Phospholipide

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Schematische Darstellung von Phospholipiden, beispielsweise als Teil einer Membran. 1. Hydrophiler Kopf. 2. Lipophiler Schwanz.
Unterschiedliche Strukturen die Phospholipide in wässrigen Lösungen annehmen können: Liposom, Mizelle, und Doppellipidschicht (Hauptbestandteil der Biomembran)

Phospholipide sind eine Gruppe von Lipiden mit Phosphatgruppe. Phospholipide gehören zu den polaren Lipiden.

Eigenschaften[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

Phospholipide setzen sich aus einem hydrophilen (wasserliebenden) Kopf und zwei hydrophoben (wasserabweisenden) Kohlenwasserstoffschwänzen zusammen. Sie sind amphiphil. Sie sind am Aufbau der Lipiddoppelschicht vieler Biomembranen beteiligt und kommen damit in allen tierischen und pflanzlichen Zellen vor.[1] Phospholipide sind natürlich vorkommende Tenside. Phospholipide sind außerdem intrazelluläre Signalmoleküle, sowie Bestandteil der Gallenflüssigkeit und des Surfactant.[2]

Die Biosynthese von Phospholipiden ist eng mit der Biosynthese der Zellmembran verbunden. Sie findet in allen Zellen statt und erfolgt im endoplasmatischen Retikulum und Golgi-Apparat.[3]

Untergruppen[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

Phospholipide gliedern sich aufgrund ihres chemischen Aufbaus in zwei Gruppen:[4]

Es existieren zudem so genannte Plasmalogene. Diese unterscheiden sich von Phosphoglyceriden nur dadurch, dass sie am C1-Atom des Glycerins statt einer Fettsäure einen über eine Etherbrücke verknüpften, ungesättigten Alkohol (z. B. –O–CH=CH–(CH2)n–CH3) tragen. Sie machen 50 % der Phospholipide des Herzens aus. Mit 10 % sind sie die häufigsten Moleküle im Zentralnervensystem, treten aber auch in der Herz- und Skelettmuskulatur auf. Ihre Funktion ist noch nicht abschließend geklärt.

Biomembranen[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

Phospholipide sind neben Glykolipiden und Cholesterin eine der drei Hauptgruppen von Membranlipiden.[5] Die Phospholipide sind hierbei für den typischen Membranaufbau verantwortlich. Diese Eigenschaft verdanken sie ihrer Amphiphilie. In einem wässrigen Milieu wie im menschlichen Körper passiert folgendes: Ihre polaren Kopfgruppen wenden sich dem Wasser zu und ihre unpolaren Kohlenwasserstoffschwänze stoßen Wasser ab und lagern sich nach innen zusammen. Den Antrieb für das Zusammenlagern der Kohlenwasserstoffschwänze nennt man hydrophobe Wechselwirkung.[6][5]

Mizellen[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

Hauptartikel: Mizelle

Eine Möglichkeit der Bildung einer globulären Struktur durch Phospholipide in wässrigem Milieu ist das Bilden von Mizellen. Die Außenseite wird hier durch die polaren Köpfe und die Innenseite durch die miteinander in Wechselwirkung tretenden Kohlenwasserstoffschwänze gebildet.[5]

Doppellipidschicht[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

Hauptartikel: Biomembran, Zellmembran und Doppellipidschicht

Eine andere Möglichkeit der Membranbildung durch Phospholipide findet sich in fast allen biologischen Membranen wieder. Zum Beispiel der Zellmembran (Plasmamembran). Eine geschlossene Lipiddoppelschicht begrenzt sie die Zelle nach außen, sowie ihre Zellkompartimente im inneren. Diese Membranen sind für das Leben unerlässlich.[5] Die Fähigkeit für das Bilden einer Membran liegt in der Struktur der Phospholipide. Hydrophobe Wechselwirkungen zwischen den Fettsäureketten lassen diese sich zusammenlagern. Der polare Kopf stößt Wasser ab und schafft eine Barriere, die als geschlossene Struktur eine Membran zwischen einem Innen- und einem Außenraum bildet.[6]

Die häufigsten in einer Zellmembran auftretenden Phospholipide sind:[2]

Liposom[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

Hauptartikel: Liposom

Eine weitere Möglichkeit der Membranbildung durch Phospholipide ist die Bildung von Liposomen (auch Lipidvesikel), die im Gegensatz zu einer Mizelle von einer Lipiddoppelschicht umgeben sind. Man kann Liposomen als Modell für Untersuchungen der Membranpermeabilität oder als Transportvehikel für Medikamente verwenden.[5][6]

Abbau[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

Hauptartikel: Phospholipase

Phospholipide werden im Körper enzymatisch durch Phospholipasen gespalten. Unter der Einfügung von Wasser werden Bindungen gespalten. Phospholipasen gehören zu der Enzymgruppe der Hydrolasen. Sie werden unter anderem nach dem Ort ihres Angriffs auf ein Phospholipid unterteilt.[3]

Forschung[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

Es besteht eine hohe Wahrscheinlichkeit, dass Phospholipide in Zukunft als Biomarker für Krebserkrankungen benutzt werden können. Dies ist Gegenstand aktueller Forschung (2016).[7]

Siehe auch[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

Einzelnachweise[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

  1. Hans Beyer, Wolfgang Walter, Wittko Francke: Lehrbuch der Organischen Chemie. 23. Auflage. S. Hirzel Verlag, Stuttgart, Leipzig 1998, ISBN 3-7776-0808-4, S. 326.
  2. a b Florian Horn: Biochemie des Menschen. Das Lehrbuch für das Medizinstudium. 5. Auflage. Georg Thieme Verlag, Stuttgart, New York 2012, ISBN 978-3-13-130885-6, S. 161 (eingeschränkte Vorschau in der Google-Buchsuche).
  3. a b c Florian Horn: Biochemie des Menschen. Das Lehrbuch für das Medizinstudium. 5. Auflage. Georg Thieme Verlag, Stuttgart, New York 2012, ISBN 978-3-13-130885-6, S. 162 (eingeschränkte Vorschau in der Google-Buchsuche).
  4. Eintrag zu Phospholipide. In: Römpp Online. Georg Thieme Verlag, abgerufen am 9. Dezember 2014.
  5. a b c d e Jeremy M. Berg, Lubert Stryer, John L. Tymoczko: Stryer Biochemie. Springer Spektrum, 2012, ISBN 978-3-8274-2988-9, S. 348–358.
  6. a b c Axel Zeeck, Stephanie Grond, Ina Papastavrou, Sabine C. Zeeck: Chemie für Mediziner. Hrsg.: Axel Zeeck. 7. Auflage. Elsevier, München 2010, ISBN 978-3-437-42443-4.
  7. Raju Bandu, Hyuck Jun Mok, Kwang Pyo Kim: Phospholipids as cancer biomarkers: Mass spectrometry-based analysis. In: Mass Spectrometry Reviews. 2016, ISSN 0277-7037. doi:10.1002/mas.21510.