GLYCOLIPIDS: การจำแนกโครงสร้างและหน้าที่ - ชีววิทยา - 2026

glycolipidsมีเมมเบรนคาร์โบไฮเดรตไขมันในกลุ่มหัวขั้วของพวกเขา พวกมันนำเสนอการกระจายที่ไม่สมมาตรมากที่สุดในบรรดาไขมันเมมเบรนเนื่องจากพบได้เฉพาะในชั้นเดียวด้านนอกของเยื่อหุ้มเซลล์โดยเฉพาะอย่างยิ่งในพลาสมาเมมเบรน

เช่นเดียวกับไขมันเมมเบรนส่วนใหญ่ไกลโคลิปิดมีบริเวณที่ไม่ชอบน้ำซึ่งประกอบด้วยหางของไฮโดรคาร์บอนอะโพลาร์และบริเวณส่วนหัวหรือขั้วซึ่งสามารถประกอบด้วยโมเลกุลหลายประเภทขึ้นอยู่กับไกลโคลิปิดที่เป็นปัญหา

แผนผังทั่วไปของ glycolipid (ที่มา: Wpcrosson ผ่าน Wikimedia Commons)

ไกลโคลิปิดสามารถพบได้ในสิ่งมีชีวิตเซลล์เดียวเช่นแบคทีเรียและยีสต์รวมทั้งในสิ่งมีชีวิตที่ซับซ้อนเช่นเดียวกับสัตว์และพืช

ในเซลล์สัตว์ไกลโคลิปิดส่วนใหญ่ประกอบด้วยโครงกระดูกสฟิงโกซีนในขณะที่พืชทั้งสองชนิดที่พบมากที่สุดสอดคล้องกับไดกลีเซอไรด์และอนุพันธ์ของกรดซัลโฟนิก ในแบคทีเรียยังมีไกลโคซิลกลีเซอไรด์และอนุพันธ์ของน้ำตาลอะซิเลด

ในพืชไกลโคลิปิดมีความเข้มข้นในเยื่อหุ้มคลอโรพลาสติกในขณะที่ในสัตว์มีมากในเยื่อหุ้มพลาสมา เมื่อใช้ร่วมกับไกลโคโปรตีนและโปรตีโอไกลแคนไกลโคลิปิดจะเป็นส่วนสำคัญของไกลโคคาลิกซ์ซึ่งมีความสำคัญต่อกระบวนการต่างๆของเซลล์

Glycolipids โดยเฉพาะอย่างยิ่งเซลล์สัตว์มีแนวโน้มที่จะเชื่อมโยงซึ่งกันและกันผ่านพันธะไฮโดรเจนระหว่างคาร์โบไฮเดรตของพวกมันและโดย Van der Waals บังคับให้เกิดระหว่างโซ่กรดไขมันของพวกมัน ไขมันเหล่านี้มีอยู่ในโครงสร้างเมมเบรนที่เรียกว่า lipid rafts ซึ่งมีหน้าที่หลายอย่าง

หน้าที่ของไกลโคลิปิดมีหลากหลาย แต่ในยูคาริโอตตำแหน่งของพวกมันที่ผิวด้านนอกของเมมเบรนในพลาสมามีความเกี่ยวข้องจากหลายมุมมองโดยเฉพาะอย่างยิ่งในกระบวนการสื่อสารการยึดเกาะและความแตกต่างของเซลล์

การจัดหมวดหมู่

Glycolipids เป็นไกลโคคอนจูเกตที่ก่อตัวเป็นกลุ่มโมเลกุลที่แตกต่างกันลักษณะทั่วไปคือการมีสารตกค้างของแซคคาไรด์ที่เชื่อมโยงด้วยพันธะกลูโคซิดิคกับโมเอต์ที่ไม่ชอบน้ำซึ่งอาจเป็นอะซิล - กลีเซอรอลเซราไมด์หรือพรีนีลฟอสเฟต

