Fosfolipidy
Fosfolipidy
Struktura fosfolipidů
Jedná se o poměrně početnou skupinu látek, které lze odvozovat od kyseliny fosfatidové. Patří tedy mezi fosfoacylglyceroly, jedinou vyjímkou jsou sfingomyeliny, které ve své molekule neobsahují glycerol a místo něho je navázán aminoalkohol sfingenin. Mezi fosfolipidy patří fosfatidová kyselina a fosfatidylglycerol, fosfatidylcholin, fosfatidylethanolamin, fosfatidylinositol, fosfatidylserin, lysofosfolipidy, plasmalogeny a již zmíněné sfingomyeliny. Většina fosfolipidů má v poloze sn-1 glycerolu navázaný zbytek nasycené mastné kyseliny, v poloze sn-2 zbytek nenasycené mastné kyseliny.
Funkce fosfolipidů
Fosfolipidy nejsou nutnou součástí potravy, protože si je tělo dokáže vyrobit ze základních stavebních jednotek. Jejich význam pro život je však zcela nezastupitelný. Jsou součástí buněčné membrány a membrán buněčných organel a také různých lipoproteinů. Jejich funkce spočívá v emulgaci a tím i stabilizaci lipoproteinové molekuly. Obsah fosfolipidů v plasmě ovlivňuje rozpustnost lipoproteinů v LDL částicích. V těle vznikají působením několika fosfolipáz, které připojují jednotlivé složky na glycerol. Současně tytéž enzymy zajišťují i rozklad fosfolipidů.
Kyselina fosfatidová
Všechny fosfoacylglyceroly jsou vlastně derivátem kyseliny fosfatidové, ve které je kyselina fosforečná esterifikována s vhodným alkoholem. Kyselina fosfatidová (1,2-diacyl-sn-glycerol-3- fosforečná kyselina) je důležitým mezistupněm syntézy triacylglycerolů a fosfoglycerolů. Přestože má nezastupitelnou úlohu v syntéze tuků, volná se v buňkách tkání prakticky nevyskytuje, její koncentrace je totiž velmi nízká. To svědčí o její rychlé metabolické obměně. Jak je ze vzorce patrné, nejedná se o přesně definovanou jednu látku, ale o skupinu tátek s podobnými vlastnostmi. Liší se podle toho, jaká mastná kyselina je navázána v pozici sn-1 případně sn-2. Pokud není pozice sn-2 obsazená acylem, pak se tato kyselina označuje jako lysofosfatidová (1-acyl-sn-glycerol-3-fosforečná kyselina). Podobně se to týká i varianty neobsazení pozice sn-1 glycerolu. Tato varianta je však méně častá. Ve fosfatidech i lysofosfatidech je kyselina fosforečná esterifikována ještě dalšími hydroxysloučeninami, a to cholinem (N,N,N-trimethylethanolaminem), ethanolaminem, serinem, myo-inositolem a glycerolem.
Fosfatidylcholiny
Fosfatidylcholiny obsahují ve své molekule cholin a jsou hlavní zásobní formou cholinu v těle. Z pohledu množství jsou nejčastější složkou buněčné membrány a rozhodujícím způsobem ovlivňují výsledné fyzikální a chemické chování buněčné membrány ve vztahu k okolnímu vodnému prostředí. S ohledem na různé navázané zbytky mastných kyselin je variabilita fosfatidylcholinů značná a jednotlivé fosfatidylcholiny tak mohou plnit různé funkce v membráně nebo při uvolňování cholinu jako zdroje labilních methylových skupin. Polarita molekuly fosfatidylcholinů vyvolává specifické elektrické chování, což umožňuje přenos nervových vzruchů aniž by docházelo ke ztrátám elektrického potenciálu vlivem rozptylu do okolní tkáně.
