I. Ro-ràdh
Is e clas de lipids a th’ ann am fospholipids a tha nam pàirtean deatamach de bhuillean cealla. Tha an structar sònraichte aca, air a dhèanamh suas de cheann hydrophilic agus dà earball hydrophobic, a’ leigeil le fospholipids structar dà-thaobhach a chruthachadh, a ’frithealadh mar chnap-starra a tha a’ sgaradh susbaint a-staigh na cealla bhon àrainneachd a-muigh. Tha an dreuchd structarail seo deatamach airson ionracas agus gnìomhachd cheallan a chumail anns gach fàs-bheairt beò.
Tha comharran cealla agus conaltradh nam pròiseasan riatanach a leigeas le ceallan eadar-obrachadh le chèile agus an àrainneachd, a’ ceadachadh freagairtean co-òrdanaichte do dhiofar bhrosnachaidhean. Faodaidh ceallan fàs, leasachadh, agus grunn ghnìomhan eòlas-inntinn a riaghladh tro na pròiseasan sin. Tha slighean comharran cealla a’ toirt a-steach sgaoileadh chomharran, leithid hormonaichean no neurotransmitters, a lorgar le gabhadairean air an membran cealla, a’ toirt air adhart casg de thachartasan a bheir gu freagairt cealla sònraichte aig a’ cheann thall.
Tha tuigse air àite fospholipids ann an comharran cealla agus conaltradh deatamach airson a bhith a’ fuasgladh iom-fhillteachd mar a bhios ceallan a’ conaltradh agus a’ co-òrdanachadh an gnìomhan. Tha buadhan farsaing aig an tuigse seo ann an grunn raointean, a’ gabhail a-steach bith-eòlas cealla, cungaidh-leigheis, agus leasachadh leigheasan cuimsichte airson grunn ghalaran is eas-òrdughan. Le bhith a’ sgrùdadh an eadar-chluich toinnte eadar fospholipids agus comharran cealla, gheibh sinn sealladh air na pròiseasan bunaiteach a tha a’ riaghladh giùlan agus gnìomh cealla.
II. Structar Phospholipids
A. Tuairisgeul air Structar Phospholipid:
Is e moileciuilean amphipathic a th’ ann am fospholipids, a’ ciallachadh gu bheil an dà chuid aca hydrophilic (tarraing uisge) agus hydrophobic (uisge-ath-bhualadh). Tha structar bunaiteach fospholipid air a dhèanamh suas de mholacile glycerol ceangailte ri dà shlabhraidh searbhag geir agus buidheann cinn anns a bheil fosfat. Tha na h-earbaill hydrophobic, a tha air an dèanamh suas de na slabhraidhean searbhagach geir, a’ cruthachadh taobh a-staigh an dà-thaobhach lipid, fhad ‘s a tha na buidhnean cinn hydrophilic ag eadar-obrachadh le uisge air gach cuid uachdar a-staigh agus a-muigh na membran. Tha an rèiteachadh sònraichte seo a’ leigeil le fospholipids iad fhèin a chruinneachadh ann an dà-fhilleadh, leis na h-earbaill hydrophobic air an stiùireadh a-staigh agus na cinn hydrophilic mu choinneimh na h-àrainneachdan uisgeach taobh a-staigh agus taobh a-muigh na cealla.
B. Dreuchd fospholipid Bilayer ann am membran cealla:
Tha an dà-fhilleadh fospholipid na phàirt structarail riatanach den membran cealla, a’ toirt seachad cnap-starra leth-thrèigte a bhios a ’cumail smachd air sruthadh stuthan a-steach agus a-mach às a’ chill. Tha an permeability roghnach seo deatamach airson àrainneachd a-staigh na cealla a chumail suas agus tha e deatamach airson pròiseasan leithid gabhail a-steach beathachadh, cuir às do sgudal, agus dìon an aghaidh riochdairean cronail. A bharrachd air a dhreuchd structarail, tha pàirt chudromach aig an dà-fhalaiche fospholipid ann an comharran cealla agus conaltradh.
