stringtranslate.com

фосфолипид

Расположение фосфолипидов в клеточных мембранах.
Фосфатидилхолин является основным компонентом лецитина . Он также является источником холина при синтезе ацетилхолина в холинергических нейронах.

Фосфолипиды [1] — класс липидов , молекула которых имеет гидрофильную «головку», содержащую фосфатную группу, и два гидрофобных «хвоста», происходящих из жирных кислот , соединенных спиртовым остатком (обычно молекулой глицерина ). Морские фосфолипиды обычно содержат жирные кислоты омега-3 ЭПК и ДГК , интегрированные как часть молекулы фосфолипида. [2] Фосфатную группу можно модифицировать простыми органическими молекулами, такими как холин , этаноламин или серин . [ нужна цитата ]

Фосфолипиды являются ключевым компонентом всех клеточных мембран . Они могут образовывать липидные бислои из-за своей амфифильной характеристики. У эукариот клеточные мембраны также содержат другой класс липидов, стерины , вкрапленные среди фосфолипидов. Комбинация обеспечивает текучесть в двух измерениях в сочетании с механической прочностью на разрыв. Очищенные фосфолипиды производятся в промышленных масштабах и нашли применение в нанотехнологиях и материаловедении . [3]

Первым фосфолипидом, обнаруженным в 1847 году в биологических тканях французским химиком и фармацевтом Теодором Николя Гобли, был лецитин , или фосфатидилхолин , в курином яичном желтке .

Фосфолипиды в биологических мембранах

Договоренность

Фосфолипиды амфифильны . Гидрофильный конец обычно содержит отрицательно заряженную фосфатную группу, а гидрофобный конец обычно состоит из двух «хвостов», представляющих собой длинные остатки жирных кислот . [4]

В водных растворах фосфолипиды управляются гидрофобными взаимодействиями , которые приводят к агрегации хвостов жирных кислот, чтобы минимизировать взаимодействия с молекулами воды. В результате часто образуется фосфолипидный бислой : мембрана, состоящая из двух слоев противоположно ориентированных молекул фосфолипидов, головки которых обращены к жидкости с обеих сторон, а хвосты направлены внутрь мембраны. Это доминирующий структурный мотив мембран всех клеток и некоторых других биологических структур, таких как везикулы или вирусные оболочки. [ нужна цитата ]

Фосфолипидные бислои являются основным структурным компонентом клеточных мембран.

В биологических мембранах фосфолипиды часто встречаются с другими молекулами (например, белками , гликолипидами , стеролами ) в бислое , таком как клеточная мембрана . [5] Липидные бислои возникают, когда гидрофобные хвосты выстраиваются друг против друга, образуя мембрану из гидрофильных головок с обеих сторон, обращенных к воде. [ нужна цитата ]

Динамика

Эти специфические свойства позволяют фосфолипидам играть важную роль в клеточной мембране. Их движение можно описать с помощью модели жидкостной мозаики , которая описывает мембрану как мозаику липидных молекул, которые действуют как растворитель для всех веществ и белков внутри нее, поэтому белки и липидные молекулы затем могут свободно диффундировать в поперечном направлении через липидный матрикс. и мигрируют через мембрану. Стеролы способствуют текучести мембран, препятствуя упаковке фосфолипидов. Однако теперь эта модель была заменена, поскольку благодаря изучению полиморфизма липидов теперь известно, что поведение липидов в физиологических (и других) условиях непростое. [ нужна цитата ]

Основные фосфолипиды

Диацилглицеридные структуры

См.: Глицерофосфолипид.

Фосфосфинголипиды

См. Сфинголипид.

Приложения

Фосфолипиды широко использовались для приготовления липосомальных, этосомальных и других наноформ препаратов для местного, перорального и парентерального применения по разным причинам, таким как улучшенная биодоступность, снижение токсичности и повышенная проницаемость через мембраны. Липосомы часто состоят из фосфолипидов, обогащенных фосфатидилхолином , а также могут содержать смешанные фосфолипидные цепи, обладающие свойствами поверхностно-активного вещества . Этосомальная форма кетоконазола с использованием фосфолипидов является многообещающим вариантом трансдермальной доставки при грибковых инфекциях. [6] Достижения в исследованиях фосфолипидов привели к изучению этих биомолекул и их конформаций с использованием липидомики. [ нужна цитата ]

Симуляторы

Компьютерное моделирование фосфолипидов часто выполняется с использованием молекулярной динамики с силовыми полями , такими как GROMOS , CHARMM или AMBER . [ нужна цитата ]

