FOSFOLIPIDI: CARATTERISTICHE, STRUTTURA, FUNZIONI, TIPOLOGIE - BIOLOGIA - 2025

Il termine fosfolipide viene utilizzato per riferirsi a biomolecole di natura lipidica che hanno nelle loro strutture, in particolare nelle loro teste polari, un gruppo fosfato e che possono avere una molecola di glicerolo 3-fosfato o una molecola di sfingosina come scheletro principale.

Molti autori, tuttavia, quando menzionano i fosfolipidi, di solito si riferiscono a glicerofosfolipidi o fosfogliceridi, che sono lipidi derivati ​​dal glicerolo 3-fosfato a cui sono esterificati, agli atomi di carbonio delle posizioni 1 e 2, due catene di acidi grassi di varia lunghezza e grado di saturazione.

Schema della struttura di un fosfolipide (Fonte: OpenStax tramite Wikimedia Commons)

I fosfogliceridi rappresentano il gruppo più importante di lipidi di membrana e si distinguono principalmente per l'identità dei gruppi sostituenti legati al gruppo fosfato nella posizione C3 del glicerolo.

La fosfatidilcolina, la fosfatidiletanolamina, la fosfatidilserina e il fosfatidilinositolo sono tra i fosfolipidi più importanti, sia per la loro abbondanza che per l'importanza delle funzioni biologiche che esercitano nelle cellule.

caratteristiche

Come ogni altro lipide, anche i fosfolipidi sono molecole anfipatiche, cioè hanno un'estremità polare idrofila, spesso nota come "testa polare" e un'estremità apolare chiamata "coda apolare", che ha caratteristiche idrofobiche.

A seconda della natura dei gruppi di testa o dei gruppi polari e delle catene alifatiche, ogni fosfolipide ha caratteristiche chimiche, fisiche e funzionali differenti. I sostituenti polari possono essere anionici (con una carica netta negativa), zwitterionici o cationici (con una carica netta positiva).

I fosfolipidi sono distribuiti "asimmetricamente" nelle membrane cellulari, poiché questi possono essere più o meno arricchiti di un tipo o di un altro, il che vale anche per ogni monostrato che costituisce il doppio strato lipidico, poiché un fosfolipide può essere localizzato preferenzialmente verso il cella esterna o interna.

La distribuzione di queste molecole complesse dipende generalmente dagli enzimi responsabili della loro sintesi, che sono modulati, allo stesso tempo, dalle esigenze intrinseche di ciascuna cellula.

Struttura

La maggior parte dei fosfolipidi, come discusso sopra, sono lipidi assemblati su una spina dorsale di glicerolo 3-fosfato; ed è per questo che sono anche conosciuti come glicerofosfolipidi o fosfogliceridi.

La sua testa polare è costituita dal gruppo fosfato attaccato al carbonio in posizione C3 del glicerolo al quale sono attaccati i gruppi sostituenti o "gruppi testa" mediante un legame fosfodiestere. Sono questi gruppi che danno a ciascun fosfolipide la sua identità.

La regione apolare è rappresentata nelle code apolari, che sono composte dalle catene di acidi grassi attaccate ai carboni nelle posizioni C1 e C2 della molecola di glicerolo 3-fosfato mediante legami estere o eterei (etere-fosfolipidi).

Schema di un fosfolipide in una membrana (Fonte: Tvanbr tramite Wikimedia Commons)

Altri fosfolipidi sono basati su una molecola di diidrossiacetone fosfato a cui gli acidi grassi si legano anche attraverso legami eterei.

In molti fosfolipidi biologicamente importanti, l'acido grasso in posizione C1 è un acido grasso saturo con un numero di atomi di carbonio compreso tra 16 e 18, mentre quello in posizione C2 è spesso insaturo e più lungo (da 18 a 20 atomi di carbonio). carbonio).

Normalmente, nei fosfolipidi, non si trovano acidi grassi a catena ramificata.

