¿Cuáles son las funciones primarias de los fosfolípidos?

¿Cuáles son las funciones primarias de los fosfolípidos?

Los fosfolípidos son frecuentes en las células de las bacterias y los eucariotas. Son moléculas hechas de una cabeza de fosfato y una cola lipídica. La cabeza se considera hidrófila o amante del agua, mientras que la cola es hidrófoba o repelente al agua. Los fosfolípidos se denominan, por tanto, anfifílicos. Debido a esta naturaleza dual de los fosfolípidos, muchos tipos se organizan en dos capas en un ambiente acuoso. Esto se llama una bicapa de fosfolípidos. La síntesis de fosfolípidos ocurre principalmente en el retículo endoplásmico. Otras áreas de biosíntesis incluyen el aparato de Golgi y las mitocondrias. Los fosfolípidos funcionan de varias maneras dentro de las células.

fosfolípidos forman membranas

Los fosfolípidos proporcionan barreras en las membranas celulares para proteger la célula y crean barreras para los orgánulos dentro de esas células. Los fosfolípidos trabajan para proporcionar vías para varias sustancias a través de las membranas. las proteínas de la membrana se encuentran en la bicapa de fosfolípidos; estos responden a las señales celulares o actúan como enzimas o mecanismos de transporte de la membrana celular. la bicapa de fosfolípidos permite que moléculas esenciales como el agua, el oxígeno y el dióxido de carbono crucen la membrana, pero las moléculas muy grandes no pueden entrar en la célula de esta manera o pueden no ser capaces de hacerlo. con esta combinación de fosfolípidos y proteínas, se dice que la célula es selectivamente permeable, permitiendo solo ciertas sustancias libremente y otras a través de interacciones más complejas.

Los fosfolípidos proporcionan estructura a las membranas celulares, que a su vez mantienen a las orgánulas organizadas y divididas para que funcionen de manera más eficiente, pero esta estructura también ayuda en la flexibilidad y fluidez de las membranas. algunos fosfolípidos inducirán una curvatura negativa de la membrana, mientras que otros inducirán una curvatura positiva, dependiendo de su composición. Las proteínas también contribuyen a la curvatura de la membrana. Los fosfolípidos también pueden translocarse a través de las membranas, a menudo por proteínas especiales como flipases, floppasas y scramblases. Los fosfolípidos contribuyen también a la carga superficial de las membranas. así, mientras que los fosfolípidos contribuyen a la estabilidad, su fusión y su fisión, también ayudan en el transporte de materiales y señales. Por lo tanto, los fosfolípidos hacen que las membranas sean altamente dinámicas, en lugar de simples barreras de dos capas.

otras funciones de los fosfolípidos

Con una mejor tecnología, los científicos pueden visualizar algunos fosfolípidos dentro de las células vivas a través de sondas fluorescentes. otros métodos para dilucidar la funcionalidad de los fosfolípidos incluyen el uso de especies knockout (como los ratones) que poseen enzimas modificadoras de lípidos expresadas en exceso. Esto ayuda a comprender más funciones para los fosfolípidos.

Los fosfolípidos tienen un papel activo aparte de la formación de bicapas. Los fosfolípidos mantienen un gradiente de procesos químicos y eléctricos para asegurar la supervivencia celular. También son esenciales para regular la exocitosis, la quimiotaxis y la citocinesis. algunos fosfolípidos desempeñan un papel en la fagocitosis, trabajando para rodear las partículas para formar fagosomas. Los fosfolípidos también contribuyen a la endocitosis, que es la generación de vacuolas. El proceso implica la unión de la membrana alrededor de las partículas, la extensión y finalmente la escisión. Los endosomas y fagosomas resultantes, a su vez, poseen sus propias bicapas lipídicas.

Los fosfolípidos regulan los procesos celulares relacionados con el crecimiento, la transmisión sináptica y la vigilancia inmune.

Otra función de los fosfolípidos es la de ensamblar lipoproteínas circulantes. estas proteínas desempeñan el papel esencial del transporte de triglicéridos lipófilos y colesteroles en la sangre.

Los fosfolípidos también funcionan como emulsionantes en el cuerpo, como cuando se mezclan con colesteroles y ácido biliar en la vesícula biliar para formar micelas para la absorción de sustancias grasas. Los fosfolípidos también desempeñan el papel de humedecer las superficies para cosas como las articulaciones, los alvéolos y otras partes del cuerpo que requieren un movimiento suave.

Los fosfolípidos en los eucariotas se producen en las mitocondrias, endosomas y retículo endoplásmico (er). La mayoría de los fosfolípidos se producen en el retículo endoplásmico. en el er, los fosfolípidos se utilizan en el transporte de lípidos no leicular entre el er y otros orgánulos. En las mitocondrias, los fosfolípidos desempeñan numerosos roles para la homeostasis celular y el funcionamiento mitocondrial.

