Los fosfolípidos [1] son una clase de lípidos cuya molécula tiene una "cabeza" hidrofílica que contiene un grupo fosfato y dos "colas" hidrofóbicas derivadas de ácidos grasos , unidas por un residuo de alcohol (generalmente una molécula de glicerol ). Los fosfolípidos marinos suelen tener ácidos grasos omega-3 EPA y DHA integrados como parte de la molécula de fosfolípidos. [2] El grupo fosfato puede modificarse con moléculas orgánicas simples como colina , etanolamina o serina . [ cita necesaria ]
Los fosfolípidos son un componente clave de todas las membranas celulares . Pueden formar bicapas lipídicas debido a su característica anfifílica . En los eucariotas , las membranas celulares también contienen otra clase de lípidos, los esterol , intercalados entre los fosfolípidos. La combinación proporciona fluidez en dos dimensiones combinada con resistencia mecánica contra la rotura. Los fosfolípidos purificados se producen comercialmente y han encontrado aplicaciones en nanotecnología y ciencia de materiales . [3]
El primer fosfolípido identificado como tal en tejidos biológicos en 1847 fue la lecitina , o fosfatidilcolina , en la yema de huevo de gallina por el químico y farmacéutico francés Theodore Nicolas Gobley .
Los fosfolípidos son anfifílicos . El extremo hidrofílico generalmente contiene un grupo fosfato cargado negativamente y el extremo hidrofóbico generalmente consta de dos "colas" que son residuos largos de ácidos grasos . [4]
En soluciones acuosas, los fosfolípidos son impulsados por interacciones hidrofóbicas , que dan como resultado que las colas de ácidos grasos se agreguen para minimizar las interacciones con las moléculas de agua. El resultado suele ser una bicapa de fosfolípidos : una membrana que consta de dos capas de moléculas de fosfolípidos orientadas opuestamente, con sus cabezas expuestas al líquido en ambos lados y con las colas dirigidas hacia el interior de la membrana. Éste es el motivo estructural dominante de las membranas de todas las células y de algunas otras estructuras biológicas, como las vesículas o las cubiertas de virus . [ cita necesaria ]
En las membranas biológicas, los fosfolípidos a menudo se encuentran con otras moléculas (p. ej., proteínas , glicolípidos , esteroles ) en una bicapa como una membrana celular . [5] Las bicapas lipídicas se producen cuando las colas hidrofóbicas se alinean una contra otra, formando una membrana de cabezas hidrofílicas en ambos lados que miran al agua. [ cita necesaria ]
Estas propiedades específicas permiten que los fosfolípidos desempeñen un papel importante en la membrana celular. Su movimiento puede describirse mediante el modelo de mosaico fluido , que describe la membrana como un mosaico de moléculas de lípidos que actúan como disolvente para todas las sustancias y proteínas que contiene, de modo que las proteínas y las moléculas de lípidos quedan libres para difundirse lateralmente a través de la matriz lipídica. y migrar a través de la membrana. Los esteroles contribuyen a la fluidez de la membrana al dificultar el empaquetamiento de los fosfolípidos. Sin embargo, este modelo ahora ha sido reemplazado, ya que a través del estudio del polimorfismo de los lípidos ahora se sabe que el comportamiento de los lípidos en condiciones fisiológicas (y otras) no es simple. [ cita necesaria ]
Los fosfolípidos se han utilizado ampliamente para preparar nanoformulaciones liposomales, etosomales y otras nanoformulaciones de fármacos tópicos, orales y parenterales por diferentes razones, como una mayor biodisponibilidad, una toxicidad reducida y una mayor permeabilidad a través de las membranas. Los liposomas suelen estar compuestos de fosfatidilcolina enriquecidos con fosfolípidos y también pueden contener cadenas mixtas de fosfolípidos con propiedades tensioactivas . La formulación etosomal de ketoconazol que utiliza fosfolípidos es una opción prometedora para la administración transdérmica en infecciones fúngicas. [6] Los avances en la investigación de los fosfolípidos conducen a la exploración de estas biomoléculas y sus conformaciones mediante la lipidómica. [ cita necesaria ]