การจำแนกประเภทของมันขึ้นอยู่กับโครงกระดูกโมเลกุลที่เป็นสะพานเชื่อมระหว่างบริเวณที่ไม่ชอบน้ำและขั้วโลก ดังนั้นขึ้นอยู่กับเอกลักษณ์ของกลุ่มนี้เรามี:

Glycoglycerolipid

ไกลโคลิปิดเหล่านี้เช่นกลีเซอรอลิปิดมีกระดูกสันหลังของไดอะซิลกลีเซอรอลหรือโมโนอัลคิลโมโนอะซิลกลีเซอรอลซึ่งกากน้ำตาลจะถูกยึดติดด้วยพันธะกลูโคซิดิค

Glycoglycerolipids มีความสม่ำเสมอในแง่ขององค์ประกอบคาร์โบไฮเดรตและสามารถพบกาแลคโตสหรือน้ำตาลกลูโคสตกค้างในโครงสร้างซึ่งการจำแนกประเภทหลักดังต่อไปนี้:

• Galacto glycerolipids : มีกาแลคโตสตกค้างในส่วนคาร์โบไฮเดรต บริเวณที่ไม่ชอบน้ำประกอบด้วยโมเลกุลของไดอะซิลกลีเซอรอลหรืออัลคิลอะซิลกลีเซอรอล
• Glucoglycerolipids: สิ่งเหล่านี้มีกลูโคสตกค้างในหัวขั้วและบริเวณที่ไม่ชอบน้ำประกอบด้วยอัลคิลอะซิลกลีเซอรอลเท่านั้น
• ซัลโฟกลีเซอโรไลปิด : สามารถเป็นได้ทั้งกาแลคโต - กลีเซอโรไลปิดหรือกลูโค - กลีเซอโรไลปิดที่มีคาร์บอนติดอยู่กับกลุ่มซัลเฟตซึ่งทำให้พวกมันมีลักษณะเป็น“ กรด” และแยกความแตกต่างจากกลีเซอโรไลปิดที่เป็นกลาง (galacto- และกลีเซอโรไลปิด)

Glucosphingolipids

ไขมันเหล่านี้มีลักษณะเป็นโมเลกุล "โครงกระดูก" ซึ่งเป็นส่วนของเซราไมด์ที่สามารถมีโมเลกุลของกรดไขมันต่าง ๆ เกาะติดกันได้

พวกมันเป็นไขมันที่มีความแปรปรวนสูงไม่เพียง แต่ในแง่ขององค์ประกอบของโซ่ที่ไม่ชอบน้ำเท่านั้น แต่ยังเกี่ยวข้องกับการตกค้างของคาร์โบไฮเดรตในหัวขั้วโลกด้วย มีอยู่มากมายในเนื้อเยื่อของสัตว์เลี้ยงลูกด้วยนม

การจำแนกประเภทของพวกเขาขึ้นอยู่กับประเภทของการทดแทนหรือตามเอกลักษณ์ของส่วนของแซคคาไรด์แทนที่จะขึ้นอยู่กับภูมิภาคที่ประกอบด้วยโซ่ที่ไม่ชอบน้ำ ตามประเภทของการทดแทนการจำแนกประเภทของ sphingolipids เหล่านี้มีดังนี้:

glucosphingolipids ที่เป็นกลาง:สารที่มี hexoses, N-acetyl hexosamines และ methyl pentoses ในส่วนของ saccharide

Sulfatides:คือ glucosphingolipids ที่มีซัลเฟตเอสเทอร์ มีประจุไฟฟ้าเป็นลบและมีมากโดยเฉพาะในปลอกไมอีลินของเซลล์สมอง ที่พบมากที่สุดมีกาแลคโตสตกค้าง

Gangliosides:หรือที่เรียกว่า sialosyl glycolipids เป็นสารที่มีกรดเซียลิกซึ่งเป็นสาเหตุที่เรียกว่า glycosphingolipids ที่เป็นกรด

