Además de grasas y aceites, los fosfolípidos son también lípidos prevalentes e importantes que abundan en sistemas de membranas biológicas. Constituyen la mitad de la membrana celular y de orgánulos. Se categorizan en glicerofosfolípidos o fosfoglicéridos y esfingomielina.
Estructura de Fosfolípidos
Glicerofosfolípidos, fosfoglicéridos
Los glicerofosfolípidos sintetizados en el retículo endoplásmico liso son un bloque de construcción principal en membranas celulares. Su molécula contiene una columna vertebral de glicerol, ácidos grasos, fosfato y un grupo orgánico hidrofílico. Aunque son similares a las moléculas de grasa, hay algunas diferencias. En la grasa, los ácidos grasos esterifican todos los tres grupos hidroxilo en el glicerol. Mientras que en los fosfolípidos, el hidroxilo en el tercer carbono es esterificado por fosfato donde varias moléculas hidrofílicas se adhieren para formar diferentes fosfolípidos incluyendo fosfatidilcolina (PC) y fosfatidiletanolamina (PE).
Sus ácidos grasos tienen un número par de carbonos que usualmente varía de 16 a 18. A veces también están disponibles 14 o 20 átomos de carbono. El ácido graso saturado está ubicado en el primer carbono del glicerol, y el segundo carbono está unido por un ácido graso insaturado. La configuración cis con una curva de 30° es la más común en los ácidos grasos insaturados. Ocasionalmente, se encontrarán algunos ácidos grasos trans después de consumir grasas artificiales. Las colas hidrofóbicas rectas las hacen similares a la grasa saturada, por lo que la fluidez y permeabilidad de la membrana celular se reducen significativamente.
Esfingomielina
Las neuronas y vainas de mielina son ricas en esfingomielinas. Su síntesis se realiza por el retículo endoplásmico liso y el aparato de Golgi. La columna vertebral de esfingosina, ácidos grasos, fosfato y grupo orgánico hidrofílico componen sus moléculas. El fosfato esterifica el hidroxilo mientras que el grupo amino es acilado por ácidos grasos. Una cola hidrofóbica proviene del ácido graso y la otra con un doble enlace es parte de la columna vertebral de esfingosina. Los ácidos grasos con 14-26 carbonos son más largos que los encontrados en glicerofosfolípidos. Pueden ser saturados o insaturados. El primer carbono está unido por el grupo fosfato al que se une la colina.
Propiedades Físicas y Químicas
Se disuelven en solventes orgánicos como etanol, benceno, éter y cloroformo pero son insolubles en acetato de metilo y acetona. Los fosfolípidos puros aparecen como sólidos blandos, cerosos o polvos blancos a temperatura ambiente. A veces, las impurezas les dan un color amarillo pálido o marrón claro. Ser más ligeros que el agua hace que floten en la superficie de la solución. El doble enlace inestable en los glicerofosfolípidos o esfingomielinas los hace propensos a la oxidación cuando se exponen a la luz solar o al aire. Las altas temperaturas de extracción también degradan los fosfolípidos y oscurecen su color. Para hacerlos más estables, se utiliza gas hidrógeno para convertirlos en ácidos grasos saturados con la ayuda de un catalizador. A veces, se aplica sulfonación para aumentar su polaridad y solubilidad en agua.
Los glicerofosfolípidos tienen tres tipos de enlaces éster situados en ácido graso, fosfato y base orgánica. Estos enlaces pueden ser hidrolizados por ácidos, bases o fosfolipasas (A1, A2, B, C, D). Cada enzima solo puede romper enlaces éster específicos. Las lipasas también hidrolizan fosfolípidos donde rompen las cadenas de ácidos grasos. Mientras tanto, es similar en la esfingomielina.
Funciones Biológicas
Las propiedades hidrofílicas e hidrofóbicas exhiben comportamientos únicos en ambientes acuosos. Las monocapas planas, bicapas planas, esferas monocapa y esferas bicapa son todas las estructuras formadas por fosfolípidos en agua.
Cuando los fosfolípidos se añaden suavemente a un medio acuoso, forman una monocapa que se extiende sobre la superficie. Las cabezas hidrofílicas se orientan hacia el agua, mientras que las colas hidrofóbicas se extienden lejos de la superficie del agua. Si hay soportes en la solución acuosa, se reunirán en los huecos de los soportes para formar planos bicapa de fosfolípidos.
Si se agita el agua, forman espontáneamente vesículas bicapa estables. Las cabezas hidrofílicas están ubicadas en las superficies externa e interna de la bicapa. Las colas de hidrocarburos están posicionadas dentro de la bicapa y lejos del agua. Las vesículas monocapa son raras en agua porque los fosfolípidos tienen dos colas hidrofóbicas. Si una cola es hidrolizada por enzima, aparecen las vesículas monocapa.
Las membranas celulares están compuestas por bicapas de fosfolípidos donde los glicerofosfolípidos son la mayoría. El resto son glucolípidos y esfingolípidos. Estas bicapas separan el entorno intracelular del espacio extracelular y regulan el paso de sustancias. Un ácido graso insaturado en la cola crea un pliegue que impide que estén fuertemente unidos, por lo que la bicapa de fosfolípidos tiene excelente fluidez. El tamaño de sus cabezas afecta la curvatura de la membrana: la fosfatidilcolina (PC) se encuentra en regiones planas y la fosfatidiletanolamina (PE) se encuentra en áreas curvas.
Los ácidos grasos más largos dan a la esfingomielina fuerzas intermoleculares más fuertes, por lo que las membranas celulares ricas en esfingomielina son más estables y más hidrofóbicas, especialmente en la célula nerviosa y la cutina de la piel. La esfingomielina también es abundante cerca de las proteínas de membrana donde están dispuestas de manera apretada y ordenada como balsas.