Tha am modail breac-dhualach den membran cealla, a mhol Singer agus MacNeacail ann an 1972, a’ cur cuideam air nàdar fiùghantach agus ioma-ghnèitheach na membran, le fospholipids an-còmhnaidh a’ gluasad agus diofar phròtainean sgapte air feadh an dà-fhilleadh lipid. Tha an structar fiùghantach seo bunaiteach ann a bhith a’ comasachadh comharran cealla agus conaltradh. Tha glacadairean, seanalan ian, agus pròtanan comharran eile freumhaichte taobh a-staigh an dà-fhiodha fospholipid agus tha iad deatamach airson comharran taobh a-muigh aithneachadh agus an gluasad gu taobh a-staigh na cealla.
A bharrachd air an sin, tha feartan fiosaigeach fospholipids, leithid an siùbhlachd aca agus an comas ràthan lipid a chruthachadh, a’ toirt buaidh air eagrachadh agus gnìomhachd pròtanan membran a tha an sàs ann an comharrachadh cealla. Bidh giùlan fiùghantach phospholipids a’ toirt buaidh air sgìreachadh agus gnìomhachd phròtainean comharran, agus mar sin a’ toirt buaidh air sònrachas agus èifeachdas slighean comharran.
Tha buaidh mhòr aig tuigse air a’ cheangal eadar fospholipids agus structar agus gnìomh an memblan cealla air grunn phròiseasan bith-eòlasach, a’ toirt a-steach homeostasis ceallach, leasachadh, agus galair. Tha amalachadh bith-eòlas fospholipid le rannsachadh comharran cealla a’ leantainn air adhart a’ nochdadh seallaidhean breithneachail air iom-fhillteachd conaltradh cealla agus a’ cumail gealladh airson leasachadh ro-innleachdan teirpeach ùr-ghnàthach.
III. Dleastanas fospholipids ann an comharran cealla
A. Phospholipids mar Mhoilecules Comharrachaidh
Tha fospholipids, mar cho-phàirtean follaiseach de memblan cealla, air nochdadh mar mholacilean comharran riatanach ann an conaltradh cealla. Tha na buidhnean cinn hydrophilic de phospholipids, gu sònraichte an fheadhainn anns a bheil inositol phosphates, nan dàrna teachdairean deatamach ann an grunn shlighean comharran. Mar eisimpleir, tha phosphatidylinositol 4,5-bisphosphate (PIP2) ag obair mar mholacile comharran le bhith air a shìneadh a-steach do inositol trisphosphate (IP3) agus diacylglycerol (DAG) mar fhreagairt air brosnachaidhean extracellular. Tha pàirt chudromach aig na moileciuilean comharran sin a thig bho lipid ann a bhith a’ riaghladh ìrean calcium intracellular agus a’ cur an gnìomh pròtain kinase C, mar sin ag atharrachadh phròiseasan cealla eadar-dhealaichte a’ toirt a-steach iomadachadh cealla, eadar-dhealachadh, agus imrich.
A bharrachd air an sin, tha fospholipids leithid searbhag phosphatidic (PA) agus lysophospholipids air an aithneachadh mar chomharran moileciuil a bheir buaidh dhìreach air freagairtean cealla tro eadar-obrachadh le targaidean pròtain sònraichte. Mar eisimpleir, tha PA ag obair mar phrìomh eadar-mheadhanair ann am fàs cealla agus iomadachadh le bhith a’ cur an gnìomh pròtanan comharran, fhad ‘s a tha searbhag lysophosphatidic (LPA) an sàs ann an riaghladh daineamaigs cytoskeletal, mairsinn cealla, agus imrich. Tha na dreuchdan eadar-mheasgte seo de phospholipids a’ soilleireachadh cho cudromach sa tha iad ann a bhith a’ cuir air dòigh casgan comharran toinnte taobh a-staigh cheallan.
