Glykolipider klassificering, struktur och funktioner

4254
Jonah Lester

De glykolipider De är membranlipider med kolhydrater i sina polära huvudgrupper. De uppvisar den mest asymmetriska fördelningen mellan membranlipider, eftersom de exklusivt finns i det yttre monolager av cellmembran, eftersom de är särskilt rikliga i plasmamembranet..

Liksom de flesta membranlipider har glykolipider en hydrofob region bestående av apolära kolvätsvansar och ett huvud eller polärt område, som kan bestå av olika klasser av molekyler, beroende på glykolipiden i fråga..

Allmänt schema för en glykolipid (Källa: Wpcrosson [CC BY-SA 4.0 (https://creativecommons.org/licenses/by-sa/4.0)] via Wikimedia Commons)

Glykolipider kan hittas i encelliga organismer såsom bakterier och jäst, såväl som i organismer så komplexa som djur och växter.

I djurceller består glykolipider huvudsakligen av ett sfingosinskelett, medan de två vanligaste i växter motsvarar diglycerider och sulfonsyraderivat. I bakterier finns det också glykosylglycerider och derivat av acylerade sockerarter.

I växter koncentreras glykolipider i kloroplastmembranet, medan det hos djur finns rikligt i plasmamembranet. Tillsammans med glykoproteiner och proteoglykaner är glykolipider en viktig del av glykokalyxen, vilket är avgörande för många cellulära processer..

Glykolipider, särskilt de från djurceller, tenderar att associera med varandra genom vätebindning mellan deras kolhydratdelar och av van der Waals krafter mellan deras fettsyrakedjor. Dessa lipider finns i membranstrukturer som kallas lipidflottor, som har flera funktioner.

Glykolipidernas funktioner är olika, men i eukaryoter är deras placering på plasmamembranets yttre yta relevant ur flera synvinklar, särskilt i kommunikations-, vidhäftnings- och celldifferentieringsprocesser..

Artikelindex

  • 1 Klassificering
    • 1.1 Glykoglycerolipid
    • 1.2 Glukosfingolipider
    • 1.3 Glykofosfatidylinositoler
  • 2 Struktur
    • 2.1 Glykoglycerolipider
    • 2.2 Glukosfingolipider
    • 2.3 Glykofosfatidylinositoler
    • 2.4 Glykolipider från växter
    • 2.5 Glykolipider från bakterier
  • 3 funktioner
  • 4 Referenser

Klassificering

Glykolipider är glykokonjugat som bildar en mycket heterogen grupp av molekyler, vars gemensamma kännetecken är närvaron av sackaridrester kopplade genom glukosidbindningar till en hydrofob del, som kan vara acylglycerol, ceramid eller prenylfosfat.

Klassificeringen baseras på det molekylära skelettet som är länken mellan den hydrofoba och polära regionen. Beroende på denna grupps identitet har vi alltså:

Glykoglycerolipid

Dessa glykolipider har, liksom glycerolipider, en diacylglycerol- eller monoalkyl-monoacylglycerolkedja till vilken sockerresterna är fästa genom glukosidbindningar..

Glykoglycerolipider är relativt enhetliga när det gäller deras kolhydratkomposition och galaktos- eller glukosrester kan hittas i deras struktur, från vilken deras huvudsakliga klassificering härrör, nämligen:

  • Galaktoglycerolipider: de har galaktosrester i sin kolhydratdel. Den hydrofoba regionen består av en molekyl diacylglycerol eller alkyl-acylglycerol.
  • Glukoglycerolipider: dessa har glukosrester i sitt polära huvud och den hydrofoba regionen består enbart av alkylacylglycerol.
  • Sulfoglycerolipider: de kan vara antingen galaktoglycerolipider eller glukoglycerolipider med kol bundna till sulfatgrupper, vilket ger dem karaktären av "sura" och skiljer dem från neutrala glykoglycerolipider (galakto- och glycerolipider).

Glukosfingolipider

Dessa lipider har som en "skelett" -molekyl en del ceramid som kan ha olika fettsyramolekyler fästa..