Los fosfolípidos que no forman bicapas ayudan en la fusión y flexión de la membrana.

tipos de fosfolípidos

Los fosfolípidos más prevalentes en los eucariotas son los glicerofosfolípidos, que poseen un esqueleto de glicerol. Tienen un grupo de cabeza, cadenas laterales hidrofóbicas y cadenas alifáticas. El grupo principal de estos fosfolípidos puede variar en la composición química, lo que lleva a diversas variedades de fosfolípidos. Las estructuras de estos fosfolípidos varían desde cilíndricas a cónicas hasta inversamente cónicas, y como tal, su funcionalidad difiere. trabajan con el colesterol y los esfingolípidos para ayudar en la endocitosis, forman lipoproteínas, se usan como surfactantes y son los principales componentes de las membranas celulares.

El ácido fosfatídico (PA), también llamado fosfatidato, comprende solo un pequeño porcentaje de fosfolípidos en las células. Es el fosfolípido más básico y sirve como precursor de otros glicerofosfolípidos. Posee una forma cónica y puede dar como resultado la curvatura de las membranas. pa promueve la fusión y fisión mitocondrial y es esencial para el metabolismo de los lípidos. Se une a la proteína rac, asociada a la quimiotaxis. También se cree que interactúa con muchas otras proteínas debido a su naturaleza aniónica.

La fosfatidilcolina (pc) es el fosfolípido de mayor abundancia, que representa hasta el 55 por ciento de los lípidos totales. PC es un ion conocido como zwitterion, tiene forma de cilindro y es conocido por formar bicapas. PC sirve como un sustrato componente para la generación de acetilcolina, un neurotransmisor crucial. PC puede convertirse en otros lípidos como esfingomielinas. PC también sirve como surfactante en los pulmones y es un componente de la bilis. Su papel general es el de la estabilización de membrana.

La fosfatidiletanolamina (pe) también es bastante abundante, pero es algo cónica y no tiende a formar bicapas. comprende hasta un 25 por ciento de fosfolípidos. Es profusa en la membrana interna de las mitocondrias, y puede ser producida por las mitocondrias. El pe posee un grupo de cabeza relativamente más pequeño en comparación con el PC. pe es conocido por macroautofagia y ayudas en la fusión de membrana.

cardiolipina (cl) es un dímero de fosfolípidos en forma de cono y es el principal fosfolípido no bicapa que se encuentra en las mitocondrias, que son las únicas orgánulos que producen cl. La cardiolipina se encuentra principalmente en la membrana mitocondrial interna y afecta la actividad de las proteínas en las mitocondrias. este fosfolípido rico en ácidos grasos es necesario para la funcionalidad de los complejos de cadenas respiratorias mitocondriales. El cl constituye una cantidad significativa de tejidos cardíacos y se encuentra en células y tejidos que requieren alta energía. cl trabaja para atraer protones a una enzima llamada atp sintasa. Cl también ayuda en la señalización de la muerte celular por apoptosis.

El fosfatidilinositol (pi) representa hasta el 15 por ciento de los fosfolípidos encontrados en las células. Pi se encuentra en numerosos orgánulos, y su grupo principal puede sufrir cambios reversibles. pi funciona como un precursor que ayuda en la transmisión de mensajes en el sistema nervioso, así como en el tráfico de membranas y la orientación de proteínas.

La fosfatidilserina (ps) comprende hasta un 10 por ciento de fosfolípidos en las células. ps desempeña un papel importante en la señalización dentro y fuera de las células. ps ayuda a las células nerviosas a funcionar y regula la conducción del impulso nervioso. Características ps en la apoptosis (muerte celular espontánea). ps también comprende membranas plaquetarias y por lo tanto desempeña un papel en la coagulación

El fosfatidilglicerol (pg) es un precursor del bis (monoacilglicero) fosfato o bmp, que está presente en muchas células y es potencialmente necesario para el transporte del colesterol. bmp se encuentra principalmente en las células de los mamíferos, donde constituye aproximadamente el 1 por ciento de los fosfolípidos. bmp se fabrica principalmente en cuerpos multivesiculares y se cree que induce la formación de brotes en la membrana.

La esfingomielina (SM) es otra forma de fosfolípido. Los sms son importantes para la composición de las membranas celulares de los animales. mientras que la columna vertebral de los glicerofosfolípidos es el glicerol, la columna vertebral de las esfingomielinas es la esfingosina. Las bicapas de fosfolípidos sm reaccionan de manera diferente al colesterol, y están más altamente comprimidas, pero tienen menos permeabilidad al agua. El sm comprende balsas lipídicas, nanodominios estables en membranas que son importantes para la clasificación de membranas, la transducción de señales y el transporte de proteínas.

