ฟอสโฟลิปิด: ลักษณะโครงสร้างหน้าที่ประเภท - ชีววิทยา - 2026

คำว่าphospholipidใช้เพื่ออ้างถึงสารชีวโมเลกุลที่มีลักษณะของไขมันที่มีอยู่ในโครงสร้างโดยเฉพาะในหัวที่มีขั้วของพวกมันกลุ่มฟอสเฟตและอาจมีกลีเซอรอล 3 ฟอสเฟตหรือโมเลกุลสฟิงโกซีนเป็นโครงกระดูกหลัก

อย่างไรก็ตามผู้เขียนหลายคนเมื่อกล่าวถึงฟอสโฟลิปิดมักจะอ้างถึงกลีเซอโรฟอสฟอรัสหรือฟอสโฟลิพิดซึ่งเป็นไขมันที่ได้จากกลีเซอรอล 3 - ฟอสเฟตซึ่งจะถูกเอสเทอร์ที่คาร์บอนของตำแหน่ง 1 และ 2 สองโซ่ของ กรดไขมันที่มีความยาวและระดับความอิ่มตัวต่างกัน

โครงร่างโครงสร้างของฟอสโฟลิปิด (ที่มา: OpenStax ผ่าน Wikimedia Commons)

ฟอสโฟกลีเซอไรด์เป็นตัวแทนของกลุ่มไขมันเมมเบรนที่สำคัญที่สุดและมีความโดดเด่นส่วนใหญ่ตามเอกลักษณ์ของกลุ่มสารทดแทนที่ติดอยู่กับกลุ่มฟอสเฟตที่ตำแหน่ง C3 ของกลีเซอรอล

Phosphatidylcholine, phosphatidylethanolamine, phosphatidylserine และ phosphatidylinositol เป็นฟอสโฟลิปิดที่โดดเด่นที่สุดทั้งในด้านความอุดมสมบูรณ์และความสำคัญของหน้าที่ทางชีววิทยาที่พวกมันกระทำในเซลล์

ลักษณะเฉพาะ

เช่นเดียวกับลิพิดอื่น ๆ ฟอสโฟลิปิดก็เป็นโมเลกุลแอมฟิพาทิกเช่นกันนั่นคือมีปลายขั้วที่ชอบน้ำซึ่งมักรู้จักกันในชื่อ "หัวขั้ว" และปลายขั้วปลายที่เรียกว่า "apolar tail" ซึ่งมีลักษณะไม่ชอบน้ำ

ขึ้นอยู่กับลักษณะของกลุ่มหัวหรือกลุ่มขั้วและโซ่อะลิฟาติกฟอสโฟลิปิดแต่ละชนิดมีลักษณะทางเคมีกายภาพและการทำงานที่แตกต่างกัน สารทดแทนที่มีขั้วอาจเป็นประจุลบ (ที่มีประจุลบสุทธิ), zwitterionic หรือประจุบวก (มีประจุบวกสุทธิ)

ฟอสโฟลิปิดมีการกระจาย "แบบไม่สมมาตร" ในเยื่อหุ้มเซลล์เนื่องจากสิ่งเหล่านี้สามารถเสริมสร้างชนิดใดชนิดหนึ่งได้มากหรือน้อยซึ่งเป็นความจริงสำหรับ monolayer แต่ละตัวที่ประกอบขึ้นเป็น lipid bilayer เนื่องจากฟอสโฟลิปิดสามารถอยู่ที่ส่วนของ เซลล์ภายนอกหรือภายใน

การกระจายของโมเลกุลที่ซับซ้อนเหล่านี้โดยทั่วไปขึ้นอยู่กับเอนไซม์ที่รับผิดชอบในการสังเคราะห์ซึ่งได้รับการมอดูเลตในเวลาเดียวกันตามความต้องการภายในของแต่ละเซลล์

โครงสร้าง

ฟอสโฟลิปิดส่วนใหญ่ตามที่กล่าวไว้ข้างต้นเป็นไขมันที่ประกอบอยู่บนกระดูกสันหลังของกลีเซอรอล 3 - ฟอสเฟต และนั่นคือเหตุผลที่พวกเขาเรียกอีกชื่อหนึ่งว่ากลีเซอโรฟอสโฟลิปิดหรือฟอสโฟกลีเซอไรด์

