Fosfolipidy (inaczej fosfatydy lub fosfotłuszczowce) to lipidy, w których skład wchodzą: gliceryna, kwasy tłuszczowe, kwas fosforowy związany z zasadą azotową, np. choliną.
Fosfolipidy stanowią istotny składnik budowy błony komórkowej. Fosforylacja lipidów do fosforylowanego kwasu tłuszczowego jest też początkiem ich aktywacji biologicznej, po której następuje dekarboksylacja i dehydrogenacja, które są kolejnymi etapami procesu spalania tłuszczów w żywych organizmach. Występują obficie szczególnie w: tkance nerwowej, wątrobie i krwi.
Charakterystyczną cechą fosfolipidów jest to, że oprócz reszt kwasów tłuszczowych występują w nich również reszty kwasu fosforowego(V). W zależności od rodzaju alkoholu, stanowiącego zrąb cząsteczki, wyróżnia się glicerofosfolipidy (pochodne glicerolu) i sfingofosfolipidy (pochodne sfingozyny - złożonego aminoalkoholu). Przez resztę fosforową do rdzenia glicerofosfolipidowego może być dołączony inny związek organiczny (np. aminokwas, amina). Fosfolipidy stanowią główny składnik lipidowy błon cytoplazmatycznych (np. fosfatydylocholina, zwana także lecytyną).
Własności (hydrofilowy i amfifilny charakter lipidów) Węglowodorowe łańcuchy kwasów tłuszczowych nadają tłuszczom charakter hydrofobowy. Tłuszcze nie rozpuszczają się w wodzie, gdyż oddziaływania van der Waalsa pomiędzy kwasami tłuszczowymi są silniejsze od oddziaływań pomiędzy tłuszczem a polarnym rozpuszczalnikiem, jakim jest woda. Z drugiej strony polarne grupy tłuszczów złożonych (reszty fosforanowe, zjonizowane zasady azotowe) są grupami hydrofilnymi i ich kontakt z wodą jest energetycznie korzystny.
Z tego powodu cząsteczki tłuszczów złożonych mają charakter amfifilny, dwoisty w stosunku do wody. Hydrofobowe części cząsteczek – kwasy tłuszczowe – unikają kontaktu z wodą, zaś polarne części cząsteczek kierują się ku środowisku wodnemu.
W rezultacie tłuszcze złożone kontaktujące się z wodą tworzą struktury spełniające obydwa warunki. Mogą być to micele lub warstwy dwucząsteczkowe.
Funkcje błon :
chronią komórki przed działaniem czynników fizycznych i chemicznych, a także przed wnikaniem obcych organizmów, w szczególności chorobotwórczych,
regulują transport wybranych substancji z i do komórki,
reagują na bodźce chemiczne, termiczne i mechaniczne,
pełnią także funkcje enzymatyczne, katalizując różne reakcje metaboliczne,
utrzymują równowagą między ciśnieniem osmotycznym wewnątrz i na zewnątrz komórki.
Zastosowanie:
Liposomy, pęcherzyki fosfolipidowe - struktury powstające samoistnie z fosfolipidów. Mają postać pęcherzyków (o wielkości 0,01-1 μm) wypełnionych wodą (lub wodnym roztworem), a otoczonych podwójną warstwą lipidową o grubości ok. 5 nm. Otoczka liposomów jest zbudowana analogicznie do błon biologicznych. Liposomy występują w organizmach żywych, np. we krwi oraz są produkowane przemysłowo.
Liposomy wytwarzane sztucznie znajdują zastosowanie głównie w przemyśle farmaceutycznym oraz kosmetycznym, a także w badaniach naukowych, jako model błony biologicznej. Wewnątrz liposomów można umieszczać roztwory lub zawiesiny wodne różnych substancji, w tym także leków i DNA. Cecha ta umożliwia stosowanie liposomów jako leków.
Liposomy sztuczne można podzielić pod względem rozmiaru, ilości warstw otoczki i sposobu wykonania. Wyróżnia się następujące grupy:
Liposomy z więcej niż jedną warstwą lipidową
Liposomy wielowarstwowe (ang.multillamellar vesicles) - MLV - Rozmiar: 0,4-10µm
Pęcherzyki oligolamelarne (ang.oligolamellar vesicles) - OLV - Rozmiar: 0,1-1µm
Liposomy jednowarstwowe (ang.unilamellar vesicles) - UV - Rozmiar: 0,01 - 1µm (Wszystkie zakresy wielkości)
Małe liposomy jednowarstwowe (ang.small (or sonicated) unilameller vesicles) - SUV - Rozmiar: 0,02 - 0,03µm
Duże liposomy jednowarstwowe (ang.large unilameller vesicles) - LUV - Rozmiar: 0,05 - 1µm
Olbrzymie jednowarstwowe liposomy (ang.giant unilamellar vesicles) - GUV - Rozmiar: > 1µm
Wielopęcherzykowe liposomy (ang.multivesicular vesicles) - MVV - Rozmiar: > 1µm
Wytwarzanie:
Wstrząsanie - powoduje powstawanie wielowarstwowych liposomów (MVL), które można następnie rozbijać na mniejsze, różnymi metodami.
Sonikacja - jest to metoda prowadząca do powstania liposomów jednowarstwowych (jedna warstwa podwójnej błony lipidowej)
Zastosowanie:
W biologii i medycynie liposomy są stosowane do:
badania właściwości białek błonowych
modulowania procesów zachodzących w naturalnych błonach
wbudowywania nowych składników do błony komórkowej
wprowadzania do komórek substancji trudno rozpuszczalnych i łatwo utleniających się w wodzie
jako postać leku, do terapii celowanej
wzmocnienia odpowiedzi immunologicznej
w przemyśle kosmetycznym, jako nośnik substancji hydrofilowych w tłustych kremach.