De är mycket varierande lipider, inte bara när det gäller sammansättningen av deras hydrofoba kedjor utan också när det gäller kolhydratrester i deras polära huvud. De finns rikligt i många däggdjursvävnader.

Deras klassificering baseras på typen av substitution eller identiteten på sackariddelen snarare än på den region som består av de hydrofoba kedjorna. Enligt typerna av substitution är klassificeringen av dessa sfingolipider följande:

Neutrala glukosfingolipider: de som innehåller sackariddelen hexoser, N-acetylhexosaminer och metylpentoser.

Sulfatider: de är glukosfingolipiderna som innehåller sulfatestrar. De är negativt laddade och är särskilt rikliga i myelinmantlarna i hjärnceller. De vanligaste har en galaktosrest.

Gangliosider: även kända som sialosylglykolipider, de är de som innehåller sialinsyra, varför de också är kända som sura glykosfingolipider.

Fosfoinositido-glykolipider: skelettet består av fosfoinositido-ceramider.

Glykofosfatidylinositoler

De är lipider som vanligtvis känns igen som stabila ankare för proteiner i lipid-dubbelskiktet. De tillsätts posttranslationsiellt till den C-terminala änden av många proteiner som vanligtvis finns vända mot den yttre ytan av det cytoplasmiska membranet..

De består av ett glukancentrum, en fosfolipidsvans och en fosfoetanolamindel som förenar dem..

Strukturera

Glykolipider kan ha sackaridgrupperna bundna till molekylen genom N- eller O-glukosidbindningar, och till och med genom icke-glukosidbindningar, såsom ester- eller amidbindningar..

Sackariddelen är mycket varierande, inte bara i struktur utan också i sammansättning. Denna sackariddel kan bestå av mono-, di-, oligo- eller polysackarider av olika typer. De kan ha aminosocker och till och med sura, enkla eller grenade sockerarter.

Här är en kort beskrivning av den allmänna strukturen för de tre huvudklasserna av glykolipider:

Glykoglycerolipider

Som tidigare nämnts kan glykoglycerolipider i djur ha galaktos- eller glukosrester, fosfaterade eller inte. Fettsyrakedjorna i dessa lipider är mellan 16 och 20 kolatomer.

I galaktoglycerolipider sker föreningen mellan sockret och lipidkedjan genom β-glukosidbindningar mellan C-1 i galaktos och C-3 i glycerol. De andra två kolhydraterna av glycerol förestras antingen med fettsyror eller Cl är substituerad med en alkylgrupp och C2 med en acylgrupp..

Vanligtvis observeras en enda galaktosrest, även om förekomsten av digalaktoglycerolipider har rapporterats. När det är en slufogalaktoglycerolipid finns normalt sulfatgruppen vid C-3 i galaktosresten.

Strukturen för glycerolipider är lite annorlunda, särskilt när det gäller antalet glukosrester, som kan vara upp till 8 rester kopplade ihop av bindningar av a-typ (1-6). Glukosmolekylen som överbryggar lipidskelettet är fäst vid den med en α (1-3) bindning..

I sulfoglykoglycerolipider är sulfatgruppen bunden till kolet vid position 6 i den slutliga glukosresten.

Glukosfingolipider

Liksom andra sfingolipider härrör glykosfingolipider från en L-serin kondenserad med en långkedjig fettsyra som bildar en sfingoidbas som kallas sfingosin. När en annan fettsyra binder till kol 2 i sfingosin, produceras en ceramid, som är den vanliga basen för alla sfingolipider.

Beroende på typen av sfingolipid består dessa av rester av D-glukos, D-galaktos, N-acetyl-D-galaktosamin och N-acetylglukosamin samt sialinsyra. Gangliosider är kanske de mest olika och komplexa när det gäller förgreningarna av oligosackaridkedjorna.

Glykofosfatidylinositoler

I dessa glykolipider kan glukancentrumresterna (glukosamin och mannos) modifieras på olika sätt genom tillsats av fosfoetanolamingrupper och andra sockerarter. Denna sort ger dem stor strukturell komplexitet som är viktig för deras införande i membranet..