Phosphoinositido-glycolipids : โครงกระดูกประกอบด้วย phosphoinositido-ceramides

Glycophosphatidylinositols

โดยปกติแล้วไขมันเหล่านี้จะได้รับการยอมรับว่าเป็นจุดยึดที่มั่นคงสำหรับโปรตีนใน lipid bilayer พวกมันจะถูกเพิ่มหลังการแปลที่ปลายขั้ว C ของโปรตีนหลายชนิดซึ่งโดยทั่วไปจะพบหันหน้าไปทางด้านนอกของเยื่อหุ้มไซโทพลาสซึม

พวกมันประกอบด้วยศูนย์กลูแคนหางฟอสโฟลิปิดและส่วนฟอสโฟเอธาโนลามีนที่จับพวกมัน

โครงสร้าง

ไกลโคลิปิดสามารถมีโมไรด์ของแซคคาไรด์ติดอยู่กับโมเลกุลโดยพันธะ N- หรือ O-glucosidic และแม้กระทั่งผ่านพันธะที่ไม่ใช่กลูโคซิดิคเช่นพันธะเอสเทอร์หรือเอไมด์

ส่วนของแซคคาไรด์มีความแปรปรวนสูงไม่เพียง แต่ในโครงสร้างเท่านั้น แต่ยังรวมถึงองค์ประกอบด้วย ส่วนของแซคคาไรด์นี้สามารถประกอบไปด้วยโมโน - ได - โอลิโก - หรือโพลีแซ็กคาไรด์ประเภทต่างๆ พวกเขาสามารถมีน้ำตาลอะมิโนและแม้กระทั่งน้ำตาลที่เป็นกรดง่ายหรือเป็นกิ่ง

นี่คือคำอธิบายสั้น ๆ เกี่ยวกับโครงสร้างทั่วไปของไกลโคลิปิดสามประเภทหลัก:

Glycoglycerolipids

ตามที่กล่าวไว้ก่อนหน้านี้กลีเซอรอลิปิดในสัตว์อาจมีกาแลคโตสหรือกลูโคสตกค้างฟอสเฟตหรือไม่ โซ่ของกรดไขมันในไขมันเหล่านี้อยู่ระหว่าง 16 ถึง 20 คาร์บอนอะตอม

ใน galacto-glycerolipids การรวมกันระหว่างน้ำตาลและกระดูกสันหลังของไขมันเกิดขึ้นโดยพันธะβ-glucosidic ระหว่าง C-1 ของกาแลคโตสและ C-3 ของกลีเซอรอล กลีเซอรอลอีกสองคาร์บอนนั้นถูกเอสเทอร์ด้วยกรดไขมันหรือ C1 ถูกแทนที่ด้วยหมู่อัลคิลและ C2 โดยหมู่อะซิล

โดยปกติจะสังเกตเห็นกากกาแลคโตสเดี่ยวแม้ว่าจะมีการรายงานการมีอยู่ของ digalactoglycerolipids เมื่อพูดถึง slufogalactoglycerolipid โดยปกติจะพบกลุ่มซัลเฟตที่ C-3 ของกากกาแลคโตส

โครงสร้างของกลีเซอรอลิปิดนั้นแตกต่างกันเล็กน้อยโดยเฉพาะอย่างยิ่งในเรื่องของจำนวนกลูโคสที่ตกค้างซึ่งอาจมีได้ถึง 8 สารตกค้างที่เชื่อมโยงกันด้วยพันธะประเภทα (1-6) โมเลกุลของกลูโคสที่เชื่อมกระดูกสันหลังของไขมันจะถูกยึดติดกับพันธะα (1-3)

ใน sulfoglycoglycerolipids กลุ่มซัลเฟตจะติดอยู่กับคาร์บอนที่ตำแหน่ง 6 ของกากน้ำตาลกลูโคสที่ขั้ว

