Glicerofosfolípido

Glycerofosfolípidos o fosfoglicéridos son fosfolípidos basados en glicerol. Son el componente principal de las membranas biológicas en las células eucariotas. Son un tipo de lípido, de los cuales su composición afecta la estructura de la membrana y las propiedades. Se conocen dos clases principales: las de bacterias y eucariotas y una familia separada para la arquea.

Estructuras

Los glicerofosfolípidos se derivan del glicerol-3-fosfato en una vía de novo. El término glicerofosfolípido significa cualquier derivado del ácido glicerofosfórico que contiene al menos un O-acilo, un O-alquilo o un O-alco-1&. #39;residuo -enilo unido al resto de glicerol. El grupo fosfato forma un enlace éster con el glicerol. Los hidrocarburos de cadena larga suelen estar unidos mediante enlaces éster en bacterias/eucariotas y mediante enlaces éter en arqueas. En bacterias y procariotas, los lípidos consisten en diésteres comúnmente de ácidos grasos C16 o C18. Estos ácidos son de cadena lineal y, especialmente para los miembros C18, pueden ser insaturados. Para las arqueas, las cadenas de hidrocarburos tienen longitudes de cadena de C10, C15, C20, etc., ya que se derivan de unidades de isopreno. Estas cadenas están ramificadas, con un sustituyente metilo por subunidad C5. Estas cadenas están unidas al glicerol fosfato mediante enlaces éter. Las dos cadenas de hidrocarburos unidas al glicerol son hidrófobas, mientras que la cabeza polar, que consiste principalmente en el grupo fosfato unido al tercer carbono de la cadena principal del glicerol, es hidrófila. Esta doble característica conduce a la naturaleza anfipática de los glicerofosfolípidos.

Por lo general, están organizados en una bicapa en membranas con las cabezas hidrofílicas polares sobresaliendo hacia afuera del ambiente acuoso y las colas hidrofóbicas no polares apuntando hacia adentro. Los glicerofosfolípidos constan de diversas especies que normalmente difieren ligeramente en su estructura. La estructura más básica es un fosfatidato. Esta especie es un intermediario importante en la síntesis de muchos fosfoglicéridos. La presencia de un grupo adicional unido al fosfato permite la formación de muchos fosfoglicéridos diferentes.

Por convención, las estructuras de estos compuestos muestran los 3 átomos de carbono de glicerol verticalmente con el fosfato unido al átomo de carbono número tres (en la parte inferior). Los plasmalógenos y los fosfatidatos son ejemplos.

Nomenclatura y estereoquímica

En general, los glicerofosfolípidos utilizan un "sn" notación, que significa numeración estereoespecífica. Cuando en la nomenclatura aparecen las letras "sn", por convención el grupo hidroxilo del segundo carbono del glicerol (2-sn) está a la izquierda. en una proyección de Fischer. La numeración sigue la de las proyecciones de Fischer, siendo 1-sn el carbono de arriba y 3-sn el de abajo.

La ventaja de esta notación particular es que la configuración espacial (D o L) de la molécula de glicerol está determinada intuitivamente por los residuos en las posiciones sn-1 y sn-3.

Por ejemplo, el ácido sn-glicero-3-fosfórico y el ácido sn-glicero-1-fosfórico son enantiómeros.

La mayoría de los aceites vegetales tienen ácidos grasos insaturados en la posición sn-2, con ácidos grasos saturados en la posición 1-sn y/o 3-sn posición. Las grasas animales suelen tener ácidos grasos saturados en el 2-sn, con ácidos grasos insaturados en el 1-sn y/o 3-sn. posición.

Ejemplos

Plasmalogens

Los plasmalógenos son un tipo de fosfoglicérido. El primer carbono del glicerol tiene una cadena de hidrocarburo unida mediante un enlace éter, no éster. Los enlaces son más resistentes al ataque químico que los enlaces éster. El segundo átomo de carbono (central) tiene un ácido graso unido por un éster. El tercer carbono se une a una etanolamina o colina mediante un éster de fosfato. Estos compuestos son componentes clave de las membranas de músculos y nervios.