Характеристика

Фосфолипиды оптически обладают сильным двойным лучепреломлением , то есть их показатель преломления различен вдоль оси, а не перпендикулярно ей. Измерение двойного лучепреломления может быть достигнуто с использованием кросс-поляризаторов в микроскопе для получения изображения, например, стенок везикул или с использованием таких методов, как интерферометрия двойной поляризации , для количественной оценки порядка липидов или разрушения поддерживаемых бислоев. [ нужна цитата ]

Анализ

Простых методов анализа фосфолипидов не существует, поскольку тесный диапазон полярности между различными видами фосфолипидов затрудняет их обнаружение. Химики-нефтяники часто используют спектроскопию для определения общего содержания фосфора, а затем рассчитывают приблизительную массу фосфолипидов на основе молекулярной массы ожидаемых видов жирных кислот. В современном профилировании липидов используются более абсолютные методы анализа, такие как ЯМР-спектроскопия , особенно 31 P-ЯМР , [7] [8] , тогда как ВЭЖХ - ELSD [9] обеспечивает относительные значения.

Синтез фосфолипидов

Синтез фосфолипидов происходит на цитозольной стороне мембраны ЭР [10] , которая усеяна белками, участвующими в синтезе ( GPAT и LPAAT ацилтрансферазы, фосфатаза и холинфосфотрансфераза) и выделении ( флиппаза и флопаза). В конце концов везикула отпочковывается от ЭР, содержащей фосфолипиды, предназначенные для цитоплазматической клеточной мембраны на ее внешнем листке, и фосфолипиды, предназначенные для экзоплазматической клеточной мембраны на ее внутреннем листке. [11] [12]

Источники

Обычными источниками промышленно производимых фосфолипидов являются соя, рапс, подсолнечник, куриные яйца, коровье молоко, рыбные яйца и т. д. Фосфолипиды для доставки генов, такие как дистеароилфосфатидилхолин , диолеоил-3-триметиламмоний пропан и т. д., производятся синтетически. Каждый источник имеет уникальный профиль отдельных видов фосфолипидов, а также жирных кислот и, следовательно, различное применение в продуктах питания, питании, фармацевтике, косметике и доставке лекарств. [ нужна цитата ]

При передаче сигнала

Некоторые типы фосфолипидов можно расщеплять с образованием продуктов, которые действуют как вторичные мессенджеры при передаче сигналов . Примеры включают фосфатидилинозитол (4,5)-бисфосфат (PIP 2 ), который может расщепляться ферментом фосфолипазой C на инозитолтрифосфат (IP 3 ) и диацилглицерин (DAG), которые оба выполняют функции G q типа G. белок в ответ на различные стимулы и вмешивается в различные процессы: от длительной депрессии в нейронах [13] до сигнальных путей лейкоцитов , запускаемых хемокиновыми рецепторами. [14]

Фосфолипиды также вмешиваются в сигнальные пути простагландинов в качестве сырья, используемого ферментами липазы для производства предшественников простагландинов. В растениях они служат сырьем для производства жасмоновой кислоты — растительного гормона , сходного по структуре с простагландинами, который опосредует защитные реакции против патогенов. [ нужна цитата ]

Пищевые технологии

Фосфолипиды могут действовать как эмульгаторы , позволяя маслам образовывать коллоид с водой. Фосфолипиды являются одним из компонентов лецитина , который содержится в яичных желтках, а также извлекается из соевых бобов , используется в качестве пищевой добавки во многих продуктах и ​​может быть приобретен в качестве пищевой добавки . Лизолецитины обычно используются для водно-масляных эмульсий, таких как маргарин , из-за более высокого соотношения ГЛБ . [ нужна цитата ]

Производные фосфолипидов

Подробный список смотрите в таблице ниже.

Используемые сокращения и химическая информация о глицерофосфолипидах.