Glucosphingolipids

เช่นเดียวกับ sphingolipids อื่น ๆ glycosphingolipids ได้มาจาก L-serine ที่ควบแน่นด้วยกรดไขมันสายยาวที่สร้างฐาน sphingoid ที่เรียกว่า sphingosine เมื่อกรดไขมันอื่นจับกับคาร์บอน 2 ของสฟิงโกซีนจะมีการผลิตเซราไมด์ซึ่งเป็นฐานทั่วไปสำหรับสฟิงโกลิปิดทั้งหมด

ขึ้นอยู่กับชนิดของ sphingolipid ซึ่งประกอบด้วย D-glucose, D-galactose, N-acetyl-D-galactosamine และ N-acetylglucosamine ที่ตกค้างรวมทั้งกรดเซียลิก Gangliosides อาจมีความหลากหลายและซับซ้อนที่สุดในแง่ของการแตกแขนงของโซ่โอลิโกแซ็กคาไรด์

Glycophosphatidylinositols

ในไกลโคลิปิดเหล่านี้สารตกค้างในศูนย์กลูแคน (กลูโคซามีนและแมนโนส) สามารถแก้ไขได้หลายวิธีโดยการเติมหมู่ฟอสโฟเอทาโนลามีนและน้ำตาลอื่น ๆ พันธุ์นี้มีความซับซ้อนของโครงสร้างที่ดีซึ่งมีความสำคัญต่อการแทรกเข้าไปในเมมเบรน

ไกลโคลิปิดจากพืช

คลอโรพลาสต์ของสาหร่ายและพืชชั้นสูงหลายชนิดอุดมไปด้วยกาแลคโตกลีเซอโรไลปิดที่เป็นกลางซึ่งมีคุณสมบัติคล้ายกับซีรีโบรไซด์ในสัตว์ Mono- และ digalactolipids เชื่อมโยงกับ diglyceride moiety ในขณะที่ sulfolipids ได้มาจากα-glucose เท่านั้น

Glycolipids ของแบคทีเรีย

ในแบคทีเรียไกลโคซิลกลีเซอไรด์มีโครงสร้างคล้ายคลึงกับฟอสโฟกลีเซอไรด์ในสัตว์ แต่มีคาร์โบไฮเดรตตกค้างที่เชื่อมโยงด้วยไกลโคซิเลชันที่ตำแหน่ง 3 ของ sn-1,2-diglyceride อนุพันธ์ของน้ำตาล Acylated ไม่มีกลีเซอรอล แต่เป็นกรดไขมันที่ยึดติดกับน้ำตาลโดยตรง

สารตกค้างของแซคคาไรด์ที่พบมากที่สุดในกลุ่มไกลโคลิปิดของแบคทีเรีย ได้แก่ กาแลคโตสกลูโคสและแมนโนส

คุณสมบัติ

ในสัตว์ไกลโคลิปิดมีบทบาทสำคัญในการสื่อสารของเซลล์การสร้างความแตกต่างและการเพิ่มจำนวนการสร้างเซลล์การขับไล่ไฟฟ้า (ในกรณีของไกลโคลิปิดที่มีขั้ว) การยึดเกาะของเซลล์และอื่น ๆ

การปรากฏตัวของมันในเยื่อหุ้มเซลล์ของสัตว์พืชและจุลินทรีย์จำนวนมากมีหน้าที่สำคัญซึ่งเกี่ยวข้องกับคุณสมบัติของแพไขมันแบบมัลติฟังก์ชั่น

ส่วนคาร์โบไฮเดรตของไกลโคสฟิงโกลิปิดเป็นปัจจัยกำหนดของแอนติเจนและความสามารถในการสร้างภูมิคุ้มกันของเซลล์ที่มีอยู่ มันอาจเกี่ยวข้องกับกระบวนการจดจำระหว่างเซลล์เช่นเดียวกับในกิจกรรม "สังคม" ของเซลล์