Phosphatidates

Los fosfatidatos son lípidos en los que los dos primeros átomos de carbono del glicerol son ésteres de ácidos grasos y el tercero es un éster de fosfato. El fosfato sirve como enlace con otro alcohol, generalmente etanolamina, colina, serina o un carbohidrato. La identidad del alcohol determina la subcategoría del fosfatidato. El fosfato tiene una carga negativa y, en el caso de la colina o la serina, un ion amonio cuaternario positivo. (La serina también tiene un grupo carboxilato negativo). La presencia de cargas da una "cabeza" con un cargo global. La porción de éster de fosfato ("cabeza") es hidrófila, mientras que el resto de la molécula, la "cola" del ácido graso, es hidrófoba. Estos son componentes importantes para la formación de bicapas lipídicas.

Las fosfatidiletanolaminas, las fosfatidilcolinas y otros fosfolípidos son ejemplos de fosfatidatos.

Phosphatidylcholines

Las fosfatidilcolinas son lecitinas. La colina es el alcohol, con un amonio cuaternario cargado positivamente, unido al fosfato, con carga negativa. Las lecitinas están presentes en todos los organismos vivos. La yema de huevo tiene una alta concentración de lecitinas, que son comercialmente importantes como agente emulsionante en productos como la mayonesa. Las lecitinas también están presentes en el cerebro y el tejido nervioso.

Phosphatidylinositol

El fosfatidilinositol constituye un pequeño componente del citosol en las membranas de las células eucariotas y proporciona a las moléculas una carga negativa. Su importancia radica en su papel en la activación de los receptores sensoriales que se correlacionan con las funciones gustativas.

Phosphatidylserine

La fosfatidilserina es importante en la señalización celular, específicamente en la apoptosis. Las células utilizarán esta fosfatidilserina para ingresar a las células mediante mimetismo apoptótico. La estructura de este lípido difiere en plantas y animales, en cuanto a la composición de ácidos grasos. Además, la fosfatidilserina desempeña un papel importante en el contenido del cerebro humano, ya que constituye entre el 13 y el 15 % de los fosfolípidos de la corteza cerebral humana. Este lípido se encuentra en una amplia gama de lugares. Por ejemplo, en la dieta humana, aproximadamente 130 mg se derivan de fosfatidilserina. Se ha dicho que esto tiene un impacto positivo en el cerebro, ya que ayuda a reducir el estrés y mejorar la memoria.

Sphingomyelin

Sphingomyelin es un tipo de esfingolipide, que contiene una columna vertebral de bases esfingoideas. Se puede encontrar en la vaina de mielina de axones de células nerviosas en las membranas de células animales. La esphingomyelin se puede encontrar en huevos o cerebro bovino. Este esfingolipide se sintetiza en el reticulum endoplasmático y se enriquece en la membrana plasmática con una mayor concentración en el exterior.

Otros fosfolípidos

Hay muchos otros fosfolípidos, algunos de los cuales son glicolípidos. Los glicolípidos incluyen azúcares fosfatidílicos donde el grupo funcional alcohol es parte de un carbohidrato. Los fosfatidil azúcares están presentes en plantas y ciertos microorganismos. Un carbohidrato es muy hidrófilo debido a la gran cantidad de grupos hidroxilo presentes.

Usos

Funciones y uso en membranas

Los glicerofosfolípidos son el principal componente estructural de las membranas biológicas. Su naturaleza anfipática impulsa la formación de la estructura bicapa lipídica de las membranas. La membrana celular vista bajo el microscopio electrónico consta de dos capas identificables, o "folíolos", cada una de las cuales está formada por una fila ordenada de moléculas de glicerofosfolípidos. La composición de cada capa puede variar ampliamente según el tipo de célula.

• Por ejemplo, en los eritrocitos humanos cytosolic lado (el lado frente al citosol) de la membrana plasmática consiste principalmente en fosfatidinaletanolamina, fosfatilserina y fosfatidylinositol.
• Por contraste, el exoplasmática lado (el lado en el exterior de la célula) consiste principalmente de fosfatidilcolina y esphingomyelin, un tipo de esfingolipide.

