Hvordan fosfolipider former cellulær struktur og funktion

Duncan Smith/Photodisc/Getty Images

Fosfolipider er byggestenene i eukaryote cellemembraner, der orkestrerer både strukturel integritet og dynamisk cellulær kommunikation.

Definition af fosfolipid

Et fosfolipid er et amfipatisk molekyle, der kombinerer et hydrofilt fosfathoved med to hydrofobe fedtsyrehaler knyttet til en glycerolrygrad. De uladede, ikke-polære haler giver fluiditet, mens det ladede hoved sikrer interaktion med vandige miljøer.

Fosfolipidstruktur

Kendetegnet ved biologiske membraner er phospholipid-dobbeltlaget:to lag af amfipatiske molekyler placeret head-to-head. Den ydre overflade vender mod det ekstracellulære rum, den indre overflade vender mod cytoplasmaet. Fedtsyrehalerne på hvert lag sætter sig sammen og skaber en hydrofob kerne, der beskytter membranen mod omgivende vand. Umættede bindinger i halerne øger fleksibiliteten, et nøgletræk ved alle levende membraner.

Membraner er ikke ensartede; de indeholder specialiserede mikrodomæner kaldet lipid rafts . Disse forbigående, kolesterolrige lommer koncentrerer signalproteiner, hvilket letter processer som endocytose, signaltransduktion og apoptose.

Fosfolipidfunktion

Fosfolipider etablerer en stabil barriere mellem vandige rum, adskiller cytosolen fra det ekstracellulære miljø og afgrænser organellernes indre. De giver også selektiv permeabilitet , hvilket muliggør passiv diffusion af små, uladede molekyler (f.eks. H2O, O2, C02), mens større eller ladede arter begrænses (f.eks. glucose, H+). Transmembrane proteiner og kanaler er nødvendige for at disse begrænsede molekyler kan krydse.

Ud over at danne barrierer fungerer fosfolipider som sekundære budbringere. Når en ekstracellulær ligand ikke kan opløses i lipidfasen, binder den sig til en membran-associeret receptor, hvilket udløser intracellulære signalkaskader, der i sidste ende modificerer nuklear eller cytoplasmatisk aktivitet.

Stort set alle organeller - ER, mitokondrier, kloroplaster, vesikler, Golgi og mere - er vært for fosfolipidmembraner. Kernen, mitokondrier og kloroplaster besidder dobbeltlag; andre organeller bevarer en enkeltlagsmembran.

Fosfolipidmolekyle

Humane cellemembraner indeholder overvejende fire store fosfolipider:

• Phosphatidylcholin
• Phosphatidylserin
• Phosphatidylethanolamin
• Sphingomyelin

Disse tegner sig for 50-60% af de samlede membranfosfolipider, hvor kolesterol og glykolipider udgør de resterende 40%. Nøgleroller omfatter:

• Phosphatidylcholin: Forstadium til neurotransmitteren acetylcholin.
• Phosphatidylserin: Understøtter neuronal kognition og signalerer celledødsbaner.
• Phosphatidylethanolamin: Bidrager til membrankrumning og modulerer tromboseveje.
• Sphingomyelin: Findes i høje koncentrationer i myelinskederne, som er afgørende for hurtig nerveledning.

Micellestruktur

I vandige miljøer samler fosfolipider sig selv til sfæriske miceller:hydrofile hoveder vender udad, mens hydrofobe haler findes i kernen. Miceller tjener som midler til levering af hydrofobe lægemidler og tilbyder en stabil platform med kontrolleret frigivelse.

Læs mere om fosfolipiders primære funktioner.

Læs mere om miceller i biokemi.