PHOSPHOGLYCERIDES: โครงสร้างหน้าที่และตัวอย่าง - ชีววิทยา - 2025

phosphoglyceridesหรือ glycerophospholipids เป็นโมเลกุลที่อุดมสมบูรณ์ของธรรมชาติไขมันในเยื่อหุ้มชีวภาพ โมเลกุลของฟอสโฟลิปิดประกอบด้วยองค์ประกอบพื้นฐาน 4 ส่วน ได้แก่ กรดไขมันโครงกระดูกที่ยึดติดกับกรดไขมันฟอสเฟตและแอลกอฮอล์ที่ติดอยู่ในส่วนหลัง

โดยทั่วไปในคาร์บอน 1 ของกลีเซอรอลจะมีกรดไขมันอิ่มตัว (มีพันธะเดี่ยวเท่านั้น) ในขณะที่คาร์บอน 2 กรดไขมันเป็นชนิดไม่อิ่มตัว (พันธะคู่หรือสามระหว่างคาร์บอน)

แหล่งที่มาของโครงสร้าง: ไม่มีผู้เขียนที่อ่านได้โดยเครื่อง Lennert B สันนิษฐาน (ตามการร้องเรียนการละเมิดลิขสิทธิ์) , ผ่าน Wikimedia Commons

ในบรรดาฟอสโฟกลีเซอไรด์ที่โดดเด่นที่สุดในเยื่อหุ้มเซลล์เรามี: sphingomyelin, phosphatidylinositol, phosphatidylserine และ phosphatidylethanolamine

อาหารที่อุดมไปด้วยโมเลกุลชีวภาพเหล่านี้ ได้แก่ เนื้อสัตว์สีขาวเช่นปลาไข่แดงเนื้ออวัยวะบางชนิดหอยและถั่วเป็นต้น

โครงสร้าง

ส่วนประกอบของฟอสฮอกลีเซอไรด์

phosphoglyceride ประกอบด้วยองค์ประกอบโครงสร้างพื้นฐานสี่ประการ อดีตเป็นโครงกระดูกที่มีกรดไขมันฟอสเฟตและแอลกอฮอล์ติดอยู่ - หลังติดกับฟอสเฟต

กระดูกสันหลังของฟอสโฟกลีเซอไรด์สามารถเกิดขึ้นได้จากกลีเซอรอลหรือสฟิงโกซีน ก่อนหน้านี้เป็นแอลกอฮอล์สามคาร์บอนในขณะที่แอลกอฮอล์ชนิดหลังเป็นแอลกอฮอล์อื่นที่มีโครงสร้างซับซ้อนกว่า

ในกลีเซอรอลหมู่ไฮดรอกซิลที่อยู่ที่คาร์บอน 1 และ 2 จะถูกเอสเทอร์โดยกลุ่มกรดไขมันคาร์บอกซิลโซ่ขนาดใหญ่สองกลุ่ม คาร์บอนที่หายไปซึ่งอยู่ที่ตำแหน่งที่ 3 จะถูกเอสเทอร์ด้วยกรดฟอสฟอริก

แม้ว่ากลีเซอรอลจะไม่มีคาร์บอนที่ไม่สมมาตร แต่อัลฟาคาร์บอนนั้นก็ไม่เหมือนกันทางสเตอรีโอเคมี ดังนั้นการเอสเทอริฟิเคชันของฟอสเฟตที่คาร์บอนที่สอดคล้องกันจึงทำให้โมเลกุลไม่สมดุลกัน

ลักษณะของกรดไขมันในฟอสโฟกลีเซอไรด์

กรดไขมันเป็นโมเลกุลที่ประกอบด้วยโซ่ไฮโดรคาร์บอนที่มีความยาวและระดับความไม่อิ่มตัวต่างกันและสิ้นสุดในหมู่คาร์บอกซิล ลักษณะเหล่านี้แตกต่างกันมากและกำหนดคุณสมบัติของมัน

โซ่กรดไขมันเป็นเส้นตรงถ้าเป็นชนิดอิ่มตัวหรือไม่อิ่มตัวในตำแหน่งทรานส์ ในทางตรงกันข้ามการมีพันธะคู่แบบ cis จะทำให้เกิดการบิดตัวในโซ่ดังนั้นจึงไม่จำเป็นต้องแสดงในเชิงเส้นอีกต่อไปเหมือนที่มักจะเป็น

กรดไขมันที่มีพันธะสองหรือสามมีอิทธิพลอย่างมีนัยสำคัญต่อสถานะและลักษณะทางเคมีกายภาพของเยื่อชีวภาพ