Lysolecithin
Prekurzorem syntézy fosfoacylglycerolů jsou lysofosfoglyceroly, které obsahují ve své molekule jen jeden zbytek mastné kyseliny. To znamená, že druhý hydroxyl glycerolu není esterifikován. Z této skupiny je významný především lysolecithin, což je meziprodukt při syntéze nebo degradaci fosfolipidů. Fosfolipidy jsou v těle aktivně odbourávány, rychlost přeměny jednotlivých částí jejich molekuly je však různá. Fosfátová skupina je odštěpována jinou rychlostí, než je doba potřebná na odštěpení acylového zbytku v pozici sn-1 glycerolu. Při degradaci fosfoacylglycerolů působením enzymu fosfolipázy A2 dochází k odštěpení acylového zbytku v pozici sn-2 glycerolu a vznikne volná mastná kyselina a lysofosfoglycerol.
Syntéza lysofosfoglycerolu může také proběhnout alternativně za pomoci enzymu lecithincholesterolacyltransferázy (LCAT). Tento enzym přenáší zbytek mastné kyseliny z sn-2 pozice lecithinu na cholesterol za vzniku esteru cholesterolu. Nadprodukce enzymu LCAT v játrech je příčinou zvýšené koncentrace esterů cholesterolu v plazmě. Nepřítomnost tohoto enzymu vede naopak k zastavení zpětného transportu cholesterolu, HDL frakce nedokáže vychytávat a esterifikovat cholesterol. Objevuje se abnormální frakce LDL, celkově je narušen obrat cholesterolu. V tomto případě je v plazmě velmi nízká koncentrace esterů cholesterolu a také lysolecithinu.
Fosfatidylethanolamin a fosfatidylserin
Z poměrně důležitých fosfatidylcholinů stojí za zmínku dipalmitoylfosfatidylcholin (dipalmitoyllecithin), který je povrchově vysoce aktivní látkou a je rozhodující složkou hlenu, který zabraňuje adherenci vnitřních povrchů plícních sklípků (alveolů) vlivem povrchového napětí. U předčasně narozených dětí je jeho produkce nedostatečná a tento nedostatek způsobuje dechové selhávání (RDS - Respiratory Distress Syndrom). Tyto děti proto musí být umisťovány do inkubátorů s pomocnou plícní ventilací, která zajišťuje potřebný přetlak proti působení povrchového napětí alveolů. Laicky řečeno, dipalmitoyllecithin působí proti splasknutí alveolů a následnému slepení jejich stěn zevnitř.
Strukturně podobnými látkami jsou fosfatidylethanolamin, který má místo cholinu navázaný ethanolamin a fosfatidylserin, který má ve své molekule navázanou aminokyselinu serin. Při analýze svalové tkáně byl nalezen analog - fosfatidylthreonin s navázanou amonokyselinou threoninem. Fosfatidylserin je obsažen ve většině tkání v poměrně významném množství a jeho funkce vyplývá ze schopnosti adherence na povrch polypeptidových řetězců strukturních bílkovin. Lze jej považovat i za zásobu aminokyseliny serinu. Zajímavá je souvislost s růstem vlasů a chlupů, kde zřejmě plní funkci dárce serinu, ze kterého následně vzniká cystein a ten je zase významnou složkou strukturní bílkoviny keratinu.
Kardiolipiny
Zatímco fosfatidylcholiny jsou důležitou složkou buněčné membrány, v mitochondriální membráně jsou hlavními lipidy skupina kardiolipinů. Tyto lipidy jsou strukturálně složitější a z chemického hlediska se vlastně jedná o difosfatidylglyceroly. Právě odlišnost kardiolipinů od ostatních fosfatidylglycerolů umožňuje vytvořit poměrně nepropustnou vnitřní mitochondriální membránu se silně lipofilními vlastnostmi. Tato membrána má v sobě zakomponovaný složitý systém katalyzátorů, který přijímá a transportuje redukční ekvivalenty ke koncové reakci s kyslíkem za vzniku vody. Současně obsahuje i enzymy umožňující zachycení uvolňované energie do podoby makroergických fosfátů. Vedle tohoto fosforylačního systému jsou v mitochondriální membráně začleněny i enzymy β-oxidace mastných kyselin a také enzymy citrátového cyklu. V tomto miniaturním světě má zcela vyjímečné postavení zvláštní látka označovaná jako ubichinon. Jedná se o lipofilní látku a její správné fungování vyžaduje relativně vysokou mobilitu v mitochondriální membráně. Vše nasvědčuje tomu, že právě kardiolipiny vytváří odpovídající podmínky pro lipofilní chování membrány, schopnost začlenění různých přenašečů a enzymů a zejména pro správné fungování ubichinonu. Kardiolipiny jsou nezbytné pro správné fungování transportu fosfátů a cytochromoxidázovou aktivitu.