หัวขั้วของมันประกอบด้วยหมู่ฟอสเฟตที่ติดอยู่กับคาร์บอนในตำแหน่ง C3 ของกลีเซอรอลซึ่งกลุ่มสารทดแทนหรือ "กลุ่มส่วนหัว" ถูกยึดด้วยพันธะฟอสโฟดิสเตอร์ เป็นกลุ่มเหล่านี้ที่ทำให้ฟอสโฟลิปิดแต่ละตัวมีเอกลักษณ์

บริเวณ apolar แสดงอยู่ใน apolar tails ซึ่งประกอบด้วยโซ่กรดไขมันที่ติดกับคาร์บอนของตำแหน่ง C1 และ C2 ของโมเลกุลกลีเซอรอล 3 ฟอสเฟตโดยใช้พันธะเอสเทอร์หรืออีเธอร์ (อีเธอร์ - ฟอสโฟลิปิด)

แผนผังของฟอสโฟลิปิดในเมมเบรน (ที่มา: Tvanbr ผ่าน Wikimedia Commons)

ฟอสโฟลิปิดอื่น ๆ ขึ้นอยู่กับโมเลกุลของไดไฮดรอกซีอะซิโตนฟอสเฟตซึ่งกรดไขมันจะจับตัวกันผ่านพันธะอีเธอร์

ในฟอสโฟลิปิดที่มีความสำคัญทางชีวภาพหลายชนิดกรดไขมันที่ตำแหน่ง C1 เป็นกรดไขมันอิ่มตัวที่มีคาร์บอนระหว่าง 16 ถึง 18 อะตอมในขณะที่ตำแหน่ง C2 มักไม่อิ่มตัวและยาวกว่า (18 ถึง 20 คาร์บอนอะตอม) คาร์บอน).

โดยปกติในฟอสโฟลิปิดจะไม่พบกรดไขมันสายโซ่ที่แตกแขนง

ฟอสโฟลิปิดที่ง่ายที่สุดคือกรดฟอสฟาติดิคซึ่งประกอบด้วยกลีเซอรอล 3 - ฟอสเฟตโมเลกุลที่ติดอยู่กับกรดไขมันสองสาย (1,2-diacyl glycerol 3-phosphate) นี่คือตัวกลางสำคัญสำหรับการก่อตัวของกลีเซอโรฟอสโฟลิปิดอื่น ๆ

คุณสมบัติ

โครงสร้าง

ฟอสโฟลิปิดร่วมกับคอเลสเตอรอลและสฟิงโกลิปิดเป็นองค์ประกอบโครงสร้างหลักในการสร้างเยื่อชีวภาพ

เยื่อชีวภาพทำให้การดำรงอยู่ของเซลล์ที่ประกอบขึ้นเป็นสิ่งมีชีวิตทั้งหมดเป็นไปได้เช่นเดียวกับของออร์แกเนลล์ภายในเซลล์เหล่านี้ (การแบ่งตัวของเซลล์)

ฟอสโฟลิปิดเป็นส่วนสำคัญของ lipid bilayer ที่ประกอบเป็นเยื่อชีวภาพ (ที่มา: Bekerr, ผ่าน Wikimedia Commons)

คุณสมบัติทางเคมีกายภาพของฟอสโฟลิปิดจะกำหนดลักษณะความยืดหยุ่นการไหลและความสามารถในการเชื่อมโยงกับโปรตีนในตัวและส่วนปลายของเยื่อหุ้มเซลล์

ในแง่นี้โปรตีนที่เกี่ยวข้องกับเมมเบรนส่วนใหญ่มีปฏิสัมพันธ์กับกลุ่มขั้วของฟอสโฟลิปิดและในทางกลับกันก็เป็นกลุ่มเหล่านี้ที่ให้ลักษณะพื้นผิวพิเศษกับลิพิด bilayers ซึ่งเป็นส่วนหนึ่ง