คุณสมบัติไม่ชอบน้ำและชอบน้ำ

องค์ประกอบที่กล่าวถึงแต่ละองค์ประกอบมีคุณสมบัติไม่ชอบน้ำแตกต่างกัน กรดไขมันเป็นไขมันเป็นกรดที่ไม่ชอบน้ำหรืออะโพลาร์ซึ่งหมายความว่ากรดเหล่านี้ไม่ผสมกับน้ำ

ในทางตรงกันข้ามองค์ประกอบที่เหลือของฟอสโฟลิปิดช่วยให้พวกมันมีปฏิสัมพันธ์ในสภาพแวดล้อมเนื่องจากคุณสมบัติเชิงขั้วหรือไม่ชอบน้ำ

ด้วยวิธีนี้ฟอสโฟกลีเซอไรด์จึงจัดเป็นโมเลกุลแอมฟิพาทิกซึ่งหมายความว่าปลายด้านหนึ่งเป็นขั้วและอีกด้านหนึ่งเป็นอะโพลาร์

เราสามารถใช้การเปรียบเทียบการแข่งขันหรือการจับคู่ ส่วนหัวของไม้ขีดหมายถึงหัวขั้วที่ประกอบด้วยฟอสเฟตที่มีประจุไฟฟ้าและการแทนที่ของมันในกลุ่มฟอสเฟต การยืดออกของการแข่งขันจะแสดงด้วยหางที่ไม่มีขั้วซึ่งเกิดจากโซ่ไฮโดรคาร์บอน

กลุ่มของธรรมชาติที่มีขั้วจะมีประจุที่ pH 7 โดยมีประจุลบ นี่เป็นเพราะปรากฏการณ์ไอออไนเซชันของหมู่ฟอสเฟตซึ่งมี pk ใกล้เคียงกับ 2 และประจุของกลุ่มเอสเทอร์ จำนวนประจุขึ้นอยู่กับชนิดของฟอสฮอกลีเซอไรด์ที่ศึกษา

คุณสมบัติ

โครงสร้างของเยื่อชีวภาพ

ลิปิดเป็นสารชีวโมเลกุลที่ไม่ชอบน้ำที่นำเสนอความสามารถในการละลายในตัวทำละลายอินทรีย์เช่นคลอโรฟอร์มเป็นต้น

โมเลกุลเหล่านี้มีหน้าที่หลากหลาย: มีบทบาทเป็นเชื้อเพลิงโดยกักเก็บพลังงานเข้มข้น เป็นโมเลกุลส่งสัญญาณ และเป็นส่วนประกอบโครงสร้างของเยื่อชีวภาพ

โดยธรรมชาติแล้วกลุ่มไขมันที่มีอยู่มากที่สุดคือฟอสโฟกลีเซอไรด์ หน้าที่หลักคือโครงสร้างเนื่องจากเป็นส่วนหนึ่งของเยื่อหุ้มเซลล์ทั้งหมด

เยื่อชีวภาพถูกจัดกลุ่มในรูปแบบของ bilayer ซึ่งหมายความว่าไขมันถูกจัดกลุ่มออกเป็นสองชั้นโดยที่หางที่ไม่ชอบน้ำจะหันหน้าเข้าหาด้านในของ bilayer และส่วนหัวของขั้วจะหันหน้าไปทางด้านนอกและด้านในของเซลล์

โครงสร้างเหล่านี้มีความสำคัญ พวกเขาแบ่งเซลล์และรับผิดชอบในการแลกเปลี่ยนสารกับเซลล์อื่น ๆ และกับสภาพแวดล้อมนอกเซลล์ อย่างไรก็ตามเยื่อหุ้มเซลล์ประกอบด้วยโมเลกุลของไขมันอื่น ๆ นอกเหนือจากฟอสโฟกลีเซอไรด์และยังมีโมเลกุลของโปรตีนที่เป็นสื่อกลางในการขนส่งสารที่ออกฤทธิ์และแฝง

ฟังก์ชันรอง

นอกเหนือจากการเป็นส่วนหนึ่งของเยื่อชีวภาพแล้วฟอสโฟกลีเซอไรด์ยังเกี่ยวข้องกับหน้าที่อื่น ๆ ภายในสภาพแวดล้อมของเซลล์ ไขมันบางชนิดที่เฉพาะเจาะจงมากเป็นส่วนหนึ่งของเยื่อไมอีลินซึ่งเป็นสารที่ปิดทับเส้นประสาท

บางส่วนสามารถทำหน้าที่เป็นข้อความในการดักจับและส่งสัญญาณไปยังสภาพแวดล้อมเซลลูลาร์

การเผาผลาญอาหาร

สังเคราะห์

การสังเคราะห์ฟอสโฟกลีเซอไรด์เริ่มต้นจากเมตาบอไลต์ระดับกลางเช่นโมเลกุลของกรดฟอสฟาติดิคและไตรอะซิลกลีเซอรอล