Las simulaciones computacionales de fosfolípidos a menudo se realizan utilizando dinámica molecular con campos de fuerza como GROMOS , CHARMM o AMBER . [ cita necesaria ]
Los fosfolípidos son ópticamente altamente birrefringentes , es decir, su índice de refracción es diferente a lo largo de su eje en contraposición a lo perpendicular al mismo. La medición de la birrefringencia se puede lograr usando polarizadores cruzados en un microscopio para obtener una imagen de, por ejemplo, las paredes de las vesículas o usando técnicas como la interferometría de polarización dual para cuantificar el orden de los lípidos o la alteración en las bicapas soportadas. [ cita necesaria ]
No existen métodos sencillos disponibles para el análisis de fosfolípidos, ya que el estrecho rango de polaridad entre diferentes especies de fosfolípidos dificulta la detección. Los químicos del petróleo suelen utilizar la espectroscopia para determinar la abundancia total de fósforo y luego calcular la masa aproximada de fosfolípidos basándose en el peso molecular de las especies de ácidos grasos esperadas. El perfilado de lípidos moderno emplea métodos de análisis más absolutos, con espectroscopía de RMN , particularmente 31 P-NMR , [7] [8] mientras que HPLC - ELSD [9] proporciona valores relativos.
La síntesis de fosfolípidos ocurre en el lado citosólico de la membrana del RE [10] que está tachonado de proteínas que actúan en la síntesis ( GPAT y LPAAT acil transferasas, fosfatasa y colina fosfotransferasa) y en la asignación ( flipasa y flopasa). Con el tiempo, brotará una vesícula del RE que contiene fosfolípidos destinados a la membrana celular citoplasmática en su valva exterior y fosfolípidos destinados a la membrana celular exoplásmica en su valva interior. [11] [12]
Las fuentes comunes de fosfolípidos producidos industrialmente son la soja, la colza, el girasol, los huevos de gallina, la leche bovina, los huevos de pescado, etc. Los fosfolípidos para la administración de genes, como la distearoilfosfatidilcolina , el propano dioleoil-3-trimetilamonio, etc., se producen sintéticamente. Cada fuente tiene un perfil único de especies de fosfolípidos individuales, así como de ácidos grasos y, en consecuencia, diferentes aplicaciones en alimentos, nutrición, productos farmacéuticos, cosméticos y administración de fármacos. [ cita necesaria ]
Algunos tipos de fosfolípidos se pueden dividir para producir productos que funcionan como segundos mensajeros en la transducción de señales . Los ejemplos incluyen fosfatidilinositol (4,5)-bisfosfato (PIP 2 ), que puede ser dividido por la enzima fosfolipasa C en trifosfato de inositol (IP 3 ) y diacilglicerol (DAG), que llevan a cabo las funciones del tipo G q de G. proteína en respuesta a diversos estímulos e intervienen en diversos procesos, desde la depresión a largo plazo en las neuronas [13] hasta las vías de señales de los leucocitos iniciadas por los receptores de quimiocinas . [14]
Los fosfolípidos también intervienen en las vías de señalización de las prostaglandinas como materia prima utilizada por las enzimas lipasas para producir los precursores de las prostaglandinas. En las plantas sirven como materia prima para producir ácido jasmónico , una hormona vegetal de estructura similar a las prostaglandinas que media las respuestas defensivas contra los patógenos. [ cita necesaria ]
Los fosfolípidos pueden actuar como emulsionantes , permitiendo que los aceites formen un coloide con el agua. Los fosfolípidos son uno de los componentes de la lecitina , que se encuentra en las yemas de huevo, además de extraerse de la soja , y se utiliza como aditivo alimentario en muchos productos y puede adquirirse como complemento dietético . Las lisolecitinas se utilizan normalmente para emulsiones agua-aceite como la margarina , debido a su mayor relación HLB . [ cita necesaria ]