Cada molécula de glicerofosfolípido consta de un pequeño grupo de cabeza polar y dos largas cadenas hidrofóbicas. En la membrana celular, las dos capas de fosfolípidos están dispuestas de la siguiente manera:

• las colas hidrofóbicas se apuntan y forman un centro graso e hidrofóbico
• los grupos de cabeza iónicos se colocan en las superficies internas y externas de la membrana celular

Aparte de su función en las membranas celulares, funcionan en otros procesos celulares como la inducción de señales y el transporte. En lo que respecta a la señalización, proporcionan los precursores para prostanglandinas y otras leucotrinas. Es su distribución específica y catabolismo que les permite llevar a cabo los procesos de respuesta biológica mencionados anteriormente. Su papel como centros de almacenamiento para mensajeros secundarios en la membrana es también un factor que contribuye a su capacidad de actuar como transportistas. También influyen en la función de proteínas. Por ejemplo, son componentes importantes de lipoproteínas (proteínas solubles que transportan grasa en la sangre) afectan su metabolismo y función.

Uso en emulsificación

Los glicerofosfolípidos también pueden actuar como agente emulsionante para promover la dispersión de una sustancia en otra. A veces se utiliza en la elaboración de dulces y helados.

Presencia en el cerebro

Las membranas neuronales contienen varias clases de glicerofosfolípidos que se renuevan a diferentes velocidades con respecto a su estructura y localización en diferentes células y membranas. Hay tres clases principales, a saber; 1-alquil-2-acil glicerofosfolípido, 1,2-diacil glicerofosfolípido y plasmalógeno. La función principal de estas clases de glicerofosfolípidos en las membranas neurales es proporcionar estabilidad, permeabilidad y fluidez mediante alteraciones específicas en sus composiciones. La composición de glicerofosfolípidos de las membranas neurales altera en gran medida su eficacia funcional. La longitud de la cadena acilo de glicerofosfolípidos y el grado de saturación son determinantes importantes de muchas características de la membrana, incluida la formación de dominios laterales ricos en ácidos grasos poliinsaturados. La degradación de glicerofosfolípidos mediada por receptores por las fosfolipasas A(1), A(2), C y D da como resultado la generación de segundos mensajeros, como prostaglandinas, eicosanoides, factor activador de plaquetas y diacilglicerol. Por tanto, los fosfolípidos de la membrana neural son un reservorio de segundos mensajeros. También participan en la apoptosis, la modulación de las actividades de los transportadores y las enzimas unidas a la membrana. Se ha informado que en los trastornos neurológicos se producen alteraciones marcadas en la composición de glicerofosfolípidos de la membrana neural. Estas alteraciones dan como resultado cambios en la fluidez y permeabilidad de la membrana. Estos procesos, junto con la acumulación de peróxidos lipídicos y el metabolismo energético comprometido, pueden ser responsables de la neurodegeneración observada en los trastornos neurológicos.

Metabolismo

El metabolismo de los glicerofosfolípidos es diferente en eucariotas, células tumorales y procariotas. La síntesis en procariotas implica la síntesis de glicerofosfolípidos, ácido fosfatídico y grupos de cabeza polares. La síntesis de ácido fosfatídico en eucariotas es diferente, existen dos rutas, una hacia la otra hacia la fosfatidilcolina y la fosfatidiletanolamina. Los glicerofosfolípidos generalmente se metabolizan en varios pasos con diferentes intermediarios. El primer paso en este metabolismo implica la adición o transferencia de las cadenas de ácidos grasos al esqueleto de glicerol para formar el primer intermediario, el ácido lisofosfatídico (LPA). Luego, el LPA se acila para formar el siguiente ácido fosfatídico intermedio (PA). La PA puede desfosforilarse dando lugar a la formación de diacilglicerol, que es esencial en la síntesis de fosfatidilcolina (PC). La PC es una de las muchas especies de glicerofosfolípidos. En una vía llamada vía de Kennedy, las cabezas polares se agregan para completar la formación de toda la estructura que consta de las regiones de la cabeza polar, las dos cadenas de ácidos grasos y el grupo fosfato unido al esqueleto de glicerol. En esta vía de Kennedy, la colina se convierte en CDP-colina, lo que impulsa la transferencia de los grupos de cabezas polares para completar la formación de PC. Luego, la PC se puede convertir en otras especies de glicerofosfolípidos como la fosfatidilserina (PS) y la fosfatidiletanolamina (PE).