B. Com-pàirt Phospholipids ann an Slighean Gluasaid Chomharran
Tha com-pàirt fospholipids ann an slighean tar-chuir chomharran air a nochdadh leis a’ phàirt dheatamach aca ann a bhith ag atharrachadh gnìomhachd luchd-gabhail ceangailte ri membran, gu sònraichte gabhadan ceangailte ri pròtain G (GPCRs). Nuair a thèid ligand a cheangal ri GPCRs, tha fospholipase C (PLC) air a ghnìomhachadh, a’ leantainn gu uisgeachadh PIP2 agus gineadh IP3 agus DAG. Bidh IP3 a ’piobrachadh leigeil ma sgaoil calcium bho stòran intracellular, fhad‘ s a bhios DAG a ’gnìomhachadh pròtain kinase C, a’ tighinn gu crìch le riaghladh faireachdainn gine, fàs cealla, agus sgaoileadh synaptic.
A bharrachd air an sin, tha phosphoinositides, clas de phospholipids, nan làraich dùnaidh airson a bhith a’ comharrachadh phròtainean a tha an sàs ann an diofar shlighean, a’ gabhail a-steach an fheadhainn a bhios a’ riaghladh malairt membran agus daineamaigs actin cytoskeleton. Tha an eadar-chluich fiùghantach eadar phosphoinositides agus na pròtanan eadar-obrachail aca a’ cur ri riaghladh spàsail agus ùineail air tachartasan comharrachaidh, mar sin a’ cumadh freagairtean ceallach do bhrosnachaidhean taobh a-muigh nan ceallan.
Tha com-pàirt ioma-thaobhach fospholipids ann an comharran cealla agus slighean tar-chuir chomharran a’ daingneachadh cho cudromach sa tha iad mar phrìomh riaghladairean homeostasis ceallach agus gnìomh.
IV. Phospholipids agus Conaltradh Intracellular
A. Phospholipids ann an Comharrachadh Intracellular
Bidh fospholipids, clas de lipids anns a bheil buidheann fosfáit, a’ cluich pàirt riatanach ann an comharran intracellular, a’ cuir air dòigh diofar phròiseasan cealla tro bhith an sàs ann a bhith a’ comharrachadh cascades. Is e aon eisimpleir follaiseach fosfatidylinositol 4,5-bisphosphate (PIP2), fospholipid a tha suidhichte anns an membran plasma. Mar fhreagairt air brosnachaidhean extracellular, tha PIP2 air a shìneadh a-steach do inositol trisphosphate (IP3) agus diacylglycerol (DAG) leis an enzyme phospholipase C (PLC). Bidh IP3 a ’piobrachadh leigeil ma sgaoil calcium bho stòran intracellular, fhad‘ s a bhios DAG a ’gnìomhachadh pròtain kinase C, aig a’ cheann thall a ’riaghladh gnìomhan cealla eadar-dhealaichte leithid iomadachadh cealla, eadar-dhealachadh, agus ath-eagrachadh cytoskeletal.
A bharrachd air an sin, chaidh fospholipids eile, a’ toirt a-steach searbhag fosphatidic (PA) agus lysophospholipids, a chomharrachadh mar riatanach ann an comharran intracellular. Bidh PA a’ cur ri riaghladh fàs cealla agus iomadachadh le bhith ag obair mar ghnìomhaiche de dhiofar phròtainean comharrachaidh. Tha searbhag Lysophosphatidic (LPA) air aithneachadh airson a bhith an sàs ann a bhith ag atharrachadh mairsinn cealla, imrich, agus daineamaigs cytoskeletal. Tha na co-dhùnaidhean sin a’ daingneachadh nan dreuchdan eadar-mheasgte agus riatanach aig fospholipids mar chomharradh moileciuilean taobh a-staigh na cealla.