ฟอสโฟลิปิดบางชนิดยังมีส่วนช่วยในการทำให้โปรตีนขนส่งหลายชนิดมีเสถียรภาพและอื่น ๆ ช่วยเพิ่มหรือเพิ่มกิจกรรมของพวกมัน

การสื่อสารผ่านมือถือ

ในแง่ของการสื่อสารของเซลล์มีฟอสโฟลิปิดบางชนิดที่ทำหน้าที่เฉพาะ ตัวอย่างเช่นฟอสโฟโนซิทอลเป็นแหล่งสำคัญของสารตัวที่สองที่มีส่วนร่วมในกระบวนการส่งสัญญาณของเซลล์ในเยื่อหุ้มเซลล์ที่พบ

Phosphatidylserine ซึ่งเป็นฟอสโฟลิปิดที่สำคัญซึ่งเกี่ยวข้องกับ monolayer ด้านในของเมมเบรนในพลาสมาได้รับการอธิบายว่าเป็นโมเลกุล "นักข่าว" หรือ "เครื่องหมาย" ในเซลล์อะพอพโทติกเนื่องจากมันถูกเปลี่ยนตำแหน่งไปยัง monolayer ชั้นนอกในระหว่างกระบวนการตายของเซลล์ที่ตั้งโปรแกรมไว้

พลังงานและการเผาผลาญ

เช่นเดียวกับส่วนที่เหลือของไขมันในเมมเบรนฟอสโฟลิปิดเป็นแหล่งพลังงานที่สำคัญของพลังงานแคลอรี่เช่นเดียวกับสารตั้งต้นสำหรับการสร้างทางชีวภาพของเยื่อหุ้มเซลล์

โซ่อะลิฟาติก (กรดไขมัน) ที่ประกอบเป็นหางอะโพลาร์ถูกใช้ผ่านทางเมตาบอลิซึมที่ซับซ้อนซึ่งพลังงานจำนวนมากถูกดึงออกมาในรูปของ ATP ซึ่งเป็นพลังงานที่จำเป็นในการดำเนินกระบวนการส่วนใหญ่ของเซลล์ จำเป็น

ฟังก์ชั่นอื่น ๆ

ฟอสโฟลิปิดบางชนิดทำหน้าที่อื่น ๆ ซึ่งเป็นส่วนหนึ่งของวัสดุพิเศษในเนื้อเยื่อบางชนิด ตัวอย่างเช่น Dipalmitoyl-phosphatidylcholine เป็นหนึ่งในองค์ประกอบหลักของสารลดแรงตึงผิวในปอดซึ่งเป็นส่วนผสมที่ซับซ้อนของโปรตีนและไขมันซึ่งมีหน้าที่ในการลดแรงตึงผิวในปอดระหว่างการหมดอายุ

ประเภท

กรดไขมันที่ติดอยู่กับกระดูกสันหลังของกลีเซอรอล 3 - ฟอสเฟตนั้นมีความหลากหลายมากดังนั้นฟอสโฟลิปิดชนิดเดียวกันจึงประกอบด้วยโมเลกุลหลายชนิดซึ่งบางชนิดมีความจำเพาะสำหรับสิ่งมีชีวิตบางชนิดสำหรับเนื้อเยื่อบางชนิดและแม้กระทั่ง สำหรับเซลล์บางชนิดภายในสิ่งมีชีวิตเดียวกัน

-Glycerophospholipids

Glycerophospholipids หรือ phosphoglycerides เป็นระดับไขมันที่มีอยู่มากที่สุดในธรรมชาติ มากจนเป็นต้นแบบที่ใช้กันทั่วไปในการอธิบายฟอสโฟลิปิดทั้งหมด ส่วนใหญ่พบเป็นองค์ประกอบโครงสร้างของเยื่อหุ้มเซลล์ แต่ยังสามารถกระจายไปในส่วนอื่น ๆ ของเซลล์ได้แม้ว่าจะมีความเข้มข้นต่ำกว่ามากก็ตาม