Il fosfolipide più semplice è l'acido fosfatidico, che consiste in una molecola di glicerolo 3-fosfato attaccata a due catene di acidi grassi (1,2-diacil glicerolo 3-fosfato). Questo è l'intermedio chiave per la formazione degli altri glicerofosfolipidi.

Caratteristiche

Strutturale

I fosfolipidi, insieme al colesterolo e agli sfingolipidi, sono i principali elementi strutturali per la formazione delle membrane biologiche.

Le membrane biologiche rendono possibile l'esistenza delle cellule che compongono tutti gli organismi viventi, così come quella degli organelli all'interno di queste cellule (compartimentalizzazione cellulare).

I fosfolipidi sono una parte essenziale del doppio strato lipidico che costituisce le membrane biologiche (Fonte: Bekerr, tramite Wikimedia Commons)

Le proprietà fisico-chimiche dei fosfolipidi determinano le caratteristiche elastiche, la fluidità e la capacità di associarsi alle proteine ​​integrali e periferiche delle membrane cellulari.

In questo senso, le proteine ​​associate alle membrane interagiscono principalmente con i gruppi polari dei fosfolipidi e sono questi gruppi, a loro volta, che conferiscono caratteristiche superficiali speciali ai doppi strati lipidici di cui fanno parte.

Alcuni fosfolipidi contribuiscono anche alla stabilizzazione di molte proteine ​​trasportatrici e altri aiutano ad aumentare o migliorare la loro attività.

Comunicazione cellulare

In termini di comunicazione cellulare, ci sono alcuni fosfolipidi che svolgono funzioni specifiche. Ad esempio, i fosfoinositoli sono importanti fonti di secondi messaggeri che partecipano ai processi di segnalazione cellulare nelle membrane in cui si trovano.

La fosfatidilserina, un importante fosfolipide essenzialmente associato al monostrato interno della membrana plasmatica, è stata descritta come una molecola "reporter" o "marker" nelle cellule apoptotiche, in quanto viene traslocata al monostrato esterno durante i processi di morte cellulare programmata.

Energia e metabolismo

Come il resto dei lipidi di membrana, i fosfolipidi sono un'importante fonte di energia calorica, nonché precursori della biogenesi di membrana.

Le catene alifatiche (gli acidi grassi) che compongono le loro code apolari vengono utilizzate attraverso complesse vie metaboliche attraverso le quali vengono estratte grandi quantità di energia sotto forma di ATP, energia necessaria per svolgere la maggior parte dei processi cellulari vitale.

Altre funzioni

Alcuni fosfolipidi svolgono altre funzioni come parte di materiali speciali in alcuni tessuti. La dipalmitoil-fosfatidilcolina, ad esempio, è uno dei componenti principali del tensioattivo polmonare, che è una complessa miscela di proteine ​​e lipidi la cui funzione è quella di diminuire la tensione superficiale nei polmoni durante l'espirazione.

tipi

Gli acidi grassi attaccati alla spina dorsale del glicerolo 3-fosfato possono essere molto vari, quindi, lo stesso tipo di fosfolipide può essere costituito da un gran numero di specie molecolari, alcune delle quali specifiche per determinati organismi, per determinati tessuti e anche per alcune cellule all'interno dello stesso organismo.

-Glycerophospholipids

I glicerofosfolipidi o fosfogliceridi sono la classe di lipidi più abbondante in natura. Tant'è che sono il modello comunemente usato per descrivere tutti i fosfolipidi. Si trovano principalmente come elementi strutturali delle membrane cellulari, ma possono anche essere distribuiti in altre parti della cellula, sebbene in concentrazioni molto inferiori.

Come è stato commentato in questo testo, la sua struttura è formata da una molecola di 1,2-diacil glicerolo 3-fosfato a cui è attaccata un'altra molecola con caratteristiche polari, attraverso un legame fosfodiestere, che conferisce una specifica identità a ogni gruppo glicerolipidico.

