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Articulo de referencia

Glicerofosfolípido

Estructuras de membrana. Arriba , un fosfolípido arqueal: 1 , cadenas de isopreno; 2 , enlaces éter; 3 , fracción de L-glicerol ; 4 , grupo fosfato. Centro , un fosfolípid...

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Estructuras de membrana. Arriba ,  un fosfolípido arqueal: 1 ,  cadenas de isopreno; 2 ,  enlaces éter; 3 , fracción de L-glicerol ; 4 , grupo fosfato. Centro , un fosfolípido bacteriano o eucariota: 5 , cadenas de ácidos grasos; 6 , enlaces éster; 7 , fracción de D-glicerol ; 8 , grupo fosfato. Abajo : 9 , bicapa lipídica de bacterias y eucariotas; 10 , monocapa lipídica de algunas arqueas.         

Los glicerofosfolípidos o fosfoglicéridos son fosfolípidos derivados del glicerol . Son el componente principal de las membranas biológicas en las células eucariotas . Son un tipo de lípido cuya composición afecta la estructura y las propiedades de la membrana. [ 1 ] Se conocen dos clases principales: las de bacterias y eucariotas , y una familia aparte para arqueas . [ 2 ]

Estructuras

Los glicerofosfolípidos se derivan del glicerol-3-fosfato en una vía de novo. [ 3 ] El término glicerofosfolípido designa cualquier derivado del ácido glicerofosfórico que contiene al menos un residuo O - acilo , O - alquilo u O - alquil-1'-enilo unido a la porción de glicerol . [ 4 ] El grupo fosfato forma un enlace éster con el glicerol. Los hidrocarburos de cadena larga se unen típicamente a través de enlaces éster en bacterias/eucariotas y por 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 son ramificadas, con un sustituyente metilo por subunidad C5. Estas cadenas están unidas al fosfato de glicerol mediante enlaces éter. [ 2 ] Las dos cadenas de hidrocarburos unidas al glicerol son hidrofóbicas, mientras que la cabeza polar, que consiste principalmente en el grupo fosfato unido al tercer carbono del esqueleto de glicerol, es hidrofílica. [ 5 ] Esta doble característica da lugar a la naturaleza anfipática de los glicerofosfolípidos.

Generalmente se organizan en una bicapa en las membranas, con las cabezas polares hidrofílicas orientadas hacia el medio acuoso y las colas no polares hidrofóbicas hacia el interior. [ 6 ] Los glicerofosfolípidos constan de diversas especies que suelen diferir 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 del glicerol en posición vertical, con el fosfato unido al átomo de carbono número tres (en la parte inferior). Los plasmalógenos y los fosfatidatos son ejemplos de ello. [ 7 ]

Nomenclatura y estereoquímica

En general, los glicerofosfolípidos utilizan la notación "sn", que significa numeración estereoselectiva . [ 8 ] Cuando aparecen las letras "sn" en la nomenclatura, por convención el grupo hidroxilo del segundo carbono del glicerol (2- sn ) se encuentra a la izquierda en una proyección de Fischer . La numeración sigue la proyección de Fischer, siendo 1- sn el carbono superior y 3- sn el inferior. [ 9 ]

La ventaja de esta notación en particular es que la configuración espacial ( D o L ) de la molécula de glicero se determina 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 las posiciones 1- sn y/o 3- sn . [ 8 ] Las grasas animales suelen tener ácidos grasos saturados en la posición 2- sn , con ácidos grasos insaturados en las posiciones 1- sn y/o 3- sn . [ 8 ]

Ejemplos

Plasmalógenos

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

Fosfatidatos

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 actúa 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 lugar a una "cabeza" con una carga total. La porción de éster de fosfato ("cabeza") es hidrofílica, mientras que el resto de la molécula, la "cola" de ácido graso, es hidrofóbica. Estos son componentes importantes para la formación de bicapas lipídicas.

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

El prefijo fosfatidil- evoca el fosfatidato en sentido estricto, donde, al igual que en el ácido fosfatídico, el fosfato es un grupo simple. La fosfatidilcolina, por ejemplo, se deriva de la estructura básica del PA (-il-) con la adición de colina.

Fosfatidilcolinas

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

Fosfatidilinositol

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

fosfatidilserina

La fosfatidilserina es importante en la señalización celular , específicamente en la apoptosis . Las células utilizan esta fosfatidilserina para entrar en la célula mediante la imitación de la apoptosis. La estructura de este lípido difiere entre plantas y animales en cuanto a su composición de ácidos grasos. Además, la fosfatidilserina desempeña un papel importante en el cerebro humano, ya que constituye entre el 13 % y el 15 % de los fosfolípidos en la corteza cerebral. Este lípido se encuentra en una amplia variedad de lugares. Por ejemplo, en la dieta humana,  se obtienen aproximadamente 130 mg de fosfatidilserina. Se ha dicho que esto tiene un impacto positivo en el cerebro, ya que ayuda a reducir el estrés y a mejorar la memoria. [ 10 ]