Смотрите также

Рекомендации

  1. ^ «Фосфолипид». Британская энциклопедия . Проверено 22 декабря 2020 г.
  2. ^ Бурри, Л.; Хоэм, Н.; Банни, С.; Берге, К. (2012). «Морские фосфолипиды омега-3: метаболизм и биологическая активность». Международный журнал молекулярных наук . 13 (11): 15401–15419. дои : 10.3390/ijms131115401 . ПМК 3509649 . ПМИД  23203133. 
  3. ^ Машаги С.; Джадиди Т.; Кендеринк Г .; Машаги А. (2013). «Липидная нанотехнология». Межд. Дж. Мол. Наука . 14 (2): 4242–4282. дои : 10.3390/ijms14024242 . ПМЦ 3588097 . ПМИД  23429269. 
  4. ^ Альбертс, Брюс; Джонсон, Александр; Льюис, Джулиан; Рафф, Мартин; Робертс, Кейт; Уолтер, Питер (2002), «Липидный бислой», Молекулярная биология клетки. 4-е издание , Garland Science , получено 25 мая 2023 г.
  5. ^ Кэмпбелл, Нил А.; Брэд Уильямсон; Робин Дж. Хейден (2006). Биология: исследование жизни. Бостон, Массачусетс: Пирсон Прентис Холл. ISBN 978-0-13-250882-7. Архивировано из оригинала 2 ноября 2014 г. Проверено 14 декабря 2008 г.[ нужна страница ]
  6. ^ Инкапсулированные кетоконазолом липосомы и этосомы: ГУНДЖАН ТИВАРИ.
  7. ^ Н. Куледду; М. Боско; Р. Тоффанин; П. Поллеселло (1998). «31P ЯМР высокого разрешения экстрагированных фосфолипидов». Магнитный резонанс в химии . 36 (12): 907–912. doi :10.1002/(sici)1097-458x(199812)36:12<907::aid-omr394>3.0.co;2-5. S2CID  85602251.
  8. ^ Фёрс, Сэмюэл; Лидделл, Сьюзен; Ортори, Катарина А.; Уильямс, Хью; Нейлон, Д. Кэмерон; Скотт, Дэвид Дж.; Барретт, Дэвид А.; Грей, Дэвид А. (2013). «Липидом и протеом масляных тел Helianthus annuus (подсолнечник обыкновенный)». Журнал химической биологии . 6 (2): 63–76. дои : 10.1007/s12154-012-0090-1. ПМК 3606697 . ПМИД  23532185. 
  9. ^ TL Mounts; AM Нэш (1990). «ВЭЖХ-анализ фосфолипидов в сырой нефти для оценки ухудшения состояния сои». Журнал Американского общества нефтехимиков . 67 (11): 757–760. дои : 10.1007/BF02540486. S2CID  84380025.
  10. ^ Принц, Уильям А.; Чоудхари, Винет; Лю, Ли-Ка; Лахири, Суджой; Каннан, Мутукумар (01 марта 2017 г.). «Синтез фосфатидилсерина в местах контакта с мембраной способствует его транспортировке из ЭР». Журнал исследований липидов . 58 (3): 553–562. дои : 10.1194/jlr.M072959 . ISSN  0022-2275. ПМЦ 5335585 . ПМИД  28119445. 
  11. ^ Лодиш Х.; Берк А.; и другие. (2007). Молекулярно-клеточная биология (6-е изд.). У. Х. Фриман. ISBN 978-0-7167-7601-7.
  12. ^ Чжэн Л.; Лин Ю.; Лу С.; Чжан Дж.; Богданов М. (ноябрь 2017). «Биогенез, транспорт и ремоделирование лизофосфолипидов у грамотрицательных бактерий». Biochimica et Biophysical Acta (BBA) - Молекулярная и клеточная биология липидов . 1862 (11): 1404–1413. дои : 10.1016/j.bbalip.2016.11.015. ПМК 6162059 . ПМИД  27956138. 
  13. ^ Чой, С.-Ю.; Чанг, Дж.; Цзян, Б.; Сеол, GH; Мин, С.С.; Хан, Дж. С.; Шин, HS; Галлахер, М.; Кирквуд, А. (2005). «Множественные рецепторы, связанные с долгосрочной депрессией ворот фосфолипазы С в зрительной коре». Журнал неврологии . 25 (49): 11433–11443. doi :10.1523/JNEUROSCI.4084-05.2005. ПМЦ 6725895 . ПМИД  16339037. 
  14. ^ Кроншоу, Д.Г.; Курумалис, А.; Парри, Р.; Уэбб, А.; Браун, З.; Уорд, С.Г. (2006). «Доказательства того, что фосфолипаза C-зависимые и кальций-независимые механизмы необходимы для направленной миграции Т-лимфоцитов в ответ на лиганды CCR4 CCL17 и CCL22». Журнал биологии лейкоцитов . 79 (6): 1369–1380. дои : 10.1189/jlb.0106035 . ПМИД  16614259.