CTP ของนิวคลีโอไทด์ที่เปิดใช้งาน (cytidine triphosphate) สร้างตัวกลางที่เรียกว่า CDP-diacylglycerol โดยที่ปฏิกิริยาไพโรฟอสเฟตช่วยให้เกิดปฏิกิริยาทางด้านขวา

ส่วนที่เรียกว่าฟอสฟาติดิลทำปฏิกิริยากับแอลกอฮอล์บางชนิด ผลิตภัณฑ์ของปฏิกิริยานี้คือ phosphoglycerides ได้แก่ phosphatidylserine หรือ phosphatidyl inositol Phosphatidyl ethanolamine หรือ phosphatidylcholine ได้จาก phosphatidylserine

อย่างไรก็ตามมีทางเลือกอื่นในการสังเคราะห์ phosphoglycerides ที่กล่าวถึงล่าสุด วิถีนี้เกี่ยวข้องกับการกระตุ้นโคลีนหรือเอธาโนลามีนโดยการจับกับ CTP

ต่อจากนั้นปฏิกิริยาจะเกิดขึ้นโดยรวมพวกมันเข้ากับฟอสฟาติเดตโดยได้รับฟอสฟาติดิลเอธาโนลามีนหรือฟอสฟาติดิลโคลีนเป็นผลิตภัณฑ์ขั้นสุดท้าย

การปลด

การสลาย phosphoglycerides จะถูกจัดการโดยเอนไซม์ที่เรียกว่า phospholipases ปฏิกิริยาดังกล่าวเกี่ยวข้องกับการปลดปล่อยกรดไขมันที่ประกอบขึ้นเป็นฟอสโฟกลีเซอไรด์ ในเนื้อเยื่อทั้งหมดของสิ่งมีชีวิตปฏิกิริยานี้จะเกิดขึ้นอย่างต่อเนื่อง

ฟอสโฟลิเปสมีหลายประเภทและจำแนกตามกรดไขมันที่ปล่อยออกมา ตามระบบการจำแนกประเภทนี้เราแยกความแตกต่างระหว่างไลเปส A1, A2, C และ D

ฟอสโฟลิเปสมีอยู่ทั่วไปในธรรมชาติและเราพบได้ในหน่วยงานทางชีววิทยาที่แตกต่างกัน น้ำย่อยในลำไส้การหลั่งของแบคทีเรียบางชนิดและพิษงูเป็นตัวอย่างของสารที่มีฟอสโฟลิเปสสูง

ผลิตภัณฑ์สุดท้ายของปฏิกิริยาการย่อยสลายเหล่านี้คือกลีเซอรอล -3- ฟอสเฟต ดังนั้นผลิตภัณฑ์ที่ปล่อยออกมาเหล่านี้พร้อมกรดไขมันอิสระสามารถนำกลับมาใช้ใหม่เพื่อสังเคราะห์ฟอสโฟลิปิดใหม่หรือนำไปสู่เส้นทางการเผาผลาญอื่น ๆ

ตัวอย่าง

Phosphatidate

สารประกอบที่อธิบายไว้ข้างต้นเป็นฟอสโฟกลีเซอร์ไรด์ที่ง่ายที่สุดและเรียกว่าฟอสฟาติเดตหรือไดอะซิลกลีเซอรอล 3 ฟอสเฟต แม้ว่าจะมีไม่มากนักในสภาพแวดล้อมทางสรีรวิทยา แต่ก็เป็นองค์ประกอบสำคัญสำหรับการสังเคราะห์โมเลกุลที่ซับซ้อนมากขึ้น

Phosphoglycerides มาจาก phosphatidate

จากโมเลกุลของฟอสโฟกลีเซอร์ไรด์ที่เรียบง่ายที่สุดการสังเคราะห์ทางชีวภาพขององค์ประกอบที่ซับซ้อนมากขึ้นสามารถเกิดขึ้นได้โดยมีบทบาททางชีววิทยาที่สำคัญมาก

กลุ่มฟอสเฟตของฟอสฟาติเดตถูกเอสเทอร์กับกลุ่มไฮดรอกซิลของแอลกอฮอล์ - อาจเป็นได้ตั้งแต่หนึ่งตัวขึ้นไป แอลกอฮอล์ที่พบมากที่สุดของฟอลโฟกลีเซอไรด์ ได้แก่ ซีรีนเอทาโนลามีนโคลีนกลีเซอรอลและอิโนซิทอล อนุพันธ์เหล่านี้จะอธิบายไว้ด้านล่าง:

phosphatidylethanolamine

ในเยื่อหุ้มเซลล์ซึ่งเป็นส่วนหนึ่งของเนื้อเยื่อของมนุษย์ฟอสฟาติดิลธาโนลามีนเป็นส่วนประกอบที่โดดเด่นของโครงสร้างเหล่านี้

