Duncan Smith/Photodisc/Getty Images

Fosfolipiden zijn de bouwstenen van eukaryote celmembranen en orkestreren zowel de structurele integriteit als de dynamische cellulaire communicatie.

Fosfolipide-definitie

Een fosfolipide is een amfipatisch molecuul dat een hydrofiele fosfaatkop combineert met twee hydrofobe vetzuurstaarten die aan een glycerolskelet zijn bevestigd. De ongeladen, niet-polaire staarten zorgen voor vloeibaarheid, terwijl de geladen kop zorgt voor interactie met waterige omgevingen.

Fosfolipidestructuur

Het kenmerk van biologische membranen is de fosfolipidedubbellaag:twee lagen amfipatische moleculen die tegen elkaar aan liggen. Het buitenoppervlak is gericht naar de extracellulaire ruimte, het binnenoppervlak is gericht naar het cytoplasma. De vetzuurstaarten van elke laag nestelen zich in elkaar, waardoor een hydrofobe kern ontstaat die het membraan beschermt tegen omringend water. Onverzadigde bindingen in de staarten vergroten de flexibiliteit, een belangrijk kenmerk van alle levende membranen.

Membranen zijn niet uniform; ze bevatten gespecialiseerde microdomeinen die lipid rafts worden genoemd . Deze voorbijgaande, cholesterolrijke holtes concentreren signaaleiwitten en faciliteren processen zoals endocytose, signaaltransductie en apoptose.

Fosfolipidefunctie

Fosfolipiden vormen een stabiele barrière tussen waterige compartimenten, scheiden het cytosol van het extracellulaire milieu en bakenen de binnenkant van organellen af. Ze bieden ook selectieve permeabiliteit , waardoor passieve diffusie van kleine, ongeladen moleculen (bijv. H₂O, O₂, CO₂) mogelijk is, terwijl grotere of geladen soorten (bijv. glucose, H⁺) worden beperkt. Er zijn transmembraaneiwitten en -kanalen nodig om deze beperkte moleculen te laten kruisen.

Naast het vormen van barrières fungeren fosfolipiden ook als tweede boodschappers. Wanneer een extracellulair ligand niet kan oplossen in de lipidefase, bindt het zich aan een membraangeassocieerde receptor, waardoor intracellulaire signaalcascades worden geactiveerd die uiteindelijk de nucleaire of cytoplasmatische activiteit wijzigen.

Vrijwel elk organel – ER, mitochondria, chloroplasten, blaasjes, Golgi en meer – herbergt fosfolipidemembranen. De kern, mitochondriën en chloroplasten bezitten dubbellagen; andere organellen behouden een enkellaags membraan.

Fosfolipidemolecuul

Menselijke celmembranen bevatten voornamelijk vier belangrijke fosfolipiden:

• Fosfatidylcholine
• Fosfatidylserine
• Fosfatidylethanolamine
• Sfingomyeline

Deze zijn verantwoordelijk voor 50-60% van de totale membraanfosfolipiden, terwijl cholesterol en glycolipiden de resterende 40% uitmaken. Belangrijke rollen zijn onder meer:

• Fosfatidylcholine: Voorloper van de neurotransmitter acetylcholine.
• Fosfatidylserine: Ondersteunt neuronale cognitie en signaleert celdoodroutes.
• Fosfatidylethanolamine: Draagt bij aan de membraankromming en moduleert de tromboseroutes.
• Sfingomyeline: Wordt in hoge concentraties aangetroffen in de myelineschede, essentieel voor snelle zenuwgeleiding.

Micellestructuur

In waterige omgevingen assembleren fosfolipiden zichzelf tot bolvormige micellen:hydrofiele koppen zijn naar buiten gericht, terwijl hydrofobe staarten zich in de kern bevinden. Micellen dienen als transportmiddelen voor het afleveren van hydrofobe medicijnen en bieden een stabiel platform met gecontroleerde afgifte.

Lees meer over de primaire functies van fosfolipiden.

Lees meer over micellen in de biochemie.