Enfermedades relacionadas con el metabolismo de los fosfolípidos.

La disfunción de los fosfolípidos conduce a una serie de trastornos como la neuropatía periférica de charcot-marie-tooth, el síndrome de scott y el catabolismo anormal de lípidos, que se asocia con varios tumores.

Los trastornos genéticos causados ​​por mutaciones genéticas pueden conducir a disfunciones en la biosíntesis y el metabolismo de los fosfolípidos. estos resultan ser bastante marcados en trastornos relacionados con las mitocondrias.

Se necesita una red de lípidos eficiente en las mitocondrias. Los fosfolípidos cardiolipina, ácido fosfatídico, fosfatidilglicerol y fosfatidiletanolamina juegan un papel crucial en el mantenimiento de la membrana de las mitocondrias. Las mutaciones de los genes que afectan estos procesos a veces conducen a enfermedades genéticas.

en la enfermedad mitocondrial ligada al síndrome de Barth (bths), las afecciones incluyen debilidad de los músculos esqueléticos, crecimiento reducido, fatiga, retraso motor, cardiomiopatía, neutropenia y aciduria 3-metilglutacónica, una enfermedad potencialmente mortal. estos pacientes exhiben mitocondrias defectuosas, que poseen cantidades reducidas de fosfolípidos cl.

la cardiomiopatía dilatada con ataxia (dcma) se presenta con cardiomiopatía dilatada de inicio temprano, la ataxia del cerebro no es progresiva (pero que provoca retrasos motores), falla de crecimiento y otras afecciones. Esta enfermedad resulta de problemas funcionales con un gen que ayuda en la regulación de la remodelación de cl y la biogénesis de la proteína mitocondrial.

El síndrome de megdel se presenta como un trastorno autosómico recesivo con encefalopatía, una cierta forma de sordera, retrasos motores y del desarrollo y otras afecciones. en el gen afectado, el fosfolípido precursor de cl, pg, posee una cadena de acilo modificada, que a su vez cambia el cl. Además, los defectos genéticos reducen los niveles de fosfolípidos bmp. Dado que el bmp regula la regulación y el tráfico de colesterol, su reducción conduce a la acumulación de colesterol no esterificado.

a medida que los investigadores aprenden más sobre las funciones de los fosfolípidos y su importancia, se espera que se puedan crear nuevas terapias para tratar las enfermedades que resultan de su disfunción.

Usos para fosfolípidos en medicina.

La biocompatibilidad de los fosfolípidos los convierte en candidatos ideales para los sistemas de administración de fármacos. su construcción anfifílica (que contiene componentes que aman el agua y que odian el agua) ayuda a la construcción con el autoensamblaje y la construcción de estructuras más grandes. Los fosfolípidos a menudo forman liposomas que pueden transportar medicamentos. Los fosfolípidos también sirven como buenos emulsionantes. Las compañías farmacéuticas pueden elegir los fosfolípidos de los huevos, la soya o los fosfolípidos construidos artificialmente para ayudar en la administración de medicamentos. los fosfolípidos artificiales se pueden hacer a partir de glicerofosfolípidos al alterar los grupos de la cabeza o la cola o ambos. Estos fosfolípidos sintéticos son más estables y más puros que los fosfolípidos naturales, pero su costo tiende a ser mayor. La cantidad de ácidos grasos en los fosfolípidos naturales o sintéticos afectará su eficiencia de encapsulación.

Los fosfolípidos pueden producir liposomas, vesículas especiales que pueden adaptarse mejor a la estructura de la membrana celular. estos liposomas sirven entonces como portadores de fármacos para fármacos hidrófilos o lipófilos, fármacos de liberación controlada y otros agentes. Los liposomas hechos de fosfolípidos se usan a menudo en medicamentos contra el cáncer, terapia génica y vacunas. Los liposomas se pueden fabricar para que sean altamente específicos para la administración de fármacos, al hacer que se parezcan a la membrana celular que necesitan cruzar. El contenido de fosfolípidos de los liposomas puede alterarse según el sitio de la enfermedad objetivo.

Las propiedades emulsionantes de los fosfolípidos los hacen ideales para emulsiones de inyección intravenosa. La yema de huevo y las emulsiones de fosfolípidos de soja se utilizan a menudo para este propósito.

Si los medicamentos tienen una biodisponibilidad deficiente, a veces se pueden usar flavonoides naturales para formar complejos con fosfolípidos, ayudando a la absorción del medicamento. Estos complejos tienden a producir fármacos estables con una acción más prolongada.

A medida que la investigación continua proporcione más información sobre los fosfolípidos cada vez más útiles, la ciencia se beneficiará del conocimiento para comprender mejor los procesos celulares y hacer medicamentos más específicos.



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