Esfingomielina

La esfingomielina es un tipo de esfingolípido que contiene una estructura de bases esfingoides. Se encuentra en la vaina de mielina de los axones de las células nerviosas en las membranas celulares animales. La esfingomielina se puede encontrar en los huevos o en el cerebro bovino. Este esfingolípido se sintetiza en el retículo endoplasmático y se acumula en la membrana plasmática, con una mayor concentración en la superficie externa. [ 11 ]

Otros fosfolípidos

Existen muchos otros fosfolípidos, algunos de los cuales son glucolípidos . Los glucolípidos incluyen azúcares fosfatidilados, donde el grupo funcional alcohol forma parte de un carbohidrato. Los azúcares fosfatidilados están presentes en plantas y ciertos microorganismos. Un carbohidrato es muy hidrófilo debido a la gran cantidad de grupos hidroxilo que contiene.

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 bicapa lipídica de las membranas. La membrana celular, observada al microscopio electrónico, consta de dos capas identificables, o "hojas", cada una compuesta por una hilera ordenada de moléculas de glicerofosfolípidos. La composición de cada capa puede variar considerablemente según el tipo de célula.

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

  • Las colas hidrofóbicas se orientan una hacia la otra y forman un centro graso e hidrofóbico.
  • Los grupos de cabeza iónicos se ubican en las superficies interna y externa de la membrana celular.

Además de su función en las membranas celulares, participan en otros procesos celulares como la inducción de señales y el transporte. En cuanto a la señalización, proporcionan los precursores de las prostaglandinas y otros leucotrienos . [ 12 ] Su distribución y catabolismo específicos les permiten llevar a cabo los procesos de respuesta biológica mencionados anteriormente. [ 13 ] Su función como centros de almacenamiento de segundos mensajeros en la membrana también contribuye a su capacidad para actuar como transportadores. [ 13 ] Asimismo, influyen en la función de las proteínas. Por ejemplo, son componentes importantes de las lipoproteínas (proteínas solubles que transportan grasa en la sangre), afectando así su metabolismo y función. [ 6 ]

Uso en emulsificación

Los glicerofosfolípidos también pueden actuar como agentes emulsionantes para favorecer la dispersión de una sustancia en otra. Esto se utiliza a veces en la elaboración de caramelos y helados.

Presencia en el cerebro

Las membranas neuronales contienen varias clases de glicerofosfolípidos que se renuevan a diferentes velocidades según su estructura y localización en distintas células y membranas. Existen tres clases principales: 1-alquil-2-acil glicerofosfolípido, 1,2-diacil glicerofosfolípido y plasmalógeno. La función principal de estas clases de glicerofosfolípidos en las membranas neuronales es proporcionar estabilidad, permeabilidad y fluidez mediante alteraciones específicas en su composición. [ 13 ] La composición de glicerofosfolípidos de las membranas neuronales modifica considerablemente su eficacia funcional. La longitud de la cadena acilo del glicerofosfolípido 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 mediante las fosfolipasas A(l), A(2), C y D genera segundos mensajeros, como prostaglandinas , eicosanoides , factor activador de plaquetas y diacilglicerol. Por lo tanto, los fosfolípidos de la membrana neural constituyen una reserva de segundos mensajeros. También participan en la apoptosis , la modulación de la actividad de transportadores y enzimas unidas a la membrana. Se han descrito alteraciones significativas en la composición de los glicerofosfolípidos de la membrana neural en trastornos neurológicos. Estas alteraciones provocan cambios en la fluidez y la permeabilidad de la membrana. Estos procesos, junto con la acumulación de peróxidos lipídicos y el metabolismo energético comprometido, podrían ser responsables de la neurodegeneración observada en dichos trastornos. [ 14 ]

Metabolismo

El metabolismo de los glicerofosfolípidos es diferente en eucariotas, células tumorales [ 15 ] 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 varias etapas con diferentes intermediarios. La primera etapa de 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). El LPA luego se acila para formar el siguiente intermediario, el ácido fosfatídico (PA). El PA puede desfosforilarse, lo que lleva a la formación de diacilglicerol, que es esencial en la síntesis de fosfatidilcolina (PC). [ 6 ] La PC es una de las muchas especies de glicerofosfolípidos. En una vía metabólica denominada vía de Kennedy, se añaden las cabezas polares para completar la formación de la estructura completa, que consta de las regiones de las cabezas polares, 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 las cabezas polares para completar la formación de la PC. La PC puede convertirse posteriormente en otras especies de glicerofosfolípidos, como la fosfatidilserina (PS) y la fosfatidiletanolamina (PE). [ 6 ]