ประกอบด้วยแอลกอฮอล์เอสเทอร์ที่กรดไขมันในไฮดรอกซิลที่อยู่ในตำแหน่ง 1 และ 2 ในขณะที่ตำแหน่ง 3 เราพบกลุ่มฟอสเฟตเอสเทอร์ที่มีเอทานอลอะมิโนแอลกอฮอล์

phosphatidylserine

โดยทั่วไปแล้วฟอสโฟกลีเซอร์ไรด์นี้จะพบในโมโนเลเยอร์ที่หันหน้าไปทางด้านในนั่นคือด้านไซโตโซลิกของเซลล์ ในระหว่างกระบวนการตายของเซลล์ตามโปรแกรมการกระจายของฟอสฟาติดิลเซอรีนจะเปลี่ยนแปลงไปและพบได้ทั่วผิวเซลล์

phosphatidylinositol

Phosphatidylinositol เป็นฟอสโฟลิปิดที่พบในสัดส่วนที่ต่ำทั้งในเยื่อหุ้มเซลล์และในเยื่อหุ้มเซลล์ของส่วนประกอบย่อย พบว่ามีส่วนร่วมในเหตุการณ์การสื่อสารแบบเซลลูลาร์ทำให้เกิดการเปลี่ยนแปลงในสภาพแวดล้อมภายในเซลล์

sphingomyelin

ในกลุ่มของฟอสโฟลิปิดสฟิงโกไมเอลินเป็นฟอสโฟลิปิดชนิดเดียวที่มีอยู่ในเยื่อที่มีโครงสร้างไม่ได้มาจากกลีเซอรอลแอลกอฮอล์ โครงกระดูกประกอบด้วยสฟิงโกซีนแทน

โครงสร้างสารประกอบสุดท้ายนี้อยู่ในกลุ่มของอะมิโนแอลกอฮอล์และมีโซ่คาร์บอนยาวที่มีพันธะคู่

ในโมเลกุลนี้กลุ่มอะมิโนบนกระดูกสันหลังจะยึดติดกับกรดไขมันผ่านพันธะเอไมด์ เมื่อรวมกันกลุ่มไฮดรอกซิลหลักของโครงกระดูกจะถูกเอสเทอร์เป็นฟอสโฟทิลโคลีน

Plasmalogens

Plasmallogens คือฟอสโฟกลีเซอไรด์ที่มีหัวส่วนใหญ่เกิดจากเอธานอลามีนโคลีนและซีรีน หน้าที่ของโมเลกุลเหล่านี้ยังไม่ได้รับการอธิบายอย่างครบถ้วนและมีข้อมูลเพียงเล็กน้อยเกี่ยวกับโมเลกุลเหล่านี้ในวรรณคดี

เนื่องจากกลุ่มไวนิลอีเธอร์ถูกออกซิไดซ์ได้ง่ายพลาสม่ามอลโลเจนจึงสามารถทำปฏิกิริยากับอนุมูลอิสระของออกซิเจนได้ สารเหล่านี้เป็นผลผลิตจากการเผาผลาญของเซลล์โดยเฉลี่ยและพบว่าทำลายส่วนประกอบของเซลล์ นอกจากนี้ยังเกี่ยวข้องกับกระบวนการชราอีกด้วย

ดังนั้นหน้าที่ที่เป็นไปได้ของพลาสม่าล็อกคือดักจับอนุมูลอิสระที่อาจส่งผลเสียต่อความสมบูรณ์ของเซลล์

อ้างอิง

1. Berg, JM, Stryer, L. , และ Tymoczko, JL (2007) ชีวเคมี. ฉันย้อนกลับ
2. Devlin, TM (2004) ชีวเคมี: ตำราที่มีการใช้งานทางคลินิก ฉันย้อนกลับ
3. Feduchi, E. , Blasco, I. , Romero, CS, & Yáñez, E. (2011) ชีวเคมี. แนวคิดที่สำคัญ แพนอเมริกัน.
4. Melo, V. , Ruiz, VM และ Cuamatzi, O. (2007) ชีวเคมีของกระบวนการเผาผลาญ Reverte
5. Nagan, N. , และ Zoeller, RA (2001) Plasmalogens: การสังเคราะห์ทางชีวภาพและหน้าที่ ความก้าวหน้าในการวิจัยไขมัน, 40 (3), 199-229.
6. Pertierra, AG, Olmo, R. , Aznar, CC, & López, CT (2001) ชีวเคมีเมตาบอลิก. บรรณาธิการ Tebar
7. Voet, D. , Voet, JG, & Pratt, CW (2014). พื้นฐานชีวเคมี. บรรณาธิการศิลปะ