Fosfatidylinositol
Fosfatidylinositol je další ze skupiny fosfolipidů se zajímavou biologickou aktivitou. Působí totiž jako signalizační molekula, sloučeniny s těmito vlastnostmi se označují jako "druhý posel". Ve skutečnosti není na kyselinu fosfatidovou navázaný inositol, ale jeho stereoizomer myo-inositol. Po fosforylaci v pozicích 4 a 5 myoinositolu vznikne fosfatidylinositol-4,5-bisfosfát, který je zakotvený v buněčné membráně. Pokud dojde pod vlivem vhodného hormonu k rozštěpení na diacylglycerol a inositoltrifosfát, obě nově vzniklé sloučeniny spouští kaskádu reakcí, jejichž důsledkem je přenos signálu. Obě tyto sloučeniny tedy působí jako druhý posel. Na následující tabuli je znázorněn vzorec fosfatidylinositolu a oranžovými šipkami vyznačeny hydroxyly, které jsou fosforylovány za vzniku fosfatidylinositol-4,5-bisfosfátu.
Plasmalogeny
V mozku a ve svalech jsou hojně rozšířeny plasmalogeny. Jsou podobné fosfatidylethanolaminu, ale obsahují neobvyklou etherovou vazbu v pozici sn-1 glycerolu místo esterové vazby obvyklé v acylglycerolech. Touto etherovou vazbou bývá obvykle navázaný nenasycený alkohol. Někdy bývá místo ethanolaminu navázaný cholin, serin nebo inositol.
Plasmalogeny (fosforečné estery glyceryletherů) esterifikované v pozici sn-3 jsou vlastně odvozené od plasmenové kyseliny, která má v pozici sn-1 nenasycený alkohol. Existují však i obdobné sloučeniny, které mají v pozici sn-1 navázaný nasycený alkohol. Tyto sloučeniny jsou odvozené od kyseliny plasmanové. Plasmalogeny jsou zajímavé i tím, že mají pravděpodobně cytostatické účinky. Některé výzkumy naznačují, že nádorové buňky nejsou schopné plasmalogeny rozkládat.
Sfingofosfolipidy
Existuje důležitá skupina fosfolipidů označovaná jako sfingofosfolipidy, které neobsahují ve své molekule glycerol, ale místo něho tvoří základ molekuly dusíkatý analog glycerolu. Tato báze označovaná jako sfingosin (také sfingenin) obsahuje dlouhý řetězec, přičemž atom dusíku je substituovaný zbytkem mastné kyseliny (mastná kyselina je vázána jako amid).
Pokud dojde k navázání mastné kyseliny na dusík (mastná kyselina se váže jako amid), vznikne N-acylsfingosin označovaný jako ceramid. Primární hydroxylová skupina podléhá fosforylaci a vznikne fosfolipid označovaný jako ceramid-fosfát. Ceramid je strukturální součástí celé řady biologicky významných glykolipidů.
Zbytek kyseliny fosforečné umožňuje navázání hydroxylových sloučenin, podobně jako je tomu u fosfatidů a lysofosfatidů. Významným je sfingomyelin, který se nachází v poměrně velkém množství v mozku a v nervové tkáni.
Související články
Struktura a funkce lipidů - biochemie
Struktura a funkce mastných kyselin - biochemie
Plazmatická membrána - biochemie
Odkazy
Při zpracovávání textů a grafické stránky článků byly využity podklady z odborné literatury a internetu. Převzaté obrázky byly graficky upraveny pro potřeby tohoto webu. Kreslené obrázky podléhají autorským právům. Seznam použité literatury naleznete zde.