ตามที่ได้แสดงความคิดเห็นไว้ตลอดข้อความนี้โครงสร้างของมันถูกสร้างขึ้นโดยโมเลกุลของ 1,2-diacyl glycerol 3-phosphate ซึ่งมีโมเลกุลอื่นที่มีลักษณะขั้วติดอยู่ผ่านพันธะ phosphodiester ซึ่งให้เอกลักษณ์เฉพาะของ กลุ่มกลีเซอรอลิปิดแต่ละกลุ่ม

โดยทั่วไปโมเลกุลเหล่านี้เป็นแอลกอฮอล์เช่นเอธานอลามีนโคลีนซีรีนกลีเซอรอลหรืออิโนซิทอลสร้างฟอสฟาติดิลธาโนลามีนฟอสฟาติดิลโคลีนฟอสฟาติดิลเซอรีนฟอสฟาติดิลกลีเซอรอลและฟอสฟาติดิลโนซิทอล

นอกจากนี้ยังอาจมีความแตกต่างระหว่างฟอสโฟลิปิดที่อยู่ในกลุ่มเดียวกันซึ่งเกี่ยวข้องกับความยาวและระดับความอิ่มตัวของโซ่อะลิฟาติกที่ประกอบเป็นหางอะโพลาร์

การจัดหมวดหมู่

ตามลักษณะของกลุ่มขั้ว glycerophospholipids จัดเป็น:

- glycerophospholipids ที่มีประจุลบเช่น phosphatidylinositol 4,5-bisphosphate

- glycerophospholipids ที่เป็นกลางเช่น phosphatidylserine

- กลีเซอโรฟอสโฟลิปิดที่มีประจุบวกเช่นฟอสฟาติดิลโคลีนและฟอสฟาติดิลธาโนลามีน

-Ether-phospholipids และ plasmallogens

แม้ว่าจะไม่ทราบหน้าที่อย่างแน่นอน แต่ก็เป็นที่ทราบกันดีว่าลิพิดประเภทนี้พบได้ในเยื่อหุ้มเซลล์ของเนื้อเยื่อสัตว์บางชนิดและในสิ่งมีชีวิตเซลล์เดียวบางชนิด

โครงสร้างของมันแตกต่างจากฟอสโฟลิปิดทั่วไปตามประเภทของพันธะที่โซ่กรดไขมันยึดติดกับกลีเซอรอลเนื่องจากเป็นอีเธอร์ไม่ใช่พันธะเอสเทอร์ กรดไขมันเหล่านี้สามารถอิ่มตัวหรือไม่อิ่มตัว

ในกรณีของ plasmallogens โซ่ของกรดไขมันจะถูกยึดติดกับกระดูกสันหลังของ dihydroxyacetone phosphate โดยใช้พันธะคู่ที่คาร์บอน C1 หรือ C2

Plasmalogens โดยเฉพาะอย่างยิ่งในเซลล์ของเนื้อเยื่อหัวใจของสัตว์มีกระดูกสันหลังส่วนใหญ่ และสัตว์ไม่มีกระดูกสันหลังหลายชนิดแบคทีเรียฮาโลไฟติกและโพรทิสต์ ciliated บางชนิดมีเยื่อหุ้มที่อุดมด้วยฟอสโฟลิปิดชนิดนี้

ในบรรดาฟังก์ชันที่รู้จักกันไม่กี่อย่างของไขมันเหล่านี้คือตัวอย่างของปัจจัยกระตุ้นการทำงานของเกล็ดเลือดในสัตว์มีกระดูกสันหลังซึ่งเป็นอัลคิลฟอสโฟลิปิด

-Sphingomyelins

แม้ว่าจะสามารถจำแนกร่วมกับ sphingolipids เนื่องจากในโครงกระดูกหลักของพวกมันมีโมเลกุลสฟิงโกซีนแทนที่จะเป็นโมเลกุล 3-phosphate ของกลีเซอรอล แต่ไขมันเหล่านี้เป็นตัวแทนของฟอสโฟลิปิดเมมเบรนที่มีมากเป็นอันดับสอง