B. Eadar-obrachadh phospholipids le proteinichean agus luchd-gabhail
Bidh fospholipids cuideachd ag eadar-obrachadh le diofar phròtainean agus gabhadan gus slighean comharran cealla atharrachadh. Gu sònraichte, tha fosphoinositides, fo-bhuidheann de phospholipids, nan àrd-ùrlaran airson fastadh agus gnìomhachadh pròtanan comharran. Mar eisimpleir, tha phosphatidylinositol 3,4,5-trisphosphate (PIP3) ag obair mar riaghlaiche deatamach air fàs cealla agus iomadachadh le bhith a’ fastadh phròtainean anns a bheil raointean homology pleckstrin (PH) don membran plasma, agus mar sin a’ tòiseachadh tachartasan comharran sìos an abhainn. A bharrachd air an sin, tha an ceangal fiùghantach de phospholipids le pròtanan comharrachaidh agus gabhadan a’ ceadachadh smachd spatiotemporal mionaideach air tachartasan comharrachaidh taobh a-staigh na cealla.
Tha an eadar-obrachadh ioma-thaobhach de phospholipids le pròtanan agus gabhadan a’ soilleireachadh am prìomh àite ann a bhith ag atharrachadh slighean comharran intracellular, aig a ’cheann thall a’ cur ri riaghladh gnìomhan cealla.
V. Riaghladh Phospholipids ann an Comharrachadh Ceall
A. Einnseanan agus Slighean Co-cheangailte ri Metabolism Phospholipid
Tha fospholipids air an riaghladh gu fiùghantach tro lìonra toinnte de enzyman agus slighean, a’ toirt buaidh air am pailteas agus an gnìomh ann an comharran cealla. Tha aon shlighe den leithid a’ toirt a-steach synthesis agus tionndadh phosphatidylinositol (PI) agus na toraidhean fosphorylated aige, ris an canar phosphoinositides. Tha phosphatidylinositol 4-kinases agus phosphatidylinositol 4-phosphate 5-kinases nan enzyman a bhios a’ catalachadh fosphorylation PI aig suidheachadh D4 agus D5, a’ gineadh phosphatidylinositol 4-phosphate (PI4P) agus phosphatidylinositol 4,5-bis. Air an làimh eile, tha phosphatases, leithid phosphatase agus tensin homolog (PTEN), dephosphorylate phosphoinositides, a 'riaghladh an ìrean agus a' toirt buaidh air comharran cealla.
A bharrachd air an sin, tha an synthesis de novo de phospholipids, gu sònraichte searbhag phosphatidic (PA), air a mheadhanachadh le enzyman mar phospholipase D agus diacylglycerol kinase, fhad ‘s a tha an truailleadh aca air a chuairteachadh le fospholipases, a’ toirt a-steach phospholipase A2 agus phospholipase C. Bidh na gnìomhan enzymatic sin còmhla a’ cumail smachd air ìrean de eadar-mheadhanairean lipid bith-ghnìomhach, a’ toirt buaidh air diofar phròiseasan comharran cealla agus a’ cur ri cumail suas homeostasis cealla.
B. Buaidh Riaghladh Phospholipid air Pròiseasan Comharrachadh Chealla
Bidh riaghladh fospholipids a’ toirt buaidh mhòr air pròiseasan comharran cealla le bhith ag atharrachadh gnìomhachd mholacilean comharran deatamach agus slighean. Mar eisimpleir, bidh tionndadh PIP2 le fospholipase C a’ gineadh inositol trisphosphate (IP3) agus diacylglycerol (DAG), a’ leantainn gu leigeil ma sgaoil calcium intracellular agus gnìomhachadh pròtain kinase C, fa leth. Bidh an casg comharrachaidh seo a’ toirt buaidh air freagairtean cealla leithid neurotransmission, giorrachadh fèithe, agus gnìomhachd cealla dìon.
