג זו אנו מבחינים בין ליפאזים A1, A2, C ו- D.

פוספוליפזים הם בכל מקום באופיים, ואנחנו מוצאים אותם בישויות ביולוגיות שונות. מיץ מעיים, הפרשות של חיידקים מסוימים וארס נחשים הם דוגמאות לחומרים עשירים בזרחן.

התוצר הסופי של תגובות השפלה אלה הוא גליצרול -3-פוספט. לפיכך, ניתן להשתמש במוצרים משוחררים אלה בתוספת חומצות שומן חופשיות לסינתזה של פוספוליפידים חדשים או להפנותם לנתיבים מטבוליים אחרים.

דוגמאות

פוספטידאט

התרכובת שתוארה לעיל היא הפוספוגליצריד הפשוט ביותר והיא נקראת פוספטידאט, או גם דיאקילגלייזרול 3-פוספט. למרות שהוא אינו שופע במיוחד בסביבה הפיזיולוגית, הוא מהווה מרכיב מפתח לסינתזה של מולקולות מורכבות יותר.

פוספוגליצרידים שמקורם בזרחן

ממולקולת הפוספוגליצרידים הפשוטה ביותר יכולה להתרחש ביוסינתזה של יסודות מורכבים יותר, עם תפקידים ביולוגיים חשובים מאוד.

קבוצת הפוספטים של הפוספטידאט מאומתת עם קבוצת ההידרוקסיל של אלכוהולים - זה יכול להיות אחד או יותר. האלכוהולים הנפוצים ביותר של הפולפוגליצרידים הם סרין, אתנולמין, כולין, גליצרול ואינוזיטול. נגזרות אלה יתוארו להלן:

פוספטידיל מתנולמין

בקרומי תאים המהווים חלק מרקמות אנושיות, פוספטידיל-מתנולמין הוא מרכיב בולט במבנים אלה.

הוא מורכב מאלכוהול המועתק על ידי חומצות שומן בהידרוקסיליים הנמצאים בעמדות 1 ו -2, ואילו במצב 3 אנו מוצאים קבוצת פוספט, המועתרת באתנולמין האלכוהול האמינו.

פוספטידילסרין

באופן כללי, פוספוגליצריד זה נמצא במכסה חד-משמעית הפונה אל הפנים - כלומר הצד הציטוזולי - של התאים. בתהליך המוות המתוכנן של התאים, חלוקת הפוספטידילסרין משתנה ונמצאת על פני שטח התא.

פוספטידיניניצול

פוספטידילינוזיטול הוא פוספוליפיד שנמצא בפרופורציות נמוכות הן בקרום התא והן בקרומי המרכיבים התתיים. נמצא כי הוא משתתף באירועי תקשורת סלולרית, וגורם לשינויים בסביבה הפנימית של התא.

ספינגומילין

בקבוצת הפוספוליפידים, הספינגומיאלין הוא הפוספוליפיד היחיד שנמצא בקרומים אשר מבנהם אינו נגזר מהגליצרול האלכוהול. במקום זאת, השלד מורכב מספינגוזין.

מבחינה מבנית, תרכובת אחרונה זו שייכת לקבוצת האמינו-אלכוהולים ויש לה שרשרת פחמן ארוכה עם קשרים כפולים.

במולקולה זו, קבוצת האמינו על עמוד השדרה מחוברת לחומצה שומנית באמצעות קשר דמוי אמיד. יחד, הקבוצה המיידית של ההידרקסיל מועברת לפוספוטילכולין.

פלסמלוגנים

פלסמלוגנים הם פוספוגליצרידים עם ראשים הנוצרים בעיקר מאתנולמין, כולין וסרין. תפקידי המולקולות הללו לא הוסברו במלואה ויש מעט מידע עליהם בספרות.

מכיוון שקבוצת אתר הוויניל מתחמצנת בקלות, פלסמלוגנים מסוגלים להגיב ברדיקלים חופשיים מחמצן. חומרים אלה הם תוצרים של חילוף חומרים תאי ממוצע ונמצא כי הם פוגעים ברכיבים התאיים. בנוסף, הם קשורים גם לתהליכי הזדקנות.

לפיכך, תפקיד אפשרי של פלסמלוגנים הוא ללכוד רדיקלים חופשיים שעלולים להשפיע לרעה על שלמות התאים.

הפניות

1. ברג, JM, Stryer, L., & Tymoczko, JL (2007). בִּיוֹכִימִיָה. התהפכתי.
2. Devlin, TM (2004). ביוכימיה: ספר לימוד עם יישומים קליניים. התהפכתי.
3. Feduchi, E., Blasco, I., Romero, CS, & Yáñez, E. (2011). בִּיוֹכִימִיָה. מושגים חיוניים. פאן אמריקאי.
4. Melo, V., Ruiz, VM, & Cuamatzi, O. (2007). ביוכימיה של תהליכים מטבוליים. Reverte.
5. נגן, נ 'וזולר, RA (2001). פלסמלוגנים: ביוסינתזה ותפקודים. התקדמות במחקר שומנים, 40 (3), 199-229.
6. Pertierra, AG, Olmo, R., Aznar, CC, and López, CT (2001). ביוכימיה מטבולית. מערך העריכה.
7. Voet, D., Voet, JG, & Pratt, CW (2014). יסודות הביוכימיה. עורך ארמד.