Queste molecole sono generalmente alcoli come etanolamina, colina, serina, glicerolo o inositolo, che formano fosfatidiletanolammine, fosfatidilcoline, fosfatidilserine, fosfatidilgliceroli e fosfatidilinositoli.

Inoltre, potrebbero esserci differenze tra fosfolipidi appartenenti allo stesso gruppo relative alla lunghezza e al grado di saturazione delle catene alifatiche che compongono le loro code apolari.

Classificazione

Secondo le caratteristiche dei gruppi polari, i glicerofosfolipidi sono classificati come:

- Glicerofosfolipidi caricati negativamente, come il fosfatidilinositolo 4,5-bisfosfato.

- Glicerofosfolipidi neutri, come la fosfatidilserina.

- Glicerofosfolipidi caricati positivamente, come fosfatidilcolina e fosfatidiletanolamina.

-Eterofosfolipidi e plasmallogeni

Sebbene la loro funzione non sia nota con certezza, è noto che questo tipo di lipidi si trova nelle membrane cellulari di alcuni tessuti animali e in quelle di alcuni organismi unicellulari.

La sua struttura differisce dai più comuni fosfolipidi per il tipo di legame attraverso il quale le catene di acidi grassi sono attaccate al glicerolo, poiché è un legame etereo e non estere. Questi acidi grassi possono essere saturi o insaturi.

Nel caso dei plasmallogeni, le catene di acidi grassi sono attaccate a uno scheletro di diidrossiacetone fosfato per mezzo di un doppio legame ai carboni C1 o C2.

I plasmalogeni sono particolarmente abbondanti nelle cellule del tessuto cardiaco della maggior parte dei vertebrati; e molti invertebrati, batteri alofiti e alcuni protisti ciliati hanno membrane arricchite con questo tipo di fosfolipidi.

Tra le poche funzioni note di questi lipidi c'è l'esempio del fattore di attivazione piastrinica nei vertebrati, che è un alchil fosfolipide.

-Sphingomyelins

Sebbene possano essere classificati insieme agli sfingolipidi, poiché nel loro scheletro principale contengono una molecola di sfingosina invece di una molecola di glicerolo 3-fosfato, questi lipidi rappresentano la seconda classe più abbondante di fosfolipidi di membrana.

Una catena di acidi grassi è attaccata al gruppo amminico della sfingosina attraverso un legame ammidico, formando così una ceramide. Il gruppo idrossile primario della sfingosina viene esterificato con una fosforilcolina, dando origine alla sfingomielina.

Questi fosfolipidi, come indica il loro nome, arricchiscono le guaine mieliniche che circondano le cellule nervose, che svolgono un ruolo importante nella trasmissione degli impulsi nervosi elettrici.

Dove si trovano?

Come indicano le loro funzioni, i fosfolipidi si trovano principalmente come parte strutturale dei doppi strati lipidici che costituiscono le membrane biologiche che racchiudono sia le cellule che i loro organelli interni in tutti gli organismi viventi.

Questi lipidi sono comuni in tutti gli organismi eucarioti e anche in molti procarioti, dove svolgono funzioni analoghe.

Esempio dei principali fosfolipidi

Come è stato più volte commentato, i glicerofosfolipidi sono i fosfolipidi più importanti e abbondanti nelle cellule di qualsiasi organismo vivente. Di questi, la fosfatidilcolina rappresenta più del 50% dei fosfolipidi nelle membrane eucariotiche. Ha una forma quasi cilindrica, quindi può essere organizzato in doppi strati lipidici piatti.

La fosfatidiletanolammina, d'altra parte, è anch'essa estremamente abbondante, ma la sua struttura è "conica", quindi non si autoassembla in doppi strati ed è normalmente associata a luoghi dove sono presenti curvature nella membrana.

Riferimenti

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