Véase también

Referencias

  1. ↑ Harayama, Takeshi; Riezman, Howard (mayo de 2018). "Comprender la diversidad de la composición lipídica de la membrana" . Nature Reviews Molecular Cell Biology . 19 (5): 281– 296. doi : 10.1038/nrm.2017.138 . ISSN 1471-0080 . PMID 29410529 .  
  2. 1 2 Caforio, Antonella; Driessen, Arnold JM (2017). "Fosfolípidos de arqueas: propiedades estructurales y biosíntesis" (PDF) . Biochimica et Biophysica Acta (BBA) - Biología molecular y celular de lípidos . 1862 (11): 1325– 1339. doi : 10.1016/j.bbalip.2016.12.006 . PMID 28007654 . 
  3. ↑ Hishikawa, Daisuke; Hashidate, Tomomi; Shimizu, Takao; Shindou, Hideo (mayo de 2014). "Diversidad y función de los glicerofosfolípidos de membrana generados por la vía de remodelación en células de mamíferos" . Journal of Lipid Research . 55 (5): 799– 807. doi : 10.1194/jlr.R046094 . ISSN 0022-2275 . PMC 3995458. PMID 24646950 .   
  4. ↑ IUPAC , Compendio de Terminología Química , 5.ª ed. (el "Libro de Oro") (2025). Versión en línea: (2006 – ) " glicerofosfolípido ". doi : 10.1351/goldbook.G02648
  5. ↑ Montealegre, Cristina; Verardo, Vito; Luisa Marina, María; Caboni, María Fiorenza (marzo de 2014). "Análisis de glicerofosfato y esfingolípidos por CE". Electroforesis . 35 (6): 779– 792. doi : 10.1002/elps.201300534 . PMID 24301713 . S2CID 205804071 .  
  6. 1 2 3 4 Ecker, Josef; Liebisch, Gerhard (abril de 2014). "Aplicación de isótopos estables para investigar el metabolismo de ácidos grasos, glicerofosfolípidos y especies de esfingolípidos". Progress in Lipid Research . 54 : 14–31 . doi : 10.1016/j.plipres.2014.01.002 . PMID 24462586 . 
  7. ↑ Yong-Mei Zhang y Charles O. Rock (2008). "Serie de revisión temática: glicolípidos. Aciltransferasas en la síntesis de glicerofosfolípidos bacterianos" . J Lipid Res . 49 (9): 1867–1874 . doi : 10.1194/jlr.R800005-JLR200 . PMC 2515527. PMID 18369234 .  
  8. 1 2 3 Alfieri A, Imperlini E, Nigro E, Vitucci D, Orrù S, Daniele A, Buono P, Mancini A (2017). "Efectos de los triacilgliceroles interesterificados de aceite vegetal sobre la lipemia y la salud humana" . Revista Internacional de Ciencias Moleculares . 19 (1): E104. doi : 10.3390/ijms19010104 . PMC 5796054. PMID 29301208 .  
  9. ↑ Moss GP (versión web) (1976). "Nomenclatura de lípidos, recomendaciones 1976" . Comisión de Nomenclatura Bioquímica (CBN) de la IUPAC-IUB . Parte I. Ácidos grasos, grasas neutras, alcoholes de cadena larga y bases de cadena larga § Lip-1.13 . Consultado el 27 de septiembre de 2023 .
  10. ↑ "Dictamen científico sobre la justificación de las declaraciones de propiedades saludables relacionadas con la fosfatidilserina (ID 552, 711, 734, 1632, 1927) de conformidad con el artículo 13, apartado 1, del Reglamento (CE) n.º 1924/2006 | EFSA" . www.efsa.europa.eu . 19 de octubre de 2010. Consultado el 29 de noviembre de 2023 .
  11. ↑ Testi, Roberto (1996-12-01). "Descomposición de la esfingomielina y destino celular" . Trends in Biochemical Sciences . 21 (12): 468– 471. doi : 10.1016/S0968-0004(96)10056-6 . ISSN 0968-0004 . PMID 9009829 .  
  12. ↑ Hermansson, Martin; Hokynar, Kati; Somerharju, Pentti (julio de 2011). "Mecanismos de homeostasis de glicerofosfolípidos en células de mamíferos". Progress in Lipid Research . 50 (3): 240– 257. doi : 10.1016/j.plipres.2011.02.004 . PMID 21382416 . 
  13. 1 2 3 Farooqui, AA; Horrocks, LA; Farooqui, T (junio de 2000). "Glicerofosfolípidos en el cerebro: su metabolismo, incorporación a las membranas, funciones e implicación en trastornos neurológicos". Química y física de los lípidos . 106 (1): 1– 29. doi : 10.1016/s0009-3084(00)00128-6 . PMID 10878232 . 
  14. ↑ García, Christina (30 de junio de 2011). "Metabolismo de los glicerofosfolípidos" . We Sapiens.org . Archivado del original el 23 de marzo de 2012.
  15. ↑ Dolce V, Cappello AR, Lappano R, Maggiolini M (noviembre de 2011). "Síntesis de glicerofosfolípidos como una nueva diana farmacológica contra el cáncer". Current Molecular Pharmacology . 4 (3): 167– 175. doi : 10.2174/1874467211104030167 . PMID 21222647 .