Växtglykolipider

Kloroplasterna från många alger och högre växter berikas med neutrala galaktoglycerolipider som har liknande egenskaper som hos cerebrosider hos djur. Mono- och digalaktolipider är β-kopplade till en diglyceridgrupp, medan sulfolipider härrör endast från α-glukos..

Bakteriella glykolipider

I bakterier är glykosylglycerider strukturellt analoga med animaliska fosfoglycerider, men innehåller kolhydratrester kopplade genom glykosylering i 3-positionen för sn-1,2-diglycerid. Acylerade sockerderivat innehåller inte glycerol utan fettsyror direkt bundna till sockerarter.

De vanligaste sackaridresterna bland bakteriella glykolipider är galaktos, glukos och mannos..

Funktioner

Hos djur spelar glykolipider en viktig roll i cellkommunikation, differentiering och proliferation, onkogenes, elektrisk avstötning (i fallet med polära glykolipider), celladhesion, bland andra..

Dess närvaro i många av cellmembranen hos djur, växter och mikroorganismer står för dess viktiga funktion, som är särskilt relaterad till egenskaperna hos multifunktionella lipidflottor..

Kolhydratdelen av glykosfingolipiderna är en determinant för antigeniciteten och immunogeniciteten hos cellerna som bär den. Det kan vara involverat i intercellulära igenkänningsprocesser såväl som i cellulära "sociala" aktiviteter..

Galaktoglycerolipider i växter, med tanke på deras relativa överflöd i växtmembran, har en viktig roll för att upprätta membranegenskaper såsom stabilitet och funktionell aktivitet hos många membranproteiner..

Glykolipidernas roll i bakterier är också varierande. Några av glykoglycerolipiderna krävs för att förbättra dubbelskiktets stabilitet. De fungerar också som föregångare till andra membrankomponenter och stöder också tillväxt i anoxi eller fosfatbrist..

GPI-ankare eller glukosidylfosfatidylinositoler finns också i lipidflottor, deltar i signaltransduktion, i patogenesen hos många parasitära mikroorganismer och i orienteringen av det apikala membranet.

Man kan sedan säga att de allmänna funktionerna hos glykolipider, både i växter, djur och bakterier, motsvarar etableringen av membranets stabilitet och fluiditet; deltagande i specifika lipid-protein-interaktioner och celligenkänning.

Referenser

1. Abdel-mawgoud, A. M., & Stephanopoulos, G. (2017). Enkla glykolipider av mikrober: kemi, biologisk aktivitet och metabolisk teknik. Syntetisk och systembioteknik, 1-17.
2. Alberts, B., Johnson, A., Lewis, J., Morgan, D., Raff, M., Roberts, K., & Walter, P. (2015). Molecular Biology of the Cell (6: e upplagan). New York: Garland Science.
3. Ando, ​​T., Imamura, A., Ishida, H., & Kiso, M. (2007). Syntes av glykolipider. Kolhydratforskning, 797-813.
4. Benson, A. (1964). Växtmembranlipider. Annu. Pastor Plant. Physiol., 15, 1-16.
5. Bronislaw, L., Liau, Y. U. N. H., & Slomiany, A. (1987). Animaliska glykoglycerolipider. Prog. Lipid Res., 26, 29-51.
6. Holzl, G., & Dormann, P. (2007). Struktur och funktion av glykoglycerolipider i växter och bakterier. Prog. Lipid Res., 46, 225-243.
7. Honke, K. (2013). Biosyntes och biologisk funktion av sulfoglykolipider. Proc. Jpn. Acad. Ser B, 89 (4), 129-138.
8. Kanfer, J., & Hakomori, S. (1983). Sphingolipid Biochemistry. (D. Hanahan, red.), Handbook of Lipid Research 3 (1st ed.).
9. Koynova, R. och Caffrey, M. (1994). Faser och fasövergångar av glykoglycerolipiderna. Kemi och fysik av lipider, 69, 181-207.
10. Law, J. (1960). Glykolipider. Årsöversikter, 29, 131-150.
11. Paulick, M. G. och Bertozzi, C. R. (2008). Glykosylfosfatidylinositolankare: En komplex membranförankring. Biokemi, 47, 6991-7000.


Ingen har kommenterat den här artikeln än.