A bharrachd air an sin, tha atharrachaidhean anns na h-ìrean de phosphoinositides a’ toirt buaidh air fastadh agus gnìomhachadh pròtanan buaidh anns a bheil raointean ceangailteach lipid, a’ toirt buaidh air pròiseasan leithid endocytosis, daineamaigs cytoskeletal, agus imrich cealla. A bharrachd air an sin, tha riaghladh ìrean PA le fospholipases agus phosphatases a’ toirt buaidh air malairt membran, fàs cealla, agus slighean comharran lipid.
Tha an eadar-chluich eadar metabolism fospholipid agus comharran cealla a’ daingneachadh cho cudromach sa tha riaghladh fospholipid ann a bhith a’ cumail suas gnìomh cealla agus a’ freagairt brosnachaidhean extracellular.
VI. Co-dhùnadh
A. Geàrr-chunntas air Prìomh Dhleasdanasan Phospholipids ann an Comharrachadh Chealla agus Conaltradh
Ann an geàrr-chunntas, tha prìomh dhleastanasan aig fospholipids ann a bhith a’ stiùireadh pròiseasan comharran cealla agus conaltraidh taobh a-staigh siostaman bith-eòlasach. Tha an iomadachd structarail agus gnìomh aca a’ toirt comas dhaibh a bhith nan riaghladairean ioma-ghnìomhach air freagairtean cealla, le prìomh dhleastanasan a’ toirt a-steach:
Buidheann nam ball:
Is e fospholipids na blocaichean togail bunaiteach de membran cealla, a’ stèidheachadh frèam structarail airson sgaradh roinnean cealla agus sgìreachadh phròtainean comharrachaidh. Tha an comas aca microdomains lipid a ghineadh, leithid ràthan lipid, a’ toirt buaidh air eagrachadh spàsail ionadan comharran agus an eadar-obrachadh, a’ toirt buaidh air sònrachas agus èifeachdas chomharran.
Gluasad comharran:
Bidh fospholipids ag obair mar phrìomh eadar-mheadhanairean ann a bhith a’ gluasad comharran extracellular gu freagairtean intracellular. Bidh fosphoinositides a’ frithealadh mar mholacilean comharrachaidh, ag atharrachadh gnìomhachd phròtainean buaidh eadar-mheasgte, fhad ‘s a bhios searbhagan geir an-asgaidh agus lysophospholipids ag obair mar theachdairean àrd-sgoile, a’ toirt buaidh air gnìomhachadh cascades comharran agus faireachdainn gine.
Mion-atharrachadh comharran cealla:
Bidh fospholipids a’ cur ri riaghladh slighean comharrachaidh eadar-mheasgte, a’ cumail smachd air pròiseasan leithid iomadachadh cealla, eadar-dhealachadh, apoptosis, agus freagairtean dìon. Tha an com-pàirt aca ann a bhith a’ gineadh eadar-mheadhonairean lipid bith-ghnìomhach, a’ toirt a-steach eicosanoids agus sphingolipids, a’ nochdadh a’ bhuaidh a th’ aca air lìonraidhean comharran sèid, metabollach agus apoptotic.
Conaltradh eadar ceallach:
Bidh fospholipids cuideachd a 'gabhail pàirt ann an conaltradh eadar-cheallach tro bhith a' leigeil a-mach eadar-mheadhonairean lipid, leithid prostaglandins agus leukotrienes, a bhios ag atharrachadh gnìomhachd cheallan is innealan faisg air làimh, a 'riaghladh sèid, mothachadh pian, agus gnìomh falamh.
Tha na tabhartasan ioma-thaobhach de phospholipids gu comharran cealla agus conaltradh a’ daingneachadh cho riatanach sa tha iad ann a bhith a ’cumail suas homeostasis ceallach agus a’ co-òrdanachadh freagairtean fios-eòlasach.