Galactoglycerolipids ในพืชเนื่องจากความอุดมสมบูรณ์สัมพัทธ์ในเยื่อหุ้มพืชมีบทบาทสำคัญในการสร้างลักษณะของเยื่อหุ้มเช่นความเสถียรและการทำงานของโปรตีนเมมเบรนหลายชนิด

บทบาทของไกลโคลิปิดในแบคทีเรียยังมีความหลากหลาย ต้องใช้กลีเซอรอลิปิดบางส่วนเพื่อปรับปรุงเสถียรภาพของ bilayer นอกจากนี้ยังทำหน้าที่เป็นสารตั้งต้นของส่วนประกอบเมมเบรนอื่น ๆ และยังสนับสนุนการเจริญเติบโตของภาวะ anoxia หรือการขาดฟอสเฟต

GPI anchors หรือ glucosidylphosphatidylinositols ยังมีอยู่ในแพไขมันมีส่วนร่วมในการถ่ายทอดสัญญาณในการก่อโรคของจุลินทรีย์ปรสิตจำนวนมากและในการวางแนวของเยื่อหุ้มปลาย

จากนั้นอาจกล่าวได้ว่าหน้าที่ทั่วไปของไกลโคลิปิดทั้งในพืชสัตว์และแบคทีเรียสอดคล้องกับการสร้างความเสถียรและความลื่นไหลของเยื่อหุ้มเซลล์ การมีส่วนร่วมในปฏิกิริยาระหว่างไขมันกับโปรตีนและการจดจำเซลล์

อ้างอิง

1. Abdel-mawgoud, AM, & Stephanopoulos, G. (2017). ไกลโคลิปิดอย่างง่ายของจุลินทรีย์: เคมีกิจกรรมทางชีวภาพและวิศวกรรมการเผาผลาญ เทคโนโลยีชีวภาพสังเคราะห์และระบบ, 1–17
2. Alberts, B. , Johnson, A. , Lewis, J. , Morgan, D. , Raff, M. , Roberts, K. , & Walter, P. (2015). อณูชีววิทยาของเซลล์ (6th ed.). นิวยอร์ก: วิทยาศาสตร์การ์แลนด์.
3. Ando, ​​T. , Imamura, A. , Ishida, H. , & Kiso, M. (2007). การสังเคราะห์ Glycolipids การวิจัยคาร์โบไฮเดรต 797–813
4. เบ็นสัน, A. (1964). ไขมันในเยื่อหุ้มพืช Annu โรงงาน Rev. Physiol., 15, 1-16.
5. Bronislaw, L. , Liau, YUNH และ Slomiany, A. (1987) กลีเซอรอลิปิดจากสัตว์ Prog. Lipid Res., 26, 29–51.
6. Holzl, G. , และ Dormann, P. (2007). โครงสร้างและหน้าที่ของกลีเซอรอลิปิดในพืชและแบคทีเรีย Prog. Lipid Res., 46, 225–243
7. Honke, K. (2013). การสังเคราะห์ทางชีวภาพและการทำงานทางชีวภาพของซัลโฟไกลโคลิปิด พร JPN Acad เซอ. ข, 89 (4), 129–138
8. Kanfer, J. , & Hakomori, S. (1983). ชีวเคมี Sphingolipid (D.Hanahan, Ed.), Handbook of Lipid Research 3 (1st ed.).
9. Koynova, R. , & Caffrey, M. (1994). เฟสและการเปลี่ยนเฟสของไกลโคกลีเซอรอลิปิด เคมีและฟิสิกส์ของไขมัน, 69, 181–207
10. กฎหมาย, J. (1960). glycolipids บทวิจารณ์ประจำปี, 29, 131–150
11. Paulick, MG และ Bertozzi, CR (2008) Glycosylphosphatidylinositol Anchor: การยึดเมมเบรนที่ซับซ้อน ชีวเคมี, 47, 6991-7000