ห่วงโซ่กรดไขมันติดอยู่กับกลุ่มอะมิโนของสฟิงโกซีนผ่านพันธะเอไมด์จึงสร้างเซราไมด์ กลุ่มไฮดรอกซิลหลักของ sphingosine ถูก esterified ด้วยฟอสโฟรีลโคลีนทำให้เกิด sphingomyelin

ฟอสโฟลิปิดเหล่านี้ตามชื่อของมันช่วยเสริมสร้างปลอกไมอีลินที่ล้อมรอบเซลล์ประสาทซึ่งมีบทบาทสำคัญในการส่งกระแสประสาทไฟฟ้า

พวกเขาอยู่ที่ไหน?

ตามหน้าที่ของมันระบุว่าฟอสโฟลิปิดส่วนใหญ่พบเป็นส่วนโครงสร้างของลิพิดไบลิเยอร์ที่ประกอบเป็นเยื่อชีวภาพที่ล้อมรอบเซลล์ทั้งสองและออร์แกเนลล์ภายในของสิ่งมีชีวิตทั้งหมด

ไขมันเหล่านี้พบได้ทั่วไปในสิ่งมีชีวิตยูคาริโอตทุกชนิดและแม้กระทั่งในโปรคาริโอตหลายชนิดซึ่งทำหน้าที่คล้ายกัน

ตัวอย่างของฟอสโฟลิปิดที่สำคัญ

ตามที่ได้รับการแสดงความคิดเห็นซ้ำ ๆ กลีเซอโรฟอสโฟลิปิดเป็นฟอสโฟลิปิดที่สำคัญที่สุดและมีอยู่มากมายในเซลล์ของสิ่งมีชีวิตใด ๆ ในจำนวนนี้ฟอสฟาติดิลโคลีนเป็นตัวแทนมากกว่า 50% ของฟอสโฟลิปิดในเยื่อยูคาริโอต มีรูปทรงเกือบเป็นทรงกระบอกดังนั้นจึงสามารถจัดเป็นแท่งไขมันแบบแบนได้

ในทางกลับกัน Phosphatidylethanolamine ก็มีมากเช่นกัน แต่โครงสร้างของมันเป็น "ทรงกรวย" ดังนั้นจึงไม่รวมตัวกันเป็น bilayers และโดยปกติจะเกี่ยวข้องกับสถานที่ที่มีความโค้งในเมมเบรน

อ้างอิง

1. Garrett, R. , & Grisham, C. (2010). ชีวเคมี (ฉบับที่ 4) บอสตันสหรัฐอเมริกา: Brooks / Cole CENGAGE การเรียนรู้
2. Koolman, J. , & Roehm, K. (2005). แผนที่สีของชีวเคมี (2nd ed.). นิวยอร์กสหรัฐอเมริกา: Thieme
3. Li, J. , Wang, X. , Zhang, T. , Wang, C. , & Huang, Z. (2014). การทบทวนฟอสโฟลิปิดและการใช้งานหลักในระบบนำส่งยา Asian Journal of Pharmaceutical Sciences, 1–18
4. Luckey, M. (2008). ชีววิทยาโครงสร้างเมมเบรน: ด้วยพื้นฐานทางชีวเคมีและชีวฟิสิกส์ สำนักพิมพ์มหาวิทยาลัยเคมบริดจ์
5. Mathews, C. , van Holde, K. , & Ahern, K. (2000). ชีวเคมี (ฉบับที่ 3) ซานฟรานซิสโกแคลิฟอร์เนีย: Pearson
6. Murray, R. , Bender, D. , Botham, K. , Kennelly, P. , Rodwell, V. , & Weil, P. (2009) ชีวเคมีในภาพประกอบของ Harper (28th ed.) การแพทย์ McGraw-Hill
7. Nelson, DL, & Cox, MM (2009). Lehninger หลักการทางชีวเคมี Omega Editions (ฉบับที่ 5)
8. van Meer, G. , Voelker, DR, และ Feigenson, GW (2008) ไขมันเมมเบรน: อยู่ที่ไหนและมีพฤติกรรมอย่างไร บทวิจารณ์ธรรมชาติ, 9, 112-124