B. Stiùiridhean san àm ri teachd airson Rannsachadh air Phospholipids ann an Comharrachadh Ceallach
Mar a tha na dreuchdan toinnte aig fospholipids ann an comharran cealla fhathast gan nochdadh, tha grunn dhòighean inntinneach a’ nochdadh airson rannsachadh san àm ri teachd, nam measg:
Modhan eadar-chuspaireil:
Le bhith ag amalachadh dòighean sgrùdaidh adhartach, leithid lipidomics, le bith-eòlas moileciuil agus ceallach, cuiridh sinn ri ar tuigse air daineamaigs spàsail is ùineail fospholipids ann am pròiseasan comharran. Le bhith a’ sgrùdadh a’ chrois-chòmhraidh eadar metabolism lipid, malairt membran, agus comharran cealla nochdaidh dòighean riaghlaidh ùra agus targaidean teirpeach.
Seallaidhean Bith-eòlas Siostaman:
Le bhith a’ cleachdadh modhan bith-eòlais siostaman luamhain, a’ gabhail a-steach modaladh matamataigeach agus mion-sgrùdadh lìonra, leigidh sin dhut buaidh chruinneil phospholipids air lìonraidhean comharran cealla a shoilleireachadh. Le bhith a’ modaladh na h-eadar-obrachaidhean eadar fospholipids, enzymes, agus luchd-buaidh chomharran soillsichidh e feartan a tha a’ tighinn am bàrr agus dòighean fios-air-ais a tha a’ riaghladh riaghladh slighe chomharran.
Builean teirpeach:
Tha a bhith a’ sgrùdadh dì-riaghladh fospholipids ann an galairean, leithid aillse, eas-òrdughan neurodegenerative, agus sionndroman metabolic, a’ toirt cothrom leigheasan cuimsichte a leasachadh. Tha tuigse air dreuchdan fospholipids ann an adhartas galair agus comharrachadh ro-innleachdan ùra airson an gnìomhan atharrachadh a’ gealltainn dòighean-obrach leigheis mionaideach.
Gu crìch, tha an eòlas a tha a’ sìor fhàs air fospholipids agus an com-pàirt toinnte ann an comharran cealla agus conaltradh a’ toirt crìoch iongantach airson sgrùdadh leantainneach agus buaidh eadar-theangachaidh a dh’ fhaodadh a bhith ann an raointean eadar-mheasgte de rannsachadh bith-mheidigeach.
Iomraidhean:
Balla, T. (2013). Phosphoinositides: lipidean beaga bìodach le buaidh mhòr air riaghladh cealla. Lèirmheasan Fis-eòlais, 93(3), 1019-1137.
Di Paolo, G., & De Camilli, P. (2006). Phosphoinositides ann an riaghladh cealla agus daineamaigs membran. Nàdar, 443(7112), 651-657.
Kooijman, EE, & Testerink, C. (2010). Asal phosphatidic: prìomh chluicheadair a tha a’ tighinn am bàrr ann an comharran cealla. Claonaidhean ann an Saidheans Lusan, 15(6), 213-220.
Hilgemann, DW, & Ball, R. (1996). Riaghladh sianalan potaisium cridhe Na(+), H(+) agus K(ATP) le PIP2. Saidheans, 273(5277), 956-959.
Kaksonen, M., & Roux, A. (2018). Innealan endocytosis le meadhan clathrin. Lèirmheasan Nàdair Bith-eòlas Molecular Cell, 19(5), 313-326.
Balla, T. (2013). Phosphoinositides: lipidean beaga bìodach le buaidh mhòr air riaghladh cealla. Lèirmheasan Fis-eòlais, 93(3), 1019-1137.
Alberts, B., Johnson, A., Lewis, J., Raff, M., Roberts, K., & Walter, P. (2014). Bith-eòlas Molecular na Cille (6mh deas.). Saidheans Garland.
Simons, K., & VAZ, WL (2004). Siostaman modail, ràthan lipid, agus memblan cealla. Lèirmheas Bliadhnail air Biophysics agus Structar Biomolecular, 33, 269-295.
Ùine puist: Dùbhlachd-29-2023
